菊花CmLhcb1基因的克隆及其转基因植株的筛选

【目的】克隆CmLhcb1基因并转到拟南芥中,从而探索此基因的功能。【方法】以菊花品种‘清露’幼苗为试验材料,采用RT-PCR和RACE技术克隆获得其叶绿素a/b结合蛋白基因CmLhcb1,并进一步构建表达载pEarleyGate103-CmLhcb1,经农杆菌介导法,筛选获得3个T3代阳性转基因拟南芥植株。【结果】该基因序列编码的蛋白与其他物种相似度高,主要差异存在于C端前50个氨基酸。基因表达特征分析表明,该基因在15%光照和赤霉素条件下,表达量明显增加(P<0.05),叶片中表达量最大,根中表达量最低,白天的表达量比晚上的高30倍。【结论】菊花CmLhcb1基因受光和赤霉素诱导,有组织表达特异性。     

弱光条件下桃叶片结构及光合特性与叶绿体超微结构变化

 【目的】探讨弱光条件下设施桃树叶片光合器官结构特征变化及品种间差异，为设施桃品质改良提供理论依据。【方法】以设施栽培的庆丰和麦香桃树为试材，设置全光照(CK)、60%～70%光照(T1)和30%～40%光照(T2)3种处理，测定了弱光条件下桃树功能叶片净光合速率(Pn)，观察了气孔形态；分析了桃树新梢的不同部位叶片的叶绿素含量（chl）、叶片结构特征；采用透射电镜观察了弱光条件下桃树新梢不同部位叶片的叶绿体超微结构；比较了品种间差异。【结果】随着光照强度的减弱，桃叶片Pn 降低；而T1提高了麦香叶片10：00和14：00的Pn；叶片气孔密度、气孔开张度和气孔导度(Cs)下降；叶片Chl总量、Chl a、Chl b的含量显著增加。叶片的叶面积、叶比重、上下表皮厚度、海绵组织厚度降低，而栅栏组织厚度和栅/海比升高；叶肉细胞内的叶绿体数增多，叶绿体基粒明显变厚，基粒数和基粒片层数增加，新梢上位叶片栅栏组织叶绿体内的淀粉粒数降低，下位叶片栅栏组织的淀粉粒数增加。【结论】弱光条件下新梢不同部位叶片间和不同品种间的叶片Chl、Pn、气孔行为、叶片结构特征、叶绿体结构特征表现显著差异。     

低温对烟草叶片中蔗糖向顶端分生组织转运的影响

 【目的】探讨低温胁迫下蔗糖对烟草成花诱导的影响,研究低温条件下烟株中的蔗糖在不同组织中的积累、转运及转运流向。【方法】4℃处理栽培烟草K326 24 h后,检测不同部位组织的蔗糖含量、糖代谢关键酶及其基因表达水平;蔗糖转运蛋白（SUT1）基因表达水平;H2O2含量和抗坏血酸库氧化还原趋势。【结果】与正常培养的对照材料相比,低温处理后蔗糖含量在叶、叶柄、茎和顶端分生组织中呈梯度增大;叶中的蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性升高,转化酶（Ivr）活性没有显著变化;淀粉酶活性被明显抑制,淀粉含量增加;叶片中SPSC基因、侧脉中SUT1基因表达水平上调,同时叶中H2O2含量升高,侧脉、叶柄、茎和顶端分生组织中抗坏血酸库趋于氧化态。【结论】低温诱导细胞内环境趋于氧化态势,提高了SUT1的装卸载能力,促进了蔗糖从叶片向顶端分生组织的转运。     

