Overexpression of the ThTPS gene enhanced salt and osmotic stress tolerance in Tamarix hispida

Trehalose is a non-reducing disaccharide with high stability and strong water absorption properties that can improve the resistance of organisms to various abi-otic stresses.Trehalose-6-phosphate synthase (TPS) plays important roles in trehalose metabolism and signaling.In this study,the full-length cDNA of ThTPS was cloned from Tamarix hispida Willd.A phylogenetic tree includ-ing ThTPS and 11 AtTPS genes from Arabidopsis indicated that the ThTPS protein had a close evolutionary relationship with AtTPS7.However,the function of AtTPS7 has not been determined.To analyze the abiotic stress tolerance function of ThTPS,the expression of ThTPS in T.hispida under salt and drought stress and JA,ABA and GA3 hormone stimu-lation was monitored by qRT-PCR.The results show that ThTPS expression was clearly induced by all five of these treatments at one or more times,and salt stress caused par-ticularly strong induction of ThTPS in the roots of T.hispida.The ThTPS gene was transiently overexpressed in T.his-pida.Both physiological indexes and staining results showed that ThTPS gene overexpression increased salt and osmotic stress tolerance in T.hispida.Overall,the ThTPS gene can respond to abiotic stresses such as salt and drought,and its overexpression can significantly improve salt and osmotic tolerance.These findings establish a foundation to better understand the responses of TPS genes to abiotic stress in plants.     

烟草和毛白杨次生维管发育相关MYB转录因子分析

[目的]为探讨额河杨和银灰杨天然杂种的起源机制,[方法]应用18对SSR标记,从分子水平上对新疆额尔齐斯河流域杨属植物的种间关系进行分析研究。[结果]表明:(1)SSR系统发育树将整个流域天然杨属植物分为两大类群,即黑杨派和青杨派为一类,白杨派为一类;(2)白杨派派内系统聚类图显示,银白杨、欧洲山杨、银灰杨三个树种均有较大的遗传分化,特别是杂种银灰杨似乎更大;(3)黑杨派和青杨派的UPGMA分类图显示,青杨派和黑杨派分属于2个分支,其中,青杨派内部分化相对简单,分为2支,均为典型的苦杨;黑杨派内部的分化较为复杂,可分为4类,包括典型的欧洲黑杨、额河杨和回交子代。[结论]杂种额河杨具有更多的欧洲黑杨的遗传成分,因此,将额河杨放到黑杨派是正确的。     

杨树皮储藏蛋白基因启动子的克隆和功能研究

杨树树皮储藏蛋白BSP是类似种子储藏蛋白的氮素储藏物 ,冬季在韧皮部薄壁细胞中大量积累 ,是落叶树氮代谢中的重要成分。为了研究BSP基因启动子在转基因植物中的表达特性 ,探索其在植物基因工程研究中潜在的应用价值 ,我们用PCR方法从美洲黑杨基因组中DNA扩增得到了BSA启动子片段。与GUS基因融合构建中间载体后 ,转化烟草 ,获得了一批PCR检测为阳性的转化再生植株。经GUS组织化学检测 ,发现若干转基因烟草的茎和叶柄韧皮部以及叶脉都呈GUS染色阳性 ,初步证明杨树BSP基因启动子确有韧皮部表达特性 ,可介导GUS基因在转基因烟草韧皮部特异表达。     

