盐渍化土壤改良利用新方法——植物耐盐基因的遗传转化

土壤盐碱化是目前全球最严重的环境问题之一,包括人口膨胀在内的各方面因素使人类不断开发和利用大面积的土地,逐渐生成新的次生盐渍化,加速了土壤盐碱化的进程。通过农业生物技术培育耐盐植物品种或开发利用有经济价值的盐生植物资源以改良土壤已成为研究热点。文中综述了植物耐(抗)盐碱逆境胁迫的相关基因和外源基因遗传转化的方法,并对现今生物耐(抗)盐碱逆境胁迫的基因转化研究进行了展望。     

盐胁迫下4种耐盐植物渗透调节物质积累的比较

为探索不同类型耐盐植物在盐胁迫下体内渗透调节机制,以沙柳、沙枣、柽柳和西伯利亚白刺为研究材料,研究了不同盐浓度(0、100、200、300 mmol·L^-1NaCl)处理下4种耐盐植物体内无机离子和有机溶质含量的变化,比较了其在植物渗透调节中的作用。结果表明:(1)盐处理后4种植物体内Na⁺、Cl^-含量均上升,K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺离子含量呈下降趋势;(2)稀盐型盐生植物白刺与泌盐型盐生植物柽柳以Na⁺为主要无机渗透调节物质,拒盐型耐盐植物沙枣与沙柳以K⁺为主要无机渗透调节物质;(3)可溶性糖是4种植物盐胁迫下共同的有机渗透调节物质,对沙柳和沙枣尤为重要;在高盐浓度(≥ 200 mmol·L^-1NaCl)下,脯氨酸是沙枣叶片中重要的有机渗透调节剂;白刺叶片中甜菜碱含量随盐浓度升高明显增加,对提高白刺耐盐能力具有重要作用。4种不同类型耐盐植物在盐渍环境胁迫下所积累的渗透调节物质种类与数量差异明显,渗透调节方式与耐盐机制不同。     

刚毛柽柳NAC24基因的表达及抗逆功能分析

【目的】NAC类转录因子是植物特有的最大的转录因子家族之一,广泛参与植物的生长发育过程,并在植物响应盐、干旱等多种非生物胁迫的过程中发挥至关重要的调控作用。本研究拟从盐生木本植物刚毛柽柳中克隆获得一个NAC转录因子基因,研究该基因的耐盐、抗旱功能,以期为研究木本植物NAC转录因子的抗逆分子机制奠定理论基础。【方法】在刚毛柽柳NaHCO_3胁迫转录组数据库中筛选获得一个NAC转录因子基因,将其命名为ThNAC24(GenBank登陆号:KF031949)。利用生物信息学工具将其与其他9个物种的NAC蛋白进行多序列比对,与拟南芥105个NAC蛋白进行进化树分析。分别用300 mmol·L^-1 NaCl和400 mmol·L^-1甘露醇对刚毛柽柳进行胁迫,在胁迫6、12、24和48 h后分别取刚毛柽柳根及叶组织。通过实时荧光定量RT-PCR(qRT-PCR)技术分析盐、干旱胁迫下ThNAC24基因在不同胁迫时间点及不同组织的表达情况,初步鉴定其是否响应盐、干旱胁迫。为进一步研究ThNAC24基因的抗逆功能,分别构建植物过表达(pROKⅡ-ThNAC24)及抑制表达(pFGC5941-ThNAC24)载体。利用农杆菌介导的高效瞬时遗传转化体系获得ThNAC24基因瞬时过表达(OE)、抑制表达(IE)及对照(Control)刚毛柽柳植株。在盐、干旱胁迫下分析比较了ThNAC24基因瞬时过表达、抑制表达及对照刚毛柽柳植株的二氨基联苯胺(DAB)和氯化硝基四氮唑蓝(NBT)染色情况,过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性,及电解质渗透率、失水率及丙二醛(MDA)含量,鉴定ThNAC24基因的耐盐、抗旱功能。【结果】ThNAC24基因的开放阅读框为1 023 bp,编码340个氨基酸。多序列比对结果显示ThNAC24在N端的氨基酸序列相似度比较高,具有NAC家族的序列特征;系统进化树分析结果显示ThNAC24与ANAC103和ANAC082的亲缘关系较近。qRT-PCR结果显示:盐胁迫下,ThNAC24基因上调表达,在根组织中胁迫12 h表达量最高,而叶组织中胁迫24 h的表达量最高;干旱胁迫下,ThNAC24基因上调表达,在根组织中胁迫6 h表达量最高,在叶组织中胁迫12 h的表达量最高。ThNAC24基因在刚毛柽柳根和叶组织中均有表达且响应盐和干旱胁迫。过表达ThNAC24基因显著降低了刚毛柽柳H_2O_2和超氧阴离子含量,增强了POD和SOD酶的活性,从而减少活性氧(ROS)的积累。过表达ThNAC24基因能够降低刚毛柽柳在逆境胁迫下的电解质渗透率、失水率及MDA的积累,从而保护细胞膜结构的完整性。【结论】刚毛柽柳ThNAC24基因能够响应盐、干旱胁迫,过表达ThNAC24基因植株通过增强POD和SOD活性,进而提高ROS清除能力,减少细胞受损或死亡,从而提高刚毛柽柳的耐盐及抗旱能力。     

