甘、芥种间杂交后代DH株系K0959 PEG干旱

【目的】了解甘、芥种间杂交后代抗旱材料K0959在干旱胁迫处理下相关基因的表达情况。【方法】利用cDNA-AFLP技术,以经25% PEG-6000胁迫处理的K0959植株叶片为材料,比较其与非胁迫处理对照的基因表达差异。【结果】从128个引物组合中筛选出16个引物组合,可获得30余条差异片段;经二次扩增,可获得15个大小为102～384 bp、在胁迫中表达的差异片段。通过对片段的克隆测序、同源性比对,15个差异片段中,有7个片段与拟南芥的mRNA同源性较高,其中4个片段（2B, 2D, 3-2B和14B）为非重复的TDFs;1个片段（3D）与甘蓝的同源性较高,1个片段（2C）与甘蓝型油菜的mRNA同源性较高,而6个大小为102～240 bp的片段（D2-1、6A和9-2C等）在GenBank中与已知基因或序列无任何同源性,可能为尚未发现的新基因。其中6个已知功能的TDFs片段分别参与能量、新陈代谢、细胞运输途径以及细胞周期和DNA加工等过程。【结论】获得的差异表达基因对于了解甘、芥种间杂交后代油菜抗旱性形成的调控机制具有参考价值。     

金边也门铁花叶性状差异表达基因的 cDNA-AFLP分析

[目的]筛选金边也门铁花叶性状相关差异表达基因,为深入探索也门铁叶色形成的分子调控机制打下基础.[方法]基于cDNA扩增片段长度多态性分析技术(cDNA-AFLP),利用64对EcoR I和Mse I选择性扩增引物组合分析金边也门铁叶片绿色与黄色部分组织cDNA,经筛选、回收、克隆、测序和BLAST比对分析获得差异表达基因.[结果]利用64对引物组合共扩增出1726条可分辨的条带,并获得58条差异表达的转录衍生片段(TDFs),其中12条TDFs为特异性表达.12条特异性TDFs中,5条TDFs具有同源序列,另外7条TDFs无同源序列,为未知功能基因.在叶片黄化部位特异表达同源性为96%的TDFs序列M8E3B-2和M8E3B-3与大丽花花叶病毒Holland包涵体蛋白基因、紫茎泽兰明脉病毒基因、洋丁香黄化卷叶病毒基因等花椰菜花叶病毒科病毒基因具有较高的同源性.[结论]M8E3B-2和M8E3B-3两条TDFs序列或来源于一种花椰菜花叶病毒科病毒基因,且有可能参与了金边也门铁花叶叶色性状的形成过程.     

甘蓝型油菜ADC基因片段的克隆及序列分析

[目的]克隆甘蓝型油菜精氨酸脱羧酶(ADC)基因的cDNA片段,为进一步获得ADC基因全长及研究其的生物学功能奠定基础.[方法]以甘蓝型油菜(Brassica napus L.)品种中双6号的花蕾为材料,设计简并引物,采用同源克隆法扩增ADC基因的cDNA片段.[结果]成功扩增获得8个不同的ADC基因拷贝,按长度将其分为1011、999、981 bp 3类,8个拷贝核苷酸序列之间的同源性为81%~99%,其推导氨基酸序列之间的同源性为86%~99%.1011 bp片段包含3种不同的序列S1 ~S3,序列间存在9个单核苷酸多态性(SNP)位点.999 bp序列包含S4和S5,具有3个SNP位点,两个区段出现连续碱基缺失.981 bp序列包含S6~S8,发现14个SNP位点,且第67位核苷酸出现无义突变,4个区段发生碱基缺失.序列S4~S8共同缺失第632~634、642~650位的核苷酸小片段.氨基酸同源比对和系统进化分析结果表明,8个不同ADC基因拷贝与芥菜(Brassica juncea L.)、拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)、盐芥(Thellungiella halophila L.)等物种的ADC基因同源性高,亲缘关系近.[结论]所获得的8个基因拷贝即为来自于甘蓝型油菜ADC基因的片段.     

