盐胁迫对盐芥硝酸盐的吸收及根系生长发育的影响

氮素是植物生长发育所必需的主要营养元素,硝酸盐是植物吸收氮的主要形式。盐胁迫是一类非生物胁迫,抑制植物的生长发育。为了探讨盐胁迫影响硝酸盐吸收与植物生长发育的关系,本研究以耐盐模式植物盐芥为试验材料,测定了盐胁迫下盐芥体内硝酸盐含量的变化,分析其与根系发育的关系,并利用RNA-seq技术分析了盐胁迫条件下盐芥中硝酸根转运蛋白(nitrate transporter,NRT)基因的表达调控。结果显示,盐胁迫后盐芥叶片和根中的硝酸盐含量均显著下降,且根系干重与硝酸盐含量呈正相关关系,表明盐胁迫抑制了盐芥对硝酸盐的吸收,并且影响根系的发育。RNA-seq共检测到10个盐芥硝酸根转运蛋白基因的表达,大部分基因的表达受盐胁迫的调控,可能参与了盐胁迫条件下盐芥体内硝酸盐的吸收和转运。综合上述结果,推测盐胁迫抑制盐芥对硝酸盐的吸收,可能是导致盐胁迫下植物生长发育受抑制的因素之一。     

花生金属蛋白酶家族基因FtsH的鉴定、分类和盐胁迫表达分析

FtsH是一种ATP和Zn2+依赖型金属蛋白酶,在植物抗逆胁迫中发挥了重要作用。为分析花生中FtsH家族成员情况,构建花生叶片转录组数据文库,筛选出19个FtsH家族基因,位于花生A组野生种的8条染色体上,与拟南芥、水稻的FtsH基因进行同源序列比对后发现,多数FtsH基因没有聚到已报道的亚类。利用花生耐盐突变体(S2)和对照(S4)构建盐胁迫处理前后各时间段的表达谱文库,进行FtsH基因盐胁迫表达分析,结果表明,9个FtsH基因受盐胁迫诱导表达,绝大多数FtsH基因在耐盐突变体和对照中表现出不同的表达模式。该研究为花生金属蛋白酶基因的功能研究与耐盐分子育种提供了基础。     

盐胁迫条件下花生应答转录因子鉴定与分析

转录因子是一类具有特殊结构、调控基因表达的蛋白质分子。为了解析转录因子在花生适应盐胁迫环境中的分子机制,本研究以鲁花14号为材料,通过RNA-seq分析花生转录因子在盐胁迫以及恢复后的表达差异。结果表明,在250 mmol/L Na Cl处理4 d后,花生中共检测到76个差异表达的转录因子,分别属于13个转录因子家族。其中,根中35个转录因子上调表达,29个下调表达;地上部40个上调表达,17个下调表达。盐胁迫解除后,有35个转录因子不但没有恢复到盐处理前的水平,反而表达量进一步增加。本试验为进一步研究花生转录因子家族在盐胁迫中的作用和提高花生的耐盐性奠定理论基础。     

花生Clp家族成员的筛选、聚类和盐胁迫响应分析

Clp蛋白酶是一种ATP依赖的丝氨酸型蛋白酶,广泛存在于原核和真核生物中,在生物抗逆胁迫中发挥重要作用。为分析花生中Clp基因的情况,我们构建了花生叶片转录组数据库,通过生物信息学手段鉴定出28个Clp基因,分别位于花生A组野生种的9条染色体上;聚类分析表明,花生的28个Clp基因分别聚到已报道的Clp B、C、D、X、P、R和S 7个亚类中。利用花生耐盐突变体(S2)和对照(S4)构建了盐胁迫处理前后各时间段的表达谱数据,进行Clp基因盐胁迫表达分析,结果表明16个Clp基因在S2和(或)S4中受盐胁迫诱导表达。该研究为花生Clp基因的功能研究与利用奠定基础。     

