植物低温胁迫响应miRNAs及其在茶树抗寒研究中的应用

miRNAs(microRNAs)通过互补配对的方式指导mRNA剪切或者抑制翻译负调控基因的表达。在植物中miRNAs不仅参与调控生长发育,还在低温等多种逆境胁迫下发挥着重要作用。文章介绍了植物miRNAs的形成、作用机制及功能,分析其在低温胁迫基因调控网络中的作用及在茶树中的相关研究,旨在系统深入了解低温响应miRNAs在抗寒机制中的作用,为深入开展茶树抗寒性研究提供新思路。     

植物低温胁迫响应miRNAs及其在茶树抗寒研究中的应用

miRNAs(microRNAs)通过互补配对的方式指导mRNA剪切或者抑制翻译负调控基因的表达。在植物中miRNAs不仅参与调控生长发育,还在低温等多种逆境胁迫下发挥着重要作用。文章介绍了植物miRNAs的形成、作用机制及功能,分析其在低温胁迫基因调控网络中的作用及在茶树中的相关研究,旨在系统深入了解低温响应miRNAs在抗寒机制中的作用,为深入开展茶树抗寒性研究提供新思路。     

DREB转录因子在植物抗逆胁迫中的作用机理及应用研究进展

干旱、高盐和低温等非生物胁迫严重影响植物的生长发育和作物产量。转录因子在调节植物生长发育以及对外界环境胁迫的响应方面起着重要作用。DREB转录因子含有一个保守的AP2/EREBP结构域,参与外界环境胁迫的应答响应,通过结合DRE(Dehydration responsive element)顺式作用元件,调控下游胁迫相关基因的转录表达,改良植物的抗性。本文在前人研究的基础上,综述了DREB转录因子的结构特征、介导的信号传递途径、对非生物胁迫的响应以及转基因的研究进展,旨在为作物的抗逆育种提供理论依据。     

生物与非生物逆境胁迫下植物脂质调控机制及其研究进展

病虫害等生物逆境胁迫与温度、水分等非生物胁迫是影响植物生长发育与产量的关键因素。脂质参与到植物响应胁迫的各通路中,形成一套独特的反馈应答机制,如不饱和脂肪酸对生物胁迫中的抗病虫功能等。另外,非生物胁迫中脂肪酸衍生物还能够增加细胞内渗透调节,减少膜脂过氧化程度,提高植物的抗逆性。因此,脂质的含量与植物生长发育过程中的生物胁迫与非生物胁迫有密切联系。本文综合了国内外生物与非生物胁迫下植物脂质的调控机制及其研究进展,简要介绍了胁迫类型,重点总结了植物在各胁迫下脂质的变化及调控作用,意在加深对逆境下植物生理活动的了解,为进一步研究植物抗逆过程中脂质的调控提供参考。     

水分胁迫下小麦S 腺苷甲硫氨酸合成酶基因的半定量表达模式分析

为了解小麦S-腺苷甲硫氨酸合成酶(S-adenosylmethionine synthetase,SAMS) 基因(SAMS)在抗旱节水中的功能,以小麦品种陕229为材料,以本实验室克隆的普通小麦SAMS基因的序列设计引物,利用半定量RT-PCR方法,对小麦叶片中SAMS基因在正常供水及PEG 6000模拟水分胁迫12、24、48、60、78 h以及复水3、6、12 h时的表达模式进行分析.结果表明,小麦SAMS基因在正常生长情况下有一定量的表达,在水分胁迫早期(PEG 6000胁迫12、24、48 h)诱导上调表达,水分胁迫程度严重时(PEG 6000胁迫60、78 h)表达受到抑制,表达量低于对照,复水后(3、6 h)上调表达,复水18 h后表达量下调至对照水平.说明小麦SAMS基因的表达受水分胁迫及水分胁迫后复水诱导,是小麦抗旱节水的摘要: 为了解小麦S-腺苷甲硫氨酸合成酶(S-adenosylmethionine synthetase,SAMS) 基因(SAMS)在抗旱节水中的功能,以小麦品种陕229为材料,以本实验室克隆的普通小麦SAMS基因的序列设计引物,利用半定量RT-PCR方法,对小麦叶片中SAMS基因在正常供水及PEG 6000模拟水分胁迫12、24、48、60、78 h以及复水3、6、12 h时的表达模式进行分析.结果表明,小麦SAMS基因在正常生长情况下有一定量的表达,在水分胁迫早期(PEG 6000胁迫12、24、48 h)诱导上调表达,水分胁迫程度严重时(PEG 6000胁迫60、78 h)表达受到抑制,表达量低于对照,复水后(3、6 h)上调表达,复水18 h后表达量下调至对照水平.说明小麦SAMS基因的表达受水分胁迫及水分胁迫后复水诱导,是小麦抗旱节水的关键基因.     

