盐胁迫下不同基因型棉花萌发生长和离子吸收特性

在 0、1 0 0、2 0 0 mmol· L- 1Na Cl处理下 ,对棉花耐盐性差异较大的两个基因型枝棉 3号和泗棉 2号的萌发特性、盐分吸收以及棉花幼苗性状进行了研究。结果表明 ,在 2 0 0 mmol· L- 1Na Cl胁迫 7d后 ,两基因型种子的含水量和子叶 K+含量没有显著差异 ,但耐盐较强品种枝棉 3号 Na+、Cl- 含量和电导率明显低于耐盐较弱品种泗棉 2号。盐胁迫下枝棉 3号幼苗性状显著好于泗棉2号     

转基因双价抗虫棉中Cry1Ac基因与CpTI基因的共表达

以转基因双价抗虫棉自交后代为材料,利用PCR、Southern杂交、ELISA检测方法,分析了Cry1Ac基因与CpTI基因在基因组中的整合情况,结果显示,除sGK321和3517外,其余品种Cry1Ac基因和CpTI基因的整合位点不同,并且sGK321中两基因也只有一个位点相同;ELISA结果表明,同一个品种同一部位Cry1A蛋白和CpTI蛋白不能完全同步表达,它们的表达量存在差别,且这种差别在整个生长阶段并不稳定.     

盐胁迫下棉花K~+和Na~+离子转运的耐盐性生理机制

为了探究棉花的耐盐机制,以中棉所49、中棉所35和中51504为材料,研究了盐胁迫对棉花幼苗的生长及K+/Na+平衡生理的影响。结果表明,150 mmol·L-1 Na Cl处理对幼苗的生长具有明显抑制作用,降低了叶片的光合速率(Pn)、PSⅡ实际光量子产额(ΦPSII)和电子传递速率(ETR),增加了非光化学荧光猝灭系数(q N)。与中棉所49和中棉所35相比,中51504的干物质累积受盐胁迫影响最小,且保持较高的Pn、ΦPSII、ETR和q N值及较低的ETR/Pn值。盐胁迫提高了棉花组织中Na+的浓度,降低了K+的浓度;但中51504组织中保持了相对较低的Na+浓度和较高的K+浓度,维持了较高的K+/Na+比;通过非损伤微测技术(NMT)测定的离子流结果也表明,中51504的根系对Na+有较强的外排能力,而对K+有较强的保留和向地上部转运能力。能够有效地调节Na+和K+的跨膜转运进而维持K+/Na+平衡是棉花耐盐的重要生理机制之一。     

不同生态环境下短季棉早熟及相关性状的混合遗传

分别在河南新乡和新疆石河子2个生态环境下,对短季棉早熟及相关性状进行了主基因-多基因混合遗传分析。结果表明,除花铃期和衣分外,其它性状在2个环境中均检测到主基因。2个环境生育期的最适模型相同且主基因与多基因分量趋势一致,果枝始节、铃重虽最适模型相同,但主基因与多基因分量趋势相反,苗期、蕾期、花铃期、衣分、果枝始节高度2个环境最适模型不同。生育期在不同生态环境早代选择有效,果枝始节高度和果枝始节可作为鉴定早熟性的可靠形态指标。2个环境生育期、蕾期和果枝始节高度均以主基因遗传为主,其它性状均分别以主基因遗传为主或以多基因遗传为主,针对各性状的遗传模式提出了具体的育种策略。     

棉花耐盐相关基因GhVP的表达及功能分析

为了研究Gh VP基因在棉花中的表达特性和功能,克隆了棉花Gh VP基因,构建p BI121-Gh VP∷GFP荧光表达载体,采用基因枪技术转化洋葱内表皮细胞,结果显示Gh VP基因编码蛋白定位于细胞质膜上。将构建的p BI121-Gh VP∷GFP荧光表达载体转化棉花花粉,花粉荧光明显增强,说明该基因可以在棉花中表达,为Gh VP基因可以在棉花中表达提供了依据,为培育棉花耐盐新材料奠定了基础。     

