玉米自交系响应高温、干旱胁迫的关键基因及通路

以4个不同的玉米自交系为材料,对高温、干旱处理后的苗期植株进行转录组测序.玉米自交系响应高温和干旱胁迫的差异表达基因(DEGs)分别为6966和6272个,在高温和干旱胁迫下4个玉米自交系相同的DEGs分别是705和871个.同时响应高温和干旱的DEGs有100个.在耐旱、耐热性强的玉米自交系中鉴定出18个特异的DEG...     

外源褪黑素对干旱胁迫下番茄叶片光合作用的影响

【目的】褪黑素是一种广泛存在于高等植物体内的小分子物质,被认为是一种新的植物生长调节剂和生物刺激剂,对于提高植物抗逆性具有重要作用。探索外源褪黑素对干旱胁迫下番茄叶片光合作用的影响,为揭示褪黑素调节植物抗逆性的机制打下基础。【方法】以番茄‘辽园多丽’为试材,首先采用叶片喷施和根施不同浓度褪黑素进行预处理:CK:叶片喷施清水、根施50 m L清水;R5、R50、R100、R150、R250:叶片喷清水,分别根施50m L 5、50、100、150和250μmol·L~(-1)褪黑素;L5、L50、L100、L150、L250:根施50 m L清水,叶片分别喷施5、50、100、150和250μmol·L~(-1)褪黑素;连续处理3 d后将植株移至温室中,以不浇水作为干旱处理(其中CK0:叶片喷施清水、根施50 m L清水预处理后正常浇水,CK1:叶片喷施清水、根施50 m L清水预处理后干旱处理)。干旱胁迫5 d后,通过比较暗适应下PSII最大光化学量子产量Fv/Fm和PSI最大氧化状态Pm,确定根施和叶片喷施的最佳浓度处理。然后利用光合荧光同步测量系统分析根施和叶片喷施褪黑素对干旱胁迫下番茄叶片气体交换参数,PSII和PSI的光能分配和电子传递速率,类囊体膜的完整性和ATP酶活性的调节。【结果】根施和叶片喷施不同浓度褪黑素均提高了干旱胁迫下番茄叶片的Fv/Fm和Pm,并且随浓度增加表现出先升高后降低的趋势,L100和R100处理下的Fv/Fm和Pm最大,显著高于对照。L100和R100显著缓解了干旱胁迫对气体交换参数的抑制,其中叶片净光合速率(Pn)分别为2.04和1.71μmol·m~(-2)·s~(-1),显著高于对照(CK1)(0.52μmol·m~(-2)·s~(-1));蒸腾速率(E)分别为0.66和0.54 mmol·m~(-2)·s~(-1),显著高于CK1(0.25 mmol·m~(-2)·s~(-1)),并且显著提高了番茄叶片气孔导度(GH2O)和最大水分利用效率(WUE),降低了气孔限制值(Ls),而L100优于R100处理。快速光响应曲线结果表明L100和R100处理提高了干旱胁迫下番茄幼苗PSII的光化学反应效率Fv'/Fm'及PSII光化学淬灭系数q P,表明褪黑素处理更利于干旱胁迫下番茄叶片PSII光化学反应的高效进行;干旱胁迫下番茄幼苗环式电子传递速率得到显著加强,而L100和R100处理降低了环式电子传递速率,但加强了线性电子传递速率,且L100处理下番茄叶片ETRI和ETRII均高于R100处理;L100、R100处理提高了干旱胁迫下番茄叶片的Y(I)、Y(II),表明褪黑素处理有利于干旱胁迫下番茄叶片吸收光能向光化学反应的方向分配;暗适应后,L100和R100处理番茄叶片P515诱导曲线均高于CK1,照光后,CK0处理番茄幼苗P515信号快速下降,其次是L100和R100处理,而CK1处理降低较慢,表明褪黑素具有保护叶绿体类囊体膜和ATP合成酶免受干旱胁迫伤害的作用。【结论】根施和叶片喷施外源褪黑素能缓解干旱胁迫对番茄幼苗光合性能的抑制,加强光合运转效率,而叶片喷施是一种更简单高效的处理方式;褪黑素能加强作物光合作用对环境胁迫的适应性,对于农作物的生长发育具有调节作用。     

