水分胁迫下转DREB3基因抗旱大豆的生理反应

采用田间试验方法,在苗期和初花期自然状态、水分胁迫以及充足灌水条件下,研究了转DREB3基因抗旱大豆叶片、茎、根中超氧化物歧化酶(SOD)活性,丙二醛(MDA)、脯氨酸和蔗糖含量的变化。结果表明,在自然状态下,苗期水分胁迫第5天时,转DREB3基因抗旱大豆叶片SOD活性显著高于受体大豆东农50,初花期无明显变化;苗期和初花期转DREB3基因抗旱大豆叶片、茎和根中丙二醛、脯氨酸含量与受体大豆东农50相比无明显差异;苗期转DREB3基因抗旱大豆叶片和根中蔗糖含量显著低于受体大豆东农50,初花期差异不显著。在水分胁迫条件下,转DREB3基因抗旱大豆SOD活性显著高于受体大豆东农50,丙二醛含量显著低于受体大豆东农50,初花期水分胁迫第10天时叶片和茎中脯氨酸含量显著高于受体大豆东农50,蔗糖含量显著低于受体大豆东农50。充足灌水管理下,转DREB3基因抗旱大豆与受体大豆东农50相比,苗期和初花期叶片、茎和根中SOD活性、丙二醛和脯氨酸含量无明显差异;苗期转DREB3基因抗旱大豆叶片中蔗糖含量显著低于受体大豆东农50,但在初花期水分胁迫10天时转DREB3基因抗旱大豆叶片中蔗糖含量显著高于受体大豆东农50,苗期和初花期茎和根中蔗糖含量无显著差异。     

水分胁迫下转DBEB3基因抗旱大豆的生理反应

采用田间试验方法,在苗期和初花期自然状态、水分胁迫以及充足灌水条件下,研究了转DREB3基因杭旱大豆叶片、茎、根中超氧化物歧化酶(SOD)活性,丙二醛(MDA),脯氨酸和蔗糖含量的变化。结果表明,在自然状态下,苗期水分胁迫第s天时,转DREB3基因杭旱大豆叶片SOD活性显著高于受体大豆东农50,初花期无明显变化;苗期和初花期转DREB3基因杭旱大豆叶片、茎和根中丙二醛、脯氨酸含量与受体大豆东农50相比无明显差异;苗期转DREB3基因杭旱大豆叶片和根中蔗糖含量显著低于受体大豆东农50,初花期差异不显著。在水分胁迫条件下,转DREB3基因杭旱大豆SOD活性显著高于受体大豆东农50,丙二醛含量显著低于受体大豆东农50,初花期水分胁迫第10天时叶片和茎中脯氨酸含量显著高于受体大豆东农50,蔗糖含量显著低于受体大豆东农50。充足灌水管理下,转DREB3基因抗旱大豆与受体大豆东农50相比,苗期和初花期叶片、茎和根中SOD活性、丙二醛和脯氨酸含量无明显差异;苗期转DREB3基因抗旱大豆叶片中蔗糖含量显著低于受体大豆东农50,但在初花期水分胁迫10天时转DREB3基因抗旱大豆叶片中蔗糖含量显著高于受体...     

转DREB3基因抗旱大豆对土壤理化性状的影响

采用盆栽试验方法,在正常水分管理和干旱胁迫条件下研究了转DREB3基因抗旱大豆对土壤理化性状的影响。结果表明:转DREB3基因抗旱大豆对土壤主要物理性状土粒密度和土壤容重无显著影响,对根际土壤碱解氮、速效磷、速效钾和有机质含量等主要化学性状无显著影响。转DREB3基因抗旱大豆的种植不会带来对土壤主要理化性状的不利影响。     

污水灌溉对小麦土壤微生物区系的影响

采用沙颍河污水,以清污水比1∶1、2∶1、3∶1分别灌溉盆栽小麦,对土壤中各种微生物数量的变化情况进行研究。沙颍河污水灌溉盆栽小麦对土壤微生物数量影响明显。污水浓度高时,会刺激土壤中真菌、氨化细菌、反硝化细菌的繁殖。随着污水浓度的不断减小,细菌、放线菌、纤维素分解菌、硝化细菌、亚硝化细菌、固氮菌的数量均呈现先增加后减少的变化规律。当污水浓度适当时,污水中的营养成分可以被微生物利用,刺激其生长繁殖。综合考虑各种微生物对小麦的不同影响,污水灌溉浓度清污水比以控制在1~2∶1为最佳。     

