木薯MeSAP13基因的克隆及其抗细菌性枯萎病功能鉴定

胁迫相关蛋白（stress-associated proteins, SAPs）在植物对胁迫应答和胁迫调控中起重要作用。木薯是我国重要的粮食作物和经济作物,细菌性枯萎病（cassava bacterial blight, CBB）已严重危害我国木薯产业的健康发展。为了探讨木薯MeSAP基因在抗细菌性枯萎病中的作用,本研究克隆了我国主栽木薯品种‘华南8号’（SC8）的MeSAP13基因,分析该基因在细菌性枯萎病病原菌侵染时的表达模式及其编码蛋白的基本特性。利用基于木薯花叶病毒介导的基因沉默（virus induced gene silencing, VIGS）技术抑制了MeSAP13基因在木薯SC8叶片中的表达,通过接种细菌性枯萎病病原菌XpmHN11对MeSAP13的抗病功能进行抗性鉴定。结果发现：在病原菌XpmHN11侵染叶片3 d后MeSAP13基因表达量显著上调,说明木薯MeSAP13基因能够响应病原菌的侵染;在VIGS载体转化木薯叶片40 d后发现,与转化pCsCMV-A载体的对照叶片相比,MeSAP13在转化pCsCMV-MeSAP13叶片中的表达量显著下调了40%~60%,表明通过VIGS技术成功抑制了MeSAP13在木薯叶片中的表达。将病原菌XpmHN11接种至MeSAP13基因沉默叶片和对照植株叶片,发现MeSAP13基因沉默植株接种叶片的水渍状病斑面积显著大于对照植株接种叶片。分析侵染后0、3、6 d病原菌XpmHN11的繁殖情况发现,在侵染后3 d和6 d的MeSAP13基因沉默植株接种叶片中,其病原菌数量显著高于对照植株接种叶片。以上研究结果表明,抑制MeSAP13基因的表达,降低了木薯对细菌性枯萎病的抗性。     

花生AhMAPK14基因的克隆及表达分析研究

环境胁迫严重影响花生的产量和品质.筛选并研究花生中胁迫响应相关基因,对深入解析花生响应胁迫的分子机理具有重要意义.本研究从花生果腐病转录组文库中筛选并克隆得到花生基因AhMAPK14,对其进行了生物信息学分析及亚细胞定位,并利用qRT-PCR技术分析了其组织表达特异性及在不同处理下的表达模式.结果表明,AhMAPK14...     

芒果MiNAC1基因的功能研究

NAC转录因子在植物非生物逆境胁迫应答中发挥重要作用,研究芒果MiNAC1基因的功能为芒果的抗逆性育种提供基因资源。干旱、盐和低温等非生物胁迫严重影响芒果的生长发育。前期研究中,课题组从芒果逆境胁迫转录组中获得了一个MiNAC1基因,表达模式分析发现其与芒果的逆境胁迫应答有关。本研究对芒果MiNAC1基因的功能进行了验证。将芒果MiNAC1基因构建到pBI121-MiNAC1超量表达载体中,并利用农杆菌介导的花序浸染法转化野生型拟南芥,对获得的T3代纯合株系进行表型观察分析和逆境胁迫处理。结果显示,转芒果MiNAC1基因与野生型拟南芥的表型类似,转基因不影响拟南芥的莲座叶数量、抽薹时间、开花时间以及开花时的植株高度。逆境胁迫处理：分别用0、200、300、400 mmol/L甘露醇进行干旱胁迫;用0、100、150、200 mmol/L NaCl进行盐胁迫;4℃低温胁迫处理转基因与对照拟南芥植株。结果显示：随着甘露醇处理浓度的增加,转基因株系与对照组拟南芥的根系生长发育均受到抑制,但转基因株系受到抑制的影响显著小于对照组拟南芥,比如在300 mmol/L甘露醇处理时,转基因株系的根长显著增长,OE9的根长是WT的1.51倍,侧根数量显著增加,OE7的侧根数是WT的5倍,另外根冠比分析显示,转基因植株的根冠比显著高于对照植株,OE2的根冠比是WT的1.53倍。盐胁迫和低温胁迫也取得了类似的结果。以上结果表明转芒果MiNAC1基因可以通过增加转基因植株的根长和侧根数量提高其对干旱胁迫、盐胁迫和低温胁迫的抗性。本研究初步揭示了MiNAC1基因的功能,为深入研究MiNAC1基因参与调控芒果逆境胁迫调控网络奠定基础。     

