甘蔗蔗糖转运蛋白SoSUT5基因克隆、表达及功能鉴定

[目的]克隆甘蔗蔗糖转运蛋白基因SoSUT5,分析其表达特性,并通过转化酵母突变体验证其功能,为研究SUT5基因的功能提供理论依据.[方法]以甘蔗品种桂糖28(GT28)未成熟茎cDNA为模板,采用RT-PCR从甘蔗中克隆SoSUT5基因,并进行生物信息学分析及构建系统发育进化树.采用荧光定量PCR(qRT-PCR)检测SoSUT5基因在甘蔗不同组织的表达情况,同时构建酵母表达载体并转化酵母突变体SUSY7/ura3进行基因功能验证.[结果]克隆获得的SoSUT5基因为1605 bp,编码534个氨基酸,GenBank登录号KF808328.SoSUT5蛋白的分子量和理论等电点(pI)分别为56.40 kD和8.36,具有12个跨膜结构,属于易化扩散载体(MFS)家族成员,也属于蔗糖/H+共转运体家族(GPH)成员.该蛋白具有保守的SUT蛋白功能域,是SUT5亚家族成员.在甘蔗生理成熟期,从成熟茎、花序、成熟芽和根中均能检测到SoSUT5基因表达,以在花序中的表达量最高,根次之,但在+1叶中检测不到.转pDR196空载体的酵母突变体SUSY7/ura3在以蔗糖为唯一碳源的MD培养基上不能生长,但转pDR-SoSUT5重组质粒的酵母突变体SUSY7/ura3能正常生长,说明SoSUT5蛋白具有蔗糖转运活性.[结论]SoSUT5基因编码蛋白具有转运蔗糖的生物学功能,在甘蔗蔗糖运输和积累过程中发挥调控作用.     

低温胁迫对转SoTUA基因甘蔗生理生化特性的影响

[目的]研究低温胁迫对转α-微管蛋白(TUA)基因甘蔗生理生化特性的影响,对甘蔗TUA基因(SoTUA)进行功能鉴定,为甘蔗抗寒品种选育提供参考依据.[方法]通过对pCAMBIA3300载体上的标记基因GFP进行PCR扩增及测序,鉴定转SoTUA基因阳性甘蔗品系.从中选择4个转基因品系(L1、L2、L3和L4),以野生型ROC22植株为对照(CK),对各处理进行低温(4℃)胁迫处理,在胁迫第0、4、7和12 d时分别测定不同处理甘蔗的生理生化指标.[结果]运用PCR筛选得到转SoTUA基因T1代甘蔗植株,对其中4个品系及CK的低温胁迫试验结果表明,在低温下各品系可溶性糖含量以不同模式变化,转基因各品系普遍高于CK;各品系中的可溶性蛋白在冷驯化前期强烈诱导,总体变化趋势为先升高后降低,转基因各品系普遍高于CK;各品系中丙二醛(MDA)含量增加,其中CK的增幅最大;过氧化物酶(POD)活性下降,除L2外,POD活性变化总体上呈先升高后降低的变化趋势;脯氨酸含量在低温胁迫过程中的变化趋势无明显规律.利用改进的极点排序法对各品系抗寒性进行评价,可知各品系抗寒性强弱排序为:L3>L1>L2>L4>CK.[结论]低温胁迫下4个转SoTUA基因甘蔗品系在生理生化指标上的表现均优于CK,即SoTUA基因在甘蔗体内的过量表达有利于甘蔗抗寒性能的提高.     

