源于Cupriavidus campinensis BJ71的cctfdA基因的遗传转化提高烟草2,4-D抗性

高浓度2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-Dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D)是一种选择性除草剂,被广泛应用于防除阔叶杂草。为了避免2,4-D喷施过程中的喷雾和蒸发漂移,有必要提高敏感植物的2,4-D抗性。来源于微生物的2,4-D降解基因编码蛋白可以将其代谢而解除毒性。本研究以前期从2,4-D降解菌Cupriavidus campinensis BJ71菌株中克隆得到的2,4-D降解基因cctfdA为模板进行适合于烟草(Nicotiana tabacum)表达的密码子优化,利用改造后的基因Nt-cctfdA构建植物表达载体pSH737-Nt-cctfdA遗传转化烟草。结果表明,与野生型烟草及转化空载体的烟草相比,转Nt-cctfdA基因烟草的离体叶片及丛生芽的2,4-D抗性明显高于对照;转基因烟草植株可以抗10 000 mg/L浓度的2,4-D,而对照植株经350 mg/L浓度处理后死亡,表明转基因烟草的2,4-D抗性显著高于对照烟草30倍以上,且可以对抗10倍的2,4-D田间使用剂量。转基因烟草在2,4-D喷施前后,叶绿素含量基本无变化,而对照烟草的叶绿素含量明显降低。研究结果表明转基因烟草的2,4-D抗性显著提高,为进一步阐明转基因烟草的2,4-D抗性机理及2,4-D抗性转基因烟草的研发提供了基础资料。     

改良剂对锰超富集植物短毛蓼锰吸收及抗氧化酶系统的影响

为了探究改良剂与超富集植物联合修复锰(Mn)污染土壤,采用温室土培的方法,研究了Mn污染土壤分别添加25、50 g/kg的海泡石(S2.5,S5)和沸石(Z2.5,Z5)对Mn超富集植物短毛蓼(Polygonum pubescens Blume)生长、Mn吸收及叶片抗氧化酶系统的影响。结果表明:改良剂添加显著增加了短毛蓼茎、叶中Mn的含量(P0.05),但降低了株重、叶绿素a和叶绿素b含量。S2.5、Z5.0处理的株高比对照提高了15%和16%,Z2.5与Z5.0处理分别比对照降低了40.05%、35.58%。沸石和海泡石添加显著提高了短毛蓼叶片中MDA含量及H2O2含量(P0.05),表明短毛蓼受到了一定胁迫。超氧自由基(·O2–)含量在S2.5、S5.0、Z2.5处理时下降了4.69%、16.49%、21.01%。同时沸石和海泡石引起了短毛蓼抗氧化酶活性和非酶物质含量的改变。海泡石显著提高(P0.05)短毛蓼叶片中超氧歧化酶(SOD)活性,在S2.5、S5.0处理下,SOD活性分别比对照提高了14%和15%;POD、CAT活性也均有不同程度提高,在S2.5、S5.0处理下,POD分别是对照的4.63、4.23倍,Z2.5、Z5.0处理分别是对照的4.71、4.74倍;但显著降低了抗坏血酸过氧化物酶活性以及–SH、GSH含量(P0.05)。表明沸石和海泡石对短毛蓼抗氧化酶系统的影响不一。     

过表达GmAP1.2转基因大豆的遗传转化及植株发育特性

为研究大豆GmAP1.2(Glyma.08G269800)的生物学功能,通过农杆菌介导的大豆子叶节遗传转化法将GmAP1.2基因遗传转化至大豆天隆1号,获得过表达GmAP1.2转基因植株;并对转基因大豆的株高、花器官、叶片等特性进行分析。结果表明,GmAP1.2过表达使转基因大豆比野生型(WT)早花31d,株高明显降低,且与野生型相比,GmAP1.2转基因大豆叶片变小,叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量分别增加了1.43、1.52和1.57倍,但未影响花器官结构。表明GmAP1.2不仅能够影响大豆的株型,还能影响叶片的大小和叶绿素的含量。本研究结果为进一步阐明大豆AP1基因在大豆中的功能与应用奠定了理论基础。     

抑制叶片衰老自动调控元件在油菜中的表达

将抑制衰老的自动调控元件SAG12－ipt-NOS构建成植物表达载体pBSG7。通过根癌农杆菌LBA4404介导法将其转化到甘蓝型油菜（Brassica napus)中，经PCR扩增验证，获得了含抑制衰老自动调节元件的转基因植株，转化频率10％－20％，对转基因植株后代的相关性状进行了考察与分析，结果表明：转基因植株后代下部叶片的叶绿素a,b和类胡萝卜素含量明显高于对照。6个转基因株系单株产量均比对照高，其中有2个株系达显著水平、1个株系达极水平，其中转基因株系65单株产量最高达45．83g，高于对照（33．28g），单株产量增产为32．9％，表明该元件在油菜中的表达能延缓叶片衰老，延长其持绿期，增加光合产物，提高油菜的产量。     

