玉米中RING型E3泛素连接酶基因ZmGW2的表达分析

前期研究克隆得到ZmGW2基因, 该基因与水稻粒重相关基因OsGW2同源, 编码一个RING型E3泛素连接酶。研究表明, 该基因位于玉米的百粒重相关的QTL区域, 并且其表达量与玉米粒宽呈显著负相关。通过荧光定量PCR研究分析ZmGW2在杂交优势系中的表达量, 结果验证该基因的表达与玉米粒重呈负相关。半定量RT-PCR分析该基因在逆境胁迫下的表达模式, 结果表明, ZmGW2基因还可以被高盐(NaCl)、干旱、低温(4℃)和脱落酸(ABA)等逆境胁迫诱导表达。     

119份春小麦种质萌发期抗旱性鉴定及抗旱相关基因表达特性分析

为了解不同小麦种质萌发期抗旱性强弱,以20% PEG6000溶液模拟干旱胁迫,对119份春小麦萌发期种子发芽势、种子发芽率、根鲜重、根干重、苗鲜重、苗干重、叶鲜重、叶干重、根长和苗长进行测定分析,并综合评价其抗旱性。结果表明,种子发芽势、种子发芽率、苗鲜重、苗干重、叶鲜重和苗长可以作为评价春小麦萌发期抗旱能力的主要指标,并筛选出了1份抗旱型材料、36份较抗旱型材料、43份较敏感型材料和39份敏感型材料。为进一步研究抗旱相关基因在抗旱型与干旱敏感型材料萌发期响应干旱胁迫的表达特性,从而验证抗旱材料鉴定的准确性,以筛选出的2份抗旱性最好的种质（蒙茬1号、黑穗）和2份干旱敏感型种质（09594、K250）为材料,利用qRT-PCR对其在不同时长（0 h、1 h、6 h、12 h、24 h）的20% PEG6000胁迫下 TaNAC29、 TaC2DP1、 TaDLEA3、 TaCP 、 Taα-AMY 和 TaGPX 的表达特性进行分析表明,随着胁迫时间的增加,以上6种基因在小麦叶片和根系中均上调表达,表达量均在胁迫24 h时达到峰值,且 TaNAC29、 TaDLEA3、 TaCP 和 TaGPX 在根系中的表达量均明显高于叶片,而 TaC2DP1和 Taα-AMY 在叶片中的表达量更高;此外,抗旱材料蒙茬1号和黑穗中6种基因的表达量均高于敏感材料09594和K250。     

外源MeJA对盐胁迫下玉米幼苗生长及抗氧化酶基因表达的影响

采用盆栽试验,以玉米品种CT505为材料,研究外源茉莉酸甲酯（MeJA）对盐（NaCl）胁迫下玉米幼苗生长及抗氧化酶基因表达的影响。结果表明,与对照相比,150 mmol/L的NaCl处理降低了玉米幼苗的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性,减少了可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量的积累,促进了丙二醛（MDA）含量和质膜透性的增加。添加1.0 μmol/L MeJA在一定程度上可以缓解盐胁迫对玉米幼苗的损伤,与盐胁迫处理相比,玉米幼苗的SOD、POD和CAT活性分别增加了41.33%、26.09%和80.14%,可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量分别上升了58.62%、12.20%和40.21%,相对电导率和MDA含量分别下降了9.29%和20.43%。外源MeJA能够提高盐胁迫下玉米幼苗的光合性能,与盐胁迫处理相比,其净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）显著增加,胞间二氧化碳浓度（Ci）下降,SOD3、POD3、CAT1这3种抗氧化酶基因表达量显著增加,表明外源茉莉酸甲酯能够有效缓解玉米的盐胁迫损伤。     

燕麦AsSnRK2.7编码蛋白的分子特征及基因表达特异性研究

蔗糖非发酵相关的蛋白激酶2（SnRK2）通过磷酸化在植物胁迫信号转导途径中起关键作用。为发掘并利用燕麦中的 SnRK2基因，本研究基于燕麦转录组数据的注释信息，利用RT-PCR技术从燕麦品种美达中克隆了 AsSnRK2.7基因，借助生物信息学、瞬时表达及实时荧光定量RT-PCR（qRT-PCR）技术分别对该基因或其编码蛋白进行分子特征分析、亚细胞定位和表达特异性研究。结果表明， AsSnRK2.7基因包含一个1 074 bp的开放阅读框，编码357个氨基酸，预测其编码蛋白含有一个STKc_SnRK2结构域和一个PKc_like superfamily结构域，属于SnRK2蛋白激酶家族成员。AsSnRK2.7蛋白一级序列中包含多个SnRK2家族特有的重要功能区。AsSnRK2.7蛋白与水稻的SnRK2蛋白激酶相似性最高，属于Group Ⅰ（SnRK2b）亚家族。亚细胞定位结果显示，AsSnRK2.7蛋白主要定位在细胞核中。qRT-PCR结果显示， AsSnRK2.7基因为组成型表达，在根、茎、叶和穗中的最大表达量分别出现在苗期、分蘖期、抽穗期和灌浆期；此外， AsSnRK2.7基因的表达不被ABA激活，但可以积极应答PEG、盐和低温胁迫。以上结果说明， AsSnRK2.7基因可能作为一个调节因子，通过非依赖ABA途径来调节干旱、盐和低温所引发的信号传导。     

