拟南芥种子萌发及幼苗生长对干旱和NaCl胁迫的响应

为获得胁迫因子处理拟南芥的最佳浓度及其生长的临界胁迫浓度,以期进一步采用拟南芥基因缺失突变体,以PEG模拟干旱胁迫和NaCl作为盐胁迫因子,在室内培养条件下探讨了拟南芥种子萌发、幼苗生长、根长及渗透调节物质丙二醛和脯氨酸含量的变化。结果发现:干旱和高盐胁迫影响种子萌发的半抑制浓度分别为10%(PEG-6000)和150 mmol/L;幼苗生长的临界值分别为25%(PEG-6000)和250 mmol/L NaCl。随着干旱胁迫和NaCl胁迫程度的增加,丙二醛及脯氨酸的含量均明显增加。表明随着胁迫条件的加重,拟南芥幼苗质膜受到氧化性伤害,并通过合成脯氨酸等渗透调节物质的机制对胁迫因子产生响应。     

玉米11个ZmbZIP基因的鉴定及表达特征分析

以玉米自交系郑58为试验材料,利用生物信息学方法和qPCR技术,设置200 mmol/L NaCl、20%PEG6000、4 ℃低温和硝态氮或铵态氮缺乏等胁迫试验,对11个ZmbZIP基因进行生物信息学分析,探测这些基因应答低温、干旱、盐害、缺氮等胁迫时的响应表达模式。系统进化树分析结果表明,11个ZmbZIP基因可以细分为2个亚组;qPCR分析结果表明,不同亚组的ZmbZIP基因在玉米不同组织中呈现不同的表达特征,同一亚组的基因呈现类似的表达模式,反映了ZmbZIP基因在玉米生长发育进程中生物学功能的保守性和分化性。人为模拟盐、干旱、低温和氮缺乏等胁迫的结果表明,ZmbZIP基因受到各种逆境因子的广泛调控,亚组I中的ZmbZIP1、ZmbZIP6和ZmbZIP13的表达量同时受NaCl溶液胁迫诱导而上调(相对表达量上调2倍),受PEG6000胁迫抑制下调;亚组II中的ZmbZIP38、ZmbZIP77、ZmbZIP112和ZmbZIP124同时受盐、PEG6000和低温胁迫诱导上调,硝态氮缺乏胁迫抑制ZmbZIP1、ZmbZIP6和ZmbZIP134基因表达,而铵态氮缺乏胁迫下,这3个基因表达明显上调,推测这些基因广泛参与应答逆境胁迫响应途径。     

无叶假木贼种子萌发期对旱盐环境的适应研究

通过聚乙二醇(PEG-6000,PEG)和NaCl模拟干旱胁迫、盐胁迫及旱盐复合胁迫,分析无叶假木贼种子发芽率、平均发芽时间和幼芽鲜干比,探讨无叶假木贼种子萌发期对干旱盐渍环境的适应性。结果表明：无叶假木贼种子萌发期可耐受一定程度的旱胁迫和盐胁迫及旱盐复合胁迫,随着胁迫程度的加剧,无叶假木贼会推迟萌发或不萌发。低盐环境(NaCl 200 mmol/L)可促进无叶假木贼从环境中吸水以维持幼芽膨压,保障无叶假木贼在干旱盐渍环境中顺利定居。     

拟南芥β-1,3-葡聚糖酶基因(BG1)在不同组织及非生物胁迫下的表达研究

[目的]研究拟南芥β-1,3-葡聚糖酶基因(BG1)在不同组织及胁迫条件下的表达规律.[方法]研究以拟南芥为材料,以28S rRNA为内参,利用半定量RT-PCR法研究了低温(4℃)、高温(37℃)、NaCl胁迫(200 mmol/L)和与之等渗的PEG(21.5;)干旱胁迫处理在不同组织(叶、薹、花、果)ep BGl的表达情况.[结果](1)正常植株中,BG1在不同组织的表达量不同:花、果>叶>薹.(2)胁迫处理对BGI的表达量有影响.在叶中,盐胁迫不影响其表达,其他处理都使其表达量减少;在薹中,除低温处理使其表达量明显增加,其他情况的表达都减少,37℃和干旱胁迫后几乎不表达;在花中,NaCl胁迫处理后表达量明显增加,PEG处理及高温胁迫后表达量下降;在果实中,BGI在PEG胁迫后表达量稍有增加,而37℃和盐胁迫表达稍有下降.[结论]在正常植株中,BG1的表达具有差异性;BG1对各种胁迫处理的响应不同.     