RT-PCR法半定量检测不同逆境胁迫下TaGSK1基因的表达

利用RT-PCR法检测在盐、ABA、冷胁迫下TaGSK1基因的表达,结果表明,该基因在这几种胁迫下的表达均有提高,说明TaGSK1基因在对抗盐、ABA和冷逆境胁迫信号通路中具有重要作用。     

棉花GhEPSPS基因的原核表达载体的构建及诱导表达

目的在于构建棉花GhEPSPS基因的原核表达载体,并在宿主大肠杆菌中成功诱导表达。利用RT-PCR技术从陆地棉苏棉18中克隆获得GhEPSPS基因的开放阅读框序列,连接到p EASY-Blunt平端载体,构建获得重组载体p EASY-Blunt-GhEPSPS;以该重组载体为模板,PCR获得两端含有Eco RⅠ和XhoⅠ酶切位点的GhEPSPS基因CDS序列,通过这2个酶切位点插入到p ET32a载体,构建获得原核表达重组载体p ET32a-GhEPSPS,转化到宿主菌株BL21(DE3)中,经IPTG诱导后,SDS-PAGE检测目的基因的表达情况。研究结果表明,成功克隆获得了棉花GhEPSPS基因的CDS序列,并成功构建了该基因的原核表达载体,目的基因能够在宿主菌中被诱导大量表达。该研究结果将为深入研究棉花EPSPS酶的结构、功能以及酶学特性提供重要的研究基础。     

盐胁迫对不同藜麦品种幼苗生长及CqNHX1基因表达的影响

为了筛选出耐盐性较强的藜麦品种并为苗期耐盐性鉴定提供参考,以3个不同的藜麦品种为试验材料,在盐胁迫下用测量法测定其相关生长指标,紫外分光光度计法测定叶绿素含量,电导法测定相对离子渗透率,并利用实时荧光定量PCR法比较了耐盐基因CqNHX1的相对表达量。结果表明,NaCl胁迫下SQ1株高降幅较小,生物量有所增加,相对离子渗透率几乎不变,且CqNHX1a和CqNHX1b表达量均极显著升高,说明SQ1在高盐环境下能正常生长;SQ34的株高和叶绿素含量均显著降低,生物量保持不变,而CqNHX1a和CqNHX1b表达量均显著升高;QQ61的根冠比和叶绿素含量极显著下降,相对离子渗透率极显著升高,CqNHX1a和CqNHX1b呈下调表达,说明该品种耐盐性较弱。藜麦品种间耐盐性存在显著差异,耐盐性强弱为：SQ1 > SQ34 > QQ61,SQ1作为高耐盐品种,可在盐碱地进一步推广种植。     

棉花抗黄萎病相关基因的序列和表达分析

黄萎病是棉花生产的主要病害,克隆抗病基因是培育棉花抗黄萎病品种的关键。本文根据前期的定位结果,结合棉花基因组测序信息,提取定位区段内基因组序列,预测获得63个基因。Gene Ontology分析表明63个基因参加多种生物进程,其中6个基因参与植物抗逆进程。根据Gene Ontology分析和前人研究结果,选择15个基因进行序列分析。启动子序列分析表明启动子区域包含各种抗逆的调控元件,其中6个基因包含了W-box元件。对海7124和苏棉8号棉花幼苗进行黄萎病菌处理,取病菌处理后不同时期的根,选择14个基因进行表达分析,结果表明在黄萎病菌处理后,有8个基因表达出现变化,其中在海7124和苏棉8号之间表达差异最大的基因是跨膜蛋白(Transmembrane protein 214-a isoform 1)、细胞色素P450(Cytochrome p450)和Udp-糖基转移酶UGT89A2(Udp-glycosyl transferase 89a2-like)基因。本研究为抗病基因克隆提供了候选基因。     

