5个棉花纤维突变体胚珠内源激素差异及对纤维分化和前期生长的影响

用酶联免疫法分别测定了开花前３ｄ、１ｄ,开花当天,开花后１、３、５、７、８、１２ｄ的５个棉纤维突变体胚珠中ＧＡ１＋３、ＩＡＡ、ＡＢＡ及ｉＰＡｓ的含量。结果表明,５个纤维突变体内源ＩＡＡ差异主要发生在开花受精前;内源ＧＡ１＋３差异主要表现在ＧＡ１＋３增加速率最大的时期,对照ＧＡ１＋３增加速率最大的时期是在受精前,而５个突变则在受精后;内源ｉＰＡｓ及ＡＢＡ的差异主要表现在峰值出现时期上,有极短纤维和正常短绒的突变体Ｌｉ与对照品种一样ｉＰＡｓ峰值出现在受精前,ＡＢＡ峰值则在受精后,而无短绒有纤维和无短绒无纤维的突变体则相反。发现了突变体ＬｉｇｏｎＬｉｎｔｌｅｓｓ纤维极端缩短的原因主要是受精后出现了极高含量的ＡＢＡ。指出了内源ＧＡ１＋３和ＡＢＡ则分别在受精后促进和抑制胚珠增重和纤维伸长。     

基于PDS基因的番茄VIGS高效沉默体系的优化

病毒诱导的基因沉默（VIGS）具有独特优势,被广泛应用于基因功能验证。高效基因沉默体系的建立和优化是对目标基因功能进行研究的前提和基础。以番茄品种money maker和携带八氢番茄红素脱氢酶（PDS）基因序列的TRV病毒载体为材料,研究了农杆菌不同OD值、不同侵染方法以及侵染后不同培养温度对PDS基因沉默株率的影响。结果表明,农杆菌OD值分别为0.50、1.00和1.50时,PDS基因的沉默株率分别为5%、13%和6%;当农杆菌OD值为1.0时,采用注射法、真空浸润法和注射处理24h后再进行真空浸润后的PDS基因沉默株率分别为13%、30%和15%;侵染后的培养温度对于基因沉默株率也有显著影响,在25℃时的沉默株率为13%,22℃时沉默株率达到46%。以上研究表明,农杆菌OD值为1.00时,注射24h后再进行真空浸润,接种后植株在22℃下生长能够提高番茄目标基因的沉默株率。     

RNA干扰对烟草NtPPO8基因沉默的效应分析

多酚氧化酶（PPO）是发生酶促褐变的关键酶,PPO活性过高会使烟叶变褐。为明确烟草NtPPO8基因对PPO活性的影响,建立降低NtPPO8基因表达量的病毒诱导的基因沉默（virus induced gene silencing,VIGS）体系,探究使用RNA干扰技术对烟叶NtPPO8基因表达量及PPO活性的影响。以中烟100和K326为材料,分析在移栽后50d进行VIGS载体侵染的植株,并在侵染后10、20、30、40d分别测定NtPPO8基因表达量及PPO活性。结果表明,接种VIGS载体的转化植株,其中在侵染后20d时NtPPO8基因的沉默效率最高,为78.46%;随着侵染时间推移,NtPPO8基因的沉默效率逐渐降低,在接种后40d内有效表达;且转化植株中的病毒载体会随着植株的生长而向上传导,随着接种部位的上移,沉默效率逐渐降低。因此,研究建立VIGS体系能够有效沉默NtPPO8基因的表达,并且有效降低PPO活性,为提高烟叶耐烤性及降低烟叶褐变比例提供了新的思路和方法。     

