大豆苹果酸脱氢酶基因的电子克隆与生物信息学分析

利用电子克隆技术获得大豆中的苹果酸脱氢酶基因cDNA序列,并对基因及其编码蛋白进行生物信息学分析和预测,为进一步克隆该基因、解决植物磷高效基因数量缺乏等问题提供依据。结果表明,大豆中的苹果酸脱氢酶基因(GmMDH1)cDNA序列长度为1 574 bp,开放阅读框1 230 bp,编码409个氨基酸残基;编码蛋白含有NAD bindingsite,Dimerization interface,Substrate binding site,MDH_glyoxysomal_mitochondrial结合位点和保守域,属于LDH_MDH_like Superfamily家族;亚细胞定位分析显示,编码蛋白位于植物细胞的叶绿体中。     

超量表达苹果酸脱氢酶基因提高苜蓿对铝毒的耐受性

在酸性土壤中,铝毒是许多作物正常生产的主要限制因子。虽可通过施用生石灰来改良土壤酸碱度,但只能改善土壤表层,在实际应用中受到很大限制。紫花苜蓿作为一种非常重要的牧草、饲料,在酸性土壤条件下苜蓿生长缓慢甚至死亡。我国南方水热资源丰富,但土壤多偏酸性,限制了苜蓿南移。有机酸能螯合铝离子,减轻铝对植物根系的危害。苹果酸是游离铝离子的有效螯合剂,而苹果酸脱氢酶(Malate Dehydrogenase,MDH)催化草酰乙酸形成苹果酸。本研究在苜蓿中超量表达苹果酸脱氢酶基因,通过抗生素筛选、组织化学染色和PCR扩增等技术鉴定出转化植株,并对转化株系进行了耐铝胁迫试验,比较分析了转基因株系与非转基因株系的的相对伸长量,转基因株系根相对伸长量比对照高出3．6％～22．5％。说明超量表达neMDH基因可提高了转基因苜蓿对铝毒的耐受性。     

巨须裂腹鱼5种组织乳酸脱氢酶和苹果酸脱氢酶的电泳分析

为了了解巨须裂腹鱼的生化遗传特性,丰富巨须裂腹鱼种质资源研究的内容,通过聚丙烯胺凝胶垂直板电泳对巨须裂腹鱼5种组织(心脏、眼睛晶状体、肌肉、肝脏和肾脏)中的乳酸脱氢酶(LDH)和苹果酸脱氢酶(MDH)进行了电泳分析.结果表明:所测样本鱼心脏LDH酶带数为6～7条、眼睛晶状体LDH酶带数为6～10条、肌肉LDH酶带数为5...     

矮杆和半矮杆大豆突变体植株生长对外源GA3的响应

矮杆和半矮杆突变体是研究植物基因功能和培育高产作物新品种的重要材料。本研究以矮杆和半矮杆大豆突变体与各自野生型品种为材料, 利用外源赤霉素(GA₃)处理不同发育时期植株, 研究植株生长速率和成熟期株高性状发育对外源GA₃的响应及主茎纵向细胞的形态学变化, 分析两类突变体与各自野生型之间的内源赤霉素含量差异。结果表明, 外源GA₃(40 mg L^-1)对半矮杆和矮杆突变体的作用效果明显不同, GA₃处理后半矮杆突变体植株在不同测定时段的平均生长速率达到2.76 cm d^-1, 而矮杆突变体的平均生长速率仅为0.92 cm d^-1, 而且成熟期半矮杆突变体植株的平均高度、主茎平均节间长度与节间纵向细胞长度均显著超过对照, 外源GA₃能够恢复其正常的野生型株高表型; 而矮杆突变体较对照的上述3项增幅均明显小于半矮杆型, 外源GA₃不能恢复其正常的野生型株高表型。说明半矮杆突变体的植株生长对外源GA₃有明显响应, 为GA₃敏感型突变体; 而矮杆突变体仅在生育前期对外源GA₃有一定程度响应, 为GA₃钝感型突变体。半矮杆和矮杆突变体成熟期植株的内源GA₃₊₁含量均显著低于各自野生型品种, 这可能是二者表型矮化的生理原因。     

