花生中促丝裂原蛋白活化激酶6a(AhMAPK6a)的克隆与表达分析

促丝裂原蛋白活化激酶(MAPK)是一类保守的丝氨酸/苏氨酸(Ser/Thr)蛋白激酶,是一类植物对逆境胁迫反应途径中的关键家族基因。本研究利用已经构建的花生种子全长cDNA文库,以拟南芥MAPK序列为模板,结合大规模EST测序和RACE克隆等方法,从花生中克隆得到了一个MAPK基因,命名为AhMAPK6a,并在GenBank上注册,注册号为KP329549。其cDNA序列全长1492bp,开放阅读框(ORF)含有1191bp,编码一条含有397个氨基酸的蛋白序列。不同物种中MAPK基因的氨基酸序列比对发现,该基因含有典型的Ser/Thr保守基序,与拟南芥、大豆、本生烟的同源性分别为86%、94%和90%。不同组织部位的荧光定量(qPCR)分析表明,该基因在叶片中的表达量最高,其次在根中,在茎、花、子叶和下胚轴中的表达量极低,表明该基因可能在花生的根和叶的生长发育中发挥较大作用。在脱落酸(ABA)和聚乙二醇(PEG)胁迫下,表达量发生明显变化,可以推测该基因在干旱胁迫反应中发挥重要作用。     

拟南芥SNC1基因突变对植株细胞分生和抗氧化性状的影响

以拟南芥snc1突变体、其抑制子突变体mos4snc1和Col-0野生型植株为材料,研究了SNC1基因突变对植株细胞分生和抗氧化性状的影响。结果表明,snc1植株平均比Col-0植株矮65.05%,其第3、4片真叶平均长度比Col-0的短53%,叶片平均宽度比Col-0的窄51%,角果荚平均短9.48%,平均种子数量少20.69%。与Col-0野生型植株相比,snc1植株第1、2片真叶细胞数目平均减少53.14%,而第3、4叶细胞数目平均减少61.88%;snc1突变体的SOD、POD、CAT酶活性和植株中花青素积累量均极显著高于Col-0野生型植株的,而snc1的抑制子突变体mos4snc1则恢复了野生型表型,其SOD、POD酶活性和花青素含量与Col-0野生型植株的没有显著差异。这说明SNC1基因突变严重影响了拟南芥植株的细胞分生和抗氧化性能力,导致细胞数目大幅度减少,株型矮小。     

大豆GmLecRlk基因耐盐功能分析

凝集素类受体蛋白激酶属于类受体蛋白激酶（RLKs）家族,在植物的抗病防御反应、生长发育、胞内信号传导以及非生物胁迫反应过程中发挥重要作用。实验室前期对过表达抗逆转录因子GmNFYB1大豆进行转录组测序,获得了差异表达基因GmLecRlk(Glyma.07G005700),其开放阅读框长度为546 bp,编码181个氨基酸,蛋白结构域分析显示其含有两个丝氨酸/苏氨酸激酶结构域,属于一种G型凝集素类受体蛋白激酶。实时荧光定量PCR结果显示,GmLecRlk基因在大豆的根、茎、叶、荚中均有不同程度的表达,在根中表达量最高;200 mmol/LNaCl处理下,GmLecRlk的mRNA丰度先降低后升高,在12 h时达到最高值,表明该基因参与大豆对盐胁迫的响应。利用发根农杆菌K599获得GmLecRlk过表达转基因发状根复合植株,在盐胁迫处理下,其存活率高于对照;在拟南芥中异源表达GmLecRlk基因,转基因拟南芥在盐胁迫处理下的萌发率、绿化率和根长均高于野生型拟南芥。综上所述,GmLecRlk参与大豆对盐胁迫的反应,过量表达基因能提高大豆和拟南芥的耐盐性,为培育和改良抗盐大豆新品种提供新的途径...     

