寒地冬小麦TaEXPA7同源基因的遗传转化及其功能分析

膨胀素是一类具有非酶活性的细胞壁松弛蛋白,广泛参与植物生长的各个阶段,其表达受非生物胁迫如低温等调控。为了探究寒地冬小麦(Triticum aestivum)膨胀素基因 TaEXPA7-A/B/D的功能,本研究将 TaEXPA7-A/B/D三个基因分别转入拟南芥(Arabidopsis thaliana)中,利用抗性筛选和PCR鉴定,分别获得了过表达 TaEXPA7-A/B/D三个基因的转基因拟南芥植株,分别观察并测定了 TaEXPA7-A/B/D三个基因对转基因拟南芥生长和低温胁迫下生理指标的影响。结果表明,转基因拟南芥的根长、侧根数目、株高、开花后2周内的花序和角果数目均显著高于野生型;4℃低温处理后,转基因植株中抗氧化酶SOD、POD和CAT的活性及可溶性糖的含量相比于野生型均维持在较高的水平,且MDA的积累量较低。以上结果表明, TaEXPA7-A/B/D三个基因的过表达显著促进了转基因拟南芥的生长,并使植株在低温条件下维持更好的抗氧化和渗透调节能力。     

假苍耳不同部位水浸提液对五种十字花科植物化感作用的研究

探讨假苍耳根、茎浸提液对萝卜、白菜、油菜、芥菜、甘蓝5种十字花科植物化感效应和作用规律。本试验采用室内生物学测定法,研究不同浓度(10、20、30、40g·L-1)假苍耳不同部位浸提液对5种十字花科植物种子的萌发及幼苗生长的影响,阐明假苍耳浸提液对5种十字花科植物的化感作用及作用机制。结果表明:假苍耳根、茎浸提液对5种十字花科植物发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、根长、苗高、苗鲜重具有显著的化感作用(P0.05),且5种植物之间存在一定的差异,对萝卜、白菜、油菜总体趋势表现为"低促高抑"的双重效应,而对芥菜、甘蓝表现为抑制作用;不同部位浸提液对5种十字花科植物抑制作用强弱茎浸提液根浸提液,说明假苍耳茎浸提液中含有抑制5种植物种子萌发及幼苗生长的主要化感物质;随着浸提液浓度升高,假苍耳对十字花科植物化感作用增强。综合化感指数评价结果显示,假苍耳植株浸提液对供试植物种子萌发和幼苗生长均有显著影响。     

假苍耳不同部位水浸提液对五种十字花科植物化感作用的研究

探讨假苍耳根、茎浸提液对萝卜、白菜、油菜、芥菜、甘蓝5种十字花科植物化感效应和作用规律。本试验采用室内生物学测定法,研究不同浓度(10、20、30、40 g·L^-1)假苍耳不同部位浸提液对5种十字花科植物种子的萌发及幼苗生长的影响,阐明假苍耳浸提液对5种十字花科植物的化感作用及作用机制。结果表明:假苍耳根、茎浸提液对5种十字花科植物发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、根长、苗高、苗鲜重具有显著的化感作用(P<0.05),且5种植物之间存在一定的差异,对萝卜、白菜、油菜总体趋势表现为“低促高抑”的双重效应,而对芥菜、甘蓝表现为抑制作用;不同部位浸提液对5种十字花科植物抑制作用强弱茎浸提液>根浸提液,说明假苍耳茎浸提液中含有抑制5种植物种子萌发及幼苗生长的主要化感物质;随着浸提液浓度升高,假苍耳对十字花科植物化感作用增强。综合化感指数评价结果显示,假苍耳植株浸提液对供试植物种子萌发和幼苗生长均有显著影响。     

黑龙江4个地区鲁梅克斯新品种不同生长年限营养价值分析

为增加黑龙江省高蛋白牧草的种类,引进了鲁梅克斯‘Щавель Чемпион’(冠军酸模)新品种。本试验采用取样分析方法,对黑龙江省哈尔滨、逊克、嫩江、呼玛四个地区2~3年生冠军酸模牧草地上部分的营养指标进行了研究,探讨该品种不同生长年限对营养价值的影响。结果表明,该鲁梅克斯新品种叶簇期、抽茎期、开花期、结实期4个时期,粗蛋白(CP)、粗脂肪(EE)、粗灰分(Ash)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、钙(Ca)、磷(P)的含量均表现为3年生高于2年生;不同种植地对鲁梅克斯的营养成分积累也造成较大影响,如纬度较高,积温较低的呼玛地区营养成分积累远低于其他地区,逊克、嫩江等种植地鲁梅克斯中CP含量积累最高(P<0.05);逊克种植地ADF含量积累最低(P<0.05);嫩江种植地的鲁梅克斯的Ash含量积累最高(P<0.05)。由此可见,鲁梅克斯三年生地上部分的营养价值高于二年生,该牧草CP、ADF、Ash含量受年限和地域的影响较大;牧草的营养价值随着年限的延长呈增加的趋势,且存在地域差异性。     