植物耐盐机理与耐盐植物选育研究进展*

文中结合对植物耐盐生理基础的讨论，综述了耐盐植物，尤其是耐盐树木的选育研究进展。植物对盐分胁迫的反应和适应是一个复杂的生理过程，既有蛋白质、核酸、碳水化合物等结构和能量物质的代谢，还有酶、激素等生长调节物质的合成与激话。在这一系列的反应过程中包含着离子交换与逆向运输，信号刺激与传递．基因活化与合成，其中渗透调节起着关键作用；在渗透调节过程中，离子如K^ 、Ca^2 等在浓度和时空上的变化对渗透调节的启动，调节速率和调节能力都有着重要作用。此外，脯氨酸、脯氨酸甜菜碱、甘氨酸甜菜碱等作为可配伍溶质在调节渗透势变化、整合盐分离子方面有着无可代替的作用。Ca^2 |作为第二信使的一个重要组成部分．在胁迫信号传递方面的功能正受到日益重视。激素如ABA在渗透调节和胁迫基因的诱导方面发挥了重要作用。胁迫基因目前主要是指渗透调节基因。首先在细菌中被发现，后来在高等植物中也相继分离克隆出来。有许多不同的方法用来选育耐盐植物，包括选、引、育等常规育种方法和基因工程，突变体育种等生物工程方法。它们各有特点．都发挥了各自的作用。对植物耐盐机理有限的认识以及高等植物结构与功能的高度复杂性制约着耐盐植物选育工作的进展。     

柳树SjMIPS基因的克隆及其表达分析

肌醇磷酸合成酶(MIPS)以葡萄糖-6-磷酸为合成前体,是肌醇合成过程中关键酶。MIPS生成的肌醇在耐盐植物的耐盐机制中起到渗透压调节物的作用。该研究从柳树(Salix Jiangsuensis 2345)叶片中成功克隆出MIPS基因,命名为SjMIPS。对扩增的基因进行生物信息学分析显示柳树SjMIPS基因包含1 533 bp的开放阅读框,编码1个511个氨基酸的蛋白质。蛋白质结构域分析显示SjMIPS基因含有4个保守的结构域,结构域1(GWGGNNG),结构域2(LWTANTERY),结构域3(NGSPQNTFVPG)和结构域4(SYNHLGNNDG),属于典型的MIPS基因。系统进化树分析表明柳树SjMIPS基因与杨树Pt MIPS基因亲缘关系较近。实时荧光定量PCR结果显示柳树SjMIPS基因在171 m M Na Cl盐胁迫处理24—48 h后上调,表明柳树MIPS基因是盐胁迫诱导型基因。该研究表明柳树SjMIPS基因为盐胁迫应答基因,在参与肌醇的生物合成、调节渗透压方面起着重要作用。     