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。     

矮秆基因对小麦不同农艺性状的影响

矮秆基因不仅降低株高，而且在许多情况下也影响其它农艺性状。利用小麦品种丰抗8号，北京841和京411遗传背景的近等基因系，研究矮秆基因对农艺性状的影响，结果表明：Rht10,Rht12延迟小麦抽穗期，Rht1b在丰抗8号背景下抽穗较迟，Rht1,Rht1s,Rht2和Rht3基因对轴抽穗期无影响；矮秆基因在降低株高的同时一般也降低单株生物产量，但含有Rht1,Rht1s,Rht1b,Rht2基因的矮秆系与对应的高秆系相比单株生物产量差异不显著，单株粒重差异也不显著，单株生物量的降低主要表现为秸秆重量的减少。含有Rht3,Rht10和Rht12基因的矮秆系与高秆系相比，单株生物量，单株籽粒产量和收获指数显著降低。     

MAD2在文心兰'柠檬绿'和拟南芥中的差异分析

[目的]探究MAD2基因在文心兰'柠檬绿'和拟南芥不同育性的株系中表达量的差异.[方法]通过对模式植物拟南芥的AtMAD2基因突变体的表型、结荚情况和花粉粒活力分析,结合已有研究结果综合分析拟南芥和文心兰中MAD2的表达差异.[结果]mad2突变体的抽梗时间早于野生型约4天.果荚长度单果荚种子数量都显著低于野生型植株,...     

小麦种子萌发基因TaJAZ1的克隆和功能研究

小麦品种铭贤169是我国黄淮麦区育种研究广泛应用的条锈病诱发材料,但其种子休眠时间过长,不仅影响播种后均匀发芽和生长发育,其收获掉落籽粒也容易导致秋季育种田的生物学混杂。本研究通过筛选其休眠种子与萌发种子的转录组学数据,克隆获得差异表达基因TaJAZ1,并对其生物信息学特性、亚细胞定位、表达模式进行分析,结合解析拟南芥jaz3（与TaJAZ1同源性最高）突变体、TaJAZ1过表达拟南芥和水稻的表型反应。结果表明,TaJAZ1基因编码区全长1 230 bp,可编码409个氨基酸,在不同物种间保守性较强,与野生二粒小麦JAZ1基因的亲缘关系最近;启动子区含有脱落酸响应元件ABRE 和茉莉酸甲酯响应元件CGTCA-motif和TGACG-motif;该基因定位于细胞核和细胞膜,TaJAZ1基因在种子发育中穗发芽时期表达量达到最高,进入成熟时期表达量显著降低;ABA能诱导TaJAZ1基因的表达,ABA处理下过表达拟南芥的萌发率比野生型和jaz3突变体高,ABA信号通路基因AtABI5的诱导量变低;TaJAZ1过表达水稻的萌发率高于受体水稻, ABA处理后,OsABI5的诱导量也降低。以上结果证明,TaJAZ1基因能促进种子萌发,进一步验证其在ABA信号通路中起负调控作用,为改良铭贤169等强休眠性小麦品种提供参考。     

橡胶树炭疽菌CsHog1基因的克隆和原核表达分析

HOG MAPK途径在植物病原真菌生长发育、致病过程和对杀菌剂敏感性等方面发挥重要功能,但在不同的病原真菌中具有一定差异。为研究Hog1蛋白在橡胶树炭疽菌(Colletotrichum siamense)中的功能和调控机制,本研究利用同源克隆法克隆获得橡胶树炭疽菌(C. siamense)的CsHog1基因,构建GST-CsHog1融合表达载体,利用SDS-PAGE和WesternBlot检测蛋白表达情况。结果表明:橡胶树炭疽菌(C.siamense)的CsHog1基因大小1383 nt,编码459个氨基酸,包含5个内含子,具有丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶催化结构域;聚类分析显示橡胶树炭疽菌的CsHog1基因编码的氨基酸序列与黄瓜炭疽菌的ClOsc1(Hog1同源基因)同源性最高。所构建的蛋白融合表达载体在供试条件下(IPTG0.3、0.5、0.8、1.0 mmol/L;温度16、25、28℃)均可较好诱导表达,GST-CsHog1融合蛋白大小约为70 ku。用GST亲和层析柱纯化获得蛋白,经Western Blot检测显示该蛋白可与GST单克隆抗体特异性结合。     

