甘蓝纤维素合成酶基因BoCesA的克隆与序列分析

为研究甘蓝纤维素合成酶BoCesA基因在干旱胁迫下的表达模式,通过同源克隆得到甘蓝纤维素合成酶基因的cDNA全长,利用生物信息学软件分析该基因的特征;构建含BoCesA和GFP的融合表达载体,通过基因枪转化洋葱表皮细胞试验对该基因进行亚细胞定位;利用荧光定量PCR分析基因在不同组织中的表达情况及干旱胁迫下的表达模式。甘蓝纤维素合成酶BoCesA基因的cDNA全长为2 721bp,编码906个氨基酸,在N端含有锌指结构域和2个跨膜区,C端含有6个跨膜区,除包含植物纤维素合成酶基因共有的保守区外,还包含2个高突变区。通过氨基酸序列比对分析,发现甘蓝的该基因与拟南芥的AtCesA3基因同源性较高。亚细胞定位表明BoCesA基因初步定位于细胞质膜上。荧光定量PCR分析表明该基因在叶中的表达量高于茎和根中的表达量,在NaCl、PEG处理下BoCesA表达量呈现先升高后下降的趋势。通过对甘蓝纤维素合成酶BoCesA基因在NaCl、PEG胁迫下的表达分析,预测该基因对干旱胁迫有响应,它的表达受干旱胁迫的影响,这为进一步研究基因功能奠定了基础。     

黄瓜膜联蛋白基因CsANN2的克隆和表达分析

以‘津研四号’黄瓜品种为材料,克隆得到一个黄瓜膜联蛋白基因的cDNA全长,命名为CsANN2。为进一步探究黄瓜CsANN2基因的功能,对CsANN2基因编码的蛋白序列进行生物信息学分析后,发现其理化性质、保守结构域以及多个功能蛋白位点都和其他植物的膜联蛋白一致。系统进化树分析表明,黄瓜CsANN2与AtANN2、AtANN6、AtANN7、BjANN2和BjANN6有较近的亲缘关系。亚细胞定位结果显示,CsANN2蛋白在细胞膜、细胞质与细胞核内都有分布。qRT-PCR结果分析表明,CsANN2基因受ABA、SA、PEG和H2O2诱导表达,但对NaCl胁迫无响应。     

冷处理对提高黄瓜抗寒性的研究

冷处理对提高黄瓜抗寒性的研究郭仰东（北京市海淀区植物组织培养技术实验室，１０００９１）关键词黄瓜；抗寒性；冷处理；电导率ＳｔｕｄｙｏｎＩｎｃｒｅａｓｉｎｇＣｕｃｕｍｂｅｒ＇ｓＣｏｌｄＲｅｓｉｓｔａｎｃｅｂｙＬｏｗＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＴｒｅａｔｍｅｎ...     

蔬菜作物应答非生物逆境胁迫的分子生物学研究进展

蔬菜作为重要的经济作物,近年来的种植面积、产量及需求都在不断增加。蔬菜作物在生长和发育过程中经常受到非生物逆境（包括干旱、盐、极端温度及重金属胁迫等）的侵害,影响其产量及品质。近十年来,国内外关于蔬菜应答非生物逆境胁迫的分子生物学研究领域取得了一定的进展。在应答干旱胁胁迫方面,DREB、WRKY、NAC、bHLH及bZIP等转录因子受干旱信号诱导,调节下游抗旱基因的表达,从而提高蔬菜作物抗旱能力。同时,水分运输相关功能基因（PIP、TIP）、E3连接酶SIZ1及脱水蛋白DHN也被报道受干旱诱导,并通过调节水势、渗透势及ROS积累抵御干旱胁迫。在抵御盐胁迫方面,SOS途径至关重要。SlSOS2能够通过调节SlSOS1和Na+/H+逆向转运蛋白LeNHX2/4的表达维持离子平衡和调节植物器官中Na+的分配。蔬菜抗盐研究中NAC、ERF、MYB等转录因子响应盐胁迫并激活抗逆相关基因表达,从而提高蔬菜作物抗盐能力。此外蔬菜植物大量合成渗透调节物质是其抵御盐胁迫的常见方式。吡咯啉-5-羧酸合成酶PvP5CS和tomPRO2、脯氨酸脱氢酶BoiProDH等在盐胁迫下能提高脯氨酸的含量;过表达甜菜碱醛脱氢酶SlBADH能提高番茄中甜菜碱含量。在高温胁迫响应过程中,HSFs位于调控网络的核心位置,可调控包括HSPs在内的一系列抗逆基因的表达,番茄中热激转录因子SlHSFs相互之间形成复合体调控下游SlHSPs的表达而应答高温逆境。在低温胁迫中,CBFs/EREBs位于调控网络的核心位置,并受ICE1调控;LEA及HSPs蛋白在低温下能够防止细胞中蛋白质变性并维持细胞膜流动性。蔬菜应答重金属胁迫主要依靠体内隔离和体内外螯合机制。在蔬菜应答非生物逆境的过程中,ABA作为信号受体起到至关重要的作用。蔬菜中NAC、MYB、HSF等转录因子则受ABA信号诱导,应答非生物逆境,进而提高活性氧清除能力,合成更多抗逆物质,从而抵御非生物逆境的侵害。     

