不同基质活性炭对阿特拉津吸附特性研究

为了解决阿特拉津给土壤带来的污染问题以及寻找吸附效果较好的活性炭基质,本研究利用高效液相色谱(HPLC)技术检测了阿特拉津溶液和悬浮液经煤、木、果和竹质4种生物炭处理后的残留量,并对其在阿特拉津溶液和土壤中的吸附动态进行检测。结果表明,煤质活性炭对初始浓度为100 mg/L和10 mg/L的阿特拉津溶液和悬浮液的吸附效果较好,其吸附率为5.651%~68.42%;当阿特拉津初始浓度为100 mg/L时,煤质活性炭在40 min时对阿特拉津溶液的吸附率高达23.49%;与对照组相比,当阿特拉津的初始浓度为100 mg/L时,土壤中阿特拉津经煤质活性炭处理42天后的残留浓度最低,活性炭吸附率达到91.39%。综上,煤质活性炭能有效降解溶液及土壤中阿特拉津含量,这将为阿特拉津污染土壤的改良研究奠定基础。     

抗阿特拉津的转基因大豆植株问世

作物抗除草剂的基因工程是国际上植物基因工程研究领域中的活跃中心之一。阿特拉津(Atrazine)是玉米生产中广泛使用的除草剂,对玉米无害,效果良好。但对与其间作套种的豆类或复种轮作的小麦、水稻等作物却造成了伤害。1983年国外就有人提出将杂草中的抗阿特拉津基因转侈到怍物中的设想,但迄今尚未取得实质性进展。国外研究表明,对阿特拉津的抗性是     

除草剂阿特拉津在土壤中降解方式的研究现状

阿特拉津作为除草剂大面积使用,在提高作物产量的同时,对土壤、地下水和江河湖泊等环境造成了污染。虽然阿特拉津的毒性较低,但其易溶于水、难降解、残留较大,影响作物产量,牵制中国农业的可持续发展。文章对阿特拉津残留量过大时对当地动植物造成的危害,对生态环境产生的威胁,以及对人类健康产生的影响展开综述。报告了阿特拉津的吸附机理与残留原因,阐述了其对动植物产生的影响,将现有的阿特拉津降解方式进行比较和分析,并对阿特拉津降解的未来趋势进行讨论和展望。为解决生物修复技术周期长等问题,结合不同降解方式提出了建设性的意见和建议。将物理修复技术、生物修复技术、化学修复技术相结合,可以找出对阿特拉津残留降解效果最好、有利于当今可持续发展理念的修复技术。     

苹果属无融合生殖相关基因SERK1遗传转化的研究

本研究以p BI121为植物表达载体,在已构建的无融合生殖基因表达载体p BI121-Mh SERK1和p BI121-Mhd SERK1的基础上,利用根癌农杆菌介导法,将苹果属无融合生殖相关基因SERK1转入受体植株烟草中。研究结果表明:烟草叶片浸染后,经共培养和选择培养形成再生芽,分别获得7株p BI121-Mh SERK1和6株p BI121-Mhd SERK1转烟草抗性植株,PCR检测证明已成功获得Mh SERK1和Mhd SERK1烟草转化株系。本研究可为下一步无融合生殖相关基因功能验证研究奠定基础。     

Ta6-SFT在烟草中的逆境诱导型表达及抗旱性

分别构建CaMV35S启动子驱动的Ta6-SFT组成型植物表达载体和rd29A启动子驱动的逆境诱导型表达载体。利用农杆菌介导法分别导入烟草中,获得转基因株系,Southern杂交和Northern点杂交确定Ta6-SFT整合进转基因株系基因组中,并正常转录。以非转基因株系作对照,对2种转基因烟草株系进行干旱胁迫处理,采用半定量RT-PCR分析Ta6-SFT在转基因株系中的表达,同时测定胁迫0 d和18 d果聚糖含量及部分农艺性状。结果表明,含有rd29A启动子的逆境诱导型株系中Ta6-SFT相对表达量比在含CaMV35S启动子的组成型株系中高,而且积累更多的果聚糖;从株高、1/2株高处茎粗、叶面积数据来看,逆境诱导型转基因株系的生长势优于组成型株系,对干旱表现强的耐性。因此,在转基因植物中逆境诱导型表达Ta6-SFT基因将发挥更好的抗逆功能。     