盐胁迫对荷兰菊、千屈菜及狼尾草生长的影响

荷兰菊、千屈菜以及狼尾草均是盐碱地重要的观赏性植物,并且具有一定的药用价值。盐胁迫对不同植物的生长发育有不同程度的影响,为探究荷兰菊、千屈菜及狼尾草的耐盐响应,试验以这3种植物钵育幼苗为试材,采用盆栽浇盐(不同盐浓度处理)方法,对3种植物进行耐盐试验。结果表明:盐胁迫显著抑制了3种植物的生长,且株高和生物量均呈明显下降趋势,处理间差异显著。此外,以植物生长量下降50%时盐浓度作为其耐盐阈值可推断出荷兰菊的耐盐阈值在3.8～4.3g/kg,千屈菜在2.3～2.8g/kg,狼尾草在2.6～3.1g/kg。     

转BpTCP10基因抑制表达白桦的耐盐性分析

[目的]TCP家族基因是植物特有的一类转录因子,广泛参与了植物的各类生命进程,起到至关重要的调控作用.白桦BpTCP10基因是属于TCP家族的一个重要基因,探究BpTCP10基因在白桦生长发育及非生物胁迫过程中的作用,能为揭示该基因的功能、培育白桦耐盐良种提供理论依据.[方法]以白桦为试材,在克隆BpTCP10基因的基...     

白桦BpbZIP1基因抗旱耐盐分析及ABRE元件结合鉴定

[目的]在白桦(Betula platyphylla Suk)中鉴定抗非生物胁迫bZIP基因,为研究白桦抗逆性状形成的分子基础及抗性遗传改良提供数据和材料。[方法]从白桦苗克隆白桦bZIP基因,利用生物信息学对该基因进行系统进化分析。利用瞬时转化法进行快速基因功能分析,通过组织化学染色和生理指标测定鉴定抗旱耐盐功能。利用酵母单杂交初步鉴定转录因子与元件的结合。[结果]获得白桦bZIP基因,命名为BpbZIP1,其与已知抗性相关基因蛋白序列聚为一组。BpbZIP1基因受NaCl处理的诱导,在甘露醇处理下,表达变化不明显。在NaCl胁迫条件下,转基因株系清除活性氧的能力强于野生型,SOD和POD活性提高;在甘露醇胁迫条件下,转基因株系活性氧清除能力与野生型差别不明显,SOD活性升高,POD活性上升不显著。BpbZIP1能够与ABRE元件特异性结合。[结论]BpbZIP1基因能够通过清除活性氧来提高白桦瞬时转化株系的耐盐能力,抗旱能力不明显。鉴定出具有耐盐能力的白桦bZIP基因及其结合元件,为进一步分析白桦bZIP基因的耐盐分子调控机制提供基础数据。     

植物盐胁迫研究进展

根据国内外相关的文献资料,从盐胁迫对植物生长、光合作用的影响,植物的耐盐机理等方面入手,对近些年来植物盐胁迫研究的进展情况进行了综述。     

植物盐胁迫适应机制研究进展

综述植物对盐胁迫的适应机制,包括提高抗氧化酶系统的活性、调节激素含量、离子区域化、离子选择性吸收、拒盐作用及合成渗透调节物质.目前植物盐胁迫适应机制的研究取得了一定进展,但在分子水平上仍有待于进一步深入.以现有研究为基础,利用分子生物学研究技术、基因工程技术和突变体筛选是根本解决植物抗盐性问题的重要途径和方法.     