草莓‘甜查理’和‘章姬’花药培养及单倍体植株的获得

为筛选草莓花药培养及单倍体植株最适宜的培养条件,以草莓栽培品种‘甜查理’和‘章姬’为材料,研究不同预处理方式、花序以及激素种类和配比对草莓花药愈伤组织诱导和分化效率的影响。结果表明:在4℃低温预处理过程中,始终保持花蕾表面湿润状态较自然状态下更能提高草莓花药愈伤的诱导率,最佳处理时间为72h;北京地区越冬栽培的草莓第1、2花序的花药较第3、4花序花药具有更好的培养效果;筛选出最佳愈伤诱导培养基,其中‘甜查理’愈伤诱导效率最高达到91.67%,‘章姬’为87.28%;筛选出最佳分化培养基,其中‘甜查理’最高分化率达到19.10%,‘章姬’为10.59%。共获得花药培养植株688株,其中‘甜查理’445株,‘章姬’243株。‘甜查理’再生植株中八倍体(2n=8x=56)、四倍体(2n=4x=28)植株所占百分比分别为90.43%和7.62%,其他为非整倍体植株。‘章姬’再生植株中八倍体和四倍体植株所占百分比分别为93.42%和4.32%,其他为非整倍体植株。建立了草莓花药培养高频诱导体系并获得了单倍体植株。     

RNA干扰在植物抗根结线虫病基因工程应用中的研究进展

植物根结线虫病对农业生产的危害连年加重,以轮作和化学农药为主的传统防治难以满足现代农业生产的需要。以常规的抗性育种和表达外源蛋白为主的抗线虫转基因育种主要受限于抗性基因的匮乏。而近来RNA干扰技术的应用为抗线虫基因工程带来新的突破,通过构建RNA干扰载体,在转基因植物中表达寄生线虫重要基因的dsRNA或siRNA,并经口针取食被导入线虫体内,并引发线虫的系统性RNA干扰反应,导致其出现寄生、发育、代谢、运动等障碍甚至致死,从而使转基因植物实现对寄生线虫的抗性。本文综述了RNAi介导的抗根结线虫基因工程方面的研究进展,分析探讨了这种新的策略的特点并展望了它的应用前景。     

植物激素对种子休眠和萌发调控机理的研究进展

休眠与萌发是植物种子维持生存及适应环境变化的一种特征,受许多基因调控和环境因子的影响。目前,利用数量遗传学方法和突变体等手段对种子休眠和萌发特性已进行了深入研究,但至今尚无完全揭示植物种子休眠与萌发的详细机制。激素是调节种子休眠与萌发的关键因子,其与种子萌发及休眠的关系一直是种子生理生化研究的热点。随着分子生物学的快速发展和大量突变体的发现,在种子休眠和萌发过程中,单个激素的调控作用及激素之间相互作用关系的机理也日益明确,但不同激素之间的信号传导网络中还有很多关键点没有研究清楚。本文重点阐述脱落酸(ABA)、赤霉素(GA)、乙烯(ETH)和油菜素内酯(BR)等激素在种子休眠和萌发过程中调控机理的研究进展,同时进一步完善了这4种激素之间的信号传导关系。     

多年生黑麦草高频再生体系的建立及农杆菌介导PEPC基因的转化

以多年生黑麦草(Lolium perenne L.)成熟种子作为外植体,建立其高频再生体系,通过农杆菌介导法将磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)基因转入,为多年生黑麦草的抗逆转基因工作奠定基础。结果表明:种子充分灭菌后在附加6.0 mg·L^-1 2,4-D的培养基中诱导愈伤组织,诱导率可达61.33%。愈伤组织在2,4-D浓度减半的培养基上继代培养长势良好,分化培养基为MS培养基附加1.0 mg·L^-16-BA,分化率最高达到61.33%,在1/2 MS+0.5 mg·L^-1 NAA培养基中进行生根培养,生根率达100%。以该再生体系为基础,将获得的愈伤组织作为外植体进行遗传转化,经筛选培养后得到再生植株,通过PCR及实时荧光定量(Real-Time)PCR验证表明PEPC基因已成功转入,转化率为8.67%。试验结果将为多年生黑麦草抗性品种的研究奠定基础。     

NaCl胁迫下黑麦草种子萌发过程中DNA甲基化与基因表达分析

为了解黑麦草（Lolium perenne）种子在正常条件与NaCl胁迫下萌发过程中DNA甲基化动态变化以及重要盐胁迫相关基因的表达。运用甲基化敏感扩增多态性技术分析对照和150 mmol·L^-1 NaCl处理下黑麦草种子萌发过程（0,1,2,4,7 d）的DNA甲基化水平及动态变化,并通过实时荧光定量 PCR（QRT-PCR）检测8个重要的盐胁迫相关基因的表达情况。结果表明：黑麦草种子萌发过程中甲基化水平呈下降趋势,以双链甲基化方式为主,甲基化变化同时发生在编码序列和非编码序列中。NaCl处理下DNA甲基化程度高于CK,而去甲基化程度低于CK,最终导致NaCl处理下基因组净的甲基化位点数目增加。黑麦草种子耐盐萌发过程中代谢增强,8个盐胁迫相关基因表达量呈上升趋势,而NaCl胁迫延缓了种子萌发进程,在大多数时间点的基因表达低于对照。     

植物根结线虫基因组学研究进展

根结线虫是世界农业生产中危害最大的植物病原之一,目前仍缺乏安全有效的防治措施。深入揭示寄生线虫与植物之间互作的分子机制,利用生物技术进行抗性育种被认为是最有前景的抗线虫策略。在根结线虫基因组学研究方面,目前已经构建了北方根结线虫AFLP遗传连锁图谱,南方根结线虫和北方根结线虫基因组测序也已完成;基因组的注释和比较基因组学分析,较全面地描述了根结线虫的遗传组成;以差异表达分析和比较基因组学为主的方法鉴定了大量的重要基因;以RNA干扰、植物转化和蛋白互作为主的根结线虫基因功能研究也取得了一些进展。本文就根结线虫基因组学研究予以综述,并进一步探讨其研究方向和可持续抗线虫新策略的发展前景。