马铃薯ARF基因RNAi载体的遗传转化及对其试管薯生理特性的影响

用含有ADP核糖基化因子(ARF)基因的干扰载体的农杆菌转化马铃薯栽培品种“甘农薯2号”,获得转化植株48株,经卡那霉素抗性筛选和PCR检测证明ARF基因已成功整合到马铃薯基因组中。用实时荧光定量PCR检测表明,转化植株中ARF基因的表达较对照均有不同程度的下降,在转基因株系Z-11和Z-12中,ARF基因表达的干扰程度分别高达92.53%和93.22%。对转基因植株诱导的试管薯的淀粉、可溶性糖、蛋白质、蔗糖和葡萄糖含量测定结果表明,与未转基因的对照相比,转基因植株的淀粉含量提高了4.29%~34.27%,蛋白质含量提高了1.47%~7.35%,可溶性糖含量提高了1.44%~17.39%;蔗糖含量提高了11.53%~53.84%,而葡萄糖含量降低了6.06%~21.21%。     

生长调节剂处理对马铃薯贮藏期萌发及氧化酶活性的影响

探究生长调节剂对马铃薯贮藏期休眠的调控效果及其生理作用机制,对保障马铃薯安全贮藏和研究马铃薯休眠机制都具有重要意义。本研究以马铃薯中长休眠期品种“川芋117”和短休眠期品种“费乌瑞它”为供试材料,赤霉素(gibberellin A₃, GA₃)、氯苯胺灵(chlorpropham, CIPC)和脱落酸(abscisic acid, ABA)为供试试剂,研究不同作用类型生长调节剂处理对不同马铃薯品种贮藏期块茎萌发动态及不同部位氧化酶活性的影响。结果表明,GA₃促进马铃薯的萌发主要表现在缩短块茎的萌发期上,“川芋117”和“费乌瑞它”较对照(control, CK)分别缩短10.42%和26.92%。而ABA和CIPC抑制马铃薯的萌发表现在延长其萌发期上,在“川芋117”上分别较CK延长10.42%和106.25%,在“费乌瑞它”上ABA处理延长23.08%,CIPC处理块茎未发芽。且ABA处理能显著降低休眠幅度,“川芋117”和“费乌瑞它”休眠幅度分别降低17.95%和29.41%,块茎萌发较整齐。马铃薯块茎在贮藏期芽周和薯肉部位的多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)和过氧化物酶(peroxidase,POD)活性均呈先升高后降低的变化趋势,其峰值出现的时间与其开始大量发芽的时期基本一致,表明PPO和POD活性的升高是块茎解除休眠开始萌芽的生理基础之一。GA₃、ABA和CIPC处理显著影响块茎芽周和薯肉PPO和POD活性,其中GA₃主要提高块茎芽周部位的PPO和POD活性,CIPC和ABA有降低未发芽块茎芽周和薯肉PPO活性的趋势,但ABA处理在块茎休眠解除过程中氧化酶活性上升,特别是“川芋117”,这可能是GA₃打破休眠促进萌发、CIPC和ABA延长休眠的生理机制之一。     

内生枯草芽孢杆菌265ZY4对温度和紫外光胁迫下紫花针茅生化特征的影响

在高、低温和紫外线胁迫下,将高寒草地紫花针茅的内生细菌265ZY4回接至紫花针茅测定其对寄主抗胁迫能力的影响。结果表明,接种265ZY4后紫花针茅的株高增加35.02%,叶宽增加34.69%;在低温、高温和紫外线胁迫下带菌紫花针茅叶绿素含量高于对照,温度胁迫下叶绿素呈先上升后下降,但紫外线胁迫下呈快速下降;在低温和紫外线胁迫下带菌紫花针茅可溶性糖含量分别在第4和6天后显著高于对照,但可溶性蛋白含量低于对照,温度和紫外线胁迫下可溶性蛋白和可溶性糖呈“上升-下降”的趋势;低温胁迫下带菌紫花针茅超氧化物歧化酶(SOD)活性变化显著小于对照,带菌及对照均呈“降低-升高-降低”的规律;紫外线胁迫下带菌植株SOD活性呈现“下降-上升”的趋势,第8天时显著高于对照,对照表现为“下降-上升-下降”的趋势;在低温和紫外线胁迫下带菌紫花针茅苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性高于对照,且在低温胁迫下呈“上升-下降”的趋势,但在高温和紫外线胁迫下呈“下降-上升-下降”的趋势。试验结果表明,内生细菌265ZY4有助于维持逆境胁迫下宿主生化指标的稳定,提高宿主对逆境的忍耐能力。     