棉花CML基因家族成员鉴定与功能分析

【目的】类钙调素(Calmodulin-like,CML)蛋白是1种重要的Ca2+传感器,在调节植物应激反应机制中起重要作用。对CML基因家族进行全基因组学分析,以便深入研究CML基因在棉花逆境胁迫下的作用。【方法】利用生物信息学的方法进行了棉花CML家族成员的鉴定。利用转录组数据和反转录聚合酶链式反应分析陆地棉(Gossypium hirsutum L.)CML基因在盐胁迫下的表达模式。利用病毒诱导基因沉默技术对GhCML44-2基因进行沉默并进行功能验证。【结果】在陆地棉(Gossypium hirsutum L.)、雷蒙德氏棉(G. raimondii Ulbrich)、亚洲棉(G. arboreum L.)中分别获得了154个、74个、78个CML蛋白。进化树和保守基序分析表明,GhCML蛋白分为8个亚类,都含有保守的EF-hand结构域;在盐胁迫下,107个GhCML基因在叶和根中有显著的差异表达,且在根和叶中的差异表达模式不同。启动子分析表明,这些基因启动子中存在多种不同的胁迫响应元件;利用病毒诱导基因沉默技术成功沉默GhCML44-2的棉株相较于对照更加不耐盐。【结论】该研究结果有助于了解棉花CML基因家族的进化与功能,为后续研究其功能提供了一定的理论依据。     

VIGS沉默CaCYC1基因对喜树叶片中喜树碱合成的影响

喜树是一种具有药用价值的木本植物,其主要次级代谢产物喜树碱具有良好的抗癌功效。本研究主要通过病毒诱导的基因沉默(virus induced gene silencing,VIGS)技术对喜树碱生物合成途径中的关键酶基因CaCYC1环烯醚萜合酶(Camptotheca acuminata iridoid synthase,CaCYC1)进行瞬时沉默,进而研究该基因对喜树碱生物合成的影响。以喜树叶片总RNA为模板,通过RT-PCR技术克隆CaCYC1基因片段并构建TRV-VIGS重组质粒,转化农杆菌GV3101后侵染喜树叶片,培养20 d后利用qRT-PCR与HPLC技术分析沉默对CaCYC1基因转录水平及喜树碱合成的影响。结果表明:与对照组相比,实验组中CaCYC1基因的相对表达量显著下降49%,叶片中喜树碱的积累量显著下降35%。上述结果表明,本研究所构建的由TRV介导的VIGS体系可有效沉默内源基因的表达,CaCYC1基因可正向调控喜树叶片中喜树碱的生物合成。     

陆地棉离层基因GhBOP1的克隆及其功能的初步分析

为防止棉铃脱落提高结铃性,进而提高棉花产量,从陆地棉中分离出一个参与离层分化调控的相关基因GhBOP1。通过生物信息学分析,表明GhBOP1蛋白序列含有保守性强的BTB和ANK结构域;进化树分析显示该蛋白氨基酸序列与许多植物的同源蛋白相似程度很高,说明该类蛋白进化较慢。利用qRT-PCR进行组织特异性表达分析的结果表明,GhBOP1基因在根、茎、叶和花等组织器官中均有少量表达,但在离层中为优势表达,表达量为叶片表达水平的20倍。利用病毒诱导基因沉默(VIGS)技术干涉棉花GhBOP1基因的表达,同时进行低盐胁迫处理分析,对照植株叶片出现大量地脱落,而GhBOP1基因沉默植株叶片生长正常。总之GhBOP1基因在离层中优势表达,并对离层的形成可能具有调控功能。     