杨树油菜素内酯合成基因DET2的克隆与功能分析

[目的]DET2基因编码一个5α-还原酶,是油菜素内酯(BRs)合成过程中的关键限速基因。研究DET2基因在杨树生长发育中的作用,对于进一步研究油菜素内酯在木本植物中的调控机制有重要意义。[方法]从银腺杨84K(Populus alba×P. glandulosa,‘84K’)克隆得到拟南芥AtDET2同源基因PagDET2,利用生物信息学对其进行序列比对、生化特征分析、构建系统发育进化树。通过RT-PCR分析其在杨树中的表达模式。构建由CaMV 35S强启动子驱动的过表达载体,通过农杆菌介导的叶盘转化法转化84K杨,得到PagDET2-OE转基因植株。分析过表达DET2基因对于转基因植株内源BRs含量、植株生长和抗逆的影响。[结果]克隆了包含全长编码区PagDET2基因全长,可编码一个长度为257个氨基酸的蛋白质。其蛋白序列与毛果杨、拟南芥、水稻、棉花、大豆、番茄DET2蛋白同源性较高,说明该基因在进化过程中相对保守。PagDET2在84K杨不同组织中均检测到表达,其在茎中的表达较高。通过ELISA检测植物BRs含量发现,过量表达DET2可以显著提高杨树内源BRs含量。过量表达DET2基因,可以导致转基因植株的高生长,但对盐胁迫更加敏感。[结论]DET2基因作为BRs合成的关键基因,在杨树中过量表达可以显著提高内源BRs含量,促进植株增高。DET2转基因植株的获得为进一步分析BR参与木本植物生长发育的调控机制奠定了基础。     

A database for poplar gene co-expression analysis for systematic understanding of biological processes,including stress responses

Reforestation in the humid tropics and arid zones, where trees are often subject to stresses, is an effective approach for mitigating global warming. Forestation with Populus species that are tolerant to the stresses in such regions has been conducted. The selection of poplar trees with higher stress tolerance leads to more efficient reforestation. The genome-wide bioinformatics approaches of gene function have been used for revealing the mechanisms of biological processes, including such stress tolerance. The decoding of the poplar genome has been followed by the genome-wide identification of genes and then the inference of gene function for systematic understanding of biological processes. To predict gene function in poplar, we analyzed poplar gene expression data using DNA microarray datasets obtained from the Gene Expression Omnibus database and developed a database for poplar gene co-expression analysis. Using the database, we illustrate the steps to retrieve two groups of co-expressed genes that are specifically expressed in experiments of hypoxic stress response in gray poplar, a flooding-tolerant tree species. Our database allows users to extract genes involved in biological processes, such as stress reaction, and then is useful for understanding such mechanisms in tree species.     

杨树miR393对FBL基因家族成员调控作用的鉴定

【目的】揭示ptc-miR393对杨树FBL基因家族不同成员的剪切调控作用。【方法】首先将杨树FBL基因家族成员与双子叶植物、单子叶植物和蕨类植物代表物种拟南芥、水稻和小立碗藓的FBL基因家族成员进行系统进化分析;再对杨树FBL家族成员的基因结构进行比较;最后通过ptc-miR393与杨树FBL基因家族成员的序列比对、ptc-miR393及FBL基因家族成员在杨树不同发育时期及不同组织中的表达模式以及5′-RACE检测等方面对杨树miR393与FBL基因家族成员的调控作用进行鉴定。【结果】杨树FBL基因家族共有8个不同成员,两两成员之间的同源性较高,通过基因结构和功能域分析,表明它们之间可能存在冗余的功能;PtFBL1-PtFBL4之间具有较高的同源性,位于一个进化分支上,而PtFBL5、PtFBL6和PtFBL7、PtFBL8分别位于不同的分支且与PtFBL1-PtFBL4的同源关系较远。杨树FBL基因的结构和结构域出现一定的变化,预示着它们之间可能出现了分化,在时空调控上的作用有所改变。ptc-miR393与PtFBL1-PtFBL4的互补配对率较高,而与PtFBL5-PtFBL8之间有5~7个碱基的差异,在杨树不同发育时期及不同组织中,PtFBL1-PtFBL4的表达与ptc-miR393呈相反的趋势,而PtFBL5-PtFBL8的表达不受ptc-miR393的影响,5′-RACE实验也检测出PtFBL1-PtFBL4受ptc-miR393的剪切,而PtFBL5-PtFBL8不受ptc-miR393的剪切。【结论】PtFBL1、PtFBL2、PtFBL3和PtFBL4是ptc-miR393的靶基因,而PtFBL5、PtFBL6、PtFBL7和PtFBL8不受ptc-miR393的剪切调控,这为进一步揭示ptc-miR393对杨树FBL基因的调控功能奠定理论基础。     

