磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C基因在乳酸乳球菌中的异源表达

根据乳酸乳球菌密码子的偏好性,在不改变编码蛋白的基础上,优化设计并合成枯草芽孢杆菌磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C基因,将其与大肠埃希菌 乳酸乳球菌穿梭质粒pAMJ399连接,构建重组质粒pAMJ399 PIPLC,并电转化至乳酸乳球菌中进行诱导表达。SDS PAGE分析显示：重组蛋白以可溶性蛋白的形式分泌于胞外,分子质量约35 ku,与预期蛋白大小一致。重组蛋白在PI 李斯特氏菌显色平板上显现明显的乳白色晕圈,证明重组蛋白具有酶活性,磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C（PI PLC）在重组乳酸乳球菌中成功获得表达。通过优化培养条件,以2%转接量,在含有1%红霉素抗性的GM17液体培养基中,于32 ℃静止培养24 h,测得培养基上清液中PI PLC的浓度为1.092 μg·mL-1。     

玉米钙依赖蛋白激酶全基因组鉴定及抗旱表达分析

【目的】分析研究玉米钙依赖蛋白激酶全基因组鉴定及抗旱表达。【方法】使用NCBI Blast、DNAMAN和MotifScan等程序分析玉米钙依赖蛋白激酶CDPK的蛋白结构域和系统发育。采用Real-time RT-PCR方法分析CDPK基因在干旱胁迫处理玉米幼苗中的表达,评价CDPK基因对玉米干旱胁迫反应能力。【结果】鉴定出了在玉米中含有39个CDPK基因。将CDPK基因分为4个组。每个群体中的成员有共同的蛋白质基序和外显子及内含子结构,共同的进化起源。39个玉米CDPK基因根据它们的系统发育关系分组,并锚定在特定的玉米染色体上。多数CDPK基因在玉米干旱胁迫中的表达水平发生改变,CDPK基因参与对干旱胁迫的响应。【结论】从玉米基因组数据库中鉴定出了39个CDPK基因,大多数玉米CDPK基因在不同组织和不同发育阶段表现出不同的表达水平,CDPK基因在玉米发育中发挥不同的作用。多数CDPK基因在干旱胁迫下的表达量均发生变化。     

拟南芥非特异性磷脂酶C2的磷脂酰胆碱特异性磷脂酶C活性研究

在拟南芥中有6个非特异性磷脂酶C(NPC1~NPC6)。GUS染色显示NPC2在根中主要是在根尖分生区和伸长区表达,在成熟区主要是在维管组织中表达;在叶中,NPC2主要在发育的叶片中表达,随着叶片成熟进程,NPC2基因的表达量逐渐降低。npc2-1突变体的PC-PLC活性比野生型降低47.7%,互补的植物能不同程度地恢复突变体的PC-PLC酶活性。这说明NPC2具有PC-PLC酶活性。NPC2基因在侧根形成位点的表达虽然与IAA诱导的侧根形成紧密相关,但外源IAA处理野生型和突变体之间的侧根密度、主根长度和侧根总长无明显区别。     