干旱胁迫对鸭茅根、叶保护酶活性、渗透物质含量及膜质过氧化作用的影响

以2种不同耐旱性的鸭茅基因型(敏感型“01998”和耐旱型“宝兴”) 为研究对象,研究干旱胁迫下鸭茅根、叶膜质过氧化作用,渗透调节和保护酶活性的生理变化,探讨鸭茅耐旱机制。结果表明, 随着干旱胁迫时间的延长,2种基因型鸭茅根系及叶片电导率,丙二醛含量逐渐增加,渗透调节物质可溶性糖和游离脯氨酸不断积累,而可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶和抗坏血酸过氧化物酶活性呈先上升后下降趋势。其中,叶片脂膜过氧化产物MDA累积和膜透性增幅较大,说明在持续的干旱胁迫下叶片所受伤害重于根系。而渗透物质积累方面,叶片中可溶性糖和可溶性蛋白的含量高于根系,而根系中的游离氨基酸的相对增加量则大于叶片,这可能与叶片是糖的主要产生部位,而根系则可以合成氨基酸有关。研究还表明,干旱胁迫第24天,耐旱型品种“宝兴”根系及叶片APX、POD活性显著高于“01998” 表明重度干旱胁迫并没有降低APX和POD酶清除H₂O₂和单态氧的能力,说明“宝兴”鸭茅在干旱条件下抗氧化清除系统响应更积极、更持久。     

紫花苜蓿1型金属硫蛋白基因的表达及抗逆性分析

根据NCBI中紫花苜蓿1型金属硫蛋白基因(MET1, 登录号:AF189766.1)cDNA序列设计一对特异性引物,以紫花苜蓿品种“农菁1号”的cDNA为模板,利用PCR技术克隆出的一个基因,命名为MsMT1,测序发现该基因全长228 bp,编码75个氨基酸。通过碱基序列比对发现MsMT1与MET1的相似度为99%。通过氨基酸序列分析和进化树分析,发现与其他植物的1型金属硫蛋白基因具有较高的同源性。利用qRT-PCR对MsMT1在苜蓿不同器官中的表达进行分析,发现该基因在根和子叶中表达量较高。将苜蓿幼苗进行不同浓度NaCl、Na₂CO₃、NaHCO₃及不同pH值胁迫处理后, 观察MsMT1基因的表达,发现MsMT1的表达量随盐碱处理液浓度和pH值变化发生改变,说明MsMT1与植物的抗逆性相关。采用农杆菌介导法将MsMT1导入苜蓿植株体内,卡那抗性的筛选和Northern blot结果显示MsMT1基因能够在转基因苜蓿中高效表达。用不同浓度NaCl、NaHCO₃处理野生型和转化MsMT1基因的苜蓿幼苗,观察幼苗受胁迫后的表型,发现转基因的苜蓿幼苗比未转基因的苜蓿幼苗抵抗力高。本研究表明MsMT1基因能够增加苜蓿对胁迫的抗性。     