PSⅡ抑制型除草剂Atrazine诱导白菜幼苗叶绿体蛋白质组的变化

为了分析除草剂的作用机理, 用PSⅡ抑制型除草剂阿特拉津处理白菜幼苗, 用2-DE技术和生物质谱方法分析叶绿体蛋白质组的变化, 结果表明, 23种叶绿体蛋白质斑点表现出明显且可重复的改变, 其中4个下调, 5个上调, 14个表现出质的变化;在被处理植株中10个蛋白质斑点是新合成的; 14个蛋白质斑点中的4个在高浓度(10 mg L^-1) Atrazine处理后消失了, 但在低浓度 (0.01、 0.1和1 mg L^-1) Atrazine处理下没有变化。对14个发生了质变的蛋白质斑点进行了MALDI-TOF MS分析, 其中7个分别被鉴定是糖基转移酶-Ⅰ、异戊二烯合成酶、一个经推测的蛋白质、脯氨酸脱氢酶、推测的6-果糖磷酸激酶异构酶Ⅱ、钙转运ATP酶和尿素酶K。同时也分析了阿特拉津处理对白菜幼苗叶绿素含量和可溶性蛋白质含量的影响, 结果表明, 经阿特拉津处理后叶绿素a含量下降, 叶绿素b含量有上升趋势, 但不显著。可溶性蛋白质含量随阿特拉津浓度的增加呈上升趋势。     

GhWRKY44基因在烟草中遗传转化及功能分析

为了进一步验证GhWRKY44(登录号:KJ801807)基因在烟草异位表达后的功能,构建了Ca MV35S启动子调控、Nos为终止子的棉花抗枯萎病相关基因(GhWRKY44)的过表达载体;电击法将其导入农杆菌GV3101,菌液PCR筛选鉴定阳性菌株,采用农杆菌介导法转化烟草;T0转化植株经卡那霉素筛选、PCR检测后,随机从转基因T0中选取5株进行RT-PCR检测,均为阳性株,说明GhWRKY44基因不仅整合到烟草基因组中而且还能正常转录。对过表达GhWRKY44基因的转基因烟草T1株系进行实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析。结果表明,在正常生长情况下,PR5和NPR1的表达量在转GhWRKY44株系中明显增加,枯萎病菌侵染后,在转GhWRKY44株系中,PR1a、PR2和NPR1的表达量迅速增加,明显高于野生型株系,而PR5的表达量则低于野生型株系,说明该目的基因能在烟草中异位表达并能激活病程相关蛋白基因的表达,但其功能仍需进一步研究。     

转棉花叶绿体Cu/Zn-SOD基因烟草的获得及其功能的初步验证

构建了棉花叶绿体Cu/Zn-SOD基因的植物表达载体,利用农杆菌介导法将其导入NC89烟草,PCR、Southern blotting检测结果显示有4个烟草株系中整合了棉花叶绿体Cu/Zn-SOD基因,SOD酶活性测定结果显示4株转基因烟草植株SOD酶活性都明显高于非转基因烟草,离体叶片暗处理试验结果也证明四株转基因烟草比非转基因烟草SOD酶活下降速度明显减慢,百草枯喷施试验表明,转基因烟草都比非转基因烟草对百草枯的耐性增强,这一系列试验间接地说明外源基因的导入增强了烟草的耐衰老能力,本研究为今后利用SOD基因研究作物的早衰性状奠定了基础.     

