柽柳rd22基因的序列分析及耐盐性研究

【目的】验证从抗逆植物柽柳中克隆得到的rd22基因的耐盐能力。【方法】采用根癌农杆菌介导法,对烟草进行rd22基因的遗传转化,将分子检测为阳性的6个转基因烟草株系和非转基因对照烟草的组培苗进行盐胁迫(NaCl浓度分别设为0(CK),110,220和330 mmol/L)试验,通过观察相对电导率、SOD活性和相对生长量的变化,研究rd22基因的耐盐能力。【结果】生物信息学分析表明,来自柽柳的rd22基因属于BURP蛋白家族。分子检测证明,该rd22基因已整合到烟草基因组中,并在mRNA水平上有不同程度的表达。相对电导率和SOD活性分析表明,随着盐胁迫浓度的增加,各转基因烟草株系的相对电导率均呈上升趋势,且均小于对照烟草,在盐胁迫浓度达到330mmol/L时,非转基因对照烟草的相对电导率高达16.49%,而各转基因烟草的相对电导率最大为14.91%。各转基因烟草株系的SOD活性也随着盐胁迫浓度的增加均呈上升趋势,且均大于对照烟草,在盐胁迫浓度达到330 mmol/L时,转基因烟草SOD活性是对照烟草的1.10~1.39倍。相对生长量分析表明,盐胁迫浓度达到110,220,330mmol/L时,各转基因烟草株系相对生长量均高于对照株系,非转基因烟草的相对生长量分别为59.92%,36.99%和12.72%,转基因烟草的相对生长量平均为67.00%,44.05%和17.47%。【结论】rd22基因的导入,提高了转基因烟草的耐盐性。     

翻译起始因子(eIF1A)基因的获得及抗旱性分析

从柽柳cDNA文库中测序得到一条长度为631bp,编码113个氨基酸的全长cDNA基因序列,利用生物信息学软件对该基因进行分析,确定其属于eIF1A家族。采用农杆菌介导法进行烟草的遗传转化,通过分子检测证明eIF1A基因已经整合到烟草基因组中,并且在mRNA水平上得到不同程度的表达。对各转基因烟草及非转基因对照烟草进行旱胁迫处理,测定抗逆生理指标、生长量大小。结果证明,柽柳的eIF1A基因具有提高烟草的抗干旱能力。     

AtDREB1A基因过量表达对马铃薯盛花期生理生化指标的影响

以马铃薯品种陇薯3号及其转AtDREB1A基因株系T1为研究对象,在干旱胁迫条件下,研究了AtDREB1A基因过量表达对盛花期生理生化指标的影响。分析表明,在不同程度的干旱胁迫下,转基因株系T1盛花期叶片的超氧化物歧化酶(SOD)活性及脯氨酸(Pro)含量均高于同期非转基因陇薯3号对照,而丙二醛(MDA)含量和相对电导率均低于陇薯3号。以上结果初步表明,AtDREB1A基因的过量表达明显提高了马铃薯对干旱的抗性。     

外源SacB基因在银腺杂种杨基因组中的表达及抗旱性分析

利用转基因技术培育抗旱杨树新品种是改善干旱地区生态环境的有效途径之一.该研究对已整合外源SacB基因的银腺杂种杨株系进行半定量RT-PCR和温室水分胁迫试验.研究结果表明,在所测定的7个转基因株系中,外源SacB基因均成功转录mRNA;转基因株系叶片中积累了SacB基因表达产物（果聚糖）;在干旱胁迫条件下,转基因株系的生长量、生物量和叶片含水量明显高于对照.相关分析表明转基因株系生长量、生物量和叶片含水量与果聚糖积累量呈极显著正相关,说明SacB基因的导入提高了转基因杨树对水分胁迫的抗性.      

