不同生态区烤烟黄酮类物质代谢途径关键基因表达分析

为探明不同生态环境对浓香型烤烟成熟期黄酮类物质合成代谢的影响机制,采集广东、安徽和河南3个浓香型烤烟生产区对照品种(K326)和本地品种(广东NX232、安徽H240和河南Y10)成熟期中部烟叶,对黄酮类代谢途径关键基因(PAL、C4H、4CL、CHS、CHI)表达水平进行分析。结果表明,3个生态区本地品种与对照品种之间及3个生态区对照品种之间关键基因PAL、CHS和CHI表达强度和表达趋势差异较大。其中,PAL基因表达量在广东生态区最高,在河南生态区最低;CHS基因表达量在安徽和河南生态区相对较高,在广东生态区最低;CHI基因表达量在安徽生态区最高,在广州生态区最低。C4H和4CL的表达强度和表达趋势在3个生态区本地品种与对照品种之间及3个生态区对照品种之间差异相对较小。整体来看PAL、CHS和CHI 3个基因,尤其是CHI基因在3个生态区浓香型烤烟黄酮类物质形成中起关键作用。     

施氮对烤烟成熟期中部叶质体色素含量的影响

为探讨不同施氮水平对烤烟质体色素含量和代谢途径基因的影响,通过使用电镜技术、荧光定量PCR和液相色谱法,研究了在不同施氮水平处理条件下,中部叶成熟过程中的叶绿体超微结构,质体色素含量和质体色素代谢关键基因的表达模式。结果表明:随着施氮量的增加,叶绿体被膜上的嗜锇颗粒增多增大,类囊体片层的数量增加,淀粉颗粒数量增加,体积增大;施氮量的增加处理可促进叶绿素和类胡萝卜素的合成,进而促进质体色素的合成;质体色素代谢相关基因的表达模式分析显示,PSY和CHL基因的转录水平受氮素调控,且在高氮水平下抑制表达,是质体色素代谢途径中的关键基因。     

不同生态区烟草叶片基因表达谱的分析

烟叶香气类型受到生态环境和栽培条件的影响,为解析生态环境对烟叶香气风格形成的影响,本研究利用定制的烟草(Nicotina tabacum L.cv.)芯片对种植在河南平顶山(浓香型)、云南省玉溪(清香型)和贵州遵义(中间香型)3个不同生态区的同一烟草品种K326的同一叶位(中部叶)、相同叶龄(60 d)的叶片基因表达谱进行了比较研究,共发现有效差异表达基因920个。通过功能注释和代谢途径分类发现,初生代谢途径中碳水化合物的代谢可能对不同香型风格烟叶的形成起到了较大影响作用,而氮代谢的影响较小。而在次生代谢中,苯丙烷类合成、生物碱合成、萜类代谢途径起到较大的作用。另外,氨基酸的代谢可能也对不同香型风格烟叶的形成起到了重要作用;其中,光合作用中起到重要作用的磷酸烯醇式丙酮酸碳羧化酶(phosphoenolpyruvate carboxylase 1,PPC1)、碳水化合物中淀粉代谢相关的细胞壁转化酶(cell wall invertase 1,CWINV1)、萜类代谢关键酶3-羟-3甲基戊二酰辅酶A还原酶(3-hydroxy-3-methylglutaryl coA reductase,HMGR1)和萜类合成酶(terpene synthase 21,TPS21)、以及生物碱合成相关基因均在河南平顶山烟叶中表达量最高,贵州遵义次之,云南玉溪最低;类胡萝卜素合成关键基因八氢番茄红素合成酶(phytoene synthase,PSY)的表达量在河南平顶山最低,其次是云南玉溪,在贵州遵义表达量最高。而类胡萝卜素降解关键酶9-顺式-环氧类胡萝卜素双氧合酶(nine-cis-epoxycarotenoid dioxygenase,NCED4)基因表达量表现出云南玉溪最高,贵州遵义次之,河南平顶山最低。淀粉降解相关的葡聚糖磷酸化酶(α-glucan phosphorylase,PHS1)基因在云南玉溪表达量最高,河南平顶山次之,贵州遵义最低。结果提示,这些基因的差异表达可能对不同香型风格烟叶的形成起到了重要作用,该研究为进一步采用农艺措施调控提供了理论支撑。     

小麦TaPK7基因的克隆及其在多种胁迫条件下的表达分析

为了揭示小麦TaPK7基因对不同逆境胁迫的应答机制, 以SAPK7基因的全长cDNA序列为信息探针,采用电子克隆和RT-PCR的方法,从抗旱小麦品种旱选10号中克隆到一个包含1 074 bp开放阅读框、编码357个氨基酸的cDNA序列,命名为TaPK7.生物信息学分析表明,TaPK7同时具有磷酸化丝氨酸/苏氨酸和酪氨酸的活性.氨基酸序列比对发现,TaPK7与水稻、玉米、大麦等植物中受逆境胁迫诱导表达的直系同源基因高度同源.实时定量RT-PCR检测结果表明,TaPK7参与对高渗、高盐、低温等多种胁迫和ABA处理的应答反应,但在不同胁迫或处理下的表达模式不同,TaPK7对四种非生物胁迫的敏感性次序为:高盐＞高渗＞低温＞ABA.     