甘蓝型油菜双主茎材料苗期抗旱相关基因的cDNA-AFLP差异显示

在云南本地芥菜型油菜文山大脚黄(母本)与甘蓝型油菜品种花油5号(父本)杂交F1小孢子培养获得的DH群体中分离出双主茎材料,其田间表现具有良好的抗旱性.利用cDNA-AFLP技术分析七叶期甘蓝型油菜双主茎材料在干旱和对照条件下基因差异表达情况.共筛选了512对引物组合,获得56个干旱诱导上调表达的差异片段.对36个大于100 bp的片段克隆测序、同源比对、结果归并为30个非重复的TDFs,对已知功能的18个TDFs功能预测表明这些片段参与了细胞形态建成与降解、代谢、能量、细胞周期、蛋白质合成、蛋白质修饰、蛋白质结合、运输途径等相关过程.本试验获得的差异表达基因对于了解油菜苗期抗旱性形成的调控机制具有一定的参考价值.     

基于cDNA-SCoT差异显示的甘蔗应答水分胁迫基因表达谱分析

[目的]研究甘蔗应答水分胁迫差异基因表达,进一步探究甘蔗应答水分胁迫的分子机制,为开展甘蔗抗旱综合性遗传改良研究提供科学依据.[方法]选用GT11为材料,分别构建对照、干旱、复水3个处理总RNA混合池,使用cDNA-SCoT差异显示构建GT11伸长期应答水分胁迫的基因表达谱,筛选、分离TDFs进行测序,在NCBI数据库进行BLAST同源性检索,根据同源基因推测基因功能.[结果]通过42条SCoT引物筛选得到180个TDFs,有100个TDFs与NCBI数据库中已录入的基因具有较高的相似性,根据同源基因功能可分为14类:新陈代谢相关基因(11个)、能量代谢相关基因(12个)、运输途径相关基因(5个)、通信及信号转导相关基因(6个)、细胞循环及DNA加工相关基因(3个)、转录调控因子相关基因(3个)、蛋白质合成相关基因(17个)、蛋白质加工相关基因(1个)、结合功能蛋白相关基因(7个)、环境互作相关基因(3个)、转座子、毒性及质粒蛋白相关基因(5个)、细胞成分生物合成相关基因(1个)、防御相关基因(4个)和未知功能蛋白基因(22个).[结论]甘蔗应答水分胁迫调节途径具有多样性、复杂性、协调性和网络性;应用cDNA-SCoT差异显示筛选获得水分胁迫相关TDFs,可为进一步研究甘蔗应答水分调控途径的分子机理提供重要信息.     

小麦种子水分胁迫萌发的基因差异表达

旱选10号为材料,以PEG-6000为胁迫荆,利用DDRT-PCR技术研究了种子芽期水分胁迫处理和对照材料在mRNA表达上的差异。获得的5个差异表达片段,在处理前后表达丰度均呈增加趋势,并为反向Northern点杂交所验证。经查询,2个片段与GenBank中已知基因有较高同源性,3个片段与已知的EST序列同源。     

番茄脯氨酸脱氢酶基因的克隆与RNAi植物表达载体的构建

[目的]克隆了脯氨酸脱氢酶ProDH基因的全长cDNA,构建了ProDH基因的RNA干扰植物表达载体,并转化到农杆菌.[方法]以“耐运2000番茄”幼苗为试材,根据GenBan中公布的番茄脯氨酸脱氢酶ProDH基因的序列信息设计了一对特异性引物,克隆了该基因的全长cDNA,分析基因序列选择正反向片段并扩增,并通过酶切、连接的方法构建了ProDH基因的RNA干扰植物表达载体PBI121-PDHi利用冻融法将表达载体转化到农杆菌EHA105中.[结果]所克隆到的ProDH基因片段长2 001 bp,其中CDS为1 491 bp,编码380个氨基酸.测序结果与公布序列同源性100％,因此可以用来构建干扰载体;通过酶切与测序鉴定,证明表达载体构建成功.[结论]经特异性引物扩增检测,证明表达载体已转入农杆菌,为进一步的研究该基因奠定了基础.     