NaHCO3胁迫对转TaLEA基因山新杨生长及光合、叶绿素荧光特性的影响

为了筛选耐苏打盐渍土的转基因杨树优良株系, 以苏打盐渍土的主要成分NaHCO₃胁迫处理转TaLEA基因的山新杨各株系与对照(NT)，测定不同株系的苗高和地径等生长性状，测定净光合速率(P_n)、胞间CO₂浓度(C_i)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)等光合参数以及最大光化学效率(F_v/F_m)、光化学猝灭系数(qP)、非光化学猝灭系数(NPQ)、实际光化学电子产量(Φ_PSII)等叶绿素荧光动力学参数，利用染色法分别比较各株系的超氧离子和过氧化氢的累积情况，进而综合评价不同株系对NaHCO₃胁迫的响应。结果表明，NaHCO₃胁迫处理前、后各株系的苗高和地径生长量发生明显分化，由处理前的差异不显著，到处理20 d后的显著，转基因株系的苗高、地径普遍较对照高，表现突出的是转基因株系SL2号，其平均苗高和地径分别较对照提高了17.4%、15.7%；对照的盐害指数是转基因株系的3.3倍，并且转基因株系的平均存活率是对照的2.8倍。各转基因株系的光合参数和荧光参数也较对照增强，P_n、T_r在胁迫20 d后转基因株系较对照分别高了237.38%、649.02%，G_s、C_i在胁迫15 d时转基因株系较对照分别高了119.05%、24.56%，其中SL2号转基因株系较对照分别提高150%、25.81%。各转基因株系的F_v/F_m平均为0.68，对照只有0.45，前者的qP和Φ_PSII只略高于后者，后者的NPQ却是前者的6倍。转基因株系的超氧离子和过氧化氢累积量均少于对照。在相同的碱胁迫环境下，转基因山新杨，尤其是SL2，能保持较快的生长量、较强的光合能力和较低的ROS水平，初步选择其为耐苏打盐渍土的杨树转基因优良株系。      

水分胁迫对转ZmPP2C2基因烟草膜脂过氧化及抗氧化酶活性的影响

以转ZmPP2 C2基因烟草和非转基因烟草为材料(NC89),采用聚乙二醇(PEG-6000)处理,研究水分胁迫对转ZmPP2 C2基因烟草叶片膜脂过氧化及抗氧化酶活性的影响。结果表明:在15%PEG-6000模拟水分胁迫条件下,随着处理时间的延长,2种烟草叶片的相对电导度、MDA含量及POD活性都呈上升趋势。但转基因烟草相对电导度和MDA含量上升较非转基因烟草低,POD活性的增加明显高于非转基因烟草。胁迫10 d时与胁迫0 d相比,转基因烟草和非转基因烟草POD分别上升了483.54和212.38%,2种烟草SOD活性均表现为先上升后下降,但转基因烟草下降幅度小,且保持比较高的活性。试验结果说明,干旱胁迫下,转ZmPP2 C2基因烟草叶片具有较高的抗氧化酶活性,膜脂过氧化程度低于非转基因烟草。     

转抗坏血酸过氧化物酶基因（APX）菊苣抗旱相关生理特性

在获得转抗坏血酸过氧化物酶基因(APX)菊苣株系的基础上,对3个转基因株系的抗旱相关生理特性进行分析。结果表明：正常供水条件下,转基因株系与非转基因植株各项生理指标差异不显著;干旱条件下, 3个转基因株系菊苣叶片APX质量摩尔浓度均显著高于非转基因对照。3个转基因株系中有2个株系丙二醛（MDA）质量摩尔浓度低于非转基因对照,表明APX基因可显著提高菊苣APX活性,降低氧自由基浓度,减轻对细胞的伤害。3个转基因株系叶片相对含水量、脯氨酸质量分数、叶绿素质量分数、单株幼苗的根系生长量,均高于非转基因对照。可见,转APX基因菊苣具有较强的抗旱能力,从而验证APX基因的抗旱功能,为转基因材料应用于菊苣的抗旱育种提供依据。     

苹果类泛素蛋白MdRAD23C2基因的分离及功能鉴定

【目的】研究苹果类泛素蛋白RAD23基因（MdRAD23C2）的功能，为抗旱苹果新品种的培育奠定基础。【方法】以秦冠苹果(Malus domestica cv.‘Qinguan’)为材料，克隆MdRAD23C2基因，对其进行生物信息学和定位分析，通过实时定量PCR分析其在不同逆境胁迫下（干旱、盐、碱和ABA）的表达模式。构建过表达载体转化农杆菌，采用叶盘法转化烟草，选取相应的转基因烟草株系，分析干旱胁迫下转基因烟草的相对电导率和丙二醛、叶绿素、过氧化氢（H₂O₂）、超氧阴离子（O^-·₂）含量以及二氨基联苯胺(DAB)、氮蓝四唑(NBT)染色情况，探讨MdRAD23C2过表达对转基因烟草抗旱能力的影响。【结果】苹果_MdRAD23C2基因编码序列长1 146 bp，编码381个氨基酸，其定位于细胞核和细胞膜中，可响应干旱、盐和碱等逆境胁迫。干旱处理2周，野生型烟草株系萎蔫程度明显，且DAB和NBT染色加深，相对电导率、丙二醛、H₂O₂和O^-·₂含量均极显著高于转基因型烟草,而叶绿素含量极显著低于转基因型烟草，说明过量表达MdRAD23C2的烟草株系对干旱胁迫的耐受性明显增强。【结论】分离克隆了苹果MdRAD23C2基因，该基因可提高转基因植物对干旱胁迫的耐受性。     

