亚洲棉NCED3基因克隆及其抗旱功能分析

9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶(NCED)是脱落酸(ABA)合成过程中的关键限速酶,被证实广泛参与植物的生长发育进程及对非生物胁迫的应答。为了挖掘、鉴定棉花抗旱相关的NCEDs基因,本研究克隆了亚洲棉(Gossypium arboreum)GaNCED3基因,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析了干旱胁迫下该基因的表达特性;并遗传转化拟南芥(Arabidopsis thaliana),研究了该基因在干旱应答中的功能。结果显示,GaNCED3基因开放阅读框(ORF)全长为1 794 bp,其编码的蛋白质包含597个氨基酸。该基因在干旱胁迫处理后上调表达,在处理3 h的根中表达量最高,是对照的27.6倍。在萌发期进行甘露醇模拟的干旱处理,超表达GaNCED3的转基因拟南芥种子萌发率和绿苗率均高于野生型。在幼苗期进行自然干旱处理后,转基因拟南芥植株叶片丙二醛含量显著低于对照(P<0.05),游离脯氨酸积累量显著高于对照(P<0.05)。本研究初步证明了外源超表达GaNCED3基因使植株抗旱能力增强,为进一步研究GaNCED3干旱应答的分子机制提供了理论依据,为抗旱育种提供了候选基因资源。     

水杨酸对低温胁迫下棉花种子萌发及幼苗生理特性的影响

为探讨水杨酸对低温下棉花耐寒性的影响,采用水杨酸浸种和叶面喷施的方法,研究了低温胁迫下外源施加水杨酸对中棉所36种子萌发和幼苗生理特性的影响。结果表明,低温胁迫下,0.25 mmol/L和0.5 mmol/L水杨酸浸种处理可以提高中棉所36种子的发芽率、发芽势和发芽指数,浸种浓度大于0.5 mmol/L时反而不利于低温种子萌发。叶面喷施水杨酸后,棉花幼苗叶片相对电导率和丙二醛(MDA)含量随水杨酸浓度升高呈先降低后升高的趋势,而超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和可溶性蛋白含量则表现出先升高后降低的趋势。水杨酸喷施浓度为0.5 mmol/L时,叶片相对电导率和MDA含量最低,同时SOD活性、POD活性和可溶性蛋白含量最高。可见,采用0.5 mmol/L水杨酸处理棉花种子和幼苗,最有利于促进种子低温萌发,减轻低温下叶片细胞膜损伤,抑制叶片MDA含量的增加,提高SOD、POD活性,增加渗透调节物质可溶性蛋白的含量。     

NPR1调控植物抗病机制及功能研究进展

NPR1是植物防御信号转导途径的重要调控因子，是不同形式抗病信号转导途径中的交叉点之一，在系统获得抗性和诱导系统抗性中起核心调控作用。目前对其在系统获得抗性中的调控机制开展了广泛和深入的研究。在多种植物中过表达NPR1基因提高了植物的抗病性。阐述了目前NPR1基因在植物中调节抗病性的作用机制，论述了在植物中转NPR1基因的抗病功能，对今后更加深入全面研究NPR1基因，利用NPR1基因提高植物抗病性进行了展望。     

陆地棉低温响应基因GhJAZ1的克隆及表达分析

为了深入研究棉花JAZ基因在低温响应中的作用机理,利用RT-PCR方法从陆地棉中棉所36中克隆出一个低温应答基因GhJAZ1(GenBank登录号KJ562212)。全长CDS序列为810 bp,编码270个氨基酸,预测编码蛋白质的分子量为29.808 ku,理论等电点为8.33,为非跨膜蛋白。该基因编码蛋白具有一个N端NT结构域、一个TIFY结构域和一个C端Jas结构域。系统进化树分析发现,该蛋白与可可树和黄麻的亲缘关系最近。荧光实时定量PCR分析发现,GhJAZ1基因在下胚轴和根中显著高表达。此外,该基因还受到脱落酸(ABA)和茉莉酸甲酯(MeJA)的诱导表达,表达量变化趋势均为先升高后降低,但在MeJA诱导下该基因的表达量变化更明显。在低温胁迫下,不同低温耐性棉花材料中该基因的表达量变化程度也不同,耐低温品种中棉所36中GhJAZ1基因的上调表达更为显著,推测该基因参与了棉花低温胁迫防御反应。亚细胞定位显示,GhJAZ1蛋白定位于细胞核中。该研究可为进一步开展GhJAZ1基因低温响应的分子机制研究奠定基础。     

病毒诱导的精氨琥珀酸合成酶基因沉默对棉花氮代谢的影响

以棉花为研究对象,利用转录后基因沉默技术(VIGS)将棉花精氨琥珀酸合成酶(GhASS1)基因沉默,研究沉默后植物的氨基酸、多胺、一氧化氮(NO)等含氮化合物的代谢变化。结果表明:盐胁迫可以诱导棉花精氨琥珀酸合成酶(GhASS1)瞬时上调表达,GhASS1沉默严重影响氨基酸的合成,除天门冬氨酰(Ans)外,其他蛋白质组成型氨基酸质量分数显著降低,NO质量摩尔浓度和多胺(PAs)质量分数下降,棉花植株生长发育迟缓。GhASS1沉默对棉花精氨酸脱羧酶基因(GhADC)、棉花鸟氨酸脱羧酶基因(GhODC)表现出强烈的抑制作用,进而影响植物多胺的代谢和耐盐能力。高浓度盐环境下,沉默体系精氨酸(Arg)和NO质量摩尔浓度上升,GhARG1表达上调。GhASS1沉默对于植物是致命的,GhASS1是尿素循环和氨基酸代谢的关键环节,GhASS1沉默使GhARG1、GhADC和GhODC表达下调,严重影响整个氨基酸代谢,NO质量摩尔浓度,腐胺(Put)和精胺(Spm)质量分数显著降低,N代谢受阻,植株发育不良,生长迟滞,棉花中存在Arg-NO通路。