干旱与盐胁迫对毛竹幼苗生长及生理的影响

[目的]为研究干旱与盐胁迫以及二者交互作用对毛竹幼苗生长、生理指标的影响,探讨抑制毛竹扩张的最佳方法.[方法]以毛竹幼苗为试材,以PEG-6000溶液模拟干旱胁迫、NaCl溶液模拟盐胁迫进行室内盆栽控制试验,并采取注射植物根系主要分布区土壤的处理方式.测定毛竹幼苗苗高、叶片数、SPAD值、叶片相对含水量、SOD活性、可溶性糖含量、MDA含量和根系构型参数.[结果](1)随着PEG与NaCl浓度提升,毛竹幼苗苗高、叶片数、SPAD值、叶片相对含水量、SOD活性、可溶性蛋白含量均呈现先升高后降低的趋势,MDA含量则先降后升.(2)50 mmol/L NaCl处理对毛竹幼苗根系生长、总生物量积累起到促进作用,150 mmol/L NaCl处理时则抑制;PEG各浓度处理对毛竹幼苗生长均起到促进作用.(3)相关性分析结果表明毛竹幼苗在NaCl与PEG处理下根系与地上部的生长及各指标间有一定的互作关系,并最终影响幼苗的生长状况.(4)双因素方差分析表明NaCl胁迫对毛竹幼苗生长的抑制效果优于PEG干旱胁迫,二者交互胁迫虽对毛竹幼苗产生一定的抑制,但作用效果弱于NaCl胁迫.[结论]毛竹幼苗对胁迫响应表现出低浓度促进高浓度受抑制现象,并且盐胁迫对毛竹幼苗生长的抑制效果优于PEG干旱胁迫及二者交互作用.150 mmol/L NaCl处理对毛竹幼苗生长抑制效果最佳,可作为管控毛竹扩张的一种参考方式.     

玉米转录因子bZIP G亚家族基因的表达模式

为探究不同逆境胁迫(盐、干旱、温度和硝态氮/铵态氮缺乏胁迫)对玉米ZmbZIP基因表达模式的影响,以玉米骨干自交系郑58为实验材料,设置200 mmol·L-1 NaCl、20％PEG6000、4℃低温、硝态氮或铵态氮缺乏胁迫试验,探测其对bZIP家族基因G亚家族成员表达模式的影响.进化树分析结果显示,G亚家族成员进一...     

一个水稻串联锌指蛋白OsDOS基因的表达模式分析

通过比较水稻野生型(WT)和光敏色素B突变体(phyB)的基因表达图谱,筛选出一个受phyB调控、编码植物特有串联锌指(TZF)蛋白的基因OsDOS,并分析了该基因编码蛋白及其启动区的生物信息学特征,以及该基因的表达模式。结果显示,OsDOS基因在phyB突变体中的表达水平明显高于野生型,推测phyB感受的光信号抑制OsDOS基因的表达。OsDOS基因在叶片中表达最高,其次是萌发的胚。另外,通过检测NaCl和PEG处理后WT水稻中OsDOS基因的表达情况,发现盐和干旱胁迫可能抑制该基因的表达;在ABA处理后OsDOS基因的表达模式与上述非生物胁迫处理的结果相似,因此推测NaCl和PEG非生物胁迫可能通过ABA途径而影响OsDOS基因的表达。本研究结果为深入分析OsDOS基因在水稻生长发育中的作用奠定了基础。     