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。     

转胡杨PeDREB2b基因白三叶株系耐盐性研究

以W1-3、W28-2、W33-3等3个转胡杨PeDREB2b基因白三叶(Trifolium repens)株系为材料,非转基因白三叶海发为对照,测定了植株在不同浓度和不同时间盐胁迫下的盐害指数、存活率、叶片相对电导率、植株地上及地下部分Na+、K+含量变化、以及Na~+/K~+,从而评价转基因白三叶株系的耐盐能力。结果表明:1)白三叶"海发"及其转基因的3个株系在不同盐浓度胁迫下30d存活率均为100%。胁迫过程中受害程度随着胁迫浓度增加和时间的延长而加重,高浓度胁迫30d后,株系W33-3的盐害指数达67%,其他株系为40%左右。2)各株系叶片相对电导率随胁迫时间延长呈不同程度的增加趋势,盐胁迫30d后,植株地上及地下部分Na+浓度呈显著升高,K+则呈降低趋势,Na+/K+比升高。3)采用隶属函数法综合分析,白三叶"海发"及其转基因的3个株系耐盐性强弱依次为W1-3HFW28-2W33-3。     

棉花亲环素基因GhCYP1的功能分析

【目的】研究转棉花GhCYP1对烟草耐旱能力的影响。【方法】利用Gateway技术构建GhCYP1的植物表达载体pGWB-GhCYP1,采用农杆菌介导的遗传转化技术,获得融合目的基因的转基因烟草植株。以烟草野生型（WT）、L1和L2转基因系为试验材料,测定水分胁迫条件下烟草叶圆片中叶绿素的相对含量、叶片中相对水分含量、丙二醛含量和相对电导率。【结果】与野生型烟草植株相比,转GhCYP1烟草植株根系粗壮、发达。水分胁迫下转基因烟草叶圆片中的叶绿素相对含量显著高于野生型。水分胁迫3 d,WT、L1和L2中相对含水量、丙二醛含量和相对电导率无显著差异（P<0.05）。水分胁迫13 d,转基因系叶片中相对含水量明显高于野生型（P<0.05）,丙二醛含量和相对电导率均明显低于野生型（P<0.05）。【结论】干旱胁迫对野生型烟草产生了较大影响,而转基因烟草显示出较强的耐旱能力,表明GhCYP1的过量表达有助于提高烟草的耐旱能力。     

过表达AtNEK6转基因烟草的耐旱耐盐性研究

NEK6基因编码一种丝/苏氨酸蛋白激酶,具有调控植物细胞周期蛋白基因表达和乙烯信号转导的功能,与植物抵抗逆境胁迫相关。将拟南芥At NEK6基因导入烟草,利用甘露醇和Na Cl模拟干旱和盐胁迫环境对T2代转基因烟草进行研究。结果表明,在无胁迫处理条件下,转基因烟草根长、侧根数和鲜重显著高于野生型;在干旱和盐胁迫条件下,转基因烟草根长、侧根数和鲜重均极显著高于野生型,表现出较强的耐旱耐盐性;胁迫处理的转基因烟草叶片叶绿素荧光参数值(Fv/Fm)、SOD和CAT活性以及Pro含量极显著高于野生型,MDA含量极显著低于野生型,进一步证明了At NEK6基因能够促进烟草的生长和提高转基因烟草对于干旱与盐碱的抵抗能力。     