植物在低温胁迫下的分子反应机制研究进展

阐述了低温诱导基因与植物抗寒性的关系。低温信号激活植物某些抗冻基因的表达,从而产生特异蛋白和渗透调节物质,进而提高植物抗氧化胁迫能力和渗透调节能力。     

植物耐碱性研究进展及其在大豆中的应用展望

土壤盐碱化是农业生产的主要制约因素之一,盐碱土的改良利用是世界性的难题,碱胁迫对植物体造成的伤害高于盐胁迫。大豆作为重要的经济和油料作物,碱胁迫会对大豆整个生育期造成负面影响,限制大豆植株的生长和结荚,并最终影响大豆的产量。本文从碱胁迫对植物的危害,植物耐碱机制、植物耐碱分子遗传机理的研究及其在大豆中的应用前景几个方面综述并展望植物耐碱研究,以期为研究植物对碱胁迫的应答调控机制、挖掘植物耐碱基因、改良盐碱地土壤品质、选育耐碱大豆品种和提高大豆产量提供理论支撑。     

病毒诱导的基因沉默在植物抗病基因功能研究中的应用

病毒诱导的基因沉默(Virus induced gene silencing,VIGS)是一种植物抵抗病毒侵入的自然机制,现在已被开发成通过插入目的基因片段的重组病毒来抑制植物内源基因表达的遗传技术,主要用于研究目标基因的功能。作为一种新型的基因鉴定和功能研究的技术工具,VIGS具有无需事先知道目的基因全长序列、快速获取表型、无需获得转基因植株等诸多优点,已越来越广泛地被应用于植物基因功能研究领域。本文从VIGS的作用机制、VIGS体系的优点及局限性以及VIGS在植物抗病机制方面的研究进展等几个方面对病毒诱导的基因沉默进行了综述。     

斑茅ACO基因(aco)的克隆及其在水分胁迫下的表达

利用RT-PCR技术,首次克隆了斑茅1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶基因序列.该片段长度为1123bp的片段,包括1个编码322个氨基酸的完整开放读码框,包括具有与异青霉素合成酶功能区类似的氧化功能PcbC区,和1个Fe2 和CO2活性中心。应用实时荧光PCR技术分析了1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶基因在聚乙二醇胁迫下4个时段的表达。结果表明,聚乙二醇胁迫2h时,该基因在叶片明显上调表达,4h后的表达趋向平缓。本研究为1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶基因进一步用于基因工程研究奠定基础,同时也初步揭示1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶基因的表达与水分胁迫相互关系,为探讨乙烯对水分胁迫响应的分子机制提供了初步依据。     

植物抗逆相关miRNA的研究及其在木薯中的应用

MicroRNA(miRNA)是一类广泛存在于真核生物中,不编码蛋白质的短序列RNA,长度为20～24nt,它通过与靶mRNA特异性的碱基配对引起靶mRNA的降解或者抑制其翻译,从而实现对靶基因的转录后表达的调控。介绍miRNA的特点、在植物中的分布,着重阐述植物microRNA在响应营养胁迫、病毒侵害、低温、干旱和盐害等逆境过程中的生物学功能;并介绍木薯miRNA的研究进展,展望其在木薯遗传改良中的应用前景。     