甘蔗蔗糖转运蛋白SoSUT2基因克隆和表达分析

为分析甘蔗SUT家族基因新成员的序列特征和基因表达模式,采用cDNA末端快速克隆技术,以甘蔗GT28未成熟茎cDNA为模板克隆蔗糖转运蛋白基因,命名为SoSUT2-h1,GenBank登录号KF808330。该基因的cDNA序列全长为2 132bp,开放阅读框长1 749bp,编码582个氨基酸,预测分子量和等电点分别为61.80ku和6.17。SoSUT2-h1蛋白具有12个跨膜结构。该蛋白具有保守的蔗糖转运蛋白功能域,属于MFS蛋白家族和GPH(蔗糖/H+共转运体)超家族中的一员。荧光定量PCR表明在甘蔗叶、花序、芽、茎和根中都能检测到SoSUT2基因表达,其中在芽中表达量最高,花序次之,而在根中表达量最低。在甘蔗工艺成熟期,SoSUT2基因表达量与节间蔗糖含量呈正相关性,推测该基因可能参与调控甘蔗节间蔗糖的积累。     

5个甘蔗新品种生长特性及产量、品质评价

以新台糖22号作对照,通过大田品种比较试验,对参试的5个甘蔗新品种桂糖03/2287、桂辐98/296、台糖88/138、桂柳2号、柳城05/129的农艺性状、蔗茎产量及甘蔗品质等指标的调查分析,通过探讨参试品种的农艺性状、经济性状,为桂中地区甘蔗高产、高糖、抗逆性强新品种的筛选提供理论参考.结果表明:桂糖03/2287萌芽率、分蘖率、株高、产量较高;台糖88/138无论在萌芽率、分蘖率、株高、还是产量,均较低.各品种综合评价排名为:桂糖03/2287＞台糖22号＞桂柳2号＞05/129＞桂辐98/296＞台糖88/138.     

转BpGLK1基因白桦叶色变异规律及生长特性分析

通过开展转BpGLK1基因白桦叶色变异规律研究,探讨BpGLK1干扰表达株系叶绿素含量的降低对生长的影响.以2年生3个BpGLK1过表达株系(OE1～3)、7个干扰表达株系(RE1～7)为试材,采用PCR及qRT-PCR技术对目标基因进行分子检测,同时测定其叶色参数和叶绿素相对含量的时序变化规律,分析转基因白桦的生长特性.结果 表明:2年生的转BpGLK1基因白桦中,导入的目标基因仍整合于转基因株系的基因组中,且BpGLK1干扰表达株系中BpGLK1显著下调,BpGLK1基因的低表达对2年生苗高生长无影响,7个干扰表达株系中有6个株系在整个生长期叶绿素含量低于WT株系,叶色亮度及黄色程度高于WT株系,其中RE1、RE7株系上述性状均优于其他株系,是后续城市园林绿化应用推广的首选株系.     

转BpGLK1基因白桦叶色变异规律及生长特性分析

通过开展转BpGLK1基因白桦叶色变异规律研究,探讨BpGLK1干扰表达株系叶绿素含量的降低对生长的影响。以2年生3个BpGLK1过表达株系(OE1～3)、7个干扰表达株系(RE1～7)为试材,采用PCR及qRT-PCR技术对目标基因进行分子检测,同时测定其叶色参数和叶绿素相对含量的时序变化规律,分析转基因白桦的生长特性。结果表明:2年生的转BpGLK1基因白桦中,导入的目标基因仍整合于转基因株系的基因组中,且BpGLK1干扰表达株系中BpGLK1显著下调,BpGLK1基因的低表达对2年生苗高生长无影响,7个干扰表达株系中有6个株系在整个生长期叶绿素含量低于WT株系,叶色亮度及黄色程度高于WT株系,其中RE1、 RE7株系上述性状均优于其他株系,是后续城市园林绿化应用推广的首选株系。     