小麦WVp-1基因表达载体的Gateway技术构建及其遗传转化

为了利用中国特有的抗穗发芽小麦遗传资源,并深入分析Viviparous-1(Vp-1)基因在小麦穗发芽抗性中的作用,从抗穗发芽小麦品种西农979的干种子中分离了vp-1基因的同源基因,命名为wvp-1.利用Gate-way技术,以植物表达载体pLeela为基础,成功构建了舍有双35S启动子的高效表达载体,并转化拟南芥突变体abi3-4,获得了8株阳性植株.     

TaMBD2基因cDNA全长克隆及其在小麦叶片和种子中的表达

为探讨甲基结合蛋白(MBD)在小麦生长发育过程中的生物学功能,通过RACE技术克隆了小麦TaMBD2基因的cDNA全长,并分析了该基因在小麦叶片、种子发育及萌发过程中的表达特性。RACE克隆及序列分析表明,TaMBD2基因cDNA全长为1 511 bp,其中5 UTR 164 bp,3 UTR 405 bp,ORF 942 bp。对该基因编码氨基酸序列的分析发现,TaMBD2编码蛋白中包含有1个典型的甲基结合域和1个CW型锌指结构域;通过RT-PCR分析发现,TaMBD2基因在叶片中的表达随着小麦的生长发育而逐渐增强;在种子发育过程中,该基因在花后20和30 d时的表达量最高;在种子萌发过程的胚和胚乳中,该基因的表达水平变化不大。     

小麦隐性核不育保持系表达载体的构建及拟南芥遗传转化

利用小麦杂种优势能够创制稳定的雄性不育系。相比于细胞质雄性不育系和光温敏雄性不育系,细胞核雄性不育具有育性稳定、易恢复、不受环境影响等特点。小麦隐性核不育基因 ms1的克隆以及杂交制种技术(hybrid seed production technology, SPT)的开发,为雄性不育的保持和杂种优势利用奠定了基础。本研究将小麦花粉育性恢复基因 Ms1、花粉致死基因 ZmAA1、红色荧光蛋白基因 DsRed2及其特异性启动子和终止子连接到表达载体pGEII上,转化野生型拟南芥,得到6株转基因拟南芥。通过荧光显微镜观察拟南芥种子,发现野生型拟南芥种子表面平滑,不能发出红色荧光;而转基因种子表面呈现颗粒状,能够发出红色荧光。这说明表达载体构建成功,并能够在拟南芥中成功表达。这为创制人工小麦隐性核不育系奠定了理论和材料基础。     

小麦成熟胚脱分化过程中MAPKs相关基因的表达分析

为了研究小麦成熟胚脱分化过程中MAPKs相关基因序列的表达变化情况,利用Affymetrix小麦基因芯片研究了小麦成熟胚在MS+2,4-D(2 mg·L-1)培养基上脱分化过程不同时间点的基因表达变化,用NCBI、DATF和DRTF等生物信息学相关网站对基因表达信息进行处理,通过PLEXdb的Blast比对方法在小麦基...     

ZmLTP3 基因提高转基因拟南芥抗盐性的研究

通过RT-PCR方法从玉米中克隆了一个拟南芥LTP3 的同源基因,并命名为ZmLTP3。RT-PCR分析发现,ZmLTP3 的表达可以被多种生物和非生物胁迫因子所诱导。通过构建植物表达载体,把ZmLTP3 的全长cDNA转化到拟南芥中,以野生型为对照,检测转ZmLTP3 基因纯合体株系的抗盐性。结果表明,在盐胁迫条件下,转基因拟南芥生长状况较好,植株鲜重、干重、种子产量以及脯氨酸含量显著高于野生型株系,丙二醛含量和外渗电导率显著低于野生型株系,转基因拟南芥提高了抗盐性。     

