印度南瓜Na+/H+逆向转运蛋白基因CmaSOS1的克隆与表达分析

Na⁺/H⁺逆向转运蛋白(SOS1)是植物耐盐的关键因子之一,在植物响应非生物胁迫过程中发挥着重要作用。为解析印度南瓜SOS1基因的序列特征和功能,利用生物信息学和分子生物学方法对其进行研究。结果表明,克隆获得印度南瓜SOS1基因cDNA全长序列,命名为CmaSOS1,GenBank登录号:NW_019272028。序列分析表明,CmaSOS1基因的cDNA全长3 940 bp,包含一个3 429 bp的开放阅读框架,编码1 142个氨基酸。CmaSOS1基因含有23个外显子和22个内含子,全长46 314 bp。CmaSOS1蛋白的分子量为126.7 kDa,理论等电点为5.92,包含12个跨膜结构区域,具有一个Na_H_Exchanger superfamily结构域和一个CAP_ED superfamily结构域;CmaSOS1蛋白属于疏水性稳定蛋白,二级结构元件多为无规卷曲和α-螺旋。CmaSOS1蛋白与葫芦科的中国南瓜、西葫芦、甜瓜、黄瓜和苦瓜Na⁺/H⁺逆向转运蛋白的同源性较高,序列一致性分别为98%、98%、90%、89%和89%。实时荧光定量PCR分析表明,CmaSOS1基因在印度南瓜的根和叶中表达量较高,在茎、花、果实中的表达量较低;该基因受NaCl和聚乙二醇(PEG)诱导后均呈上调表达,推测CmaSOS1基因可能在印度南瓜抵御盐分胁迫和干旱胁迫过程中发挥重要作用。本研究为进一步揭示CmSOS1在非生物胁迫下的功能奠定了基础。     

巴哈雀稗PnDREB2基因克隆及时序表达图谱构建

脱水反应元件结合蛋白(DREBs)在植物非生物逆境胁迫中可调节下游一系列抗逆基因的表达。为探究巴哈雀稗DREB2基因在逆境胁迫下的功能,本研究采用RNA-Seq结合RT-PCR技术从巴哈雀稗中获得一个DREB2基因CDS区全序列,命名为PnDREB2(GenBank登录号:MH150946)。核苷酸序列分析表明,该基因开放阅读框全长774 bp,编码257个氨基酸,相对分子质量为28.09 kD,理论等电点为5.25;该植物蛋白中具有DREB类基因家族典型的保守域AP2结构域,属于DREB2类转录因子A类中A2亚类的亚型1。进化和聚类分析结果表明,巴哈雀稗PnDREB2基因与高粱、割手密、玉米、谷子及牛鞭草亲缘关系较近,氨基酸序列同源性分别为91.10%、89.50%、88.20%、87.60%和87.60%。RT-qPCR和生物信息学分析表明,PnDREB2基因在茎中表达量最高,幼穗次之,叶最低;表达产物定位于细胞质中,具有26个磷酸化位点,并具有结构和功能的特异性。PnDREB2表达量受干旱(PEG-6000,20%)和高温(40℃)的强烈诱导,同时也受到高盐(NaCl,300 mmol·L^-1)、低温(4℃)、脱落酸(ABA,100 μmol·L^-1)和赤霉素(GA,100 μmol·L^-1)等非生物胁迫和激素的不同程度诱导,随着处理时间的延长,整体上均呈先增加后降低的趋势。本试验为巴哈雀稗抗逆分子机理研究与抗性增强的转基因材料培育奠定了理论基础。     