油茶NAC基因鉴定及对干旱胁迫响应分析

[目的]NAC是参与调控植物逆境胁迫反应的一类特异转录因子,在植物应对干旱胁迫中具有重要的调控作用.油茶是南方丘陵山地重要的经济树种,主产区夏季干旱严重影响了油茶生产.研究油茶应对干旱胁迫的响应机制具有重要意义.[方法]为明确油茶NAC基因家族成员并探究其对干旱胁迫响应的表达特征,本研究以油茶全长转录组为参考,通过蛋白序列比对和保守功能域,鉴定了67个CoNAC基因家族成员,进一步明确了各基因的结构、理化性质、系统进化关系、亚细胞定位.基于油茶干旱转录组数据,明确各CoNAC在油茶不同干旱程度和复水下的表达水平,并采用qPCR对CoNAC在不同油茶品种和不同干旱胁迫程度下的表达特征进行验证.[结果]根据系统发育关系,67个CoNAC可分为17个亚类,其中ANAC2亚类最多,有13个成员.亚细胞定位预测表明,大部分CoNAC蛋白都定位在细胞核,少数定位在细胞质、线粒体、叶绿体或细胞外.基于不同干旱程度和复水的转录组高通量测序数据,研究发现CoNAC基因表达模式存在一定差异.其中,在中度和重度干旱胁迫期,CoNAC28、51、52、56、60和61等基因的表达量随着干旱胁迫程度加强而持续增加.复水后,CoNAC28、51、52、56、60和61等基因均无表达或表达呈明显下降趋势.qPCR验证结果显示,在干旱胁迫和复水后,4个候选的CoNAC基因均表现出较为相似的表达趋势,即在干旱处理时表达量均呈显著上调,复水后下调,这与转录组表达谱结果基本相同.而候选CoNAC51和CoNAC52基因的表达趋势在干旱和复水后存在在品种间差异.在耐旱性较弱的长林18中,CoNAC52在干旱胁迫和复水后表现为先下调后上调,而CoNAC51基因表达量呈上升趋势.在相对较耐旱长林53中,2个基因的表达模式均呈现随着干旱胁迫上调,复水后下调.由此说明它们的表达调控在不同油茶品种中对水分的敏感程度不同,不同油茶品种对干旱胁迫的响应机制存在差异.[结论]CoNAC基因表达与油茶抗旱性有关,且CoNAC51和CoNAC52在不同油茶品种的表达模式差异能在一定程度上帮助解析油茶的耐旱机制.本研究为油茶NAC转录因子进一步功能分析奠定了理论基础,为油茶耐旱性的遗传改良提供参考依据.     

干旱胁迫下电场对番茄种子萌发期抗旱性的影响

电场处理能提高干旱胁迫下番茄种子的发芽率、鲜重、萌发指数和活力指数。萌发期番茄种子的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活力显著高于对照,膜脂过氧化产物——丙二醛(MDA)含量降低。说明适宜剂量的静电场处理,对受干旱胁迫的种子萌发有刺激作用。     

谷子Aux/IAA家族基因干旱胁迫响应表达模式分析

[目的]Aux/IAA是重要的蛋白质转录因子,广泛参与植物生长素介导的应答作用,同时参与植物的胁迫和防御响应。本文通过分析Aux/IAA家族基因在干旱胁迫中的表达情况,探索谷子抗旱与Aux/IAA家族基因的关系。[方法]本文对谷子Aux/IAA家族基因理化性质、蛋白亲疏水性、启动子功能元件等进行生物信息学分析,并对抗旱(GG)和干旱敏感(JF16)谷子品种在浇水和干旱胁迫下基因的表达谱数据进行分析。[结果]谷子Aux/IAA家族基因均含有多个与胁迫相关的功能元件,且5个基因编码的蛋白均为亲水性蛋白;干旱胁迫处理后,GG和JF16中5个基因的表达变化趋势有所不同,Seita.5G126200、Seita.1G028400、Seita.3G109400表达量均下调,Seita.1G356800基因的表达量明显上调。[结论]谷子Aux/IAA家族基因参与调控谷子干旱胁迫,其调控过程比较复杂,可作为参与谷子抗旱的候选基因。本研究结果为进一步探究谷子中Aux/IAA与抗旱机制提供一定理论依据。     

