高抗旱性二倍体马铃薯材料转录组分析及抗旱基因的初步挖掘

为探究不同干旱胁迫时间处理下,二倍体马铃薯材料对干旱胁迫响应的分子机制,挖掘抗旱相关基因。以高抗旱二倍体资源A90为试验材料,利用转录组测序技术对PEG-6000胁迫下不同时间的差异表达基因进行分析,通过GO富集、KEGG通路分析与转录因子预测参与马铃薯干旱胁迫响应的差异表达基因,初步挖掘抗旱调控关键基因;并通过RT-qPCR对3个抗旱候选基因进行逆境胁迫表达分析。结果表明：A90在20%PEG-6000胁迫处理3,6,24 h与对照相比,共有2 519个差异表达基因,这些基因主要富集在植物激素信号转导、谷胱甘肽代谢、苯丙烷生物合成、戊糖和葡萄糖醛酸相互转化等抗旱相关过程中。并且显著富集在通路上的340个共差异表达基因中有53个基因注释到了RLKs、AP2/ERF和Tify等15个转录因子家族中,其中StST/K1、StERF1和StTify1的表达量较高,有可能是抗旱调控关键基因。基因StST/K1和StERF1受到干旱和低温胁迫主要在材料的根和叶中上调表达,基因StERF1在盐胁迫下在材料的根、茎和叶中均上调表达;基因StTify1在受到干旱在材料的茎和叶中上调表达,受到盐胁迫在材...     

硅对干旱胁迫下燕麦根系响应的分子机理

硅对非生物胁迫下植物生长发育的帮助已有许多报道,但硅在干旱胁迫下影响燕麦根系的分子机制尚不清楚。本试验采用加拿大引进燕麦品种‘甜燕Ⅰ号’,以Na_2SiO_3·9H_2O作为硅源,以聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫环境,研究了对照处理、干旱胁迫处理(25%PEG-6000)和硅+干旱胁迫处理(10 mmol/L Na_2SiO_3·9H_2O+25%PEG-6000)条件下对燕麦根系的影响,通过转录组分析(176 555个基因),旨在比较3种处理条件下燕麦根系的差异表达基因。比较转录组学分析表明,在干旱胁迫下,硅在改变234个基因的表达水平中起着重要作用。GO富集分析表明,氧化还原酶活性、细胞氮化合物代谢过程、细胞大分子代谢过程等相关基因的富集程度显著提高,并且这些基因与非生物抗性有着密切的联系,表明硅可能诱导燕麦幼苗的耐旱性。通过研究硅介导的抗旱机制,为干旱地区农作物生产中硅的应用提供理论依据。     

干旱胁迫对蒙古黄芪种子萌发及生长生理的影响

目的:以PEG-6000溶液模拟干旱胁迫条件,探讨蒙古黄芪种子的萌发和幼苗生长对干旱胁迫的响应,为蒙古黄芪抗旱栽培提供技术依据。方法:采用滤纸做发芽床,清水为对照,用浓度分别为10%、20%、30%的PEG-6000溶液处理蒙古黄芪种子,测定黄芪种子的萌发率、幼苗生长量及叶片脯氨酸、丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白和叶绿素含量等抗旱生理指标。结果:10%PEG-6000浸种48 h显著提高了黄芪种子的发芽率,20%PEG-6000浸种48 h显著促进黄芪幼苗的生长。丙二醛、脯氨酸含量均随着PEG-6000浓度的升高而增加;丙二醛含量随着浸种时间的延长而增加,脯氨酸含量与浸种时间无显著相关性。根系活力、可溶性糖、可溶性蛋白含量、叶绿素a、b、a+b含量以及a/b值随着浸种时间的延长显著增加,而随着PEG浓度的升高除叶绿素b含量呈持续下降趋势外,其他各项指标均呈现先升高后降低的趋势。结论:中低浓度的PEG溶液处理蒙古黄芪种子有利于种子萌发和幼苗生长,而浓度过高则会出现抑制作用。可以选择20%PEG-6000浸种48 h处理黄芪种子,提高蒙古黄芪幼苗抗旱性。     

