反义NR转基因株的分子检测和生理特性的研究

为了研究NR基因的作用,通过番茄反义NR转基因株的southern,northern杂交,从入地成活的139个卡那霉素筛选出的转化株中,鉴定出了2株突变体,并对其相关的生长发育、生理指标进行了测定.研究结果显示:NR基因的表达被抑制后,突变体细胞膜透性、蒸腾作用和气孔导度比野生型植株的高,但呼吸作用低于野生型;果实成熟推迟.各突变体植株的分枝数减少,节间明显伸长,茎增粗;特别是NR 2突变体节间最长、且生长健壮、茎粗、叶大、开花多,但不易结实、花粉粒数量减少、花粉萌发率仅2%～3%.总之,乙烯受体蛋白NR基因被抑制后,突变体植株表现出促进生长,推迟发育和成熟,即乙烯的作用被抑制的现象.说明NR基因是乙烯生物合成和信号转导的正调节因子.     

水杨酸对NR基因的表达和乙烯信号转导的影响

通过水杨酸与乙烯介导下番茄NR基因的表达、植株生理的变化、幼苗三重反应和幼苗生长表现,探讨了水杨酸对乙烯信号转导的影响.结果表明:水杨酸对野生型番茄植株的影响有双重作用.低浓度对植株有促进生长的作用,使黄化苗下胚轴伸长和维持正常的实生苗叶片细胞膜透性,促进根系的生长;较高浓度(≥100 μ mol*L-1)则促进幼苗表现三重反应,即诱导乙烯的合成,从而诱导NR基因的表达,使植株细胞膜透性增加、植株蒸腾作用和呼吸作用显著降低、气孔关闭(水杨酸处理后24 h),最终番茄植株表现出叶片黄化等症状.乙烯不敏感型NR突变体番茄植株在高浓度处理时无外部受害症状,细胞中NR基因的表达被显著地抑制.可见抑制番茄NR基因的表达,增强了植株的抗性.     

水杨酸对NR基因的表达和乙烯信号转导的影响

通过水杨酸与乙烯介导下番茄NR基因的表达、植株生理的变化、幼苗三重反应和幼苗生长表现,探讨了水杨酸对乙烯信号转导的影响。结果表明:水杨酸对野生型番茄植株的影响有双重作用。低浓度对植株有促进生长的作用,使黄化苗下胚轴伸长和维持正常的实生苗叶片细胞膜透性,促进根系的生长;较高浓度(≥100μmol·L~(-1))则促进幼苗表现三重反应,即诱导乙烯的合成,从而诱导NR基因的表达,使植株细胞膜透性增加、植株蒸腾作用和呼吸作用显著降低、气孔关闭(水杨酸处理后24h),最终番茄植株表现出叶片黄化等症状。乙烯不敏感型NR突变体番茄植株在高浓度处理时无外部受害症状,细胞中NR基因的表达被显著地抑制。可见抑制番茄NR基因的表达,增强了植株的抗性。     

耐贮藏转基因番茄F2代植株乙烯代谢与细胞膜透性的研究

研究乙烯对番茄野生型幼苗及转反义NR、F1'、F2、F3乙烯基因型番茄突变体叶片电解质外渗率以及对番茄生理代谢的影响.结果表明:随着乙烯浓度的增加,野生型番茄丽春、中疏4号、中疏6号幼苗叶片黄化、衰老和脱落,甚至死亡,细胞膜透性也增大,乙烯对中疏4号番茄的膜透性影响最大,丽春次之,对中疏6号影响最小.转反义F1'、F2、F3乙烯基因型番茄突变体叶片的膜透性极显著地小于野生型,而转反义NR突变体番茄叶片的膜透性与野生型差异不明显.说明转反义F1'、F2、F3基因在叶片上的表达被抑制后,膜代谢发生了明显的改变,膜透性降低,植物对乙烯的反应降低,从而延迟了果实的成熟,植株衰老减缓.     