小麦OSCA基因家族全基因组鉴定及表达分析

【目的】在全基因组水平对小麦(Triticum aestivum L.)OSCA家族成员（TaOSCAs）进行鉴定,以明确TaOSCA在小麦中的潜在生物学功能。【方法】利用BLASTP结合保守结构域筛选的方法鉴定小麦TaOSCA蛋白。用生物信息学方法分析TaOSCA基因家族成员系统发育关系,基因结构及跨膜结构域;利用公开的转录组数据分析TaOSCA在小麦不同发育阶段不同器官/组织的表达谱;以小麦品种中国春为材料,进行PEG-6000模拟的渗透胁迫处理,用实时荧光定量PCR检测叶片TaOSCAs在渗透胁迫下表达模式。【结果】从小麦中鉴定到35个TaOSCA蛋白;TaOSCAs分为TaOSCAⅠ、TaOSCAⅡ、TaOSCAⅢ和TaOSCAⅣ 4个亚家族,分别有15,16,3和1个成员。基因结构分析结果表明,除TaOSCA4.1-4B外,其余TaOSCA均包含多个外显子。跨膜结构域分析结果表明,除TaOSCA2.3-4B有5个跨膜结构域（TMs）外,其余TaOSCA成员均包含8～11个TMs。TaOSCAs在小麦不同发育时期各器官中的表达结果表明,TaOSCA1.1-3B/3D、TaOSCA1.2-1A/1B/1D、TaOSCA1.3-1A、TaOSCA1.6-1A/1D和TaOSCA3.1-2B/2D在全生育期高水平表达,TaOSCA1.4-2A/2B/2D在不同发育阶段的根组织中均高表达,TaOSCA1.5-1B/1D在生殖生长期穗中高表达,TaOSCA1.6-1B、TaOSCA2.6-3B/3D在生殖生长期籽粒中高表达,表明这些基因可能在根、穗及籽粒发育过程中发挥重要功能。渗透胁迫处理下,TaOSCA2.4和TaOSCA4.1表达下调,TaOSCA2.5的表达无显著变化,TaOSCA1.1、TaOSCA1.2等11个TaOSCA基因表达上调,说明这11个基因可能在小麦苗期响应渗透胁迫中发挥作用。【结论】TaOSCA基因可能在小麦响应渗透胁迫的过程中发挥重要作用。     

小麦水通道蛋白基因家族的全基因组鉴定及其在盐和干旱胁迫响应中的作用

水通道蛋白(AQPs)的功能是选择性地控制水和其他小分子通过细胞膜的流动,它们在植物的许多生理过程中都是至关重要的,包括非生物胁迫反应.小麦(Triticum aestivum L.)是全球重要的粮食作物,但干旱和盐胁迫是小麦生长和产量形成的重要影响因素.共鉴定得到了 127个非冗余的小麦水通道蛋白基因和4个可变剪接体.对TaAQP基因进行了 RNA-seq分析,揭示了小麦AQP基因的特异性表达模式.其中,TaTIPs和TaPIPs的表达高于TaNIPs和TaSIPs.qRT-PCR分析表明,小麦在干旱和盐胁迫条件下,TaNIP4;03_3D,TaTIP2;02b_7B,TaSIP2;02_4A,TaNIP3;03_6D 和 TaNIP2;04a_7D 等 AQPs 受到显著诱导并且有高表达量,表明它们参与了胁迫响应.这些结果为进一步探索TaAQPs基因在植物应对干旱胁迫和盐胁迫中的作用提供了新的思路.     

肌醇对小麦萌发期耐盐性的调节作用 及生理机制分析

以小麦品种西农979为材料,确定了用于小麦盐胁迫的NaCl浓度为300 mmol·L~(-1),然后通过添加1、2、4、8 mmol·L~(-1)的肌醇,观测在肌醇作用下小麦种子发芽率及丙二醛(MDA)含量。结果发现8 mmol·L~(-1)外源肌醇可使受盐胁迫的小麦种子7 d发芽率提高21. 3%,MDA含量下降41. 8%,MDA含量接近未受胁迫的小麦水平。同时,检测了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)的活性,添加肌醇使盐胁迫下小麦SOD和CAT酶活性分别提高22. 9%、15. 0%,POD酶活性降低19. 7%。研究表明,肌醇显著降低盐胁迫下小麦发芽期的丙二醛含量,对盐胁迫下小麦的损伤起到了一定的缓解作用。     

