花生中蔗糖合成酶基因AhSuSy在花生中的组织表达及对非生物胁迫响应研究

低温、高盐和干旱胁迫严重影响植物的生长和产量。本研究以花生品种花育33号为实验材料,根据cDNA文库中已知的蔗糖合成酶基因AhSuSy全长序列设计引物,通过RT—PCR克隆到该基因。通过荧光定量PCR分析了该基因在花生各组织中的表达及在低温、高盐等非生物胁迫下的表达。结果显示,该基因为组成型表达基因,在叶片和根中表达量较高,在花中表达量最低;AhSuSy基因在花生的叶片和根中对低温均没有明显响应,但在花生根中受高盐胁迫和干旱胁迫明显诱导,说明该基因可能参与了花生对高盐和干旱胁迫的适应性调控;AhSuSy在花生根中受ABA的明显诱导,说明该基因对花生非生物胁迫的调控可能是以依赖ABA的方式进行的。     

水稻叶片中活性甲基循环、转移相关基因对干旱胁迫的应答

 以中旱3号、汕优63和矮仔占为材料,在10% PEG6000模拟干旱条件下,分别应用基因芯片和mRNA 差异显示技术检测了不同基因型水稻叶片中活性甲基循环、转移相关基因表达对干旱胁迫的应答。中旱3号和汕优63叶片中活性甲基循环过程受干旱胁迫诱导,而矮仔占叶片中这一过程受到干旱胁迫的抑制;干旱胁迫诱导中旱3号叶片中更多甲基转移酶基因的表达,尤其是对Rubisco蛋白甲基化修饰基因转录的诱导,有利于防止Rubisco蛋白的氧化降解;干旱胁迫抑制矮仔占叶片中DNA甲基转移酶、组蛋白甲基转移酶基因的转录。这一结果证明水稻中甲基循环、转移基因的表达在水稻耐旱中有一定的作用。
     

干旱耐性差异玉米自交系叶面泡状细胞特性分析

以6种不同干旱耐性玉米自交系为研究对象,开展不同自交系苗期干旱耐性、泡状细胞特性及干旱胁迫后泡状细胞形变等研究,揭示泡状细胞与干旱胁迫耐性差异玉米自交系干旱胁迫前后的特性及反应的关联性,在细胞水平上探索重要农作物干旱胁迫反应机制。结果表明,玉米自交系B73、PH4CV、HiC对干旱胁迫较为敏感,Mo17干旱耐性较强,Zong31、Z58次之。泡状细胞切片显示,叶片表皮泡状细胞簇数随自交系干旱耐性增强而增多,每簇泡状细胞数量随自交系干旱耐性增强而减少。干旱处理后,泡状细胞发生明显形变,自交系泡状细胞形变程度与其干旱耐性、叶片萎蔫程度、红外热成像、组织含水量和膜脂氧化产物MDA(Malondialdehyde)积累等胁迫反应特征呈对应关系,表明玉米叶片泡状细胞在调节植物干旱胁迫反应中发挥重要作用。     

玉米ZmGly基因不同非生物胁迫下的表达特性与ZmGly1基因的克隆

植物乙二醛酶系统在清除非生物胁迫产生的甲基乙二醛(MG)中起着重要作用。玉米基因组中有3个编码乙二醛酶基因(ZmGly1、ZmGly2和ZmGly3)。利用qRT-PCR技术解析ZmGly在玉米不同组织器官和不同胁迫条件下的表达差异，克隆MG降解关键基因ZmGly1。结果表明，ZmGly1和ZmGly2在叶片中的相对表达量较高，ZmGly3在茎中的表达量较高。除涝害处理下表达量降低外，ZmGly1和ZmGly3叶片中的相对表达量在干旱、盐、高温和低温处理下均随处理时间的延长呈现先升高后降低的趋势；ZmGly2在所有胁迫处理下均呈现先升高后降低的趋势。测序结果表明，克隆到的ZmGly1片段大小及序列正确。ZmGly在不同器官中的表达不仅具有特异性，而且对不同非生物逆境胁迫的响应各异。     

花生AhFUSCA3基因的原核表达及在非生物胁迫下的表达分析

根据本实验室已获得的花生AhFUSCA3基因(NCBI登录号JX420284)序列,设计特异引物,构建原核表达载体,进行了重组蛋白表达分析,获得了分子量为42KD左右的目的蛋白条带;利用荧光定量PCR(Quantitative Real-time RT-PCR)方法,检测了AhFUSCA3基因在低温、高盐和干旱胁迫条件下的表达情况。结果显示,AhFUSCA3基因在低温和高盐处理的花生叶片中表达量明显上调,但在干旱处理的叶片中表达量则有明显下降。以上结果表明AhFUSCA3基因可能参与了花生对低温、高盐和干旱的抗性调控。     

