两个马铃薯品种对两种抗生素的基础抗性研究

以马铃薯东农303和Favorita的无菌苗为材料,研究了无腋芽茎段诱导愈伤组织过程中对卡那霉素和头孢霉素的基础抗性。结果表明,两个品种对两种抗生素的基础抗性存在差异,东农303对两种抗生素均较Favorita敏感。用卡那霉素作为诱导愈伤组织的抗性筛选时,对东农303的适宜浓度为50mg/L;Favorita的适宜浓度为200mg/L。用头孢霉素作为农杆菌遗传转化的脱菌剂时,对东农303适宜浓度为100mg/L或略高;Favorita依菌液的浓度和活力不同,加入低于500mg/L的浓度不会影响无腋芽茎段愈伤组织的形成。     

马铃薯HAK/KUP/KT基因家族鉴定与表达分析

为探究马铃薯HAK/KUP/KT基因家族在介导植物K+跨膜运输过程中的重要性,我们从二倍体马铃薯的基因组中鉴定到16个HAK/KUP/KT家族基因,并对马铃薯中的HAK/KUP/KT基因家族进行了进化、表达、蛋白产物定位及逆境胁迫下的表达变化综合分析,发现马铃薯中的HAK/KUP/KT基因家族除7、10和11号染色体外...     

花青素合成相关基因在二倍体彩色马铃薯薯肉中的表达分析

为了探究彩色马铃薯薯肉颜色分布的机理,本试验利用RT-PCR技术,检测了与花青素合成相关的6种结构基因和4种调节基因,在彩色马铃薯杂交组合后代中不同薯肉颜色个体以及同一薯块中不同薯肉颜色部分的表达情况,研究这些结构基因和调节基因在薯肉中的表达模式.结果 显示,在75个杂交后代中,除结构基因DFR外,其余5个结构基因在红...     

组织培养条件下马铃薯茎段对NaCl基础抗性的研究

本文以马铃薯(Solanum tuberosumL.)东农303和Favorita两个基因型茎段为材料,研究了在组织培养条件下NaCl胁迫对马铃薯不同基因型茎段芽与根的形成以及幼苗生长的影响.结果表明,东农303和Favorit两个基因型对NaCl的基础抗性存在差别,依基因型不同NaCl筛选浓度分别为75mmol/L和100mmol/L.本研究明确了马铃薯两个基因型茎段在组织培养条件下对NaCl的基础抗性,为进一步筛选马铃薯耐盐植株奠定了基础.     

马铃薯StSOD1基因酵母双杂交诱饵载体的构建及鉴定

为了筛选与马铃薯超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)基因StSOD1作用的上游蛋白,构建其酵母双杂交诱饵重组载体。本研究利用PCR方法扩增得到马铃薯StSOD1的基因片段,通过与pMD-T18连接构建克隆载体,经验证构建成功后,与诱饵载体pGBKT7连接构建诱饵重组载体,经双酶切以及测序检测验证重组载体构建成功后,通过PEG/Li Ac法将诱饵载体pGBKT7-StSOD1与空载体pGBKT7分别转化到酵母AH109感受态细胞中,检测其是否有自激活作用和对酵母菌株的毒性作用。结果表明:经PCR扩增后得到了StSOD1基因,成功构建了诱饵重组载体pGBKT7-St SOD1,并且此诱饵载体无自激活活性和对酵母菌株的毒性作用。此研究结果可进一步为筛选与StSOD1互作的蛋白质及功能研究提供科学依据。     

叶面喷施MnSO4对马铃薯植株叶片生理特性和块茎品质的影响

锰是马铃薯生长发育不可缺少的微量元素之一,本试验以‘青薯9号’为供试品种,设置了0(CK)、0.05%(T1)、0.1%(T2)、0.6%(T3)、1.1%(T4)5个MnSO₄浓度处理,对马铃薯幼苗期至块茎形成期进行叶面喷施,研究锰素对马铃薯叶片生理特性以及块茎贮藏期品质变化的影响。结果表明,过氧化物酶(peroxidase,POD)、氧化物歧化酶(oxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)活性随着喷施MnSO₄浓度的增加呈先升高后降低的趋势,其中喷施浓度为0.05%~0.1%MnSO₄可显著提高马铃薯叶片的POD活性,浓度为0.1%MnSO₄促进SOD、CAT活性的提高。喷施浓度为1.1%MnSO₄有利于块茎形成期根系活力(TTC还原量)的提高。就马铃薯块茎品质而言,喷施浓度为0.1%~0.6%MnSO₄可有效提高马铃薯块茎可溶性蛋白、有机酸、Vc、淀粉含量,且有利于减少贮藏期其各品质的流失;而喷施MnSO₄对块茎有机酸含量影响较小。由此表明,喷施0.1%~0.6%的MnSO₄可提高马铃薯植株叶片生理特性,并优化马铃薯品质。     