大白菜ACA基因家族的全基因组鉴定与表达分析

【目的】通过对大白菜ACA（Ca²⁺-ATPase）基因家族鉴定与表达分析,研究其家族基因间的共性与特性,为进一步揭示ACA家族进化关系提供数据支撑,为深入解析BraACAs在低温胁迫、盐胁迫以及自交不亲和方面的功能研究奠定基础。【方法】根据已报道的拟南芥ACA基因家族,同源比对出大白菜ACA基因家族,利用在线软件Expasy预测其分子量、理论等电点等理化性质;采用MEGA 5.0软件构建系统进化树;运用在线软件GSDS 2.0绘制基因结构图谱;TBtools对其染色体定位;McscanX软件进行拟南芥与大白菜ACA家族基因共线性分析;利用在线软件PlantCARE预测大白菜ACA基因家族启动子元件;通过在线工具Pfam和MEME进行蛋白保守结构域分析;利用qRT-PCR技术检测BraACAs在不同组织、非生物胁迫和自交异交授粉后的表达量。【结果】大白菜ACA基因家族有18个基因成员,分布在大白菜10条染色体上;根据进化树关系分成4组,分别包含3、4、4和7个成员;蛋白结构域分析显示,有13个成员包含N端自抑结构域。qRT-PCR结果表明,BraACAs主要在花与果荚中高表达;低温胁迫下,Bra002762与Bra035649表达量总体上调;盐胁迫下,Bra031701表达量显著上调;自交和异交授粉中,Bra003276和Bra024117差异性表达。对Bra002762、Bra035649、Bra031701、Bra003276和Bra024117亚细胞定位分析,发现这些基因均定位在细胞质膜上。【结论】大白菜ACA家族基因蛋白结构均含有4个ACA基因特有的高度保守结构域。该家族在大白菜不同组织中表达模式不同,5个ACA家族基因成员编码蛋白定位于细胞膜上,其中Bra002762、Bra035649、Bra031701与低温和盐胁迫响应有关;Bra003276和Bra024117与自交不亲和性相关。     

甜樱桃PP2C家族全基因组鉴定与表达分析

蛋白磷酸酶(protein phosphatase 2C, PP2C)作为ABA信号通路关键调控因子,在植物生长、激素传导和逆境响应中起重要作用。鉴定和分析甜樱桃PP2C基因家族对不同非生物胁迫的响应,以探究甜樱桃中该家族成员的抗逆功能。于蔷薇科基因组数据库 (https://www. rosaceae. org/)中下载甜樱桃全基因组文件,利用生物信息学研究其蛋白理化性质、亲缘关系、基因结构、染色体定位和共线性、启动子顺式元件等。以樱桃吉塞拉7号试管苗为材料,通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)进行表达模式分析。甜樱桃PP2C家族中共鉴定出76个成员,其蛋白质序列长度介于125~1 580个氨基酸之间,理论等电点(pI)在4.57~9.40,72%成员为酸性蛋白。染色体定位表明它们不均匀地分布在所有染色体上,包括14对共线性基因,可分为12个亚家族。亚细胞定位预测显示该家族成员主要分布于细胞核中。顺式作用元件分析表明,76个PaPP2C基因上游2 000 bp启动子区域均含有响应激素、光和环境胁迫的元件。挑选10个基因进行qRT-PCR分析发现,PaPP2C23、PaPP2C47、PaPP2C48、PaPP2C49这4个基因在干旱(PEG)、氯化钠(NaCl)和脱落酸(ABA)胁迫下均显著上调,推测以上基因可以通过依赖脱落酸调控干旱和氯化钠胁迫;在低温(LT)条件下,PaPP2C71、PaPP2C5、PaPP2C49、PaPP2C23、PaPP2C59、PaPP2C69、PaPP2C60基因显著下调,表明它们可能在低温胁迫中起负调控作用。甜樱桃PP2C家族基因成员可在干旱、氯化钠、低温以及脱落酸等非生物逆境中发挥作用。     