弱光对不同耐荫大豆苗期根系以及光合特性的影响

【目的】探究不同耐荫强度大豆品种幼苗对弱光胁迫的响应,为筛选改良适宜玉米-大豆带状套作的大豆品种提供理论基础。【方法】分别选用2个强耐荫和弱耐荫大豆材料,在盆栽试验条件下通过设置正常光照和弱光两个处理对大豆根系和地上部形态、各器官干物质分配、叶绿素含量和光合荧光特性进行研究。【结果】与正常光照相比,弱光下4个大豆品种的根长、根表面积、侧根数、根重和根体积差异均达到极显著水平(P0.01),同时株高,下胚轴长,平均节间长均显著增加,而节数差异不明显。强耐荫品种地上部干重增加而弱耐荫品种减少,弱光下光合产物更多地向茎秆分配。弱光均导致4个品种的净光合速率(P_n)下降,但强弱耐荫品种间的气孔导度(G_s)和胞间二氧化碳浓度(C_i)则表现出相反的趋势。【结论】弱光对不同耐荫强度的大豆品种的影响是地下部和地上部同时存在的,但是强耐荫品种在弱光下有着更高的净光合率(P_n),并会增加气孔导度(G_s)、胞间二氧化碳浓度(C_i)和相对较高的暗适应最大荧光(F_m)来适应弱光环境。     

大豆GmCYP85A2基因克隆与表达特性分析

【目的】克隆大豆GmCYP85A2基因并进行表达特性分析,为进一步研究GmCYP85A2基因的功能及其对大豆叶柄角的调控机制奠定基础。【方法】以郑豆196作为试验材料,利用同源克隆技术克隆GmCYP85A2基因,对其编码蛋白进行生物信息学分析,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法检测GmCYP85A2基因在大豆植株不同组织（根、茎、叶片、叶柄、花、花芽和豆荚）及不同光照处理时间（0,4,8,12,16,20,24 h）下叶柄中的相对表达量,分析该基因的表达特性。【结果】成功克隆了大豆GmCYP85A2基因,其长1 524 bp,开放阅读框长1 401 bp,编码466个氨基酸;编码蛋白分子质量为53.4 ku,理论等电点（pI）为9.00,具有典型的P450超家族保守结构和蛋白三级结构,亚细胞定位结果表明该蛋白为分泌型蛋白。启动子分析结果表明,该基因转录起始位置ATG上游2 kb的基因组序列含有多个响应光照以及与生长发育、逆境胁迫相关的顺式作用元件。基因表达特性分析结果表明,GmCYP85A2基因主要在花、花芽、豆荚及叶柄中表达,且以花中的表达量最大;在营养生长时期,叶柄中GmCYP85A2的表达量受光照影响而上调,并伴随着叶柄角的变大。【结论】克隆了大豆GmCYP85A2基因,并研究了该基因的表达特性,分析了其在叶柄角调控中的可能机制。     