库尔勒香梨萼片脱落与宿存相关基因的差异表达分析

[目的]利用mRNA差异显示(mRNA differential display PCR,DDRT-PCR)技术,寻找、筛选并确定与库尔勒香梨萼片脱落和宿存相关基因的差异表达时期以及相关的差异基因.[方法]以新疆库尔勒香梨盛花前期、盛花期及其盛花后期三个时期同一花序的第2和第4朵花为试材,通过DDRT-PCR技术分离和克隆库尔勒香梨萼片脱落和宿存相关基因片段.[结果]分离得到42条差异片段,其中双引物片段有7条,在GenBank中同源性比较发现有2条与控制开花以及激素调节有密切关系的SPL和MYB类转录因子有很高的同源性,分别是78;和86.83;.[结论]实验为获得香梨萼片脱落与宿存差异表达基因建立的体系.为相关基因全长的克隆奠定基础,并为进一步验证其功能提供依据.     

干旱胁迫下3种结缕草的抗旱性分析

为探索在南亚热带地区进行葡萄一年三熟栽培生产的现实可行性,以早、中、晚熟葡萄为试验对象,分别于4月下旬和8月下旬进行打顶和修剪处理,调查各品种的成花挂果情况以及对3茬于不同时期成熟的果实主要性状进行比较鉴定。2011年试验结果显示,在南宁市维多利亚葡萄1年可结果3茬,成熟时间分别是7月1日(第一茬果或夏果)、8月22日(第二茬果或秋果)和12月25日(第三茬果或冬果),每667㎡产量分别为970.3、308.9、152.9 kg,成花枝率分别为96.7%、62.6%、67.3%,结果枝率分别为96.7%、48.8%、36.3%;金手指葡萄1年可产果2茬,成熟时间分别是7月8日、8月26日,每667㎡产量分别为738.1、190.7 kg,成花枝率分别为100%、64.5%,结果枝率分别为100%、54.3%,金手指葡萄的三次成花枝率为75.5%,但第三茬果未能于自然落叶前成熟;美人指葡萄一年可产果2茬,成熟时间分别是8月10日、9月12日,每667㎡产量分别为544.1 kg、258.5 kg,成花枝率分别为56.7%、58.4%,结果枝率分别为56.7%、54.2%;对同一品种三茬不同时期成熟的果实品质进行比较,结果表明秋果、冬果的糖度和风味明显优于夏果。试验结果表明,在南宁市选择早熟品种葡萄通过打顶修剪措施处理,可实现有经济价值的一年三熟栽培,中晚熟品种可进行一年二熟栽培(部分生育期重叠的连续结果),但第二茬果和第三茬果的促花时机、促花处理方法、保果措施及肥水配套管理等仍需进一步探索改进。     

干旱胁迫下3种结缕草的抗旱性分析

通过在塑料大棚内进行盆栽试验,比较兰引3号、新品系ZS-1和ZS-SJZ 3个结缕草品种的抗旱性强弱.分别测定叶片相对含水量(RWC)、叶片相对电导率(REC)、脯氨酸含量(Pro)和可溶性总糖含量(TSC)4个生理指标,观测了叶片的萎蔫情况和复水后的恢复情况.结果表明:在干旱胁迫下,3种结缕草的RWC逐步下降,REC、Pro含量和TSC逐渐上升,但不同草种的变化幅度不同.其中兰引3号的RWC下降幅度最小,REC和Pro含量上升幅度最慢,TSC上升幅度最大,且萎蔫时间晚,复水后恢复速度快.而ZS-1和ZS-SJZ的RWC、REC和TSC变化幅度差异不大,但ZS-1的Pro上升幅度较ZS-SJZ小,且萎蔫时间晚.综合评价,3种结缕草的抗旱性强弱顺序为:兰引3号＞ZS-1＞ZS-SJZ.     