转GmDof11基因高油转基因大豆的鉴定及主要农艺性状调查

以非转基因受体东农50为对照,对前期已获得的转GmDof11基因的转基因大豆5个株系种子含油量、脂肪酸含量等进行了鉴定,并调查了转基因大豆的主要农艺性状。结果表明:与非转基因对照相比,GmDof11基因在大豆中过量表达,提高了转基因大豆种子的含油量,降低了蛋白质含量,但对各脂肪酸组成没有显著影响。而且,转基因植株的分枝数、主茎节数和百粒重显著或极显著增加。说明转GmDof11基因大豆提高了种子的含油量,并有提高产量的潜力。     

利用根箱法解析转双价（Bt + CpTI）基因棉花对土壤微生物数量及细菌多样性的影响

 利用根箱法对棉花根部土壤进行分区采集,并采用传统平板培养和DGGE克隆测序技术相结合的方法,对转双价基因棉和常规棉3个生长时期(播种后40 d、50 d和60 d)不同根区土壤细菌、放线菌和真菌数量及细菌多样性进行对比分析。平板培养结果表明,与常规棉相比,转双价基因棉S1根区土壤细菌、放线菌的数量显著降低,而S2根区土壤细菌、放线菌、真菌和S3根区土壤细菌、真菌的数量显著增加(P＜0.05);DGGE图谱分析表明,在棉花生长的3个时期内,转双价基因棉和常规棉根区土壤细菌多样性指数、均匀度和条带数均无显著差异(P＞0.05),2种棉花处理间有着很强的相似性,不受转双价基因棉种植的影响。转双价基因棉种植仅改变了根区土壤可培养微生物数量,对细菌多样性无显著影响。     

大豆与烤烟不同套作年限对根际土壤微生物数量的影响

为克服烟田连作障碍、提高烤烟产量和质量,以大豆套作烤烟为种植模式,调查大豆与烤烟不同套作年限下根际土壤三大类群微生物和与氮代谢相关的功能性微生物群落的数量变化及其与烤烟主要土传病害的发生情况之间的相互关系。结果表明,烤烟-大豆带状套作显著增加作物根际土壤的细菌(B)、放线菌(A)数量、B/F和A/F值,减少真菌(F)数量;也提高与土壤氮素代谢相关的氨化细菌、硝酸细菌、亚硝酸细菌、自生固氮菌等功能性微生物数量;烟豆套作能降低烤烟主要土传病害的发生,其发生程度与烤烟根际土壤细菌及放线菌数量显著负相关,而与真菌数量极显著正相关。随着套作年限的延长,根际土壤的细菌(B)、放线菌(A)、B/F和A/F值以及氨化细菌、硝酸细菌、亚硝酸细菌、自生固氮菌等有益菌群数量大幅度增加,真菌(F)及反硝化细菌的数量显著减少,对烟草土传病害的相对防治效果明显提高,以上效应表现为烤烟-大豆带状套作3年(A3)烤烟-大豆带状套作2年(A2)烤烟-大豆带状套作1年(A1)。     

转基因大豆对土壤氨氧化细菌的影响

采用DGGE-cloning测序技术与定量PCR技术相结合的方法,研究了转基因大豆对土壤中氨氧化细菌群落多样性的影响.定量PCR试验结果表明,相同的生长时期转基因大豆对氨氧化细菌数量没有显著的影响,而与此同时,土壤中的氨氧化细菌的数量呈现出随生长期先增加后减少的趋势;DGGE图谱分析表明,同一生长时期不同大豆土壤中的氨...     