1个新棉花bHLH类基因GhbHLH130的克隆及表达分析

近年来,已发现碱性/螺旋-环-螺旋(basic/Helix-Loop-Helix,bHLH)类转录因子家族在植物的生长发育调控中发挥重要作用。本研究通过电子克隆方法得到1个新的棉花bHLH类转录因子基因的全长序列,利用反转录-PCR技术从陆地棉中分离出1个bHLH类转录因子基因,并命名为GhbHLH130。该基因包含1个552 bp的开放阅读框,编码184个氨基酸残基。序列分析表明GhbHLH130蛋白包含1个螺旋-环-螺旋(Helix-Loop-Helix)保守结构域,属于bHLH转录因子家族。实时荧光定量分析结果表明GhbHLH130基因的表达受干旱、高盐、低温以及外源脱落酸的显著诱导。亚细胞定位结果表明GhbHLH130基因在细胞核内表达。本研究结果表明GhbHLH130基因可能作为调控基因参与棉花的逆境应答响应过程。     

不同种植模式下棉花品种蒸腾速率和根系分布研究

本文重点研究了不同种植模式下不同棉花品种的蒸腾速率、根系生长特性和空间分布规律.结果表明,棉花品种本身对蒸腾速率具有比较大的影响,同时,同一株棉花的叶序叶直接影响到其蒸腾速率.棉花的根系具有比较明显的空间分布,在苗期,棉花大部分根系分布在0～40cm土层,大部分侧根的分布范围在0～20cm.同时,棉花根系特性还受到种植模式的影响,地膜覆盖能够促进棉花根系的生长,除此以外,根系生长特性还与棉花品种有关.在几个供试的棉花品种中,中棉所35的根系生长速度最快.     

陆地棉Pht1家族成员的全基因组鉴定及表达分析

【目的】磷是植物三大必需矿质元素之一,对植物的生长发育至关重要。Pht1家族的磷酸盐转运蛋白在植物磷吸收和转运方面具有重要作用,然而关于该基因的系统研究工作尚很少开展。本研究旨在进行Pht1家族成员全基因组鉴定和表达模式分析。【方法】通过生物信息学的方法对陆地棉Pht1家族成员的基因结构、编码蛋白质的结构、染色体定位、基因复制和表达情况等进行全面分析。【结果】(1)在陆地棉的基因组中共鉴定到17个磷酸盐转运蛋白基因(GhPT),其中A亚组包含8个GhPT,D亚组包含9个GhPT;(2)棉花GhPT蛋白之间序列相似性很高,并均具有12个疏水的跨膜区域;(3)进化分析表明这些GhPT蛋白主要聚为2大组(GroupⅠ和GroupⅡ),位于同一组的GhPT的编码基因大部分具有相似的内含子/外显子分布模式;(4)17个GhPT基因不均匀分布在A亚组和D亚组中的5条染色体上,串联复制和片段复制可能导致GhPT基因在陆地棉中的扩增;(5)表达模式分析表明,GhPT6和GhPT14在根中表达量最高,且同时响应低磷和低钾胁迫诱导并上调表达。【结论】这些结果将有助于深入了解Pht1家族基因的功能及离子信号途径相互作用的分子机制。     

异源表达棉花GhPRP5基因增强了拟南芥对盐和ABA的敏感性

富含脯氨酸的蛋白(proline-rich proteins, PRPs)代表一类富含脯氨酸和羟脯氨酸的细胞壁结构蛋白质,最先在伤害诱导的胡萝卜贮藏根中被发现。越来越多的证据显示这类蛋白在应答多种生物和非生物胁迫中起作用。我们之前从棉花cDNA文库中分离了一个命名为GhPRP5的编码富含脯氨酸蛋白的基因,为研究其功能,构建了GhPRP5的过量表达载体,转化拟南芥,获得GhPRP5高表达的8个株系的纯合体。在正常培养条件下,转基因株系和野生型种子的萌发率一致,但盐胁迫和ABA处理显著抑制了转基因拟南芥株系种子的萌发。盐胁迫条件下野生型的绿苗率明显高于转基因拟南芥株系,与正常生长条件相比,ABA处理抑制转基因拟南芥主根伸长的程度更大。利用Quantitative RT-PCR技术分析几个胁迫相关标记基因的表达情况表明,盐和ABA诱导了RD29A、RD29B和KIN1的表达,但诱导水平在转基因株系和野生型中不一样,说明GhPRP5参与调控拟南芥胁迫相关标记基因的表达,但具体参与的胁迫应答信号传导途径仍需进一步研究。     