Seed yield variation in plains rough fescue (Festuca hallii (Vasey) Piper) populations and its relation with phenotypic characteristics and environmental factors

Plains rough fescue (Festuca hallii (Vasey) Piper) is a dominant grass in the endangered Fescue Prairie of North America. Infrequent and unpredictable seed production presents a challenge for the use of this species in restoration and rangeland seeding. The objective of this study was to compare seed yield of different plains rough fescue populations and to determine the dependence of seed yield on phenotypic characteristics. Effect of weather conditions during the floral induction and initiation period of different years of the study was also compared. In 2007, a completely randomized field plot experiment was established from eleven populations of plains rough fescue at Swift Current, SK, Canada. In 2007, 2010 and 2011, individual plant seed yield, reproductive tillers, above‐ground biomass, plant height and crown diameter were measured, and plant vigour was scored. All measured variables differed significantly (P ≤ 0·05) among populations. Four populations were identified as having higher seed yield potential. Plants in these four populations also had characteristics of good plant vigour, taller stems, more reproductive tillers and greater biomass. Seed yield increased linearly with increasing plant height, crown diameter, above‐ground biomass and number of reproductive tillers (r² ranged 0·17–0·67, P < 0·001), but number of reproductive tillers (r² = 0·53–0·67, P < 0·001) was a better predictor for selection of lines with higher seed yield. Although seed yield varied among years, populations with higher seed yield tended to produce greater amounts of seed over the period of the study.     

转RD29A:DREB1A融合基因小麦的获得及其抗旱性研究

为了提高小麦的抗旱能力,通过转基因将拟南芥 RD29A:DREB1A转入到小麦品种陇春30中,成功获得三个单拷贝本底DREB1A蛋白低表达水平的纯合转基因家系,并在干旱胁迫下测定了其生理指标及产量相关农艺性状。结果表明,与陇春30相比,转基因小麦的脯氨酸和可溶性糖含量以及SOD、CAT和POD活性都显著提高,H₂O₂含量、MDA含量和相对导电率均显著降低,株高、穗长、穗粒数、千粒重、地上生物量显著增加,说明 RD29A:DREB1A外源基因的导入能够显著增强陇春30的抗旱性。     

Relationship between assimilate supply per seed during seed filling and soybean seed composition

Developing soybean cultivars with high seed protein concentration has been hampered by the negative correlation between seed protein and seed yield. While previous in vitro studies have documented the impact of assimilate supply to the seed in determining seed protein, in planta studies generally have failed to link seed protein accumulation directly with assimilate supply per plant during seed filling. It may be possible to reconcile this apparent contradiction by expressing the relationship between seed protein and assimilate supply in planta on a per seed basis. We evaluated the association between seed composition and assimilate supply per seed in closely related experimental lines varying in seed protein concentration and in several elite varieties from the Iowa State University breeding program. High seed protein content was associated with greater leaf area per seed at R5.5, which was a consequence of fewer seeds set per plant. The more favorable source/sink ratio provided greater assimilate per seed during grain filling, but limited the yield potential of the high protein lines because of reduced seed set. Depodding during grain filling increased seed size of low protein lines and increased seed protein concentration to levels comparable to those in the untreated high protein lines. Seed size was far less responsive to depodding in the high protein lines. These results suggest that high protein lines maintain assimilate supply per seed at or near saturating levels during seed filling. Improving seed protein levels in high yielding varieties will require increasing assimilate supply per seed without sacrificing seed numbers.     

