酪氨酸及酪氨酸降解途径中HGO基因突变对拟南芥幼苗生长的影响

以拟南芥野生型Col-0和突变体hgo-1为研究材料,以MS为基本培养基,研究酪氨酸及酪氨酸降解途径对拟南芥幼苗生长的影响。结果表明：酪氨酸降解途径中HGO基因突变可以促进拟南芥幼苗的生长;同时发现,在含0.01 mmol/L酪氨酸的培养基中的Col-0和hgo-1幼苗生长量高于对照,而培养在分别含0.1、0.5、1.0 mmol/L酪氨酸的培养基中的Col-0和hgo-1幼苗生长量低于对照组。这说明低浓度酪氨酸促进拟南芥幼苗的生长,高浓度酪氨酸则抑制拟南芥幼苗的生长。     

小麦TaMAPK1基因的克隆及其功能研究

丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)在植物生长发育与逆境应答过程中具有重要作用。为探究小麦MAPK基因在植物生长发育中的作用,利用生物信息学分析其编码蛋白的序列和结构,发现该基因编码的蛋白含有一个保守的催化丝氨酸/苏氨酸磷酸化的激酶结构域,属于丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。系统进化分析结果表明,小麦MAPK基因与拟南芥MAPK1为直系同源基因,故将其命名为TaMAPK1。进一步通过转基因方法创建了以野生型拟南芥Col-0为背景的TaMAPK1过表达株系(TaMAPK1-OE)和以拟南芥AtMAPK1基因功能缺失纯合突变体mapk1为遗传背景的TaMAPK1回补系(TaMAPK1-com),并对其进行表型观察和产量性状调查,结果发现,突变体mapk1的抽薹时间比Col-0提前2.8 d,TaMAPK1-com的抽薹时间与Col-0无显著变化;与Col-0相比,突变体mapk1的株高、总分枝数、种子大小、单株种子重量和单株生物量均显著提高,而TaMAPK1-com和TaMAPK1-OE株系的种子大小、单株和种子重量和单株生物量均显著减少。     

小麦TaKLU基因调控植物株型的研究

为了解小麦TaKLU基因对植物株型的影响,对拟南芥功能缺失突变体klu和过表达TaKLU转基因拟南芥进行了表型观察,并对相关性状进行了统计。结果表明,过表达TaKLU基因导致拟南芥分枝数目减少,顶端优势增强,但不影响产量;相反,拟南芥klu突变体分枝数目增加,顶端优势减弱,单株产量减少。进一步对拟南芥klu突变体进行回补试验,发现用拟南芥klu基因自身启动子驱动TaKLU基因在拟南芥klu突变体中表达后,能恢复突变体的顶端优势,而且其株高、分枝数目与野生型没有明显差异;用强启动子35S和特异启动子pINO驱动TaKLU基因在拟南芥klu突变体中表达后,突变体的顶端优势增强,株高升高,而且其分枝数目明显多于野生型,表明小麦TaKLU基因具有调控植株株型的功能,为小麦株型育种提供了新的研究思路。     

MAD2在文心兰'柠檬绿'和拟南芥中的差异分析

[目的]探究MAD2基因在文心兰'柠檬绿'和拟南芥不同育性的株系中表达量的差异.[方法]通过对模式植物拟南芥的AtMAD2基因突变体的表型、结荚情况和花粉粒活力分析,结合已有研究结果综合分析拟南芥和文心兰中MAD2的表达差异.[结果]mad2突变体的抽梗时间早于野生型约4天.果荚长度单果荚种子数量都显著低于野生型植株,...     