印度南瓜延伸因子基因CmEF1a的克隆与分析

真核生物延伸因子(EF1a)是一种重要的内参基因,广泛应用于RT-qPCR中。为获得印度南瓜EF1a基因,开发合适的荧光定量PCR引物,本研究通过转录组测序和RT-PCR方法获得了1条长度为1 701 bp的cDNA,命名为CmEF1a,GeneBank登录号:MH310443。结果表明,CmEF1a包含1个ORF,大小为1 344 bp,编码447个氨基酸,理论分子大小约为49.30 kD, 蛋白质等电点为9.14。Wolf Psort分析发现, CmEF1a蛋白亚细胞定位于细胞质基质中;Motif Scan分析显示, CmEF1a蛋白质的氨基酸序列2~432位和322~430位分别为EF1结构域和EF1的C端保守结构域。同源性分析表明, CmEF1a基因编码的蛋白质与同为葫芦科的中国南瓜、甜瓜和黄瓜同源蛋白的相似性达到99%,具有高度的保守性。在此基础上设计了1对RT-qPCR引物, 该引物具有较高的特异性和扩增效率, 在印度南瓜不同组织和不同胁迫处理下均能稳定表达, 适合作为内参基因应用于印度南瓜基因表达研究。本研究结果为印度南瓜重要功能基因的表达分析及相关分子调控机制的研究奠定了一定的理论基础。     

冬瓜实时荧光定量PCR内参基因的筛选与评价

为筛选适合冬瓜稳定表达的内参基因,以黑皮冬瓜低温、高温、干旱胁迫处理不同时间的叶片和正常处理不同组织为试验材料,利用RT-qPCR技术,结合GeNorm、NormFinder和BestKeeper软件评价7个候选内参基因(28SrRNA、UBQ、RP Ⅱ、GAPDH、EF-1α、UBC21和TUA)稳定性。结果表明,7个候选内参基因在不同组织和不同胁迫处理下表达丰度及稳定性存在差异; EF-1α在低温胁迫处理下表达稳定性最好;UBQ和TUA在高温和干旱胁迫处理下表达稳定性最好; EF-1α 在不同组织中表达稳定性最好。本研究结果为冬瓜内参基因的选择提供了一定的理论参考。     

60Co-γ辐射及PEG胁迫对桑树幼苗生理特性和相关基因表达的影响

为了探究不同剂量⁶⁰Co-γ辐射和聚乙二醇(PEG)胁迫对桑树幼苗生理特性的影响,筛选有助于增强桑树抗旱性的辐射剂量,以桑树品种桂优12号为试验材料,对种子进行不同剂量(0、100、200、300、400 Gy)⁶⁰Co-γ辐射,用10% PEG模拟干旱胁迫,测定胁迫下桑树幼苗叶片和根部质膜相对透性,丙二醛(MDA)含量,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性,可溶性蛋白和脯氨酸含量,分析氧化物酶基因POD1、超氧化物歧化酶基因sodC和脯氨酸合成关键酶吡咯啉-5-羧酸合成酶基因P5CS的表达水平。结果表明,低剂量⁶⁰Co-γ辐射(≤200 Gy)能够降低桑树幼苗叶片和根中质膜相对透性和MDA含量,提高SOD、POD、CAT活性,增加可溶性蛋白、脯氨酸含量,POD1、sodC、P5CS表达上调,桑树幼苗抗旱性提高;而高剂量⁶⁰Co-γ辐射(≥300 Gy)则加剧了胁迫伤害。综合分析,以200 Gy⁶⁰Co-γ辐射的种子抗旱性最强。本研究为桑树旱地栽培及育种提供了理论参考。     

亚洲棉NCED3基因克隆及其抗旱功能分析

9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶(NCED)是脱落酸(ABA)合成过程中的关键限速酶,被证实广泛参与植物的生长发育进程及对非生物胁迫的应答。为了挖掘、鉴定棉花抗旱相关的NCEDs基因,本研究克隆了亚洲棉(Gossypium arboreum)GaNCED3基因,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析了干旱胁迫下该基因的表达特性;并遗传转化拟南芥(Arabidopsis thaliana),研究了该基因在干旱应答中的功能。结果显示,GaNCED3基因开放阅读框(ORF)全长为1 794 bp,其编码的蛋白质包含597个氨基酸。该基因在干旱胁迫处理后上调表达,在处理3 h的根中表达量最高,是对照的27.6倍。在萌发期进行甘露醇模拟的干旱处理,超表达GaNCED3的转基因拟南芥种子萌发率和绿苗率均高于野生型。在幼苗期进行自然干旱处理后,转基因拟南芥植株叶片丙二醛含量显著低于对照(P<0.05),游离脯氨酸积累量显著高于对照(P<0.05)。本研究初步证明了外源超表达GaNCED3基因使植株抗旱能力增强,为进一步研究GaNCED3干旱应答的分子机制提供了理论依据,为抗旱育种提供了候选基因资源。     

