烟草响应干旱胁迫与抗旱遗传育种研究进展

烟草是我国重要的经济作物之一，在烟草生长发育过程中，干旱胁迫是导致其产量减少和品质降低的主要非生物胁迫。为了提高干旱胁迫下烟草的产量和品质，本研究将烟草对干旱胁迫的响应，包括烟草外部形态特征(叶片、株高、根系)、生理生化特性(体内水分代谢、主要酶活性、内源激素、无机离子、蛋白表达与调控、光合作用);干旱胁迫对烟草产量和品质的影响；烟草抗旱性的遗传研究(烟草抗旱性遗传研究现状、抗旱相关基因在烟草中的应用研究、烟草抗旱基因的克隆);烟草抗干旱胁迫种质资源研究(烟草种质资源的收集和保存、烟草抗旱性种质资源、烟草抗旱性种质资源品种选育);烟草抗干旱胁迫的育种研究(烟草抗干旱胁迫遗传育种策略、分子生物技术在烟草抗旱遗传改良中的运用、烟草抗干旱胁迫品种选育的研究)等方面进行综述，以期为今后在干旱胁迫下培育优质、高产烟草提供理论依据。     

甘蓝型油菜抗旱机制及育种研究进展

干旱胁迫是农业生产上长期存在的非生物逆境因子,严重影响甘蓝型油菜的生长发育和产量。近年来,国内外研究人员尝试采用各种生物学手段解析甘蓝型油菜的抗旱遗传机制,培育抗旱甘蓝型油菜品种。简要概述了甘蓝型油菜抗旱相关性状QTL定位、干旱胁迫下的应答蛋白等抗旱分子机制及抗旱育种方面的研究进展,为提高甘蓝型油菜抗旱性提供相关理论参考,以加快甘蓝型油菜抗旱育种的研究进程。     

水稻抗旱生理及抗旱相关基因的研究进展

干旱缺水是影响水稻生长发育的重要逆境因子。干旱胁迫会诱导水稻特定基因表达,这些基因的表达和调控能使水稻抵御干旱胁迫的伤害。筛选和培育抗旱的水稻品种不但可在很大程度上节约用水,而且有利于增产稳产和减少环境污染。在此,简要概述了水稻抗旱生理、抗旱机制和抗旱相关基因一些进展,为提高水稻抗旱性和抗旱育种提供相关参考。     

杨树干旱胁迫响应转录因子的研究进展

转录因子是杨树干旱胁迫应答分子调控网络中的重要组成部分之一,通过特异性结合干旱响应相关基因启动子区的顺式作用元件,调控下游靶基因的转录表达,从而参与杨树干旱胁迫响应过程。杨树WRKY、NAC、bZIP、MYB和AP2/ERF是干旱胁迫响应分子机制研究中最主要的五大转录因子家族,每个家族拥有超过80个成员。本文简要介绍了杨树干旱胁迫转录组学研究进展,系统总结和概括了杨树这五类转录因子的结构特征与亚家族分类、调控下游靶基因表达的方式及其在参与调控干旱信号转导网络中的作用等方面的研究进展,并对存在的问题与未来研究进行展望,旨在深入了解杨树耐旱分子机理,为培育抗旱型杨树新品种提供参考。     

SLPIN6基因沉默对番茄抗旱性的影响

SLPIN6基因是番茄PIN家族一员,番茄PIN家族是一类生长素运输体蛋白家族,调控生长素极性运输.研究表明,干旱胁迫改变植物生长素极性运输平衡,影响植物抗旱性.团队前期研究发现SLPIN6基因在干旱胁迫时表达量显著上调,可能参与番茄植株抗旱应答调控.为进一步明确该基因抗旱调节功能,试验采用VIGS方法对SLPIN6基因作沉默处理,通过观察番茄植株抗旱表型及测定抗逆生理指标变化,发现SLPIN6基因沉默后番茄植株与对照相比,沉默番茄植株萎蔫程度加重,抗逆生理指标差异明显,表明SLPIN6基因参与番茄抗旱应答调控,具有抗旱调节功能.     

