白菜型冬油菜品种抗寒性与内源ABA含量的关系

为深入了解抗寒生理机制,阐明白菜型冬油菜抗寒性与内源ABA含量的相关性,以超强抗寒性品种(陇油6号、陇油7号)与耐寒性品种(天油2号、天油4号)为材料,研究越冬前低温胁迫后冬油菜在大田自然降温情况下叶片与根系中内源ABA含量的变化。结果表明,除天油4号,随着气温的降低,冬油菜ABA含量逐渐升高,不同抗寒性品种增加幅度不同,超强抗寒性品种(陇油6号、陇油7号)的根系及叶片的ABA含量升高时期早于耐寒性品种(天油2号)。相关性分析表明,与叶片相比,根系ABA含量与冬油菜的越冬率之间的相关系数更高;而同一时期,各品种均表现出叶片伸长叶部分的ABA含量相对较高。     

北方寒旱区不同抗寒性白菜型冬油菜幼苗物质转运和光合荧光动力学特征

本文研究了白菜型冬油菜物质转运、叶片光合、荧光动力学特征及其与冬油菜抗寒性关系,为我国西北寒旱区冬油菜抗寒育种和种质抗寒评价提供依据。在大田条件下,选用白菜型冬油菜品种陇油7号(强抗寒)和天油4号(弱抗寒),调查自然降温过程中冬油菜幼苗干物质分配、光合特征、叶绿素荧光参数和叶绿素荧光诱导动力学曲线等指标。结果发现,随着自然温度的下降,两个白菜型冬油菜根部干物质分配率增加,叶片光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、叶绿素荧光诱导动力学曲线O-J-I-P的Fo(20μs时荧光,O相)、F_k(300μs时荧光,K相)、F_j(2 ms的荧光强度,J相)和Fm(最大荧光,P相)均下降,说明低温下光合作用的抑制有利于根部干物质的分配。在冬前低温下白菜型冬油菜光系统受到损伤,发生光抑制现象,表现为PSⅡ受体库的大小(Area)、光合性能指数(PI)、最大荧光(Fm)和PSⅡ的最大光化学效率(Fv/Fm)下降,初始荧光(Fo)上升。与弱抗寒品种天油4号相比,强抗寒品种陇油7号的Pn、Fm、Fv/Fm、PSⅡ的潜在活性(Fv/Fo)、F_k-j(Q_A被还原能力)和F_j-i(Q_B含快还原PQ库)均较低,说明冬前低温条件下,陇油7号光合能力下降,由非气孔因素引起,低温导致光抑制增强。综上,白菜型冬油菜抗寒性与冬前低温下叶片光合特性以及干物质积累有关,弱的光合作用可减弱白菜型冬油菜地上部生长和根系物质消耗,有利于白菜型冬油菜根部干物质积累,以增强其抗寒性。     

低温胁迫下白菜型与甘蓝型冬油菜抗寒基因表达差异

为了解白菜型和甘蓝型冬油菜抗寒基因的表达差异,以6个抗寒性不同的冬油菜为材料,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析常温对照以及4℃、-4℃和-8℃低温处理5d后Bn COR25、Bn ICE1和Cu/Zn-SOD三个基因的表达差异。结果表明,常温时白菜型与甘蓝型冬油菜Bn COR25、Bn ICE1和Cu/Zn-SOD基因未被激活,处于同一水平;随着温度的降低,白菜型冬油菜Bn COR25、Bn ICE1和Cu/Zn-SOD的相对表达量均上升,且均在-4℃时到达峰值;而甘蓝型冬油菜Bn COR25在4℃时到达峰值,Cu/Zn-SOD在-4℃时到达峰值,Bn ICE1的相对表达量在低温胁迫过程中始终低于常温水平;-8℃时白菜型与甘蓝型冬油菜各基因表达量均下降。在整个温度降低过程中,始终表现为白菜型冬油菜Bn COR25、Bn ICE1和Cu/Zn-SOD的相对表达量显著高于甘蓝型冬油菜,抗寒性强的品种高于抗寒性弱的品种。说明,白菜型与甘蓝型冬油菜间抗寒性的较大差异与这3个基因的表达有关。     