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。     

STE20L4促进拟南芥下胚轴伸长的机制研究

下胚轴伸长是高等植物进行正常生命活动的保障,下胚轴的伸长协助植株破土而出并由异养转变为自养生长。本研究通过对一系列拟南芥突变体材料进行下胚轴观察,鉴定到一个具有短下胚轴的突变体ste20l4,并对其调控下胚轴伸长的分子机制进行初步探索。结果表明：STE20L4编码与酵母中STE20同源的丝裂原活化蛋白激酶,在MAPK级联信号通路中作为MAP4K激活下游的MAP3K。基因型鉴定和半定量结果显示,ste20l4-1、ste20l4-2均为功能缺失的突变体。通过表型观察,ste20l4突变体无论在长日照（16 h光照/8 h黑暗）、短日照（8 h光照/16 h黑暗）及黑暗（24 h黑暗）条件下与野生型相比均呈现出短的下胚轴。细胞学结果显示,突变体ste20l4短的下胚轴是由于其细胞长度的变短而不是细胞数目的变化导致的。植物激素赤霉素可促进下胚轴的伸长,对其处理的敏感性可作为是否参与GA信号转导途径的判断方法。在不同梯度浓度的GA处理（0、0.5、1、2、5 µmol/L）下,ste20l4突变体与野生型相比下胚轴伸长作用不明显。多效唑（PAC）是内源GA合成的抑制剂,随着不同梯度浓度的PAC处理（0、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5 µmol/L）,ste20l4突变体下胚轴伸长的抑制作用相对于野生型不明显。上述生理学结果表明,STE20L4参与到GA信号转导通路中调控拟南芥下胚轴的生长发育。将STE20L4蛋白与荧光标签融合后转染烟草或拟南芥原生质体观察其亚细胞定位,结果表明STE20L4在细胞膜和细胞质中均有表达。对野生型、ste20l4突变体中进行一系列GA下游与下胚轴伸长相关基因的RT-qPCR检测,结果表明XTH17、EXP2、PRE1、PIF4、YUC2和SAUR19基因的转录水平在ste20l4突变体中明显下调,即STE20L4可能通过间接调控这些下游基因的表达参与下胚轴的伸长。综上,STE20L4参与GA信号转导通路,且通过促进GA下游下胚轴伸长相关基因的表达调控下胚轴的伸长。本研究初步阐述了STE20L4调控植物下胚轴伸长的分子机制,为进一步研究MAPK与GA互作调控植物生长发育提供参考。     

寒地冬小麦TaEXPB12同源基因在拟南芥中的遗传转化及功能分析

扩展蛋白（Expansin）是一类具有非水解活性的细胞壁松弛蛋白,参与调控植物的生长发育和胁迫抗性。为探究寒地冬小麦扩展蛋白基因TaEXPB12-A/B/D的功能,本研究将克隆自高抗寒冬小麦品种东农冬麦2号的TaEXPB12-A/B/D三个基因转化到拟南芥中,利用抗性筛选、PCR和Western-blot鉴定,分别获得了过表达TaEXPB12-A/B/D三个基因的转基因拟南芥植株。进一步对转基因拟南芥的生长情况进行观察,并测定低温胁迫下转基因拟南芥的存活率、体内抗氧化酶活性以及丙二醛（MDA）、脯氨酸（Pro）、可溶性糖的含量。结果显示,过表达TaEXPB12-A/B/D三个基因可促进拟南芥根的伸长以及根毛和侧根的生长,且转基因拟南芥的叶宽、叶片数目、株高均显著高于野生型;低温处理后转基因拟南芥体内超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）的活性以及可溶性糖、Pro的含量均维持在较高水平,且MDA的含量较低。以上结果表明,TaEXPB12-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,并提高了转基因植株在低温胁迫下的存活率。     

水稻亮绿叶突变体bgl-2的表型特征与遗传分析

叶色突变体不仅是水稻功能基因组学研究的理想材料,同时对杂交水稻育种也具有重要意义,还可以作为观赏稻打造乡村休闲农业观光旅游点,促进乡村振兴。本研究基于课题组前期辐射诱变获得的一个水稻亮绿叶突变体bgl-2,比较了突变体bgl-2与野生型SIPI在叶片颜色上的差异,结果表明突变体bgl-2叶片呈现出不同于野生型SIPI的亮绿色。在分蘖期利用95%的乙醇提取测定叶片中的光合色素含量,结果发现突变体bgl-2的叶绿素含量与野生型SIPI相比无显著差异。观察突变体bgl-2其他的植株形态发现,其剑叶和倒二叶叶尖均表现不同于野生型SIPI的弯折形态,且剑叶显著短于野生型SIPI,同时其株高也显著矮于野生型SIPI。收种后拷种发现,突变体bgl-2的千粒重、粒长和粒宽均显著小于野生型SIPI,但其长宽比与野生型SIPI的相比无显著差异。通过透射电镜观察分蘖期野生型SIPI和突变体bgl-2剑叶叶细胞结构,表明突变体bgl-2的细胞壁显著增厚,但细胞膜外膜厚度显著减小,内膜几乎退化,且其叶绿体超微结构中的类囊体的片层结构比野生型SIPI的疏松。通过将突变体bgl-2作为母本,野生型SIPI作为父本,...     