海岛棉5个CBF/DREB基因的克隆与表达分析

低温、干旱和盐渍是影响作物生长、产量和全球地理分布的重要非生物胁迫。CBF/DREB转录因子是参与植物非生物胁迫应答反应的重要调控蛋白。为了更好地了解棉花CBF家族基因,通过生物信息学的方法,从海岛棉中克隆了5个具有完整开放阅读框的CBF基因,命名为Gb CBF1―Gb CBF5。这5个基因编码的蛋白与其他植物冷胁迫相关的CBF蛋白具有高度的保守性,含有1个AP2功能结构域和2个特征基序。系统进化树分析表明,这5个基因与拟南芥的3个参与冷胁迫的CBF基因一起聚类在DREB亚家族中的A-1亚组。通过RT-PCR的方法分析了海岛棉基因Gb CBF1―5在高盐(200 mmol·L-1 Na Cl)、干旱、4℃低温等非生物胁迫处理下的表达模式。结果表明其中2个基因在冷胁迫下上调表达,5个基因在干旱和盐处理下均下调表达。这些为进一步探索CBF基因在棉花逆境胁迫应激反应中的作用提供了有价值的信息。     

杨树10种miRNA的低氮胁迫差异表达及靶基因的鉴定与分析

microRNA (miRNA)是一类重要的非编码小分子RNA,在植物应对逆境胁迫的响应中起着重要调控作用。为了探讨miRNA在杨树受低氮营养胁迫不同时间段的差异表达模式以初步鉴定参与低氮胁迫响应的miRNA,本研究以重要乡土树种毛白杨为材料,进行不同时间段的低氮胁迫处理,分别提取长度在200 nt以下的小片段RNA,利用实时定量PCR技术研究毛白杨在低氮胁迫后10种miRNA的差异表达模式。结果显示,miRNA的表达在低氮胁迫下有显著变化,部分miRNA的表达呈现动态反应。在低氮胁迫下,miRNA的表达呈现四种模式,大部分miRNA的表达在处理1 d后受到显著抑制。借助生物信息学手段,进一步鉴定到10个miRNA的靶基因,功能注释表明靶基因共分为6大类,降解组实验进一步验证了miR159a对靶基因的切割。该研究初步表明,miRNA在杨树对低氮营养的胁迫响应中可能发挥着重要调控作用。     

转Bt+GNA双价基因抗虫棉花中抗虫基因及其抗虫性的遗传稳定性

采用PCR和PCR-Southern跟踪检测,Bt和GNA两个抗虫基因在转Bt+GNA双价基因抗虫棉花TL1的3个连续世代均稳定存在,完全连锁遗传;室内棉铃虫生物测定表明,该转基因植株的3个世代都高抗棉铃虫,各世代之间抗性水平一致,没有显著性差异;温室蚜虫抗性试验显示3个世代均对蚜虫具有较好的抑制作用,且抑制效果相当。因而,两个抗     

陆地棉EPSPS 基因的克隆及其组织特异性表达分析

 5-烯醇式丙酮莽草酸-3-磷酸合成酶（EPSPS）是莽草酸途径中的一个重要酶,它是非选择性除草剂草甘膦的靶标酶,在高等植物中定位于叶绿体质膜上。根据EST拼接的序列设计引物,从陆地棉品种珂字棉312中获得了全长为1834 bp的cDNA序列,其最大可读框为1565 bp,编码521个氨基酸。陆地棉EPSPS基因与其它植物中同类酶在氨基酸水平上有广泛的同源性。通过与已知的其它高等植物叶绿体转运肽剪切位点比对,推断棉花EPSPS基因含有74个氨基酸叶绿体运输肽和447个氨基酸组成的熟蛋白。该酶具有保守的PEP结合位点及催化位点的特征序列。半定量分析表明,该基因产物广泛存在于棉花根、茎和叶等各组织中,在叶片中表达量较高。进一步扩增棉花核基因组获得了3344 bp的DNA序列,它包含8个内含子和7个外显子。棉花EPSPS基因的克隆为抗草甘膦棉花种质资源的创制提供了理论基础。     