赤霉素和Vc浸种对干旱胁迫下大麻种子萌发初期幼苗生理的影响

为了探求外源物质对干旱胁迫下大麻萌发的影响,以云麻1号和巴马火麻种子为试验材料,采用纸培法,通过20%PEG-6000模拟干旱胁迫,探索不同浓度(200,400,600mg/L和800mg/L)赤霉素(GA3)和维生素C(Vc)浸种处理对干旱胁迫下大麻萌发初期幼苗生理的影响。结果表明:20%PEG-6000干旱胁迫对大麻萌发初期幼苗的生理有明显的抑制作用,适宜浓度的赤霉素和Vc浸种增加了干旱胁迫下大麻萌发初期幼苗中的可溶性蛋白和可溶性糖含量,过氧化物酶(POD)活性和超氧化物歧化酶(SOD)活性也显著提高。利用隶属函数评价得出,云麻1号分别在600mg/L赤霉素和400mg/L Vc浸种处理时生理干旱缓解效果最好,巴马火麻在600mg/L赤霉素和600mg/L Vc浸种处理时,抗旱能力更强,且赤霉素处理效果优于Vc处理。     

干旱胁迫对马铃薯抗旱生理影响及相关基因的表达

为了探究马铃薯的抗旱机制,本研究以'宣薯2号'马铃薯为材料,分析了不同程度的干旱胁迫对马铃薯植株抗旱生理的影响和相关基因的表达.结果 表明,在重度干旱胁迫下马铃薯的叶片相对含水量大幅下降,但在轻度干旱胁迫下含水量没有显著变化.随着胁迫时间的延长,叶片的相对电导率、叶绿素、类胡萝卜素和可溶性糖含量均逐渐上升,而蒸腾速率、气孔导度和净光合速率逐渐降低.在重度干旱胁迫下,叶片的胞间CO2浓度显著升高,可溶性蛋白含量呈现先升高后下降的变化,而轻度干旱胁迫下可溶性蛋白含量与对照组相比没有显著差异.在轻度和重度干旱下,光合作用相关基因的表达量均上调,且重度干旱下上调水平更高.但在重度干旱处理下,多个抗氧化和干旱相关基因的表达量下调,但轻度和重度干旱处理间的变化不明显.本研究结果丰富了对马铃薯抗旱生理的认知,也为进一步研究马铃薯抗逆性提供科学依据.     

基于生理生化指标的玉米杂交种苗期抗旱性评价

以河北省推广种植的20个玉米杂交种为试材,苗期采用沙培培养方法,以15%PEG-6000溶液对幼苗进行模拟水分胁迫,研究干旱胁迫下苗期SOD、POD、APX等7个生理生化指标的变化趋势及其与品种抗旱性的关系,采用标准差系数赋予权重法对品种抗旱性进行综合评价。结果表明:先玉688为高抗旱品种,可用于抗旱性育种和栽培。金秋963、蠡玉37为中等抗旱品种,其它品种为不抗旱品种。     

水稻NAL11基因对苗期非生物逆境的响应分析

为了探究NAL11基因在水稻苗期对非生物逆境的响应机制及功能,对含NAL11基因的粳稻品种02428及其近等基因系NIL-8进行高温、低温、盐胁迫和模拟干旱胁迫处理,以正常处理的植株作为对照,观察植株表型、测定各处理下叶片的多种生理指标,并比较NAL11基因在不同逆境处理下的表达量情况。研究结果发现,高温、低温、盐胁迫处理导致02428与NIL-8均表现出一定程度的萎蔫、干枯症状,但两者差异并不明显;15%PEG-6000模拟干旱处理均导致二者叶片萎蔫、叶尖枯黄卷曲,但NIL-8植株的症状相对较轻,且与02428相比NIL-8的相对电导率降低、SPAD值增高;其次,与02428相比,NIL-8的SOD含量差异不显著;然而在低温和干旱胁迫下,NIL-8的CAT含量显著高于02428。表明NIL-8比02428具有更好的抗旱能力。实时定量PCR结果表明,高温、低温、盐害及模拟干旱胁迫下,NAL11表达量均迅速升高,随着处理时间的延长,其表达量表现出不同的动态变化。NAL11基因的表达受高温、低温、盐及模拟干旱胁迫的诱导,但表达模式各异;推测NAL11基因对水稻幼苗的抗旱能力起到一定的调节作...     

