过量表达TaNHX2基因提高转基因棉花的抗旱耐盐性

液泡膜Na+/H+反向转运蛋白在调节离子平衡,提高植物耐盐耐旱方面起着重要功能.为了研究液泡膜Na+/H+反向转运蛋白基因TaNHX2在棉花耐盐耐旱中的作用,以晋棉7号为受体,利用农杆菌介导法将克隆自小麦的TaNHX2基因转入棉花愈伤组织,通过组织培养胚状体发生途径获得转基因再生植株.以0.5％卡那霉素对再生苗筛选后,利用PCR和RT-PCR进行分子检测,证实外源基因已导入棉花并正常表达.在温室盆栽条件下,于4片真叶期对转TaNHX2基因棉花及其野生型对照施加NaCl或PEG胁迫处理,处理10天后发现盐胁迫或干旱胁迫显著抑制了棉花光合作用,提高了丙二醛(MDA)含量;转TaNHX2基因棉花的光合速率(Pn)显著高于野生型,MDA含量显著低于野生型;转TaNHX2基因棉花在盐旱胁迫后,叶片和根系中的Na+含量显著低于野生型对照.这些结果说明:在棉花中过量表达TaNHX2基因,盐旱胁迫下可以降低转基因棉花的Na+含量,提高光合速率,降低MDA含量,从而提高转基因棉花的耐盐抗旱能力.     

探讨玉米自交系苗期耐旱性差异分析

对玉米自交系苗期耐旱性进行产异性分析。在干旱以及正常条件下对广西地区普遍种植的4种玉米进行耐旱性研究。并对耐旱品种自交以及杂交后幼苗的耐旱性进行测定。结果 C8065X178耐旱性较强,且其自交结果显示玉米自交系的耐瘠能力好于当前广西主推玉米品种正大619的母本自交系F09;育成的玉米杂交种的耐瘠能力及其产量、品质、抗病性等综合性状达到或优于当前广西的主要品种正大619以及迪卡007。     

过量表达甜菜BvNHX1基因提高拟南芥的耐盐性

Na+/H+逆向转运蛋白调节细胞内的离子平衡,在植物耐盐性起重要的作用。为了研究甜菜液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白BvNHX1基因在植物耐盐中的作用,构建了植物表达载体pROKⅡ-BvNHX1转化拟南芥.在含有卡纳霉素的培养基上筛选转化子,并利用Southern和Northern杂交技术检测,进一步证实BvNHX1基因已整合到拟南芥基因组并能正常转录。选取纯合转基因株系进行耐盐性分析实验表明,过量表达BvN-HX1基因的拟南芥在种子萌发和苗期都提高了植株耐盐性,盐处理下转基因植株的鲜重、干重以及地上部分Na+、K+含量均高于野生型对照。结果表明过量表达BvNHX1基因提高了转基因拟南芥的耐盐能力。     

TaNHX1基因的组织特异性表达及生物信息学分析

液泡膜蛋白NHX与作物的耐盐、耐旱性紧密相关,其在作物改良中研究较多。通过分析耐旱小麦晋麦47号的NHX1基因表明,其编码的氨基酸序列具有11个跨膜结构,N末端位于膜外,而C末端位于膜内,这与第197位置保守的疏水丙氨酸变为苏氨酸密切相关;且与小麦NHX2有相对较远的进化关系。定量PCR分析表明,小麦中总NHX基因的表达具有组织特异性,根和叶中的表达丰度明显高于茎和穗,这一表达模式可能与植物在耐盐、耐旱过程中根和叶的生理功能相关;而根和叶中表达丰度的差异也可能与不同材料的耐旱性有关。     

我国不同年代主要玉米品种耐旱性鉴定与评价

[目的]鉴定评价我国不同年代大面积推广的35个主要玉米品种的耐旱性.[方法]采用裂区设计,不同水分管理为主处理,品种为副处理,重复3次.调查生育期、单株籽粒产量和相关农艺性状,计算耐旱系数和产量耐早性指数,进行耐早性分析评价.[结果]单株籽粒产量耐旱系数与穗长、穗粗、行粒数和百粒重的耐旱系数呈极显著和显著正相关,相关系数分别为0.586、0.522、0.542和0.350,各农艺性状与单株产量的相关程度为:穗长＞行粒数＞穗粗＞百粒重＞雄穗长＞穗位高＞株高;产量耐早性指数表明,不同年代玉米品种耐旱性差异显著,随年代的变化,耐旱性呈逐渐增强趋势,2000年代玉米品种耐旱性显著优于其他年代品种.[结论]采用产量耐早性指数结合主要农艺性状耐早系数可有效评价玉米品种耐早性.参试品种中耐旱性极强的品种为先玉335和沈单16号;耐旱性强的品种为黄417、沈单7号、掖单2号、吉单180、掖单13、农大108、登海9号、鲁单981等.     