水杨酸和氯化钙对干旱胁迫下番茄幼苗生理特性的影响

分别用不同浓度的水杨酸(SA)和氯化钙(CaCl₂)处理番茄品种东农11537幼苗,处理3 d后进行干旱胁迫,在干旱的第1、3、5和7天观察植株表型,测定叶片相关生理指标,并比较2种处理的抗旱效果、最佳抗旱浓度。结果表明,干旱胁迫下,与喷施去离子水的对照组相比,适宜浓度的SA和CaCl₂处理均能有效缓解番茄叶片相对含水量的降低,抑制相对电导率和丙二醛含量的增加,同时,提高番茄叶片SPAD值、脯氨酸和可溶性蛋白的含量,提高超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶的活性,有效提高番茄幼苗的抗旱性。0.3 mmol·L^-1的SA和10 mmol·L^-1的CaCl₂处理提高番茄幼苗抗旱性的效果较佳,0.3 mmol·L^-1 SA效果最佳。     

玉米中3个CIPK同源基因在干旱和低温胁迫下的表达分析

应用生物信息学分析,筛选获得了玉米中的3个CIPK基因同源序列(登录号分别为AY104819,EU974290和EU968441),它们编码的氨基酸序列都具有CIPK家族典型的功能结构域,推测属于CIPK家族成员.根据同源性,分别将它们暂命名为ZmCIPK1、ZmCIPK17和ZmCIPK18.RT-PCR分析结果表明...     

干旱胁迫对番茄叶片蜡质积累的影响

【目的】研究干旱胁迫对番茄叶片蜡质积累的影响,及蜡质含量与蜡质合成相关基因β-酮脂酰-辅酶A合成酶(SLCER6)表达的关系,为植物表皮蜡质抗旱研究提供理论依据。【方法】以番茄品种Micro-Tom为材料,在其花蕾期进行干旱胁迫后,当植株表现出明显缺水症状时分别采集第1叶位至第7叶位的叶片,以同期正常浇水番茄植株作为对照,采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)和气相色谱-火焰离子化检测仪(GC-FID),对7个叶位叶片的蜡质成分和含量进行检测,并通过扫描电镜观察叶片的表皮超微结构,同时用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法分析蜡质合成相关基因SLCER6的表达情况,最后对蜡质及其各成分含量与SLCER6基因表达量变化值之间的相关性进行了分析。【结果】(1)干旱胁迫后番茄叶片上、下表面超微结构与对照组基本一致,均没有蜡质晶体覆盖,且较为光滑,呈薄膜状结构,但皱褶明显减少,细胞凸起增多。(2)GC-MS和GC-FID分析表明,从对照组中共鉴定出24种蜡质成分,番茄叶位间蜡质含量存在一定差异,但均以烷烃含量为主,其平均含量为(1.794±0.397)μg/cm~2,占蜡质总含量的93.83%,并含有少量的三萜类、初级醇和豆甾醇成分,但这3种化合物只占到蜡质总含量的4.66%。(3)干旱胁迫并没有造成番茄叶片蜡质组分以及烷烃碳链的改变,但能够极显著增加蜡质的总含量,尤其是烷烃类物质,与对照组相比,干旱胁迫组烷烃含量平均增加了161.15%,是三萜类、初级醇及豆甾醇成分总增加率的1.6倍。(4)SLCER6基因在番茄不同叶位叶片中均有表达,其表达量从第1叶位到第7叶位总体呈下降的趋势;干旱胁迫后,SLCER6基因表达量均显著增加。【结论】干旱胁迫能够极显著增加番茄叶片蜡质总含量,增加的成分主要是烷烃;干旱胁迫也能够诱导SLCER6基因表达量上调;番茄叶片蜡质积累与SLCER6基因表达量之间存在着正相关关系。     

