DNA去甲基化参与提高白菜型冬油菜抗寒性的生理机制

利用来自不同育种环境的10份白菜型冬油菜材料,通过半致死温度的测定分析其抗寒性与环境的关系,并利用不同浓度DNA甲基化抑制剂5-azaC处理,分析DNA去甲基化对白菜型冬油菜DNA整体甲基化水平及低温胁迫下苗期生理特性的影响。结果表明,不同育种环境选育的材料,其半致死温度具有显著差异,其中材料2018-FJT、DT-7、DT-9与MXW-1的半致死温度分别为-16.04℃、-15.98℃、-15.63℃、-15.04℃;材料CT-2360、CT-2380、CT-2400、CT-2420、CT-2440、CT-2460的半致死温度分别为-11.32℃、-11.6℃、-11.42℃、-11.44℃、-12.97℃、-13.28℃。依据半致死温度,10个白菜型冬油菜抗寒性由强到弱依次为:2018-FJTDT-7DT-9MXW-1CT-2460CT-2400CT-2380CT-2420CT-2440CT-2360。抗寒性的形成与育成环境的纬度和年平均气温呈极显著正相关。选择抗寒性及产地不同的4个材料CT-2360、MXW-1、2018-FJT、DT-7进行生理测定,结果表明,1 000μmol·L~(-1) 5-azaC处理能显著抑制幼苗的根生长,4个材料的根长较对照减少93.14%～95.06%;低温下5-azaC处理对抗寒性较弱材料CT-2360幼苗的相对电导率、丙二醛含量以及强抗寒性材料DT-7幼苗的脯氨酸、可溶性蛋白含量影响最显著(P0.05);低温处理过程中,4个材料的SOD、POD、CAT活性均上升,以低温处理5d最显著(P0.05),其中2018-FJT的SOD活性增幅最高,为45.85%,DT-7的POD活性增幅最大,为460%,CT-2360的CAT活性增幅最显著,为321.02%。HPLC分析发现常温下抗寒性较弱材料CT-2360的甲基化水平为77.48%,高于其他3个抗寒性强的材料;经过5-azaC处理后发生明显的去甲基化作用,证明抗寒能力受DNA去甲基化的调控。     

白菜型冬油菜NCED3基因、启动子的克隆及其表达分析

从2个不同抗寒性的冬油菜品种中克隆了NCED3基因及其启动子序列，并分析其在叶片和根中的表达，研究NCED3基因在冬油菜中的作用机理。结果表明，陇油6号的NCED3基因开放阅读框(ORF)长度为1 794 bp，编码597个氨基酸，分子量65.74 kD，理论等电点为5.81；天油2号的ORF与其长度相同，分子量为65.78 kD，理论等电点为5.94。2个蛋白都是亲水蛋白，具有疏水峰。根据预测，启动子具有生物过程中常见的顺式作用元件如CAAT-box等、分生组织表达CAT-box相关的顺式作用元件、-30 TATA box附近的核心启动子元件等，还有ABRE、TGA-element、CGTCA-motif、TGACG-element等激素响应元件，此外，还鉴定出低温响应元件（LTR）。2个品种启动子序列的相似度为99.38%，只有1个不同的顺式作用元件，即circadian,推测其与昼夜节律相关。低温、PEG及ABA处理后NCED3在叶片和根中的表达均高于对照，增加范围为0.07~6.48，且均于8 h达到峰值。与根系的表达特性相比，胁迫处理后叶片的基因表达均在2 h显著升高，天油2号的升高幅度（1.54~6.00）均大于陇油6号（0.04~1.95）。     

NaCl胁迫对白菜型冬油菜种子萌发的影响

以8个白菜型冬油菜品种(系)为材料，研究NaCl胁迫对耐盐性不同白菜型冬油菜种子发芽势、发芽率、胚根、胚芽长度以及干鲜重的影响。结果表明，盐胁迫对白菜型冬油菜种子萌发具有显著的抑制作用，盐浓度越高，对种子萌发的抑制作用越大，种子的发芽指数、活力指数、胚根长和干鲜重等均呈不断下降的趋势，且处理盐浓度越高，下降的速率越快。胚根、胚芽长度对于不同盐浓度处理十分敏感，较低盐浓度处理时，胚根、胚芽长度显著低于空白对照组；盐浓度较高时，胚根、胚芽无法正常生长，种子萌发受到严重抑制。180、240 mmol/L NaCl处理对参试品种均有很强的抑制作用，相关指标下降幅度明显，各品种在相同盐浓度处理下的差异较大，表明各品种(系)的耐盐性存在差异。以耐盐半致死浓度作为评价指标，参试品种的耐盐性由强到弱依次为18R-X、MYW、BHH、DQW-1、GSY-1、WYW-1、TY7、JD8。     

白菜型油菜BraSAUR基因家族鉴定及其表达分析

SAUR(Small auxin-up RNA)是生长素早期响应逆境胁迫的基因,本文研究白菜型油菜全基因组中SAUR家族的信息,分析了该家族成员的基本特征。以强抗寒性白菜型冬油菜品种陇油7号（L7）和弱抗寒性冬油菜品种陇Lenox（X）为试验材料,采用低温和干旱处理,应用荧光定量技术分析不同基因在不同品种中的表达特性,筛选差异表达基因,为研究生长素早期应答基因调控白菜型冬油菜生长点发育机理提供支撑。结果表明：白菜型油菜的BraSAUR基因共有142个,在10条染色体中不对称分布,主要分布在2、3号染色体上,基因长度较短,且大多数基因没有内含子。qRT-PCR结果表明,低温处理后,与CK相比,在两个品种的叶片中,Bra029452的表达量变化趋势不同,24 h时在L7中的表达量是X的24倍,在生长点中,Bra010501在L7中24 h时表达量达到CK的4倍,而在X中是先增加后降低的趋势。模拟干旱胁迫后,Bra029452在L7的叶片中的表达量均显著高于CK,在X中则是逐渐降低,在L7的生长点中1 h和24 h表达量均高于CK,但在X中则表现为先降低后升高。低温胁迫和干旱胁迫条件下,Bra029452基因表达量在强抗寒性油菜品种L7的叶片及生长点中均逐渐升高,可推断该基因同时参与白菜型冬油菜耐受低温、干旱的调控过程。     

脱落酸对低温胁迫下白菜型冬油菜种子萌发特性的影响

用不同浓度的脱落酸(ABA)对4个白菜型冬油菜品种的种子进行浸种处理,研究不同浓度ABA浸种对低温条件下白菜型冬油菜种子萌发及相关生理指标的影响。结果表明,较低温度下(5、10℃),各供试材料的发芽率、根长、芽长均随着ABA浓度的提高而降低,20℃时,1 mg/L、5 mg/L的ABA处理对种子萌发均有促进作用。ABA处理可增强过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性,提高可溶性糖含量。强抗寒性品种(陇油6号、陇油7号)在较低温度下,POD、SOD、CAT仍具有较高活性。