NaCl和Na2CO3胁迫对甘草幼苗渗透调节物质含量的影响

目前有关抗盐机制方面的研究已取得了长足进展，但仍以NaCl胁迫下Na^＋离子代谢、渗透调节、抗盐性相关基因的分子生物学及盐胁迫信息传导等为主要研究方向．尤其是关于渗透调节的研究报道很多．盐胁迫可以导致两大类渗透调节物质，即无机离子与有机渗透调节物质如可溶性糖、脯氨酸、游离氨基酸及甜菜碱等的大量积累．这些物质的积累对维持细胞膨压、植物光合作用等具有非常重要的意义,然而实际上，就我国而言，除新疆和松花江部分地区土壤以硝酸盐为主外，     

花生KNOX基因家族的全基因组鉴定及组织表达分析

为研究花生KNOX基因家族在生长发育以及非生物胁迫响应中的功能，本研究采用生物信息学手段在栽培种花生基因组水平上对KNOX基因家族成员进行鉴定，并对其理化性质、基因结构、蛋白质保守结构域、系统进化、启动子顺式作用元件以及组织与逆境下的表达模式进行分析。结果显示：花生基因组中共有26个KNOX基因家族成员，分布在17条染色体上，绝大多数编码酸性蛋白，均为亲水性蛋白，并全部定位于细胞核。系统发育分析可将花生KNOX家族分为ClassⅠ和ClassⅡ两个亚家族，并进一步分为4个亚组。启动子分析发现一些与生长发育、激素和胁迫响应相关的顺式作用调控元件。全生育期组织表达分析结果显示，ClassⅠ类基因表达组织特异性明显，主要在花、营养茎尖、生殖茎尖、果针等组织中高表达；ClassⅡ类基因时空表达更广泛。在7种非生物胁迫处理下，部分基因表达量变化较大，其中5个基因响应特定胁迫，RT-qPCR验证了2个特异性响应PEG胁迫的基因。本研究为进一步探究花生KNOX基因在生长发育、逆境响应中的功能奠定了基础。     

花生栽培品种转录因子基因DREB1的克隆及表达载体构建

本研究从33个花生栽培品种中克隆获得干旱胁迫响应转录因子基因PNDREB1,经序列分析发现,33个栽培品种PNDREB1的核苷酸序列同源性为100%,并构建了植物表达载体p GBDREB1,为进一步研究该基因的功能奠定了基础。     

过表达花生ABA途径抗逆基因AhLOS5提高转基因烟草的耐盐性研究

AhLOS5基因编码花生ABA生物合成的关键酶钼辅因子硫酸化酶,是ABA途径重要的抗逆基因.为探究AhLOS5基因在植物耐盐方面的功能,本研究以T1代过表达AhLOS5和RNAi转基因烟草株系为研究对象,测定盐胁迫下种子根长、细胞膜完整性、叶绿素含量、抗氧化酶活性、内源ABA和脯氨酸含量等生理生化指标.结果表明,盐胁迫...     

基于花生//高粱间作模式的花生盐胁迫耐受性效应研究

【目的】研究旨在探究花生//高粱间作下花生对盐胁迫的响应,以期为逆境栽培提供新的视角。【方法】本试验以耐盐花生品种（花育25）和耐盐高粱品种（辽杂15）为试验材料,在正常（N）和0.25%盐胁迫（S）条件下设置花生单作（SP）和花生//高粱间作（IP）,分别为正常土壤条件下单作花生（N-SP）;正常土壤条件下间作花生（N-IP）;盐胁迫条件下花生单作（S-SP）和盐胁迫条件下花生间作（S-IP）,共4个处理组合。通过连续2年进行田间种植箱模拟试验,测定花生盐耐受指数（STI）、邻体效应指数（RII）、Na⁺/K⁺和根际养分等指标,研究不同种植模式下花生对盐胁迫的响应。【结果】花生//高粱间作模式下,花生RII均为负值,但在盐胁迫条件下,特别是连续种植2年后,S-IP处理组的负RII明显减弱,STI明显提高。在2019年,S-IP处理负RII较2018年降低了66.78%,相较N-IP处理降低了88.76%。2018和2019年S-IP处理STI相较S-SP处理均提高了27%左右。此外,花生//高粱间作有利于不同类型根系的发育,从而改变整体根系分布与结构并影响花生根际养分。其中N-IP处理根际土壤养分含量相较N-SP处理平均升高6.19%,S-IP处理根际土壤养分含量相较S-SP处理平均升高3.73%。盐胁迫条件下土壤钾素含量相较正常土壤条件显著增加,这可能是植物维持根际土壤Na⁺/K⁺稳态的初始防御响应,从而通过影响Na⁺、K⁺的选择性吸收与运输调控了花生体内Na⁺/K⁺稳态。相较S-SP处理,S-IP处理叶片Na⁺/K⁺降低了20.63%,叶片盐害系数（LSHC）减少了53.95%,光合潜力和光能转化效率得到明显改善,干物质积累能力和产量潜力也得到提高。其中S-IP增产潜力最为明显,相较2018年,2019年S-IP处理产量增加了17.95%。【结论】盐胁迫下连续花生//高粱间作能有效缓解花生的负相互作用,显著提高了花生盐耐受指数,并通过改善土壤养分状况和调控花生Na⁺/K⁺稳态缓解盐胁迫,维持了干物质积累能力和提高了产量潜力。     