新麦草种子产量与繁殖性状的关联性分析

为了解新麦草的种子产量及繁殖性状间的关系,对27份新麦草种质资源的单株种子产量与7个产量性状的关联性进行了分析。结果表明,新麦草的单株生殖枝数、穗轴节数、单穗小花数和千粒重与单株种子产量关联最密切,其相关性表现为单株生殖枝数＞千粒重＞穗轴节数＞单穗小花数。经通径分析,单株生殖枝数（X₁）对单株种子产量（Y）直接效应最大,其余依次是单穗小花数（X₄）、单穗小穗数（X₃）、千粒重（X₇）、穗轴节数（X₂）和单穗结实种子数（X₅）,其中单穗结实种子数和结实率对种子产量均表现为负效应,且未达到显著水平。经逐步回归分析得到回归方程Y= -9.880 2+0.27X₁+0.012X₄+2.011 1X₇（R=0.805 8,P<0.001）,说明提高单株生殖枝数、千粒重、单穗小花数对新麦草增产的贡献最大,增加结实率也可间接提高新麦草的单株种子产量。     

小麦TaKLU基因调控植物株型的研究

为了解小麦TaKLU基因对植物株型的影响,对拟南芥功能缺失突变体klu和过表达TaKLU转基因拟南芥进行了表型观察,并对相关性状进行了统计。结果表明,过表达TaKLU基因导致拟南芥分枝数目减少,顶端优势增强,但不影响产量;相反,拟南芥klu突变体分枝数目增加,顶端优势减弱,单株产量减少。进一步对拟南芥klu突变体进行回补试验,发现用拟南芥klu基因自身启动子驱动TaKLU基因在拟南芥klu突变体中表达后,能恢复突变体的顶端优势,而且其株高、分枝数目与野生型没有明显差异;用强启动子35S和特异启动子pINO驱动TaKLU基因在拟南芥klu突变体中表达后,突变体的顶端优势增强,株高升高,而且其分枝数目明显多于野生型,表明小麦TaKLU基因具有调控植株株型的功能,为小麦株型育种提供了新的研究思路。     

春化及光周期基因的等位变异及其对冬小麦光合及产量性状的影响

为了解春化及光周期基因对小麦光合及产量性状的影响,在抗旱棚中对冬麦区广泛种植的58个冬小麦品种进行水分胁迫和正常灌水处理,在灌浆期调查其光合性状,收获后调查其产量性状,并利用分子标记检测其春化及光周期基因的等位变异,进而分析在正常灌水和水分胁迫下春化及光周期基因的等位变异对光合及产量性状的影响。结果表明,供试材料中春化基因Vrn-B1和Vrn-D1位点的出现频率分别为8.62%和43.10%,未检测到春化基因Vrn-A1位点;光周期非敏感型位点Ppd-D1a的出现频率为91.38%。充分灌水条件下,含有vrn-D1位点的品种的净光合速率、蒸腾速率及单株生物量均较含有其显性位点的品种高,而在水分胁迫下,含有vrn-D1位点的品种仍能维持较高胞间CO2浓度、单株生物量及单株籽粒产量,表明该基因型可能更适应干旱环境。综上所述,春化及光周期基因对光合及产量性状有一定影响,携带vrn-D1位点的品种具有高且稳定的光合能力及产量水平,在小麦高光效育种中应注意利用。     

Seed Weight of Nodulating and Non-nodulating Soybeans at Different Nitrogen Levels and Years

Abstract

Seed weight (weight per seed) is an important trait in soybean [Glycine max (L) Merr.] that affects its production, processing, marketing and consumer preferences. To determine the effects of nitrogen fertilizers and climatic conditions on seed weight, a five-year field experiment was conducted by growing four nodulating cultivars and 13 non-nodulating lines at 4 levels of nitrogen fertilizer (0, 2, 10 and 20 g m^–2). The variation in seed weight due to the difference in the fertilizer level and climatic condition of the year was greater in non-nodulating lines than in nodulating cultivars. This resulted in a lower heritability estimate in non-nodulating lines (0.49) than in the nodulating cultivars (0.85). Nitrogen fertilizer increased the seed weights of non-nodulating lines but did not affect the seed weights of the nodulating cultivars. The high response of the non-nodulating lines to nitrogen fertilizer may be attributed to their strong dependence on fertilizer and soil nitrogen due to their lack of ability to fix nitrogen in symbiosis. The small seeds produced during the years with low temperatures and early onset of frost may have been caused by the slow seed growth rate and short seed filling duration.