矮杆和半矮杆大豆突变体植株生长对外源GA3的响应

矮杆和半矮杆突变体是研究植物基因功能和培育高产作物新品种的重要材料。本研究以矮杆和半矮杆大豆突变体与各自野生型品种为材料, 利用外源赤霉素(GA₃)处理不同发育时期植株, 研究植株生长速率和成熟期株高性状发育对外源GA₃的响应及主茎纵向细胞的形态学变化, 分析两类突变体与各自野生型之间的内源赤霉素含量差异。结果表明, 外源GA₃(40 mg L^-1)对半矮杆和矮杆突变体的作用效果明显不同, GA₃处理后半矮杆突变体植株在不同测定时段的平均生长速率达到2.76 cm d^-1, 而矮杆突变体的平均生长速率仅为0.92 cm d^-1, 而且成熟期半矮杆突变体植株的平均高度、主茎平均节间长度与节间纵向细胞长度均显著超过对照, 外源GA₃能够恢复其正常的野生型株高表型; 而矮杆突变体较对照的上述3项增幅均明显小于半矮杆型, 外源GA₃不能恢复其正常的野生型株高表型。说明半矮杆突变体的植株生长对外源GA₃有明显响应, 为GA₃敏感型突变体; 而矮杆突变体仅在生育前期对外源GA₃有一定程度响应, 为GA₃钝感型突变体。半矮杆和矮杆突变体成熟期植株的内源GA₃₊₁含量均显著低于各自野生型品种, 这可能是二者表型矮化的生理原因。     

玉/豆套作对大豆开花后光合生产的影响

研究了玉/豆套作模式中不同玉米株高与幅宽的空间配置对大豆开花后光合生产的影响.结果表明：前作玉米植株高度与大豆干物质积累量、LAI和NAR呈显著负相关,与叶绿素含量呈正相关.矮秆玉米下的大豆开花后平均干物质量分别比中、高秆玉米下的大豆高26.05%和29.16%,LAI分别高7.68%和27.49%,NAR分别高36.86%和40.30%.比较不同幅宽的大豆开花后光合生产,幅宽1.67m/0.83m（大豆/玉米）下的大豆花后平均干物质量高于其他幅宽下的大豆27.84%～42.61%,LAI高6.89%～31.68%,NAR高4.1%～30.37%.     

不同浓度生长促控剂PBOG对大豆产量的影响

为揭示生长促控剂PBOG对大豆产量及其相关性状的影响,探究其适宜的施用浓度,选用亚有限结荚习性大豆品种‘垦丰16’为材料,在大豆初花期使用不同浓度梯度PBOG(0、0.5、1、2、3 g/L)进行叶面喷施,探究PBOG对大豆株高、主茎节数、底荚高度、有效荚数、单株粒数、百粒重、产量等性状的影响。结果表明,在PBOG浓度为3 g/L时,株高与底荚高度降幅最大且差异显著,两者分别下降了41.9%、44.1%;而百粒重在此浓度下达到最大值19.05 g,增加13.3%;PBOG浓度为1 g/L时,主茎节数、有效荚数、单株粒数显著增加;产量随着PBOG浓度增加表现出先上升后下降的趋势,在浓度为1 g/L时最大,涨幅21.6%,而后逐渐降低,在3 g/L时低于对照组。综上,对于亚有限结荚习性品种‘垦丰16’,PBOG最适施用浓度为1 g/L,此浓度下增产幅度达21.6%,且提高了植株的抗倒伏能力。     

利用BSA法定位大豆全基因组株高QTL及候选基因分析

株高是影响大豆单株产量的重要性状,明确调控大豆株高的主效基因对利用分子辅助育种手段提高大豆产量具有重要意义。选用株高差异显著的东农594(高秆)为父本,Charleston(矮秆)为母本,杂交构建F₂群体和RIL群体,然后选取F₂群体的1 500个单株中极高和极矮单株各40株和RIL群体的高矮秆单株各20株,分别建立2套高矮秆池;进而利用二代DNA测序技术对亲本进行50×测序,高矮秆池进行20×测序并筛选read读数大于4的高质量可信SNP位点,在F₂群体筛选到20 187个符合要求的SNP位点、RIL群体筛选到20 285个符合要求的SNP位点;最后采用混合群体分离分析(Bulked segregant analysis, BSA)的SNP-index关联分析法和Euclidean distance(ED)关联分析法计算2个群体和株高关联的染色体区间,进而重新计算株高关联染色体的阈值,并筛选2个群体2种方法共同定位到的10个染色体区间作为候选区间,此结果显著降低了全基因组单一阈值鉴定到的染色体区间,提高了定位结果的准确...     