异源表达irrE转基因烟草的耐盐耐旱性

【目的】IrrE是从耐辐射异常球菌中发现的全局调控蛋白,主要通过修复强辐射等逆境条件下DNA损伤,提高耐辐射异常球菌对极端逆境环境的抗性。研究按植物密码子优化的irrE后导入烟草对转基因烟草耐逆能力的提高,为棉花等作物耐逆育种研究打下基础。【方法】按照植物密码子优化细菌irrE并合成基因;通过酶切连接法构建irrE植物表达载体;通过叶盘法转化烟草并PCR验证获得阳性转基因再生苗;通过实时荧光定量PCR(q RT-PCR)分析转基因株系中irrE的表达量;通过蛋白免疫印迹法(Western blot)检测IrrE编码蛋白;通过NaCl和甘露醇模拟盐处理和干旱处理分析纯和转基因株系的耐盐耐旱性,通过测定抗逆相关生理指标鉴定其对植物耐逆的贡献。【结果】按照植物密码子对irrE进行改造,共优化了241个密码子;构建了高效植物表达载体GBI-IE;利用除草剂草甘膦作为筛选剂获得转基因再生幼苗,并通过PCR验证共获得15个独立的转基因株系;通过q RT-PCR分析从中选取两个表达量最高的株系GO1和GO2进行后续的抗逆性分析;Western blot验证IrrE编码蛋白在GO1和GO2中能正确翻译。转基因烟草耐盐耐旱性分析:种子萌发试验表明,正常1/2 MS培养基上,转基因株系GO1和GO2发芽率和非转基因野生型对照之间没有明显的差异。然而250 mmol·L~(-1)NaCl培养基上GO1和GO2萌发率分别为78.8%和90.0%,野生型仅为10.3%,分别提高了68.5%和79.7%。类似地,300 mmol·L~(-1)甘露醇条件下,野生型的萌发率为39.7%,转基因株系GO1和GO2分别提高了42.9%和50.8%;正常萌发的种子移栽到250 mmol·L~(-1) NaCl和300 mmol·L~(-1)甘露醇条件12 d后,转基因株系根长、侧根数以及鲜重等生理指标显著高于野生型对照;温室中正常生长30 d的苗期烟草在250 mmol·L~(-1) NaCl处理下,转基因烟草SOD、CAT活性比野生型对照分别提高了48.80%和88.55%,而MDA含量比野生型对照降低了61.61%,胁迫响应基因Nt ABF2、Nt LEA5、Ntzfp、Nt CDPK2在GO1和GO2转基因株系中表达量均显著高于非转基因野生型。和盐处理结果类似,300 mmol·L~(-1)甘露醇的处理下,转基因烟草的耐旱生理生化指标均优于非转基因对照。【结论】烟草中异源表达耐辐射异常球菌irrE可以显著提高耐盐耐旱性;其多效性耐非生物胁迫能力的提高表明其可作为植物耐逆基因工程的优良基因源。     

盐穗木HcVP1转基因棉花耐盐性的生理生化分析

[目的]盐生植物盐穗木的液泡膜氢离子焦磷酸酶(vacuolar H+-Pyrophosphatase,HcVP1)作为质子泵可有效地形成H+梯度,促进细胞质中多余Na+的排除.将HcVP1基因导入棉花有望培育出耐盐性提高的转基因棉花新品种.[方法]研究对已获得的HcVP1转基因棉花经卡那霉素抗性筛选、PCR和RT-PCR检测分析后,对检测阳性的转基因棉花植株进行200 mmol/L NaCl胁迫处理4 wks,检测转HcVP1基因棉花的耐盐相关生理生化指标.[结果]盐胁迫处理的转基因棉花植株长势良好,叶绿素、脯氨酸、可溶性糖含量均显著高于非转基因棉花组,丙二醛(MDA)含量低于非转基因棉花组,而抗氧化物酶SOD、POD、CAT等的活性则显著高于非转基因棉花组.[结论]盐穗木HcVP1基因转化棉花可以有效地提高棉花的耐盐能力.     