保护酶CAT在木薯种质抗螨中的功能初步研究

为验证保护酶CAT在木薯抗螨中的功能,测定分析了朱砂叶螨取食抗、感螨木薯种质后,CAT的表达量和酶活分别在木薯和朱砂叶螨中的变化情况。结果表明,一方面,朱砂叶螨取食1 d和8 d后,感螨木薯种质BRA900体内Me CAT1的表达量和CAT总酶活仅分别较为害前提高1.11倍、1.24倍和1.06倍、1.15倍,而在抗螨木薯种质C1115体内则分别较为害前提高2.75倍、2.62倍和2.36倍、2.38倍,均显著高于感螨木薯水平。另一方面,朱砂叶螨取食感螨种质BRA900 1 d和8 d后,保护酶Tc CAT的基因表达量和CAT酶活分别是为害前的1.13倍、0.98倍和1.02倍、0.99倍,而取食抗螨木薯种质C1115 1 d和8 d后分别降低至为害前的0.57倍、0.61倍和0.52倍、0.61倍,均显著低于取食感螨木薯水平。以上结果初步证实了保护酶CAT在木薯中被诱导能够缓解朱砂叶螨造成的氧化损伤,在朱砂叶螨中被抑制不利于取食为害,从而形成木薯抗螨性的功能。本研究为将CAT作为基因资源应用于抗螨木薯种质创制提供了理论基础。     

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。     

茶树CsSnRK2.1、CsSnRK2.2基因的克隆及在非生物胁迫中的响应

蔗糖非酵解型蛋白激酶（SnRK）是一类广泛存在于植物体内的丝氨酸/苏氨酸类蛋白激酶,其中SnRK2家族在植物非生物胁迫响应过程中起着十分重要的作用。为了探究茶树SnRK2家族基因响应逆境的分子机制,本研究克隆了两个茶树SnRK2家族基因,并分别命名为CsSnRK2.1（GenBank登录号：MG026837）和CsSnRK2.2（GenBank登录号：MF662805）,生物信息学分析表明CsSnRK2.1和CsSnRK2.2分别编码358个和337个氨基酸,与拟南芥和玉米SnRK2蛋白激酶的同源性很高,均具有保守的ATP结合位点和Ser/Thr激酶活性结构域。在高盐、干旱和ABA胁迫下,CsSnRK2.1均能被诱导表达,且呈现先升后降趋势,而在低温和高温胁迫下表达量变化不大;CsSnRK2.2能强烈响应高盐胁迫,也能被高温诱导上调表达;表明它们可能与茶树抗逆密切相关。     

植物抗逆相关miRNA的研究及其在木薯中的应用

MicroRNA(miRNA)是一类广泛存在于真核生物中,不编码蛋白质的短序列RNA,长度为20～24nt,它通过与靶mRNA特异性的碱基配对引起靶mRNA的降解或者抑制其翻译,从而实现对靶基因的转录后表达的调控。介绍miRNA的特点、在植物中的分布,着重阐述植物microRNA在响应营养胁迫、病毒侵害、低温、干旱和盐害等逆境过程中的生物学功能;并介绍木薯miRNA的研究进展,展望其在木薯遗传改良中的应用前景。     