赤霉素生物合成酶基因GhCPS和GhKS参与甲哌鎓对棉花幼苗叶片生长的控制

室内盆栽欣抗4,在棉花幼苗第3片真叶完全展平时(第4叶未展开)叶面喷施甲哌鎓(DPC),研究DPC对棉花幼苗叶片生长的控制与赤霉素(GA)合成早期关键酶柯巴基焦磷酸合酶(CPS)和内根-贝壳杉烯合酶(KS)基因表达的关系。结果表明,DPC处理显著减小棉花幼苗第3和第4叶的叶面积,第4叶叶面积受控制程度较第3叶大;80 mg L^–1DPC处理的棉花幼苗第3和4叶中GA₄含量分别于处理后4 d和4~6 d显著低于对照;与对照相比,80 mg L^–1 DPC处理的棉花幼苗第3叶中GhCPS和GhKS表达在处理后1~4 d显著降低,而第4叶中GhCPS和GhKS的表达在处理后1~6 d显著降低。由此可见,DPC通过影响GhCPS和GhKS的表达,降低内源活性GA₄的含量,控制棉花幼苗叶片生长,且较幼嫩叶片对DPC较敏感。     

基于主成分分析法的国家农业科技园区综合效益的实证研究

为了准确地反映国家农业科技园区的综合效益,并对其实行实时监督与动态管理,指引其健康、科学地发展。笔者运用主成分分析的方法,将8大指标分为4个主成分进行分析。结果表明：安徽宿州、厦门同安、辽宁阜新、湖北武汉的国家农业科技园区的综合收益较高。而综合收益最差的是重庆璧山农业科技园区,其经济资源利用效率、生产能力、固定资产的利用效率和园区的盈利能力都不高,陕西榆林国家农业科技园区的综合得分也较低,其资金利用效果不是很好。本研究总结了国家农业科技园区的综合效益,并分析展望了国家农业科技园区研究的未来发展趋势。     

外源ABA对低温胁迫下玉米幼苗内源激素含量及Asr1基因表达的调节

脱落酸(ABA)是低温逆境下的重要信号因子,为了探讨外源ABA对低温胁迫下玉米幼苗的生长调节作用,以耐低温玉米品种久龙5号为试验材料,采用不同浓度(5、15、25、35 mg L–1)ABA于玉米三叶一心时喷雾于叶片,并进行低温梯次处理。分析处理后玉米叶片相对电导率、抗氧化酶活性及内源激素ABA、IAA的含量变化,并采用Real-time PCR明确Asr1基因表达水平变化。结果表明,低温胁迫下不同浓度外源ABA处理的玉米叶片相对电导率整体呈上升趋势,SOD和POD活性加强,15 mg L–1和25 mg L–1ABA处理的SOD活性均显著高于未应用ABA处理,玉米內源ABA和IAA合成水平上升,应用ABA后Asr1基因相对表达水平上调,其中5、15和25 mg L–1浓度处理基因表达上调显著。相关分析表明,ABA含量与Asrl基因相对表达量、SOD活性均表现为极显著正相关,与POD活性显著正相关。说明Asr1基因表达受ABA的介导调控,Asr1基因表达量的提升,也促进了内源ABA的合成,抗氧化酶活性加强,提升了应用ABA后玉米的抗低温能力。但外源ABA的介导调控具有一定浓度效应,表现为低促高抑。     

水分胁迫对棉花幼苗水分利用和光合特性的影响

以转基因棉花品种农大棉8号和鲁棉研28号为材料进行盆栽试验,设置正常处理(CK)、轻度胁迫(LS)、中度胁迫(MS)、重度胁迫(SS)和极度胁迫(ES)5个水分处理。结果表明:随着水分胁迫程度的加重,棉花幼苗的生长受到明显的抑制,2个品种的叶片相对含水率、叶水势、净光合速率(Pn)、光能利用率(LUE)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ光化学量子效率(φPSⅡ)、光化学猝灭系数(qP)呈下降趋势;气孔限制值(Ls)、水分利用率(WUE)和非光化学猝灭系数(NPQ)呈上升趋势。两品种的Pn和NPQ的MS、SS和ES与CK相比差异显著,不同测定时期各胁迫处理的平均Pn比CK分别下降了11.5%、18.1%、32.1%和38.1%;平均NPQ比CK上升了24.1%、50.9%、79.4%和145.1%。表明棉花幼苗期持续轻度水分胁迫对叶片光合能力无显著影响,但高于中度的持续水分胁迫会造成叶片光合能力下降和光抑制加重。     