玉米回交导入后代群体中耐旱种质的鉴定研究

发掘玉米种质资源中的有利基因可以对现有玉米自交系进行快速有效的改良和创新,本研究以优良玉米自交系丹340、掖478和齐319为受体与34个供体自交系构建的回交导入后代群体为材料,在干旱胁迫条件下,通过测定单株雌雄开花间隔(ASI)天数和群体结实株数百分率进行耐旱鉴定和筛选。结果表明:1)在干旱胁迫下的BC2F2群体内,有50%以上的单株不能正常散粉吐丝,绝大多数结实较好的单株的ASI小于或等于6 d;2)有些供体自交系对缺水环境敏感,但在其回交后代群体中出现了耐旱植株,表明这些供体带有耐旱有利基因;这种潜在耐旱基因的表达受遗传背景影响较大,同时与特定组合有关;3)对不耐旱受体自交系进行耐旱性改良的效果较好,对耐旱的受体自交系继续进行耐旱性改良则比较困难,但仍可以筛选到耐旱性更强的后代材料。研究表明,通过大规模回交导入并对后代进行严格的表型鉴定和筛选,是发掘种质中耐旱基因的有效途径,可以明显地提高玉米回交导入后代群体的耐旱性。     

花期干旱胁迫对玉米农艺性状的影响

[目的]探讨不同玉米自交系的抗旱能力,研究花期干旱胁迫对不同玉米自交系生长差异的影响,为选育抗旱玉米品种提供参考依据.[方法]利用40个玉米自交系,在正常灌水和干旱胁迫2种水分处理下,对花期不同玉米材料进行耐旱性鉴定,分析花期干旱对玉米株高、穗位高和第3、4节间长度的影响,探讨农艺性状与玉米耐旱性之间的关系.[结果]花期干旱胁迫对玉米自交系影响较大,不同玉米自交系在2种水分处理下的农艺性状表现差异显著,旱区大于正常对照,表明苗期和拔节期供水充足对玉米株高、穗位高和节间生长影响不大.[结论]以综合耐旱系数为指标对玉米自交系的耐旱性进行评定,农系3386、农系3435、农系3471和S121的综合耐旱性较强,可在抗旱育种中加以利用.     

农杆菌介导的转拟南芥AtCHX23基因玉米及其耐盐性

本研究通过农杆菌介导法将拟南芥耐盐基因AtCHX23导入玉米自交系郑58中,用PCR、Southern blot和RT-PCR法对转化玉米进行检测,并在150 mmol/L盐(NaCl)胁迫下对T3代转基因玉米和野生型进行耐盐性分析。结果显示:共获得26株转基因阳性植株;挑选长势较好的2个PCR阳性株系进行Southern blot鉴定,确定AtCHX23基因以单拷贝的形式成功插入到玉米基因组中,且AtCHX23基因在转基因玉米中过量表达。非盐胁迫条件下,野生型和2个转基因株系间生长状态及其可溶性糖、脯氨酸和丙二醛含量无显著差异;在150 mmol/L盐处理下,2个转基因株系的生长状态优于野生型,2个转基因玉米株系的可溶性糖和脯氨酸含量均高于野生型,丙二醛的含量低于野生型。综上所述:AtCHX23基因过量表达可以提高玉米苗期的耐盐性。     

早熟玉米杂交种新玉54号的产量潜力、耐旱及耐密性分析

[目的]分析早熟玉米新品种新玉54号产量潜力、耐旱性和耐密性,为科学推广该品种提供依据.[方法]以新疆南疆复播玉米区域试验和多点试验结果为基础,分析采用产量方差分析、多重比较、耐旱和耐密比较等方法.[结果]新玉54号两年复播区域试验平均产量535.9 kg/667m2,比对照新玉9号增产10.7;,增产极显著,复播最高产量780.9 kg/667m2,复播生育期90～93 d,较对照晚熟3d.北疆春播产量850 kg/667m2,最高产量963.7 kg/667m2,生育期105d,所需≥10℃有效积温2400℃.籽粒容重766 g/L,租蛋白含量9.8;,粗淀粉75.04;,千粒重320 g,硬粒型,金黄色.耐早指数0.93,达1级极强耐旱水平,较对照高1个耐旱等级.耐密性强,随着密度的增加,产量增加极显著,无倒伏.[结论]新玉54号产量高,增产潜力大,品质优良,耐旱性极强,耐密植、抗倒伏,适合新疆南疆地区复播和北疆冷凉地区春播种植.     