接种俄罗斯大豆根瘤菌对大豆生长和产量的影响

生物固氮是一种低能耗、无污染的植物生长氮素供应形式。应用这一技术,可减少化肥施用量,提高大豆产量和品质,收到节能增效、绿色环保的效果[1~3]。黑龙江省与俄罗斯远东地区阿穆尔州邻近,生态条件相似。2005年黑河农科所从全俄大豆所引进大豆根瘤菌OM.37和CB.51,进行田间试验,本文就引进的两个大豆根瘤菌对黑河92-1326大豆品种的增产作用进行分析。1试验设计与方法田间试验在黑龙江省农科院黑河农科所试验地进行,试验地为草甸暗棕壤。共设3个处理:①CK;②OM.37;③CB.51。施肥方法为:在播种前取菌剂2g(含菌量约为3亿/g),加水5mL,稀释后拌入250g种子,充分搅拌后,摊开晾干备用……     

GmNMH7基因在大豆成花诱导、花发育和开花逆转过程中的表达

大豆[Glycine max(L．) Merrill]是典型的短日照植物，光周期反应敏感品种在一定的短日一长日条件下可发生开花逆转。本实验室以大豆品种自贡冬豆为材料，将SD(短日)、LD(长日)和SDl3d-LD相结合，建立了大豆光周期反应机制研究的新的实验系统。本研究通过筛选自贡冬豆成熟花的cDNA文库得到MADS-box基因家族的一个成员GmNMH7，采用RNA原位杂交技术分析了不同光周期条件下GmNMH7基因在大豆顶端分生组织分化过程中的表达，并观察了GmNMH7基因在幼叶、幼茎、根瘤等器官中的表达情况。主要结果总结如下：在短日照(SD)条件下，自贡冬豆植株可在较短时间内完成开花诱导、正常开花和结实。GmNMH7基因在可观察到的花芽分化出现之前即开始在大豆顶端分生组织中表达，其表达时间贯穿成花诱导、花芽分化、花器官发育及种子形成的全过程。在长日照(LD)条件下，植株持续进行营养生长，没有任何形式的花器官出现，GmNMH7基因在顶端分生组织中一直不表达。在短日照13天一长日照(SDl3d-LD)条件下，60％以上的植株出现花序逆转和花逆转，另一部分植株顶端出现短花序，开花期比持续短日处理的植株晚。在出现开花逆转的植株中，GmNMH7基因的表达可随长日处理日数的增加和营养器官的出现而减弱。当顶端分生组织完全恢复叶片分化时，GmNMH7基因的表达停止。在出现短花序的植株中，GmNMH7基因一直表达，但表达量低于持续短日处理。对部分时期GmNMH7基因在幼叶、幼茎和根瘤中表达情况的研究未发现明显的规律性。GmNMH7基因在大豆花芽分化启动之前就开始表达的现象为大豆开花诱导提供了早期证据，该基因在顶端分生组织中的表达受光周期调控的事实说明，GmNMH7与大豆光周期反应、成花诱导及花器官发育有密切关系。我们推测，GmNMH7基因在上述过程中可能发挥着类似于分生组织特征基因的作用。实验结果进一步证明，本实验室利用开花(短日处理)、持续营养生长(长日处理)、开花逆转(短日-长日处理)三种发育状态(光照处理)建立的实验系统在大豆(短日植物)光周期反应和个体发育研究中有重要的利用价值。     

大豆重组自交家系群体动态株高及其相对生长速率与产量的关系

提高产量潜力始终是大豆育种的重要目标,研究产量相关性状是解析产量重要途径之一。大豆株高影响产量,但存在不确定性。本研究利用一套包含212个家系的大豆重组自交家系(RIL),于2008—2009年连续2年测定各家系动态株高,并计算相对生长速率,研究与产量的关系,以期为大豆产量改良中对株高的选择提供参考信息。试验结果表明,(1) 产量和株高变幅分别为1 000~5 000 kg hm^–1和38~103 cm,说明样本有较大代表性。(2) 出苗后20 d的株高即与产量具极显著正相关,随生长进程,相关系数逐渐增大,至株高生长停止达到最大。株高生长速率前期与产量呈显著正相关,后期与产量具负相关,说明后期过快增加株高不利于产量。(3) 在试验范围内,株高与产量呈负指数回归关系,随株高增加,产量逐渐增加,当株高为80 cm时,随株高增加,产量的增加逐渐缓慢。发现株高的变异在70~90 cm之间时,均能获得4 000 kg hm^–1产量。本文还简要讨论了重组自交家系用于表型分析的优势,以及在大豆产量育种中如何对株高进行选择。     

