干旱胁迫下外源油菜素内酯对玉米幼苗光合作用和D1蛋白的调控效应

为了揭示干旱胁迫下外源油菜素内酯对玉米幼苗光合作用的保护机制,采用溶液培养的方法,以驻玉309为试验材料,研究外源油菜素内酯(BR)预处理及20% PEG-6000模拟干旱胁迫后玉米幼苗的生长参数、叶绿素含量、光合参数、叶绿素荧光参数及D1蛋白含量的变化。结果表明,与干旱胁迫处理(PEG)相比,BR+PEG处理的玉米苗株高增加45.87%,根长增加20.56%,总干物质积累增加8.01%,叶片相对含水量提高4.50%,叶绿素a含量增加26.32%,光合参数(Pn、Gs、Ci、Tr)分别提高9.57%,38.23%,30.19%,28.12%,光合系统Ⅱ(ΦPSⅡ)活性提高了20.48%,最大光化学效率提高了0.66%,光合系统Ⅱ绝对电子传递速率(ETR(Ⅱ)和相对电子传递速率r ETR(Ⅱ))分别提高20.40%和31.02%;D1蛋白含量增加37.34%(P0.05)。说明在干旱胁迫条件下叶片喷施BR可以改善玉米幼苗的生长发育,减缓光合系统的损伤,促进D1蛋白质的稳定,从而提高玉米幼苗对干旱胁迫的适应性。     

小麦DELLA获得性突变体矮变1号增强了幼苗的抗盐能力

DELLA蛋白是GA信号途径中重要的负向调控因子,能够响应各种环境信号,在植物抵抗生物和非生物胁迫中起着重要的作用。功能获得性DELLA突变体矮变1号在矮化育种上已得到广泛应用,但是其在耐盐方面的研究鲜有报道。本文采用含200 mmol L~(–1) NaCl的Hoagland水培溶液处理中国春、京411、矮秆早和矮变1号幼苗7 d,测定盐胁迫下的总叶绿素含量、相对含水量、超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量,并借助免疫印迹检测了4个小麦品种中DELLA蛋白的积累。盐胁迫处理后,矮变1号的叶片没有出现明显的萎蔫和失绿,而其他3个品种均表现出不同程度的萎蔫。盐胁迫使4个小麦品种的总叶绿素含量和相对含水量均有所下降,但矮变1号的下降幅度最小;与此同时,矮变1号体内SOD活性的相对上升幅度最大,并且体内的MDA含量相对上升幅度最小。4个品种中矮变1号的DELLA蛋白积累量最高,矮变1号具有较高的耐盐性与其体内的高DELLA蛋白含量密切相关。     

甘蓝光敏色素B基因的克隆及在拟南芥中异源转基因的功能验证

目的】甘蓝（Brassica oleracea L.）是世界上最广泛种植的蔬菜作物之一,其种植已由春、秋两季种植转变为四季栽培,因此,研究甘蓝对光温的反应能力是品种改良的重要基础。光敏色素是植物最重要的一类光受体,主要响应远红光和红光的变化,其中,光敏色素B是红光的最主要受体,与光形态建成、避荫性以及生物产量等性状密切相关。克隆甘蓝的光敏色素B基因（BoPHYB）,在拟南芥中验证异源基因BoPHYB在光形态建成和避荫性反应中的作用,丰富植物光敏色素基因功能研究,评价光敏色素在甘蓝品种改良中应用的潜在价值。【方法】利用RT-PCR的方法克隆、测序验证得到甘蓝自交不亲和系12C的BoPHYB编码区cDNA序列;利用生物信息学软件分析其编码的氨基酸序列及结构域,并与其他植物的光敏色素B进行序列比对,分析它们之间的同源关系;构建其35S启动子驱动的植物表达载体pJIM19-Myc-BoPHYB,通过农杆菌介导法转化拟南芥野生型Col-0和phyB-9突变体,并获得纯合转基因株系;比较BoPHYB与拟南芥光敏色素B（AtPHYB-GFP）的转基因株系在不同光质下的下胚轴伸长和成株期的表型,验证其在光形态建成和避荫性反应中的作用。【结果】从甘蓝中克隆了BoPHYB的编码区cDNA序列,该基因编码区含有3 507个核苷酸,编码具有1 168个氨基酸残基、分子量为128.9 kD的蛋白质;与拟南芥和白菜的phyB结构域类似,BophyB包含1个GAF结构域、2个PAS结构域、1个HisKA结构域和1个HATPase_c结构域;氨基酸序列同源性分析发现,BophyB与拟南芥以及白菜的phyB同源性最高,与小麦、玉米、水稻等单子叶植物的同源性较低;与AtPHYB-GFP类似,在红光和白光下不但Myc-BoPHYB能互补phyB-9极端黄化的表型,而且转基因株系均表现为下胚轴加剧缩短;长日照和短日照下成株期转基因导致植株矮化、叶片深绿和叶柄缩短。【结论】克隆了甘蓝光敏色素B基因,甘蓝光敏色素B与拟南芥和白菜的光敏色素B具有相似的结构和功能,在红光和白光下促进幼苗的去黄化反应,在成株期显著抑制长日照和短日照下植株的避荫性反应。     

玉米隐花色素CRY1b和CRY2基因转录丰度对不同光质处理的响应

玉米株高、开花期、产量、品质等性状与环境中的光密切相关。隐花色素是一类蓝光和近紫外光的受体, 主要参与植物的光形态建成及动、植物的生物钟调控。通过研究玉米隐花色素基因对不同光处理的表达模式, 可为进一步研究其对玉米光形态建成的作用奠定基础。本研究采用RT-PCR技术克隆了玉米ZmCRY1b和ZmCRY2基因; 利用生物信息学相关网站和软件对其编码蛋白的结构域及氨基酸进行了系统发育分析; 利用qRT-PCR分析了玉米自交系B73中ZmCRY1b和ZmCRY2基因在不同组织、以及响应不同光质及长日照和短日照处理的转录丰度。研究发现, 玉米与拟南芥、水稻和小麦的CRY蛋白有相同的结构域及较高的氨基酸序列的一致性, 表明它们具有相似的功能。ZmCRY1b和ZmCRY2基因主要在玉米的叶片中表达; 二者能迅速响应各种持续光质、黑暗到不同光质转换及长日照和短日照处理, 且ZmCRY1b在各种处理下的转录丰度均高于ZmCRY2, 可能暗示ZmCRY1b在玉米中功能更强。以上研究结果表明, ZmCRY1b和ZmCRY2基因均能有效地响应各种光质和光周期处理, 并在玉米的光形态建成中发挥重要作用。本研究为进一步探明ZmCRY1b和ZmCRY2基因的功能及其在玉米品种改良中的应用提供了研究基础。