镉胁迫对棉花幼苗生长效应及不同器官镉积累的影响

以转基因抗虫棉品种农大棉9号(ND9)和国欣棉3号(GX3)为材料,设4个镉(Cd)处理(0μmol·L-1、25μmol·L-1、50μmol·L-1、100μmol·L-1)。结果表明:随Cd处理浓度升高,棉苗干物质质量、根系总根长、总表面积和总体积呈下降趋势;根冠比和根系直径呈升高趋势。Cd在根、茎、叶中的积累量表现为(叶片+叶柄)根系茎。当Cd处理浓度为50μmol·L-1时的转移率(TF)达到最大,为对照的2.2倍;处理浓度为100μmol·L-1时,TF则呈下降趋势。表明Cd胁迫增加棉苗体内Cd积累量,根系生长受到抑制,阻碍地上部植株发育,最终对棉苗产生毒害作用。     

不同温度下外施6-BA和ABA对棉花(Gossypium hirsutum L.)产量和纤维品质的影响

以棉纤维比强度高的科棉1号、比强度中等的美棉33B 2个品种为材料,于2006-2007年在江苏南京设置大田分期播种试验,使棉铃发育处于不同温度条件,于棉株7～9果枝第1、2果节棉铃开花时喷施6-苄基腺嘌呤(6BA)和脱落酸(ABA),研究不同的铃期日均最低气温条件下6-BA和ABA对棉花产量和纤维品质的影响。结果表明:由晚播造成的低温降低了棉花产量及纤维品质。外施6-BA、ABA对棉株中部果枝铃铃重和纤维品质影响最大。正常播期下,外施6-BA可增加中部果枝棉铃铃重,外施ABA降低铃重,但二者对其纤维品质影响较小;迟播时,外施6-BA可提高中部果枝棉铃铃重,ABA处理的作用则相反,二者均可提高纤维长度和比强度、优化麦克隆值。不同的温度条件下,外施6-BA均提高了单株铃数、单株平均铃重和皮棉产量,外施ABA则降低了棉花单株铃数和产量。外施6-BA和ABA对高强纤维品种产量和纤维品质的影响较中强纤维品种更为明显。低温下,在棉铃发育初期喷施6-BA对改善棉纤维品质的效果最好。     

缺钾对棉花幼苗根系生长的影响及其生理机制

缺钾及因缺钾而导致的早衰已成为当前我国棉花生产的主要限制因素, 而根系的生长发育与钾素营养互相影响、关系密切。本试验在生长室内营养液培养条件下,调查缺钾对棉花幼苗根系性状指标的影响, 测定根系游离吲哚乙酸(IAA)和乙烯释放量。结果显示, 与适钾处理(0.50 mmol L^-1)相比, 缺钾处理(0.05 mmol L^-1)显著抑制了根系伸长和侧根发生, 而且侧根的减少主要由侧根发生区的缩短所致, 侧根发生密度并无变化, 似乎缺钾减慢了侧根发育的进程, 但不改变可以发育为侧根的中柱鞘细胞的发育状况。此外, 细根(0.05~0.20 mm)生长受缺钾的影响最大, 绝对根长、根表面积、根体积及其占总根系的比例均显著降低;中等根(0.25~0.45 mm)受到影响最小, 粗根(>0.45 mm)居中。由于细根的吸收活性强于中等根和粗根, 因而缺钾幼苗的钾营养状况较根系生长更为恶化, 处理4 d和10 d的整株钾积累量仅分别为适钾处理的25%左右和16%左右, 而其总根长和根系总表面积分别相当于适钾处理的35.7%~38.0%(处理4 d)和47.7%~50.6%(处理10 d)。与适钾条件相比,缺钾使根系的游离吲哚乙酸(IAA)含量降低约50%, 而乙烯释放量提高将近6倍, 这可能是缺钾抑制棉花幼苗根系生长的重要原因之一。     

Leaf Growth, Reproduction Growth and Yield in Cotton (Gossypium hirsutum L.)