小麦抗旱的分子标记、基因定位和基因工程研究进展

综述了与小麦抗旱相关的分子标记、基因定位和基因工程研究进展。作物抗旱性是复杂的数量性状,利用分子生物学技术对抗旱相关的性状进行研究,有利于阐明其遗传基础,为进一步应用现代生物技术进行小麦抗旱性改良提供理论基础,目前小麦抗旱的分子标记尚未和育种工作紧密结合,对这种现象的原因进行了分析,提出了解决问题的办法。基因工程从渗透调节物质、Lea蛋白、转录因子3个方面进行小麦抗旱性改良,转录因子是目前转基因抗旱育种的一个发展方向。     

抗旱相关基因及其遗传工程

干旱是影响全球生态的重要因子,文章综述了转录调控因子和转录后RNA/蛋白修饰因子两类抗旱相关基因及其在耐旱性遗传改良中的应用。其中,胁迫应答的转录调控因子包括脱水响应因子(DRE)、锌指蛋白(ZFP)、核因子(NF-Y)和WRKY转录因子;转录后RNA/蛋白修饰因子包括蛋白的法尼基化、蛋白磷酸化和蛋白的聚ADP核糖基化作用。这些基因中有的已克隆并通过生物技术手段转入作物中,靶基因的表达提高了作物的抗旱性及产量。     

SLB9基因沉默对番茄抗旱性的影响

SLB9基因是BES1转录因子家族中的一员,BES1在调控油菜素内酯(BR)基因响应中发挥关键作用。研究证明BES1基因受多种胁迫诱导,介导BR信号,调节植物耐旱等抗逆性。采用基因沉默(VIGS)技术,通过农杆菌介导法构建SLB9基因沉默植株,干旱胁迫处理沉默植株,通过观察沉默植株与对照植株表型差异及生理生化指标变化,研究SLB9基因表达变化对番茄抗旱性的影响。结果表明,SLB9基因沉默植株抗旱性明显低于对照植株,推测SLB9基因下调表达降低番茄抗旱性。     

玉米抗旱性鉴定指标及分子生物学机理研究

干旱严重影响农业生产。抗旱性是玉米重要的农艺性状,它是影响玉米生长和发育的重要因子,与玉米产量和品质密切相关。玉米抗旱性相关遗传调控分子机制的研究备受关注。玉米抗旱性研究目前多停留在对抗旱指标的筛选上,主要通过对干旱胁迫敏感程度不同的品种进行抗旱生理指标的筛选,包括光合特性、有机物含量、叶绿素含量和硝酸还原酶等抗旱有关的生理指标的研究上,对于深层次挖掘玉米本身存在的抗旱分子机制研究仍旧十分缺乏。目前,玉米抗旱性以及一些重要农艺性状基因克隆进展缓慢,其主要原因表现在:大多数玉米株高等重要农艺性状受多个遗传效应低的QTL控制;表型自然变异的功能性位点多位于调控区,过于隐蔽,不易定位。文末展望了玉米抗旱性研究的发展前景。     

植物microRNAs在干旱胁迫响应中的研究进展

干旱是常见且反复出现的气候特征,严重影响农作物生产。microRNAs（miRNAs）是一类长度为18~24 nt的小分子非编码RNA,转录后的miRNAs可调节基因表达,参与植物生长发育过程。从miRNAs的发现、合成及作用机制,干旱胁迫响应miRNAs的种类及其靶基因、miRNAs介导干旱胁迫的响应机制等方面进行了综述,指出miRNAs在植物响应干旱胁迫过程中存在物种依赖性和组织特异性,且受干旱胁迫条件的影响。同时发现,目前植物miRNAs参与干旱胁迫响应的作用机制及其靶基因调控网络尚不清楚。对未来的研究前景如探究miRNAs调控基因中的顺式调控元件的特征、探索靶基因功能与植物干旱胁迫应答网络关键因子间的相互作用、植物抗旱miRNAs资源库的构建等进行了展望,以期为推动miRNAs在植物抗干旱胁迫中的应用提供参考。     

水稻抗旱性研究现状与展望

综述了水分胁迫对水稻的伤害以及水稻植株在气孔调节、渗透调节、激素调节、膜抗氧化保护酶类和干旱诱导蛋白等方面抗旱性生理生化机制的研究进展。介绍了水稻抗旱性状的基因定位和抗旱性基因工程方面的研究现状,并指出,稻属抗旱基因资源的发掘以及在育种上的遗传利用和水稻抗旱节水综合栽培技术的研究是当前研究的热点。     

作物耐旱基因的表达特性及遗传工程研究

干旱会限制作物生长及产量形成,并引起作物体内一系列生理生化反应。作物耐旱性是多基因控制的复杂数量性状,为了应对水分缺失,作物体内形成多条信号途径,并在形态、生理和分子水平上适应干旱。受到干旱胁迫后,作物通过激活相关转录因子来调控相应下游基因的表达,并且通过转录后调控和渗透调节来适应干旱,维持正常的生理活动和代谢活动,减少干旱胁迫对植物的伤害。逆境也会诱导小RNA的产生,其通过诱导目的基因mRNA的降解以及阻止翻译过程去调控靶基因,达到耐胁迫逆境的作用。耐旱相关基因的遗传工程对作物在非生物逆境下的正常生长非常重要,总结了干旱响应机制所涉及的基因的功能及利用情况,以期为耐旱育种提供参考依据。     

