黄花苜蓿MfNAC37基因的克隆及盐胁迫下的表达分析

NAC蛋白是植物特有的转录因子,在植物的生长发育和逆境适应中发挥着重要作用。为了探究野生黄花苜NAC蛋白的功能,本研究以转录组数据为基础,克隆获得了1个序列全长为1080bp的NAC转录因子基因MfNAC37,其编码359个氨基酸,分子量(Mw)为40.59kD,理论等电点(pI)为7.74。MfNAC37在野生黄花苜蓿的根、茎和叶中均有表达,且在根中的表达量最高,同时其表达受盐胁迫调节,但在不同组织中的调节表达模式不同,表明MfNAC37参与调控野生黄花苜蓿应答盐胁迫的作用过程,为探究野生黄花苜蓿应答盐胁迫的分子机制提供了重要信息。     

黄花苜蓿MfNAC34基因克隆及特性分析

NAC转录因子具有调节植物生长发育和应答非生物胁迫的功能。本研究从内蒙古锡林郭勒草原野生黄花苜蓿材料中克隆获得1个NAC家族蛋白基因MfNAC34(GenBank登录号为MH481768),分析MfNAC34基因编码蛋白的理化性质、亚细胞定位和转录激活特性。结果显示：MfNAC34基因开放阅读框序列为621 bp,编码亲水性蛋白质,分子量为23.52 kD,理论等电点为4.09。MfNAC34为定位在细胞核内的胁迫诱导的转录因子,且转录激活域位于其C端。     

白羊草NAC转录因子基因的克隆及表达分析

NAC转录因子是植物特有的转录因子并在植物的生长发育过程中发挥重要的作用,根据其他植物NAC转录因子基因的氨基酸保守序列设计简并引物,通过RT-PCR和RACE技术从白羊草(Bothriochloa ischaemum)中获得了全长cDNA,命名为BiNAC.序列分析表明,该cDNA片段全长为1549 bp,开放阅读框1125 bp,编码374个氨基酸,具有典型的NAC类蛋白的结构特征.进化树分析表明,该蛋白属于ATAF亚族,与高粱(Sorghum bi-color)亲缘关系最近,同源性达到94％.Real-time PCR检测结果表明,BiNAC基因在茎中的表达量最高,根中表达量最少,并且受NaC1胁迫表达上调.同时成功构建了植物表达载体pBI121-BiNAC-GUS,为进一步开展NAC基因的功能研究创造了条件.     

海马齿NAC基因的鉴定及盐胁迫响应

NAC基因是仅存于植物中的一类特殊的转录因子，在植物响应生物和非生物胁迫中发挥重要作用。本研究基于转录组测序数据分析，在海马齿(Sesuvium portulacastrum)中共鉴定出10个NAC家族成员，对其蛋白质结构及其理化性质进行分析，结果表明：10个SpNACs的氨基酸数量在164～651之间，分子量大小在18 400.34 Da～68 678.02 Da之间，等电点分布在4.34～8.52之间，均为定位于细胞核的亲水性蛋白，其中SpNAC02和SpNAC08具有跨膜结构。保守基序预测发现多数SpNACs中存在三个motif,但SpNAC05不含motif, SpNAC09只含motif2,SpNAC07只含motif2和motif3。聚类分析结果10个SpNACs聚类在6个亚家族。利用qRT-PCR分析表明在盐胁迫下除SpNAC03在茎、叶不表达以外，其它9个基因均在根、茎和叶中表达。盐生环境下(40‰NaCl)10个NACs基因的表达均受到不同程度的抑制。以上研究丰富了植物NAC基因家族成员信息，为筛选和鉴定海马齿抗逆基因提供参考。     