PEG模拟干旱胁迫下野生大豆转录组分析

为研究耐旱型野生大豆在干旱胁迫下基因表达谱的变化,从备选野生大豆材料中筛选抗旱性强的野生大豆品种,同时探讨最适PEG胁迫浓度,而后以野生大豆永46为试验材料,利用RNA-seq技术对20%PEG6000处理不同时间的叶片进行基因表达谱差异分析。结果显示:获得39 183个序列信息,其中各时期共有序列27 875个。随干旱胁迫时间延长,差异表达基因数量发生变化,胁迫12 h达到最多。根据GO功能分析可将序列大致分为分子功能、细胞成分和生物学过程三大类,其差异表达基因广泛涉及糖、脂类、蛋白质和核酸等生物大分子代谢、能量代谢以及次生代谢过程。在KEGG数据库中,依据代谢途径可将其定位在127个分支,包括植物-病原体互作、植物激素信号转导、RNA降解、ABC转运蛋白等,其中植物激素信号转导途径在不同时间处理下的变化都显著。转录因子分析发现在干旱胁迫下变化明显的转录因子家族包括MYB、bHLH、AP2\EREBP、WRKY和NAC等。对4个不同功能基因干旱胁迫后不同时间的表达量进行荧光定量分析,其变化趋势与转录组数据相同。     

燕麦植物激素信号转导通路中响应干旱胁迫的关键基因

植物激素信号转导通路是响应胁迫的重要通路，该通路中基因的表达调控作物的抗旱性。为挖掘燕麦植物激素信号转导通路中响应干旱胁迫的关键基因，本研究对燕麦幼苗进行不同干旱胁迫处理，取叶片进行转录组测序，分析不同处理下基因的表达。结果表明，与正常水分条件相比，轻度干旱胁迫（PEG 10%）诱导624个基因表达发生显著变化（DEGs），重度干旱胁迫（PEG 20%）诱导13 063个。GO富集分析显示，重度干旱胁迫下，DEGs主要富集在对胁迫反应的调节；KEGG分析显示，轻度干旱胁迫下，植物激素信号转导通路中1个ARF和2个CRE1基因表达显著下调，表达量较高，可能为燕麦在该通路中响应轻度干旱胁迫的基因；而重度干旱胁迫下，植物激素信号转导通路富集169个DEGs，其中生长素和脱落酸信号转导过程DEGs较多，分别占植物激素信号转导通路总DEGs的20.7%和15.9%；在8条激素信号转导过程中筛选出12个表达量较高的基因，可能为燕麦在该通路中响应重度干旱胁迫的关键基因。本研究将为今后燕麦抗旱基因的克隆和验证提供依据。     

小麦TCP基因家族的全基因组鉴定和对热胁迫的响应

TCP是植物发育调控的重要转录因子。为了挖掘小麦TCP基因的功能,本研究利用生物信息学方法和qRT-PCR技术,对小麦TCP基因家族进行全基因组鉴定和在热胁迫下的表达分析。全基因组鉴定结果表明,普通小麦品种中国春中存在58个非冗余的TaTCP基因。根据与AtTCPs和OsTCPs的系统发育分析,在小麦中分别有26个PCF、20个CIN和12个CYC/TB1聚类。进一步预测TaTCP基因在达尔文进化下的压力选择,发现除了TaTCP16-A相对于乌拉尔图小麦中直系同源基因是正向选择,其他基因都是纯化选择的过程。利用在线RNA-seq数据分析TaTCPs基因在5种组织器官中与冷、热和干旱胁迫下的表达图谱,结果显示,小麦TCP基因在不同的组织和胁迫中存在差异表达。最后,通过qRT-PCR技术检测12个不同发育阶段的小麦叶片在短期热胁迫下TaTCP5部分同源基因的表达水平,结果表明,在35℃下处理1h,TaTCP5-D的相对表达量在拔节期、拔节后期、孕穗前期和抽穗期都有明显的上调,这些结果为进一步研究TaTCP基因的功能奠定了良好的基础。     