低温弱光胁迫下芸豆叶片光抑制与类囊体膜脂构成变化

以对低温弱光敏感性有差异的两个红芸豆品种为材料,研究了低温弱光胁迫处理及恢复过程中幼苗叶片的叶绿素含量、荧光参数和类囊体膜脂肪酸组成的变化。结果表明:与对照相比,随胁迫时间延长,叶片中Chl a、Chl b和Chl(a+b)含量降低(P<0.05);F_v/F_m、F_v'/F_m'、qP、Φ_PSⅡ和ETR下降(P<0.05),Chl a/b和NPQ上升(P<0.05);类囊体膜脂MGDG、DGDG和SQDG中的亚麻酸(C18:3)含量显著降低(P<0.05),棕榈酸(C16:0)含量显著升高(P<0.05),PG中的棕榈酸(C16:0)和反式十六碳-烯酸[C16:1(3t)]含量降低(P<0.05),而亚麻酸(C18:3)和亚油酸(C18:2)含量升高(P<0.05),在叶片抵御低温弱光胁迫过程中维持一定的膜脂不饱和度的重要作用。随胁迫时间延长,类囊体膜总饱和脂肪酸(SFA)含量升高,多不饱和脂肪酸(PUFA)含量以及膜脂不饱和度(U/S)显著降低,恢复期则相反。在胁迫处理和恢复期,“英大红”和“小红芸豆”的U/S变化差异不明显,PUFA含量变化差异显著(P<0.05),且与F_v/F_m的相关性分别达到86.21%和83.92%,表明低温弱光处理及恢复过程中,光抑制后PSⅡ功能的修复与PUFA含量增加存在一定关系。因此,低温弱光胁迫下“英大红”光抑制程度较“小红芸豆”轻,可能是较高含量的PUFA增加了类囊体膜的不饱和度,维持膜的稳定性,减轻了光抑制。     

外源水杨酸对低温胁迫下海滨雀稗抗寒生理特征的影响

为探讨水杨酸(SA)对海滨雀稗耐寒性的影响,以海滨雀稗“白金”品种为材料,分析了外源水杨酸(1 mmol·L^-1)预处理对适温(30 ℃/25 ℃,昼/夜),冷害(8 ℃/4 ℃)和冻害(2 ℃/-2 ℃)3种温度处理下海滨雀稗生长速率和草坪质量、叶片电导率(EL)和丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性、脂肪酸含量及脂肪酸不饱和指数的影响。结果表明,在冷害和冻害下,草坪质量下降,叶片EL增大,MDA含量升高,叶片SOD、POD和CAT活性升高;而外源SA预处理显著缓解低温对海滨雀稗草坪质量的伤害,降低叶片EL和MDA含量,提高SOD、POD和CAT活性。低温下叶片不饱和脂肪酸含量升高,饱和脂肪酸含量下降,而外源SA预处理将进一步显著提高不饱和脂肪酸的含量和脂肪酸不饱和指数。因此,外源SA预处理显著提高冷害和冻害胁迫下海滨雀稗叶片的不饱和脂肪酸含量和不饱和指数,从而维持低温胁迫下细胞膜的稳定性,增强抗氧化能力,缓解低温对植株的伤害而提高耐寒能力。     

遮阴对大豆幼苗光合和荧光特性的影响

为了探寻不同遮阴条件下大豆幼苗叶片的光合响应机理及寻求适度的遮阴比例,本试验模拟田间玉/豆套作,以强耐阴“南豆12号”和弱耐阴“桂夏3号”2个大豆品种为材料,在不遮阴、半侧遮阴(30%,50%,70%)和全遮阴(50%)5个不同遮阴方式下,测定了不同生育期遮阴和复光后大豆幼苗叶片色素含量、光合速率和叶绿素荧光参数的变化。结果表明,随着遮阴程度增加,大豆幼苗叶片的色素含量和初始荧光强度(F₀)增加,叶绿素a/b值变小;光合速率(P_n)、最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)和光化学淬灭系数(qP)呈先升后降趋势,非光化学淬灭系数(NPQ)则呈先降后升的趋势。遮阴胁迫对2个大豆品种幼苗第四复叶期的影响最为显著。2个品种间比较,“南豆12号”和“桂夏3号”在弱遮阴下都能通过改变色素组分比例、促进光合电子传递等途径提高光能潜力的利用来适应弱光环境。在强遮阴胁迫下,“南豆12号”的PSⅡ反应中心抗胁迫能力更强,“桂夏3号”则不能及时耗散过剩光能,导致光合机构受到破坏。     