脂氧合酶、脱落酸与茉莉酸在合作杨损伤信号传递中的相互关系

以合作杨为实验材料,检测了人为机械损伤后2、4、8、12、24、48h损伤叶片与邻近健康植株叶片内脂氧合酶(Lipoxygenase,Lox)活性、脱落酸(ABA)、茉莉酸(JA)含量的变化情况。结果显示：(1)人为损伤不但引起损伤植株体内ABA、JA含量及Lox活性的升高,而且健康植株体内该三种物质的变化与之有相同的升高趋势,表明植物体受伤后,在体内迅速合成信号物质发生防御反应,这种防御反应不仅在受损伤的植株体内发挥作用,还可以释放某种挥发性物质并通过空气传递到邻近健康植株,诱导邻近植株产生抗性;(2)在ABA、JA积累的同时,Lox的活性也升高且趋势一致,Lox与ABA、JA的合成有密切关系。     

过量表达LAR3和Bbchit1以提高毛白杨对叶枯病的抗性

利用转基因技术将多种抗病基因共同转入毛白杨中以提高其抗性,从而获得毛白杨抗病新品种是目前解决杨树真菌病害的主要研究方向之一。本研究通过根癌农杆菌介导的二次遗传转化,将来源于球孢白僵菌几丁质酶基因Bbchit1转入过量表达无色花色素还原酶基因LAR3转基因毛白杨中,实时定量PCR显示Bbchit1与LAR3均能有效表达,离体抗病试验显示Bbchit1+LAR3共表达转基因毛白杨细胞粗提液对杨树叶枯病菌具有明显抑制作用,进一步将叶枯病菌接种在转基因和非转基因毛白杨叶片上培养30天,转基因植株的感病面积均低于非转基因植株且Bbchit1+LAR3共表达转基因株系抗病效果更明显。上述抗病试验结果表明:LAR3和Bbchit1在杨树中共表达可提高其对叶枯病的抗性。     

ACC氧化酶cDNA克隆及其对美洲黑杨体内乙烯产生的反义抑制

利用ＲＴ－ＰＣＲ技术克隆了番茄ＡＣＣ氧化酶基因ＬＥＥＴＨＹＢＲ编码区０．９ｋｂ的ｃＤＮＡ片段,经酶切图谱分析和序列分析鉴定后,反向插入到植物表达载体ｐＢｉｎ４３８中,构建了表达ＡＣＣ氧化酶反义ＲＮＡ的二元载体。用农杆菌侵染美洲黑杨叶片,在含卡那霉素的ＭＳ培养基上选择转化子和植株再生,通过ＰＣＲ检测筛选到１６株转基因杨树植株,Ｓｏｕｔｈｅｒｎｂｌｏｔ分析初步确证了外源基因是以单拷贝插入到杨树基因组中;对杨树幼苗乙烯释放量的测定结果表明转基因杨树的乙烯释放量为对照植株的２８％。     

昆虫取食和挥发物诱导的杨树叶片中LOX和PAL活性变化

为了探索昆虫取食诱导的木本植物体内所产生的防御反应,以合作杨（Populus simonii×P.pyramidalis,‘Opera8277’）扦插苗为实验材料,经杨扇舟蛾（Clostera anachoreta）幼虫取食后,检测叶片中茉莉酸（jasmonate,JA）途径中的关键酶——脂氧合酶（lipoxygenase,LOX）及苯基丙酸类合成途径中的限速酶——苯丙氨酸解氨酶（phenylalanine ammonia lyase,PAL）的活性变化。结果显示,LOX和PAL的活性不仅在虫咬叶片中出现增加,在虫咬叶片上部的系统叶片中也有显著升高,表明茉莉酸途径和苯基丙酸类合成途径被激活,而且防御反应被系统性诱导。并且,与虫咬植株邻近的健康杨树叶片中LOX和PAL的增加表明,杨树间存在由昆虫取食诱导挥发物介导的信息传递。熏蒸实验也证明,茉莉酸甲酯（methyl jasmonate,MeJA）能够作为气体信号诱导合作杨植株产生防御反应。     