玉米YUCCA家族基因的表达分析

YUCCA基因编码生长素合成相关酶，在植物的生长发育过程中发挥重要作用。利用Genevestigator软件分析获得玉米YUCCA(ZmYUC)基因的转录表达谱，结果显示，ZmYUC1、ZmYUC2、ZmYUC4、Zm YUC5、ZmYUC10和ZmYUC12等多个ZmYUC基因在特定组织中高水平表达，ZmYUC7和ZmSPI1等基因在所检测的组织中几乎均有表达，暗示ZmYUC基因在玉米不同生长发育过程均发挥重要作用。通过PlantCare软件分析ZmYUC基因启动子区的顺式作用元件，获得其在逆境胁迫方面的顺式作用元件，利用实时定量PCR方法对ZmYUC基因在冷(4℃)、热(40℃)、盐(250 mmol/L的NaCl)和干旱(15%的PEG6000)处理下的表达量变化进行检测，结果显示，ZmYUC5和ZmYUC8在冷胁迫处理下表达量显著增加，可能参与了植物的冷驯化；热胁迫处理后，大多数ZmYUC基因的表达模式发生了明显变化，其中，ZmYUC8对热信号反应迅速，可能在抵抗热胁迫中发挥关键作用，ZmYUC11热胁迫处理后其表达下调。多数ZmYUC基因在干旱胁迫处理后表达模式未见明显变化；...     

水稻OsHKT基因表达模式分析

【目的】OsHKT(High-affinity K~+transporter)是与水稻耐盐胁迫有关的一类Na~+或K~+转运体或Na~+-K~+共转运体,对水稻体内Na~+再循环,维持植株地上部特别是叶片中的低Na~+浓度和低Na~+/K~+比具有重要作用。本研究的目的是分析OsHKT基因家族表达的组织特异性、昼夜节律性以及盐、ABA对其表达的影响。【方法】利用荧光定量PCR技术分析OsHKT家族基因的表达模式。【结果】OsHKT基因家族中不同成员的表达具有明显的组织特异性,OsHKT1;1、OsHKT1;3、OsHKT2;3以及OsHKT2;4主要在水稻的叶片中表达,其余基因在根中表达水平较高。分析盐处理后OsHKT家族基因在水稻根和叶中的表达模式,结果表明OsHKT家族基因的表达均受盐胁迫的影响,但是不同OsHKT家族成员对盐胁迫反应不同。盐处理后OsHKT1;5、Os HKT2;1和OsHKT2;2基因在根和叶中的表达模式是一致的,而其他家族成员在根和叶中存在差异。所有OsHKT基因的表达在根或叶片中均受ABA调控,其中只有OsHKT1;3和OsHKT1;5在根和叶片中表达模式相似。光周期表达模式结果表明,OsHKT基因家族成员的表达具有相似的昼夜节律性。【结论】本研究结果表明水稻OsHKT家族不同成员的表达具有组织特异性和相似的昼夜节律性,并且不同成员对盐胁迫和ABA应答反应不同。这种表达模式可能与水稻在不同环境下的盐胁迫反应相适应。本研究结果为进一步揭示OsHKT基因的作用机制奠定了基础。     

灌浆期干旱胁迫对水稻生理性状和产量的影响

目的 研究灌浆期干旱对不同类型水稻叶片生理性状和产量的影响,为干旱气候条件下水稻栽培提供参考。方法 以节水抗旱稻旱优113和普通杂交稻扬两优6号(YLY6)为材料,设置传统淹水灌溉、灌浆期干旱胁迫两个处理,分别测定水稻的产量及产量构成、稻米品质(加工品质、外观品质和营养品质)、干物质生产及分配、叶片生理活性(叶片水势、气叶温差和光合速率)等。结果 与传统淹水灌溉相比,灌浆期干旱胁迫下水稻叶片水势、气叶温差均显著下降,最终导致叶片光合速率降低;但是在复水后2~15 d,叶片的各生理指标可以得到恢复,与对照没有显著差异;水稻产量没有明显变化,产量的稳定主要得益于前期充足的干物质积累使籽粒充分灌浆,结实率显著升高;稻米的碾磨品质没有显著影响,但扬两优6号的外观品质显著降低,却改善了旱优113的外观品质。同时,蛋白质含量升高在一定程度上改善了稻米营养品质。结论 水稻灌浆期适度干旱可以在稳定产量的基础上改善稻米品质。因此,适当在生育后期阶段减少水分的投入,不仅可节约农业用水,稳定籽粒产量,还有利于稻米品质的改善。     

Effect of various drought stresses and subsequent recovery on proline,total soluble sugar and starch metabolisms in Rice (Oryza sativa L.) varieties