黄腐酸改善连作马铃薯生长发育及抗性生理的研究

研究了黄腐酸对连作马铃薯幼苗生长发育、块茎营养和抗性生理的影响。结果表明,连作马铃薯幼苗生长发育受到显著抑制,而黄腐酸处理对连作马铃薯的生长发育表现出显著的促进作用;黄腐酸处理相对提高了马铃薯块茎的淀粉含量、Vc含量和可溶性蛋白含量;黄腐酸处理显著减小了连作引起的叶片叶绿素、脯氨酸和可溶性糖含量下降的幅度,相对提高了SOD和CAT活性,并降低了MDA含量和活性氧水平。黄腐酸处理减轻了连作所造成的生理障碍,从而提高了马铃薯幼苗对连作障碍的整体抗性,促进了连作马铃薯的生长发育,改善了马铃薯块茎营养。     

紫花苜蓿MsHST基因克隆及拟南芥转化

运用RT-PCR法从紫花苜蓿（Medicago sativa）中成功克隆出长度约1100 bp的尿黑酸法呢基转移酶基因MsHST,采用qRT-PCR的方法,分析MsHST基因的表达特征,结果显示MsHST在所有组织中均有表达,但在叶片中表达量最高,根中最低;随叶片的衰老,表达量降低。且构建了超表达载体pBI-MsHST,并获得拟南芥（Arabidopsis thaliana）转基因植株,经PCR,RT-PCR和GUS染色检测转基因植株,初步证实目的基因在拟南芥中表达。     

Chi基因的克隆及转基因马铃薯植株的获得

为了提高马铃薯对真菌病害的抗性,本试验进行了马铃薯转基因抗病育种的初步研究。通过PCR扩增,从生防木霉菌Trichoderma atroviride的cDNA中克隆到一个内切几丁质酶基因Chi,构建了植物表达载体p33ECR-Chi。通过农杆菌介导的转化方法将Chi基因转化到马铃薯栽培品种“费乌瑞它”和“夏波蒂”试管薯片中。经侵染和共培养后,用卡那霉素和羟苄青霉素筛选抗性芽,共获得18株植株,对所得转化植株进行PCR检测,结果12株为阳性,占67%。本试验为利用基因工程技术提高马铃薯的生防能力奠定了基础。     

转EGFP基因山羊克隆胚的发育

利用脂质体包裹含EGFP基因的质粒,并将之导入山羊乳腺上皮细胞,经G418筛选获得阳性细胞,以阳性细胞作为核供体,利用核移植技术构建转基因克隆胚。结果表明：用转基因山羊乳腺上皮细胞作为核供体,电融合法更适合构建转基因克隆胚。转基因山羊克隆胚体外培养最佳方案是用SOFaa培养液,在培养72 h后加入10%的正常山羊血清（Normal goat serum,NGS）。荧光显微镜下观察到转基因克隆胚中EGFP的表达,大部分克隆胚发育到8-16细胞以后的时期,绿色荧光蛋白才开始逐渐表达,随着发育时间的延长,绿色荧光蛋白的表达也逐渐增强。说明外源基因在胚胎早期发育阶段可以表达,EGFP可以作为报告基因来实现对外源基因整合及表达的监测。     