北方强冬性甘蓝型冬油菜生长锥与抗寒性的关系研究

为探究北方强冬性甘蓝型冬油菜（Brassica napus L.）生长锥低温响应特性及其与抗寒性的关系，以冬性不同的甘蓝型冬油菜为试验材料，通过体式显微镜解剖、石蜡切片、扫描电镜等方法观察生长锥形态，通过测定半致死温度（LT₅₀）鉴定不同品种的抗寒性，并对STM等生长锥调控关键基因进行克隆和表达分析。结果表明，冬前低温处理后，强冬性抗寒品种VHTSG10与VHTS309-4苗期的生长锥表面光滑，相对高度较低，弱冬性材料VH天油2288和VH新油23号苗期的生长锥表面有小突起组织，相对高度较高；不同品种间LT₅₀与生长锥相对高度极显著正相关；调控苗期生长锥分化的关键基因BnSTM，其相对表达量与生长锥相对高度显著正相关，而BnCUC2基因相对表达量与生长锥相对高度极显著负相关；BnSTM基因存在1149 bp的完整开放阅读框，编码382个氨基酸，包含KNOX1、KNOX2、ELK和Homeobox_KN 4个保守结构域，与白菜型油菜（Brassica rapa L.）的亲缘关系较近，蛋白序列相似性为98.69%，亚细胞定位分析表明BnSTM蛋白在细胞核表达，参与茎尖分生组织的生长发育，与预测结果一致。因此，冬性越强的甘蓝型冬油菜，苗期生长锥相对高度越低，抗寒性越强，而冬性弱的品种苗期生长锥相对高度越高，抗寒性越差。     

白菜型冬油菜响应干旱胁迫差异蛋白质组学和ＨＳＣ７０－１基因克隆及表达分析

为探索白菜型冬油菜抗旱机理,本研究采用双向电泳结合液相色谱-质谱技术分析抗旱冬油菜品系DR-5差异蛋白质组变化,克隆其差异蛋白热激同源蛋白70（heat shock cognate protein 70）基因HSC70-1,研究干旱胁迫对白菜型冬油菜该基因表达的影响。质谱鉴定出23个差异蛋白质,分别参与刺激响应（5）、糖/能量代谢（6）、脂代谢（2）、信号转导（1）、氨基酸/蛋白质代谢（2）、核酸代谢（1）、细胞骨架（1）、光合作用（2）、伴侣蛋白（3）。同源克隆得到1 911bp的HSC70-1基因完整开放阅读框,编码637个氨基酸残基。所编码的蛋白HSC70是稳定的疏水性蛋白质,含有HSP蛋白家族特有的核酸结合功能区及底物结合功能区,有4个活性口袋,氨基酸序列与白菜型油菜（Brassica rapa）HSC70氨基酸序列相似度达98%。实时荧光定量和半定量分析HSC70-1基因干旱胁迫下表达,发现HSC70-1在叶片中上调表达。本研究结果为冬油菜抗旱育种提供了理论基础。     

巴西橡胶树HbHsfA4a的克隆及其对低温胁迫的响应

热激转录因子(Hsf)是植物响应非生物胁迫的重要调节因子。本研究利用RT-PCR技术从橡胶树93-114叶片中克隆到一个Hsf转录因子,命名为HbHsfA4a。该基因开放阅读框为1215bp,编码404个氨基酸,其蛋白质分子量为46.40 ku,等电点为4.91。实时荧光定量PCR结果表明,低温(4℃)胁迫下HbHsfA4a在抗寒性强的橡胶树无性系93-114树皮中受低温诱导大幅上调表达,而且显著高于抗寒性弱的橡胶树无性系热垦501。进一步分析结果表明,HbHsfA4a在抗寒性强的2个橡胶树无性系中的本底表达量和低温胁迫8 h内的表达量均显著高于抗寒性弱的2个橡胶树无性系。HbHsfA4a基因可能在橡胶树应对低温胁迫中起着重要的调控作用。     