黍子矮秆突变体‘87’表型及对赤霉素敏感性分析

为探究黍子突变体株高、节间和穗部等表型差异及对外源赤霉素的敏感性,以野生型‘260’及其EMS诱变获得的矮秆突变体‘87’为试验材料,对其农艺性状、茎秆细胞学、内源激素含量及喷施外源赤霉素后的表型进行分析。结果显示:与野生型‘260’相比,矮秆突变体‘87’成熟期株高、穗长和千粒重分别下降53.3%、31.8%和1.7%;茎粗和分蘖数分别增加14.1%和113.3%。突变体株高的下降与节间数无关,主要由中下部节间长度缩短造成。经细胞学观察,矮秆突变体茎秆缩短主要是由主茎茎节纵向细胞尺寸减小所致,茎粗增加是由横向细胞数目增加造成的。喷施外源GA₃后,植株高度变化与喷施清水基本一致,成熟期矮杆突变体‘87’内源GA₁+GA₃含量显著高于野生型‘260’,可见矮秆突变体‘87’为GA不敏感性突变体,导致植株矮化并增强了抗倒伏性能,可作为黍子矮化育种的新种质。     

低温、乙烯逆境下的番茄NR基因表达及相关反应

通过低温和乙烯逆境下番茄植株的生长表现和抗性生理指标的变化及乙烯受体蛋白基因NR的表达，研究了NR基因与低温和乙烯的关系。结果显示：低温(5℃)抑制了NR基因的表达，维持了细胞膜的完整性，并减轻和延缓番茄实生苗因乙烯胁迫所产生的黄化、衰老等症状；外源乙烯增加植株细胞膜透性，处理的时间越长、细胞膜透性增加得越多，但低温可以推迟这一进程；低温和乙烯都可显著增加植株叶片蒸腾作用、呼吸作用和气孔导度；在有和无外源乙烯时，低温和乙烯抑制剂Ag^ 均抑制番茄NR基因的表达。因此认为低温抑制了NR基因的表达，降低了植物对乙烯的敏感性，减轻和延缓了因胁迫乙烯的产生而造成的伤害；而抑制NR基因的表达，能提高植物的抗逆性；NR基因是乙烯和低温胁迫症状的正调节因子。     

IAA和乙烯与NR基因的表达及相关的生长生理反应

试验以番茄为材料,通过IAA和乙烯对番茄黄化幼苗"三重反应"、植物细胞膜透性、呼吸作用、气孔导度、蒸腾作用和细胞间CO2浓度和NR基因表达的影响,探讨了激素对乙烯信号转导的影响.结果表明:当没有外源乙烯处理时,IAA抑制了乙烯的产生,使NR等受体蛋白基因处于不活跃状态;因而表现出叶片维持稳定的细胞膜透性;植株叶片蒸腾作用、呼吸作用和气孔导度都降低(IAA处理2 h后).在有外源乙烯处理时,乙烯与IAA诱导植株产生的内源乙烯足以诱导乙烯受体蛋白基因NR基因的大量表达,并反过来抑制了乙烯的合成;因而植株代谢表现出与乙烯相拮抗的作用,如高浓度的IAA处理(≥4 mg/L)、使番茄黄化幼苗下胚轴迅速伸长,抵消乙烯对幼苗下胚轴生长的抑制作用;IAA抑制乙烯引起的植株叶片蒸腾作用、呼吸作用和气孔导度的增高和促进叶片细胞膜透性的增加.因此,NR基因是负调节子.     