干旱对植物的伤害及植物的抗旱机制

论述了干旱对植物的伤害,并从气孔调节、渗透调节、活性氧的清除、膜蛋白的保护、植物激素的调节等方面综述了植物的抗旱机制．同时也对抗旱相关基因的应用进行了论述。     

干旱胁迫下小麦抗旱能力与其根系特征间的关系

【目的】研究不同基因型小麦抗旱能力的遗传差异与其根系特征间的关系。【方法】采用-1.0MPa PEG-6000模拟干旱胁迫,测定抗旱型小麦长武134和干旱敏感型品种郑引1号在干旱胁迫下根系的含水量、相对含水量、水分饱和亏、根体积、可溶性蛋白含量、膜透性等生理指标,比较2个品种的根系对干旱胁迫的生理学响应;并通过观察样品根系组织的石蜡切片,分析在受到胁迫后根系解剖结构的变化。【结果】与郑引1号相比,在受到干旱胁迫时,随着胁迫时间的延长,长武134根系的含水量、相对含水量、可溶性蛋白含量和根体积等指标下降更缓慢,水分饱和亏和膜透性上升缓慢,总体表现出更强的抗旱性。根系组织石蜡切片观察表明,长武134出现了根部导管直径减小以及根内皮层增厚等有利于植物适应干旱胁迫的现象,且这些变化较郑引1号更为明显。【结论】受干旱胁迫后,抗旱小麦根系的生理指标及形态结构的特征,是植物抗旱生理基础和形态基础的反映。     

抗旱番茄种质资源筛选及抗旱性评价

以200份番茄为试验材料,通过调查植株生长类型、成熟果色和单果重等主要田间农艺性状,筛选出100份优良番茄材料,20%PEG-6000溶液对100份材料植株干旱胁迫处理,初步筛选出6份高耐旱番茄材料,测定6份材料叶片相对含水量、相对叶绿素含量、叶面积、PⅡ最大光转化效率Fv/Fm等生理指标,同时采用DAB和NBT组织染色方法观察H2O2、O2-积累情况,利用隶属函数法、主成分分析及聚类分析方法综合评价6份番茄材料抗旱性。结果表明,随干旱胁迫程度加深,叶片相对含水量、PⅡ最大光转化效率Fv/Fm、叶面积均呈下降趋势;H2O2、O2-产生量呈逐渐增加趋势;处理植株叶绿素相对含量大于对照植株。6份番茄材料抗旱性依次为:‘897’‘895897’‘955982’‘982’‘895’‘955’,其中‘897’为强抗旱性番茄材料,‘982’‘895’‘955982’‘895897’为中等抗旱番茄材料,‘955’为弱抗旱性番茄材料。该研究为番茄抗逆杂交育种提供优良亲本材料。     

基于不同旱情指数的石羊河流域春旱监测研究

【目的】 对石羊河流域的旱情进行监测,找出更能体现区域旱情变化趋势和适宜石羊河流域的监测指数,为业务化干旱监测打好基础,提供科学手段,也为该区农业生产和防灾减灾提供决策依据。【方法】 文章基于HJ-1A/B的CCD和IRS数据,针对2018年石羊河流域出现的一次较为严重的春旱,采用3种遥感旱情监测指数（TVDI、VSWI、VHI）进行监测,并结合实测土壤湿度进行相关性分析并建立模型。【结果】 3种指数均能反映出研究区域旱情的发生发展及变化过程。其中,3—4月VSWI指数与土壤湿度的相关性最高,相关系数分别为-0.85（P<0.001）和-0.89（P<0.001）;5月旱情缓解后,TVDI指数与土壤湿度的相关性高于VSWI和VHI指数,相关系数为-0.76（P<0.001）。将监测点划分为水浇地和旱地两种类型,TVDI指数适用于反演水浇地的土壤墒情;对于旱地类型,3种指数均可以用来反映旱地土壤墒情。建立土壤湿度与3种遥感指数的关系模型,3—4月VSWI指数建立的模型调整后的R²最高,分别为0.72和0.79,模型的平均绝对误差和均方根误差均低于10%。5月旱情得到缓解后,TVDI指数建立的模型调整后的R²在0.58以上,高于VSWI和VHI指数。【结论】 TVID指数更适用于墒情较好的区域进行土壤湿度的反演,VSWI指数则适合在干旱时期进行干旱监测和反演土壤湿度。     