大豆GmGLDH基因的克隆、表达及生物信息学分析

为了探究大豆L-半乳糖酸-1,4-内酯脱氢酶基因Gm GLDH-Glyma.02G166300 (以下简称GmGLDH)的功能,本研究采用同源克隆法获得大豆GmGLDH基因,开展了相关生物信息学分析,并对其非生物胁迫下表达模式进行调查。结果表明,GmGLDH基因包含一个长度为1 752 bp的ORF序列,编码584个氨基酸。GmGLDH蛋白为亲水性较强的蛋白;二级结构中以无规则卷曲和α螺旋结构为主;预测亚细胞定位GmGLDH主要分布在线粒体中,分析结果并未发现跨膜结构域和信号肽结构;该蛋白序列中存在磷酸化位点56个。进化分析表明,克隆的GmGLDH氨基酸序列与菜豆、苜蓿的同源关系较近。基因上游顺式调控元件分析表明该基因可能参与光应答、激素响应、高温响应等,但光处理下大豆子叶中Gm GLDH基因的表达变化不大,且和子叶中抗坏血酸含量无相关性;4种非生物胁迫处理下大豆叶片中Gm GLDH基因是先下调后上调表达,和抗坏血酸含量变化呈反相关。本研究为进一步研究GmGLDH基因在大豆抗逆中的作用提供了重要的帮助。     

缺硼对大豆植株生长和根瘤固氮活性的影响

以普通结瘤大豆Ｂｒａｇｇ ｃｖ．（Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ（Ｌ．）Ｍｅｒｒ．）及其超结瘤突变体ｍｔｓ３８２为试验材料,用营养液培养方法研究了缺硼对大豆植株生长和根瘤固氮作用的影响,结果表明,在缺硼条件下,植株根系生长受到抑制,变粗变短,颜色加深;地上部生长点坏死,使植株长得矮小,干重降低;根系结瘤能力和根瘤固氮活性明显下降,说明硼不仅对维持植株的正常生长,同时对根瘤的形成及其固氮活性都起着重要作用。     

镉对水稻植株生长和叶片生理活性的影响

以扬稻6号和武运粳7号为材料进行盆栽实验,研究了Cd胁迫对水稻植株生长的影响,结果表明:(1)Cd胁迫对水稻植株的分蘖力、株高、植株干物质的积累量、产量构成因素以及叶片的生理活性等都有显著的影响;(2)Cd胁迫对水稻植株的分蘖、株高和植株干物质的积累量的影响均为植株较幼嫩时影响较大,而对开花期的分蘖成穗率、株高和植株干物质的积累量影响不大,反映了水稻植株在开花期具有较好的耐镉性;(3)对产量构成因素的影响为每穗粒数受影响最大,说明Cd胁迫抑制了穗分化;(4)Cd处理使分蘖末期水稻叶片电导率、丙二醛含量、脯氨酸含量和可溶性蛋白含量都上升了,而叶片的光合速率下降了,反映了水稻叶片在分蘖末期受Cd胁迫后,膜系统受到了伤害,而脯氨酸含量的上升则反映了水稻叶片同时也表现出了一定的耐Cd性.     

大豆GmZAT12基因的克隆和表达分析

锌指蛋白是真核生物中被广泛研究的转录因子,在植物生长发育和逆境应答中发挥重要作用。为了揭示大豆锌指蛋白基因功能,从商豆1201中克隆获得GmZAT12基因的CDS全长序列,并对其编码的蛋白质进行生物信息学分析。通过烟草表皮注射系统检测GmZAT12蛋白的亚细胞定位情况,采用实时荧光定量(qRT-PCR)技术对GmZAT12基因在大豆不同组织和非生物胁迫中的表达模式进行分析。结果表明,GmZAT12全长516 bp,共编码171个氨基酸,分子质量为19.264 28 ku,理论等电点(pI)为9.02;主要构成元件为无规则卷曲和α螺旋;含有20个磷酸化位点,其中以丝氨酸磷酸化位点为主。序列分析结果表明,GmZAT12蛋白含有2个保守的C2H2锌指结构域;亚细胞定位结果显示,GmZAT12蛋白定位于细胞核。qRT-PCR表达分析结果显示,GmZAT12基因在大豆根、叶片和种子中表达量较高,在花和茎中表达量较低;GmZAT12基因受到高温、低温、NaCl和ABA诱导表达,推测该基因可能参与大豆非生物胁迫应答。     