银杏雄株良种选育研究

本研究广泛选集山东省各地银杏雄株良种壮苗,建立了银杏雄株资源圃。采用完全随机区组试验设计,根据树高、主干高、胸径、树冠形状、冠幅、花穗长度、花粉量、花期等指标,参照银杏授粉用良种标准,筛选出了003号和016号两个授粉雄株品种,为将来银杏良种选育奠定了坚实基础。     

黑银杏优良无性系选育研究

在对全县银杏种质资源普查的基础上，通过初选、复选和高接栽培对比试验，从２９７株雌银杏古树中发现并选育出了两个具有药用价值高、结实早、丰产稳产、抗逆性强等特点的黑银杏优良无性系———中银黑１号和中银黑２号。黑银杏种仁中总黄酮含量０９ｍｇ／ｋｇ，叶片中总黄酮含量８５ｇ／ｋｇ，分别比普通银杏高５０％和４１７％。文中还介绍了黑银杏的优良经济性状、生物学特性和生态学特性。     

不同品种和树龄银杏叶聚戊烯醇含量的年动态特征

为了掌握不同银杏种质叶中聚戊烯醇含量的季节变化,确定银杏叶的采收季节和初选聚戊烯醇含量高的种质,对南京地区不同品种、不同树龄的银杏叶中聚戊烯醇含量的年动态进行了测定。结果表明:银杏叶中聚戊烯醇含量在品种间和月份间差异显著。聚戊烯醇含量在春季最低,秋季增幅最快,于10月增至最高,其中GP15-3最高,其次是GP15-1和GP15-4。幼树叶中聚戊烯醇含量显著高于大树。银杏叶中5种主要聚戊烯醇同系物单体的相对含量均具有正态分布特征,总体呈五指峰状,其中C85、C90所占比例较大,其次是C80和C95,所占比例较小的是C100。综合分析结果表明,南京地区用于提取聚戊烯醇的银杏叶宜在10月采收;生产中应首选GP15-3,营建幼龄银杏叶用园,或采用修剪、平茬等栽培措施幼化植株来提高叶中聚戊烯醇含量。     

NaCl胁迫对毛白杨试管小植株叶片离子吸收及荧光诱导动力学参 …

为更好地利用盐渍化土壤,培育耐盐植株,以毛白杨试管小植株为材料,对ＮａＣｌ胁迫下小植株叶片、离子吸收及荧光诱导动力学参数进行了研究,结果表明,ＮａＣｌ胁迫下,随培养基中ＮａＣｌ浓度的增加,毛白杨试管小植株叶片中Ｋ＾＋含量逐渐减少,Ｎａ＋含量逐渐递增。培养基中ＮａＣｌ浓度达到０．３％时,随叶序由顶叶至基叶,Ｋdisplay status     

银杏品种叶片表型性状的多样性

随着银杏叶用价值开发的深入,对银杏叶用品种分类,从中筛选优良的叶用品种,促进银杏叶生产力的提高,成为生产中的一个非常紧迫的问题。对湖北省银杏品种收集圃12个银杏品种叶片表型性状进行遗传多样性分析,结果表明:银杏表型性状遗传变异丰富,各项性状平均变异系数为14.0%,叶形指数、叶柄、叶基角是银杏品种鉴别与优树选择的特征指标;应用主成分分析法,从样本相关矩阵出发,提出了4个反映银杏表型的主成分;经系统聚类,把12个品种分成2类。12个银杏品种的表型变异与其地理来源无关。     

银杏种核形状及其种仁成分的分析研究(英文)

根据银杏种核的形状将银杏雌株品种分为长子、佛指、马铃、梅核和圆子５ 种类型．测定分析结果表明,不同品种类型间的种核三维度,即长／ 宽、长／ 厚、宽／ 厚比具显著或极显著差异,其株间变异较小,种仁中氢氰酸含量与种核的宽／ 厚比呈极显著正相关;而不同品种类型间的单核重及种仁中与品质密切相关的干物质、支链淀粉、直链淀粉、淀粉、粗蛋白及可溶性糖含量差异不显著,但其株间变异较大,最大变异系数达到２４７９ ％ ．     