IAA和乙烯与NR基因的表达及相关的生长生理反应

试验以番茄为材料,通过IAA和乙烯对番茄黄化幼苗“三重反应”、植物细胞膜透性、呼吸作用、气孔导度、蒸腾作用和细胞间CO2浓度和NR基因表达的影响,探讨了激素对乙烯信号转导的影响。结果表明：当没有外源乙烯处理时,IAA抑制了乙烯的产生,使NR等受体蛋白基因处于不活跃状态;因而表现出叶片维持稳定的细胞膜透性;植株叶片蒸腾作用、呼吸作用和气孔导度都降低(IAA处理2h后)。在有外源乙烯处理时,乙烯与IAA诱导植株产生的内源乙烯足以诱导乙烯受体蛋白基因NR基因的大量表达,并反过来抑制了乙烯的合成;因而植株代谢表现出与乙烯相拮抗的作用,如高浓度的IAA处理(≥4mg／L)、使番茄黄化幼苗下胚轴迅速伸长,抵消乙烯对幼苗下胚轴生长的抑制作用;IAA押制乙烯引起的植株叶片蒸腾作用、呼吸作用和气孔导度的增高和促进叶片细胞膜透性的增加。因此,NR基因是负调节子。     

TomloxD基因在番茄植株生长发育和果实品质中的功能

[目的]探究TomloxD在番茄植株生长发育和果实品质形成中的功能.[方法]本试验以番茄野生型株系CM、TomloxD过表达株系loxD-oe和TomloxD突变体株系spr8为试材,观察植株的生长情况,分析果实发育过程中品质的变化.[结果]结果表明,TomloxD过表达株系的株高、茎粗和叶片数持续均匀增长,最终株高和叶片数与CM相似,茎粗低于CM;spr8植株的整体生长状态要弱于CM植株.相较于野生型,过表达显著提高了果实的可溶性总糖含量;spr8植株的果实中,维生素C、可溶性总糖、可滴定酸、可溶性蛋白和可溶性固形物的含量均较野生型CM显著增加,平均单果重降低.结果说明,TomloxD基因在番茄植株的生长发育和果实品质形成中有重要的作用.     

糜子穗型突变体光合特性比较

通过对成熟期糜子野生型和穗粗突变体农艺性状进行统计分析,同时比较2个品种不同生长阶段光合色素含量、光合指标及水分利用率变化差异,初步探索穗型突变体对糜子产量及抗倒伏性的影响。结果表明,穗粗突变体穗长、单株穗质量、单穗粒质量均极显著低于野生型,仅茎粗高于野生型;拔节期和抽穗期为糜子有机物积累的主要时期,成熟期光能利用率最低;叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量均会影响穗粗突变体产量,但净光合速率、气孔导度等光合指标主要促进穗粗突变体茎秆有机物积累,同时,提高糜子水分利用率有利于提高产量。糜子穗型突变可影响产量、茎粗等农艺性状及光合特性相关指标,通过深入挖掘相关基因,可为高产糜子分子育种奠定基础。     