木芙蓉品种"单瓣红"种子萌发特性研究

为探究不同处理对木芙蓉品种"单瓣红"种子萌发的影响及其对干旱、盐碱胁迫的响应,采用机械损伤、浓硫酸浸种、赤霉素(GA_3)浸种及复合处理破除种子休眠,并采用不同浓度PEG6000和NaCl处理种子后测定种子发芽指标。结果表明:机械损伤15 min和浓硫酸浸种15 min处理组合对于打破种子休眠的效果最佳,种子萌发率达到90%以上;种子萌发与PEG6000和NaCl的胁迫浓度呈线性相关关系,种子发芽率、发芽势均随PEG6000和NaCl浓度增加而降低,在低浓度PEG6000和NaCl处理条件下,种子萌发指标与对照差异不显著,"单瓣红"种子能够在中度盐碱胁迫下萌发、生长,其对NaCl的中耐受浓度为6.7 g/L。     

干旱和盐胁迫下水稻品种的双重耐性差异

以4个耐盐性不同的水稻品种(系)为材料，分别用不同浓度的NaCl溶液和PEG溶液进行胁迫处理，以幼苗高、根长、根数及干物质重为指标进行品种同的耐性差异研究。结果表明，不同水稻品种对干旱和盐胁迫的双重耐性具有显著差异，同时还选择到了干旱和盐胁迫的最适处理浓度，井筛选出一个具有双重耐性的品种，为进一步研究作物的抗逆机理提供了宝贵材料。     

玉米质膜内在蛋白ZmPIP2;6响应渗透、盐和干旱胁迫的功能鉴定

【目的】质膜内在蛋白(plasma membrane intrinsic proteins,PIPs)广泛存在于植物细胞的膜系统上,在植物体内水分运输和水分平衡的过程中至关重要。对ZmPIP2;6在植物水分胁迫耐性中的功能进行探究,为玉米培育抗旱耐盐新品种提供优秀基因资源。【方法】分析并比对ZmPIP2;6与其他物种中报道参与水分胁迫的PIPs的氨基酸序列,构建ZmPIP2;6-GFP载体并通过PEG介导转化玉米原生质体,对ZmPIP2;6进行亚细胞定位。采集玉米的不同组织样品,包括根、茎、叶、未成熟雄穗、未成熟雌穗、胚和胚乳;对玉米进行PEG或NaCl处理,在处理的不同时间点采集玉米的根和叶样品。提取总RNA并通过qRT-PCR调查ZmPIP2;6在玉米不同组织以及在水分胁迫下的表达模式。构建ZmPIP2;6超表达载体,发展并鉴定ZmPIP2;6超表达拟南芥材料,观察转基因植株对渗透、盐及干旱胁迫的耐性生理表型,并测量其根长、叶片水分散失率等性状。检测在干旱或盐胁迫条件下,拟南芥胁迫信号通路上的相关基因在ZmPIP2;6超表达植株中的表达。【结果】氨基酸序列分析比对结果显示ZmPIP...     

