青稞幼苗干旱诱导蛋白的初步分析

采用液体培养法,以对水分敏感程度不同的两个青棵品种(旱地紫青裸和大麻青裸)为材料,研究PEG模拟干早条件下青裸幼苗叶片诱导蛋白表达的差异。结果表明,干旱胁迫96h,经SDS-PAGE分析发现,在SdkDa左右处有干旱诱导蛋白出现。经过质谱分析检刚出这些蛋白分别参与植物的光合系统、糖代谢途径、抗氧化反应、蛋白合成、胁迫应激响应等生理过程。分析发现,对水分胁迫不敏感的旱地紫青稞在相同处理条件下可以启动更多蛋白的转录表达,以帮助植物应对环境变化。     

镉胁迫诱导的两种青稞叶片衰老差异的生理学比较

青稞对青藏高原极端环境有极强的适应性。镉诱导的植物衰老会降低作物产量和质量,并严重威胁人类健康。本研究旨在探究镉胁迫下两种青稞叶片的衰老差异。将‘昆仑12’(晚衰型, late-stage senescing, LS)及‘肚里黄’(早衰型, early-stage senescing, ES)两种青稞进行液体培养后,用浓度为25、50、75、100、150μmol/L的氯化镉对其幼苗分别处理2 d,观察其生长情况,测定生理指标,比较其镉耐受性和衰老进程的差异。结果显示镉处理使二者表现出依赖Cd浓度增加的叶片发黄、叶尖卷曲、叶绿素含量降低、膜损伤增加、过氧化氢积累和镉积累等现象。镉处理引起两种品种中CAT活性的增加,不同的是在ES中CAT活性随镉浓度的增加先增加后降低,而在LS中呈持续增加的趋势,其余三种抗氧化酶SOD、POD和APX的活性变化为随Cd浓度的升高呈先升后降的趋势,且在ES中均显著高于LS。低浓度的Cd对LS的影响较小,而高浓度的Cd使LS和ES均表现出衰老,其衰老进程存在差异。镉浓度达75μmol/L时,对两种青稞的影响差异显著。说明镉诱导下,LS较ES表现出较强的镉耐受...     

盐胁迫下棉花叶片差异蛋白表达的分析

以耐盐的陆地棉品种中07为研究材料,在其生长的三叶期,用未处理和0.4%NaCl胁迫处理24h的幼苗,分别提取其叶片全蛋白。通过等电聚焦和第二向SDS-PAGE技术获得完整的棉花叶片总蛋白图,利用ImageMaste-2DElite5.0软件分析各个差异蛋白在对照和0.4%NaCl胁迫24h后棉花叶片中的相对表达量,并选取质量好、实验重复性高的10个特异的差异表达蛋白质点进行基质辅助激光解吸电离串联飞行时间质谱(MALDI-TOF-TOF/MS)鉴定。结果表明,从对照和盐胁迫处理的双向电泳图谱中共检测到24个差异蛋白质点,这些差异蛋白质点的等电点分布集中在5.0～6.5之间,分子量分布集中在40.0～110.0kD之间;进一步质谱(MALDI-TOF-TOF/MS)分析鉴定的10个差异蛋白质点,其中4个蛋白质点获得了鉴定结果,这4个差异表达蛋白质点分别为1,5-二磷酸核酮糖羧化/氧化激酶α2(编号4)、1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/氧化酶大亚基(编号5)、未知蛋白产物(编号19)和OEE2(编号32)。我们初步推测OEE2和1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/氧化酶可能与棉花耐盐胁迫特性有关。     

大白菜育性相关蛋白差异表达

为揭示复等位基因遗传的大白菜雄性不育分子机制,通过基于质谱的蛋白质组学同位素相对标记与绝对定量技术技术(i TRAQ),开展了大白菜核基因雄性不育蛋白质组学研究,以找到不育与可育材料中差异表达蛋白,从蛋白水平来进一步揭示大白菜雄性不育的分子遗传机制。通过研究,共发现了358个差异蛋白,其中可育中上调表达的蛋白有226个,下调表达的蛋白有132个,GO分析结果表明,鉴定的蛋白质组数据具有较好的生物学功能覆盖范围。通过双向电泳验证,差异蛋白点差异特性与i TRAQ结果类似,表明i TRAQ用于差异蛋白分析结果可靠。     

江南牡丹叶片耐热差异蛋白的鉴定与分析

为探究江南牡丹在高温胁迫下的应答模式,以进一步获得可能的耐热目的蛋白,本研究以江南牡丹耐热品种'羽红'的小苗为实验材料,运用同位素标记相对定量与绝对定量技术(iTRAQ),结合质谱鉴定与相应生物学分析,探究40℃高温处理和25 ℃正常生长的江南牡丹叶片中蛋白差异表达情况.一共鉴定得到的蛋白总数1 916个,大于等于1....     