植物DREB转录因子及其转基因研究进展

DREB(dehydration responsive element binding protein)类转录因子是AP2/EREBP(APETALA2/an ethylene-responsive element binding protein)转录因子家族的一个亚家族,拥有保守的AP2结构域,能够特异性地与抗逆基因启动子区域的DRE顺式作用元件相结合,在低温、干旱和盐碱等条件下调节一系列下游逆境应答基因的表达,是逆境适应中的关键性调节因子.拟南芥中与逆境相关的DREB转录因子可分为DREB1/CBF和DREB2两类,其中DREB1/CBF类成员主要参与低温胁迫应答反应,DREB2类成员则主要参与干旱胁迫应答反应.根据近十年来的报道,目前已从拟南芥、水稻、玉米、小麦、黑麦、大豆、西红柿和油菜等几十种植物中分离并鉴定出调控干旱、高盐及低温耐性的DREB基因,并利用这些基因得到了抗逆性增强的拟南芥、油菜、西红柿、小麦以及杨树等转基因植株.转基因结果表明DREB转录因子家族在双子叶植物,单子叶植物,草本植物及木本植物抗逆品种改良中均具有重要的应用价值.本文总结了十多年来特别是近五年来国内外相关研究进展,并对DREB转录因子的研究前景及其在木本植物良种选育中的研究趋势进行了展望.     

利用PLFA方法研究转 Bt 基因棉花对土壤微生物群落结构变化的影响

 在大田条件下,用3个转Bt基因棉花品种和一个常规品种,利用磷脂脂肪酸（PLFA）方法研究转Bt基因棉花对土壤微生物群落结构变化的影响。试验结果表明,转基因棉花增加了土壤微生物PLFA的含量。转基因棉花降低了棉田土壤格兰氏阳性细菌的比例,提高棉田土壤的真核生物、真菌和放线菌的比例;转基因棉花在蕾期提高了土壤原生动物比例,在吐絮期比例反而降低;转基因棉花在蕾期提高了棉田土壤格兰氏阴性细菌的比例,吐絮期则降低了格兰氏阴性细菌的比例。主成分分析和聚类分析表明,转Bt基因棉花对土壤微生物群落结构变化有明显影响。PLFA方法可作为转基因生态安全评价的一种方法。     

外源褪黑素对干旱胁迫下大豆鼓粒期生理和产量的影响

干旱胁迫降低大豆产量,探究提高大豆耐旱能力和降低产量损失的机制对大豆生产具有重要意义。施褪黑素能缓解干旱胁迫对植株生长的抑制和氧化损伤。本试验于2017—2018年研究叶面喷施褪黑素对干旱胁迫下大豆鼓粒期叶片光合、抗逆、碳氮代谢和产量的影响表明,外源褪黑素提高干旱胁迫下大豆叶片抗氧化酶活性,抑制活性氧的产生和细胞膜损伤,缓解干旱胁迫对光合能力的抑制,提高碳氮同化能力,最终缓解干旱胁迫造成的产量损失。与干旱胁迫相比,褪黑素处理下单株荚数、单株粒数和百粒重两年平均提高了2.9%、0.8%和17.2%,产量(单株粒重)平均提高了14.7%。     

大豆成株期抗旱性鉴定评价方法研究

以我国不同地区育成的77个大豆品种(系)为供试材料、以晋豆21为对照, 在年降雨量不足40 mm的甘肃敦煌市, 设干旱胁迫和正常灌水2个处理, 考察与产量相关的8个农艺性状, 应用简单相关、等级相关等统计学方法, 筛选优异的抗旱种质资源, 旨在明确大豆成株期抗旱性鉴定指标和评价方法。9种抗旱性评价方法比较结果表明, 基于抗旱系数法、伤害指数和敏感指数对供试材料的抗旱性评价结果完全一致, 基于生物产量、单株粒数和单株荚数的综合评价方法与基于产量的直接评价方法比并无优势。经典的抗旱系数法适宜于筛选抗旱资源, 但不一定能筛选出正常条件下的丰产资源, 而本文提出的改进抗旱指数法可筛选到抗旱性和丰产性兼备的品种, 为抗旱育种和生产应用服务;通过划分不同品种熟期组, 筛选到不同熟期类型的抗旱、丰产品种。本研究为制订“大豆抗旱性鉴定评价技术规范”提供了理论依据, 对大豆资源的抗旱性鉴定和抗旱性育种具有重要的意义。     