干旱和盐胁迫条件下枣树谷胱甘肽过氧化物酶基因（ZjGPX）的差异表达及功能分析

【目的】研究枣树谷胱甘肽过氧化物酶基因（ZjGPX）的功能,为其在果树抗逆基因工程改良中的利用奠定基础【方法】以‘壶瓶枣’（Ziziphus jujuba Mill. Hupingzao）结果枝构建的cDNA文库中选取一条与其他植物谷胱甘肽过氧化物酶基因有较高同源性的序列为研究对象进行序列分析,预测其功能。通过实时荧光定量技术分析目的基因在盐胁迫及干旱胁迫条件下的表达特性,并构建植物表达载体PEZR(K)-LNY-ZjGPX,运用农杆菌介导法,将ZjGPX转入拟南芥,对转基因及野生拟南芥植株作盐胁迫及干旱胁迫处理,验证其抗逆功能。【结果】ZjGPX编码序列（CDS）长510 bp,编码169个氨基酸。Blast比对发现该基因与多种植物GPX基因具有高度同源性（>80%）。实时荧光定量分析表明,在辣椒枣组培苗中,ZjGPX能够被一定浓度的干旱胁迫和盐胁迫诱导表达,且反应迅速,仅胁迫15 min,其相对表达量与对照相比即出现大幅升高,暗示该基因可能对枣树抗旱性和耐盐性具有重要的作用。结合50 μg·mL^-1 Kan抗性筛选、PCR验证及激光共聚焦显微镜观察,共获得10株阳性转基因拟南芥株系,干旱及盐胁迫处理结果显示,转基因拟南芥种子萌发率均高于野生型拟南芥;成株在胁迫15 d后,野生型拟南芥出现叶片发黄、萎焉、整株干枯、死亡的迹象,而转ZjGPX拟南芥生长基本正常。表明过表达ZjGPX拟南芥株系具有良好的耐旱性和耐盐性。【结论】ZjGPX在植物的干旱和盐胁迫应答反应机制中起重要作用,过量表达ZjGPX可提高转基因拟南芥的耐旱和耐盐能力。     

枣树ZjAPX基因的原核表达

为了解枣树抗氧化系统中抗坏血酸过氧化物酶基因的作用和功能,将从枣树结果枝cDNA文库中筛选获得的ZjAPX cDNA序列,连接到原核表达载体pGEX-4T-2,导入E.coli体内进行了表达产物鉴定。SDS-PAGE电泳检测表明,1.0 mmol/L的IPTG诱导4 h表达了蛋白产物;IPTG的浓度和诱导时间优化表明,1.2 mmol/LIPTG诱导5 h时,蛋白的表达量最大。研究为枣抗坏血酸过氧化物酶基因生物学功能的深入研究奠定了基础。     

转HhERF2和PeDREB2a基因棉花对胁迫的耐受能力分析

AP2/ERF转录因子普遍存在于植物中,并广泛参与植物对生物和非生物胁迫的响应。为了提高棉花对病害及非生物逆境的抵抗能力,将分别从抗逆性优良的沙生植物铃铛刺(Halimodendron halodendron)和胡杨(Populus euphratica)中分离的HhERF2和PeDREB2a转录因子基因构建以rd29A为启动子的表达载体,并通过花粉管通道法转化棉花。利用Real-time PCR分析胁迫处理的转基因阳性植株HhERF2和PeDREB2a基因异位表达及下游PR(pathogenesis-related protein)基因表达情况,结果表明在病原菌、干旱和盐胁迫下转基因植株体内HhERF2基因能够超表达,而PeDREB2a基因仅在干旱和盐胁迫诱导下超表达。接种大丽轮枝菌(Verticillium dahlia)后能够诱导转基因植株相关PR基因表达,同时与对照J12相比植株体内PAL、SOD和POD等酚类代谢相关酶的活性显著增加,且增强了转基因棉花对大丽轮枝菌的抵抗能力。干旱和高盐胁迫下生理生化特性分析表明,与对照相比,转基因棉花叶片中可溶性碳水化合物和相对含水量显著升高,而电导率和丙二醛(MDA)含量显著降低。因此,转基因棉花对大丽轮枝菌及干旱和高盐胁迫表现出了较强的耐受能力。     

细叶百合LpNAC13基因的克隆及其表达

以细叶百合(Lilium pumilum)鳞茎为试验材料,采用RT-PCR方法,克隆得到1个新的NAC转录因子基因,命名为LpNAC13(GenBank登录号MF398204),并用qRT-PCR技术检测该基因在ABA、干旱、低温和高盐胁迫处理下的时空表达。序列分析表明,LpNAC13的开放阅读框为627 bp,编码208个氨基酸,蛋白相对分子质量为20.423 ku,理论等电点为9.58。序列同源性和系统进化树分析表明LpNAC13属于NAC基因家族,与海枣(Phoenix dactylifera)NAC蛋白具有最高同源性,同源性达到56.32%,属于SENU5亚族。实时定量qRT-PCR分析显示,LpNAC13基因能被ABA、干旱、低温和高盐胁迫诱导表达,且在不同植物组织器官中存在表达差异。该研究为深入了解LpNAC13基因的功能奠定了基础。     