兼抗虫、除草剂、干旱转基因玉米的获得和鉴定

【目的】培育抗玉米螟、抗草甘膦、抗旱的转基因复合性状玉米种质。【方法】通过农杆菌介导的玉米茎尖遗传转化法,把重组到同一植物表达载体的cry1Ac M、epsps、GAT和Zm PIS转入玉米骨干自交系9801和齐319(Q319),获得转基因植株。通过逐代除草剂筛选、分子检测和抗虫性鉴定,从大量转基因株系中优选出6个优良玉米株系。在此基础上,以非转基因自交系9801、Q319为对照,在严格控制条件下对6个转基因株系进行抗虫、抗除草剂和抗旱性检测。由于不同生长时期植株对玉米螟危害的敏感程度有差异,在抗虫性检测试验中,对不同生长阶段的转基因玉米的抗虫性,分别进行了田间和室内玉米螟接种试验,并以灌浆期玉米的籽粒和苞叶饲喂玉米螟幼虫检测其杀虫性。在草甘膦抗性鉴定试验中,对6叶期田间玉米植株喷洒大田除草用量的草甘膦溶液评估其应用价值;采用3倍应用剂量的草甘膦溶液喷施3叶期玉米植株测试其草甘膦耐受力。在抗旱性鉴定试验中,对10叶期玉米植株进行干旱胁迫处理,观测转基因植株的表型变化并测定光合作用和叶绿素荧光等参数。【结果】选择出6个遗传稳定的兼抗亚洲玉米螟、抗草甘膦和抗旱性提高的转基因玉米株系,其中株系L1—L3来自自交系9801,Q1—Q3来自自交系Q319。通过RT-PCR检测4个转基因的转录强度,证明它们在转基因植株中有效表达;利用Western blot方法检测cry1Ac蛋白的表达水平,确定其在玉米植株中稳定表达。植株抗虫性鉴定结果显示这6个株系在玉米营养生长期和灌浆期的抗虫能力均显著高于未转基因自交系。在草甘膦抗性测试中,转基因植株表现出明显高于未转基因自交系的草甘膦抗性。在干旱控水期间,转基因植株能维持较强的光合能力和光系统Ⅱ活性,对干旱胁迫的抗性显著高于对照植株。【结论】将cry1Ac M、epsps、GAT、Zm PIS一同转入玉米,赋予了植株抗玉米螟、抗除草剂草甘膦特性,提高了植株的抗旱性,达到生产中应用标准。培育出具有优良复合性状的转基因玉米新材料。     

柽柳eIF1A基因耐重金属CdCl_2胁迫能力分析

通过实时荧光RT-PCR技术研究了CdCl2胁迫下不同时间点柽柳根、茎、叶中eIF1A基因的表达模式,结果表明:该基因受CdCl2胁迫诱导明显,可能参与柽柳的CdCl2胁迫应答。进一步对转柽柳eIF1A基因的T2代烟草进行CdCl2胁迫,测定各转基因株系及野生型烟草的MDA、POD、SOD、可溶性蛋白含量等各项抗逆生理指标,结果表明柽柳eIF1A基因具有提高烟草的耐CdCl2胁迫的能力。     

转TaDREB3a基因大豆抗旱筛选鉴定

研究利用转TaDREB3a基因株系T4代大豆植株与野生型植株开展PEG模拟干旱处理和PCR鉴定,获得5个阳性TaDREB3a过表达株系。于苗期和花期分别干旱处理,根据表型及相对含水量、相对电导率、叶绿素含量等生理指标,利用抗旱隶属函数值对5个转基因株系划分抗旱级别,同时分析株高、根长、荚数、粒数等农艺性状差异显著性。结果表明,大豆株系花期极其敏感,不适合在花期鉴定抗旱性,苗期适合抗旱材料鉴定;通过各生理指标与抗旱级别划分以及相关农艺性状显著性分析,最终确定株系HL16-16-6、HL16-17-1为高抗品系,为抗旱材料鉴定及抗旱品种培育奠定理论基础。     

PtrDREB28转录因子的克隆及抗逆性

DREB/CBF转录因子响应植物干旱、高盐和低温等非生物胁迫应答是通过特异结合DRE/CRT顺式作用元件。利用RT-PCR技术从毛果杨克隆PtrDREB28转录因子基因,用基因枪法对其进行亚细胞定位分析,结果表明其定位在细胞核中;利用农杆菌介导法对野生型大青杨进行遗传转化,并对转基因株系进行抗逆性分析,结果显示经高盐胁迫处理的转基因株系的耐受性明显高于野生型植株;通过测定和比较经盐胁迫处理后转基因株系和野生型植株的丙二醛质量摩尔浓度和相对电导率,发现转基因株系的丙二醛质量摩尔浓度和相对电导率均显著低于野生型植株,表明PtrDREB28基因的过表达可以显著提高杨树耐盐性,由此推测PtrDREB28转录因子可能参与杨树逆境胁迫应答过程。     

梭梭HaNAC12转录因子抗逆功能验证

【目的】验证梭梭NAC转录因子基因（HaNAC12）的抗逆功能,以期解析梭梭响应逆境胁迫的分子机制,为梭梭及其他作物抗逆遗传改良提供理论参考。【方法】通过实时荧光定量PCR对HaNAC12基因在干旱、高盐、ABA处理下的表达模式分析。利用同源重组法、农杆菌介导喷花法、喷洒除草剂等方法构建并筛选HaNAC12转基因拟南芥...