干旱和盐碱共胁迫玉米EST数据库分析

[目的]构建干旱和盐碱共胁迫的玉米cDNA文库,对细胞功能相关基因表达进行初步分析。[方法]提取处理玉米YQ7-96品系的雌雄分化期（12片叶龄）的混合组织（叶、茎和花芽）总RNA,运用SMART技术构建pDNR-LIB载体的cDNA文库,并随机挑选克隆进行EST序列的B lastX比对和MIPS归类分析。[结果]随机挑取3 027个cDNA克隆进行测序,94.45%的EST长度大于400 bp,共获得1 861个单基因簇,其中维持正常生理活动的基因占65.36%;参与细胞内运输、细胞内信号传导、细胞防御和细胞循环和DNA代谢过程的基因分别占9.26%、6.58%、2.63%和3.16%。[结论]在成功构建干旱和盐碱共胁迫的玉米cDNA文库的基础上,对产生的EST进行了测序和分析归类,筛选出了细胞功能相关EST,为后续研究奠定了基础。     

干旱胁迫下外源物质对番茄幼苗活性氧代谢及光合作用的影响

以番茄品种‘金棚一号’为试验材料,研究不同外源物质(10mmol/L CaCl2、5mmol/L GABA、0.5mmol/L Put、0.5mmol/L Spd)对干旱胁迫下番茄幼苗活性氧代谢及光合作用的影响。结果表明:与对照相比,干旱胁迫处理抑制了番茄幼苗的生长,使幼苗光合系统Ⅱ(PSⅡ)能力降低,叶片可溶性蛋白质含量降低,游离氨基酸及可溶性糖含量升高,活性氧代谢的变化造成MDA积累;外源物质CaCl2、GABA、Put、Spd均可提高幼苗的株高、茎粗、干重和鲜重以及叶片中可溶性蛋白质、游离氨基酸、可溶性糖含量,通过提高抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性,降低了O2.-产生速率、H2O2和MDA含量,维持较高的叶绿素荧光参数Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP、ETR,从而在一定程度上缓解干旱胁迫对幼苗的伤害。平均隶属函数分析表明,不同外源物质缓解干旱胁迫的途径不同,外源添加Put处理缓解干旱胁迫的作用主要体现在促进植物生长方面,GABA处理则主要体现在减缓干旱胁迫对叶片光系统Ⅱ和活性氧代谢的伤害,Ca2+处理在增加渗透调节物质含量方面更为明显。     

亚低温下干旱胁迫对番茄幼苗叶片水分及活性氧代谢的影响

【目的】探讨亚低温下干旱胁迫对番茄幼苗叶片水分状况以及活性氧代谢系统的影响,为日光温室冬春季水分的科学管理提供参考。【方法】以"金鹏1号"番茄为材料,利用植物气候箱,采用盆栽试验,以常温(昼/夜温度25℃/18℃)下正常水分(田间持水量的75%~85%)处理为对照,研究了常温下干旱胁迫(田间持水量的55%~65%,以下简称干旱胁迫)处理及亚低温(昼/夜温度15℃/8℃)下正常水分(以下简称亚低温)处理和干旱胁迫(以下简称亚低温干旱胁迫)处理的番茄幼苗叶片中水分含量、渗透调节物质、活性氧物质、抗氧化酶活性及AsA-GSH循环物质的变化。【结果】亚低温处理下番茄叶片水分含量减少,亚低温干旱处理不会进一步加剧水分的减少,但影响番茄叶片水分的恢复。干旱胁迫下渗透调节物质以脯氨酸为主,亚低温胁迫下以可溶性糖为主,亚低温干旱胁迫下两者含量均最高。亚低温干旱胁迫比单一胁迫处理叶片MDA含量高、细胞膜相对透性大。不同处理的活性氧产生及清除机制不同,亚低温处理下活性氧积累主要为超氧阴离子,活性氧清除以SOD及CAT为主;干旱胁迫下则主要为过氧化氢,活性氧清除以SOD及POD为主;亚低温干旱胁迫下,活性氧积累最多,SOD和CAT活性最高。与对照相比,在亚低温干旱胁迫下,AsA-GSH循环中APX活性、GR活性、AsA含量和GSSG含量均最高。【结论】设施栽培番茄叶片对亚低温胁迫比干旱胁迫更敏感,科学灌水可减少亚低温对番茄幼苗造成的伤害。     

