东农冬麦1号TaPRK基因的生物信息学分析及低温和ABA、SA、MeJA对其表达模式的影响

磷酸核糖激酶(PRK)是卡尔文循环的关键酶,在调节糖代谢过程中起着关键作用。为探索TaPRK在小麦抗逆过程中的功能,以强抗寒冬小麦品种东农冬麦1号(Dn1)和弱抗寒冬小麦品种济麦22(J22)为材料,对TaPRK进行生物信息学分析和表达模式研究。结果表明,TaPRK基因含有一个1 215bp开放阅读框,编码404个氨基酸,表达产物为稳定的亲水蛋白,属于尿苷激酶家族,带有叶绿体转运肽,定位于叶绿体。越冬期间,Dn1分蘖节中TaPRK的相对表达量显著高于J22,Dn1叶片中TaPRK的相对表达量在-10℃和-25℃时高于J22,而在0℃时低于J22;外源ABA、SA和MeJA处理下,Dn1分蘖节中TaPRK的相对表达量均随着温度的降低表现为先升后降的趋势,且均在-10℃时达到表达量的峰值;外源ABA和SA处理下Dn1叶片中TaPRK的相对表达量呈现"降-升-降"的变化规律,在-10℃时显著高于对照;外源MeJA处理下,Dn1叶片中TaPRK的相对表达量在0℃和-25℃高于对照,且在0℃达到峰值。总体来说,TaPRK在小麦抗寒方面发挥正向调节作用。外源ABA、SA和MeJA增加了冬小麦TaPRK的表达量,有助于提高冬小麦的抗寒性。     

矮秆大豆突变体叶片和豆荚生理特性的初步分析

经NaN3诱变获得大豆矮秆突变体HK808,对其豆荚和叶片生理特性及其与原品种"东农42"的比较研究表明:HK808叶片的叶绿素含量比野生型低,但叶绿素a/b比值变化不大;豆荚的叶绿素含量较其对应叶片的含量低,且野生型的含量略高于突变体。开花结荚后突变体叶片蛋白质含量、SOD活性逐渐升高,脯氨酸含量下降,且蛋白质和脯氨酸含量都低于东农42;突变体的SOD活性高于东农42;野生型的MDA含量在鼓粒期以后增高,即结荚后期突变体叶片防御自由基伤害能力强。豆荚的蛋白质、脯氨酸含量都与叶片的变化规律基本相同,即前者不断增加,后者不断下降,且豆荚蛋白质和脯氨酸含量都低于叶片;HK808豆荚的蛋白质含量比其野生型高。豆荚的MDA含量比叶片低,且东农42豆荚的MDA含量略高于HK808,豆荚的SOD活性呈下降趋势,但比东农42叶片的活性高,表明豆荚的抗氧化能力比东农42的叶片强。     

"甜研3号"甜玉米耐盐碱性研究

用含一家浓度梯度Na2CO3的完全营养溶液培养“甜研3号”甜玉米幼苗，定时观察并记录幼苗生长情况，60hr后测定幼苗的叶片相对含水量、叶绿素含量、根系活力、脯胺酸含量等生理指标，并恢复用不含Na2CO3的完全营养溶液培养，统计玉米幼苗的存活率，结果显示，20mmol/L以下的Na2CO3溶液对甜玉米幼苗的伤害很轻微，幼苗存活率较高：30mmol/L以上的Na2CO3溶液对甜玉米幼苗的伤害严重，属不可逆胁变。     

矮化大豆突变体叶片生理生化特性研究

矮化是一种优良的农艺性状。以"东农42"为野生型,以NaN3处理它而获得的矮化大豆"东泽11号"为突变体,对突变体与野生型叶片的生理生化特性进行了比较研究。结果表明,突变体叶绿素含量、还原糖含量、游离氨基酸含量、过氧化物酶活性随生育期延长逐渐增大,除50 d生育期时突变体叶绿素含量大于野生型外,其它生育期均表现为突变体小于野生型,叶绿素a/b两材料均接近2.6/1。生育期20、40 d时,突变体的还原糖含量、游离氨基酸含量小于野生型;生育期50 d时,突变体大于野生型。生育期20 d时,突变体的过氧化物酶活性略小于野生型;其它生育期时,突变体大于野生型。     

大豆豆荚与叶片超微结构的比较

以大豆品种东农42为试验材料,对其R4～R6期的叶片和豆荚的叶绿素含量及叶绿体超微结构进行了比较研究。电镜观察表明,叶片的叶肉细胞具有明显的栅栏组织和海绵组织,而豆荚作为叶片的同源器官其同化组织则无此明显区分。豆荚同化细胞的细胞壁厚,细胞排列呈梭形交错,细胞间隙小,有较多的胞间连丝,豆荚细胞中的叶绿体数量较叶肉细胞中的叶绿体少。R4的初期,淀粉粒较少,类囊体片层数量较多,但主要以基质片层纵向贯穿于叶绿体中;R5～R6期,豆荚的类囊体垛叠成基粒较明显,且淀粉粒逐渐增多;R6期,豆荚和叶片的叶绿体内都有数量不等的嗜锇小球积累。豆荚的叶绿体繁殖是独立于细胞分裂的现有叶绿体二分裂产生(哑铃状分裂)。叶绿素含量测定表明,豆荚叶绿素含量较叶片叶绿素含量低,这主要是与豆荚的叶绿体数量少有关。     