低温处理下东农冬麦1号小麦根组织EXPA基因的表达分析

寒地冬小麦膨胀素(Expansin)基因的表达特性同根系建成密切相关,而形成发达的根系是高寒地区冬小麦成功越冬返青的关键。为明确低温对高寒地区冬小麦膨胀素基因表达特性的影响,进而提高冬小麦对寒冷的适应性,以高抗寒冬小麦东农冬麦1号为试验材料,以正常冬小麦济麦22号为对照材料,运用实时荧光定量PCR技术对经不同低温处理的小麦幼苗根组织中编码α-expansin(EXPA)的基因TaEXPA5、TaEXPA6和TaEXPA7的表达特性进行分析。结果表明,在4℃、-10℃和-20℃低温处理下,高抗寒冬小麦东农冬麦1号中TaEXPA5、TaEXPA6和TaEXPA7基因的相对表达量与对照相比呈现显著性上升,其中,4℃处理条件下,TaEXPA6和TaEXPA7基因的相对表达量变化幅度较明显,-10℃处理条件下,TaEXPA5基因的相对表达量变化幅度较明显,-20℃处理条件下,TaEXPA5和TaEXPA7基因的相对表达量变化幅度较明显。说明低温影响小麦根组织中TaEXPA5、TaEXPA6和TaEXPA7基因的表达,三个基因与抗御低温胁迫具有相关性,并且各基因表达存在一定的协作性。     

冬小麦膨胀素基因TaEXPB8、TaEXPB10的克隆及低温表达分析

以冬小麦强抗寒品种东农冬麦1号为试验材料,从其根中克隆膨胀素基因TaEXPB8、TaEXPB10,并分析其在低温条件下的表达情况,为研究膨胀素基因与植物抗寒性之间的关系奠定基础。结果表明,在冬小麦强抗寒品种东农冬麦1号根中克隆得到膨胀素基因TaEXPB8、TaEXPB10,二者分别编码273、271个氨基酸,二者序列与Gen Bank上公布的序列同源性分别达到99.2%、99.6%。4℃、-10℃和-20℃的低温胁迫处理均可诱导TaEXPB8、TaEXPB10基因在冬小麦强抗寒品种东农冬麦1号根中表达,尤其是TaEXPB10基因,其受诱导程度高于TaEXPB8;两基因在低抗寒品种济麦22号中总体上不受诱导,甚至受到抑制。综合比较发现,4℃、-10℃和-20℃低温胁迫下,TaEXPB8、TaEXPB10基因在强抗寒品种东农冬麦1号中的表达量均明显高于低抗寒品种济麦22号。据此推测膨胀素基因TaEXPB8、TaEXPB10与冬小麦根系的低温胁迫耐受能力具有重要的相关性,有助于进一步深入了解冬小麦根系的抗寒机制。     

黑龙江4个地区鲁梅克斯新品种不同生长年限营养价值分析

为增加黑龙江省高蛋白牧草的种类,引进了鲁梅克斯‘ЩавельЧемпион’(冠军酸模)新品种。本试验采用取样分析方法,对黑龙江省哈尔滨、逊克、嫩江、呼玛四个地区2～3年生冠军酸模牧草地上部分的营养指标进行了研究,探讨该品种不同生长年限对营养价值的影响。结果表明,该鲁梅克斯新品种叶簇期、抽茎期、开花期、结实期4个时期,粗蛋白(CP)、粗脂肪(EE)、粗灰分(Ash)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、钙(Ca)、磷(P)的含量均表现为3年生高于2年生;不同种植地对鲁梅克斯的营养成分积累也造成较大影响,如纬度较高,积温较低的呼玛地区营养成分积累远低于其他地区,逊克、嫩江等种植地鲁梅克斯中CP含量积累最高(P0.05);逊克种植地ADF含量积累最低(P0.05);嫩江种植地的鲁梅克斯的Ash含量积累最高(P0.05)。由此可见,鲁梅克斯三年生地上部分的营养价值高于二年生,该牧草CP、ADF、Ash含量受年限和地域的影响较大;牧草的营养价值随着年限的延长呈增加的趋势,且存在地域差异性。     

小麦品种东农冬麦2号根中TaEXPA7部分同源基因的克隆及表达特性分析

膨胀素(expansin)是植物生长发育过程中诱导细胞壁松弛和伸展的蛋白,包括EXPA、EXPB、EXLA、EXLB四个基因家族,对植物根系的形成及快速发育具有重要作用。本试验以寒地冬小麦品种东农冬麦2号两叶一心期的根为材料,克隆了TaEXPA7基因的3个CDS全长,其氨基酸序列同源性较高,仅信号肽处有两个氨基酸不同,其核酸序列长度均为777bp,编码258个氨基酸,分别命名为TaEXPA7-A、TaEXPA7-B、TaEXPA7-D,且分别定位于2AL、2BL、2DL染色体。蛋白均含有DPBB-1和Pollen-allerg-1两个保守结构域,分子量为27 670.74Da,等电点为8.09,均为疏水性蛋白;与节节麦、二穗短柄草的相似性分别为99%和92%。采用两叶一心期的根进行qRT-PCR分析发现,TaEXPA7-A/B/D三个基因在根尖中的表达量均较高,伸长区和成熟区次之;对冬小麦根进行低温、干旱和激素处理后,这三个基因均下调表达,并且TaEXPA7-B基因的相对表达量较高,TaEXPA7-D的相对表达量较低。由此可见,多倍体小麦不同染色体上的基因在应对不同环境胁迫时,表达以及应答模式存在差异,并且在不同的环境胁迫下,发挥主导作用的染色体也存在差异;此外,该基因在根中的表达可能与低温、干旱以及外源激素的胁迫有一定的关系,可能是促进根系生长的重要基因。