干旱胁迫条件下狗头枣叶片解剖学结构比较研究

[目的]探讨干旱胁迫条件下狗头枣叶片在解剖学方面的变化。[方法]栽养狗头枣嫁接苗,4个不同梯度干旱胁迫46d后,取植株相同部位的叶片,经过石蜡切片法制片,进行解剖结构的观察和比较分析。[结果]叶片厚度、上下表皮细胞的大小、第一层栅栏组织细胞的密集度等抗旱性指标呈现出规律性的变化。与对照组相比较,叶片厚度、上表皮细胞的大小、下表皮细胞的大小随干旱胁迫程度的增加而减小,第一层栅栏组织细胞的密集度随干旱胁迫程度的增加而增加。各处理间,狗头枣叶片厚度、上表皮细胞的大小、下表皮细胞的大小均为极显著性差异。而对于第一层栅栏组织细胞的密集度这一指标,轻度胁迫和中度胁迫与对照组间差异不显著。[结论]不同干旱胁迫条件下,叶片的解剖结构表现出明显的差异,为选育抗旱性强的枣树品种提供了解剖学依据。     

干旱胁迫对酸枣幼苗生理特性的影响

以1年生酸枣幼苗为试验材料,选用盆栽控水试验法,研究土壤含水量80%(适宜水分,CK)、60%（轻度胁迫,L）、40%(中度干旱,M)和20%(重度干旱,S)4种不同强度干旱胁迫对酸枣幼苗相对含水率、过氧化产物含量、抗氧化酶活性和叶绿素荧光参数等生理特性的影响。结果表明：随着干旱胁迫程度的增加,酸枣幼苗的叶片相对含水率呈现总体下降的趋势;干旱胁迫引发膜脂过氧化,酸枣幼苗体内丙二醛（malondiadehyde,MDA）含量增加;干旱胁迫导致叶片渗透调节物质游离脯游氨酸（proline,Pro）的含量增加;随着干旱胁迫程度升高,超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）、过氧化物酶（peroxidase,POD）和过氧化氢酶（catalase,CAT）的活性逐渐增强;干旱胁迫对酸枣幼苗的光合荧光特性影响显著,初始荧光（Fo）和非光化学猝灭系数（qN）显著增加,而最大荧光（Fm）、光化学猝灭系数（qP）、PSⅡ最大光化学效率 (Fv/Fm)和实际光化学效率(ΦPSⅡ)显著降低。综上,干旱胁迫对酸枣幼苗叶片的各生理指标均有一定影响,酸枣幼苗通过调节自身抗氧化酶活性和渗透调节物质等生理指标来适应逆境条件。     

玉米钙依赖蛋白激酶38(ZmCDPK38)的生物信息学及表达特性分析

[目的]研究ZmCDPK38与其它物种中同源基因之间的遗传进化关系,通过与亲缘关系较近且功能已知的同源基因比较,对ZmCDPK38的功能进行理论预判.确定ZmCDPK38基因在不同组织和不同胁迫条件下的表达特性.[方法]生物信息学分析使用在线分析工具及MEGAX软件;基因表达分析采用Real-time PCR.[结果]...     

番茄OSCA基因家族鉴定及不同胁迫条件下表达分析

为阐明高渗性钙离子通道OSCA基因在不同胁迫条件下作用,基于番茄全基因组信息,从栽培番茄中鉴定出12个SlOSCA基因,均含DUF221结构域,分别位于1、2、4、6、7、8、9、12号染色体上,亚细胞定位分析表明均位于质膜和高尔基体上。系统进化分析显示SlOSCA基因家族可分为5个进化群。根据番茄表达量数据库组织特异性分析发现,SlOSCA基因家族在不同组织部位表达量不同,其中根部和叶片表达量相对较高。Real-time PCR结果表明,多数SlOSCA基因响应干旱、盐、低温、ABA和灰霉病胁迫。SlOSCA基因响应ABA胁迫普遍强烈,受低温胁迫影响较小。其中SlOSCA9受干旱、盐和ABA胁迫强烈诱导,SlOSCA10受灰霉病胁迫强烈诱导。     