哈茨木霉抗多菌灵突变株对大豆菌核病的诱导抗性生理

通过测定接种菌核病菌后不同时间大豆植株抗逆酶活性的变化,研究了土壤中施用拮抗真菌哈茨木霉菌及其抗多菌灵突变株对植株抗逆生理的影响。结果表明:哈茨木霉突变菌株的处理对SOD酶的诱导出现较早,在接种4 h后酶活开始增强,而接种后36 h相比对照可提高67%以上;接种72 h后POD酶活比对照提高27.3%;而MDA含量与对照相比,却始终处于相对较低水平。表明哈茨木霉菌抗多菌灵突变株的应用具有诱导植株抗逆酶活性提高及增强植株抗病能力的作用。     

水稻类病斑突变体wy3的鉴定和基因定位

在粳稻品种武育粳3号栽培群体中获得一个类病斑突变体wy3。该突变体类病斑出现于苗期,分蘖期扩散至整张叶片,属于扩散型类病斑突变体。相比野生型,突变体wy3的株高明显降低,有效分蘖数减少,穗长、每穗粒数、结实率均显著降低。遮光处理表明,突变体wy3类病斑的产生受自然光诱导。台盼蓝染色结果表明,类病斑部位有大量的死亡细胞。突变体wy3的光合色素含量和净光合速率较野生型显著降低,SOD、POD、CAT活性和MDA含量均显著高于野生型。遗传分析表明突变体表型受单隐性核基因控制,采用BSA将该基因初步定位在第2染色体短臂端粒附近。采用F2群体中1099株类病斑单株将基因定位在标记W2-17和W2-18之间28kb的物理距离内。测序结果表明,突变体wy3中的LOC_Os02g02000编码区(CDS)第375位碱基C缺失,导致翻译提前终止,突变体中该候选基因为OsHPL3的一个新等位基因。     

水稻卷叶半不育突变体的鉴定及初步遗传分析

利用EMS诱变获得一个武运粳21背景下稳定的卷叶半不育突变体rlms1。与野生型相比,突变体结实率极显著降低,只有40.6%,呈现半不育;株高极显著降低,籽粒宽度显著变窄,叶片卷曲度极显著增大;在叶片卷曲处,突变体的泡状细胞数量减少、体积减小,叶肉细胞排列紊乱,且厚壁细胞数量更多,导致叶片向内卷曲;突变体花粉可染率仅为70.4%,低于野生型的96.7%;遗传分析表明,卷叶半不育突变性状受1对隐性核基因控制。研究结果为该突变体的基因克隆和功能分析奠定了基础,为水稻株型改良提供了新的资源。     

水稻半显性矮秆基因Si-dd1的表型分析和精细定位

以粳稻品种日本晴在组织培养过程中分离出来的一个半显性矮秆突变体Si-dd1为研究对象,通过形态学分析,发现与野生型日本晴相比,矮秆Si-dd1(AA)和半矮秆Si-dd1(Aa)植株的株高降低。结实率下降,生育期延长,一次枝梗和二次枝梗增加。激素处理结果表明突变体Si-dd1(AA)与野生型对油菜素内酯反应基本相同,而在高浓度赤霉素处理下,突变体Si-dd1(AA)表现为一定程度上的钝感。Western blot对GID2表达量分析也确定这一结果。组织切片实验表明,突变体Si-dd1(AA)相对于野生型叶片主脉气孔变小,叶肉细胞增多,茎维管束数目增加。遗传分析结果表明该突变体基因受一对核基因控制。进一步利用分子标记将该基因定位在水稻第6染色体约244 kb区间内,目前该区段并未发现已报道的矮秆相关基因。     

盐分胁迫下喷施γ-氨基丁酸对水稻秧苗生长的影响

为探究喷施γ-氨基丁酸（GABA）对不同程度盐分胁迫下水稻秧苗生长的影响，以天津主栽粳稻品种天隆优619为研究对象，在秧苗采用穴盘培育到3叶1心时，分别用0、25、50、75、100 mmol/L NaCl溶液水培，并设置叶面喷施4 mmol/L GABA处理，以叶面喷水作为对照组，调查水稻的生长指标和3种抗氧化酶活性。结果表明，随着盐分胁迫程度的增加，水稻的株高增量、叶面积呈下降趋势，死叶率、根系干鲜比、叶片POD和SOD酶活性呈上升趋势，根系活力和叶片APX酶活性呈先升后降趋势。在相同盐分胁迫下，与不喷施GABA对照相比，喷施GABA处理表现为：株高增量增加1.7%~32.4%，死叶率降低1.6%~23.3%，根干质量减少9.3%~22.0%，根系活力增加1.2%~94.4%，叶片POD、SOD和APX酶活性分别增加5.0%~20.8%、9.8%~17.3%和7.2~64.4%。可见，叶面喷施4 mmol/L GABA能够提高供试水稻的耐盐性，促进同化物优先向地上部分配。     