低温胁迫下冬小麦JA合成相关基因的研究

植物激素JA在植物响应低温胁迫中发挥重要的作用。本课题组前期研究发现,东农冬麦1号(Dn1)的强抗寒性与JA信号转导有关,为了探讨Dn1抗寒性的提高是否与内源JA合成基因的表达有关,以Dn1为试验材料,外施MeJA处理,对不同温度胁迫下JA合成基因(TaLOX1、TaLOX2、TaLOX3、TaAOS、TaAOC、TaOPR2、TaLOX2A、TaLOX2B和TaLOX2D)的表达量进行实时荧光定量分析,并结合生物信息学分析对TaLOX2A、TaLOX2B和TaLOX2D蛋白功能进行预测。结果表明,低温胁迫提高了Dn1分蘖节中TaLOX1、TaLOX3、TaAOC和TaOPR2的相对表达量,在-10℃表达量达到最大值;外源MeJA处理显著提高了0℃下分蘖节中TaLOX1、TaLOX2、TaLOX3、TaAOS、TaAOC的相对表达量;TaLOX2A、TaLOX2B和TaLOX2D基因均位于小麦5号染色体上,编码的蛋白均定位于细胞质中,属无规则卷曲蛋白,结构相似,保守结构域相同,蛋白功能相同或相似。本研究为进一步揭示JA合成基因在冬小麦响应抗寒中的作用奠定了基础。     

小麦DEAD-box基因家族鉴定及其低温下的表达模式分析

DEAD-box RNA解旋酶是RNA代谢途径中的关键酶,在RNA代谢过程中调控植株的生长发育和抗逆性。目前,尚未见有人对小麦DEAD-box基因家族进行系统鉴定与分析。为探究小麦DEAD-box基因的功能,本研究以水稻DEAD-box基因家族基因为参照,从小麦全基因组数据库中共鉴定到134个小麦DEAD-box家族基因,并利用生物信息学对其家族成员的理化性质、基因结构、进化树和共线性进行分析。结果表明,小麦DEAD-box蛋白多数为弱碱性蛋白,亚细胞定位分布广泛,核分布最多;小麦与水稻DEAD-box家族基因亲缘性较高,小麦DEAD-box蛋白结构域与核心基序排列有序稳定,高度保守;小麦DEAD-box家族基因在进化过程中可能发生了节段性复制事件,水稻与小麦DEAD-box基因无序共线性连线,说明DEAD-box基因在进化过程中可能存在染色体异位突变。进一步以强抗寒冬小麦品种东农冬麦1号(Dn1)和东农冬麦2号(Dn2)为材料,对其转录组库中低温差异表达的7个DEAD-box基因进行qRT-PCR分析,结果表明,这7个基因在不同品种和不同组织中表达量均有差异。Dn1中DEAD-box基因的表达量在 -10 ℃达到峰值,而Dn2中DEAD-box基因的表达量在-25 ℃达到峰值。     

TaJAZ7D蛋白在冬小麦JA抗寒途径中的作用

转录抑制因子JAZ（Jasmonate ZIM-domain）蛋白是茉莉酸（Jasmonate,JA）信号转导途径的核心元件,前人研究发现,拟南芥中AtJAZ1、AtJAZ4与AtICE1蛋白互作可抑制 AtICE1基因的转录,负调控拟南芥的抗寒性,然而小麦中TaJAZ与TaICE蛋白的互作调控机制尚不清楚。本研究以强抗寒冬小麦品种东农冬麦1号（Dn1）为试验材料,以与拟南芥AtJAZ1、AtJAZ4蛋白高度同源的TaJAZ7、TaJAZ12蛋白为对象,检测外源茉莉酸甲酯（MeJA）对低温胁迫下 TaJAZ7、 TaJAZ12基因表达量的影响。结果发现, TaJAZ7基因的表达量与温度变化呈明显负相关,故对TaJAZ7(以TaJAZ7D为研究对象进行后续研究)蛋白进行生物信息学分析和亚细胞定位,并利用酵母双杂交技术验证TaJAZ7D蛋白与TaMYC2和TaICE41蛋白的互作。生物信息学分析表明, TaJAZ7D基因编码区序列全长为633 bp,为不稳定的亲水性混合型蛋白;TaJAZ7D蛋白有典型的TIFY和Jas结构域,属于TIFY家族。亚细胞定位发现,TaJAZ7D蛋白位于细胞核中。酵母双杂交验证试验发现,TaJAZ7D蛋白与TaMYC2和TaICE41蛋白分别存在互作关系。     

植物在低温胁迫下的糖代谢研究进展

糖在植物中不仅用于能量代谢,也对植物生长发育、代谢调控及抵抗胁迫等具有重要调节作用。文章对植物在低温胁迫中糖积累的作用、影响糖积累的相关酶变化、外源ABA对低温胁迫下糖代谢影响等研究进展进行综述。展望植物抗寒研究,从基因、转录、蛋白及代谢等组学整体水平上探讨糖代谢应答低温胁迫及糖作为信号分子参与调控机制。     

水稻侧根突变体RM109的农艺性状

用 Na N3 处理水稻品种大力 ,在 M2 世代中选育出了 2 ,4 - D耐性 ,且侧根缺失的突变体RM10 9。RM10 9及大力的土耕和水耕试验 ,评价侧根缺失对产量及其农艺性状的影响。试验结果表明 ,在生育后期 ,RM10 9的根长、根数和根干物重是大力的 6 9% ,16 %和 7% ,株粒重及株高约是大力的 10 %及 5 0 %