草地早熟禾NAC基因鉴定及非生物胁迫下表达模式分析

草地早熟禾(Poa pratensis)是世界上广泛应用的草坪草种,其抗逆基因的挖掘对抗逆新品种的选育具有重要意义.NAC基因家族是植物特有的转录因子之一,在植物逆境响应中起到重要作用.以二穗短柄草(Brach ypodium distach yon)的NAC蛋白序列为请求序列,从草地早熟禾转录组数据库序列比对分析得到15个草地早熟禾PpNACs基因的cDNA全长序列,具有完整的开放阅读框.运用生物信息学方法预测早熟禾NAC家族成员的理化性质和保守结构域,发现15个PpNACs转录因子都是酸性蛋白,除PpNAC16外都属于不稳定蛋白,疏水性蛋白,具有相似的结构,通过聚类分析可将15个PpNACs成员分为3类.荧光定量PCR结果显示,在重金属胁迫下显著上调表达的基因有Pp-NAC10、PpNAC18、PpNAC19和PpNAC24,在盐胁迫过程下显著上调表达的基因有PpNAC10和PpNAC24,在干旱胁迫下显著上调表达的基因有PpNAC1、PpNAC6、PpNAC10和PpNAC13,在低温胁迫下显著上调表达的基因有PpNAC1、PpNAC10和PpNAC18,在高温胁迫下显著上调表达的基因有PpNAC20.其中,PpNAC10在重金属、盐、干旱和低温胁迫下均被显著诱导上调表达,Pp-NAC18在重金属、干旱和低温胁迫下均被显著诱导上调表达,PpNAC10和PpNAC18可作为草地早熟禾逆境胁迫响应的候选基因.     

利用CRISPR/Cas9技术敲除拟南芥转录因子MYB 40的两种可变剪接体

MYB家族转录因子在植物抵抗非生物胁迫过程中发挥着重要功能。前期研究发现强旱生植物霸王转录因子ZxMYB315参与到植物抗逆过程中,其在拟南芥中的同源基因MYB40的两种不同可变剪接体MYB40.1和MYB40.2对盐胁迫均有明显响应,但其在植物抗逆过程中的功能还未见报道。分析了在盐处理条件下MYB40.1及MYB40.2的表达模式,并利用CRISPR/Cas9技术,获得了2个MYB40.1被编辑株系,及3个MYB40.1和MYB40.2被同时编辑株系,为揭示MYB40这两种可变剪接体在拟南芥响应逆境胁迫过程中的功能和分子机理奠定了基础。     

蒺藜苜蓿MtMYB16基因克隆、表达及转录自激活分析

植物中MYB转录因子数量众多,功能多样,在植物生长发育、逆境响应等多方面发挥着重要作用。为研究MYB转录因子在蒺藜苜蓿中的功能,本研究采用PCR技术从蒺藜苜蓿中克隆MtMYB16基因,该基因开放阅读框1074 bp,共编码357个氨基酸。进化树分析结果显示,MtMYB16蛋白与白花草木樨中MYB蛋白同源性最高。亚细胞定位结果显示,MtMYB16蛋白定位在细胞核中。酵母自激活检测结果显示,MtMYB16蛋白具有自激活活性,自激活结构域位于C端。表达分析结果显示,MtMYB16在蒺藜苜蓿根、茎、叶、花、果实中均有表达,在根中表达水平最高;IAA、MeJA能够降低MtMYB16表达水平;盐胁迫和干旱胁迫下,MtMYB16表达量在1.0 h时迅速增加,说明MtMYB16可能具有响应盐及干旱胁迫的功能。     