小麦TaCTSB基因在小麦-条锈菌互作中的功能研究

为明确小麦组织蛋白酶B基因TaCTSB在小麦与条锈菌互作中的功能,采用PCR技术扩增获得TaCTSB基因的完整编码区序列;通过qRT-PCR技术检测TaCTSB基因的表达情况;利用农杆菌介导瞬时表达体系在烟草叶片上进行亚细胞定位,并验证其是否能够诱导细胞坏死;利用VIGS技术瞬时沉默TaCTSB,解析其对小麦与条锈菌互作的影响。结果表明,TaCTSB基因编码344个氨基酸,N端含有1~19 aa的信号肽,无跨膜结构;qRT-PCR结果显示,TaCTSB基因在小麦与条锈菌非亲和互作早期上调表达。瞬时表达分析发现,烟草叶片上瞬时表达TaCTSB基因能够诱导细胞坏死,且质壁分离后TaCTSB分泌到细胞外。在TaCTSB瞬时沉默植株上接种条锈菌毒性小种CYR31,产孢量变化不显著;而接种条锈菌无毒性小种CYR23,产孢量升高;组织细胞学观察发现,在小麦叶片中瞬时沉默TaCTSB,其活性氧面积和坏死面积显著下降,菌丝面积及菌丝长度均有所增加,表明沉默TaCTSB减弱了小麦对条锈菌的抗性。     

木薯细菌性萎蔫病菌抗铜性评价及抗铜相关基因簇分子分析

细菌性萎蔫病是世界范围内木薯种植中的重要病害,也是中国木薯种植中为害最严重的病害。前期研究发现铜基杀菌剂对国内木薯细菌性萎蔫病防效欠佳,随即开展了病菌抗铜性评价及抗铜相关基因簇的分子分析工作。评价了42个不同来源病原菌菌株对硫酸铜的抗性,发现其抑菌最低有效浓度均在1.35~1.75 mmol/L之间。通过和已报道黄单胞菌类抗铜相关基因的比对分析,发现来自广西的菌株GX11携带有cop TAB和Xme RSA2个抗铜基因簇。对来自南美州、非洲和亚洲67个菌株的基因组序列分析发现绝大多数菌株均带有这2个基因簇,聚类分析发现相关基因在菌株之间具高度的同源性。     

4种防御酶在木薯-细菌性枯萎病菌反应中的活性变化

不同木薯种质对细菌性枯萎病的抗性是不同的。本研究选择2个抗病和2个感病木薯种质,接种病原菌后评价了过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性变化。结果表明：病菌侵染后POD活性呈上升趋势,接种后6 d达最高峰,随后呈下降趋势,且抗病种质显著高于感病种质;接种时,抗病种质PPO活性显著增高,随后下降,且抗性种质高于感病种质;CAT活性变化与抗病反应之间无相关性;抗感种质的SOD活性在病菌侵染后均表现出类似的下降趋势。由此表明,POD和抗病反应具有较强的相     

3种常用杀菌剂对不同来源木薯细菌性萎蔫病菌的毒力测定

细菌性萎蔫病是世界范围内木薯种植中的重要病害,但防控技术研究较少。采用含毒介质法评价了3种常用杀菌剂对不同来源的29个病菌菌株的抑菌作用。结果表明,供试菌株对净刹(80%乙蒜素EC)和农用硫酸链霉素(72%硫酸链霉素SP)敏感性较高,而对可杀得贰仟(53.8%氢氧化铜WG)表现出不同程度的抗性。建议生产中使用乙蒜素和硫酸链霉素对该病进行防治。     

柱花草苯丙氨酸解氨酶（SgPALs）对生物胁迫与非生物胁迫的响应

本研究以热研2号柱花草为材料,分析其苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性、总酚含量、类黄酮含量、总抗氧化能力和SgPALs基因表达模式对生物胁迫（炭疽菌侵染）与非生物胁迫（干旱和盐胁迫）的响应。结果表明,在3种胁迫处理下,柱花草不同组织部位的PAL活性增加18.58%~123.56%,且叶片的总酚含量、类黄酮含量和总抗氧化能力分别增加65.11%~68.00%、51.00%~76.87%和83.00%~262.08%,差异显著。在干旱和盐胁迫处理下,根系的总酚含量、类黄酮含量和总抗氧化能力也显著提高43.77%~51.12%、45.46%~45.98%和60.45%~97.89%。随后对SgPALs的表达模式分析表明,除SgPAL4外,其他3个SgPALs受炭疽菌侵染诱导上调表达;在干旱胁迫下,根系中4个SgPALs均增强表达,但叶片中仅SgPAL1和SgPAL4上调表达;在盐胁迫下,根系中4个SgPALs也都上调表达,叶片中除SgPAL3下调表达外,其他3个SgPALs增强表达。综上所述,在遭受生物胁迫和非生物胁迫时,柱花草中的SgPALs基因表达及PAL酶活性升高,伴随着总酚与类黄酮含量的同步升高,表明其对环境胁迫的抗性升高。     