高温强光下Ca2+对西葫芦幼苗膜质过氧化、抗氧化酶系统及热耗散的影响

为探明不同浓度外源Ca2+对高温强光胁迫下西葫芦植株幼苗的影响,本试验选用西葫芦(Cucurbitapepo L.)品种"阿兰一代"为试验材料,通过外源喷施不同浓度CaCl2溶液,研究了Ca2+对高温强光胁迫下西葫芦幼苗叶绿素荧光特性、膜质过氧化及抗氧化酶系统的影响。结果表明,较低浓度Ca2+处理(5~20 mmol.L 1)可有效提高高温强光下西葫芦幼苗超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)和过氧化氢酶(CAT)活性,降低丙二醛(MDA)、过氧化氢(H2O2)、超氧阴离子自由基(O2&)含量和膜透性,还原型谷胱甘肽(GSH)含量升高;同时西葫芦叶片PSII的最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)和光化学猝灭系数(qP)较高,而非光化学猝灭系数(NPQ)较低。说明5~20 mmol.L 1Ca2+处理对高温强光胁迫具有明显的缓解作用,同时其热耗散较小。当Ca2+处理浓度超过40 mmol.L 1时对高温强光胁迫缓解效应不明显。     

黄秋葵实时荧光定量PCR内参基因的克隆与筛选评价

为筛选黄秋葵实时荧光定量PCR的稳定内参基因,本研究以绿白1号为试验材料,根据黄秋葵RNA-seq数据库,筛选并验证获得18SrRNA、ACT、EF-1α、TUA、TUB、GAPDH等6个内参基因ORF序列;以黄秋葵不同组织、不同发育时期果实、不同发育时期叶片和低温、高温、干旱胁迫处理的叶片为材料,利用实时荧光定量PCR技术分析测定基因表达量,并结合GeNorm、NormFinder和BestKeeper软件评价6个内参基因的稳定性。结果表明,6个基因在不同组织、各发育阶段及不同胁迫下均有表达,但表达稳定性不尽相同,其中,EF-1α在黄秋葵果荚发育、高温胁迫下表达稳定性最好;18SrRNA在黄秋葵各组织、叶发育和干旱胁迫下表达稳定性最优;ACT在低温胁迫下表现最稳定。此外,在29个处理中,18SrRNA、EF-1α、ACT表达均较稳定,可以用于荧光定量表达分析。本研究结果为黄秋葵基因功能分析和调控机理研究提供了基础。     

氯化胆碱对干旱胁迫下地黄抗氧化代谢及梓醇含量的影响

用100,300,500 mg/L的氯化胆碱(CC)水溶液喷施干旱胁迫下的地黄叶片,研究了CC对干旱胁迫下地黄叶片抗氧化代谢、细胞膜稳定性、叶绿素荧光参数及块根中梓醇含量的影响.结果表明,叶面喷施CC有效调节了干旱胁迫下地黄叶片的抗氧化酶SOD、APX、CAT的活性,降低了叶片MDA的含量和相对电导率,减缓了叶绿素的降解.因此,使地黄叶片在干旱胁迫条件下维持较高的通过PSI的电子传递速率(Fv/Fo)、PS Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPS Ⅱ)和光化学猝灭系数(qP),从而提高了干旱胁迫下地黄块根的产量和梓醇含量,其中以300 mg/L的CC浓度效果较好.     