香椿查尔酮异构酶基因的克隆及在幼苗中的表达分析

查尔酮异构酶是调控植物花青素生成的关键酶,本研究利用PCR扩增技术从香椿叶片中克隆得到香椿查尔酮异构酶基因TsCHI。序列分析发现TsCHI基因开放阅读框全长717 bp,共编码238个氨基酸,属于亲水性、酸性蛋白。系统进化分析表明TsCHI蛋白属于TypeⅠ型CHI蛋白,与无患子目的槭树(Acer×freemanii)、橄榄(Canarium album)、龙眼(Dimocarpus longan)、柑橘(Citrus sinensis)的亲缘关系较近。实时荧光定量PCR结果表明,TsCHI在香椿幼苗茎中的表达量显著高于根与叶中的表达量,叶比根中的表达量高,但差异不显著;38℃高温胁迫、200 g/L PEG-6000溶液干旱胁迫、200 mmol/L NaCl溶液盐胁迫条件下,TsCHI基因的表达量均高于对照,且随着处理时间的延长,表达呈上升趋势。研究结果为香椿幼苗的开发利用和通过基因工程手段提高幼苗中黄酮类物质的含量提供了理论参考。     

食用蒲公英种子萌发对PEG-6000模拟干旱胁迫的响应

采用浓度分别为0％、5％、10％、15％、20％和25％的PEG-6000溶液模拟干旱条件,测定蒲公英种子在不同干旱胁迫条件下的日相对萌发率、发芽势、发芽指数、活力指数及上下胚轴长度等指标,研究了蒲公英种子萌发及幼苗生长对PEG-6000模拟干旱胁迫的响应,探讨了经20％、25％ PEG-6000浸种预处理后种子的萌发恢复能力.结果表明:5％PEG-6000胁迫下提前了萌发高峰、提高了发芽率,促进了种子的萌发;10％PEG-6000胁迫显著降低了种子发芽势,但未对其发芽率产生显著影响;高度水分胁迫(15％ PEG-6000浓度)显著抑制了蒲公英种子的萌发,并延长其萌发时间,但是,其种子萌发率仍是对照的73.35％,说明蒲公英具有很强的抗旱性.当重度胁迫时(20％、25％ PEG-6000浓度)蒲公英种子未见萌发,解除胁迫后遇充足水分,蒲公英种子即立刻快速整齐的萌发,表现为蒲公英种子对较强干旱环境的适应性,也是野生植物的生存策略之一.     

马铃薯(Solanum tuberosum L.)干旱胁迫生理特性及耐旱性分析

干旱是一个世界性问题,也是造成中国作物产量低的重要原因。为探究干旱胁迫对马铃薯生理的影响和鉴定耐旱材料,本研究以‘青薯9号’和‘陇薯5号’两基因型马铃薯组培苗为试材,用0%、10%、20%、30%和40%浓度(m/V)的PEG-6000胁迫96 h模拟干旱筛选适宜的胁迫浓度,在含有适宜胁迫浓度的培养液中培养0、20、24、48、72和96 h后,测定抗氧化酶活性、可溶性物质和丙二醛(MDA)含量的变化,最后利用差异变化的生理指标的抗旱系数及主成分分析综合评价马铃薯耐旱能力。结果表明:20%浓度PEG-6000是适宜的胁迫浓度。干旱胁迫处理后,与对照相比,‘陇薯5号’超氧化物歧化酶(SOD)有显著增加,过氧化物酶(POD)和丙二醛(MDA)没有显著差异,可溶性糖在20 h开始显著增加;‘青薯9号’SOD没有显著变化,POD活性显著下降,可溶性糖72 h显著增加,MDA含量没有显著变化。7项生理指标可作为鉴定指标进行主成分分析综合评价,并提取出3个主成分,累积贡献率达79.2%,综合得分评价结果表明,‘陇薯5号’的综合耐旱能力强于‘青薯9号’。本研究对马铃薯干旱胁迫生理特性及耐旱性进行深入研究以及培育耐旱性马铃薯具有重要意义。     