田间生长条件甘蔗光合特性的研究

在田间正常生长条件下，测定了4个甘蔗品种ROC16、ROC20、GT11和F172的气体交换日变化和不同叶位的气体交换、叶片叶绿素和氮素含量、GT11和F172光合速率及其对光合有效辐射(PAR)的响应及ROC20和GT11叶片ψW(脉势)的日变化。结果表明，不同叶序的气体交换率存在明显的差异，上位叶高于下位叶，其强弱趋势为1～3＞0＞4＞5＞6～8。在相同的环境条件下，叶序间的气体交换率不同的主要原因是它们在量子转化效率(a)、最高净光合速率(Pm)和呼吸速率(Rd)等光合能力和生理活性上存在差异。在田间条件下，甘蔗叶片的光合速率(Pn)随PAR增强而提高，没有明显的光饱和现象。叶片的Pn、气孔导度(gs)和蒸腾速率(E)的日变化趋势相似，气体交换率随PAR的变化而变化。在高PAR下，Pn主要受到胞间CO2浓度(Ci)的限制；而在低PAR下，Pn受到气孔和非气孔因素的限制。叶片的Pn、gs和E对PAR反应的敏感性表现为Pn＞E＞gs。甘蔗叶片ψw的日变化在清晨达最高值，午后最低。4个甘蔗品种中GT11具有较高的同化效率和气体交换率，这与其叶片较高的ψw有关，而叶片叶绿素和氮素含量对Pn影响并不明显。     

甘蔗生长特性及机械化种植技术初探

1 甘蔗种植历史及概况 甘蔗是一种用途十分广泛的经济作物，主要用于生产糖料、纸浆、大豆粕、纤维板、酵母、柠檬等数十种轻化工产品，也可以作为水果直接生吃或榨汁做饮料，具有解渴、解酒、解毒、清热、利尿等功效。甘蔗在我国种植已有2000多年的历史。云南省永胜县盛产甘蔗，仅涛源乡每年甘蔗种植面积达10000余亩，产值1500余万元，甘蔗是当地的主导产业。特别是随着农村土地流转及农村富余劳动力的转移输出，甘蔗规模化种植发展迅速，甘蔗机械化生产成为必然要求。     

转betA基因小黑杨生长及适应性

为了选出速生耐盐的转betA基因小黑杨优良株系,以盐碱地营建的13年生转betA基因小黑杨试验林为材料,开展生长适应性分析,结合5年生时该试验林优良株系选择结果,对早期评价进行验证。结果显示:参试株系树高、胸径、材积生长及保存率等性状在株系间的差异均达到极显著水平(P<0.01),综合评价选出T01、T06和T08株系为优良株系,其中T01株系的树高、胸径和材积均值分别为11.03 m、11.76 cm和0.055 m3,较对照株系分别高16.42%、14.81%和48.67%。该试验林本次选择结果与5年生时的选择结果一致,说明转betA小黑杨在造林试验初期进行优良株系选择也准确可靠。参试株系分子检测显示,外源betA基因仍稳定整合于转betA小黑杨的基因组中,并且能够正常表达。入选的T01、T06和T08株系为生长量大、耐盐性强的优良株系,这些入选株系为后续转betA小黑杨的环境释放及生产性试验提供指导。     

转Bt基因水稻的碳代谢特性

【目的】评价外源Bt基因导入对水稻碳代谢特性的影响。【方法】以转Bt基因水稻克螟稻1号及其非转基因亲本秀水11,以及克螟稻1号与3个杂交水稻恢复系明恢63、R3027和99亚162杂交和连续回交而育成的农艺性状和抗虫性稳定品系的3对近等基因系为材料,对叶绿素与可溶性糖含量、RuBP 羧化酶、蔗糖合成酶及蔗糖磷酸合成酶活性、干物质及有机碳积累量等碳代谢指标进行了测定。【结果】分蘖盛期克螟稻1号的叶绿素a含量、可溶性糖含量、干物质和有机碳含量均极显著低于秀水11（P＜0.01）,叶绿素b含量、蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性显著低于秀水11（P＜0.05）,但其它3对Bt水稻与非Bt水稻间所有生理指标均无显著差异;齐穗期克螟稻1号蔗糖磷酸合成酶活性显著高于秀水11,而干物质和有机碳积累量则显著低于秀水11;BtR3027蔗糖合成酶活性显著低于R3027,而Bt99亚162可溶性糖含量和蔗糖磷酸合成酶活性则显著高于99亚162;成熟期所有Bt水稻与各自非Bt水稻间干物质重和有机碳积累量差异均不显著。【结论】克螟稻1号大多数碳代谢指标的显著变化主要是由无性系变异引起的;3对近等基因系中Bt基因对个别碳代谢指标的影响是短暂的,且与Bt基因所处的遗传背景有关。     