中熟耐旱高淀粉玉米杂交种新玉41号的选育研究

[目的]选育适宜新疆种植的中熟高淀粉玉米品种.[方法]选择中熟玉米自交系502作母本,588作父本,进行品种试验、区域试验和生产试验.[结果]新玉41号区试产量907.15 kg/667 m~2,比对照新玉13增产8.86;,生产试验产量860.6 kg/667 m~2,比对照增产10.38;,增产达极显著水平.生育期126.6 d,比对照晚熟2.9 d,所需≥10℃有效积温2 600℃.耐旱指数1.39,超过1级耐旱水平,具有极强的耐旱性.籽粒容重730 g/L,淀粉含量75.96;,千粒重330 g,籽粒半马齿,金黄色.抗玉米黑粉病、丝黑穗病和青枯病.适宜种植密度为4 500～5 000株/667 m~2.[结论]新玉41号中熟耐旱高产高淀粉粮饲兼用玉米新品种,2007年2月通过新疆农作物品种审定委员会审定(审定号:新审玉2007年31号).2008年9月申请国家植物新品种权(20080475.8).适宜新疆北疆地区春播、南疆地区套播种植.     

GmVP1基因克隆与转GmVP1/GmNHX1双价基因的大豆发状根耐盐性分析

将Na~+外排和区隔化作用的Na~+/H~+逆向转运蛋白(NHX)的基因和能够为其提供跨液泡膜H~+梯度驱动力的液泡膜H~+-焦磷酸酶(VP)的基因共转化能够提高植物耐盐性。本研究从抗盐大豆品种‘冀豆7号’中克隆得到液泡膜H~+-焦磷酸酶基因GmVP1,构建了GmVP1单价以及GmVP1与GmNHX1双价转化载体,利用发根农杆菌介导的大豆子叶转化体系验证其功能。结果表明,GmVP1在转录水平响应盐胁迫,GmVP1基因在一定条件下可以提高转基因大豆发状根对NaCl的耐受性,GmVP1/GmNHX1双价基因过表达比GmVP1单基因过表达更能提高大豆发状根相对生长量及其耐盐性。     

干旱胁迫下玉米自交系穗部性状与耐旱性关系研究

[目的]干旱是限制我国玉米生产的主要因素,研究干旱胁迫下玉米穗部性状与耐旱性的关系,为玉米耐旱性研究提供理论指导.[方法]通过抽雄吐丝期干旱胁迫的方法,对287份玉米自交系进行耐旱鉴定,调查穗长、穗粗、粒长、粒宽、粒厚、单穗干重、穗轴粗、粒重、百粒重、穗行数、行粒数等穗部性状,研究穗部性状与耐旱性的关系.[结果]相关分析发现单穗干重、穗长、穗行数、行粒数、粒长、粒重与玉米耐旱性存在极显著的相关性,穗粗和百粒重与玉米耐旱性存在显著相关性;通过对耐旱相关的穗部性状主成分分析,得到“产量”因子、“果穗行数”因子、“籽粒重量”因子、“轴部”因子、“果穗尺寸”因子,上述5个因子可以反映玉米自交系穗部的耐旱性;通过聚类分析获得耐旱性弱、适中、强的3种类群.[结论]单穗干重、穗长、穗行数、行粒数、粒长、粒重、穗粗和百粒重是十分重要的耐旱参考指标,在穗部耐旱性状中,对耐旱性的贡献大小依次为产量因素＞果穗行数＞籽粒重量＞轴部因素＞果穗尺寸,玉米在干旱胁迫下粒长、穗轴粗、百粒重较对照下降较少,穗长、穗粗、穗行数、粒重、单穗干重较对照略有增加,行粒数较对照下降适中,此类自交系耐旱性较强.     

100份自选玉米自交系的耐旱性鉴定初报

利用海南冬季高温少雨的特殊自然气候条件 ,对 10 0份自选玉米自交系的高代系进行了耐旱性鉴定。结果表明 :在 10 0份自选玉米自交系中 ,属高耐旱系的材料仅有 5份 ,占总数的5% ,中耐旱系的有 11分 ,占总数的 11% ,其余为低耐旱系或不耐旱系共 84份 ,占总数的 84 %。这说明所选玉米自交系大多数为低耐旱系或不耐旱系 ,而高耐旱系及中耐旱系可为玉米耐旱性育种提供宝贵的耐旱性资源     