玉米耐旱相关基因dbf1的序列变异分析

玉米dbf1 基因在干旱胁迫下的编码产物与DIP₁蛋白相结合,调控植物激素脱落酸（ABA）响应基因rab17 的表达,从而提高耐旱性。以B73的dbf1 基因组序列为模板,对104个玉米自交系的dbf1 基因进行测序,研究玉米dbf1 基因的序列多态性。多态性分析表明,在全长为2 118 bp的序列中共发现48个SNP和12个InDel。尽管大部分变异位点集中在非编码区,但编码区的1个InDel和3个非同义突变位点的变异可以产生氨基酸序列改变。玉米dbf1 基因的全长序列和编码区序列的变异位点可以分别将该基因划分成33和11种单倍型,并且编码7种蛋白质。在供试材料中,dbf1 基因至少经历了9次重组,中性检测表明,该基因的进化没有偏离中性选择。     

非生物胁迫诱导的玉米蛋白激酶基因ZmCIPK3的cDNA克隆和表达特性

类钙调磷酸酶B亚基互作蛋白激酶(calcineurin B-like calciumsensor interactingProtein Kinase,CIPK)在植物非生物胁迫信号转导中起重要作用。应用分子克隆的方法在玉米(Zea mays)中克隆了一个cDNA全长为1 350 bp的蛋白激酶基因ZmCIPK3(GenBank登录号为EU873319)。其编码的蛋白含有449个氨基酸,分子量为50.89kD,等电点为8.26。推断的ZmCIPK3催化结构域中包含蛋白激酶催化结构域保守的11个亚结构域,蛋白C端具有植物CIPK蛋白家族特有的包含24个氨基酸的NAF结构域。半定量RT-PCR结果表明,在玉米幼苗叶片中,ZmCIPK3响应甘露醇、氯化钠、ABA和4℃低温的诱导,其转录水平在12 h内呈上升趋势。ZmCIPK3是一个新的玉米蛋白激酶基因,响应多种非生物胁迫信号。     

非生物胁迫诱导的玉米蛋白激酶基因ZmCIPK3的cDNA克隆和表达特性

类钙调磷酸酶B亚基互作蛋白激酶(calcineurin B-like calciumsensor interactingProtein Kinase,CIPK)在植物非生物胁迫信号转导中起重要作用。应用分子克隆的方法在玉米(Zea mays)中克隆了一个cDNA全长为1 350 bp的蛋白激酶基因ZmCIPK3(GenBank登录号为EU873319)。其编码的蛋白含有449个氨基酸,分子量为50.89kD,等电点为8.26。推断的ZmCIPK3催化结构域中包含蛋白激酶催化结构域保守的11个亚结构域,蛋白C端具有植物CIPK蛋白家族特有的包含24个氨基酸的NAF结构域。半定量RT-PCR结果表明,在玉米幼苗叶片中,ZmCIPK3响应甘露醇、氯化钠、ABA和4℃低温的诱导,其转录水平在12 h内呈上升趋势。ZmCIPK3是一个新的玉米蛋白激酶基因,响应多种非生物胁迫信号。     

一氧化氮对盐胁迫下玉米幼苗叶绿素荧光参数和光合特性的影响

以玉米幼苗为材料,研究一氧化氮（NO）供体硝普钠(Sodium Nitroprusside, SNP)对盐胁迫下玉米幼苗叶片叶绿素荧光参数(Fv/Fm、φPSⅡ、qP和NPQ)和光合参数(Pn、Gs和Ci)的影响。结果表明,0.1 mmol/L SNP能够显著缓解NaCl胁迫导致的玉米幼苗叶片Fv/Fm、φPSⅡ、qP、NPQ、Pn和Gs的下降及Ci的升高,在一定程度上防止NaCl胁迫对玉米幼苗叶片PSⅡ反应中心的损伤,维持玉米幼苗叶片较高的光合活性。     