蓖麻WOX转录因子家族成员的全基因组分析及逆境胁迫响应

WOX是植物中特有的一类转录因子,参与植物发育和应激反应。为探究蓖麻基因组WOX转录因子信息,本研究通过生物信息学方法鉴定出11个蓖麻WOX转录因子家族成员,并对其系统发育、基因结构、保守基序及理化性质等基本信息进行鉴定与分析。结果显示,11个WOX成员被分为三个进化支,在古代进化支、中间进化支和现在进化支分别有2、2和7个成员,同一进化支成员的外显子、基因结构具有相似性,但理化性质差异较大。利用RT-qPCR检测根、茎、叶不同组织中5个蓖麻RcWOXs基因在干旱与盐胁迫下表达情况,结果表明,RcWOXs在不同组织中的表达具有特异性;除RcWOX10受干旱胁迫抑制外,RcWOX2、RcWOX4、RcWOX8和RcWOX9在干旱和盐胁迫下均被诱导表达,表明RcWOX转录因子在蓖麻逆境胁迫中起调控作用。本研究结果为进一步探究蓖麻WOX转录因子家族在逆境胁迫中的功能提供了一定的理论参考。     

毛竹PheDof2转录因子克隆及表达分析

Dof蛋白是单锌指结构蛋白家族之一,在植物生长发育和非生物胁迫中发挥重要作用.为了探索Dof转录因子在毛竹中的功能及表达特征,本研究以毛竹实生苗为材料,采取反转录PCR(RT-PCR)技术克隆得到PheDof2基因的cDNA序列,对其进行生物信息学初步分析,并检测其在毛竹不同高度笋、花发育,及不同胁迫处理下的表达情况....     

黑暗下贮藏温度对西瓜幼苗叶片超微结构及光合特性的影响

为探索贮藏温度影响种苗质量的光合生理机制,以西瓜品种早佳8424嫁接苗为材料(砧木为南瓜品种壮士),研究黑暗条件下25℃和15℃贮藏温度对西瓜幼苗叶片超微结构及其光合特性的影响。结果表明,黑暗贮藏造成叶绿体内片层排列紊乱、片层数量减少,叶绿体内淀粉粒消失;PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均随着黑暗贮藏时间的延长持续降低;贮藏4 d内,Pn、Gs和胞间CO₂浓度(Ci)同步降低,此时是气孔限制造成的Pn降低;贮藏时间延长至6 d,Pn和Gs继续下降,Ci却显著上升,非气孔限制成为Pn降低的主要因素。与15℃黑暗贮藏相比,25℃黑暗贮藏6 d的叶绿体片层结构受损更严重,叶绿体内有较多的嗜锇颗粒,且F_v/F_m、Φ_PSⅡ、Gs和Tr显著低于前者。定植后,从贮藏时间看,黑暗贮藏4 d的幼苗F_v/F_m、Φ_PSⅡ和叶绿体结构在定植后6 d均能恢复至对照(CK)水平,贮藏6 d的幼苗叶绿体结构和Pn则不能完全恢复;从贮藏温度看,25℃黑暗贮藏6 d,F_v/F_m和Φ_PSⅡ在定植后6 d不能恢复;而15℃黑暗贮藏6 d,F_v/F_m和Φ_PSⅡ在定植后6 d均可恢复。两种黑暗贮藏温度导致的幼苗地上部干重降低在定植后6 d均不能恢复到CK水平,但15℃黑暗贮藏显著高于25℃黑暗贮藏。与25℃黑暗贮藏相比,15℃黑暗贮藏的幼苗能够保持较好的叶绿体结构,较高的碳同化水平和PSⅡ光化学活性以及定植后较快的光合性能恢复和物质积累速度。综上,建议西瓜种苗低温黑暗贮藏不宜超过6 d,而常温黑暗贮藏应控制在4 d内。本研究结果为瓜类种苗贮藏及植物对光温胁迫响应的生理机制研究提供了理论参考。     

异源表达EgrNAC1提高拟南芥抗寒性和对干旱、高盐的敏感性

桉树是我国南方重要用材树种,但其栽培种对低温、干旱和高盐等非生物逆境抗性弱,限制了其栽培范围的扩大和栽培效益的提高.EgrNAC1(Eucgr.I00058)是巨桉中受低温、干旱和高盐诱导表达的NAC类转录因子.为进一步研究EgrNAC1的功能,通过异源转化拟南芥,获得了超表达EgrNAC1的转基因纯合株系,并对其进行...     