The 2010 Amazon drought

In 2010, dry-season rainfall was low across Amazonia, with apparent similarities to the major 2005 drought. We analyzed a decade of satellite-derived rainfall data to compare both events. Standardized anomalies of dry-season rainfall showed that 57% of Amazonia had low rainfall in 2010 as compared with 37% in 2005 (≤-1 standard deviation from long-term mean). By using relationships between drying and forest biomass responses measured for 2005, we predict the impact of the 2010 drought as 2.2 × 10(15) grams of carbon [95% confidence intervals (CIs) are 1.2 and 3.4], largely longer-term committed emissions from drought-induced tree deaths, compared with 1.6 × 10(15) grams of carbon (CIs 0.8 and 2.6) for the 2005 event.     

干旱胁迫下4个苜蓿品种根系抗旱性的比较

为明确苜蓿根系生理特性的变化与抗旱性的关系,采用盆栽断水的方式模拟土壤干旱胁迫,测定苗期根系相对含水率(RWC)、脯氨酸(Pro)含量、可溶性糖(TSS)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量.结果表明:随着干旱胁迫程度增加,4个苜蓿品种根系RWC明显下降,Pro、TSS、MDA含量及SOD活性明显上升.经抗旱隶属度分析,‘野生黄花苜蓿’的综合评价值最高,为0.561 8,4种材料的抗旱性强弱顺序为:野生‘黄花苜蓿’>‘陇东苜蓿’>‘清水紫花苜蓿’>‘甘农2号’杂花苜蓿.     

不同桑树品种响应干旱胁迫的比较转录组学分析

【目的】发掘响应干旱胁迫的关键抗旱基因,从转录水平上揭示桑树的抗旱分子机制,为后续开展桑树分子抗旱性育种工作提供科学依据。【方法】以干旱敏感性品种德果1号和耐旱性品种湖桑32号为研究对象,通过盆栽种植方式开展干旱胁迫及复水处理试验,采集24个桑叶样本提取总RNA后构建cDNA文库,在Illumina HiSeqTM 4000测序平台上进行高通量测序,并结合生物信息学对相关基因进行注释分析。【结果】经转录组测序,各样本的Clean reads范围为45723096~67280168条,有效碱基数（Clean bases）集中在6.86~10.09 Gb,GC含量在44.84%~46.48%（平均为45.61%）,Q30在90.36%~93.07%。差异表达基因（DEGs）筛选结果显示,6个差异分组（A2 vs A1,B2 vs B₁,A3 vsA1,B3 vs B₁,A4 vs A1,B4 vs B₁）分别筛选出3510、3399、5677、5507、5124和2734个差异表达基因;经干旱胁迫处理后,桑叶功能组基因中呈下调表达的差异表达基因明显多于呈上调表达的差异表达基因,说明桑树在生长过程中存在不同的功能基因以控制桑叶生长发育。不同抗旱性桑叶转录组测序数据中以涉及生物学过程的差异表达基因最多,且主要集中在小分子代谢过程（Small molecule metabolic process）、跨膜运输（Transmembrane transport）及碳水化合物代谢过程（Carbohydrate metabolic process）等方面;与分子功能相关的差异表达基因次之,主要涉及转移酶活性（Transferase activity）和水解酶（Hydrolase activity）等。干旱胁迫下不同抗旱性桑叶差异表达基因主要富集到59条KEGG信号通路上,可划分为代谢、遗传信息处理、环境信息处理、细胞过程和生物系统五大信号通路;其中,抗旱性桑树品种通过提高能量代谢、碳水化合物代谢、增强光合作用及脂质代谢来更好地适应干旱胁迫。综合GO功能注释分析和KEGG信号通路富集分析,得到以下可能与干旱相关的基因: LOC21410404、LOC21404884、LOC21409623、LOC21401352、LOC21398977、LOC21388561、LOC21401447、LOC21398764、LOC21385254、LOC21384661、LOC-21410404及LOC21408971。【结论】不同桑树品种的耐旱性存在显著差异,其中抗旱性桑树品种是通过提高能量代谢、碳水化合物代谢、脂质代谢及光合作用共同应对干旱胁迫。