日本结缕草ZjNAC3基因在盐胁迫中的功能

盐胁迫能够加速草坪草的黄化,影响草坪的坪观质量.植物中的NAC转录因子在盐胁迫条件下发挥着重要作用,参与胁迫响应,而在日本结缕草(Zoysia japonica)中还鲜有NAC转录因子的功能研究.本研究对转ZjNAC3基因(GenBank登录号:MT254544)的YPH500酵母菌株进行盐敏感性检测,初步判定ZjNAC3在盐胁迫下具有负调节酵母细胞生长的作用;对过表达ZjNAC3基因的拟南芥(Arabidopsis thaliana)株系进行盐处理,发现150 mmol·L?1 NaCl处理7 d后转基因植株的生长明显弱于野生型(wild type,WT),脯氨酸含量、丙二醛含量、细胞膜透性均显著高于WT(P<0.05),而叶绿素、可溶性糖含量显著低于WT(P<0.05);AtNHX1基因的表达量显著低于WT(P<0.05),表明过表达ZjNAC3基因降低了拟南芥植株的耐盐性.分析认为ZjNAC3通过减弱渗透调节、增加细胞受损和降低将Na+隔离到液泡的作用,从而使得转基因拟南芥植株表现出盐敏感的性状.本研究揭示了ZjNAC3是一个负调控植物耐盐性的重要基因,为之后探究NAC转录因子调控日本结缕草的耐盐性及其机理奠定了基础.     

长叶红砂RtMYB1基因的克隆及表达

MYB转录因子家族在植物抵抗非生物胁迫过程中发挥着重要的调控作用。基于转录组测序数据,从珍稀泌盐盐生植物长叶红砂(Reaumuria trigyna)中克隆一个MYB转录因子基因,命名为RtMYB1。RtMYB1基因具有780bp的ORF(open reading frame)序列,编码236个氨基酸残基组成的蛋白。RtMYB1能够被盐、冷、高温、紫外照射(UV)和干旱(PEG)5种非生物胁迫诱导表达,这表明RtMYB1基因可能参与长叶红砂响应非生物胁迫的调节途径。本研究为深入了解长叶红砂的抗逆机理及发掘优异的抗逆基因奠定了基础。     

日本结缕草ZjNAC3基因在盐胁迫中的功能

盐胁迫能够加速草坪草的黄化,影响草坪的坪观质量。植物中的NAC转录因子在盐胁迫条件下发挥着重要作用,参与胁迫响应,而在日本结缕草(Zoysia japonica)中还鲜有NAC转录因子的功能研究。本研究对转ZjNAC3基因(GenBank登录号:MT254544)的YPH500酵母菌株进行盐敏感性检测,初步判定ZjNAC3在盐胁迫下具有负调节酵母细胞生长的作用;对过表达ZjNAC3基因的拟南芥(Arabidopsis thaliana)株系进行盐处理,发现150 mmol·L-1 NaCl处理7 d后转基因植株的生长明显弱于野生型(wild type, WT),脯氨酸含量、丙二醛含量、细胞膜透性均显著高于WT(P 0.05),而叶绿素、可溶性糖含量显著低于WT (P 0.05);AtNHX1基因的表达量显著低于WT (P 0.05),表明过表达ZjNAC3基因降低了拟南芥植株的耐盐性。分析认为ZjNAC3通过减弱渗透调节、增加细胞受损和降低将Na+隔离到液泡的作用,从而使得转基因拟南芥植株表现出盐敏感的性状。本研究揭示了ZjNAC3是一个负调控植物耐盐性的重要基因,为之后探究NAC转录因子调控日本结缕草的耐盐性及其机理奠定了基础。     

4种苜蓿属植物幼苗的抗旱性研究

本文研究了4种苜蓿属(Medicago)植物:2个俄罗斯的黄花苜蓿品种(M. falcata L. cv. Daviluya;M. falcata L. cv. Culuskaya)和采自我国内蒙古锡林郭勒盟的野生黄花苜蓿(M. falcata L.),公农I号紫花苜蓿(M. sativa L. cv. GongNongⅠ)的幼苗在3个土壤水分梯度下(对照(CK)、中度干旱(M)、重度干旱(S))对干旱胁迫的响应,比较其抗旱性,为我国优良苜蓿品种的选育奠定基础。结果表明:随着胁迫强度的增加,幼苗的株高、根长、分枝、根颈直径、叶面积和生物量显著下降,相对叶面积、茎叶比显著升高;叶片脯氨酸含量和电解质外渗率显著升高,光合作用显著下降。将胁迫指数用SPSS进行聚类分析显示:GongNongⅠ和Daviluya各自为一类,Culuskaya和野生黄花苜蓿聚为一类。对抗旱指标进行综合评价可知:Culuskaya抗旱能力较强,适宜在干旱、半干旱地区种植。     