干热胁迫条件下文冠果差异蛋白表达分析

为分析干热胁迫下文冠果幼苗的分子响应机制,本研究以三月龄文冠果幼苗为材料,采用非标定量技术,结合质谱鉴定及生物信息学分析,探究文冠果幼苗叶片在干热胁迫下的蛋白差异表达。本试验共鉴定得到蛋白组数1 442个,根据明显差异肽段确定标准分析得到差异蛋白100个,其中包括上调表达蛋白55个,下调表达蛋白45个。在100个差异蛋白中,通过数据库搜索分析得到了已知功能的蛋白29个,假定蛋白71个,其中上调差异表达蛋白主要参与抗氧化代谢、逆境防御、细胞内信号转导、光合作用等过程,下调差异表达蛋白主要参与蛋白加工修饰与水解、氧化还原反应、TCA循环、物质代谢等过程。本研究结果有助于阐明文冠果干热胁迫分子机制。     

水分胁迫对抗旱性不同的冬小麦品种叶片蛋白质影响的比较

选用两种抗旱性不同的冬小麦－太原６３３（抗旱）和Ｃ６０９（干旱敏感），研究了水分胁迫条件下植物蛋白质代射变化的规律及与植物抗旱性的关系。双向电泳结果表明，－２．０ＭＰａ ＰＥＧ－６０００水分胁迫引起了两品种冬小麦叶片蛋白质变化的明显差异。抗旱品种在水分胁迫时蛋白质代射变化的时间顺序。干旱诱导的蛋白质的变化包括干旱诱导蛋白及蛋白质含量的在复水后均可迅速恢复；蛋白质转录抑制剂－放线菌素Ｄ可抑制干旱诱导     

不同耐旱性紫花苜蓿干旱胁迫下生理响应和转录调控的差异研究

苜蓿是最重要的豆科牧草,常被种植在干旱/半干旱地区。为研究不同耐旱性紫花苜蓿应对干旱胁迫的调控机制,本研究以中科1号紫花苜蓿(Medicagosativa‘Zhongke1’)为试验材料,以三得利紫花苜蓿(M.sativa‘Sanditi’)为对照,采用自然干旱法进行处理,比较干旱胁迫对其生长性状、光合作用、叶绿素含量、叶片相对含水量、渗透调节物质和抗氧化酶活性等指标的影响,并使用转录组测序分析2个品种响应干旱基因的差异。结果表明,干旱胁迫显著降低了2个紫花苜蓿品种的株高、地上地下生物量、叶片相对含水量、光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度和叶绿素含量;与三得利相比,干旱胁迫下中科1号紫花苜蓿丙二醛含量和电导率更低,渗透调节物质积累和活性氧清除能力更强。中科1号和三得利分别有5308个和8053个响应干旱的基因; GO功能注释分析发现,中科1号的346个干旱响应基因被显著富集在6个GO类别,而三得利的1683个干旱响应基因被显著富集在29个GO类别;此外,我们还筛选到19个在中科1号中表达量显著高于三得利的抗旱关键基因。本研究发现紫花苜蓿可能通过上调抗旱基因SUS、P5CS、...     

大理野茄M239响应黄萎病病菌侵染的差异表达蛋白分析

为了探索植物响应黄萎病病原菌侵染的作用机制,以黄萎病高感野茄材料大理野茄(M239)为研究对象,通过人工接种黄萎病病原菌大丽轮枝菌的方法,首先测定M239在接种大丽轮枝菌后0,6,12,24,48 h的根部4个关键生理指标,即过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性和可溶性蛋白(SP)含量的变化。结果确定接种大丽轮枝菌后12,24 h为蛋白组分析取样的关键时间点;在此基础上,利用iTRAQ技术分析M239在接种大丽轮枝菌后根部蛋白的变化。结果发现,与清水接种(CK)相比,M239接种大丽轮枝菌后12 h有463个差异表达蛋白(DEPs),其中305个下调,158个上调;接种后24 h,有456个DEPs被病原菌诱导表达,包括296个下调,160个上调。这些蛋白主要富集在碳代谢、乙醛酸和二羧酸代谢、次生代谢物的生物合成、丙酮酸代谢、新陈代谢等途径。通过与已报道的黄萎病抗性材料的研究结果进行对比分析发现,M239在响应大丽轮枝菌的侵染过程中,参与防御响应的蛋白数量和代谢通路较少,未能形成有效的防御网络,最终表现为感病。     