香樟NAC基因家族的全基因组鉴定及盐胁迫下的表达分析

【目的】探究NAC基因在香樟(Cinnamomum camphora)生长发育及其在盐胁迫下发挥的重要作用,为进一步阐明香樟在盐胁迫下的响应机理奠定基础。【方法】对香樟全基因组NAC基因进行鉴定和生物信息学分析,探究香樟非生物胁迫的响应模式。通过对香樟NAC家族成员进行鉴定,并从理化性质、系统进化分析、保守基序、基因结构、染色体定位、物种间共线性、顺式作用元件预测和表达模式等方面进行系统分析。【结果】共鉴定出103个香樟NAC基因,氨基酸数量介于137～1136个,等电点在4.54～10.00,相对分子质量在15 644.40～129 859.29 u,平均疏水性全部为负值,均为亲水蛋白,亚细胞定位预测定位在细胞核和细胞质中;通过与拟南芥(Arabidopsis thaliana)NAC基因序列构建系统发育进化树发现,香樟NAC基因被划分为16个亚家族,其中NAM亚家族成员最多,有17个香樟NAC基因,还有25个香樟NAC基因未参与分组;保守基序和基因结构分析发现,香樟NAC基因包含有2～8个内含子和10个motif,其中motif3在香樟基因遗传进化中趋于稳定,motif9和motif10多数分布在NAM亚家族中;染色体定位和复制事件分析发现,103个NAC基因分布在12条染色体中,基因分布最多的是Chr02号染色体(13个CcNAC基因),最少的是Chr10和Chr11(各2个基因),片段复制为香樟NAC家族的主要扩增方式;多物种共线分析发现,香樟与牛樟(Cinnamomum kanehirae)NAC基因形成162对共线基因,多于其它物种,说明香樟NAC基因与牛樟之间的同源进化关系比其他物种更密切;香樟NAC基因启动子中含有多个非生物胁迫、生长发育和激素类响应元件;qRT-PCR结果表明,在叶中,CcNAC058和CcNAC092基因的表达水平在低盐胁迫下达到最大。在根中,CcNAC007、CcNAC033、CcNAC058和CcNAC092基因的表达随着盐浓度的增加而增加。【结论】NAC基因家族在香樟的生长发育进程中可能参与盐胁迫响应过程,在盐胁迫下CcNAC092、CcNAC058基因在叶片、根部均具有明显的响应,推测CcNAC058、CcNAC092是促使香樟在盐胁迫下能产生自我防御行为的关键基因。     

氮素和干旱胁迫对冬小麦幼苗生长发育及生理指标的影响

以小麦品种豫麦49-198和周麦22为材料,在水培条件下研究了氮素和干旱胁迫对小麦幼苗生长及生理指标的影响。结果表明,单一氮素和干旱胁迫均显著降低小麦株高和地上部干质量,而根干质量和根冠比升高,双重胁迫( N0+PEG)的影响最大。在2种胁迫下,根和叶片中的硝酸盐含量均显著降低,氮胁迫的影响大于干旱胁迫。叶片和根部的可溶性蛋白质和游离氨基酸含量在氮胁迫下下降,干旱胁迫下显著升高。叶片GS活性在氮胁迫下降低,但在干旱胁迫下不同基因型存在差异：豫麦49-198叶片GS活性增加,而周麦22降低。     

盐胁迫下调控小麦苗期性状的QTL分析

【目的】定位盐胁迫下调控小麦苗期性状的QTL位点,为分子标记辅助选择小麦耐盐性状提供基因位点和连锁标记。【方法】以小偃54×京411重组自交系群体为材料,在盐胁迫条件下检测调控小麦苗期MRL、     RDW、SDW和TDW及其相对性状的QTL位点。【结果】共检测到调控小麦苗期4个性状及其相对性状的25个QTL位点,分布在1A、2A、2D、3A、4A、4B、5B、5D、6B、7A和7B共11条染色体上,贡献率在4.4%-25.5%。其中有15个QTL位点成簇分布于3A、4A、4B、5B、5D染色体的5个遗传区间,其余10个QTL位点各自分布于不同的染色体区段。检测到的5个贡献率大于10%的位点分别位于3A染色体的Xgwm497.1-Xcfa2193和4A染色体的Xbarc78-Xgwm350.1。【结论】多数调控小麦耐盐性的QTL位点成簇分布于3A、4A、4B、5B和5D染色体上,3A染色体的Xgwm497.1-Xcfa2193和4A染色体的Xbarc78-Xgwm350.1携带所有5个贡献率在10%以上的QTL位点。     