偃麦草ErABF1基因克隆及功能分析

抗逆相关bZIP (Basic leucine zipper) 转录因子家族基因主要参与ABA、干旱、高盐等胁迫应答反应,其过表达能够显著增强植物的抗逆性。本研究从偃麦草（Elytrigria repens L.）中分离到一个抗逆相关 ErABF1（E. repens ABA Binding Factor 1）基因,氨基酸序列比对分析发现,该基因与小麦、玉米、拟南芥等bZIP转录因子基因同源性较高,亲缘关系较近;ErABF1基因的表达受到ABA、干旱、高盐、低温的强烈诱导;在2% PEG、200 mmol·L^-1 NaCl胁迫培养基上初步功能分析表明, ErABF1过表达提高了转基因烟草对干旱、高盐的胁迫耐性。     

营养生长期持续高温处理对玉米叶片转录组及生化指标的影响

以玉米杂交种郑单958和登海605为材料,通过转录组测序分析玉米营养生长期叶片受热胁迫后基因差异表达、基因功能富集和KEGG通路富集,使用微量法和HPLC法分析叶片中相关生化指标的变化。结果表明,高温胁迫会降低光合作用关键酶二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)和三羧酸循环限速酶柠檬酸合酶(CS)的活力,升高丙二醛(MDA)、脱落酸(ABA)和赤霉素(GA₃)的含量,降低水杨酸(SA)的含量。与常温对照比,玉米营养生长期叶片受热胁迫后,两个品种4个比较组合累计检测到16 996个差异表达的基因,共同差异表达的基因有1 160个。光合作用、细胞代谢、叶绿体膜和质体膜等相关基因的表达会响应热胁迫。     

基于主成分分析的玉米萌发期抗旱性综合评定

试验在人工气候室内利用称重法精确控制75%和35%土壤相对含水量(RWC),通过分析播种后7 d不同玉米品种的发芽率、根系生长、干物质转化等对干旱胁迫的响应差异,对10个玉米品种进行萌发期抗旱性综合评定。结果表明,干旱胁迫降低了玉米的发芽势、发芽率、发芽指数、种子萌发抗旱指数、地上部与地下根物质积累和贮藏物质转运率,增大了根冠比。利用主成分分析与热图分析得出,玉米萌发期抗旱鉴定的四级指标分别为干物质积累量、发芽指数和种子萌发抗旱指数;根长、根冠比和根干重等;根体积和贮藏物质转运率;发芽势。将指标按照对抗旱性影响的差异分为4类,发芽率、发芽指数、种子萌发抗旱指数;根体积、贮藏物质转运率;根冠比;根长和芽长。依据综合值对10个玉米品种萌发期抗旱性评价,其抗旱性强弱依次为浚单29、蠡玉35、五谷704、吉祥1号、先玉335、博优989、郑单958、伟科702、农玉2号、登海605。     

转AtGA2ox1基因玉米自交系和杂交种的耐旱性分析

AtGA2ox1基因是调控赤霉素代谢的关键基因。以3个AtGA2ox1基因转化体回交转育玉米自交系和配制的杂交组合为研究材料,系统开展玉米自交系和杂交种的耐旱性分析。结果表明,3个转化体在回交转育过程中,多世代间遗传稳定。苗期不同转化体玉米在干旱胁迫24 d后复水仍能正常生长;对照材料胁迫后叶片卷曲至萎蔫,复水后无法恢复生长。通过对丙二醛、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶等生理生化指标的跟踪监测发现,干旱胁迫条件下转基因玉米的MDA含量低于对照约20%;超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性高于对照20%,降低玉米细胞膜氧化损伤来增强转基因玉米耐旱胁迫能力,与玉米耐旱表型一致。成熟期干旱条件下,对照玉米果穗变小,穗长变短,穗重减轻。转基因杂交种的粒重和百粒重显著高于对照,其中杂交种NKYGA09*X923-1百粒重高于对照杂交种21.21%,表现出潜在的育种价值。     

外源丙三醇对干旱胁迫下玉米幼苗抗逆调控作用

以郑单958幼苗为试验材料,设置空白对照(CK)、正常水分条件下1 mmol/L丙三醇(Gly)处理玉米幼苗叶片、20%聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫(PEG)、20%聚乙二醇模拟干旱胁迫+1 mmol/L丙三醇(PEG+Gly)处理玉米幼苗叶片4个处理展开试验。结果表明,干旱胁迫下外源施用1 mmol/L丙三醇能显著提高叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性;丙二醛(MDA)和过氧化氢(H₂O₂)积累减少;最大光量子效率(F_v/F_m)和光系统Ⅱ潜在活性(F_v/F_o)显著提高,玉米幼苗叶片的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r)、相对含水率及生长指标均显著提高,胞间CO₂浓度(C_i)降低。因此,外源施用丙三醇能通过降低叶片的氧化损伤和提高细胞保水能力来改善...     