干旱胁迫对转拟南芥AtP5CS1基因羽衣甘蓝光合特性的影响

以转拟南芥AtP5CS1基因羽衣甘蓝和野生型(对照)为试验材料,在水分胁迫0 d、2 d、4 d、6 d和复水2 d、4 d条件下,研究水分胁迫和复水后叶片的气体交换、叶绿素荧光参数、叶绿素含量的变化特征。结果表明:随着水分胁迫天数的增加,转基因羽衣甘蓝的叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO_2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)、Fv/Fm等指标的下降幅度均小于对照,气孔限制值(Ls)和非光化学猝灭系数(NPQ)上升的幅度小于对照,说明转基因羽衣甘蓝的光系统在水分胁迫时受到的伤害程度要小于对照;复水后转基因羽衣甘蓝的光合参数、叶绿素荧光参数、叶绿素含量等迅速恢复,而对照的光合参数及其他参数恢复缓慢。在水分胁迫条件下,转基因羽衣甘蓝能保持良好的光合特性,复水后具有良好的生理补偿效应,是适应干旱环境的重要生理因素。     

轻度盐碱地转betA基因小黑杨的生长表现

在前期获得11个转胆碱脱氢酶基因(betA)小黑杨株系的基础上,将转基因株系与非转基因对照株系在轻度盐碱地上造林,5 a后对试验林的转基因株系进行PCR分子检测,并运用SPSS软件对其树高、胸径、材积和保存率4个生长性状进行了方差分析.结果表明:转betA基因小黑杨外源基因稳定,目前尚未丢失;转基因株系与对照株系间树高、胸径、材积和保存率的差异均达到极显著水平;利用隶属函数法选择的转基因株系T1、T6和T8,为生长速度快、耐盐性高的优良株系.     

转pt4CL1基因毛白杨的生长分析

为了分析木质素在不同转基因毛白杨(Populus tomentosa Carr.)植株中的变化情况,对1年生转正义pt4CL1基因毛白杨、转反义pt4CL1基因毛白杨和非转基因毛白杨(741对照)植株的生长状况和组织化学结构进行了研究。结果表明,转反义pt4CL1基因毛白杨的叶片数、株高、茎粗等明显优于对照,而转正义pt4CL1基因植株没有明显变化;转正义pt4CL1基因毛白杨的木质化程度明显高于对照,而转反义毛白杨的较对照低。     

转ScMV-CP基因甘蔗对根际土壤酶活性及微生物的影响

【:研究目的】转ScMV-CP基因甘蔗对根际土壤酶活性和微生物的影响。【方法】利用BIOLOG EcoplateTM微平板(BIOLOG Inc.,USA)结合微生物的平板培养及相关的土壤酶活性分析【。结果】结果表明:转基因甘蔗显著(p<0.05)降低了土壤脱氢酶的活性,提高了土壤的纤维素酶、蛋白酶和脲酶活性(p<0.01),而对蔗糖酶和磷酸单脂酶没有影响;转基因甘蔗显著增加了根际土壤可培养的细菌和真菌数量(CFUs),但对放线菌影响很小。转基因甘蔗并没有增加土壤中对卡那抗性的微生物数量(CFUs);BIOLOGEcoplate研究表明转基因甘蔗稍微提高了根际土壤细菌的代谢活力,细菌多样性分析表明,根际土壤细菌的Simpson指数(D’)、Shannon-Wiener指数(H’)、细菌生理群分布的均匀度、Mclntosh指数(DMc)差异不明显【。结论】转基因甘蔗对根际土壤酶和土壤微生物有一定影响,但没有增加对卡那抗性的微生物数量(CFUs);BIOLOG实验未发现转基因甘蔗对土壤细菌的多样性有影响。     