木薯细菌性枯萎病菌转座子库的构建及其质量评价

为了研究木薯细菌性枯萎病菌的致病分子机理,本研究开展了病原菌的转化子库构建工作.采用电击法,将EZ::TN转座体转化野生型菌株.获得了总数为20 382个转化子并进行了质量评价,采用剪叶法从9 872个转化子中筛选出94个致病性变异的转化子.采用Tail-PCR获得了致病力丧失突变体Xtn62-36的侧翼序列,分析结果表明可能是外源片段插入预测基因AspCxam的编码区而造成致病力丧失.病原菌转化子库的构建及Tail-PCR技术的应用为进一步开展致病相关基因功能的研究提供了基础.     

Genome-Wide Analysis of von Willebrand Factor A Gene Family in Rice for Its Role in Imparting Biotic Stress Resistance with Emphasis on Rice Blast Disease

von Willebrand factor A (vWA) genes are well characterized in humans except for few BONZAI genes, but the vWA genes are least explored in plants. Considering the novelty and vital role of vWA genes, this study aimed at characterization of vWA superfamily in rice. Rice genome was found to have 40 vWA genes distributed across all the 12 chromosomes, and 20 of the 40 vWA genes were unique while the remaining shared large fragment similarities with each other, indicating gene duplication. In addition to vWA domain, vWA proteins possess other different motifs or domains, such as ubiquitin interacting motif in protein degradation pathway, and RING finger in protein-protein interaction. Expression analysis of vWA genes in available expression data suggested that they probably function in biotic and abiotic stress responses including hormonal response and signaling. The frequency of transposon elements in the entire 3K rice germplasm was negligible except for 9 vWA genes, indicating the importance of these genes in rice. Structural and functional diversities showed that the vWA genes in a blast-resistant rice variety Tetep had huge variations compared to blast-susceptible rice varieties HP2216 and Nipponbare. qRT-PCR analysis of vWA genes in Magnaporthe oryzae infected rice tissues indicated OsvWA9, OsvWA36, OsvWA37 and OsvWA18 as the optimal candidate genes for disease resistance. This is the first attempt to characterize vWA gene family in plant species.     

逆境信号下木薯MeMYC2转录因子表达及功能分析

MYC2是茉莉酸信号途径中的关键节点基因,在植物生长发育及逆境信号响应过程中发挥重要作用.本研究基于木薯基因组数据库序列,以木薯'cv.60444'品种为材料,采用RT-PCR方法同源克隆得到MYC2基因(数据库No.Manes.17G016000),命名为MeMYC2.1.MeMYC2.1基因开放阅读框(ORF)全长...     

干旱胁迫下33份木薯种质表型性状的初步分析

以33份木薯种质为材料,采用盆栽方法对其进行反复干旱-复水处理,测定株高、茎径、叶片数量和主根数量,并通过方差、相关性和聚类分析,对其耐旱性进行归类。结果表明：33份木薯种质株高、茎径、叶片数量、主根数量的变幅分别为19.5～52.3 cm、3.46～5.90 mm、10.0～17.7片/株、14.0～56.0条/株,试验材料遗传背景丰富,代表性强;土壤含水量与株高、茎径、叶片数量、主根数量相关性均不显著;通过聚类分析可将33份种质分为4类,Ⅳ类仅ZM8316一份种质,其各项表型性状指标均处于较高水平;其次是Ⅲ类,包括CMR35-22-196、A234、SC5、D346、F709、C381、C322。