苗期喷施外源脱落酸对北方白菜型冬油菜越冬生理的影响

为提高北方寒旱区冬油菜抗寒性,以白菜型冬油菜陇油8号为材料,在冬前幼苗长至6-7片真叶时,分别用5、10、15、20、25mg/L的ABA溶液喷施叶片,通过调查越冬率,及日最低温度降至约-5℃时叶片生理指标和根的生长,研究ABA对白菜型冬油菜抗寒性的影响。结果表明,喷施ABA能显著提高白菜型冬油菜的越冬率,20mg/L时越冬率达到最高(86.3%),较CK增加26.7%。喷施ABA后,受冻时(-5℃)叶片SOD、POD、CAT活性显著提高,可溶性蛋白(SP)、可溶性糖(SS)、游离脯氨酸(Pro)含量显著增加,较CK增加22.1%~451.8%;丙二醛(MDA)的积累显著降低。喷施ABA后,受冻时油菜根系活力极显著增强,侧根数极显著增多,根颈粗、根重均有增加,但不显著。结果显示,20mg/L的ABA溶液喷施效果最好,表现为酶活性最高,渗透调节物质含量最高,MDA降幅最大,根系活力最强,侧根数最多。说明在北方寒旱区种植白菜型油菜,6-7片真叶时(冬前)喷施20mg/L外源ABA越冬效果最好,其抗寒性的增强主要是通过增加叶片保护性酶活性和渗透调节物质含量,降低MDA含量,从而缓解叶片的低温冻害。同时,通过增加根系活力和侧根数抵御冻害,为及时返青提供保障。     

低温胁迫下白菜型冬油菜与春油菜叶片光合特性及内源激素变化比较

为探究白菜型油菜在低温胁迫下叶片内源激素与光合特性的响应对其抗寒性形成的影响,以6份抗寒性不同的品种为材料进行低温处理,利用酶联免疫吸附法(ELISA)和CIRAS-2型便携式光合测定仪,分别测定25℃、12℃、8℃、3℃、-1℃、-4℃时的内源赤霉素(GA_3)、生长素(IAA)、玉米核苷素(ZR)、脱落酸(ABA)的含量及光合特征参数,比较抗寒性强弱两类油菜在低温胁迫下叶片中内源激素含量变化、光合特性及激素与光合作用之间的相互关系。结果显示:不同温度处理下、不同品种叶片内源ABA、IAA、GA_3、ZR含量和ABA/GA_3、ABA/IAA、ABA/ZR的差异均达极显著水平(P0.001),表明温度与品种对叶片内源激素含量及激素间平衡影响较大。低温胁迫均降低了白菜型冬油菜和白菜型春油菜IAA、GA_3、ZR的合成,但春油菜降低程度明显大于冬油菜,冬油菜间抗寒性弱的品种降幅大于抗寒性强的品种。随着温度降低冬油菜叶片ABA含量呈增加趋势,抗寒性强的品种增量高于抗寒性弱的品种;春油菜呈降低趋势。低温抑制了叶片光合作用,但冬油菜光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)降低幅度明显小于春油菜,抗寒性弱的品种降幅大于抗寒性强的品种。低温下,ABA含量及ABA/GA_3、ABA/ZR和ABA/IAA的比值与Pn和Gs均表现极显著负相关。因此认为,低温下ABA与IAA、GA_3、ZR间的动态平衡对冬油菜的抗逆能力和光合利用率有重要影响。     