ABSTRACT

Rice (Oryza sativa L.) is one of the most important staple foods in the world, however most improved rice varieties are susceptible to drought stress. A two-year study was conducted to explore the effects of various drought stresses and subsequent recovery on the accumulation and degradation of proline, total soluble sugar and starch in different rice varieties at vegetative stage. The results showed that relative water content in the leaves and sheaths of rice varieties significantly decreased under drought stresses, but not at the same rate. Under control and drought conditions, the water content in sheaths was higher than that in leaves. Interestingly, under severe drought stress in 2015, the leaf water content was higher than the sheath water content. The water distribution between leaves and sheaths might be a response of plants to protect leaf system from devastation by drought. Proline was highly accumulated under drought stress but rapidly decreased after re-watering. The drought tolerant variety DA8 expressed higher ability in accumulation of proline than susceptible varieties. In general, total soluble sugar and starch contents in leaves and sheaths of varieties decreased under drought stress conditions. Total soluble sugar and starch content of DA8 were less affected than other varieties under drought conditions. Our study indicated that metabolisms of total soluble sugar and starch in rice were affected by both environmental conditions and characteristics of varieties. Proline accumulation ability of varieties can be used as a useful indicator for drought tolerant potential in rice breeding for water-limited environments.     

小麦耐冷相关基因TaCTR的克隆及其表达特性分析

低温冷害是小麦生长发育过程中面临的重要非生物逆境因素。为了挖掘小麦耐冷功能基因,本研究采用同源克隆的方法从普通小麦品种小偃22中分离到一个耐冷相关基因TaCTR,该基因序列全长2 192 bp,含有12个外显子、11个内含子,编码区全长为1 407 bp,编码468个氨基酸,分子量约为53.43 kDa;系统进化树分析表明,该基因在进化关系上与山羊草最近;亚细胞定位结果显示,该基因编码的蛋白为膜蛋白;实时荧光定量PCR（RT-PCR）结果表明,TaCTR在不同品种、不同组织和不同发育阶段低温特异表达;在干旱、高盐及GA处理下,TaCTR的表达量显著上升,说明该基因可能参与调控小麦的抗逆反应。     

干旱驯化后节水抗旱稻苗期不同发育时间DNA甲基化模式变化分析

以一个节水抗旱稻沪旱3号为研究材料,经过连续6代干旱胁迫驯化后,采用甲基化敏感扩增多态性方法在苗期不同发育时间对原始代(G0)和第6代(G6)DNA甲基化变化情况进行分析。结果表明,沪旱3号甲基化位点比例约为34%,其中,全甲基化位点约占84%,半甲基化位点约占16%。在苗期,随着沪旱3号生长发育,甲基化水平下降。不同世代或/和不同发育时间差异甲基化位点占总检测位点的4.0%,其中,大部分仅与发育相关(57.9%),而世代之间无差异。干旱驯化后,G6的DNA甲基化模式发生了改变。G6与G0相比,在3叶期,去甲基化事件占主要部分(59.1%);在4叶期,甲基化事件占主要部分(47.9%)。生长发育涉及全基因组DNA甲基化变化,变化位点主要分布在启动子区域和外显子区域。功能聚类分析表明差异甲基化位点相关基因涉及广泛的功能。     

Leaf Traits and Antioxidant Defense for Drought Tolerance During Early Growth Stage in Some Popular Traditional Rice Landraces from Koraput,India

Three popular traditional rice landraces, namely Kalajeera, Machakanta and Haladichudi, from Koraput, India were used to analyse the leaf traits and antioxidant defence for drought tolerance. When rice plants were exposed to different levels of drought stress by varying concentrations of polyethylene glycol(PEG) 6000, seed germination and growth parameters were significantly declined in all the rice landraces compared to the control. Drought stress also altered the leaf phenotypic traits based on chlorophyll fluorescence parameters and chlorophyll index, with more significant differences in susceptible variety IR64 than in traditional landraces. Furthermore, activities of antioxidative enzymes and proline and protein contents overtly increased under drought stress. The traditional rice landraces showed higher relative ratios for different parameters compared to the susceptible variety IR64. Taken together,the traditional landraces had superior leaf physiological efficiency compared to the susceptible and tolerant check varieties under drought stress.     