马铃薯抗旱评价指标及方法

干旱是限制马铃薯生产的重要因子。根据国内外马铃薯抗旱性鉴定指标和鉴定分析方法的研究成果,对马铃薯抗旱评价指标进行总结与分析,分析结果如下:目前马铃薯抗旱性鉴定多利用干旱胁迫下马铃薯形态、生理生化指标变化的差异确定品种的抗旱性。耐旱品种在根系分布的深度、根系的拉力和强度、根系吸收能力、根系活力等方面优于不耐旱品种,抗旱性品种受干旱胁迫影响较小,干旱胁迫下产量降幅、株高降幅、相对含水量的降幅、叶片质膜相对透性升高幅度小的品种抗旱性强,脯氨酸的积累幅度大的品种抗旱性强,MDA含量增幅低的品种抗旱性强。SOD活性、POD活性、CAT活性在受旱植株体内的变化规律性差,且与胁迫强度、时间等相关,适于作为抗旱性鉴定参考。抗旱性是由多基因控制的数量性状,单个抗旱基因不能完全代表植株整体的抗旱性。马铃薯抗旱性是由多种因素和多种机制相互作用构成的一个复杂的综合性状,近年来较多采用综合指标法。     

4个小麦抗旱相关转录因子基因的表达及其与抗旱生理生化指标的相关性

筛选转录因子基因作为小麦抗旱性鉴定指标,丰富和补充小麦抗旱鉴定体系。以4个抗旱性不同的小麦品种为材料,通过实时荧光定量PCR,检测4个抗旱相关转录因子基因(TaERF1,TaMYB30,TaNAC69,Wabi5)在不同处理时间的表达,同时分析干旱胁迫下4个抗旱生理生化指标的变化,探究4个转录因子基因的表达与抗旱生理生化指标之间的相关性。结果表明,基因TaERF1、TaMYB30、TaNAC69和Wabi5的表达都受干旱胁迫的诱导,且在抗旱性不同的小麦品种中的表达模式存在明显差异;相关性分析表明,TaERF1在各胁迫持续时间点的表达量都与可溶性蛋白和丙二醛(MDA)呈显著或极显著相关,在胁迫处理3h、24h和48h时,TaERF1的表达量与相对含水量(RWC)显著相关,TaMYB30、TaNAC69和Wabi5在一定时段的干旱胁迫后的表达量也分别与可溶性糖、可溶性蛋白、RWC和MDA存在显著相关性。说明转录因子基因TaERF1、TaMYB30、TaNAC69和Wabi5的表达可以作为评估小麦抗旱性的参考指标。     

谷子MYB转录因子家族与抗旱关系的研究

[目的]MYB蛋白家族是一类含有MYB保守结构域的转录因子,广泛参与调控植物生长发育及抗逆等多种生理反应。为探究抗旱作物谷子的抗旱性与MYB转录因子家族基因关系,从而为谷子特有抗旱基因资源的发掘及谷子抗旱分子机制的研究提供参考。[方法]本研究以抗旱品种勾勾母鸡咀(GG)和干旱敏感品种晋汾16(JF)为研究对象,在苗期PEG处理条件下,取叶片进行转录组测序,进而对有差异表达的MYB转录因子家族基因进行生物信息学分析。[结果]研究表明,26个MYB转录因子基因在GG和JF两个谷子品种中表现出较为明显的表达差异;且对应启动子区域的抗旱相关调控元件也呈现出差异的组成与分布;抗旱品种GG中明显上调的3个MYB调控基因(Si034363m、Si003539m、Si030711m)与拟南芥中主要参与抗逆的MYB转录因子存在较近亲缘关系。[结论]基于对谷子MYB转录因子的研究,推测26个表达差异的MYB类转录因子基因可作为谷子抗旱的重要候选基因,可为后续谷子抗旱分子机制的研究提供理论依据。     

WRKY转录因子在植物非生物胁迫抗逆育种中的应用

干旱、高盐和低温等非生物逆境是影响农作物产量的重要因素。WRKY转录因子由于其过量表达能够提高植物抗旱、耐盐、耐低温、抗冻甚至抵抗重金属等逆境胁迫的能力,因此被作为应用基因工程途径进行植物抗逆性状改良的理想候选基因。在分子育种中,增加1个关键的转录因子的调控能力,能同时激活多个功能基因表达,从而提高植株综合抗逆性。本文主要综述了WRKY转录因子的结构、功能、转录调控机制研究以及近年来国内外WRKY转录因子新基因的发现及其在培育抗逆性转基因植物中的应用,以期为植物抗逆分子育种改良提供参考。     