不同糜子材料萌发期和苗期对干旱胁迫的响应及抗旱性评价

以20份糜子(Panicum miliaceum L.)材料为研究对象,采用20%PEG-6000溶液模拟干旱,研究干旱胁迫对糜子种子萌发、幼苗生长及生理指标的影响,比较其抗旱性。结果表明,20份糜子材料萌发期抗旱性间存在差异;干旱胁迫下,20份糜子材料幼苗生长均受到了不同程度的抑制,株高和根长均低于对照(除TL和ML外);幼苗地下部生长速度快于地上部的;RWC与对照相比呈下降趋势,且降幅在不同材料间存在差异;叶片内MDA和Pro含量均高于对照,且增加量在不同材料间有差异,但XY和TG叶片内MDA含量低于对照。     

StSRK2E-like基因的序列分析及表达载体构建

SnRK2作为脱落酸(abscisic acid,ABA)信号转导途径的关键因子,对应答非生物胁迫防御机制的形成具有重要作用。为验证马铃薯SnRK2s的功能,本试验以‘青薯9号’为材料,利用RT-PCR对SnRK2家族中的StSRK2E-like基因进行克隆。序列分析显示,该基因CDS序列为1089 bp,编码蛋白全长为362 aa,相对分子质量为41.06 kD,脂溶指数为89.67,亲水指数为-0.321,为亲水性蛋白;进化分析显示该基因与番茄中同源基因的亲缘关系最近,相似性高达98.44%;该基因上游2000 bp启动子序列中除了含有TATA-box和CAAT-box核心元件,还含有干旱相关元件(MBS)及激素响应元件(TCA-element,ABRE,TGA-element),推测该基因参与干旱和激素胁迫应答。用RT-qPCR定量检测不同干旱胁迫时间下马铃薯根、茎和叶中StSRK2E-like基因表达水平。结果显示:StSRK2E-like基因在胁迫处理下的表达量显著低于对照,该结果表示该基因对干旱胁迫敏感;且随胁迫时间增加,对照组茎和叶中StSRK2E-like基因的表达量下调显著,胁迫组叶中下调显著(P<0.05),推测该基因在马铃薯抵御干旱胁迫过程中扮演着重要角色。StSRK2E-like基因的具体功能需要进一步研究。本试验成功构建pJAM1502-StSRK2E-like表达载体,为后续进行StSRK2E-like基因的功能验证提供试验基础。     

盐胁迫下小麦叶片蛋白的双向电泳及图谱分析

本研究以河南省主导小麦品种周麦18为实验材料,利用氯化钠（NaCl）溶液模拟盐分胁迫,考察了NaCl胁迫对小麦种子萌发和幼苗生长的影响;对NaCl 胁迫下小麦幼苗生长和生理学相关指标进行了分析;并在此基础上建立小麦幼苗双向电泳技术和图像分析体系,对NaCl胁迫下的小麦幼苗进行差异蛋白质组学初步分析。结果表明：72小时1.0%氯化钠溶液胁迫下,小麦幼苗蛋白表达组发生了变化;其中共有332个点得到匹配,获得61个差异表达的蛋白点,29个表达量显著上调,32个显著下调。本研究探讨了有关双向电泳和蛋白图谱软件分析中存在的问题,为进一步研究打下良好基础。     

干旱胁迫对北苍术种子萌发及幼苗生理特性的影响

用聚乙二醇（PEG-6000）模拟干旱胁迫,探究其对北苍术种子萌发及幼苗生理特性的影响。分别以 5%、10%、15%、20%、25% 浓度的 PEG-6000 溶液对内蒙古赤峰和河北承德的北苍术种子进行处理,分析种子的萌发时间、发芽势、发芽率、根长、茎长和呼吸速率指标变化;发芽后模拟自然干旱,探究其对幼苗光合速率的影响。结果表明,河北种子的萌发时间比内蒙古种子短;内蒙古种子和河北种子的发芽率随着干旱胁迫的加剧先升高后降低,在 10% 干旱胁迫下,种子的发芽率最高,内蒙古种子为 49.97%,河北种子为 80.00%;在 25% 干旱胁迫下,种子的发芽率最低,内蒙古种子的发芽率为 6.67%,河北种子的发芽率为 31.07%。2 种种子的发芽势、根长、茎长和呼吸速率均随着干旱胁迫的加剧逐渐降低,但整体上河北种子的降低程度小于内蒙古种子。自然干旱胁迫 6d 后,北苍术幼苗的光合速率降低。     