干旱胁迫对木薯K+、Ca2+和ABA的影响

为了研究干旱胁迫木薯K+、Ca2+和ABA对干旱胁迫的响应及其变化规律,对2个品种的木薯SC124（高抗）和KU50（低抗）进行对照、驯化、非驯化旱害和驯化旱害等不同方式的干旱处理。研究发现2个木薯品种中,干旱胁迫对叶片K+和ABA的含量影响较大,而Ca2+含量变化较小;SC124在驯化和非驯化处理下的K+含量发生显著变化;ABA的含量在2个品种中的驯化干旱和非驯化干旱中变化显著,且变化趋势不同;干旱胁迫下,ABA、K+和Ca2+之间存在显著相关性。     

甜菜碱对玉米幼苗抗旱性的诱导效应

以旱玉5号和太单32为材料,在20%PEG模拟干旱条件下,研究外源甜菜碱对玉米幼苗抗旱性的诱导效应。结果表明,水分胁迫显著降低了玉米幼苗的生物量和叶片相对含水量,提高了幼苗的根冠比和渗透调节物质、抗氧化酶活性、ABA含量。喷施0.5mmol/L的甜菜碱溶液能缓解玉米幼苗的水分胁迫,提高幼苗的生物量、叶片相对含水量、根冠比及渗透调节物质、抗氧化酶活性、ABA含量。     

过量表达拟南芥GPX3基因提高玉米苗期抗旱性研究

通过农杆菌介导法将拟南芥抗旱基因AtGPX3导入玉米自交系郑58中,用PCR和RT-PCR法对转化玉米进行检测,在水分胁迫下对T₁代转基因玉米和非转基因玉米进行抗旱性分析。结果表明,共得到56株转化苗,检测获得9个株系的30株T₀代转基因阳性植株,抗性植株阳性率为53.6%。RT-PCR检测表明,T₁代有6个株系为稳定遗传阳性株系,并且AtGPX3基因在转基因玉米中表达量大幅度提高。耐旱性分析表明,非胁迫条件下,非转基因和转基因株系中游离脯氨酸（Pro）和丙二醛（MDA）的含量基本无显著差异。在干旱胁迫条件下,转基因玉米叶片的Pro含量高于非转基因玉米,比非转基因株系提高了46.2%;MDA含量低于非转基因玉米,比非转基因玉米下降了34%。通过导入AtGPX3基因,可以提高玉米苗期的耐旱性。     

玉米V-ATPase B亚基基因(ZmVHA-B)的克隆及其表达分析

根据玉米基因组数据MaizeGDB(http://www.maizegdb.org/)已经公布的玉米VHA-B(V-ATPase subunit B)基因的mRNA序列(AY104180),从干旱处理玉米材料CN165的花丝中利用RT-PCR技术获得VHA-B基因的编码序列,并进行了序列分析和Northern杂交分析。结果表明：VHA-B基因编码487个氨基酸,含有1个保守的ATP结合位点,其编码的蛋白分子量为54.09 kD,等电点为4.99。氨基酸同源性分析表明：V-ATPase B亚基是一个较为保守的蛋白亚基。Northern杂交结果表明：在干旱处理下,B亚基存在两个不同的转录本,它们对干旱的响应不同;在盐胁迫下,同样也存在两个转录本,它们都对盐胁迫做出了响应;在冷处理下,仅存在1个转录本,且它的表达较强,仅仅在6 h有一些微小地反复;在ABA处理下,也仅存在1个转录本,处理1 h后表达明显上调,此后一直保持较高的表达水平。玉米VHA-B基因对花期干旱有响应,但在花丝和雌穗中的表达响应方式不同,在花丝中干旱诱导表达明显,而在雌穗中存在表达没有明显差异的两个转录本。     

玉米根部萜类合酶基因对干旱与激素处理的表达差异分析

选用两个具有抗性差异的玉米自交系B73与Mo17,分别对其根部进行干旱、脱落酸(ABA)、茉莉酸甲酯(MeJA)以及茉莉酸甲酯与乙烯利联合(MeJA/EP)处理,定量检测4个与防御相关的萜类合酶基因An2、ZmTPS6、ZmTPS8以及ZmTPS26的表达情况。结果表明,4个基因在B73与Mo17应对干旱和ABA处理时基因表达差异明显。在Mo17中,干旱胁迫以及ABA处理显著诱导4个基因的表达;在B73中,干旱处理导致An2、ZmTPS6和ZmTPS8基因表达下调,在ABA处理下时,只有ZmTPS6被显著上调;MeJA与MeJA/EP处理在B73与Mo17中都能上调4个基因的表达,但在Mo17中的诱导程度更剧烈。B73与Mo17的根部在响应胁迫时存在显著的萜类代谢差异,可能为其抗性差异原因之一。