叶绿体型转昆虫抗冻蛋白基因烟草的耐寒性

根据已构建的大豆叶绿体表达载体pJY01,设计特异性引物,将昆虫抗冻蛋白基因MpAFP149插入此载体中构成叶绿体表达载体pJY01-MpAFP149,利用基因枪轰击法转化烟草,经壮观霉素筛选获得4株叶绿体型转抗冻蛋白基因烟草株系。PCR和PCR-Southern结果显示外源基因已整合至烟草叶绿体基因组中但同质化水平不高,RT-PCR结果也表明昆虫抗冻蛋白基因已发生了转录。将野生型烟草、叶绿体型转抗冻蛋白基因烟草及核转化T₁代转抗冻蛋白基因烟草(pCAMBIA1302- MpAFP149)于–1℃低温处理3 d,观察耐寒表型及测定相对电导率。结果表明, 叶绿体型转基因烟草的耐寒表型优于野生型烟草,但与核转化的T₁代转抗冻蛋白基因烟草无显著差异。处理3 d时,叶绿体型转基因烟草和T₁代转抗冻蛋白基因烟草的电导率分别为39.2%和38.2%,而野生型烟草已达73.7%。本实验获得的异质化转叶绿体抗冻蛋白基因烟草与转核基因烟草的耐寒力无差异。     

陆地棉GhSAD2基因表达载体的构建、转化及抗寒性初步分析

为研究Δ9-硬脂酰-ACP脱氢酶基因的功能及其与植物抗寒性的相关性,以陆地棉GhSAD2基因(KX197920)为目的基因,构建植物表达载体pBI121-GhSAD2,将该表达载体通过电击法导入根癌农杆菌GV3101中,采用根癌农杆菌介导的叶盘法转化烟草。通过PCR和GUS活性染色鉴定外源GhSAD2基因是否导入并整合到烟草基因组上转录表达。将转pBI121-GhSAD2型和野生型烟草置于4℃下处理48 h后,检测其电解质渗漏率并观察其表型。研究结果证明目的基因GhSAD2已整合到烟草及棉花的基因组中,共获得转基因植株9株,转化率为75%。陆地棉GhSAD2基因能够显著增强非低温驯化植物烟草的抗寒性,从而提高植物细胞的低温防御能力,为进一步探究该基因的功能鉴定了基础。     

青稞HvBADH1基因的克隆及其转化烟草的初步研究

应用RT-PCR结合RACE技术, 从青稞总RNA中扩增得长度为1 512 bp的甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因cDNA全长编码序列。通过氨基酸同源性比对, 发现该序列的推定表达产物与大麦BADH同工酶BBD2的同源性为98.4%, 而与小麦、玉米和水稻等禾本科作物的BADH同源性分别为97.0%、84.7%和85.1%。将克隆到的青稞cDNA序列命名为HvBADH1, 投递到GenBank, 获得收录号EF492983。HvBADH1可以在原核表达系统TB1-pMAL c2x中正常表达出分子量为54.2 kD的多肽链。将HvBADH1的编码ORF, 插入到添加了植物表达CaMV 35S启动子和Nos polyA终止子调控元件的植物表达载体pCAMBIA1301质粒相应的克隆位点中, 构建了HvBADH1基因的农杆菌植物转化系统LBA4404(pCAM-ba)。进而采用农杆菌介导法, 将HvBADH1基因导入烟草中, 对所获得的潮霉素抗性烟草株系进行PCR、Southern blot和RT-PCR等分子生物学检测, 结果表明, 在得到的2个转基因株系中, HvBADH1基因已整合到受体植物基因组中, 并且可以在mRNA水平上进行转录。     

应用RNA沉默技术获取抗黄瓜花叶病毒(CMV)和烟草花叶病毒(TMV)转基因烟草

RNA沉默是迄今最为有效的抗病毒策略,利用该策略不但能获得免疫转基因植株,且所得植株不易与其他病毒基因重组或异源包壳、生物安全性较高。将本实验室已构建的携带有烟草花叶病毒(TMV)部分移动蛋白基因(ΔMP)和黄瓜花叶病毒(CMV)部分复制酶基因(ΔRep)反向重复结构的植物表达载体pBIN438-MP-Rep(i/r),用农杆菌浸润法转化普通烟草品种K326,共得196株转化植株,经卡那霉素筛选和PCR检测发现128株为阳性转基因株;PCR-Southern和RT-PCR分析表明外源基因已整合到烟草基因组并在转录水平上得到表达;ELISA结果显示20.3%的转基因植株对CMV和TMV复合侵染表现免疫性。本结果为利用RNA沉默技术进行植物抗多种病毒育种提供重要数据,为防治其他多种病毒复合侵染提供借鉴。     

High-efficiency transformation of Gossypium hirsutum embryogenic calli mediated by Agrobacterium tumefaciens and regeneration of insect-resistant plants