水稻黄绿叶突变体ygl11(t)的生理特性和基因克隆

在水稻品种南粳41中发现了一个黄绿叶自然突变体,经过多代连续自交形成了稳定的突变系,命名为ygl11(t),ygl11(t)整个生育期叶片都表现为黄绿色。对苗期、分蘖盛期、齐穗期突变体和野生型的叶绿素含量进行测定,ygl11(t)的叶绿素含量是野生型的45.7%~74.7%,叶绿素a含量是野生型的55.2%~87.5%,叶绿素b含量是野生型的12.5%~25.3%,ygl11(t)的类胡萝卜素的含量是野生型的62.3%~97.0%。ygl11(t)在分蘖盛期的净光合速率显著高于野生型,花后10d,ygl11(t)的净光合速率比野生型略低。对突变体叶片中叶绿体的超微结构进行观察,发现突变体叶绿体内的类囊体基粒片层数目减少且严重扭曲变形。遗传分析表明,ygl11(t)叶色性状受1对隐性核基因控制。利用SSR分子标记将YGL11(t)初步定位在水稻第10染色体的长臂上,进一步利用新开发的InDel和CAPS标记将YGL11(t)定位在58.1kb的物理距离内。对该区段内存在的开放阅读框进行序列分析,发现突变体ygl11(t)中编码叶绿素a氧化酶(chlorophyll a oxygenase 1)基因(OsCAO 1)的第9个外显子存在2个碱基缺失,从而导致提前出现终止密码子,初步分析OsCAO1即为YGL11(t)的候选基因。     

甘蓝型油菜表皮蜡粉遗传规律及其抗逆效应研究

油菜表皮蜡粉是油菜抵御外界不利因素的屏障之一,对其开展研究有益于选育抗逆稳产的油菜品种,改进栽培技术。本研究以我们发现的光叶突变体DL22B077-1和有蜡粉野生型DL22B077-2为材料,通过杂交、回交和自交等手段研究了该性状的遗传规律,结果表明,突变体DL22B077-1的光叶性状受显性单基因控制。然后利用气相色谱法检测了突变体与野生型叶片和茎秆蜡粉含量及其组成,结果发现野生型叶片和茎秆表皮蜡粉含量分别为47.40μg/cm²和76.93μg/cm²,光叶突变体叶片和茎秆蜡粉含量分别为40.40μg/cm2和61.01μg/cm²,与野生型相比,分别减少14.77%和20.79%,差异均达到显著水平(P=0.05)。而且无论是光叶突变体还是野生型,叶片蜡粉含量均低于茎秆表皮含量,差异也达到显著水平(P=0.05)。蜡粉组成成分间的差异既存在于光叶与野生型间,也存在于植株的叶片与茎秆之间。光叶突变体与野生型间蜡粉成分总体上相似,但是4种成分差异显著,其中三种(正三十六烷、十六烷氧基硅烷和15-Triacontanon...     

剑麻四倍体诱导与倍性鉴定

以剑麻H.11648愈伤组织为材料,分别采用0、2、4、6、8 g/L浓度的秋水仙碱对愈伤组织进行不同时间(1、2、3、4、5、6 d)的诱导处理,观察处理后的再生植株气孔大小、保卫细胞叶绿体数目、叶长、叶宽、叶形指数、叶片厚度以及苗头大小等,采用流式细胞仪倍性鉴定方法对处理后的再生植株体细胞DNA含量进行了检测。结果表明:用4 g/L浓度的秋水仙碱处理2 d诱变率最高,诱变率为(57.69±6.66)%,不定芽分化率为(63.33±2.89)%,分化系数为(3.55±1.24),加倍后的再生植株叶片下表皮气孔变大,单位叶面积的气孔数减少,叶片变宽变厚,叶形指数变小,植株变粗,突变体再生植株体细胞DNA含量是二倍体的2倍。     

60Coγ射线照射大豆植株的诱变效果

利用 60 Coγ射线 3 0、50 Gy照射大豆苗期植株 ,对 M1代 (照射当代 )大豆的生长发育、籽实产量有抑制作用 ;出现 2个以上的生长点等形态变异。 M2 代幼苗出现 1 -3片真叶 ,子叶连体或皱折。同一剂量条件下 ,小剂量率高于大剂量率的诱变效果。照射大豆植株能提早熟期 ,提高大豆籽粒蛋白质含量。在 M8代筛选出熟期早 2周左右的高蛋白质的突变体 ,96-3 1 91 ,蛋白质含量达 4 9.84 %。     