大白菜TPS基因家族鉴定及其在高温胁迫下的表达分析

为明确大白菜TPS(BrTPS)家族成员信息及对高温胁迫信号的响应,本研究利用生物信息学方法,在大白菜基因组数据库中鉴定了BrTPS基因家族成员,并对其理化性质、进化特征、蛋白结构及在高温胁迫下的表达模式进行分析。结果表明,大白菜全基因组含有15个TPS基因家族成员,分布于8条染色体上。除BrTPS14和BrTPS15外,其余成员各含有1个TPS和1个TPP结构域,并且所含motif的排列顺序也完全一致。理化性质分析发现,15个成员的氨基酸长度介于129~1459 aa之间,分子量大小在14.73~165.83 kD之间,大部分BrTPS蛋白为酸性蛋白和亲水蛋白,以无规则卷曲作为二级结构主要构成元件。进化分析表明,大白菜TPS基因家族成员可分为2类,其中ClassⅠ包含5个成员,ClassⅡ包含10个成员。本研究对高温胁迫前后不同组织和持续高温胁迫下叶片中的表达分析,发现大部分的BrTPS基因可对高温胁迫产生响应,但在表达规律上存在差异。这些研究结果为后续研究大白菜TPS基因提供一定参考。     

马铃薯CrRLK1Ls基因家族的鉴定及响应晚疫病菌信号的表达分析

Catharanthus roseus receptor-like kinase1-like kinases (CrRLK1Ls)是植物所特有的一类蛋白类受体激酶,在维持细胞壁完整性、细胞间通讯、生物和非生物应激反应中发挥重要作用。本研究鉴定了马铃薯CrRLK1Ls (StCrRLK1Ls)基因家族的成员数量,并对其理化特性、染色体位置、进化特征、亚细胞定位和对晚疫病菌侵染时的表达模式进行全面分析。结果显示,共获得17个StCrRLK1Ls基因,其氨基酸序列大小为753～997 aa,分子量和等电点分别为83.34～108.69kD和5.30～7.56,主要位于质膜。进化分析将马铃薯、拟南芥、水稻、苹果和番茄的CrRLK1Ls家族成员分为7个亚组,马铃薯CrRLK1Ls家族成员分布于亚组Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ和Ⅶ。StCrRLK1Ls不均匀的分布于8条染色体上,存在3个串联重复基因簇,包含6个基因。此外,StCrRLK1Ls启动子区域存在响应植物激素、防卫和逆境等多种顺式调控元件。‘大西洋’和‘陇薯7号’接种晚疫病菌(Phytophthora infestans,Pi)后,大量StCrRLK1...     

陆地棉REM基因家族全基因组鉴定及表达分析

[目的]REM(Reproductive meristem)基因家族编码一类转录因子在植物生长发育过程中发挥重要作用,但在棉花中未见报道.[方法]基于陆地棉基因组数据和公共数据库中的转录组数据,运用生物信息学方法对陆地棉REM基因家族成员进行系统鉴定,并对该基因家族的理化性质、基因结构、组织表达特异性以及胁迫条件下的表...     

马铃薯StMAPK4响应低温胁迫的功能解析

马铃薯易受低温危害,造成减产。MAPK基因广泛参与多种环境胁迫,研究发现其参与低温调控。为探究马铃薯StMAPK4在响应低温胁迫过程中的功能,本研究以马铃薯栽培品种‘Atlantic’为试验材料,分析其在低温(4℃)胁迫下不同时间点在马铃薯根茎叶中的表达特性,并对StMAPK4基因进行生物信息学分析及对其编码的蛋白进行亚细胞定位分析,构建StMAPK4的过表达和RNAi干扰表达载体,转化马铃薯获得转基因植株,并分析了在4℃处理下非转基因(NT)、过表达和RNAi干扰表达转基因植株的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性、脯氨酸(Pro)和丙二醛(MDA)含量的变化。结果显示,StMAPK4蛋白的等电点为4.97,属于酸性蛋白,该蛋白定位于细胞核和细胞膜;低温胁迫下,StMAPK4在根茎叶中的表达量显著升高;StMAPK4过表达植株的SOD、POD活性和脯氨酸含量较NT植株明显升高,而MDA含量明显降低;StMAPK4干扰表达植株的SOD、POD活性和脯氨酸含量较NT植株明显降低,而MDA含量明显升高;通过表型观察发现,非转基因和RNAi干扰表达植株的叶片萎蔫严重,而过表达植株的叶片受影响较小。因此,过表达StMAPK4基因可以增强马铃薯植株对低温胁迫的耐受性。     