A simple protocol of transformation of cotton (Gossypium hirsutum L.) at a high frequency has been developed via Agrobacterium mediation, coupled with the use of embryogenic calli as explants. Embryogenic calli derived from only one to two somatic embryogenic calli lines of two Chinese cotton cultivars, the cvs. Ekang 9 and Jihe 321 which have low embryogenic potency were first inoculated with the A. tumefaciens strain LBA4404 harbouring binary vector pBin438 carrying a synthetic Bacillus thuringiensis‐active Cry1Ac and API‐B chimeric gene. Infected embryogenic calli were co‐cultivated for 48 h and were then moved on to the selection medium with kanamycin (100 mg/l) for 7‐8 weeks. Then, the kanamycin‐resistant calli (Km¹) subcultured in proliferation medium would re‐differentiate to form somatic embryos in 30 days. Cotyledon embryos were transferred to 100‐ml Erlenmeyer flasks for germination and regeneration. Putative transformants were confirmed by polymerase chain reaction and Southern blot analysis. Forty‐five regenerated plants were successfully transferred to soil, of which 12 proved to have the active Cry1Ac and API‐B chimeric gene. Insect resistance was tested by bioassay. The transgenic plants were highly resistant to cotton bollworm (Heliothis armigera) larvae, with mortality (insect resistance) ranging from 95.8 to 100%. In comparison with the methods used in Agrobacterium‐mediated transformation of cotton hypocotyls or cotyledons, about 6 months are saved by using the method presented in this paper to obtain a large number of transgenic plants.     

农杆菌介导轮状病毒抗原蛋白VP4基因遗传转化花生的研究

选用鲁花14与花育23花生品种, 通过农杆菌介导开展了轮状病毒抗原蛋白VP4基因遗传转化研究, 从转化植株中随机选取26株表现Kan抗性植株进行npt II基因的PCR检测, 结果有22株能扩增出620 bp左右的npt II基因条带, 阳性率约为84.62%。提取npt II基因显示为阳性的植株叶片DNA作模板, 用VP4基因特异引物进行PCR扩增, 经琼脂糖凝胶电泳分析, 所有npt II基因阳性的植株均扩增出了约2 350 bp的特异性条带, 而野生型没有。对部分转基因植株进一步进行PCR-Southern杂交和Southern杂交分析, 发现转基因植株中出现了阳性杂交信号, 表明VP4基因的确已经整合到花生的基因组中, 并且是1~2个拷贝。用RT-PCR分析了11株转G1VP4基因的植株, 证明插入鲁花14中的VP4基因已经正常转录, 利用Western blot方法检测筛选到的4株转基因花生, 分别提取其蛋白, 在30 kD处出现特异性蛋白条带, 这为获得转基因创新种质材料奠定了基础。     

冬小麦对除草剂莠去津反应敏感性及其遗传控制

以２４个冬小麦品种（或品系）为试材,研究测定了冬小麦对莠去津反应的敏感性。结果表明,在苗前土壤喷３０００ｍＬ／ｈｍ＾２莠去津的条件下,出苗后３０ｄ有６个品种表现不敏感（Ｔ）,７个品种表现中感（ＭＳ）,４个品种表现中抗（ＭＴ）;小麦根部受莠去津的为害重于地上部。观察了不同反应型小麦品种之间杂种Ｆ１、Ｆ２和ＢＣ１的敏感和不敏感植株分离比例,小麦对莠去津反应受细胞核基因控制,与细胞质基因无关。该基因属单基因遗传,敏感性为隐性,不敏感性为显性。研究了莠去津对小麦幼胚培养的影响,低浓度莠去津对小麦幼胚愈伤组织诱导率没有明显影响,高浓度莠去津降低了愈伤组织的诱导率。无论培养基中的浓度高低,莠去津对继代培养中愈伤组织的生长状态都有影响。     