多效唑和三碘苯甲酸对大叶黄杨根系和叶片氮积累的影响

目的多效唑 (PP333) 和三碘苯甲酸 (TIBA) 是植物生长延缓剂,因其对植株矮化的显著效果,广泛应用于绿篱植物的化学修剪中,本研究使用此两种激素对苗木进行叶面喷施,探讨其对大叶黄杨根系和叶片氮代谢的影响。方法以三年生扦插大叶黄杨 (Buxus megistophylla) 苗为试验材料,在北京林业大学实验林场苗圃地内进行了叶面喷施田间试验。采用双因素随机区组设计,设置PP333 0、20、50、80 mg/L 四个浓度水平,TIBA为0、50、100 mg/L 三个浓度水平,共12个处理组合。自2017年4月5日起,每隔25天在每个小区喷施1 L备好的溶液。第三次喷施25天后取扦插苗全株样,分别测定了根系、叶片全氮、硝态氮、游离氨基酸含量以及叶片可溶性蛋白和光合色素含量。结果1) 单施高浓度PP333对细、中根全氮、硝态氮和游离氨基酸含量有显著提升作用,而单施TIBA仅对细根全氮、硝态氮和游离氨基酸含量有显著影响。PP333和TIBA及二者的交互效应对大叶黄杨细根的全氮、硝态氮和游离氨基酸含量均有极显著提升作用。2) PP333、TIBA及其交互作用均能极显著促进叶片全氮、可溶性蛋白含量和光合色素含量提升,50或80 mg/L PP333能够促进游离氨基酸含量提升,且仅在80 mg/L时对硝态氮含量有显著影响。3) PP333对不同径级根系全氮、游离氨基酸、硝态氮以及叶片全氮、硝态氮、游离氨基酸、可溶性蛋白和光合色素含量的促进作用较TIBA更为显著。结论PP333和TIBA对大叶黄杨氮代谢有显著影响,且相对于TIBA, PP333更能影响大叶黄杨氮的生理代谢过程。在生产应用中,80 mg/L PP333与100 mg/L TIBA结合喷施会加速根系中细根的氮代谢过程,并对叶片中蛋白质和光合色素的提升有显著促进作用,单施80 mg/L PP333显著促进叶片硝态氮和游离氨基酸的含量。     

不同处理对海沃德猕猴桃内源ABA相关代谢基因表达的影响

为在分子水平阐明外源乙烯利、1-MCP和ABA处理对海沃德猕猴桃内源ABA合成代谢的影响,并揭示ABA调控果实后熟机理。本研究以海沃德猕猴桃果实为试验材料,利用外源乙烯利、1-MCP和ABA处理猕猴桃果实,分别运用高相液相色谱(HPLC)和RT-qPCR分析20℃贮存条件下对猕猴桃内源ABA合成、信号通路相关基因XanDH、PYR/PYL、PP2C、ABF的表达量影响。结果表明,乙烯利处理下PP2C和ABF基因表达量在DAH17~DAH58都显著低于对照组,XanDH和PYR/PYL在DAH17均显著高于对照组,而后迅速回落。在ABA处理下XanDH基因表达量呈先下降后上升再下降的趋势,在DAH17表达量最高。PP2C和PYR/PYL在DAH17经历高峰后逐渐回落至低水平,与对照组差异显著。ABF在采后前期有较高的表达量,经历峰值后急速回落,在后熟中后期表达水平较低。1-MCP处理下,在整个后熟阶段,XanDH的表达量均显著高于对照组,在DAH17达到最大值,随后逐渐降落。与对照组相比,PP2C基因表达量持续上升,ABF基因持续下调;PYR/PYL在DAH17表达量最高而后下调,但仍显著高于对照组。表明乙烯利、1-MCP、ABA处理对海沃德猕猴桃内源ABA合成、信号传导有较大影响,本试验结果为进一步探究外源乙烯利、1-MCP和ABA对猕猴桃果实采后衰老的调控作用及机理提供了一定的理论依据。     