脂质调控植物低氧信号的作用及其在苎麻育种研究中的展望

土壤涝渍等灾害导致的低氧胁迫是一种非生物胁迫,对植物的生长、发育、分布和产量产生极大的影响。为了在低氧环境下生存,植物进化出一系列适应性形态结构以及重新编码细胞代谢与信号网络等的生理生化策略。脂质是植物细胞膜的重要组成部分,广泛参与植物对逆境胁迫的应答调控。文章综述了低氧胁迫条件下植物脂质的适应性变化特征,以及几种重要脂质分子参与植物低氧应答信号调控的前沿进展,并对苎麻脂质代谢和信号分子参与低氧胁迫反应的作用机制及面临的挑战进行了展望,以期为苎麻低氧应答的分子机制研究提供新的思路,并为耐渍苎麻新品种选育提供参考。     

自然低温环境胁迫单株选择法及其在广占63S原种生产中的应用

利用正季自然低温条件的环境胁迫作用,建立了水稻光温敏核不育系广占63S核心单株筛选及原种生产的技术体系,该体系具有方法简便、适宜大量繁殖原原种的特点.实践表明,此方法可用于防止光温敏不育系不育起点温度向上漂移的问题,是选择核心单株的新途径.     

腐植酸的农业应用机制及其在马铃薯生产上亟待解决的问题

在土壤-作物生产体系中,腐植酸因可挖掘产量潜力、提升肥料利用效率而被广泛研究与应用。从腐植酸调控土壤酶活、改良重金属土壤、活化土壤养分、调控植物代谢、促进根系发育、增强植物抗逆性、提升作物产量与改善品质几个方面进行了综述,并对其在马铃薯上的应用研究进行了总结,提出了腐植酸应用于马铃薯生产中亟待解决的问题,为马铃薯高产高效提供支撑。     

玉米Ⅰ型二酰基转移酶基因(DGAT1)的生物信息学分析及其在非生物胁迫下的表达研究

对玉米中的两个I型DGAT基因ZmDGAT1.1和ZmDGAT1.2进行生物信息学分析。结果表明,两个玉米DGAT1基因编码的蛋白均属于膜结合的酰基转移酶类MBOAT家族,均含有多个跨膜结构域以及保守的底物结合和催化功能区。两个玉米DGAT1基因的不同组织和发育阶段表达分析显示,两者在胚乳发育期表现出高水平表达;在种子发育期表达模式完全不同,ZmDGAT1.2在种子发育既油脂合成的早期表达水平较高,ZmDGAT1.1在种子发育和油脂合成的后期表达水平更高。多种非生物胁迫处理条件下的qRT-PCR检测结果表明,两个DGAT1基因对多种非生物胁迫的响应模式也有明显差异,说明其在参与逆境胁迫响应方面发挥着不同的作用。     

小麦籽粒多酚氧化酶（PPO）检测方法的优化及其在育种中的应用

降低小麦中多酚氧化酶(PPO)活性,减缓面粉制品的褐化,是重要的育种目标之一。为了更好地服务于低PPO育种,本研究对检测PPO活性的原苯酚染色法进行了优化,更好地发挥了其鉴别力强、结果稳定、对种子活力伤害小等优点,便于育种者使用。苯酚染色和分子标记结果对比发现,染色结果可以很好地反映亲本(或高代)材料中PPO的基因型,特别在低PPO材料中吻合更好。对大量亲本和世代材料的籽粒染色发现,PPO不仅存在于种皮中,其活性还是由种皮基因型决定的,后代PPO性状表现出母性遗传和加性效应的特点,控制高PPO特性的两个主效基因之间具有明显的代偿作用。PPO性状遗传相对简单,纯合较快,F2以后籽粒的染色程度以单株为单位发生分离。尽管染色是针对种皮基因型的,但PPO基因的这些遗传特点和小麦的自交特性,使染色结果同样可以预测后代单株的分离前途。这一优化的籽粒染色法在低PPO育种中的有效性是可以肯定的。     