转AhDREB1基因花生T_2代植株耐盐性分析

DREB1(dehydration responsive element binding protein)是植物中特有的一类转录因子,在调控与逆境诱导相关基因的表达、参与植物对盐胁迫的响应及适应过程中具有重要作用。本研究以转Ah DREB1基因T2代花生植株及其受体品种丰花2号(对照)为材料,苗期用1%NaCl进行盐胁迫处理,分析胁迫前后植株表型和基因表达变化,并对SOD、POD活性和MDA、可溶性蛋白含量等生理指标进行测定。结果表明:盐胁迫下,转基因植株叶片保绿程度及根系生长状况明显好于对照。转基因植株DREB1基因表达量升高、响应盐胁迫速度比对照快。转基因植株参与盐胁迫响应的SOD、POD活性和可溶性蛋白含量高于对照,MDA含量低于对照,说明Ah DREB1基因过量表达能有效提高花生的耐盐性。筛选出耐盐性较好的转基因单株4个,分别是D254、D380、D385、D448。     

花生资源耐盐性的鉴定与评价（英文）

为筛选耐盐花生种质并为花生耐盐遗传基础研究提供材料,选用相对发芽势、相对发芽率、相对发芽指数和盐害率为指标,以0.5%NaCl为胁迫浓度,对128份花生种质进行芽期耐盐性鉴定。结果表明,盐胁迫对花生种子萌发有显著的抑制作用,但盐胁迫的抑制效应因种质不同而存在明显差异;128份种质中,高耐盐种质仅占5%左右。在耐盐评价指标方面,除盐害率或相对发芽率以外,相对发芽指数可以作为评价指标之一。此外,盐胁迫条件下,地方品种的发芽速度高于育成品种。本研究筛选出JS011、JS024、JS125、JS491、JS523、JS524、JS525等7份高度耐盐种质可用于花生耐盐性基础研究的材料。     

小麦盐胁迫持续上调转录因子基因TaERF8-2D的克隆及其分析

盐胁迫严重影响小麦的正常生长发育。为了深入挖掘小麦耐盐功能基因,本研究从耐盐小麦品种德抗961中克隆了ERF类转录因子基因TaERF8-2D,并对其进行了生物信息学分析、亚细胞定位以及盐胁迫下的基因表达分析。结果表明,TaERF8-2D开放阅读框长度为762 bp,编码蛋白的分子量为26.96 kD,理论等电点(pI)为9.55,为不稳定亲水蛋白。该编码蛋白的二级结构主要由无规则卷曲和α螺旋组成,无信号肽和跨膜结构域,存在30个氨基酸磷酸化修饰位点。亚细胞定位结果显示,该基因的表达蛋白定位于细胞核。RT-PCR结果表明,在盐胁迫诱导下TaERF8-2D基因的表达量显著上升,暗示该基因在小麦盐胁迫响应过程中可能发挥重要调控作用。本研究为进一步探明TaERF8-2D基因的耐盐功能奠定了重要基础。     