盐胁迫对入侵植物节节麦与小麦竞争关系的影响

以节节麦为试材,采用盆栽控制试验,运用de Wit替代系列方法,研究不同浓度(0、50、100、200、400mmol/L)中性盐(NaCl)及碱性盐(Na₂CO₃)胁迫对其生长发育及与小麦竞争关系的影响。结果表明：不同盐胁迫均能抑制节节麦和小麦的生长发育,并造成2种植物的株高、叶面积及总生物量下降;节节麦和小麦均通过提高SOD活性及脯氨酸含量抵御不同盐胁迫,但随着处理浓度的增加,2种植物的相对电导率及硫代巴比妥酸(TBARS)含量均明显增加,表明盐胁迫对2种植物细胞膜损伤程度持续加剧;不同盐胁迫还导致了2种植物的叶绿素含量明显下降;从SOD活性、脯氨酸含量、相对电导率及TBARS含量的增幅以及叶绿素含量的降幅可知,同种盐胁迫对节节麦的损伤程度小于对小麦的,而Na₂CO₃对2种植物造成的伤害程度大于NaCl;从节节麦的竞争平衡指数(CB)可知,不同盐胁迫条件下节节麦的竞争能力依然大于小麦,但随处理浓度的增加呈先升后降的趋势。总之,通过形态结构及生理特性的调整,节节麦对不同种类盐胁迫均表现出了一定的适...     

两种磷素水平下小麦苗期对干旱胁迫的离子组和代谢组响应

[目的]探讨两种磷素供应下小麦植株对干旱胁迫的适应性机制及复水后的反应,为揭示小麦水磷互作机制及培育抗逆、磷高效的小麦品种提供理论基础.[方法]本研究采用新疆冬小麦主栽品种新冬23号为参试材料,采用离子组和代谢组学分析方法,研究了低磷(0.05 mmol·L-1,LP)和常规磷(1.0 mmol·L-1,CP)水平培养...     

生物有机肥对盐胁迫下小麦幼苗活性氧代谢的影响

在盆栽条件下,以豫麦49-198为试验材料,研究了盐胁迫下生物有机肥对小麦(Triticum aestivum L.)幼苗活性氧代谢的影响。结果表明,增施有机肥及生物有机肥在750~1 500 kg/hm2施用范围内小麦叶片超氧阴离子(O2-)产生速率均比施用无机肥明显降低,SOD和CAT活力、株高、地上部鲜重和干重则明显提高,以生物有机肥1 500 kg/hm2处理效应最强。     

NaCl胁迫对不同小麦品种萌发与幼苗生长的影响

为研究NaCl胁迫对不同小麦(Triticum aestivum L.)品种萌发与幼苗生长的影响,以周麦18、百农207、华育198、矮抗58和百农69为材料,对不同浓度NaCl溶液胁迫下小麦发芽势、发芽率、根长和苗高等耐盐指标进行分析。结果表明,随着NaCl溶液浓度的升高,小麦的发芽势、发芽率、根长和苗高的相对值均明显下降,不同品种间及浓度间均有明显变化;综合5个试验品种的表现可知,百农207和周麦18在苗期表现出较强的耐盐能力,矮抗58、百农69和华育198的耐盐能力依次降低。     