两系杂交稻亲本SSR指纹图谱的建立及其在种子纯度鉴定中的应用

利用筛选到的20对SSR引物建立了两系杂交稻32个亲本(24个光温敏不育系和8个恢复系)的DNA指纹图谱,针对所涉及的9个杂交稻组合,获得能在父、母本间表现出多态性的特异SSR标记48个.以杂交稻组合两优932为例,在实验室用一个特异SSR标记(RM302)对200粒种子样本进行了纯度鉴定,结果鉴定纯度为90.50%,与田间种植鉴定结果90.60%(海南鉴定)和91.57%(武汉鉴定)基本一致,表明SSR标记技术适用于构建DNA指纹图谱和种子纯度鉴定.     

细胞分裂素对植物生长发育的调控机理研究进展及其在水稻生产中的应用探讨

细胞分裂素(cytokinin, CTK)对植物的形态、生理及产量有重要调控作用,是调控氮素吸收、转运与代谢的主要因子之一。本文概述了氮素的吸收、转运、代谢以及CTK的代谢、转运和信号转导路径,重点阐述了CTK与氮素协作调控根-冠关系的生理机制,即反式玉米素(tZ)及其核苷(tZR)受氮素诱导在根中合成,并转运至地上部,调控地上部氮的转运及分布,影响氮代谢酶的生理特性,从而影响植株光合特性及产量;冠层中氮能够诱导异戊烯基腺嘌呤(iP)及其腺苷(iPR)的合成,并通过韧皮部转运至根系,抑制根系氮素吸收、转运,抑制根系形态建成。在此基础上,进一步论述了CTK在协调源-库关系及提高籽粒充实度方面的作用,分析了栽培措施对CTK生理代谢的影响及其与作物生长相关的机理。同时探讨了CTK上述功能应用于水稻大田生产时存在的问题,并对今后的研究方向提出了建议。     

青稞 HVA1和 blt4.9基因对模拟水分胁迫的响应差异及其在抗旱育种中的应用

为了解青稞 HVA1和 blt4.9基因在抗旱方面的作用及其差异,以青稞品种昆仑12号为材料,利用RT-PCR从8个候选内参基因( DHN1、 GAPDH、 Actin-1、 Actin-2、 18SrRNA-1、 18SrRNA-2、 TC139057和 PKABA)中筛选出在15%PEG模拟水分胁迫下表达稳定的基因,同时以筛选到的稳定表达的基因为参照,采用qRT-PCR技术研究青稞 HVA1基因和 blt4.9基因在模拟水分胁迫条件下的表达差异及在不同抗旱性青稞品种鉴定中的应用。结果表明:(1)筛选到1个在干旱胁迫下青稞叶片中能稳定表达的内参基因 TC139057;(2)在1%～30%PEG模拟干旱胁迫下,随着胁迫时间的延长,青稞 HVA1和 blt4.9基因表达量呈先增后降趋势,25%PEG处理下表达量最高,且在较低浓度PEG处理下基因表达量为 HVA1 blt4.9,而在较高浓度PEG处理下反之;(3)15%PEG处理1～144h,两基因表达量也呈先增后降趋势,胁迫48h后 HVA1基因表达量最高,胁迫96h后 blt4.9基因表达量最高,且处理前期基因表达量为 HVA1 blt4.9,后期反之;(4) 1～500μmol·L~(-1) ABA处理下,两基因表达量仍呈先增后降趋势, HVA1基因比 blt4.9基因敏感,且在较低ABA浓度下基因表达量为 HVA1 blt4.9,在较高浓度下反之;(5)获得转青稞 HVA1和 blt4.9基因拟南芥植株,其主要抗旱性生理指标优于野生型;且在较轻胁迫下,转 HVA1植株的生理指标优于转 blt4.9植株,而在较重胁迫处理下情况相反;(6)在模拟水分胁迫下,青稞叶片中两基因的表达量,抗旱性强的显著高于抗旱性弱的材料(P0.01),且较轻胁迫下 HVA1基因较敏感,反之 blt4.9基因敏感。本研究结果为 HVA1和 blt4.9基因在青稞抗旱育种中的应用奠定了基础。