巴西橡胶树HbMlo8基因的功能研究

Mlo基因是植物体内具有负向调控功能的一类基因。为揭示Hb Mlo8基因在橡胶树中的功能,分析了该基因在巴西橡胶树不同组织中的表达情况,在机械损伤、干旱、白粉菌侵染、ABA、ETH、JA和H_2O_2处理下的表达模式。结果表明:Hb Mlo8基因在橡胶树的树皮、胶乳、花和叶中均有表达,主要在树皮和花中表达。机械损伤、干旱、白粉菌侵染均会使Hb Mlo8在橡胶树叶片中的表达量显著上调。橡胶树叶片中Hb Mlo8基因在ETH处理早期下调表达,处理10 h后开始显著上调。在ABA、H_2O_2和JA处理下,Hb Mlo8基因均呈现下调表达现象。说明Hb Mlo8可能参与橡胶树对白粉菌和非生物胁迫的响应过程以及激素信号转导路径,为阐明Hb Mlo8基因在橡胶树生长和逆境响应机制中的功能研究打下良好基础。     

土壤干旱胁迫对白芥光合器官发育及光合速率的影响

利用旱棚盆栽研究了在土壤干旱胁迫下白芥抗旱和不抗旱品系的单叶面积,单株叶面积、出叶速度、叶绿素含量和和净光合速率。结果表明,在土壤干旱胁迫下不同白品系在不同生育时期的单叶面积、单株叶面积、出叶速度及净光合速率都下降,在一定土壤水分范围内,叶绿素含量随土壤水分的下降而增加,抗旱性强的品系受土壤干旱胁迫的影响较小。     

Yield response of rice (Oryza sativa L.) genotypes to drought under rainfed lowland: 3. Plant factors contributing to drought resistance

A series of experiments were conducted in drought-prone northeast Thailand to examine the magnitude of yield responses of diverse genotypes to drought stress environments and to identify traits that may confer drought resistance to rainfed lowland rice. One hundred and twenty eight genotypes were grown under non-stress and four different types of drought stress conditions.Under severe drought conditions, the maintenance of PWP of genotypes played a significant role in determining final grain yield. Because of their smaller plant size (lower total dry matter at anthesis) genotypes that extracted less soil water during the early stages of the drought period, tended to maintain higher PWP and had a higher fertile panicle percentage, filled grain percentage and final grain yield than other genotypes. PWP was correlated with delay in flowering (r=−0.387) indicating that the latter could be used as a measure of water potential under stress. Genotypes with well-developed root systems extracted water too rapidly and experienced severe water stress at flowering. RPR which showed smaller coefficient of variation was more useful than root mass density in identifying genotypes with large root system.Under less severe and prolonged drought conditions, genotypes that could achieve higher plant dry matter at anthesis were desirable. They had less delay in flowering, higher grain yield and higher drought response index, indicating the importance of ability to grow during the prolonged stress period.Other shoot characters (osmotic potential, leaf temperature, leaf rolling, leaf death) had little effect on grain yield under different drought conditions. This was associated with a lack of genetic variation and difficulty in estimating trait values precisely.Under mild stress conditions (yield loss less than 50%), there was no significant relationship between the measured drought characters and grain yield. Under these mild drought conditions, yield is determined more by yield potential and phenotype than by drought resistant mechanisms per se.     

植物生长物质冠菌素诱导旱稻、水稻幼苗抗旱性的效应及生理机制

以旱稻 297 和水稻越富幼苗为材料,在 20% PEG 模拟干旱条件下,研究了植物生长物质冠菌素处理对叶片水分状况、质膜透性、渗透调节物质（脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白）及内源激素（ABA、IAA 和GA3）含量的影响。干旱胁迫下,冠菌素处理可以维持旱稻 297（0.01 μmol/L）和越富（0.1 μmol/L）较高的叶片相对含水量,促进幼苗叶片中脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白的积累,降低质膜透性,维持细胞质膜的完整性;同时,冠菌素（0.01 和0.1 μmol/L）处理明显促进旱稻 297 和越富幼苗叶片中ABA的积累,并改变了 IAA 和GA3 的浓度及比例。冠菌素处理能改善旱稻和水稻幼苗耐干旱胁迫的能力,最适浓度分别为0.01 μmol/L和0.1 μmol/L。     

香蕉MaSULTR3家族成员的全基因组鉴定与不同温度下表达模式分析

利用生物信息学分析法对香蕉MaSULTR3基因家族成员进行全基因组鉴定、蛋白特性分析、分子进化树分析、启动子顺式作用元件分析以及低温胁迫下叶片转录组的FPKM值分析;其后,利用基因组数据结合RT-PCR方法克隆了'天宝蕉'(Musa spp.,AAA Group)组培苗MaSULTR3.1-2基因的ORF序列;最后,利...