生态型黄花苜蓿引种试验

黄花苜蓿(Medicago falcataL.)为豆科多年生草本植物,具有较强的抗逆性,富含蛋白质,是一种优良的饲用植物。自2014年开始,内蒙古自治区农牧业科学院草原研究所等单位的科技人员在内蒙古呼和浩特市对多年引种驯化选育出的生态型黄花苜蓿进行了引种试验。试验结果表明,生态型黄花苜蓿在呼和浩特市生长、发育良好,越冬率在98%以上,播种后第2年开始测产,3年平均干草产量为9957kg/hm2,平均种子产量为137kg/hm2。     

几种豆科牧草种子萌发期的耐盐性

以浓度为0.6%、0.9%、1.2%、1.5%和1.8%的复盐(71%NaCl+3%CaCl2+4%MgSO4+22%K2SO4)溶液培养种子,根据初萌时间、发芽率下降百分比、发芽指数、活力指数、平均发芽速度、相对发芽率、相对发芽势和耐盐指数8个指标,应用隶属函数法确定九种豆科牧草苗期耐盐能力为沙打旺>中苜3号紫花苜蓿>东方山羊豆>小冠花>百脉根>扁蓿豆>鹰嘴紫云英>白三叶>黄花苜蓿。     

PEG胁迫下不同品系扁蓿豆种子的萌发特性

采用-0.2、-0.4、-0.6、-0.8-、1.2 MPa共5个PEG渗透势梯度模拟干旱胁迫,以黄花苜蓿作对照,探讨了扁蓿豆4个品系种子萌发期的抗旱性。结果表明:供试种子的相对发芽率、相对发芽势、相对发芽指数、相对活力指数与渗透胁迫强度呈显著至极显著负相关;综合分析扁蓿豆4个品系的耐旱性均高于黄花苜蓿,干旱对其各品系种子萌发的影响顺序为品系90-36品系93-21品系00-61品系00-81。PEG干旱胁迫对不同品系扁蓿豆种子萌发速度、幼苗生长势的影响大于萌发能力。     

4份苜蓿材料根系形态特征的初步分析

研究了直根型陇东苜蓿、根蘖型甘农2号杂花苜蓿,野生黄花苜蓿和根茎型清水苜蓿在甘肃半湿润、半干旱和干旱3个不同生态区的根系形态特征.结果表明:根茎型清水苜蓿在天水半湿润区和兰州半干旱区主根长度较长,适应性较强;直根型陇东苜蓿在兰州半干旱区主根长度、主根直径、侧根数、根颈直径、根颈入土深度及分枝直径均最大,生长最为适宜;根...     

野生黄花苜蓿栽培驯化研究

对内蒙古呼伦贝尔草原的野生黄花苜蓿进行了多年的栽培驯化研究,结果表明:黄花苜蓿栽培品系与野生群体相比返青早,生长速度快;株型直立或半直立,植株高度、分枝数量、叶量等性状均优于野生群体;平均鲜、干草产量分别比野生原始群体提高2.5倍和1.3倍,比敖汉苜蓿增产15%和4%,在内蒙古东部高寒地区表现出较强的适应性,综合性状明显优于野生群体和对照品种。     