小麦盐胁迫响应基因TaSRP的克隆及功能鉴定

【目的】土壤盐碱化是制约中国小麦生产的重要因素之一,耐盐性改良成为重要的育种目标。分析小麦TaSRP的功能,解析TaSRP的耐盐性作用机制。【方法】对小麦盐处理转录组测序结果进行分析,发现一个受盐胁迫诱导表达的小麦凝集素类基因TaSRP。根据TaSRP编码的氨基酸序列,通过在NCBI中比对得到水稻、大豆和拟南芥中与TaSRP相似的蛋白序列,利用DNAMAN和MEGA5.05软件进行多重序列比对和同源性分析。根据TaSRP的保守序列设计特异引物,利用TaSRP的实时荧光定量PCR检测TaSRP在不同胁迫处理条件下的表达模式;构建带有CaMV 35S启动子的16318hGFP-TaSRP绿色荧光表达载体,利用瞬时转染法将重组质粒和对照空载体导入拟南芥原生质体,室温黑暗培养16 h,激光共聚焦显微镜下观察绿色荧光信号;扩增TaSRP启动子序列,利用植物顺式作用元件数据库PLACE（http: //www.dna.affrc.go.jp/PLACE）分析启动子区域中参与非生物胁迫响应的顺式作用元件;将TaSRP的cDNA序列连入带有CaMV 35S启动子的pBI121表达载体中构建pBI121-TaSRP表达载体,转入C5C81农杆菌中,采用蘸花法侵染拟南芥得到转基因株系,并进行耐盐性鉴定。【结果】TaSRP具有EUL保守区,属于卫矛凝集素（EUL）家族,定位在细胞质内。氨基酸序列同源性及系统发育树分析发现,TaSRP与水稻的OSR40类蛋白（OSR40g3、OSR40g2和OSR40c1）的同源性最高;与拟南芥、大豆的同源性较低。TaSRP启动子含有一系列对盐、ABA和低温等非生物胁迫响应的调控元件。实时荧光定量PCR分析显示,TaSRP受ABA和盐胁迫上调表达,对干旱胁迫无明显响应。抗性试验结果显示,在不加NaCl的条件下,野生型与过表达株系总根长基本一致,在125 mmol•L-1 NaCl和150 mmol•L-1 NaCl处理的培养基上,3个转基因拟南芥株系的总根长均大于野生型拟南芥的总根长,并达到显著性差异,表明过表达株系有较好的耐盐性,TaSRP在拟南芥中过表达能够提高拟南芥对盐胁迫的抗性。【结论】TaSRP提高了转基因拟南芥对高盐的抗性。     

喷施海藻酸钠寡糖对小麦幼苗生长发育和抗旱性的影响

以河南省3个优质小麦品种(郑麦101、郑麦129和郑麦3596)为材料,在15%PEG6000水分胁迫条件下,研究喷施海藻酸钠寡糖对小麦幼苗生长发育和抗旱性的影响,为其作为新型植物抗旱剂在农业中的应用提供理论参考。结果表明,干旱胁迫后,3个小麦品种的生长发育均受到明显抑制,苗长、根长和生物量均显著下降,叶绿素含量也显著降低(郑麦101除外)。干旱胁迫后喷施海藻酸钠寡糖,可在一定程度上缓解干旱胁迫对小麦生长发育的抑制作用,苗长、根长和生物量均显著增加,丙二醛和脯氨酸含量显著下降,叶绿素含量(除郑麦101)和部分抗氧化酶活性有所提高。3个小麦品种相比,海藻酸钠寡糖对郑麦129和郑麦3596干旱胁迫的缓解效果好于郑麦101。     

植物miRNA抗逆性研究进展

在逆境胁迫下,植物中的miRNA能够迅速表达并作用于某些与逆境相关的基因,启动植物的某些抗逆信号系统,提高植物抵御不良环境危害的能力。文章就miRNA的合成、作用机制、进化特点及其在植物对高盐和干旱等胁迫中的抗逆作用机制进行了综述,并对植物miRNA的研究发展趋势进行了展望。