谷子转录因子SiNAC18通过ABA信号途径正向调控干旱条件下的种子萌发

【目的】谷子(Setaria italica L.)具有显著耐旱性。研究旨在通过反向遗传学方法分析并鉴定在干旱条件下影响植物萌发过程的重要调控因子,为研究作物干旱条件下种子萌发的调控机制创造条件。【方法】使用Clustal X 2.0和MEGA 5.05软件对谷子SiNAC18蛋白序列及其同源序列进行多序列比对,并构建系统进化树;利用real-time PCR方法检测SiNAC18在不同胁迫条件下的表达模式;通过瞬时转化的方法分析SiNAC18蛋白亚细胞定位;在拟南芥中过表达SiNAC18,分析SiNAC18的生物学功能;分析SiNAC18在转基因拟南芥中可能控制的下游基因。【结果】SiNAC18全长1 074 bp,编码由357个氨基酸组成的亲水性蛋白,分子量约为38.8 k D;系统进化树分析表明SiNAC18属于NAC转录因子家族第Ⅰ组的NAP亚组,与拟南芥基因At NAC29同源性最高;氨基酸序列比对结果显示,SiNAC18与其他物种包括水稻、拟南芥、大豆和玉米中同源性最高的NAC类转录因子蛋白的N端都具有A、B、C、D和E这5个保守结构域,蛋白C端具有高度多态性,证明SiNAC18的N端序列与其结合下游基因启动子元件相关;real-time PCR结果显示,SiNAC18在干旱(PEG)、ABA、高盐(Na Cl)及过氧化氢(H2O2)处理条件下的表达量明显上升;亚细胞定位结果表明SiNAC18蛋白定位于细胞核中;基因功能分析结果显示,在ABA和PEG胁迫处理下,SiNAC18转基因拟南芥与野生型种子的萌发率存在明显差异:在正常生长条件下,野生型拟南芥WT和SiNAC18转基因拟南芥的萌发率基本一致,在PEG浓度为10%和15%的MS培养基上,SiNAC18转基因拟南芥的萌发率显著高于WT。在2和5μmol·L-1 ABA处理条件下,转基因拟南芥的萌发率显著低于WT;下游基因表达分析结果显示,ABA信号途径相关基因At RD29A,脯氨酸合成相关基因At P5CR和At PRODH以及过氧化物酶基因At PRX34在SiNAC18转基因株系中的表达量高于WT中的表达量,表明SiNAC18通过调控这些下游基因影响转基因植物在干旱条件下的萌发率。【结论】谷子NAC类转录因子基因SiNAC18可能通过ABA信号途径、氧化胁迫调控等途径正向调控植物在干旱条件下的萌发过程。     

逆境诱导基因GsSNARE1的耐逆功能分析

【目的】分离GsSNARE1,并分析其耐逆功能,为深入研究GsSNARE1功能及分子机制奠定基础。【方法】以耐盐野生大豆G50109为材料,利用酵母双杂交验证GsSNARE1与GsCBRLK的互作关系,通过real-time PCR分析干旱和盐处理后GsSNARE1的表达特性,对GsSNARE1进行原核表达,分析GsSNARE1抗盐旱功能。【结果】获得与GsCBRLK互作的GsSNARE1,同源克隆其全长CDS,并在酵母体内验证了二者的相互作用;Real-time PCR分析表明GsSNARE1受盐、干旱胁迫诱导,经PLACE分析,发现其启动子中含有多个逆境胁迫相关的顺式作用元件;GsSNARE1在植物不同组织中均表达;GsSNARE1的表达降低了重组菌对盐、干旱胁迫的耐性。【结论】验证了GsSNARE1与GsCBRLK的互作关系,GsSNARE1在不同组织中均表达,且受盐、干旱胁迫诱导,GsSNARE1的表达降低了重组菌耐盐、耐旱能力。