北方白菜型冬油菜BrFLC家族的全基因组鉴定、克隆及表达分析

春化过程是冬性植物抽薹开花前的主要阶段。FLC（FLOWERING LOCUS C）基因在春化过程中可以整合上游信号调控植物开花。为了解白菜型冬油菜中FLC基因的特征及其春化功能,以6个拟南芥FLC基因为索引从白菜型冬油菜基因组中鉴定得到10个BrFLC基因,其中8个均含有7个外显子。10个BrFLC分布于4条染色体上,存在明显的基因复制现象。进化及保守结构分析显示聚为一类的成员蛋白质保守Motif分布相似。基因上游1500 bp的启动子区域均含有光应答元件,其中BrFLC4、BrFLC5和BrFLC6含低温响应元件,BrFLC3、BrFLC4、BrFLC7、BrFLC9含激素响应元件。比对发现,位于A02上的BrFLC6基因序列与大白菜中已注释的Bra031886差异性较大。克隆到陇油6号、陇油17、天油2号和天祝小油菜中的BrFLC6基因,序列相似性达99.5%。分析其中序列差异最大的BrFLC6基因,qRT-PCR检测发现它可在根、茎、叶、花蕾及花中表达;春化处理后则表达下调,不同品种间下调幅度有差异。结合春化率的观察,认为春化过程抑制了BrFLC6的表达,且基因表达水平与白菜型冬油菜通过春化所需的时间有关。     

小麦品种东农冬麦2号根中TaEXPA7部分同源基因的克隆及表达特性分析

膨胀素(expansin)是植物生长发育过程中诱导细胞壁松弛和伸展的蛋白,包括EXPA、EXPB、EXLA、EXLB四个基因家族,对植物根系的形成及快速发育具有重要作用。本试验以寒地冬小麦品种东农冬麦2号两叶一心期的根为材料,克隆了TaEXPA7基因的3个CDS全长,其氨基酸序列同源性较高,仅信号肽处有两个氨基酸不同,其核酸序列长度均为777bp,编码258个氨基酸,分别命名为TaEXPA7-A、TaEXPA7-B、TaEXPA7-D,且分别定位于2AL、2BL、2DL染色体。蛋白均含有DPBB-1和Pollen-allerg-1两个保守结构域,分子量为27 670.74Da,等电点为8.09,均为疏水性蛋白;与节节麦、二穗短柄草的相似性分别为99%和92%。采用两叶一心期的根进行qRT-PCR分析发现,TaEXPA7-A/B/D三个基因在根尖中的表达量均较高,伸长区和成熟区次之;对冬小麦根进行低温、干旱和激素处理后,这三个基因均下调表达,并且TaEXPA7-B基因的相对表达量较高,TaEXPA7-D的相对表达量较低。由此可见,多倍体小麦不同染色体上的基因在应对不同环境胁迫时,表达以及应答模式存在差异,并且在不同的环境胁迫下,发挥主导作用的染色体也存在差异;此外,该基因在根中的表达可能与低温、干旱以及外源激素的胁迫有一定的关系,可能是促进根系生长的重要基因。     

龙血树DCDPK2基因的克隆及表达分析

通过RACE技术克隆龙血树CDPK基因的全长cDNA,并对基因序列进行相关分析与基因表达分析。结果表明:该基因全长为1 810 bp,编码区长度为1 587 bp,编码528个氨基酸,其氨基酸序列具有CDPK基因编码氨基酸的所有典型结构特征;经序列比对发现其核酸序列与玉米CDPK基因的同源性高达81%,氨基酸序列与其它植物中的CDPK氨基酸序列同源性很高。该基因命名为DCDPK2基因。对未经血竭诱导和诱导的龙血树组培苗进行半定量RT-PCR表达分析,发现在添加了诱导物的组培苗中DCDPK2基因的表达显著增强。     