AhSOS2转基因水稻基因表达及抗逆性分析

SOS2(salt overly sensitive 2)作为植物中一类重要的耐盐相关基因,在调控细胞内离子平衡、参与植物对盐害的响应及适应过程中具有重要作用。前期已从花生叶片中分离到基因AhSOS2(Gen Bank登录号为HG797656),其属于SOS2类基因,编码446个氨基酸,为丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。本研究以该基因的转基因水稻株系SOS2-1、SOS2-2、SOS2-3、SOS2-7为材料进行荧光定量PCR,分析基因转录表达情况。结果发现,AhSOS2基因在四个转基因株系中均有表达,且在株系SOS2-3中的表达量高于其它株系。对转基因水稻株系进行250 mmol/L Na Cl处理后,检测其相对电导率和脯氨酸、MDA含量,以及抗氧化酶SOD、POD、CAT、APX酶活等胁迫相关的生理指标。结果显示,胁迫条件下,转基因水稻株系相对电导率低于对照,参与胁迫响应的酶活高于对照,说明AhSOS2对提高受体材料的抗盐及抗胁迫能力具有一定作用。该结果为进一步研究AhSOS2及SOS2基因家族功能、解析其对盐害等逆境的适应机制奠定基础。     

干旱预处理对盐胁迫下花生幼苗生理特性的影响

为探究干旱预处理对盐胁迫下花生(Arachis hypogaea)幼苗生理特性的影响,以耐盐品种花育25和不耐盐品种花育22为试验材料,采用室内砂培试验通过干旱后复水再盐处理方法研究了干旱预处理对盐胁迫下花生幼苗叶片的相对含水量、叶片光合性能、根系活力、叶片保护酶活性以及叶片渗透调节物质含量的影响。结果表明:盐胁迫增加了两花生品种幼苗叶片丙二醛、脯氨酸、可溶性糖含量,降低了叶片相对含水量、叶绿素含量、最大光化学效率和光化学淬灭系数,且随着胁迫时间的推移,超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性和根系活力呈先上升后下降趋势,最终小于对照;与未干旱预处理相比,干旱预处理提高了盐胁迫下两花生品种幼苗叶片相对含水量、叶片抗氧化酶活性、根系活力和叶片渗透调节物质含量,降低了丙二醛含量以及减弱了对叶绿素荧光参数的影响。盐胁迫下,干旱预处理可以有效提高不同抗盐性花生品种幼苗叶片相对含水量和光合速率,增强渗透调节作用,提高体内保护酶活性,降低细胞膜脂过氧化程度,保证细胞膜的完整性,维持正常的细胞代谢活动,从而有效减轻盐胁迫对花生幼苗的伤害。     

盐分逆境对园艺作物品质的影响

盐胁迫是作物生产中主要的非生物逆境之一,本研究根据已有的报道,从品尝品质、次生代谢物的积累和微量元素的缺乏等3 个方面对盐胁迫对园艺作物品质的影响进行了综述,以期为沿海滩涂盐碱地耐盐植物的筛选和生产提供指导。     

外源NO缓解花生盐胁迫的效果及机理

为研究外源一氧化氮(NO)对盐胁迫下花生幼苗生长的影响，以‘山花11号’为供试材料，采用液体培养试验，测定外源NO供体硝普钠(SNP)250 μmol/L对正常生长(0 mmol/L NaCl，CK)和盐胁迫(100 mmol/L NaCl，T1和150 mmol/L NaCl，T2)处理的花生幼苗生长及生理指标。结果表明，正常生长条件下添加SNP，花生内源NO浓度升高对幼苗生长产生轻微毒害作用；盐胁迫下添加SNP能有效增强花生幼苗耐盐性，且外源NO对花生幼苗盐胁迫的缓解作用受外界盐浓度影响，花生遭受较高盐浓度胁迫时NO缓解膜脂过氧化损伤的效率更高，耐盐性更强；在本试验的浓度范围内，外源NO对150 mmol/L NaCl胁迫下的花生幼苗缓解效应更优。与T2处理相比，T5处理下的花生，叶片和根系的内源NO含量分别增加41.83%和35.45%。NO能显著提高花生体内抗氧化酶活性和渗透调节物质含量，叶片的SOD活性、POD活性、CAT活性和APX活性分别提升9.84%、64.82%、91.84%和26.09%，游离脯氨酸含量提升60.73%；降低体内丙二醛(MDA)和活性氧(ROS)的含量，使叶片电解质外渗率降低17.61%，有效减轻膜脂过氧化损伤；增加花生幼苗株高、鲜重、干重及叶绿素总含量，提高根系活力，有效缓解盐胁迫对花生幼苗生长的抑制作用。因此，正常条件下添加SNP不利于花生生长；但盐胁迫下添加SNP能显著提高花生苗期耐盐性，且外源NO缓解较高浓度盐胁迫对花生生长影响的效果更优。     