新疆棉花4个主栽品种的体细胞胚胎发生及植株再生

以新疆4个主栽棉花品种新陆中20、新陆早24、新陆早33和03298为材料, 通过不同浓度的激素组合成功地诱导获得了体细胞胚并进一步发育成苗。研究发现, 所用的4种激素组合均能有效诱导愈伤组织, 其中又以0.02 mg L^-1或0.10 mg L^-1 KT和0.1 mg L^-1 2,4-D组合的诱导效果最佳; 两个诱导措施有利于胚性愈伤组织的产生, 即沿中柱纵切棉花下胚轴切段, 并以纵切面接触培养基; 愈伤组织诱导培养基中KNO₃用量加倍。挑选黄绿色、灰绿色或浅绿色的质地疏松的愈伤组织继代于无激素且KNO₃含量加倍的培养基中可产生胚性愈伤组织, 并在高比例KT/2, 4-D(0.05 mg L^-1或0.10 mg L^-1 KT和0.01 mg L^-1 2,4-D)促进下发育成胚。借助在培养基上垫滤纸产生干燥作用, 并间隔使用强透气效果的棉塞对培养三角瓶进行透气处理, 体细胞胚可成熟发育并产生根系发达的正常再生植株。应用此法, 4个实验材料在6~8个月内即可获得大量再生苗。     

种植密度对夏玉米碳氮代谢和氮利用率的影响

研究了低、中、高3个种植密度对夏播玉米CF008、郑单958和金海5号碳氮积累、运转及氮肥利用的影响, 以期通过密度调控碳氮代谢, 实现产量与氮肥效率协同提高。结果表明, 吐丝期茎叶总糖和全氮积累量和茎叶总糖和全氮的运转率均以中或高密度下较高, 而籽粒产量、氮素吸收效率、氮素利用效率和氮肥利用率均以中或低密度显著高于高密度。吐丝前地上部氮素积累量以中高密度下较高, 但成熟期地上部总氮量及籽粒氮量均以中低密度较高, 表明吐丝期后植株氮素积累量对玉米籽粒氮贡献较大。在中低密度下, 3个品种夏玉米产量达10 262~11 461 kg hm^-2, 氮肥利用率达23.00%~34.11%。     

大豆(Glycine max) GmDREB5互作蛋白GmGβ1的筛选及鉴定

从大豆(Glycine max)中克隆了一个与抗逆相关的DREB (Dehydration Responsive Element Binding Protein) 基因GmDREB5。功能分析证明, GmDREB5基因能够显著提高烟草的抗旱性和耐盐性。为了筛选GmDREB5的互作蛋白, 采用酵母双杂交系统以GmDREB5蛋白73~226位氨基酸区段为诱饵筛选干旱处理的大豆cDNA文库, 发现一个互作蛋白含有保守的WD40结构域, 与棉花(Gossypium hirsutum)和水稻(Oryza sativa)的G蛋白β亚基分别具有61%和52%的同源性, 说明蛋白可能是一类新的大豆G蛋白β亚基, 将其定名为GmGβ1。将GmDREB5与GmGβ1共转化酵母菌株AH109, 转化的酵母能够在四营养缺陷型培养基上(SD/ trp- leu- his- ade-)正常生长, 而对照不能生长; 同时, 共转化的酵母能够激活LacZ报告基因的表达, 证明GmGβ1与GmDREB5之间存在相互作用。表达特性分析表明, GmGβ1基因受干旱、低温、高盐等胁迫和激素ABA处理的诱导而表达, 证明GmGβ1不仅参与植物对非生物胁迫的响应, 同时参与对GmDREB5蛋白水平的调控。     

转GAFP-NPI基因香石竹

将双价抗病基因转入同一植物,是增强植物抗病性、拓宽抗病谱的有效措施.在建立香石竹叶片离体培养再生体系的基础上,将兔防御素基因(NP-I)和天麻毒蛋白基因(gastrodia antifungal protein,GaFP)构建在同一个植物表达载体pBin35SGAFP-NPI上,通过农杆菌介导法,利用香石竹叶片作外植体,将GAFP-NPI双价抗病基因导入香石竹品种Asso、Tuareg、ciao Bianco,经卡那霉素筛选共获得300余株转基因植株,并进行多重PCR检测,证明GAFP-NPI双价抗病基因已整合进香石竹的基因组中.琼脂糖孔隙扩散实验证明转基因香石竹对绿色木霉具有抑菌活性,说明了GAFP和NPI双价抗病基因在转基因植株中得到了表达.