转獐茅AlNHX基因烟草的耐盐生理研究

[目的]研究从禾本科盐生植物獐茅中分离的液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白基因AlNHX在盐胁迫下的功能和表达。[方法]转化AlNHX的烟草经过抗生素和PCR筛选后,用不同浓度的NaCl处理30 d,测定其单株干重、相对电导率、细胞渗透压以及K+/Na+比。[结果]在不同浓度NaCl处理下,转基因烟草的相对干重和细胞渗透压均高于对照烟草。在300 mmol/L NaCl处理下,转基因烟草的相对电导率明显低于对照。K+、Na+含量测定表明在盐胁迫下转基因烟草的根部和叶片均维持一个相对较高的K+/Na+水平。[结论]AlNHX是一个有效的耐盐基因,可进一步应用于单子叶农作物的基因改良研究。     

Analysis on Salt Tolerance of Transgenic Maize（Zea mays L. ） Crosses with BcWRKY I Gene in Seedling Stage

为了明确外源基因提高玉米耐盐性的效果,以6份转BcWRKYI基因的玉米杂交组合及其对应的6份非转基因对照组合为试材,对其发芽率、耐盐级别、株高、干重、脯氨酸含量等7个指标进行分析。结果表明：耐盐级别、发芽率、干重、叶绿素舍量和相对电导率的变化均达到显著水平,株高的变化达到极显著水平,脯氨酸含量转基因与非转基因组合间差异不显著。     

转BcWRKY Ⅰ基因玉米杂交组合苗期耐盐性分析

为了明确外源基因提高玉米耐盐性的效果,以6份转BcWRKYⅠ基因的玉米杂交组合及其对应的6份非转基因对照组合为试材,对其发芽率、耐盐级别、株高、干重、脯氨酸含量等7个指标进行分析。结果表明:耐盐级别、发芽率、干重、叶绿素含量和相对电导率的变化均达到显著水平,株高的变化达到极显著水平,脯氨酸含量转基因与非转基因组合间差异不显著。     

Na~+/H~+逆向转运蛋白基因PsnhaA的克隆及在大豆中的功能验证

高盐对作物造成渗透胁迫和离子毒害,Na+/H+逆向转运蛋白是生物耐盐的关键因子,能够维持高盐胁迫下生物体的正常生长代谢。为促进作物的遗传转化,选育耐盐作物品种,从施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)中克隆质膜Na+/H+逆向转运蛋白基因PsnhaA,并构建到植物表达载体pBI121上,通过发根农杆菌介导的整株生长点注射法转化大豆。结果表明:PsnhaA基因已整合到转化大豆基因组中,并在转录水平获得表达。耐盐相关生理指标检测结果显示,盐胁迫后转基因植株的质膜相对电导率显著低于对照植株,叶绿素含量和脯氨酸含量显著高于对照植株。PsnhaA基因显著提高了大豆的耐盐水平,为农作物的耐盐性改良提供了优良的候选基因。     

优化氮素与品种匹配可协同提高盐碱地夏玉米产量和氮肥利用率

【目的】 明确不同耐盐碱型夏玉米品种产量形成及氮素利用特征,挖掘盐碱地玉米氮素高效利用的生物学潜力。【方法】 以耐盐型玉米品种登海605、鲁单818和不耐盐型玉米品种鲁单981、连胜188为供试材料,在不同施氮水平下（0、180和360 kg·hm^-2,记作N0、N1和N2）,系统研究了施氮对不同耐盐碱类型玉米品种物质积累、氮素积累、氮素分配与利用效率及产量形成的影响,并分析了氮肥水平和品种间的互作效应。【结果】施用氮肥可显著提高盐碱地夏玉米籽粒产量,高氮水平下能够提高不耐盐型玉米品种产量潜力。与N1处理相比,N2处理下耐盐型玉米品种产量无显著变化,不耐盐品种LD981和LS188 2年平均显著增产9.93%和16.31%,各品种氮肥偏生产力（NPFP）、氮肥农学效率（NAE）和氮肥利用率（NUE）均显著降低。互作效应分析表明,产量及其构成因素的差异是由品种、氮肥水平及品种和氮肥水平之间的互作效应共同作用的结果。不同氮肥水平下,耐盐型品种比不耐盐品种分别增产7.78%—27.63%（N0）、7.40%—24.87%（N1）和0.32%—9.55%（N2）;氮肥利用效率（NUE）分别提高26.65%—48.28%（N1）和1.20%—24.87%（N2）。【结论】耐盐型品种较不耐盐型品种具有较高的物质生产和氮素吸收利用能力,在低氮下具有较高的产量优势,而不耐盐型品种在高氮水平下有利于产量的发挥。施氮量、品种及其互作效应通过影响干物质积累量、产量和氮素吸收转运影响氮肥利用效率,优化氮肥供应与品种匹配,能够实现盐碱地玉米产量与氮肥利用效率的协同提高。