盐胁迫对黄花苜蓿发芽及幼苗生长的影响

为了选择适宜松嫩地区轻度盐碱化草地种植的牧草,解决饲草蛋白质含量低的问题,发展耐盐碱的优质豆科牧草是关键。种子发芽和幼苗生长是植物生活史最关键的阶段,决定着植株的后续生长。本实验研究了盐对黄花苜蓿种子发芽和幼苗生长的影响,与紫花苜蓿CW₄₀₀和紫花苜蓿公农2号对比,在0,20,40,60,80,100,120,140,160,180,200mmol/L浓度NaCl胁迫条件下,研究了3种材料的种子发芽率、发芽指数(Gi),胚根、胚轴生长状况及脯氨酸含量。结果表明,随着盐浓度的升高3种苜蓿的发芽率、发芽指数(Gi)都受到不同程度的抑制,盐浓度越高,抑制作用越明显。与紫花苜蓿CW₄₀₀及公农2号相比,黄花苜蓿在发芽百分数和发芽指数上显著降低,但是胚根生长不受盐浓度的影响,各处理与对照间没有显著差异。复萌实验结果显示3种苜蓿种子在盐溶液中能够保持活力。紫花苜蓿CW₄₀₀,黄花苜蓿均在60mmol/LNaCl中达到最大总发芽率100%,但只有黄花苜蓿在所有盐浓度下总发芽率全部达到90%以上,各盐处理间复萌率无显著差异,复萌率最高。脯氨酸作为渗透调节剂在幼苗中能够迅速积累,黄花苜蓿、紫花苜蓿CW₄₀₀和紫花苜蓿公农2号在100mmol/LNaCl中的脯氨酸量分别是对照的3.1,2.3和1.4倍。黄花苜蓿耐盐性较紫花苜蓿CW₄₀₀和紫花苜蓿公农2号强,更适合在松嫩草地上种植。     

黄花苜蓿个体水平耐牧性的形态学成因机制研究

为揭示黄花苜蓿(Medicago falcata L.)耐牧性的形态学成因机制,探索其耐牧型品种选育的新途径。以从耐牧性鉴定中获得的耐牧性强和弱的2组黄花苜蓿个体植株为材料,对其放牧前后的相关形态指标的观测数据进行分析。结果表明:各形态指标与耐牧性强弱的显著性相关程度依次为根颈宽度>根颈入土深度> 茎数> 株高,对黄花苜蓿耐牧性的促进作用大小依次为根颈入土深度> 根颈宽度> 茎数> 株高> 株丛茎>植株投影盖度。根颈入土深度可单独增强黄花苜蓿的耐牧性,其他性状则通过相互协同作用促进其耐牧性。具有根颈粗大且入土深、单株茎数多且株丛大的黄花苜蓿植株耐牧性强,可作为耐牧育种材料早期选育的形态学指标。     

36份新疆野生黄花苜蓿SSR 水平的差异性研究

以36份新疆野生黄花苜蓿为材料,采用SSR分子标记对其遗传多样性进行分析,以期为新疆黄花苜蓿资源评价和核心种质库构建提供基础数据。结果表明,9对SSR分子标记引物PCR共扩增出93条条带,每对引物扩增出的条带数变异范围为3~19条,平均10.33条/对,多态条带总数为86个,多态条带百分比为92.47%,平均多态性条带数为9.55,平均多态性比例为91.55%,表明居群间存在丰富的遗传多样性。POPGENE分析表明,在遗传相似系数0.611处可将36份野生黄花苜蓿材料划分为2个混合群体和4个特定类群,表明材料具有显著异质性。     

18个苜蓿品种根系特征及与地上生物量关系的研究

对播种当年18个苜蓿品种材料根系特征和地上生物量进行了研究,分析苜蓿根系特征和地上生物量的相关性,探讨苜蓿根系特征对地上生物量的影响,结果表明:单株地上部干重以中苜1号最大,以呼盟黄花苜蓿最小;不同类型苜蓿根系形态指标差异明显;利用根系特征的10个指标对18个实验材料进行聚类,可分为4类;株高与分枝数、芽数呈负相关,地上部干重与根颈直径、主根直径、侧根直径、侧根数、根干重极显著相关,与入土深度呈显著相关;根据根系形态指标对地上生物量的主成分分析表明,根颈直径、主根直径、侧根数、分枝数、根干重对其影响最大;建议在苜蓿选种时,选取根颈直径大、入土深度深、主根长度长、侧根直径大、侧根发达、根干重重的材料。