茶树干旱胁迫研究进展

综述了在茶树干旱胁迫时内源激素ABA、IAA积累的速度与干旱胁迫程度(干旱时间、土壤水势)的关系以及保护性酶SOD活性呈现出的“先升后降”的规律,而POD活性则呈现出“先快后慢”的趋势;渗透调节物质脯氨酸,无机元素铁、锰、铜、锌含量随干旱胁迫而变化的研究结果。为抗旱性茶树品种的选育和提高茶树抗旱的栽培技术的研究提供理论依据。     

干旱胁迫对番茄活性氧代谢的影响

干旱胁迫导致番茄叶片ＲＷＣ、Ｃｈｌ和可溶性蛋白质含量下降，质膜透性和ＡＴＰａｓｅ活性提高．短期干旱胁迫可提高叶片ＳＯＤ和ＣＡＴ活性．４ｄ以内的干旱胁迫后复水，ＲＷＣ、Ｃｈｌ和可溶性蛋白质含量升高，清除活性氧保护酶ＳＯＤ、ＰＯＤ和ＣＡＴ的活性显著提高，抗氧化物质ＡｓＡ和ＧＳＨ的水平得到恢复，ＭＤＡ得到清除，自动氧化速率降低，重新建立了活性氧产生与清除的平衡系统，ＡＴＰａｓｅ活性降低，膜系统的损伤得到修复，透性降低，恢复了原有正常的生理代谢机能．长期干旱胁迫导致叶片清除活性氧的平衡体系受到破坏，ＳＯＤ、ＰＯＤ和ＣＡＴ活性以及ＡｓＡ和ＧＳＨ的含量下降，膜脂过氧化加剧，自动氧化速率提高，ＭＤＡ积累，影响番茄正常代谢，从而加速衰老进程     

干旱和盐碱共胁迫玉米EST数据库分析(英文)

[目的]构建干旱和盐碱共胁迫的玉米cDNA文库,对细胞功能相关基因表达进行初步分析。[方法]提取处理玉米YQ7-96品系的雌雄分化期(12片叶龄)的混合组织(叶、茎和花芽)总RNA,运用SMART技术构建pDNR-LIB载体的cDNA文库,并随机挑选克隆进行EST序列的BlastX比对和MIPS归类分析。[结果]随机挑取3 027个cDNA克隆进行测序,94.45%的EST长度大于400 bp,共获得1 861个单基因簇,其中维持正常生理活动的基因占65.36%;参与细胞内运输、细胞内信号传导、细胞防御和细胞循环和DNA代谢过程的基因分别占9.26%、6.58%、2.63%和3.16%。[结论]在成功构建干旱和盐碱共胁迫的玉米cDNA文库的基础上,对产生的EST进行了测序和分析归类,筛选出了细胞功能相关EST,为后续研究奠定了基础。     

干旱胁迫下苜蓿适应性研究进展

紫花苜蓿(Medicago sativa L.)是我国最重要的豆科牧草之一,是世界分布最广的豆科牧草,也是我国种植面积最大的人工牧草,其营养价值丰富,生物量大、再生性强,是改良土壤的绿肥植物,被称为“牧草之王”.苜蓿在干旱胁迫下的适应能力较强,能通过自身的生理代谢、结构发育和形态建造等方面适应干旱的环境条件.有关苜蓿的旱性研究一直以来都是牧草学研究的热点之一,研究领域也逐渐从形态水平发展到生理、生化及分子生物学等更深入的领域,并取得了很多有价值的研究成果.     