青稞新基因HvMEL1 AGO的克隆和条纹病胁迫下的表达

为筛选与青稞条纹病相关的AGO类基因,本研究以青稞抗病品种昆仑14号和感病品种1141为材料,从感病和正常叶片的转录组测序结果中获得一个差异表达的AGO家族新基因,克隆验证了该基因为青稞HvMEL1 AGO。HvMEL1 AGO基因全长3462 bp,其中蛋白质编码区(CDS, coding domain sequence)在昆仑14号和1141品种中的一致性为100%,无内含子,全长3161 bp,包含一个3129 bp开放阅读框,编码1043个氨基酸,理论等电点为9.33,预测蛋白分子量为115,865.58Da。蛋白质序列分析表明,HvMEL1AGO为亲水性的不稳定酸性蛋白,具有高度保守的DUF1785、PAZ和PIWI结构域,属于AGO基因家族成员。进化树分析表明,HvMEL1AGO与大麦AGO家族中HvAGO12、HvAGO18、HvAGO1D、HvAGO1B在拟南芥AGO家族系统发育树上属于AGO1一类;与HvAGO12的亲缘关系最近。蛋白质互作预测结果表明,在水稻中与MEL1作用密切的已知蛋白为DCL类,分别为DCL1、DCL2A、DCL3A、DCL3B和DCL4。半定量...     

亚精胺处理青稞幼苗对NaCl胁迫作用的缓解

以青稞（Hordeum vulgare L. var. nude）幼苗叶片为试材,以200mmol/L NaCl对其进行盐胁迫,研究了外源亚精胺（Spd）预处理对NaCl胁迫下青稞幼苗叶片相对含水量（RWC）、叶绿体色素与水溶性蛋白质含量的影响。在NaCl胁迫的前两天,NaCl+Spd处理组用含0.5mmol/L Spd的1/2Hoagland营养液进行水培和叶面喷施含0.02%土温-80的0.5mmol/L Spd溶液;对照组（CK）和NaCl处理组,用1/2的Hoagland营养液进行水培,叶面喷施含0.02%土温-80的蒸馏水。随着200mmol/L NaCl胁迫的进行,青稞幼苗叶片RWC、叶绿体色素与水溶性蛋白质含量均明显降低,Spd预处理显著延缓了它们的下降。表明Spd预处理缓解了NaCl胁迫对青稞幼苗造成的伤害,具有防衰抗盐的保护作用     

大豆叶片响应CO2浓度升高、干旱及其交互作用的转录组分析

气候变暖及大气CO₂浓度升高成为全球共识,由此增加极端天气气候事件(干旱)发生的频率和强度并对大豆生产带来不确定性。本研究通过大豆表型和叶片转录组测序(RNA-seq)分析,阐释CO₂浓度升高、干旱及其交互条件对大豆基因表达影响,明确CO₂浓度升高影响大豆耐旱性的调控途径,并在两个不同遗传背景品种中验证,从分子水平为未来气候变化背景下大豆抗旱育种提供理论参考。表型结果表明, CO₂浓度升高促进了大豆的生长并缓解干旱胁迫的负面效应。叶片转录组测序分析共筛选到89个CO₂响应基因, KEGG分类显示这些基因主要参与抗氧化物质(萜类、黄酮类等)代谢,同时特异性差异表达基因功能主要集中在细胞组分和生长发育方面。干旱条件下筛选的1006个差异表达(16倍)基因主要参与各类氨基酸(脯氨酸、色氨酸等)代谢途径,绝大多数蛋白质合成与转运相关基因上调,表明干旱胁迫下大豆叶片内物质合成交换过程加强。交互条件下筛选出的8566个差异表达基因主要参与碳水化合物代谢,光合作用-天线蛋白途径的相关基因几乎...     