泛素受体蛋白OsDSK2b负向调控水稻叶瘟和渗透胁迫抗性

泛素受体蛋白DSK2 (dominant suppressor of KAR2)在植物生长发育和逆境胁迫中发挥重要作用,但其在水稻抗病和渗透胁迫中的作用尚未见报道。本研究发现OsDSK2b受多种逆境的调控,该基因的表达水平在稻瘟病菌侵染和20%PEG-6000处理后显著降低。时空表达分析表明OsDSK2b基因在三叶期幼苗中的表达水平最高,亚细胞定位结果显示该蛋白定位于细胞质。接种稻瘟病菌(GD08-T13和Guy11)后,敲除植株的病斑面积约为0.05cm2和0.10～0.13 cm2,远小于野生型植株的病斑面积(0.24 cm2和0.31 cm2)。敲除OsDSK2b显著增强水稻的叶瘟抗性。而且在病原菌侵染后,敲除植株中病程相关蛋白(PR)基因的表达受到明显诱导。敲除OsDSK2b也显著增强水稻的渗透胁迫抗性,20%PEG-6000模拟渗透胁迫处理后,OsDSK2b敲除植株的存活率为58.3%～74.0%,显著高于野生型植株的存活率(17.0%)。OsDSK2b敲除植株的离子渗透率和植株失水率则显著低于野生型植株。扫描显微镜的结果表明,无论在20%PEG-6000处理前后,敲除OsD...     

干旱锻炼对B73自交后代当代干旱胁迫记忆基因表达及其启动子区DNA甲基化的影响

植物可能会记住已有的逆境刺激,且这种记忆可以跨代遗传。为研究G₀代干旱锻炼对玉米B73 G₁代当代干旱胁迫记忆基因表达的影响及其启动子区DNA甲基化的影响,实验用20%PEG-6000模拟干旱条件,选取在玉米和拟南芥已知的当代均具有干旱胁迫记忆特性的6个基因为研究对象,利用qRT-PCR技术分析这些基因的表达水平变化,并进一步利用重亚硫酸盐测序PCR技术分析在2个世代中表达差异最显著基因启动子区的DNA甲基化率变化规律。结果表明:干旱胁迫上调了6个当代胁迫记忆基因的表达水平,均呈+/+模式,同当代多次干旱胁迫时表达水平变化趋势一致,且G₁代表达水平显著高于G₀代;干旱胁迫降低了GRMZM2G₀88396基因启动子区的甲基化水平,检测区1两个世代DNA甲基化率的降低主要由CHG和CHH甲基化水平降低造成,检测区2 DNA甲基化率的降低主要是由CG和CHH甲基化水平降低造成,G₁代2个检测区总胞嘧啶甲基化率均显著低于G₀代,说明G₀代干旱锻炼使G₁代GRMZM2G₀88396基因启动子区的DNA甲基化修饰产生了可遗传的变异,它可能直接参与GRMZM2G₀88396基因的表达。     

干旱锻炼对B73自交后代当代干旱胁迫记忆基因表达及其启动子区DNA甲基化的影响

植物可能会记住已有的逆境刺激,且这种记忆可以跨代遗传。为研究G₀代干旱锻炼对玉米B73 G₁代当代干旱胁迫记忆基因表达的影响及其启动子区DNA甲基化的影响,实验用20%PEG-6000模拟干旱条件,选取在玉米和拟南芥已知的当代均具有干旱胁迫记忆特性的6个基因为研究对象,利用qRT-PCR技术分析这些基因的表达水平变化,并进一步利用重亚硫酸盐测序PCR技术分析在2个世代中表达差异最显著基因启动子区的DNA甲基化率变化规律。结果表明:干旱胁迫上调了6个当代胁迫记忆基因的表达水平,均呈+/+模式,同当代多次干旱胁迫时表达水平变化趋势一致,且G₁代表达水平显著高于G₀代;干旱胁迫降低了GRMZM2G₀88396基因启动子区的甲基化水平,检测区1两个世代DNA甲基化率的降低主要由CHG和CHH甲基化水平降低造成,检测区2 DNA甲基化率的降低主要是由CG和CHH甲基化水平降低造成,G₁代2个检测区总胞嘧啶甲基化率均显著低于G₀代,说明G₀代干旱锻炼使G₁代GRMZM2G₀88396基因启动子区的DNA甲基化修饰产生了可遗传的变异,它可能直接参与GRMZM2G₀88396基因的表达。     