青海湖内陆高寒湿地物种多样性和地上生物量的关系

采用不同浓度的PEG-6000溶液模拟干旱胁迫,设置对照(CK)、轻度干旱胁迫(T1)、中度干旱胁迫(T2)、重度干旱胁迫(T3),研究了沙枣根茎叶的生长特性、可溶性蛋白、叶片光合色素对干旱胁迫的响应。结果表明:(1)随着干旱胁迫程度的加重,沙枣根长、株高,叶片数才开始受到影响,T2胁迫下,沙枣的根长、株高先受到影响,叶片数和CK差异不显著;T3胁迫下,沙枣根长受影响最大,株高其次,叶片数受影响最小。(2)T2胁迫下,沙枣的根、茎鲜(干)重先受到影响,叶鲜(干)和CK差异不显著;T3胁迫下,沙枣根鲜(干)重受影响最大,茎鲜(干)其次,叶鲜(干)受影响最小。(3)沙枣叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素a+b总含量、类胡萝卜素含量等均随着干旱胁迫的加剧先升高后下降,叶绿素a/b变化趋势相反,叶绿素b对干旱胁迫的反应较叶绿素a敏感。(4)在T1胁迫下,沙枣根中的可溶性蛋白高出CK18.6%,T2,T3胁迫下,根中可溶性蛋白分别低于CK 13.9%,29.1%;在T1胁迫下,沙枣茎中的可溶性蛋白和CK差异不显著,T2,T3胁迫下,沙枣茎中可溶性蛋白分别高出CK 17.2%,41.9%;叶片中的可溶性蛋白只有在T3胁迫下,显著高于CK 24.3%。     

大叶铁线莲四倍体的诱导及初步鉴定

以毛茛科铁线莲属植物大叶铁线莲为试验材料,采用初生分生组织处理法用0.2%秋水仙碱溶胶诱导大叶铁线莲顶芽以期获得多倍体。本研究探讨了秋水仙碱诱导大叶铁线莲的最佳处理时间,并对所得的诱变株进行形态学和细胞遗传学鉴定。结果表明:0.2%秋水仙碱诱导多倍体最佳时间为48h,诱导率可高达80%。形态学方面,所得变异株与对照株叶片相比,叶片加长、加宽、增厚,叶形指数变小。变异株的叶片下表皮气孔明显大于对照,而气孔密度明显小于对照;保卫细胞中的叶绿体数目明显高于其二倍体对照;SPAD值表明叶绿素含量也有明显增加。根尖有丝分裂细胞学鉴定结果表明:对照株的染色体数目均为16(2n=2x),而变异株的染色体数为32(2n=4x),由此表明本研究通过秋水仙碱诱导大叶铁线莲成功获得四倍体。     

烟粉虱取食对不同抗虫性辣椒品种营养物质和抗性物质的影响

为了探讨烟粉虱取食对辣椒体内营养物质和抗性物质的影响,选择抗虫辣椒品种(‘新一代三鹰椒’、‘新苏椒五号’)和感虫品种(‘苏椒13号’、‘苏椒15号’)各2个,每株辣椒分别接烟粉虱成虫0头(对照)、30头(低密度)、60头(中密度)和120头(高密度),取食24 h后测定辣椒叶片中叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白以及酚类、黄酮类化合物含量。结果发现,低密度的烟粉虱取食后,辣椒叶片叶绿素含量显著上升,随着虫口密度的提高,叶绿素含量有所下降,但仍高于对照;感虫辣椒品种的叶绿素含量增加幅度高于抗虫品种。低密度和高密度的烟粉虱取食后,辣椒叶片中可溶性糖含量出现明显下降趋势,抗虫品种的下降幅度大于感虫品种。低密度和中密度的烟粉虱取食后,辣椒叶片中可溶性蛋白含量显著下降,但高密度烟粉虱取食后辣椒叶片中可溶性蛋白含量明显上升;抗虫品种的变化幅度明显高于感虫品种。烟粉虱取食后,叶片中酚类化合物含量明显上升,感虫品种的上升幅度较抗虫品种上升幅度大;随着虫量的增加,辣椒叶片中酚类化合物含量呈明显上升趋势,但高密度烟粉虱取食后酚类化合物含量出现明显下降趋势。烟粉虱取食后,感虫辣椒品种‘苏椒15号’叶片中黄酮类化合物含量明显上升;其他3个品种在中等以下密度的烟粉虱取食时,黄酮类化合物与对照差异不显著,但在高密度烟粉虱取食时,黄酮类化合物明显高于对照。研究表明,烟粉虱取食可引起辣椒营养物质和抗性物质含量向着有利于提高抗虫性的方向改变,但不同虫口密度下不同辣椒品种的改变幅度不同。研究结果为进一步揭示寄主植物与烟粉虱之间的防御和反防御机制提供了基础。     