Overexpression of AtNHX5 improves tolerance to both salt and drought stress in Broussonetia papyrifera (L.) Vent

Paper mulberry (Broussonetia papyrifera L. Vent) is well known for its bark fibers, which are used for making paper, cloth, rope, etc. It was found that, in addition to its well-documented role in the enhancement of plant salt tolerance, overexpression of the Na+/H+ antiporter (AtNHX5) gene in paper mulberry plants showed high drought tolerance. After exposure to water deficiency and salt stress, the wild-type (WT) plants all died, while the AtNHX5-overexpressing plants remained alive under high salt stress, and had a higher survival rate (>66%) under drought stress. Measurements of ion levels indicated that Na+ and K+ contents were all higher in AtNHX5-overexpressing leaves than in WT leaves in high saline conditions. The AtNHX5 plants had higher leaf water content and leaf chlorophyll contents, accumulated more proline and soluble sugars, and had less membrane damage than the WT plants under water deficiency and high saline conditions. Taken together, the results indicate that the AtNHX5 gene could enhance the tolerance of paper mulberry plants to multiple environmental stresses by promoting the accumulation of more effective osmolytes (ions, soluble sugars, proline) to counter the osmotic stress caused by abiotic factors.     

平茬对银杏叶产量质量影响的研究

叶用银杏的栽培管理是银杏GAP生产建设的重要组成部分。平茬修剪是叶用银杏栽培管理中的重要环节,直接影响到叶子的产量与质量。该文通过3年的试验研究发现:平茬较不平茬者好;生产中以栽植密度45000株/hm2、高度40cm的银杏为宜;采叶期在7月下旬至8月下旬。此技术可在黄淮海及其相似地区银杏药用采叶园中推广应用。     

不同栽植密度对叶用银杏生长量及叶产量的影响

通过研究川东北丘陵地叶用银杏不同栽植密度对其生长量和叶产量的影响,获得高经济效益的合理密度调控方向,为生产实践提供理论支持.本文以2年生"开江皇1号"银杏为供试材料,采用单因素试验设计,分别作5种不同栽植密度处理,连续三年观测研究不同栽植密度对叶用银杏生长量及叶产量的影响.结果表明,在川东北的地理环境条件下和一定的密度...     

Light intensity affects the growth and flavonol biosynthesis of Ginkgo (Ginkgo biloba L.)

Response of growth and secondary metabolites to light intensity are useful measurements to determine suitable silviculture treatments for the cultivation of medicinal plants. Here, we analyzed the growth, flavonols (total flavonol, quercetin, kaempferol, and isorhamnetin) content, flavonols yield per plant, and expression of flavonoid biosynthesis-related genes in 2-year Ginkgo (Ginkgo biloba L.) seedlings at four different light intensities (100, 76, 40, and 25 % of full sunlight) in a greenhouse setting. Across all light intensities, the 76 % sunlight treatment produced the highest growth of total biomass, root, stem, and leaf, indicating negative effects of either fulllight or heavy shading on Ginkgo seedling development. Both flavonols (total flavonol, quercetin, kaempferol, and isorhamnetin) content and expression of flavonoid biosynthesis-related genes [PAL (Phenylalanine ammonia-lyase), CHS (Chalcone synthase), F3H (Flavanone 3-hydroxylase), and FLS (Flavonol synthase)] in leaves were highest under 100 % sunlight, suggesting that full sunlight promotes the expression of flavonoid biosynthesis-related genes and increases flavonoid biosynthesis. The highest and lowest flavonol contents were found in leaves and stems, respectively. The 76 % sunlight treatment produced the highest flavonols yield while the 100 % sunlight produced the highest flavonoids content in leaves, indicating that flavonol production per unit land area depends not only flavonol content but also biomass. Overall, in order to achieve the highest flavonols yield per area in Ginkgo leaf-harvesting plantations, it is important to manipulate light conditions of field.