转多基因1年生库安托杨对溃疡病的抗性分析

目的 本研究对转多基因库安托杨株系的溃疡病抗病性检测及抗病相关基因的表达分析,为通过基因工程手段培育抗病林木新树种提供有价值的参考。 方法 以转JERF36等多个外源基因的1年生库安托杨株系D5-9、D5-20、D5-21及非转基因受体D5-0为材料,对主干人工接种溃疡病菌的各株系病情指数进行了测定,同时对接种5 d后树皮组织中5个抗病基因的表达情况进行了实时定量PCR（qPCR）分析。 结果 在溃疡病菌胁迫下,3个转基因株系对溃疡病菌的抗性显著优于非转基因受体株系,转基因株系间抗病性也具有一定差异,D5-21的病情指数显著低于其它2个转基因株系;肉桂醇脱氢酶基因在3个转基因株系树皮中表达量均高于对照,类甜蛋白基因仅在D5-19树皮中的表达量高于对照,其他3个基因在转基因株系中的表达量或与对照相当或低于对照。 结论 转多基因库安托杨株系的溃疡病抗性与非转基因对照相比均有显著提高,且转基因株系间差异显著;同时转基因株系中不同抗病基因的表达模式也有很大差异,说明溃疡病菌胁迫下转多基因库安托杨抗病调控的复杂性,其分子调控机制还有待深入研究。     

STUDY ON THE HOST BIOLOGICAL INDUCED RESISTANCE OF BACTERIAL CANKER OF POPLAR

ThefirstrePortabouttheprotectiveeffeetofless-aggrssivestrainswerethatSalamaninoculatedtheless-aggrssivcstrainsofI`tfnchingIobaccoontobaccoandIeaditob-tainpartresistance.ANerthen,thcexistofinducedresistancehavebeenrcPortonseveralkindsofplantssuchasPnIms,(*cstnut.Ma-hl.v.,1tcumis.lIlmus.lI'4'5'7.8.9.l().14.l5.16.I7.l8.1'J2lj.21=4.2s.2f'.=7.2x.3()IThei11ducedresistanceofplantsisassocl-atcdt`,iththeincrcaseofthelc17clofthepllellem*tl1eprocesscsofphellemaredcpcndonthcactivelevcloftheperoxidas…     

荔波连蕊茶GA2ox1基因的克隆及表达分析

[目的]GA2氧化酶是赤霉素生物合成代谢过程中关键酶之一,GA2ox家族基因常被用于植物矮化基因工程育种。[方法]根据植物GA2氧化酶基因编码区的保守序列设计引物,以山茶属荔波连蕊茶嫩枝为材料,提取总RNA,进行RT-PCR。采用RACE技术扩增获得1 371 bp的GA2ox基因全长cDNA序列,命名为ClGA2ox1(GenBank登录号KJ502290)。[结果]序列分析表明,ClGA2ox1放阅读框(ORF)为1 002 bp,编码333个氨基酸,5'非编码区59 bp,3'非编码区310 bp。预测的蛋白质分子量为37.31 kD,等电点为5.92,具有GA2ox超基因家族的保守结构域和特有的氨基酸残基。ClGA2ox1蛋白与GenBank中收录的其它植物GA2ox蛋白氨基酸的相似性达到80%。构建系统进化树,结果显示山茶GA2氧化酶与烟草GA2ox蛋白的亲缘关系最为密切。实时定量PCR结果显示,该基因在荔波边蕊茶不同器官及发育不同时期的均有表达,表达量有所不同:ClGA2ox1基因在2年生茎段中的表达量最高,在嫩枝和根中也有较高的表达,而在新抽生的嫩叶中最低。[结论]试验结果为进一步明确ClGA2ox1基因的功能特征及揭示其参与调控植物生长的分子机制奠定基础。