种植密度对2个青稞品种抗倒伏及秸秆饲用特性的影响

种植密度是影响青稞抗倒伏和秸秆饲用特性的重要因子。以抗倒伏品种昆仑14号和倒伏品种门源亮蓝为试验材料,比较研究种植密度对这2个品种生长发育、抗倒伏特性和秸秆饲用特性的影响。结果表明,种植密度对2个品种的抗倒伏和秸秆饲用特性的影响存在差异。随着种植密度的增加,昆仑14号根长、根体积、根数和根干重先增后降,茎粗和壁厚依次下降;门源亮蓝根系和茎秆相关指标则随种植密度增大而下降。昆仑14号抗倒伏相关指标先增后降,但整个生育期未发生倒伏;门源亮蓝各指标均显著降低,诱发倒伏现象提前发生,致使倒伏率增大、倒伏程度加剧。昆仑14号茎秆中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、半纤维素、纤维素和木质素等化学成分含量随密度增加先增后降,门源亮蓝各成分含量呈下降趋势,相对饲喂价值随密度增加呈现增高的趋势。综合抗倒伏特性与秸秆饲用特性,昆仑14号最佳种植密度为375×104株hm^-2,门源亮蓝粮饲兼用时适宜密度为300×104～375×104株hm^-2。     

Molecular adaptation of barley to cold and drought conditions

Summary Molecular adaptation to cold and drought involves a series of biochemical and molecular changes leading plants to improve their winter hardiness or drought resistance.We are interested to study the molecular basis of cold acclimation and drought response of barley to survive under stress. Several genes regulated by low temperatures and sometimes by drought have been isolated from the barley genome. In this review the most significant results of our recent work will be presented and discussed.The protein encoded by cDNA clone pt59 and induced in barley by cold was over-expressed in E. coli to produce the matching antibody, which in vivo recognizes a cold-induced protein of 14 kDa (COR14). The COR14 is stored in amounts only slightly greater in the cold resistant Onice than in the susceptible Gitane, although the former has a higher induction-temperature threshold of COR14 than the latter. This fact is an evolutionary advantage enabling the resistant varieties in the field to prepare for the cold well ahead of the susceptible ones.Two other cDNA clones, paf93 and cdr29, are regulated by low temperature and drought stress but not by exogenous ABA treatment. Indeed during the early stage of dehydration, the mRNAs are expressed before the induction of known ABA regulated genes such as dehydrins and when only a small increase occurs in ABA content. The sequence analysis revealed that paf93 encodes for a protein homologous to the cold-regulated protein COR47 of Arabidopsis, whereas cdr29 represents a plant gene homologous to yeast and mammalian sequences coding for acyl-Coenzyme A oxidase.Abbreviations ABA abscisic acid - COR cold regulated     

大麦种质资源成株期抗旱性鉴定及抗旱指标筛选

干旱是影响大麦生产的主要因素之一。在鉴定大麦种质资源成株期抗旱性的基础上,筛选抗旱指标,可为培育抗旱品种提供依据。本研究在2016和2017年在大麦生长主要需水期平均降雨量不足40 mm的甘肃省武威市进行田间试验,以30份大麦种质资源为研究对象,设置正常灌水和干旱胁迫处理,测定大麦株高、穗长、分蘖数、单株粒数、单株粒重、穗粒数、千粒重和产量,采用抗旱性度量值(D)、综合抗旱系数(CDC)、加权抗旱系数(WDC)、相关分析、频次分析、主成分分析、灰色关联度分析、隶属函数分析、聚类分析和逐步回归分析相结合的办法,对其进行抗旱性鉴定及抗旱指标的筛选。干旱胁迫对测定的各指标均有极显著影响。频次分析表明,各指标对干旱胁迫反应的敏感程度依次为产量、株高、单株粒重、穗长、单株粒数、分蘖数、穗粒数和千粒重。相关分析表明,产量与株高、穗长、分蘖数、单株粒数和单株粒重呈极显著正相关,与穗粒数呈显著正相关、与千粒重呈不显著正相关。主成分分析表明,5个主成分可以代表大麦抗旱性86.39%的原始数据信息量。基于D值、CDC值和WDC值的大麦种质资源抗旱性排序基本一致。灰色关联度分析表明,各指标单项抗旱系数值与D值间的关联度依次为产量、单株粒重、单株粒数、穗长、株高、分蘖、穗粒数和千粒重,各指标DC值与WDC值间的关联大小依次为单株粒重、产量、单株粒数、分蘖、穗长、穗粒数、株高和千粒重。根据D值进行聚类分析,将供试大麦种质资源依据抗旱性从强到弱分为5个抗旱等级,其中1级5份、2级1份、3级11份、4级10份、5级3份。除分蘖和千粒重外,其余指标的隶属函数值、CDC值、D值和WDC值均随着抗旱级别的升高而增大。回归分析表明, 5个测定指标均与D值密切相关。干旱胁迫对大麦种质资源成株期各指标均有极显著影响。确定了D值为适宜的抗旱鉴定指标。筛选出成株期抗旱性强的大麦种质资源甘啤7号、Z06-278-9、MERIT、NEVADA和西藏25,可为大麦抗旱育种、抗旱机制以及干旱调控缓解机制的研究提供技术支持。穗长、单株粒数、单株粒重、穗粒数、产量可作为大麦种质资源成株期简单、直观的抗旱评价指标。     