禾谷镰孢碳源代谢调控因子FgCreA的功能

【目的】敲除禾谷镰孢（Fusarium graminearum）中碳源代谢调控因子FgCreA,并对其营养生长、有性生殖和致病力等方面进行研究,为研究禾谷镰孢中碳源代谢机制提供依据。【方法】根据酵母数据库SGD和NCBI数据库中的序列,利用酿酒酵母中碳源代谢调控因子Mig1确定禾谷镰孢中的碳源调控因子FgCreA;在NCBI数据库中检索其他物种中碳源代谢调控蛋白,使用ClustalW2软件进行多重序列比对,并用MEGA5软件构建系统进化树,同时在InterProScan网站上预测其蛋白结构域;在NCBI数据库中检索与禾谷镰孢碳源吸收相关的结构基因和真菌毒素DON生物合成的相关基因,调取起始密码子上游1 000 bp的片段,预测FgCREA基因结合位点位置;用Primer5软件设计引物,利用Split-PCR和PEG介导原生质体转化的方法进行基因敲除,并通过PCR和Southern blot验证获得FgCREA基因敲除突变体Fgcrea。根据突变体Fgcrea营养生长、有性生殖和致病力等方面的变化分析FgCREA的功能。【结果】通过生物信息学方法,明确禾谷镰孢中只有一个碳源代谢调控因子基因FgCREA(FGSG_09715),氨基酸序列416 aa,共包含两个保守的C2H2锌指结构区域。FgCreA同源蛋白在各类真菌中均存在一定程度的同源性,具有较高的保守性。禾谷镰孢碳源吸收相关结构基因（XYL2、ARA1、ICL1、PG1、SUC2）和真菌毒素DON生物合成相关基因（TRI1、TRI3、TRI4、TRI5、TRI6、TRI7、TRI8、TRI10、TRI12、TRI101）启动子区均含有FgCREA DNA结合位点。采用Split-PCR技术和PEG介导的原生质体转化,通过PCR和Southern blot获得并验证了两个FgCREA基因敲除突变体。表型观察发现,突变体Fgcrea的生长速度与野生型相比下降90%;分生孢子形态正常,但产孢量与野生型相比降低88%;有性生殖阶段,突变体Fgcrea可以产生正常的子囊壳、子囊和子囊孢子,但需要比野生型长20-28 d;突变体Fgcrea对钠盐较敏感,侵染小麦穗不发病。【结论】获得禾谷镰孢碳代谢调控因子FgCreA敲除突变体,明确FgCreA参与营养生长和有性生殖,并能够影响致病过程。但是否影响相关结构基因的转录水平和DON生物合成仍需进一步验证。     

New Rice Mutants（NR676 and NR827）Low in Nitrate Reduction

Mutants edficient in nitrate reductase(NR)were clasfied into two groups,nia types are deficient in apoprotein and cnx types are lack of Mo-Co.This paper reports the characteristics of low NR mutants,which are not edficient in NRactivity but 40%-60%of the NRactivity of the wild type,Nipponbare.Mu-tants NR676and NR827 were selected as seedings showing poor growth with nitrate as sole mitrogen-source from M2 population.They exhibited chlorate reistance.Genetic analysis in the F1and F2indicated that chlo-rate resistance in the mutants was transmitted by a single recessive nuclear gene and that NR676 and NR827 were induced by a mutation at a single locus.In the F2population,all of the seedings showing yellow green leaves were resistant to chlorate and low in NRactivity,Photosynthetic rate and mRNA expression of NR676and NR827 were lower than wild type.These results suggested that low NR activity and chlorate resistance of NR676and NR827 were Caused by a defect in photosynthetic process.     