缺锌胁迫对‘天红2号/冀砧2号’苹果幼树生长、光合特性和内源激素含量的影响

【目的】研究‘天红2号/冀砧2号’幼树生长、光合特性及内源激素变化对缺锌胁迫的响应。【方法】以1年生‘天红2号/冀砧2号’砧穗组合苹果幼苗为试材,采用营养液浇灌方式进行盆栽试验。营养液设置供锌浓度分别为0μmol/L (Zn0)、2μmol/L (Zn2)、4μmol/L (Zn4,对照),共3个处理。处理后40天,测量幼树株高、叶面积,取样测定叶片锌含量、光合特性、叶绿素含量、叶绿素荧光参数、内源激素含量等指标,并分析叶绿素合成关键酶基因MdHEMA1、叶绿素降解关键酶基因MdPAO、生长素合成基因MdYUCCA4a和MdYUCCA6a相对表达量。【结果】‘天红2号/冀砧2号’幼树的株高、叶面积及叶片锌含量随供锌浓度的下降而显著降低;供锌浓度越低,生长素合成基因MdYUCCA4a和MdYUCCA6a相对表达量越低,植株体内IAA和GA3水平越低;与对照(Zn4)相比,净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)在缺锌条件下显著降低,胞间CO2浓度(Ci)升高;缺锌胁迫下,叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量下降,叶绿素a/b值上升,叶绿素合成关键酶基因MdHEMA1和叶绿素降解...     

断根对欧美I-107杨光合作用和生长的短期影响

以5年生欧美I-107杨为试材,研究了6-2(六倍胸径两侧)、6-4(六倍胸径四侧)、8-2(八倍胸径两侧)、8-4(八倍胸径四侧)、10-2(十倍胸径两侧)、10-4(十倍胸径四侧)等不同断根处理对杨树叶片营养、光合特性、水分利用效率(WUE)及生长率的影响。结果表明:与对照相比,各处理的叶片N、P含量和净光合速率、蒸腾速率、气孔导度及胞间CO2浓度在断根后第30天时均显著降低,而在断根后第172天时明显升高,以8-2处理的提高幅度最大,且显著高于其它处理。8-2、8-4、10-2和10-4处理的叶绿素含量和WUE在第30 d时均明显高于对照,并在第172天时显著升高,其中8-2处理最高,依次是10-2、10-4或8-4处理;而6-2和6-4处理的叶绿素含量在第30天时与对照无显著性差异,第172天时显著高于对照,WUE在第30天和172天时均低于对照。此外,8-2处理的胸径、树高和材积生长率也是最高,其次是10-2或10-4处理,均明显高于对照,而6-2和6-4处理显著低于对照,以6-4处理为最低。综合分析认为,八倍胸径两侧的断根措施对杨树光合特性、水分利用效率及生长的作用效果最佳。     

基于Hyperion影像的玉米冠层叶绿素含量估算

采用高光谱卫星数据进行玉米叶片和冠层尺度的叶绿素含量估算,对现代农业技术的发展有重要意义。首先,采用以α为倾斜度参数的双曲正切S型函数为基础的误差反向传播(back propagation,BP)算法前馈神经网络(hyperbolic tangent sigmoid function-back propagation,Htsf-BP)构建叶片尺度的叶绿素含量高光谱遥感估算模型;以几何光学辐射传输模型(4-scale模型)为理论依据,对叶片和冠层尺度的光谱转化函数进行推导,实现Hyperion影像冠层尺度光谱到叶片光谱的转化,同时获取叶片尺度叶绿素含量估算结果;最后,结合叶面积指数(leaf area index,LAI)进行冠层尺度叶绿素含量估算。结果表明:当隐含层结点数为6时,Htsf-BP神经网络法对叶绿素的估算精度最高,验证精度达78.68%;在波长750与980 nm处,采用光谱尺度转化方程进行模拟的冠层光谱与实测冠层光谱间的相关系数R2值分别达到了0.784和0.706;实测叶片尺度叶绿素含量与模拟结果间的相关系数R2值达0.726。该方法可为高精度快速估算叶片和冠层尺度玉米叶绿素含量提供参考。