弱光下菊花‘清露’的激素水平及相关基因表达

【目的】测量菊花在弱光条件下,出现庇荫症状过程中乙烯生成速率、赤霉素和生长素含量的变化及相关基因表达变化,从激素和基因水平探究庇荫机理。【方法】以菊花‘清露’为试验材料,设置55%光照(对照)和15%光照(弱光处理)。利用气相色谱仪Agilent 6890N GC在0、2、4、6和8 d测量乙烯生成速率,利用高效液相色谱仪Agilent HPLC-110在0、2、4、6和8 d测量赤霉素(GA3)和生长素(IAA)含量,以GAPDH为内参基因用荧光定量PCR方法测量0、2、4、6和8 d时PHYA、COP1、PIF4、GAI和IAA1的相对表达量。设置0.5、1.0、2.0和4.0 mmol·L-14个GA3浓度,用适量乙醇溶解,使乙醇终浓度为1%,0 d、4 d时各处理1次,采用地上部喷施;设10、20、50和100μmol·L-14个多效唑(paclobutrazol,PAC)浓度,用适量乙醇溶解,使乙醇终浓度是1%,0 d和4 d时各处理1次,根据结果以2.0 mmol·L-1GA3,50μmol·L-1PAC对植物生长影响显著,分别作为处理浓度。0 d、7 d各喷1次,14 d时取样进行基因表达分析。【结果】15%光照条件下,第2天和第4天时乙烯生成速率显著增加,第4天最显著,比对照增加了2.04倍,第6天以后对照和处理的植株乙烯生成速率差异不显著,15%弱光处理条件下植株地上部乙烯生成速率比55%光照条件增加显著;15%光照条件下,第2、4和6天时叶片赤霉素含量与对照相比显著增加,第6天时出现峰值,达到4 700.56 ng·g-1,比对照高出2.57倍,随后又迅速下降,第8天降到与对照相同的水平;15%光照条件下生长素水平与对照组相比显著下降,随着处理时间的延长,对照组生长素含量呈增加趋势,弱光处理组生长素含量呈下降趋势,第8天时处理组生长素含量为223.95 ng·g-1FW,对照为489.77 ng·g-1FW,对照比处理的生长素含量高出1.12倍。弱光处理第2天时PHYA表达量迅速增加,2—6 d以略小的速度增加,6—8 d保持不变,对照组从第2天开始下降,4—8 d时处理组PHYA变化量都高于对照组;对照和处理的PIF4表达量变化在0—4天趋势相同,不同的是处理组在4—8 d高于对照,尤其是第6天比对照高出1.85倍。对照组COP1呈缓慢降低趋势,处理组先增加后下降,峰值出现在第2天,第8天降到对照组含量以下。整个处理过程中,处理组的GAI一直增加,对照组0—4 d小幅增加,后以较快的速度下降。处理组和对照组IAA1在0—2 d均小幅上升,对照组在2—4 d又以较快速度下降,2 d后处理组IAA1表达量变化不大。外源赤霉素使COP1、PIF4的表达量上升,使GAI和IAA1表达量下降;PAC处理抑制COP1、PIF4、GAI和IAA1的表达。【结论】PHYA、COP1、IAA1和PIF4都受光的诱导,弱光引起GA3含量升高和GAI转录水平上调,赤霉素和乙烯参与菊花庇荫调节过程。     

不同光照条件下长春花的光合作用和叶绿素荧光动力学特征

【目的】探讨不同光强下长春花的光合生理特性,为长春花的种植提供理论指导。【方法】采用遮荫处理模拟不同的生境光强（100%、42.5%和12.5%自然光）,测定不同光强条件下生长的长春花叶片的比叶重（LMA）、光合色素含量、最大净光合速率(Pmax)、叶绿素荧光参数等光合生理指标,并对叶绿体的超微结构进行观察。【结果】随生境光强的减弱,最大净光合速率Pmax下降,12.5%光强下的Pmax是全光强下的71.4%。其它光合指标也发生适应性调整,相对正常光照,弱光下叶绿素含量上升,LMA、Chla/Chlb、Car/Chl、光饱和点（LSP）、光补偿点（LCP）下降。自然光照条件下叶绿体中的类囊体片层结构垛叠紧密,数量较多,随光强减弱,叶绿体基粒逐渐变大,基粒片层发育较差、并且数量逐渐减少。Fv/Fm,qP、NPQ及实际光量子效率ΦPSⅡ等随光强下降也都呈下降趋势。【结论】不同光强下生长的长春花叶片的光合作用和叶绿素荧光动力学特征存在很大差异。弱光条件下,尤其是12.5%光强重度弱光胁迫下,长春花叶片的光合作用受到严重影响,主要表现在ΦPSⅡ、qP和NPQ的下降,从而导致光合机构发育不良和光合能力的下降,影响其正常生长。     