苦豆子赖氨酸脱羧酶基因启动子在拟南芥中的表达分析

赖氨酸脱羧酶(LDC)基因是苦豆子中氧化苦参碱(OMA)生物合成的第一个关键酶基因。在已有苦豆子赖氨酸脱羧酶基因(SaLDC)基础上克隆得到该基因上游1260 bp的启动子序列,GenBank登录号为KY038928,前期在苦豆子愈伤组织中的瞬时表达研究显示该启动子具有启动活性。生物信息学分析发现该启动子区域除了拥有启动子区的基本顺式作用元件TATA-box和CAAT-box外,还具有多个与光信号、逆境应答等相关的顺式作用元件。为进一步研究SaLDC启动子的功能,构建了该启动子与β-葡萄糖苷酸酶(GUS)报告基因融合的植物表达载体并通过农杆菌介导遗传转化拟南芥,同时对光诱导和聚乙二醇(PEG)胁迫的转基因拟南芥进行GUS活性染色和定量分析。结果显示,在T₂代转基因拟南芥幼苗的不同生长阶段和成株的各组织器官中均可检测到GUS酶活性,且随幼苗生长时间的延长,叶片中的表达活性下降;在成株叶片和花萼中的表达活性强于根、茎、花瓣和角果。光和PEG胁迫均能诱导转基因拟南芥中GUS的表达;GUS酶活性定量测定显示,短时间的PEG胁迫(1~2 h)GUS酶活性显著上调(P<0.05),而连续胁迫8 h时GUS酶活性下调至最低(P<0.01),比胁迫前下降了28.2%。以上结果表明SaLDC启动子既有时空表达特异性又有组织表达特异性,光诱导和干旱胁迫对结构基因的表达有重要的调控作用。     

Transient expression of phospholipase D1 during heart development in rats

The expression of phospholipase D (PLD) isozymes was examined in the hearts of rats at different stages of development. Immunoprecipitation and Western blot analysis revealed weak PLD1 expression in the hearts of day 17 embryos. The level of PLD1 protein increased transiently 0 and 3 days postpartum, and declined gradually beginning 7 days after birth. Immunohistochemistry revealed weak PLD1 immunostaining in some cells at embryonic day 17. In contrast, some vascular endothelial cells and cardiomyocytes were immunostained typically at days 0, 3, and 7 after birth. After postnatal day 21, weak PLD1 expression was immunodetected in some vascular endothelial cells and cardiomyocytes. This suggests that the PLD1 protein in the heart is strongly associated with the early postnatal development of the heart in rats.     

大整薯稀播对马铃薯农艺性状和产量的影响

为探索提高马铃薯产量的新途径,以大整薯作为种薯进行大田试验,研究了大整薯稀播的增产潜力和对马铃薯主要农艺性状的影响。结果表明,大整薯稀播能使马铃薯的出苗率、主茎数、株高、穴结薯数、穴薯鲜质量、叶面积指数、产量和商品率均有不同程度增加,与切块播种相比,差异极显著。综合比较表明,大整薯稀播具有很大的增产潜力,并能改善马铃薯的主要农艺性状,在生产中推广应用的前景较大。以每个整薯质量为140～160 g,播种密度为27 779株/hm²组配的处理,增产幅度最大,故在马铃薯生产中建议使用此组配形式。     

马铃薯‖燕麦对马铃薯氮、磷、钾含量及营养品质的影响

在宁夏南部山区,通过田间小区试验,以单作马铃薯(Solanum tuberosum)为对照,研究了4种马铃薯‖燕麦(Avena sativa)间作行数比(2∶2、2∶4、4∶2、4∶4)对马铃薯氮、磷、钾素含量及品质的影响。结果表明,从开花期至收获期,随生育进程的推进,马铃薯地上茎、叶中的氮、磷、钾素含量呈逐渐下降趋势,而块茎中氮、磷、钾素含量呈现上升态势。马铃薯各器官氮素含量从开花期至收获期始终表现为叶片地上茎块茎;而收获期钾和磷的分配积累中心转移为块茎。马铃薯、燕麦间作可以提高马铃薯氮素、钾素含量,但降低了磷素含量。马铃薯‖燕麦间作行数比为4∶2的处理粗蛋白含量最高,显著高于单作(P0.05);马铃薯‖燕麦间作行数比为4∶4的处理有较高的淀粉含量、还原糖含量和维生素C含量。这表明,合理的间作模式在一定程度上能改善马铃薯块茎品质。     