播娘蒿油酸脱氢酶基因(DsFAD6)的克隆和表达分析

采用RACE-PCR的技术克隆了播娘蒿的油酸脱氢酶基因(DsFAD6),它是催化油酸转化为亚油酸的一个关键酶基因.DsFAD6 cDNA全长序列的开放阅读框长1 344 bp,编码一个由447个氨基酸残基组成的蛋白质,推测的蛋白质相对分子质量为51.16 kD,等电点为9.27.序列分析表明DsFAD6的氨基酸序列具有3个高度保守的组氨酸盒子,该结构在去饱和酶中是高度保守的,且在N端预测到信号肽,初步认定该酶定位于质体.序列比对和系统发生分析显示DsFAD6与十字花科植物FAD6基因具有较高一致性.RT-PCR分析表明,DsFAD6在根、茎、叶、花蕾、花及幼嫩角果中均表达,但在茎、叶和幼嫩角果中表达较高.胁迫诱导表达中,DsFAD6在播娘蒿叶片中表达明显受伤害胁迫诱导,但在冷胁迫下呈负相关.     

甘蔗-大豆间作和减量施氮对甘蔗产量和主要农艺性状的影响

甘蔗-大豆间作逐渐得到推广应用。我们于2009-2011年连续3年在华南农业大学农场进行大田定位试验,探讨甘蔗-大豆间作和减量施氮对甘蔗产量和主要农艺性状的影响。试验设置3种种植模式(甘蔗-大豆(1∶1)间作、甘蔗-大豆(1∶2)间作、甘蔗单作)和2种施氮水平(常规施氮,525 kg hm^–2和减量施氮,300 kg hm^–2)。结果表明,施氮水平连续3年对甘蔗产量均无显著影响;相比甘蔗单作,甘蔗-大豆间作模式在2010年显著降低了甘蔗产量,但2009、2011年和3年均值都表明间作模式对甘蔗产量无显著影响。3年结果表明施氮水平对甘蔗的主要农艺性状均无显著影响;种植模式对甘蔗株高没有显著影响,但显著影响了甘蔗茎粗、有效茎数和单株产量,与甘蔗单作相比,2009年的甘蔗-大豆间作显著降低了甘蔗有效茎数,2011年甘蔗-大豆间作模式下的甘蔗茎粗和单株产量均显著大于甘蔗单作。相关分析表明,甘蔗产量与甘蔗单株产量、有效茎数和株高均呈正相关,其中甘蔗-大豆(1∶2)间作模式下甘蔗产量与单株产量呈极显著正相关(P<0.01),减量施氮水平下的甘蔗-大豆(1∶2)间作模式的甘蔗产量与有效茎数呈显著正相关(P<0.05)。综合来看,减量施氮和间作大豆对甘蔗产量影响不显著,对甘蔗主要农艺性状也没有显著负面影响。从节约成本和维持甘蔗产量来考虑,减量施氮水平下的甘蔗-大豆(1∶2)间作模式具有一定的可行性。     

大豆胁迫相关蛋白GmSAP3基因的克隆和表达分析

胁迫是影响植物生长发育和农作物产量的重要因素.胁迫相关蛋白(stress associated protein,SAP)是一类锌指蛋白,广泛参与植物发育和胁迫响应.为了研究大豆SAP基因的功能,本研究以'商豆1201'为材料克隆了GmSAP3基因,并进行了生物信息学分析,采用RT-PCR分析该基因在大豆不同组织和温度胁迫下的表达模式.结果 表明,GmSAP3基因CDS序列全长为513 bp,编码170个氨基酸,GmSAP3蛋白等电点pI为6.79,分子量为18.30568kD;序列分析发现,GmSAP3含有2个保守结构域(zf-A20和ZnF-AN1),序列比对和进化分析发现GmSAP3与GmSA P26亲缘关系最为接近.RT-PCR结果表明,GmSAP3在大豆不同组织中均有表达,其中根和叶片表达较高;GmSAP3受高温胁迫诱导表达,推测该基因在大豆胁迫响应中具有重要作用.本研究为GmSAP3基因功能研究提供了一定的理论支持.