转AtHDG11基因玉米的获得及抗旱性鉴定

培育抗除草剂和抗旱的转基因玉米种质,通过超声波辅助农杆菌介导花粉非组培法将拟南芥抗旱基因At HDG11导入玉米自交系昌7-2中,获得转基因植株。通过逐代除草剂筛选、分子检测对获得的转基因植株进行检测,获得5株转基因株系。在此基础上,以非转基因自交系昌7-2为对照,对5个转基因株系进行抗旱性鉴测;对苗期和十叶期玉米植株进行干旱胁迫处理,测定转基因植株生理活性物质和光合参数。结果表明,在干旱胁迫条件下,转基因玉米叶片的Pro含量高于非转基因玉米,MDA含量低于非转基因玉米;不论在正常生长条件下还是干旱条件下,转基因株系的光合速率和水分利用率都明显高于对照植株;而转基因株系的蒸腾速率和气孔导度则明显低于对照植株。综合室内与田间的抗旱检测结果表明,超声波辅助农杆菌介导花粉的非组培转基因方法在玉米上是可行的。将拟南芥HDG11基因导入玉米,同样可以有效地提高玉米的抗旱性,为玉米的抗旱育种提供新的种质资源和新的转基因方法。     

干旱胁迫和氮素形态对豌豆根系生长的影响

研究干旱胁迫和氮素形态对豌豆根系生长的影响,以期为旱农区豌豆的生长调控提供理论依据。采用盆栽方法,研究了2 种氮素形态下55%的土壤相对含水量进行15 天干旱胁迫对不同时期豌豆根系生长的影响。结果表明,氮素对根系生长的影响因形态而异,硝态氮有利于促进正常供水下根系的伸长生长,铵态氮有利于提高不同水分条件下的根直径。干旱胁迫对根系生长的影响也因氮素形态而异,3 种胁迫方式均显著降低了胁迫期间及花荚盛期硝态氮营养下的根长、根体积、根表面积;干旱胁迫有利于降低成熟期根系的衰败速率,产生了等量补偿或超补偿效应。综上所述,硝态氮营养有利于促进豌豆根系生长,孕蕾期干旱胁迫后复水对成熟期根系生长的补偿效果最好。     

大豆叶片响应CO2浓度升高、干旱及其交互作用的转录组分析

气候变暖及大气CO₂浓度升高成为全球共识,由此增加极端天气气候事件(干旱)发生的频率和强度并对大豆生产带来不确定性。本研究通过大豆表型和叶片转录组测序(RNA-seq)分析,阐释CO₂浓度升高、干旱及其交互条件对大豆基因表达影响,明确CO₂浓度升高影响大豆耐旱性的调控途径,并在两个不同遗传背景品种中验证,从分子水平为未来气候变化背景下大豆抗旱育种提供理论参考。表型结果表明, CO₂浓度升高促进了大豆的生长并缓解干旱胁迫的负面效应。叶片转录组测序分析共筛选到89个CO₂响应基因, KEGG分类显示这些基因主要参与抗氧化物质(萜类、黄酮类等)代谢,同时特异性差异表达基因功能主要集中在细胞组分和生长发育方面。干旱条件下筛选的1006个差异表达(16倍)基因主要参与各类氨基酸(脯氨酸、色氨酸等)代谢途径,绝大多数蛋白质合成与转运相关基因上调,表明干旱胁迫下大豆叶片内物质合成交换过程加强。交互条件下筛选出的8566个差异表达基因主要参与碳水化合物代谢,光合作用-天线蛋白途径的相关基因几乎...     