园艺植物 WRKY 基因功能研究进展

WRKY 转录因子是植物中特有的一类反式作用因子。WRKY 基因家族成员众多,是植物中最大的转录因子家族之一。目前,已在多种园艺植物中对该家族进行了全基因组鉴定。大量研究表明,WRKY 转录因子参与了植物中多种生物学过程,如营养剥夺、胚胎发生、种子发育、毛状体发育、叶片衰老及其他发育和激素调节的过程,是许多调控信号网络的重要组成部分。WRKY 转录因子还可参与植物适应各种逆境的转录调控,已被证明其在生物应激反应中发挥重要作用并参与植物的防御机制,其在植物防御病菌、病毒和虫害调控过程中的重要作用正被逐步揭示。此外,WRKY 转录因子在植物响应环境中非生物胁迫方面的作用也被不断解析,其可参与调控植物对干旱、温度、盐及渗透的响应,并在此过程中发挥正向或负向调节作用。本文基于近年来的相关研究成果,重点综述了 WRKY 转录因子在园艺植物生长发育、胁迫响应和代谢合成方面所发挥的作用和调控机理,进一步明确园艺植物 WRKY 转录因子的重要生物学功能,阐明 WRKY 转录因子介导的转录调控网络,为园艺植物优良性状相关的遗传资源挖掘和分子育种提供理论支撑。     

谷子Aux/IAA家族基因干旱胁迫响应表达模式分析

[目的]Aux/IAA是重要的蛋白质转录因子,广泛参与植物生长素介导的应答作用,同时参与植物的胁迫和防御响应。本文通过分析Aux/IAA家族基因在干旱胁迫中的表达情况,探索谷子抗旱与Aux/IAA家族基因的关系。[方法]本文对谷子Aux/IAA家族基因理化性质、蛋白亲疏水性、启动子功能元件等进行生物信息学分析,并对抗旱(GG)和干旱敏感(JF16)谷子品种在浇水和干旱胁迫下基因的表达谱数据进行分析。[结果]谷子Aux/IAA家族基因均含有多个与胁迫相关的功能元件,且5个基因编码的蛋白均为亲水性蛋白;干旱胁迫处理后,GG和JF16中5个基因的表达变化趋势有所不同,Seita.5G126200、Seita.1G028400、Seita.3G109400表达量均下调,Seita.1G356800基因的表达量明显上调。[结论]谷子Aux/IAA家族基因参与调控谷子干旱胁迫,其调控过程比较复杂,可作为参与谷子抗旱的候选基因。本研究结果为进一步探究谷子中Aux/IAA与抗旱机制提供一定理论依据。     

大豆抗旱生理研究进展

大豆是我国主要的粮食作物之一，也是关系国计民生的战略性物资。近年来，受人类活动干扰影响，各地自然灾害频发。其中，干旱的气候条件对大豆的生产造成了极其恶劣的影响。研究表明，大豆抗旱性是一个多基因控制的数量性状，与自然气候条件之间有着错综复杂的关系。基于此，概括了干旱胁迫对大豆生理的影响、面对干旱时大豆做出的响应及抗旱鉴定的生理指标等内容，以期通过对大豆抗旱生理方面的研究，为研究大豆抗旱高产栽培及大豆抗旱育种奠定基础，对提高大豆抗旱性具有重要意义。     

bHLH转录因子在植物抗非生物胁迫基因工程中的应用进展

植物在生长发育过程中,经常会遭遇干旱、高盐和低温等非生物胁迫的伤害,从而影响其生长发育和地理分布,对于作物而言会降低产量和品质,危害农业生产发展,因此植物抗逆育种研究已经成为保障农业生产的一个重要内容。利用基因工程技术提高植物的抗逆性是一条优于传统育种途径的快捷有效的途径。bHLH转录因子家族是植物中最大的转录因子家族之一,在植物生长发育及抵御多种非生物胁迫反应(干旱、高盐、低温、缺铁等)中具有重要的调控作用。有研究者发现,很多bHLH转录因子可以提高植物的抗逆性。本文全面系统阐述了植物bHLH转录因子的基本结构特征及其在植物抗旱、耐盐、耐冷、耐缺铁基因工程中的应用进展,以期为bHLH转录因子的利用及植物抗旱遗传改良和育种提供参考。