高、低糖甘蔗品种苗期糖分含量及代谢相关酶活性分析

以高糖(GT35)和低糖(B8)甘蔗品种苗期不同部位的叶和茎为材料,采用HPLC技术测定蔗糖、葡萄糖和果糖含量,分析2个甘蔗品种叶和茎中蔗糖代谢相关酶活性与糖分含量的相关性和差异性。结果表明:2个甘蔗品种苗期叶中蔗糖含量与SPS和SS-s酶活性呈显著正相关,茎中己糖含量与NI酶活性呈显著正相关,茎中蔗糖含量与SPS酶活性呈显著正相关,而与SS-c、SAI和CIN酶活性呈显著负相关。GT35茎中蔗糖含量显著高于B8,叶中蔗糖含量显著低于B8。GT35茎中SPS和叶中SS-s酶活性均显著高于B8,茎中SS-s和SS-c酶活性低于B8,其中只有幼茎中SS-c酶活性与B8差异不显著。说明苗期叶中高SS-s酶活性,茎中高SPS酶活性,低SS-s和SS-c酶活性,可能是调节高糖甘蔗品种苗期茎中蔗糖积累的重要因素。     

高、低糖甘蔗品种成熟期糖分积累特征及代谢相关酶活性分析

为分析高、低糖甘蔗品种蔗糖代谢相关酶与糖分积累的相关性和差异性,对甘蔗高糖(GT35)和低糖(B8)品种成熟期不同成熟度的叶和茎中的蔗糖合成和分解方向酶活性、蔗糖、葡萄糖和果糖含量进行分析。结果表明,2个甘蔗品种叶中己糖含量与NI酶活性显著负相关,茎中蔗糖含量与SPS和CIN酶活性显著正相关,而与SS-s、SS-c、SAI和NI酶活性显著负相关。在GT35成熟茎和老茎中蔗糖含量显著高于B8,己糖含量则显著低于B8。GT35成熟叶、成熟茎和老茎中SS-s酶活性显著高于B8,高SS-s酶活性有利于蔗糖合成。茎中SS-c、SAI和NI酶活性由高到低依次为幼茎、成熟茎和老茎,分解酶活性降低有利于甘蔗茎间蔗糖积累。而随着节间成熟,CIN酶活性提高,有利于茎间蔗糖运输和积累。基于以上结果,认为叶中高SS-s和SPS酶活性,茎中高SPS、SS-s和CIN酶活性,低SAI、SS-c和NI酶活性,可能是高糖甘蔗品种成熟期茎中蔗糖积累的重要调节因素。     

甘蔗乙烯受体Sc-ERS启动子的克隆与序列分析

【目的】克隆甘蔗乙烯受体Sc-ERS基因启动子序列,分析Sc-ERS基因启动子序列的作用元件。【方法】采用基于热不对称交错式PCR原理的染色体步移技术,从甘蔗ROC22基因组DNA中克隆Sc-ERS基因启动子序列,利用启动子预测软件PlantCARE和PLACE在线工具对Sc-ERS启动子序列的作用元件进行预测。【结果】克隆获得Sc-ERS启动子序列1410 bp, 该序列与玉米ERS25、ERS14核苷酸同源性分别为82%和80%。PlantCARE 在线分析结果表明,该序列具有启动子基本作用元件TATA-BOX和CAAT-BOX,还含有参与光响应元件、干旱诱导MYB 结合位点、茉莉酸甲酯响应元件、水杨酸响应元件、胚乳表达顺式调控元件、热胁迫响应元件等。【结论】从甘蔗基因组DNA中克隆获得乙烯受体Sc-ERS基因上游1410 bp的启动子序列,该序列含有多个特异性调控元件,推测Sc-ERS基因的表达可能受生理周期、激素、干旱、光照等因素调控。     

甘蔗ATP柠檬酸裂解酶基因的克隆与表达分析

ATP柠檬酸裂解酶(ACL)为细胞质中乙酰辅酶A合成途径的关键调控酶,在生物体正常生长发育中扮演着重要角色。本研究通过Race和电子克隆技术获得编码甘蔗ACL蛋白2个亚基的基因SoACLA-1和SoACLB-1,其编码框长度分别为1 272 bp和1 827 bp,编码423个和608个氨基酸,推测的氨基酸序列与其他物种具有高度相似性,都优先与禾本科植物聚于同一进化分支。2个基因在ATP-grasp功能域、柠檬酸结合位点、组氨酸磷酸化位点和ATP结合、CoA结合、磷酸化区域等,序列高度保守。实时荧光定量PCR结果表明,2个基因均受外源ABA、水分胁迫、水分胁迫加ABA处理诱导表达,且叶中表达量显著高于根系,其中又以水分胁迫处理下的表达量最高,2个基因表现出协同表达模式。SoACLA-1和SoACLB-1的表达与ABA、ROS含量具有相关性,说明它们可能参与了ABA调控的植物对逆境胁迫反应的代谢过程。     