苹果树腐烂病菌多聚半乳糖醛酸酶基因Vmpg7和Vmpg8的功能

【目的】前期转录组分析表明苹果树腐烂病菌（Valsa mali）两个多聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonase,PG)基因Vmpg7和Vmpg8在病菌侵染定殖过程中显著上调表达。论文旨在分析Vmpg7和Vmpg8在病菌营养生长、致病力、果胶酶活性、对果胶的利用等方面的作用及基因双敲除对同家族内其他基因表达水平的影响,明确Vmpg7和Vmpg8在病菌致病过程中的生物学功能,为进一步解析苹果树腐烂病菌致病分子机理提供基础。【方法】通过qRT-PCR检测基因在病菌侵染过程中的表达水平及基因双敲除后PG家族内其他PG基因的表达量;利用double-joint PCR构建基因敲除载体并通过PEG介导的原生质体转化技术进行基因敲除,经4对引物PCR检测及Southern blot验证获得基因单敲除和双敲除突变体,并利用gap-repair技术对基因进行回复;利用PDA培养基常规培养法观察突变体营养生长状况;通过离体接种富士苹果叶片及枝条的方法检测基因缺失对病菌致病力的影响;通过3,5-二硝基水杨酸（DNS）比色法检测各突变体胞外果胶酶活性;利用Czapek培养基培养法分析突变体对果胶的利用情况。【结果】qRT-PCR分析表明,Vmpg7和Vmpg8在病菌侵染3 d后分别上调表达27.73和8.19倍。通过基因敲除技术,分别获得3个Vmpg7基因单敲除突变体、1个Vmpg8基因单敲除突变体和3个Vmpg7/Vmpg8基因双敲除突变体,并获得了Vmpg7和Vmpg8单敲除突变体的回复突变体。将突变体接种到PDA培养基上,菌落形态和生长速率均没有发生变化;接种到苹果叶片和枝条上,Vmpg7单敲除突变体及Vmpg7/Vmpg8双敲除突变体在叶片和枝条上的致病力显著降低,而Vmpg8单敲除突变体在叶片上的致病力显著降低;进一步对果胶酶活性及对果胶的利用分析,发现Vmpg8单敲除突变体及Vmpg7/Vmpg8双敲除突变体胞外果胶酶活性均显著降低,且所有突变体在果胶培养基上生长均明显减慢。此外,基因回复后突变体的致病力、果胶酶活性及在果胶上的生长速率均回复到野生型菌株03-8水平。重要的是,Vmpg7/Vmpg8双敲除后影响了PG家族中其他PG基因的表达水平,3个基因显著上调表达。【结论】多聚半乳糖醛酸酶基因Vmpg7和Vmpg8可能与同家族内其他基因协同作用,通过调节果胶酶活性参与苹果树腐烂病菌致病过程。     

农杆菌介导法将硝酸还原酶基因转入大白菜的研究

[目的]建立大白菜的硝酸还原酶基因（NR）转化体系。[方法]以大白菜北京小杂印为材料,通过农杆菌LBA4404介导,将硝酸还原酶基因（NR）转入大白菜,对获得的转NR基因苗进行PCR检测、Southern杂交检测以及硝酸盐含量测定。[结果]试验初步建立了一套大白菜的转化体系,即以预培养2d苗龄4d的大白菜不带柄半子叶为外植体,在OD600值nm约为0．6的农杆菌工程菌液中浸染8min,然后在pH值为5．8且不加抗生素的分化培养基中将子叶与菌共培养2d,其后经过诱导、抗生素筛选、生根生长等过程,获得抗性植株,转化频率为6．48％。对抗性植株采用分级筛选,获得8株转NR基因苗。[结论]试验证实,NR基因已整合进大白菜的基因组中并得到表达,植株体内的硝酸盐含量均低于对照。     

水稻果胶甲基转移酶OsTSD2基因突变体的分析

探讨水稻果胶甲基转移酶OsTSD2基因的功能,尤其是对生长发育的影响,筛选并鉴定了OsTSD2基因突变的3个突变体tsd2a、tsd2b和tsd2c。表型观察显示:突变体水稻结实率下降、种子粒长变短、粒宽变窄、千粒重下降;突变体的颖壳颜色变暗,颖壳的破裂程度加重并出现新的背部破裂;荧光免疫标记试验研究发现,突变体种子萌发率下降可能是由于突变体种子盾片中的甲基化果胶含量低所致。结果表明,OsTSD2基因的下调导致水稻的种子在发育和萌发过程中存在明显的缺陷。     

Transformation of Chinese Cabbage (Brassica rapa L. ssp.pekinensis) by Agrobacterium Micro-Injection into Flower Bud

We obtained two lines of Chinese head cabbage (Brassica rapa L. ssp. pekinensis) selfed progenies containing both an anti-sense gene of BcpLH and a gene for resistance to kanamycin by micro-injecting buds of their primary transformants (T0) with Agrobacterium tumefaciens strain LBA4404. 31 positive plants resistant to kanamycien were recovered. Southern blot analysis confirmed the presence of T-DNA in two transgenic plants. One (DHZ-13-1) exhibits the characteristics of out-toward rosette and cauline leaves, and nested flower model in which secondary complete flower developed from the base of the primary ovary and the third flower from the ovary in the secondary flower, and so on, while another(DHZ-6-1) has no phenotype change. ABA and IAA affected the root growth of progeny of DHZ-13-1, but 6-BA was insensitive to hypocotyl growth during its seedling development.     