菲对蒿柳生理生化特性的影响

为研究菲对蒿柳生理生化的影响,以蒿柳扦插苗为试验材料,采用水培的方式,测定不同浓度(0.2、0.5、1.0和1.2 mg·L^-1)菲对蒿柳株高及生理的影响,并选取对植物生长有显著抑制作用的最低浓度(1.0 mg·L^-1)菲对蒿柳进行16 d的处理,测定其光合特性及渗透调节物质的变化。结果表明,高浓度菲处理显著抑制了蒿柳的株高和根系活力,使其电导率升高,膜透性增大。1.0 mg·L^-1菲胁迫下,蒿柳的光合作用受到抑制,光化学淬灭系数(qP)显著下降,光反应受到影响;气孔导度(Gs)和胞间CO₂浓度(Ci)下降、Rubisco活性降低,导致CO₂供应和同化减少,暗反应受到抑制。叶片的最大光化学效率(F_v/F_m)和PSⅡ潜在活性(F_v/F₀)无显著变化,说明PSⅡ利用光能的能力和潜在活性未受到影响。渗透调节物质中,脯氨酸和可溶性糖是植物抵御菲胁迫的重要调节物质。本研究结果为揭示多环芳烃(PAHs)...     

NtCPS2对烟草光合特征及光合产物的影响

为探讨顺-冷杉醇合成基因NtCPS2对烟草光合作用的影响,以烤烟品系8306、8306B(纯合突变植株T3代)、新豫烟11号(MSK326×8306B)和烤烟品种MSK326、豫烟11号(MSK326×8306)为试验材料,比较其顺-冷杉醇、赤霉素、脱落酸含量及相关合成基因相对表达量,光合参数及光合作用相关基因 相对表...     

干旱胁迫与正常供水钾肥影响甘薯光合特性及块根产量的差异

【目的】干旱胁迫影响甘薯叶片光合特性及块根产量,研究通过施肥缓解干旱胁迫机理可为甘薯抗旱高产栽培提供理论依据。【方法】选用食用型甘薯品种“泰中6号”为材料,以硫酸钾(K2SO4)为供试肥料,水分处理设为土壤最大持水量的60%~70%(正常供水W1)和30%~40%(干旱处理W0); 钾肥设K0、 K1、 K2、 K3四个水平,K2O用量分别为0、 12.0、 24.0和36.0 g/m2。分析不同钾肥用量对不同生长时期甘薯叶片相对含水量、 叶绿素荧光参数、 光合特性及收获期块根产量的影响。【结果】在干旱胁迫和正常灌水条件下,施钾处理均显著增加了甘薯叶面积和叶片叶绿素含量,提高净光合速率(Pn),增加光合产物的生产和积累,提高块根产量和收获指数。两种水分条件下,块根产量均以K2处理最高, 干旱胁迫下K2与K3处理差异显著,正常灌水处理不显著。两种水分条件下,甘薯叶片光合参数对钾肥的响应存在显著差异,干旱胁迫下施钾使叶片水分利用效率(WUE)增大,气孔导度(Gs)降低,气孔阻力增大,蒸腾速率(Tr)和胞间CO2浓度(Ci)降低,水分蒸腾量减少; 而正常灌水条件下上述指标对钾肥的响应趋势相反。两种水分条件下施钾均可以增大叶片相对含水量(RWC),提高实际光化学效率(ΦPSII)和最大光化学效率(Fv/Fm),但是干旱胁迫下施钾增幅较大。【结论】干旱胁迫下适量施钾可以提高甘薯的抗旱性,增加甘薯产量,过量施钾使甘薯产量显著降低,而正常水分供应时,稍多钾肥对产量影响不显著。干旱胁迫与正常灌水条件下施钾对叶片光合参数的调控效应存在显著差异。施用钾肥可增大叶面积,提高叶绿素含量和光合性能,调节叶片气孔关闭,增大叶片气孔阻力,减少水分蒸腾损失,增加叶片相对含水量,提高水分利用效率和净光合速率; 施钾还能提高叶片PSⅡ原初光能转换效率和实际光化学效率,减少过剩激发能对光合机构的破坏,提高甘薯叶片的光合能力。干旱条件下钾肥的调节功能优于正常水肥供应。