桑树不同杂交组合叶片生长速率及叶片

【目的】了解桑树不同杂交组合叶片的生长速率及叶片性状的相关性,为桑树育种及其高产栽培提供理论依据。【方法】调查17个广西桑树杂交组合各阶段叶片大小、叶柄大小、叶绿素相对含量、单片叶重,计算各叶龄阶段日生长率,并对叶片生长速率及其性状进行相关性分析。【结果】桑树幼叶展叶后10～12 d是桑叶生长的最快时期,平均日生长率叶长达9.82%、叶宽达11.71%,之后生长减慢,26 d后叶片生长变化极小;展叶后3～33 d的生长总量为：叶长平均增加115.8 mm,增长率达207%;叶宽平均增加114.9 mm,增长率达270%。叶绿素相对含量随着叶龄的增大而增加,展叶后3～33 d的叶绿素相对含量增加29.7 SPAD,增长率达237.0%。相关性分析结果表明,叶宽与叶长、叶宽与单片叶重、叶柄粗细与单片叶重间均存在显著正相关,而叶柄长与叶长、叶宽、叶柄粗细、单片叶重的相关不显著。【结论】桑树杂交组合叶片在春季一般遵循“缓慢—快速—缓慢”的生长规律,叶片叶绿素相对含量随着叶龄的增加而逐渐增大,在幼叶展开10～12 d时叶片生长速度及叶绿素相对含量增加最快;桑树品种选育时应以叶片的叶长与叶宽作为选育的主要间接指标。     

甘薯抗草甘膦生理指标及其相关基因EPSPS和AKR的表达

【目的】研究草甘膦胁迫下甘薯生理指标以及EPSPS和AKR 2个基因相对表达水平的变化,探讨甘薯耐草甘膦的分子机制。【方法】选取对草甘膦敏感性不同的2个甘薯品种N3589(草甘膦敏感型品种)和鄂薯11(草甘膦抗性品种)为试验材料,以喷施清水为对照,研究喷施草甘膦后甘薯莽草酸和脯氨酸含量及根系活力的变化,以及EPSPS和AKR基因的表达情况。【结果】与喷施清水对照相比,喷施草甘膦后,草甘膦敏感型甘薯品种N3589叶片的莽草酸含量显著升高,草甘膦抗性甘薯品种鄂薯11的莽草酸含量升高不显著;2个品种甘薯块根和叶片的脯氨酸含量均显著升高;植株的根系活力均显著降低。q-PCR结果显示,在喷施草甘膦后,草甘膦敏感型甘薯品种N3589的EPSPS基因显著下调,AKR基因先上调表达后下调表达;而草甘膦抗性甘薯品种鄂薯11的EPSPS基因显著上调,AKR基因先下调表达后上调表达。【结论】甘薯耐草甘膦主要是因为喷施草甘膦之后,EPSPS基因迅速上调表达,从而减少体内莽草酸累积对植株造成的伤害;与此同时,喷施草甘膦后AKR基因迅速上调表达,参与了甘薯体内草甘膦的代谢。     

文心兰NPR1基因的克隆与诱导抗性过程中的表达分析

【目的】探明文心兰NPR1基因在诱导抗性过程中的生理作用。【方法】利用RACE技术克隆文心兰NPR1基因全长,并进行相关生物信息学分析和遗传进化树的构建;以印度梨形孢共培养、水杨酸(SA)和茉莉酸甲酯(MeJA)处理文心兰,分析菊欧文氏杆菌导致的软腐病抗性影响及NPR1基因的表达特性变化。【结果】克隆得到的2条基因序列长度分别为1 804 bp和1 902 bp,编码555、556个氨基酸,均为NPR1类型,分别命名为OgNPR1-1和OgNPR1-2;文心兰两个NPR1基因在未接菌的情况下均呈现低表达量,在接种共生菌印度梨形孢后轻微上调表达,在接种菊欧文氏杆菌后显著上调表达,而在印度梨形孢共生菌的存在下,接种菊欧文氏杆菌使两个NPR1基因表达更为活跃;同时,相比印度梨形孢共生菌处理,两个NPR1基因均在外源SA、MeJA处理下接种菊欧文氏杆菌表现为更显著上调表达;此外,共生印度梨形孢可显著提高文心兰对菊欧文氏杆菌导致软腐病的抗性,限制软腐病病症在非接病叶片的扩展。【结论】在共生印度梨形孢的文心兰植株中,印度梨形孢显著提高了文心兰NPR1基因响应菊欧文氏杆菌的表达水平,虽然上调水平不及SA和MeJA激素处理的水平,却使文心兰植株表现出更强的对抗软腐病的能力。