籼稻93-11辐射诱变突变体库的创建及其筛选

人工诱变突变体库是植物种质资源创新和基因组功能分析的有力工具。本研究以具有优异农艺性状且已完成基因组测序的籼稻常规品种93-11(O.sativa ssp.indica cv.93-11)为材料,创建了一个包含3617个家系的辐射诱变突变体库。通过在M2和M3代各生育期的筛选,从该突变体库中获得308个表型稳定的突变体。这些突变体的表型可以分成15类,包括株高、分蘖数、株型、穗型、小穗结构、育性、叶色、叶型、抽穗期、苯达松抗性等,突变频率为0.03%~2.74%。使用反向遗传学策略,鉴定出了2个雄性不育突变体和2个苯达松敏感突变体中的基因突变位点。其中,2个雄性不育突变体的突变表型是由于CYP704B2分别在第3和第4外显子发生碱基替换和片段缺失造成的,而2个苯达松敏感突变体的突变表型是由于CYP81A6中第1和第2外显子分别缺失了一个7bp和一个23bp的片段造成的。4个突变体家系中野生型和突变体植株的分离比均符合3∶1,属单基因隐性突变。这一籼稻突变体库将有助于籼稻基因组的功能分析,并且为水稻遗传改良提供了有价值的材料。     

水稻叶片内卷突变体rl(t)的鉴定与基因定位

【目的】叶片是水稻理想株型的重要内容,叶片适度卷曲可以提高光合效率。对卷叶相关基因进行遗传分析和初步定位,为下一步的基因克隆与功能分析提供研究基础。【方法】利用EMS诱变雄性不育保持系宜香1B获得一份稳定遗传的叶片向内卷曲突变体,暂命名为rl(t)。在成熟期,测定野生型和rl(t)的主要农艺性状;在分蘖期,取野生型和rl(t)叶片用FAA固定液固定进行石蜡切片,同时,用野生型和rl(t)剑叶测定叶绿素含量;在抽穗期,利用Li-6400便携式光合仪测定10株抽穗期的野生型和rl(t)的光合参数;将rl(t)与野生型及日本晴杂交,观察F_1植株表型,对F_2表型分离进行χ~2测验,对突变体进行遗传分析。以rl(t)/日本晴的F_2群体为材料,利用BSA法进行定位。【结果】与野生型相比,突变体叶片向内卷曲明显,叶片更加直立,叶色变深,其他主要农艺性状均有不同程度降低。光合特性分析表明,突变体比野生型具有更高的光合色素含量,但光合效率没有明显差异。叶片组织切片观察表明,突变体中泡状细胞变小可能是导致叶片卷曲的主要原因。遗传分析表明,该突变体受一对隐性核基因控制,利用突变体与日本晴的F_2群体进行基因定位,最终将该基因定位在第7染色体长臂InDel标记Ind3和Ind4间610 kb的物理区间。【结论】rl(t)叶片内卷是由于近轴面泡状细胞面积减小。RL(t)定位区间内未见卷叶相关基因报道,推测RL(t)可能是一对新基因。     

水稻蜡质稀少突变体wax1的鉴定及基因定位

【目的】蜡质是植物表面的一种重要保护物质,筛选和鉴定水稻蜡质相关突变体有助于解析水稻蜡质形成的遗传机制。【方法】利用EMS诱变籼稻品种湘早籼6号,从突变体库中筛选出一个蜡质稀少的突变体wax1,考查突变体的形态特征和农艺性状,利用突变体与02428杂交的F_2群体定位目标基因,并通过荧光定量PCR分析相关基因的表达情况。【结果】与野生型相比,wax1突变体具有叶片短小皱褶、叶表面蜡质晶体减少、穗长变短等形态特征;在农艺性状方面,突变体的株高、每穗总粒数和千粒重显著降低,但有效穗数显著高于野生型;遗传分析表明,wax1的突变表型受一对隐性核基因控制,将WAX1基因定位在第10染色体上SSR标记RM5806与InDel标记P1之间,物理距离约为49.8 kb;定位区间内的测序结果表明,突变体中β-酮脂酰-CoA合酶的编码基因发生单碱基突变,导致催化活性中心的一个氨基酸发生改变。WAX1基因的突变显著提高了同源异型盒基因OSH6的表达,同时引起部分IAA基因的差异表达。【结论】WAX1基因突变引起叶表面蜡质晶体的减少,同时通过影响茎尖分生组织和生长素的信号转导引起植株生长发育等多方面的异常。