施氮量对甘蔗叶绿体超微结构和光合速率的影响

[目的]研究施氮量对甘蔗叶片叶绿体超微结构和光合速率的影响,明确氮素影响甘蔗光合作用的细胞学机理,为甘蔗合理施肥提供科学依据.[方法]以甘蔗品种GT11、ROC22和GXB9为试验材料,在温室内进行桶栽试验,设低氮、中氮和高氮3个施氮水平,即分别施用0、150和300 kg/ha尿素,于伸长期取叶片样品分析叶绿素相对含量(SPAD)、叶面积、比叶重和叶绿体超微结构,并测定光合速率.[结果]3个甘蔗品种叶片的SPAD和叶面积均随施氮水平的增加而增加.GT11和ROC22的比叶重随施氮量的增加显著降低(P<0.05,下同),GXB9的比叶重在中氮水平最低.GT11在高氮水平下叶绿体超微结构正常;ROC22在中氮水平下叶绿体数量最多,但基粒片层数量显著少于高氮水平;GXB9在中氮水平下叶绿体数量最多,基粒片层与高氮水平时无明显差异.GT11和ROC22的净光合速率随施氮水平的增加而增加,GXB9净光合速率在中氮水平最高.[结论]甘蔗光合速率与叶绿体数量、叶绿体超微结构及基粒片层数量密切相关,且均受甘蔗品种和施氮量的共同影响.     

甘蔗细胞壁转化酶基因(SoCIN1)克隆及其在转基因烟草中的表达特性分析

[目的]克隆甘蔗细胞壁转化酶基因(SoCIN1)并分析其在转基因烟草植株中的表达特性,为研究CIN1基因功能提供参考.[方法]克隆SoCIN1基因,利用基因重组技术构建植物正义表达载体pBI121-SoCIN1,采用叶盘法经农杆菌EHA105介导将其转化烟草品种K346.经抗性筛选和PCR扩增验证后获得转SoCIN1基因烟草植株,采用半定量PCR检测叶片SoCIN1基因的表达量,并测定叶片可溶性糖含量、CIN活性及株高(以野生型烟草为对照).[结果]克隆获得的SoCIN1基因长度为1731 bp,与GenBank已公布的SoCIN1基因(JQ312298)核苷酸序列同源性达100%,并通过构建其植物正义表达载体转化烟草.PCR扩增鉴定结果表明,SoCIN1基因已整合至烟草基因组DNA.对F0和F1代进行转基因烟草连续筛选,获得4个转SoCIN1基因烟草株系(T-1、T-2、T-3和T-4).在4个株系的叶片中均检测到SoCIN1基因的表达,其中以在T-1株系叶片中SoCIN1基因表达量最高,其次是T-3株系,最低的是T-4株系.4个株系叶片的可溶性糖含量、CIN活性及株高均高于野生型烟草,其中CIN活性显著高于野生型烟草(P<0.05,下同),且T-1株系CIN活性高于其他3株系;T-1、T-2和T-3株系叶片可溶性糖含量分别显著高于野生型烟草39.68%、19.95%和31.15%;T-1、T-2、T-3和T-4株系的株高较野生型烟草分别提高了15.57%、2.90%、5.74%和5.22%,但仅T-1株系与野生型烟草存在极显著差异(P<0.01).[结论]转SoCIN1基因烟草叶片过表达SoCIN1基因,能提高烟草的CIN活性和可溶性糖含量,促进植株生长,由此推测该基因在甘蔗生长发育和蔗糖积累过程发挥作用.     