Expression and Regulation of the Plant Gene Under Enviromend Stress

To investigate the adaptation mechanisms of plant gene under adversity stress.By looking up the recent literatures dealt with the plant's adaptation and response to adversity stress and reviewing previous works on the plant's adaptation mechanisms under adversity stress.Unavoidably,plant is influenced by all kinds of adversity stresses because of its immobility.But it can adapt and resist effectively to adversity stress by itself.Many researches show that under adversity stress contents of ABA and SA in the plant cells are changed apparently wiich induced many new genes expression and protein synthesis to adapt environment's change.There may be two kinds of mechanisms of the plant's adaptation to adversity stresses. 1. ABA and SA induce the synthesis of mRNA or stabilization of mRNA. 2. ABA and SA can cause the responsive proteins' accumulation and regulation after translation.     

谷子CBL基因鉴定及其在干旱、高盐胁迫下的表达分析

CBL/CIPK信号网络系统在植物对逆境应答过程中起重要作用。本文利用生物信息学方法从谷子基因组中鉴定出7个候选CBL基因,命名为SiCBL1~SiCBL7。分析表明谷子CBL基因在蛋白质序列和结构上非常保守,所有预测SiCBL基因都含有7~8个内含子,而且其外显子序列同源性很高并且大部分外显子含有相同的碱基数目。预测SiCBL基因均含有4个EF-Hand功能域而且相邻EF-Hand功能域之间的氨基酸数目非常保守。进化和聚类分析结果表明, CBL基因在陆生植物早期的进化过程中就已经存在,所有CBL基因被分为4个亚组。7个候选SiCBL基因中, 4个基因(SiCBL1、SiCBL2、SiCBL3和SiCBL5)受干旱胁迫诱导表达,3个(SiCBL1、SiCBL3和SiCBL7)受高盐胁迫诱导表达。SiCBL3基因在干旱胁迫下被强烈诱导可能意味着其在干旱应答中起重要作用。本文报道的谷子CBL基因丰富和完善了植物CBL成员, 为进一步研究CBL/CIPK网络系统在抗逆作物谷子逆境响应中的功能、机制奠定了基础。     

镉胁迫对桉树(Eucalyptus)保护酶活性及相关基因表达的影响

为了探讨镉胁迫对桉树保护酶活性及相关基因表达的影响,以‘广林9号’桉三月龄幼苗为材料,用0.1 mmol/L、0.2 mmol/L、0.3 mmol/L CdCl_2溶液(分别对应低,中,高浓度)连续灌根处理15 d后,测定叶绿素和丙二醛(MDA)的含量,检测叶组织过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)的酶活性,分析5类共15个保护酶基因的转录变化。高浓度Cd^2+胁迫下桉树叶片叶绿素含量降低,MDA含量明显升高(p<0.05),SOD、POD、GPX和CAT的酶活性均显著降低(p<0.05)。从APX(ascorbate peroxidase)、BPX (class Ⅲ peroxidases)、CPX (catalase peroxidases)、GPX (glutathione peroxidase)和CAT (catalase) 5类基因家族中的每类选出3个基因进行qPCR分析。Cd^2+胁迫下,15个基因中仅有GPX3、CPX1、CPX2和CAT3的转录被抑制,其他11个基因总体表现出转录水平升高的趋势。设对照植株中同种基因的表达水平为1,中浓度Cd^2+处理后BPX3的转录水平升高到13.9,高浓度Cd^2+处理后CAT2的转录水平升高到38.2。结果表明:Cd^2+胁迫引起保护酶基因的转录水平升高,却抑制了酶活性,导致膜脂过氧化加剧。本研究可为桉树重金属抗性生理的研究提供参考。