三个水稻联乙烯还原酶基因突变体的比较研究

 【Objective】 The present study was aimed at investigating the differences of mutant phenotypes resulting from different mutations in base sequence of rice divinyl reductase gene OsDVR (Os03g22780), and evaluating application potential of this gene in rice breeding as a leaf color marker gene. 【Method】The yellow-green leaf mutants isolated from Indica rice variety G46B and japonica rice variety Nipponbare via ethyl methanesulfonate mutagenesis were detected using high-performance liquid chromatography (HPLC) to screen the mutants accumulating divinyl chlorophyll. Then genetic analysis, gene mapping and allelism test of the target mutants were performed. Subsequently, DNA sequencing of OsDVR gene in these mutants and alignment of the deduced amino acid sequences of homologous DVR proteins were conducted, and leaf photosynthetic pigments, plant phenotypes and main agronomic traits of the mutants were investigated. 【Result】590ys and 525ys, two novel mutants accumulating divinyl chlorophyll, were obtained by screening 53 yellow-green leaf mutants isolated from ethyl methanesulfonate mutagenesis. Their mutant phenotypes were all controlled by a pair of recessive nuclear gene and moreover, the mutant genes were all mapped on the chromosomal region harbouring the 824ys mutant gene reported. Furthermore, allelism test confirmed that the mutant genes of 590ys and 525ys were allelic to that of 824ys. So 590ys, 525ys and 824ys mutants were all OsDVR mutants. However, mutational sites of OsDVR mutant gene and their encoded protein product in the three mutants were different, which resulted in extremely significant differences of chlorophyll contents and compositions, plant phenotypes, main agronomic traits and yields per plant among the three mutants. Among them, 525ys mutant had slight yellow leaves, and its growth and development, main agronomic traits and yield per plant were affected relatively less, indicating that 525ys mutant gene can basically meet the requirements as a leaf color marker gene introduced into rice male sterile lines. 【Conclusion】Different mutations in base sequence of OsDVR gene could result in extremely significant differences of mutant phenotype and yield per plant. The OsDVR mutant gene could be applicable in hybrid rice breeding as a leaf color marker gene.     

落叶型大丽轮枝菌T-DNA插入突变体库的构建

采用ATMT技术建立大丽轮枝菌落叶型菌株XJ2008菌株的T-DNA插入突变体文库,共获得6 043个突变体。从中随机挑选104个突变体,以野生型XJ2008菌株为参照,评价其致病性、菌落生长速率、分生孢子及微菌核的产生能力等。结果表明,有12.5%的突变体丧失产孢能力,4.8%的突变体的生长速率显著减慢,8.7%的突变体的生长速率显著加快,12.5%的突变体丧失产生微菌核的能力,47.1%的突变体的致病性显著低于野生型菌株XJ2008,且突变体2-736、2-740、2-745的病情指数分别约为野生型菌株XJ2008的0.184、0.168和0.197倍。该突变体库突变体遗传稳定性好,性状多样性丰富。     

干旱和乙烯介导下番茄生长生理反应及NR基因的表达

通过干旱与乙烯介导下的番茄幼苗三重反应、植株的生理变化、幼苗生长表现及NR基因表达的研究,探讨干旱对乙烯信号转导的影响。结果表明:干旱诱导ABA和乙烯的产生,因而表现番茄幼苗三重反应;ABA又强烈地诱导乙烯受体蛋白NR基因的表达,促进了乙烯信号的转导;继而发生一系列与乙烯处理相同的生理、生长反应———细胞膜透性、蒸腾作用、呼吸作用和气孔导度增强,植株叶片黄化、衰老和脱落。干旱造成的危害与ABA诱导的NR基因的表达有密切关系。