大豆生育性状与产量因子对不同土壤干旱等级的响应

干旱是黑龙江省最主要的农业气象灾害之一。为明确大豆对干旱的响应机制,利用田间控水试验,研究播种出苗期和开花结荚期大豆在各干旱胁迫等级下各性状的生育特点。结果表明,播种出苗期大豆在干旱胁迫下,出苗缓慢;株高和地上、地下干物质、株荚数、株籽粒重明显偏低,空荚率偏高,其中重度胁迫空荚率比无胁迫大豆高99%;开花结荚阶段大豆遭遇中度以上干旱,光合量减少,植株相对矮小,而空荚率高,其中重度胁迫比无胁迫高81%以上;大豆花荚期是水分的敏感期,即轻度干旱也会造成较差的产量表现。大豆播种出苗期遭遇干旱胁迫后产量偏低,主因是出苗率低、生育期短,株籽粒重低和空荚率高是次要原因;光合量少、株荚数与株籽粒重下降,且空荚率高是开花结荚期产量低的综合结果。     

水分胁迫对春大豆叶片保护酶活性及相对电导率的影响

为了研究了水分胁迫对大豆叶片保护酶活性和相对含水率的影响,以3 个大豆品种‘黑农57’、‘改良168’、‘绥农26’为材料,采用盆栽控水试验,设置中度干旱、重度干旱和适宜水分处理。结果显示：（1）在适宜水分条件下,叶片超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性表现为先增加后降低的趋势,过氧化氢酶(CAT)活性和相对电导率表现为降低的趋势。（2）各时期SOD和CAT活性为中度胁迫>重度胁迫>适宜水分,差异显著;各时期POD活性和苗期-盛花期的相对电导率为重度胁迫>中度胁迫>适宜水分,差异显著。（3）在干旱胁迫条件下,POD活性和SOD活性,‘黑农57’>‘改良168’>‘绥农26’;CAT活性品种间差异不显著。综上,在干旱胁迫下,春大豆叶片保护酶活性和相对电导率比在适宜水分下活性要高,体现了春大豆对干旱环境的自我调节能力。     

非生物胁迫诱导的GmMYB的克隆与表达分析

本研究室根据一段抗逆的EST序列, 从栽培大豆东农42中克隆到4个开放阅读框均是外显子和内含子间隔构成的R2R3-MYB基因, 其中Gm02g01300、Gm03g38040和Gm10g01340与已公布的Willams 82基因组序列完全一致, Gm19g40650第375位的单核苷酸突变导致多肽链第125位的氨基酸发生置换(GAG³⁷⁵→GAC³⁷⁵, E¹²⁵→D¹²⁵)。以人工气候箱内模拟非生物胁迫(盐、碱、干旱和低温)处理栽培大豆东农42芽期, 选择适宜时间点, 采用荧光定量PCR技术, 检测R2R3-MYB基因的表达。结果表明, 4个基因的表达水平都存在明显波动, 呈诱导后短暂上调或下调两种表达模式, 但表达时间、强度和趋势存在明显差异; Gm02g01300受干旱诱导明显, Gm03g38040受多种胁迫条件诱导表达强烈, 推测这些基因在大豆非生物胁迫的调控中起到重要作用; 另外, 在子叶与胚间, 单个基因的表达也存在差异; 多种非生物胁迫条件下, 基因的表达不仅存在时空差异, 可能也具有调控模式的差异。     

转大豆GmPRP和SbPRP基因烟草对非生物胁迫耐受能力分析

为实现PRPs基因在植物抗逆基因工程中的应用,将大豆中的2个脯氨酸富集蛋白基因GmPRP和SbPRP构建到植物表达载体pRI101上,通过叶盘法转化烟草。共获得GmPRP阳性转基因烟草2株,SbPRP阳性转基因烟草4株。对转基因烟草植株进行高盐、干旱和低温胁迫处理。结果表明,高盐处理后,SbPRP转基因烟草的脯氨酸含量和可溶性糖含量分别显著和极显著高于野生型,丙二醛含量极显著低于野生型。干旱处理对GmPRP和SbPRP转基因烟草脯氨酸含量、可溶性糖含量和丙二醛含量的影响均不明显。低温处理后,GmPRP和SbPRP转基因烟草的脯氨酸含量均极显著高于野生型,丙二醛含量均低于野生型。由此推测SbPRP可以提高转基因烟草的耐盐性和耐寒性,GmPRP可以提高转基因烟草的耐寒性,为后续SbPRP和GmPRP的应用奠定基础。