甘蔗家系的遗传测定与选择

以2013—2014年配制的108个甘蔗常用组合为研究对象,进行了1新1宿家系试验。通过测定家系新植和宿根的株高、茎径、丛有效茎数、锤度及新植丛重、新植锤重性状,分析各性状的遗传变异及估计性状的遗传参数,并进行了家系的综合指数选择。结果表明:除宿根丛有效茎数之外,其他所有性状在家系间均存在极显著差异;新植蔗的株高、茎径、丛有效茎数的广义遗传力、遗传变异系数和相对遗传进度均高于宿根蔗的。新植蔗和宿根蔗的锤度的广义遗传力、遗传变异系数和相对遗传进度的差异无统计学意义;在新植家系的性状相关分析中,只有锤重与丛重之间,表型和遗传相关达到了极显著水平;通过综合指数选择,选出了湛蔗74–141×CP72–1210、桂糖05–3084×粤糖91–976、云蔗02–588×ROC22、福农39号×桂糖03–1229、桂糖02–901×桂糖03–2357、桂糖05–2743×桂糖03–1229、桂糖92–66×ROC22、德蔗93–88×ROC22、桂糖05–3445×桂糖03–2309、粤糖00–319×CP72–1210、桂糖03–3089×ROC22、粤糖91–976×CP84–1198、粤辐90–95×CP72–1210、云蔗99–601×桂糖00–122、粤糖00–236×ROC22共15个优良家系,入选家系的丛重和锤重的遗传增益较大;综合指数选择与以锤重单性状选择的结果不完全相同,秩次相关系数为0.748,达极显著水平。     

甘蔗cDNA-SCoT差异显示分析PCR反应体系建立、优化及应用

cDNA-SCoT差异显示分析是应用于植物基因差异表达研究的一项新技术.本研究以甘蔗品种桂糖11号根尖为材料,提取总RNA并反转录第1链cDNA,对影响甘蔗cDNA-SCoT差异显示PCR反应的cDNA模板、SCoT引物、dNTPs、Taq DNA聚合酶和Mg2+等因子进行优化,建立甘蔗cDNA-SCoT反应体系,同时应用优化后反应体系分离25％PEG6000胁迫诱导甘蔗根尖差异表达基因片段.结果表明:各项因子均对PCR扩增效果存在影响,20μL反应体系中各因子的最佳含量如下:cDNA 80 ng、引物浓度1.0 μmol/L、Taq DNA聚合酶2.0 U、dNTPs浓度200 μmo1/L、Mg2+浓度1.8 mmol/L.研究结果还显示,SCoT引物扩增多态性丰富,平均每条引物扩增条带30条,多态性条带比率为46.9％,6条引物分离得到PEG诱导甘蔗根尖特异表达片段45条,表明本研究所建立的甘蔗cDNA-SCoT反应体系具有操作简便、结果稳定、重复性好、成本低、多态性丰富等优点,可为甘蔗基因差异表达研究提供新的技术支持.     

3株联合固氮菌对甘蔗的促生作用

【目的】探讨3株联合固氮菌单株或组合接种对甘蔗组培苗的促生效应。【方法】采用室内盆栽试验,分别设单菌株（11-31, 07-98和08-200）及其4个不同菌株组合共7个接菌处理接种新台糖22号（ROC22）组培苗,设1个不接菌处理为对照,接种86 d后比较不同处理对甘蔗生物量、株高、氮磷含量和根系活力等生理生化性状的影响。【结果】7个接菌处理对甘蔗植株的生物量、株高、氮磷含量和根系活力等生理生化性状均有不同程度的提高,其中处理Ⅶ的促生效应最为显著,该处理的植株株高和生物量分别比对照增长25.23%和60.79%;植株总氮含量最高的是处理Ⅳ,比对照增长45.79%;含磷量增长最显著的是处理Ⅶ,比对照增长76.29%。【结论】联合固氮菌单株或组合接种对甘蔗生长、氮磷元素的累积和生理生化性状都有不同程度的促进作用,但不同处理对甘蔗的促生效应有显著差异;多菌株混合接种的促生效应不一定会比单菌株接种高,具体效果因固氮菌种类和组合而异。     

甘蔗乙烯受体Sc-ERS启动子的克隆与序列分析

【目的】克隆甘蔗乙烯受体Sc-ERS基因启动子序列,分析Sc-ERS基因启动子序列的作用元件。【方法】采用基于热不对称交错式PCR原理的染色体步移技术,从甘蔗ROC22基因组DNA中克隆Sc-ERS基因启动子序列,利用启动子预测软件PlantCARE和PLACE在线工具对Se-ERS启动子序列的作用元件进行预测。【结果】克隆获得sc．ERS启动子序列1410bp,该序列与玉米ERS25、ERS14核苷酸同源性分别为82％和80％。PlantCARE在线分析结果表明,该序列具有启动子基本作用元件TATA．BOX和CAAT—BOX,还含有参与光响应元件、干旱诱导MYB结合位点、茉莉酸甲酯响应元件、水杨酸响应元件、胚乳表达顺式调控元件、热胁迫响应元件等。【结论】从甘蔗基因组DNA中克隆获得乙烯受体Sc-ERS基因上游1410bp的启动子序列,该序列含有多个特异性调控元件,推测sc．ERS;~因的表达可能受生理周期、激素、干旱、光照等因素调控。