甘蔗SPSB基因5′侧翼序列的克隆及生物信息学分析

蔗糖磷酸合成酶(SPS)是蔗糖合成途径的关键限速酶,对蔗糖的合成和碳水化合物的分配具有重要的调控作用。采用染色体步移法技术克隆获得了甘蔗SPSB基因5′端侧翼序列,并对其序列进行生物信息学分析。分离获得了4 399 bp的5′侧翼序列,该序列除具有启动子核心序列TATA-box和增强子元件CAAT-box等典型的真核生物启动子基本元件外,还含有多种光应答元件、激素响应元件,以及与缺氧、干旱、低温诱导有关的顺式作用元件和一些组织调控表达有关的顺式调控元件,表明ScSPSB启动子可能具有逆境应答、激素应答及组织特异表达特性,值得开展进一步的功能研究。     

转拟南芥P5CS1基因羽衣甘蓝的抗寒性

为提高羽衣甘蓝的抗寒性,本试验将拟南芥△1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS1)基因经农杆菌介导转入羽衣甘蓝植株中,检测转基因株系在4℃低温胁迫下P5CS1 mRNA表达量、幼苗脯氨酸含量、可溶性糖含量、相对电导率、叶绿素荧光参数(Fv/Fm)和植株存活率。结果显示,在4℃低温胁迫下,转基因植株的P5CS1基因的mRNA过量表达,脯氨酸含量、可溶性糖含量、Fv/Fm和植株存活率均显著高于野生型对照(P0.05),但丙二醛含量和相对电导率均显著低于野生型对照(P0.05)。表明拟南芥P5CS1基因在羽衣甘蓝中的表达明显改善了转基因植株的抗寒性。     

甘蔗生长模型研究进展

作物生长模型在农业生态研究、作物管理、产量预测以及农业技术推广等过程中发挥着重要的作用。对甘蔗作物生长模型的研究与发展进行综述和回顾,对应用最广泛的2个主要模型(澳大利亚APSIM–Sugarcane和南非CANEGRO)的优势及差异进行了比较分析,并对AUSCANE和QCANE等其他甘蔗模型作了介绍。对甘蔗模型在生产应用中存在的问题和今后的发展方向进行了展望。     

甘蔗黑穗病拮抗细菌的促生长特性及其防治效果研究

【目的】筛选具有拮抗甘蔗黑穗病菌（Sporisorium scitamineum）及促进植物生长特性的细菌,为甘蔗黑穗病的生物防治提供菌株资源和参考依据。【方法】采集出现黑穗病甘蔗株的根际土壤,采用平板对峙培养法分离纯化获得拮抗菌株,通过16S rRNA序列分析明确拮抗菌株的分类地位并分析其促生长特性;采用桶栽试验,研究筛选获得的优良拮抗菌株对甘蔗黑穗病的防治效果。【结果】分离纯化获得68株细菌菌株,其中7株（G1、G10、G12、G14、G20、G21和G23）对甘蔗黑穗病菌具有抑制效果。7株菌株具有产纤维素酶、产几丁质酶、分泌吲哚乙酸（IAA）、产1-氨基环丙烷-1-羧酸脱氨酶（ACC脱氨酶）、嗜铁能力、溶解有机磷、产蛋白酶及产氢氰酸（HCN）等不同程度的促进植物生长特性,特别是3株伯克霍尔德氏菌属（Burkholderia）菌株G1、G10和G23的综合效果更好。用拮抗能力较强的菌株G1、G10、G12和G23防治甘蔗黑穗病的桶栽试验结果表明,4株拮抗菌株处理均可有效抑制黑穗病的发生,提高甘蔗的出苗率和生物量,其中以菌株G23处理的综合效果最好。【结论】分离获得7株对甘蔗黑穗病菌拮抗效果较好的菌株,均具有不同程度的促进植物生长特性,其中以菌株G23的综合效果最好,具有良好的应用前景。     

转Bt基因作物毒素蛋白降解特性研究进展

总结了Bt杀虫蛋白的特性、转Bt基因作物毒素蛋白在土壤中的残留和积累以及对土壤生态系统的影响,阐明了转Bt基因作物毒素蛋白在土壤中的降解与影响因素,并提出应积极开展转Bt基因作物秸秆的降解研究,在降解秸秆的同时降解其中的Bt毒素蛋白.