马铃薯StMAPK4响应低温胁迫的功能解析

马铃薯易受低温危害,造成减产。MAPK基因广泛参与多种环境胁迫,研究发现其参与低温调控。为探究马铃薯StMAPK4在响应低温胁迫过程中的功能,本研究以马铃薯栽培品种‘Atlantic’为试验材料,分析其在低温(4℃)胁迫下不同时间点在马铃薯根茎叶中的表达特性,并对StMAPK4基因进行生物信息学分析及对其编码的蛋白进行亚细胞定位分析,构建StMAPK4的过表达和RNAi干扰表达载体,转化马铃薯获得转基因植株,并分析了在4℃处理下非转基因(NT)、过表达和RNAi干扰表达转基因植株的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性、脯氨酸(Pro)和丙二醛(MDA)含量的变化。结果显示,StMAPK4蛋白的等电点为4.97,属于酸性蛋白,该蛋白定位于细胞核和细胞膜;低温胁迫下,StMAPK4在根茎叶中的表达量显著升高;StMAPK4过表达植株的SOD、POD活性和脯氨酸含量较NT植株明显升高,而MDA含量明显降低;StMAPK4干扰表达植株的SOD、POD活性和脯氨酸含量较NT植株明显降低,而MDA含量明显升高;通过表型观察发现,非转基因和RNAi干扰表达植株的叶片萎蔫严重,而过表达植株的叶片受影响较小。因此,过表达StMAPK4基因可以增强马铃薯植株对低温胁迫的耐受性。     

马铃薯StIgt基因家族的鉴定及其对干旱胁迫的响应分析

干旱胁迫是影响马铃薯产量和品质的主要非生物胁迫因素之一。马铃薯在抵御干旱胁迫的过程中,根系的生长发育和构型分布发挥着重要作用。Igt基因家族是普遍存在于植物中的一类功能基因,在调控植物根系构型和提高植株抗逆性等方面效果显著。本研究以马铃薯双单倍体‘DM-v4.03’高质量基因组为参考,在全基因组范围内分析鉴定了StIgt基因家族的成员,并采用多种生物信息学软件对其进行了系统进化树构建、染色体定位、保守蛋白结构域、基因结构和顺式元件预测。同时,利用本课题组前期对马铃薯四倍体品系在不同干旱条件下的转录组测序结果,分析了StIgts响应干旱胁迫的表达谱。结果表明,在马铃薯中共鉴定获得10个StIgt家族成员,其中StIgt1由本课题组前期克隆获得。除StIgt1位置信息不明外,其余基因不均匀地分布在1、2、5、7、10和11号染色体上。StIgt家族蛋白长度为110~283个氨基酸,分子量介于13.136~32.542 kD之间,预测等电点为3.82~9.86。系统进化树分析发现,该基因家族可分为3个亚族,亚族间的基因结构、蛋白保守域和顺式作用元件差别明显。干旱胁迫下的表达谱分析表明,StIgt6、StIgt7、StIgt9和StIgt10响应早期干旱胁迫,在干旱2 h时即迅速上调表达。这些结果为阐明StIgt基因家族的进化关系和进一步研究其成员的功能特性提供了理论基础。     