植物和小麦SnRK2基因家族的研究进展

干旱、高盐、极端温度等逆境因子是限制作物产量和品质提高的重要因素.挖掘和利用逆境应答基因资源是改良其抗逆性的前提和基础,对于研究植物抗逆机制具有重要意义.蔗糖非发酵相关蛋白激酶家族2（Sucrose non-fermenting-1-related protein kinase 2,SnRK2）是广泛存在于植物中的一类Ser/Thr蛋白激酶,参与植物体内多种信号途径的转导,在植物的抗逆境生理过程中扮演了重要角色.为了促进小麦SnRK2基因家族的研究,该文对SnRK2基因的结构、抗逆功能、互作蛋白,以及小麦SnRK2基因家族的研究现状进行了阐述.     

施用有机肥对成熟期烤烟质体色素的影响

为揭示有机肥对烤烟质体色素代谢的影响机理,研究了不同有机肥施用量下,烤烟品种云烟87成熟期中部叶的叶绿体超微结构,质体色素含量和质体色素合成途径关键基因的表达模式。结果表明：随有机肥施用量的增加,叶绿体膜上的嗜锇颗粒和类囊体片层数量增多,淀粉粒的数目和体积增加;有机肥促进烟叶中叶绿素和类胡萝卜素的合成;质体色素合成基因的表达模式分析显示,烟草DXS、DXR、LCYb、LCYe和CRTISO基因是质体色素合成途径的关键基因,受有机肥的诱导表达,而IPI、PSY、PDS、ZDS、CAB和CHL基因不受有机肥的诱导表达。     

分泌型和非分泌型烟草叶面腺毛对镉胁迫的应答反应研究

腺毛作为植物表皮细胞的特化结构,在植物与环境互作中起重要作用。为探究不同类型腺毛在镉(Cd)胁迫中所发挥的作用,以非分泌型烟草品种T.I.1112和分泌型烟草品种T.I.1068为材料,研究二者对Cd胁迫的耐受性差异、腺毛形态和叶片中Cd积累的动态变化规律。结果发现,分泌型烟草品种T.I.1068对Cd的耐受性明显高于非分泌型烟草品种T.I.1112。显微观察发现,Cd胁迫下分泌型烟草品种和非分泌型烟草品种叶面腺毛密度都明显增加,但腺毛类型保持不变。电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)检测发现,烟叶中的总Cd含量随处理时间延长而逐渐增加,分泌型烟草品种和非分泌型烟草品种叶片的总Cd含量基本一致,但二者叶表面的Cd含量存在显著差异,分泌型烟草叶面的Cd含量远远大于非分泌型烟草。表明分泌型腺毛能排出烟叶中的Cd,降低烟叶中的镉含量,对提高烟草对Cd胁迫的耐受性具有重要作用,结果为烟草品种改良、提高烟草制品安全性及土壤修复等方面提供理论基础。     

小麦TaPK7基因单核苷酸多态性与抗旱性的关系

以抗旱性不同的45份六倍体小麦和5份小麦的二倍体近缘种为材料, 通过测序检测TaPK7基因的单核苷酸多态性, 研究了TaPK7基因多态性与抗旱性的关系, 旨在为发掘利用小麦抗旱基因资源奠定基础。50份材料TaPK7序列总长220 448 bp, 其中有64个SNP和9个InDel, 二者的频率分别为1 SNP/3 445 bp和1 InDel/24 494 bp。编码区的核苷酸多样性π值小于非编码区, 可能是由于编码区承受的选择压力较大。同义突变(Ka)与非同义突变(Ks)比值是0.415, 表明该基因受负向选择影响, 属于相对保守基因。在编码区检测到16个单核苷酸突变, 多存在于抗旱材料中。共检测到21种单倍型, 其中5种为强抗旱材料单倍型, 2种为干旱极敏感材料单倍型, 11种中等抗旱材料单倍型, 另外3种单倍型中同时包括抗旱材料和干旱敏感材料, 初步揭示了TaPK7基因的单核苷酸多态性与抗旱性相关。