干旱胁迫对番茄和蜀葵幼苗叶片叶绿素含量的影响

叶绿素含量往往直接影响着光合作用的速率和光合产物的形成,最终影响作物产量和品质的提高。以番茄和蜀葵两种草本植物的幼苗为研究对象,通过比色法分别测定幼苗叶片中的叶绿素含量,研究了干旱胁迫对植物幼苗叶绿素生理指标的影响,以期对番茄和蜀葵的抗旱性研究及进一步的品种选育有所帮助。     

纳米硒、铜对干旱胁迫下番茄生长、光合特性及产量的影响

随着农业技术的发展,越来越多的纳米技术已应用于农业生产中,然而纳米肥料对植物的影响尚不清楚。采用盆栽试验,研究干旱胁迫下施用纳米铜(Cu NPs)、纳米硒(Se NPs)对番茄生长、光合生理特性及产量的影响。结果表明,干旱胁迫(DS)条件下番茄干物质累积、根系形态、光合生理代谢及产量皆受到显著影响。DS条件下,与对照(CK)相比,施用Cu NPs(CU)、Se NPs(SE)及二者结合施用(CU+SE)处理均可有效增加番茄植株地上部、根系干物质累积量及根系性状指标,提高光合色素(叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素)含量、光合特征参数、叶绿素荧光参数及上调表达光合作用基因(PetE、Psb28),处理间整体呈CK、CU相似文献   

H2S调节小麦干旱胁迫依赖于钙信号途径

探讨了Ca~(2+)和H_2S调节小麦干旱胁迫的交互关系。结果表明,H_2S和Ca~(2+)均可缓解干旱胁迫诱导的氧化伤害,与干旱处理组相比,H_2S和Ca~(2+)预处理显著降低了叶片中丙二醛(MDA)和H_2O_2含量,提高了超氧化物歧化酶(SOD)活性,减少了干旱胁迫对过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性的诱导,但乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸(EGTA,钙螯合剂)处理显著削弱了H_2S对干旱胁迫的缓解作用,而亚牛磺酸(HT,H_2S清除剂)处理对干旱胁迫下Ca~(2+)的缓解作用没有影响。此外,干旱胁迫下,H_2S可诱导Ca~(2+)信号途径相关基因表达(如CcaMK,CPK10,CIPK2和CIPK15),而Ca~(2+)对小麦叶片内源H_2S含量无显著影响。由此推测,Ca~(2+)可能位于H_2S信号的下游,部分介导了H_2S对小麦干旱胁迫的调节作用,H_2S可通过促进Ca~(2+)信号途径相关基因的表达调节干旱胁迫。     

陆地棉干旱胁迫响应基因GhGR的克隆及特征分析

【目的】克隆陆地棉干旱胁迫谷胱甘肽还原酶基因（GhGR）,并对其序列进行生物信息学分析和表达分析。【方法】利用RACE和RT-PCR技术克隆陆地棉谷胱甘肽还原酶基因的全长序列,应用生物信息学软件对获得的基因序列及编码的蛋白序列进行分析;通过基因枪转化和实时荧光定量PCR表达对该基因表达部位和表达模式进行分析。【结果】从陆地棉（Gossypium hirsutum L.）中克隆了谷胱甘肽还原酶基因GhGR,cDNA全长1 035 bp,其中,ORF为792 bp,编码263个氨基酸。氨基酸序列比对和同源性分析显示该基因与杨树（XP_002299276.1）、蓖麻（XP_002518118.1）、葡萄（CAN74593.1）同源性最高,分别为90%、91%和91%。系统发育树结果显示,GhGR与葡萄中该蛋白的亲缘关系最近。基因枪转化和实时荧光定量PCR分析表明GhGR定位于洋葱的细胞膜和细胞核膜,并且其表达量受干旱胁迫诱导上调表达。【结论】从陆地棉克隆得到谷胱甘肽还原酶基因GhGR,初步认为该基因对干旱胁迫有一定响应。