水稻延伸因子复合体家族基因鉴定及非生物胁迫诱导表达模式分析

延伸因子复合体(Elongator, ELP)是一类在真核细胞转录中起延伸RNA聚合酶Ⅱ作用的蛋白质复合物,这类复合体在植物生长发育以及生物和非生物胁迫响应等方面均发挥着重要作用。本研究利用生物信息学的方法对水稻(Oryzasativa)ELP基因家族(OsELPs)成员进行鉴定,并进一步对其理化性质、亚细胞定位、染色体定位、启动子顺式作用元件及在非生物胁迫下的表达模式进行分析。结果表明:OsELPs基因家族含有6个成员、随机分布在水稻5条染色体上,这6个基因编码含250～1344个氨基酸残基的蛋白质,其分子量介于27.97～148.99kD,等电点介于5.01～8.63。系统进化分析将来源于水稻(Oryza sativa)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)、酵母(Saccharomyces cerevisiae)和人类(Homosapiens)的ELPs蛋白分为4个亚组(GroupⅠ～GroupⅣ),其中第I亚组包含OsELP1,第Ⅱ亚族包含OsELP2和OsELP5,第Ⅲ亚组包含OsELP4,而第Ⅳ亚组包含OsELP3和OsELP6。OsELPs的启动子区域中存在...     

Impact of nitrogen supply on leaf water relations and physiological traits in a set of potato (Solanum tuberosum L.) cultivars under drought stress

Improved adaptation of potato to limited water availability is needed for stable yields under drought. The maintenance of the cell water status and protection of cellular components against dehydration are important for drought tolerance, and the N status of plants affects the regulation of various respective metabolic processes. A 2‐year pot trial with 17 potato cultivars was conducted under a rain‐out shelter including two water regimes and two N‐levels to investigate genotypic differences concerning osmotic adjustment (OA) and relevant biochemical traits in relation to nitrogen (N) supply. Drought stress resulted in a rapid decrease in the leaf osmotic potential. The N, protein and proline contents increased under drought, while the N protein/N_Kjeldahl ratio decreased. Initially, total soluble sugars increased at both N‐levels but dropped back to the control level at high N‐availability under prolonged drought while remaining high in N‐deficient plants. Results indicate that potatoes have only a limited capacity of active OA and that increasing sugar and proline concentrations are rather associated with the protection of cellular components. High N supply promoted the N protein/N_Kjeldahl ratio at short‐term drought and enhanced proline accumulation. Significant genotypic differences were observed for all investigated traits.     

Identification of RAPD markers linked to the Ns locus in potato

Using the RAPD method and bulked segregant analysis we identified four RAPD markers linked to a dominant gene Ns, responsible for a hypersensitive reaction of potato (Solanum tuberosum L.) to potato virus S (PVS) infection. The markers OPE15⁵⁵⁰, OPJ13⁵⁰⁰, OPG17⁴⁵⁰ and OPH19⁹⁰⁰ were found to be closely linked to the Ns gene in diploid potato clones. They are situated at 2.6, 3.3, 4.6 and 6.6 cM from Ns, respectively. As a source of the gene, clone G-LKS 678147/60, which is known to carry Ns transferred from S. tuberosum ssp. andigena was used. These RAPD markers were not amplified in resistant tetraploid clones containing Ns derived from the clone MPl65 118/3, also having an andigenum origin. This suggests that there may be two separate loci of Ns in the sources identified, or different alleles with the same specificity at a single locus, or that the genetic background of tetraploids tested results in different RAPD amphlification patterns.     

棉花GhPIF4调控高温下花药败育机制初探

PIF4属于PIF家族(PHYTOCHROME INTERACTING FACTORS FAMILY),是一个响应温度变化的关键性转录因子,广泛参与植物热信号传导和激素信号通路。本研究从陆地棉‘YZ1’中克隆获得GhPIF4基因,亚细胞定位结果表明, GhPIF4是一个核蛋白。qRT-PCR分析和proGhPIF4:GUS转基因棉花GUS染色结果显示, GhPIF4基因在棉花花药中高量表达,且其表达在高温敏感型材料‘H05’中受到高温的显著诱导。在棉花中超量表达GhPIF4,不同的转基因株系表现不同的育性,表达量高的3个转基因系(OE5、OE7和OE19)开花当天的花药不开裂,花粉的活力均低于对照‘YZ1’,而超表达程度略低的OE10,花药正常开裂,花粉活性正常,表明GhPIF4导致的花药败育具有剂量效应。对OE7和OE19在9～14 mm (绒毡层降解期)、14～19 mm (有丝分裂I期)中生长素的含量以及生长素合成关键基因GhTAA1、GhYUC2、GhCYP71A13的表达分析发现基因的表达与生长素含量下降变化一致。推测超表达GhPIF4在花药后期可能部分模拟棉花的高温响应状态...