番木瓜NAC转录因子的克隆与表达分析

为探究番木瓜NAC转录因子的序列特征及功能,以‘大庆7号’番木瓜果肉为试验材料,采用RTPCR克隆出2个不同的NAC类基因,命名为CpNAC1(Gene Bank KT364871)和CpNAC2(Gene Bank KT372241),其开放阅读框(ORF)长度分别为609 bp和805 bp,分别编码202个和268个氨基酸,其N端含有NAM保守结构域。采用实时荧光定量PCR研究其在乙烯利及清水对照处理后果实不同成熟时期中的表达情况,结果发现,CpNAC1和CpNAC2基因随着处理后时间的增加,表达量呈先下降后缓慢上升的趋势,且均与果实成熟呈负相关。但CpNAC1表达趋势与果实成熟过程中乙烯的表达量相反,受乙烯抑制降低表达量,从而参与了番木瓜果实的成熟衰老进程,而CpNAC2基因在乙烯处理后番木瓜果实中表达量与对照处理相比没有显著变化,说明CpNAC2基因不是通过乙烯信号传导途径来调控果实成熟。     

龙眼胚性愈伤组织fw2.2家族2个基因的克隆与分析

fruit weight 2.2(fw2.2)是植物中控制果实重量的重要数量性状的主效基因。以龙眼转录组数据库为基础,采用同源克隆法及RACE技术,从龙眼的胚性愈伤组织中获得fw2.2家族的2个cDNA全长序列,命名为Dlfw2.2-1与Dlfw2.2-1,并对其核甘酸序列及推导的氨基酸序列进行生物信息学分析。结果表明:Dlfw2.2-1基因的cDNA全长为970 bp,编码184个氨基酸;Dlfw2.2-2基因的cDNA全长为941 bp,编码175个氨基酸。Dlfw2.2-1与Dlfw2.2-2的核甘酸序列及其推导的氨基酸序列与其它植物的fw2.2具有较高的同源性,亚细胞定位于细胞质膜,不含信号肽,具有跨膜结构与典型的与PLAC8同源的富半胱氨酸蛋白(Cysteine-rich Protein)的保守结构域。植物中fw2.2系统进化树分析结果表明,Dlfw2.2-1和Dlfw2.2-2为同一分枝,与番茄和油梨的fw2.2的距离最近。因此,推测Dlfw2.2-1与Dlfw2.2-2属于fw2.2基因家族的2个成员。     

夜来香SAMT基因的分离与原核表达

为探究夜来香（Cestrum nocturnum）花香基因SAMT在花香代谢中的调控作用,以花瓣为材料,采用RT-PCR和RACE技术相结合,克隆夜来香SAMT基因的全长cDNA。结果表明：该cDNA的序列长度为1 493 bp,编码365个氨基酸,其中包含1 098 bp ORF、130 bp 5′UTR和265 bp 3′UTR,将其命名为CnSAMT;生物信息学分析结果表明：该基因所编码的氨基酸序列与烟草、番茄的同源性分别为98％和98％,属于甲基转移酶-7家族;原核表达结果表明：CnSAMT的蛋白表达产物约为42 ku,与软件预测的结果大致相同。采用染色体步移技术,克隆夜来香CnSAMT的5′端调控序列,结果表明：该序列长度为993 bp,且该序列除了含有TATA-box、CAAT-box等启动子核心元件外,还含有光、生长素、脱落酸、热胁迫、缺氧胁迫等外界环境条件响应的顺式作用元件。     

胡椒 PnNPR2 基因的克隆

基于胡椒转录组数据库,筛选胡椒病程相关基因非表达子基因的 EST 序列,设计引物,运用 RACE 法克隆得 到 1 个 NPR 基因,命名为 PnNPR2;该基因全长 2 260 bp,开放阅读框 1 722 bp,编码 573 个氨基酸;开放读码框含有 BTB/POT 结构域、ANK 锚蛋白重复序列、DUF 和 NPR1-like C 4 个结构域,具有植物 NPR1 所共有的保守结构域,并 将 PnNPR2 基因插入 pCAMBIA1300-35S-sGFP 超表达载体中。本研究结果为 PnNPR2 的功能研究奠定基础。