质膜内在蛋白ZmPIP1;1参与玉米耐旱性和光合作用的功能分析

质膜内在蛋白(plasma membrane intrinsic proteins, PIPs)是水通道蛋白主要亚家族成员之一,在植物生长发育过程中具有重要调节功能。前期研究表明,玉米ZmPIP1;1基因表达受到渗透和盐胁迫的强烈诱导,但其在玉米中的生物学功能尚不明确。本研究通过玉米遗传转化获得了ZmPIP1;1超表达转基因株系,干旱胁迫实验揭示了ZmPIP1;1超表达转基因株系较野生型具有较低的水分散失率及较强的干旱胁迫耐性。转录组测序结果表明参与ABA生物合成及其信号通路相关基因的表达水平发生了显著变化。在田间正常生长条件下,ZmPIP1;1超表达转基因植株与野生型在生长发育过程中没有明显差异,但转基因玉米株系具有较高的光合效率,粒宽和百粒重增加,玉米单果穗的产量提高。此外,通过荧光双分子互补实验观察到ZmPIP1;1和ZmPIP2;6蛋白在玉米叶肉细胞原生质体的细胞质膜和叶绿体膜上存在互作,并且可能导致了ZmPIP蛋白的重定位。该研究为ZmPIP1;1分子机制的解析奠定了重要基础,为玉米高光效分子设计育种开辟了新的途径。     

玉米耐深播主效QTL qMES20-10的精细定位及差异表达基因分析

干旱是影响玉米(ZeamaysL.)产量最主要的环境因素之一,具有耐深播特性的玉米种质材料能够吸收土壤深层水分,具有较强的耐旱性,因此研究玉米耐深播性状的遗传机制具有重要的理论和应用价值。本实验室前期已利用耐深播玉米自交系3681-4与普通自交系X178构建的F_2:3群体,在玉米10号染色体上定位到了一个耐深播主效QTLqMES20-10。本研究在此基础上,以X178为轮回亲本,结合前景选择和背景选择,构建了BC₃F_3:4家系,对qMES20-10迚行了确证;幵迚一步利用分子标记辅助选择构建了高代回交群体,将其精细定位于133.3～136.0Mb的区间之内。同时,利用从BC₃F_3:4家系中筛选出的两个近等基因系,迚行差异表达基因分析,发现差异表达基因主要参与了化学性应激反应、氧化还原反应和对氧化胁迫的应激反应。本研究结果为迚一步兊隆耐深播主效QTL qMES20-10奠定了基础。     

过表达OsMPK17激酶蛋白质增强了水稻的耐旱性

促分裂原活化蛋白质激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)在真核生物中高度保守,在水稻逆境应答反应中也发挥着重要作用。本研究表达纯化了水稻OsMPK17蛋白质,制备了特异性抗体,对多种非生物逆境胁迫下的蛋白质样品进行免疫印迹分析,发现OsMPK17蛋白质在干旱胁迫下诱导表达,提示该蛋白质在干旱胁迫应答中发挥作用。对脱落酸和茉莉酸甲酯处理的离体叶片蛋白质分析发现,OsMPK17蛋白质表达丰度下降,提示该蛋白质的功能发挥可能受激素调控。为此,构建了过表达OsMPK17蛋白质的载体,转化水稻后筛选获得了OsMPK17蛋白质过表达的纯合株系。田间种植鉴定结果表明,转基因株系的株高变矮、穗长变短、结实率降低。种子萌发期拟旱(PEG-6000)处理条件下,过表达OsMPK17株系的种子长势明显比野生型好,根长与芽长均显著大于野生型。幼苗期失水试验表明,转基因植株的失水率低于野生型。在土培干旱胁迫后恢复浇水的试验中,过表达OsMPK17蛋白质的转基因水稻生长也好于野生型。综上,过表达OsMPK17蛋白质提高了水稻的耐旱性。本研究增进了对水稻OsMPK17基...