PEG-8000模拟干旱胁迫对11个马铃薯品种的组培苗生长指标的影响

为了明确聚乙二醇（ PEG-8000）模拟干旱胁迫对马铃薯组培苗的影响,以11个马铃薯主栽品种的脱毒组培苗为试验材料,研究比较了在固体培养基中分别添加5％,10％,15％,20％的 PEG-8000模拟干旱胁迫和对照处理下（不含PEG-8000）组培苗生长指标的变化,对供试品种组培苗的株高、最大根长、茎鲜质量、根鲜质量、茎干质量、根干质量和植物水分含量共7个生长指标进行测定和分析。结果表明,随着胁迫处理PEG-8000浓度的增加,所有材料的组培苗表现出受干旱胁迫现象越严重,当固体培养基中PEG-8000浓度为15％时,11个品种间的差异最大,所测的7个指标值均显著低于对照,是鉴定马铃薯品种组培苗对干旱胁迫反应的最佳浓度。在该胁迫浓度下,供试马铃薯材料的平均相对根鲜质量为26．9％,变异系数为50．6％,是下降幅度和变异系数最大的一个指标,表明根鲜质量更易受到干旱胁迫的影响。利用6个相对指标值,对11个马铃薯品种的干旱敏感性进行聚类分析,在欧氏距离为40处,11个马铃薯品种可分为3类,Ⅰ类包括坝薯10号、高原7号、克新1号和晋薯2号;Ⅱ类包括中薯2号和中薯20号;Ⅲ类包括中薯3号、大西洋、夏坡蒂、费乌瑞它和疫不加,3个类群受干旱胁迫的影响逐渐加重。综合聚类分析和植株含水量的结果,筛选到坝薯10号和高原7号2个耐旱品种。     

不同浓度PEG-6000对苦荞种子萌发的影响及抗旱性评价

选取4个苦荞材料,以不同浓度(0%、5%、15%、25%)的PEG-6000溶液胁迫萌发,研究不同浓度PEG-6000对苦荞种子萌发影响,以期筛选出苦荞抗旱性鉴定指标并对不同苦荞材料的抗旱性进行综合评价。结果显示,5%PEG-6000胁迫促进了云南花苦和晋荞2号的种子萌发,提高了黔苦4号的幼苗活力指数、胚芽含水量、胚根干物重和储藏物质转运率。15%PEG-6000胁迫抑制了苦荞的种子萌发,降低了苦荞的胚芽长、幼苗活力指数和储藏物质转运率,提高了苦荞的根茎比、黔苦4号的胚根长和胚根干物重。25%PEG-6000胁迫下4个材料均未发芽,复水后川荞1号多倍体恢复发芽率仅为16.7%。通过灰色关联分析筛选出萌发指数、发芽率、储存物质转运率作为抗旱鉴定的初级指标,发芽势、胚芽干物重、胚芽含水量、胚根含水量作为抗旱鉴定的次级指标。通过隶属函数对苦荞材料抗旱性进行评价,发现不同苦荞材料在5%PEG-6000、15%PEG-6000胁迫下种子的抗旱性不同。     

模拟干旱胁迫对马铃薯组培苗发育及试管薯形成的影响

本研究以马铃薯品种(品系)‘克新一号’、‘夏坡蒂’、‘K1’和‘K2’组培苗为试验材料,以不同浓度的甘露醇和山梨醇模拟干旱胁迫,研究干旱胁迫对马铃薯组培苗生育进程及试管薯产量的影响。结果表明:在遭受干旱胁迫下,不同马铃薯品种的叶片数、株高均会随干旱胁迫而降低;不同马铃薯品种叶和茎干物质量的变化随着干旱胁迫程度的加重而出现不同程度的降低趋势;不同品种马铃薯的试管薯结薯总数与大中薯率随着干旱胁迫程度的增加出现降低趋势,低浓度(0.1 mol/L)的甘露醇和山梨醇会诱导结薯提前,推测可能是马铃薯面临干旱胁迫的一种应对机制。本研究结果可为马铃薯节水抗旱技术研究及抗旱品种筛选提供一定的理论依据。