In three genotypes of cotton differing in height, reproductive growth increased with the increase in number and size of the leaves and was maximum when leaf area was also maximum. After this stage though the leaf area continued to remain high for 3 weeks and then declined, more buds were shed than produced. Within genotypes the taller type LRA 5166 produced more leaves with greater area than MCU-5 whereas the dwarf type KD (CAKD) had more leaves with lesser area than MCU-5. The maximum leaf area as well as the yield of seed cotton were one and a half times in LRA 5166 than in MCU-5. Though the maximum leaf area in MCU-5 was also one and a half times than in KD (CAKD) , their seed cotton yields were the same. Since even during the period of maximum reproductive growth substantially more number of leaves were produced by LRA 5166 and KD (CAKD) than MCU-5 , maintenance and retention of bolls appeared to depend not only on leaf number and area but on their photosynthetic efficiency and perhaps nutrient reserves.     

外源激素对棉花前期生长发育的影响

 以鲁棉28为材料,在大田条件下设置吲哚乙酸（IAA）5 mg·L^-1、10 mg·L^-1,6-苄基腺嘌呤（6-BA）50 mg·L^-1、100 mg·L^-1,赤霉素（GA）20 mg·L^-1、50 mg·L^-1 6个不同浓度水溶液处理,以清水为对照,在苗期至蕾期叶面喷施3次,研究外源激素对棉花前期生长与发育的影响。结果表明,外源激素处理后,棉花主茎纵向生长速度缓于对照,茎粗大于对照。50 mg·L^-1 GA处理的棉株出叶速度、单株叶面积高于对照。6个处理的棉株主茎功能叶叶绿素SPAD值均高于对照。不同浓度IAA、GA处理均促进棉花现蕾,其中20 mg·L^-1 GA处理棉花单株现蕾数多于对照。本试验条件下,苗期叶面喷施IAA 和GA能协调棉花营养与生殖生长,促进蕾的发育,GA处理效果优于IAA处理,其中20 mg·L^-1GA效果最佳,6-BA处理未能促进棉花现蕾。     

一个陆地棉类烯醇酶基因的克隆及其表达分析

 采用改良的CTAB法提取陆地棉总RNA,运用RT-PCR技术首次克隆了陆地棉类烯醇酶基因的CDS序列,该基因已经在GenBank上登录,登录号为 EU169604,其开放阅读框为1338 bp,编码445个氨基酸残基。对其序列和进化分析表明,陆地棉烯醇酶基因与其它植物中的烯醇酶基因有较高的相似性,该基因在进化过程中是相当保守的。半定量RT-PCR表达分析结果显示该基因在陆地棉的叶、根、茎中均有表达,但在根中的表达量高于叶和茎。     

羧苄西林钠对棉花愈伤组织诱导和生长的影响

取陆地棉珂字 2 0 1七日龄无菌苗的子叶和下胚轴 ,分别切割成 0 .5cm见方的切块以及 0 .5cm左右长的切段 ,接种于附加羧苄西林钠浓度分别为 0 ,1 0 ,2 0 ,40 ,60 ,80 ,1 0 0 ,1 2 0 mg.L- 1的改良MS培养基上培养 ,以观察羧苄西林钠对棉花不同外植体脱分化形成愈伤组织的影响。取在不含羧苄西林钠培养基上下胚轴诱导产生的愈伤组织转入同一培养基上增殖 ,2 0 d后挑选生长均匀、发育良好的愈伤组织接种于附加羧苄西林钠浓度分别为 0 ,1 0 ,2 5,50 ,75,1 0 0 ,1 50 mg.L- 1的培养基上培养 ,以观察羧苄西林钠对棉花愈伤组织增殖的抑制作用。在…