花生干旱及高盐胁迫下的酵母双杂交文库构建

干旱、高盐等胁迫对花生的产量和品质影响较大,为了挖掘花生耐干旱和高盐胁迫相关基因,并阐释其编码蛋白质间的互作关系,本研究利用SMART技术,构建了花生干旱及高盐胁迫下的酵母双杂交文库。结果表明,构建的文库容量为1.26×106CFU,文库滴度达到1.07×108CFU/ml,从随机挑选的16个克隆的PCR结果来看,插入片段大小差异明显,主要分布在500~2 000 bp,重组率为100%。说明该文库具有较高的质量,可以用于进一步的筛选工作。     

盐芥CAS基因的生物信息学分析及在盐胁迫下的表达

盐芥(Thellungiella salsuginea)是一种新型的模式植物,具耐盐特性,但盐芥的抗盐机理仍不清楚。本研究对盐芥氰丙氨酸合酶(cyanoalanine synthase,CAS)基因进行了生物信息学分析,并检测了盐胁迫条件下CAS基因的表达变化。生物信息学分析表明,编码盐芥CAS合酶的基因含有9个外显子和8个内含子,CAS合酶偏酸性,主要定位于细胞质中起作用。启动子分析表明,盐芥CAS基因启动子上有多个盐胁迫响应元件。进一步的盐胁迫试验表明,盐芥植株在200 mmol/L Na Cl胁迫条件下表现出较强的抗性,CAS基因受胁迫诱导上升。盐胁迫处理后9 h,CAS基因表达高出对照组材料2倍,氰化氢(HCN)含量被降低到较低水平。这些结果表明,CAS基因在盐芥胁迫应答反应中起重要作用。     

盐胁迫下棉花LTR-反转座子的转录激活及在耐盐相关基因发掘中的应用

LTR-反转座子是棉花基因组的主要组成部分,在基因组中通常呈现"静止"状态。但受到胁迫刺激时,部分反转座子的转录活性可被"激活",可能影响邻近基因的表达。本研究在盐胁迫下通过生物信息学手段,在旱地棉转录组数据库中检测到3 885个转录激活的候选LTR-反转座子;这些候选LTR-反转座子上下游5 kb内共有1 787个邻近基因,其中377个邻近基因在盐胁迫下差异表达,通过对377个基因进行功能注释发现,326个基因注释到GO数据库中,并且部分基因与棉花已报道过的耐盐抗旱基因同源。本研究结果将为棉花的耐盐分子机理解析提供一定的理论基础。     

陆地棉膜结合脂肪酸去饱和酶基因家族的全基因组鉴定及表达分析

膜结合脂肪酸去饱和酶(fatty acid desaturase, FAD)是生物合成不饱和脂肪酸的关键酶。本研究以陆地棉基因组数据为基础，利用生物信息学方法对棉花FAD基因家族进行全基因组鉴定和进化分析。结果表明，陆地棉基因组中共含有37个FAD基因，进化分析发现这些基因分为4个亚家族，各亚家族成员数量不一，但相同亚家族成员含有相似的基因结构和保守基序。共线性分析发现28对复制基因全为片段复制基因，且都经历了严格的纯化选择作用。此外，在陆地棉FAD基因的启动子区域，发现了丰富的响应植物激素信号和逆境胁迫的顺式作用元件。转录组分析表明，陆地棉FAD基因家族响应干旱和盐胁迫，定量PCR分析表明施加外源褪黑素显著影响了FAD基因的表达。本研究结果为进一步解析FAD家族基因的功能奠定了基础。