留膜留茬免耕栽培对旱作玉米田土壤养分、微生物数量及酶活性的影响

为了探讨不同耕作和覆盖方式对陇东黄土旱塬农田耕层土壤养分、土壤容重、酶活性及微生物数量的影响。采用随机区组设计,设置留膜留茬免耕栽培(T)和全膜双垄沟播栽培(CK)2个处理,测定不同生育时期0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm 3个土层土壤养分含量、水解酶(蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶)活性及微生物(细菌、放线菌、真菌)数量等指标。结果表明:与 CK 相比,留膜留茬免耕栽培显著(P<0.05)提高了收获期表层(0~10 cm)土壤有机质、全量磷钾及速效磷钾含量,随土层深度增加,有机质及全量和速效磷钾含量均呈递减趋势。碱解氮含量在0~20 cm土层降低,在20~40 cm土层出现聚集。留膜留茬免耕栽培显著(P<0.05)增加了0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm土层土壤容重,增幅为7.1%~12.4%。不同耕作方式玉米0~40 cm土层微生物数量为细菌>放线菌>真菌。耕作方式对不同土层各生育期土壤微生物数量整体上影响显著(P<0.05),为T>CK。同一生育期随土层深度增加,土壤微生物数量整体上呈减少趋势,以表层(0~10 cm)最高,为T>CK。与CK相比,T的细菌和真菌在苗期、拔节期、抽雄期、灌浆期、收获期分别增加23.7%、64.5%、7.6%、44.0%、5.6%和31.1%、91.7%、85.7%、10.5%、33.3%。放线菌在苗期、拔节期、收获期分别增加79.8%、15.1%、17.6%,抽雄期、灌浆期分别减少17.2%、33.2%。耕作方式对不同土层各生育期土壤酶活性整体上影响显著(P<0.05),为T>CK。同一生育期随土层深度增加,酶活性逐渐降低,以表层(0~10 cm)最高,T效果优于CK,与CK相比,T的蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶在玉米全生育期增幅分别为4.7%~126.1%、9.8%~47.0%、5.4%~33.7%、2.3%~43.2%。相关分析表明:土壤酶活性之间呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)相关,细菌与蔗糖酶显著(P<0.05)相关,与磷酸酶极显著(P<0.01)相关,放线菌与土壤酶活性呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)相关,表明土壤微生物数量与酶活性能较好地反映土壤肥力水平。因此,留膜留茬免耕栽培在旱作农田条件下有利于土壤有机质及磷钾养分含量、酶活性及微生物数量的提高。     

光周期与氮肥互作对华农1号青饲玉米碳氮代谢相关酶的影响

于2005年3-7月,采用盆栽试验,设置3个不同光照长度处理和氮素水平,研究了不同光照时数及氮素水平对远缘玉米杂交种华农1号青饲玉米碳氮代谢相关酶活性的影响.结果表明,在苗期,16 h光照处理下植株叶片磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶、蔗糖磷酸合成酶、蔗糖合成酶、谷氨酰胺合成酶和硝酸还原酶等酶的活性显著低于13和10 h光照处理;至抽雄期和收获期,13和10 h处理下植株叶片各种酶的活性下降速率较快,而16 h处理下酶活性下降缓慢且显著高于13和10 h处理.在抽雄期或收获期,16 h处理下叶片各种酶的活性均随施氮量的增加而增加,但在13和10 h处理下均有几种酶的活性在高氮素水平下出现下降的趋势.总的看来,在16 h光照处理下,植株苗期碳氮代谢相对较弱,到中后期代谢能力明显提高,且耐高氮能力也较强,收获期植株叶片酶的活性显著高于13和10 h处理.