草地早熟禾干旱胁迫转录组差异性分析

干旱是影响草地早熟禾生产力的主要因素之一。在没有参考基因组的情况下, 为了揭示草地早熟禾在干旱处理下基因表达谱的变化, 本文采用了高通量Illumina Hiseq测序平台对草地早熟禾的对照组(CK)与干旱处理组(D)进行转录组测序, 并对测序数据进行了分析研究, 进一步探究了草地早熟禾干旱应答的分子机制。结果表明, 在干旱处理下共检测到24465个差异表达的基因, 筛选后获得4143个上调基因和4415个下调基因, 共占差异表达基因总数的34.98%。经富集分析后得, 与蛋白激酶、蛋白磷酸酶、碳代谢以及ABA等相关的基因可以作为研究草地早熟禾干旱响应机制的主要研究对象。qRT-PCR分析表明, 随机选出的8个差异性表达基因的表达趋势与高通量测序结果相一致。此外, 还候选了吲哚-3-甘油磷酸合成酶、蛋白磷酸酶、已糖激酶、钙结合蛋白、叶绿素a/b结合蛋白等基因作为与草地早熟禾干旱胁迫相关的应答候选基因, 为揭示草地早熟禾耐旱分子机制奠定了基础。     

草地早熟禾不同品种抗旱性的评价分析

通过连续干旱胁迫下测定6个早熟禾(Poa Pratensis)品种叶片相对含水量(RWC)、叶绿素(Chl)含量、丙二醛(MDA)含量、脯氨酸(Pro)含量、过氧化物酶(POD)含量及可溶性蛋白含量等指标,鉴定分析了其抗旱性能。结果表明,随着胁迫时间的延长,6个品种的RWC、Chl呈下降趋势;MDA含量、Pro含量、POD含量及可溶性蛋白含量呈上升趋势。通过隶属函数综合分析,6个草地早熟禾品种抗旱能力大小顺序为黑宝新歌来得月光午夜Ⅱ号奖品橄榄球Ⅱ号。     

草地早熟禾NADH-GOGAT基因的克隆及表达分析

氮素是制约草坪草生长发育的重要因素之一,GS/GOGAT循环是植物氮同化的主要途径,谷氨酸合酶（glutamine：2-oxoglutarate amidotransferase,glutamate synthase,GOGAT）在植物氮素转化过程中发挥着重要的催化作用。本研究以草地早熟禾（Poa pratensis）为试材,基于二代测序RNA-seq相关数据,克隆得到草地早熟禾NADH-GOGAT基因,并进行生物信息学分析。结果表明：草地早熟禾NADH-GOGAT基因序列为3 236 bp,完整的开放阅读框（Open Reading Frame Finder,ORF）为1 338 bp,编码445个氨基酸残基组成的蛋白;预测NADH-GOGAT蛋白的分子量为49.89KD,等电点（isoelectric point,pI）为6.11,无信号肽,含有1个Glu_syn_central结构域,属于Glu_syn_central超级家族;二级结构以无规则卷曲、α-螺旋、延伸链和β-转角为主;同源进化分析结果表明草地早熟禾NADH-GOGAT与硬粒黑小麦氨基酸序列相似度为97%。草地早熟禾NADH-GOGAT基因在叶部的相对表达量高于根与茎,低氮浓度更有利于该基因的表达。NADH-GOGAT在干旱胁迫和水氮互作中表达差异显著（P<0.05）。草地早熟禾NADH-GOGAT基因的克隆,及相关序列分析和基因表达,对进一步研究该基因的功能和草地早熟禾GS/GOGAT循环的调控过程具有一定意义。     

草地早熟禾BBML基因的克隆及表达模式分析

为探究婴儿潮(BABYBOOM,BBM)基因诱导草地早熟禾(Poa pratensis)体胚发生的潜在功能,本研究采用同源克隆方法获得PpBBML(PpBBM-like)基因,并对其进行生信分析、亚细胞定位和表达模式分析.结果表明:PpBBML编码的蛋白具BBM特有的bbm-1基序且定位于细胞核,并与小麦(Triticum aestivum)BBM亲缘关系最近.PpBBML的表达水平存在组织特异性,表达量为花药>茎基>幼叶>根茎>老叶>不定根.6-BA,NAA(除0 h外),MeJA和EBR(除4 h外)处理后的PpBBML表达量均高于CK;GA3处理后的PpBBML表达量均低于CK.在仅添加生长素的愈伤组织诱导培养基上,其表达量在接种第2 d最高.综上所述,PpBBML是AP2亚家族的转录因子基因,其表达量在幼嫩组织中最高且受到不同激素的诱导,并在愈伤组织形成初期表达量急剧上升,因此,该基因可能具有诱导草地早熟禾胚性愈伤组织发生的潜力.     

草地早熟禾NAC基因鉴定及非生物胁迫下表达模式分析

草地早熟禾(Poa pratensis)是世界上广泛应用的草坪草种,其抗逆基因的挖掘对抗逆新品种的选育具有重要意义.NAC基因家族是植物特有的转录因子之一,在植物逆境响应中起到重要作用.以二穗短柄草(Brach ypodium distach yon)的NAC蛋白序列为请求序列,从草地早熟禾转录组数据库序列比对分析得到15个草地早熟禾PpNACs基因的cDNA全长序列,具有完整的开放阅读框.运用生物信息学方法预测早熟禾NAC家族成员的理化性质和保守结构域,发现15个PpNACs转录因子都是酸性蛋白,除PpNAC16外都属于不稳定蛋白,疏水性蛋白,具有相似的结构,通过聚类分析可将15个PpNACs成员分为3类.荧光定量PCR结果显示,在重金属胁迫下显著上调表达的基因有Pp-NAC10、PpNAC18、PpNAC19和PpNAC24,在盐胁迫过程下显著上调表达的基因有PpNAC10和PpNAC24,在干旱胁迫下显著上调表达的基因有PpNAC1、PpNAC6、PpNAC10和PpNAC13,在低温胁迫下显著上调表达的基因有PpNAC1、PpNAC10和PpNAC18,在高温胁迫下显著上调表达的基因有PpNAC20.其中,PpNAC10在重金属、盐、干旱和低温胁迫下均被显著诱导上调表达,Pp-NAC18在重金属、干旱和低温胁迫下均被显著诱导上调表达,PpNAC10和PpNAC18可作为草地早熟禾逆境胁迫响应的候选基因.     

青海野生草地早熟禾响应干旱胁迫的代谢通路及转录调控分析

为探究青海野生草地早熟禾(Poa pratensis)响应干旱胁迫的分子机制,本研究以青海野生草地早熟禾抗旱材料‘10-202’和敏感材料‘09-61’为研究对象,采用高通量Illumina Hiseq测序技术对15%PEG-6000模拟的干旱胁迫和正常处理下的2份材料的叶片进行差异基因表达分析。结果表明:‘10-202’处理间存在3 166个差异表达基因(Different expression genes,DEGs),上调和下调表达基因数目分别为1 979和1 187个;‘09-61’处理间共有314个DEGs,上调表达的有64个,下调表达的有250个。京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)富集分析发现,2份材料的差异基因均显著富集在淀粉和蔗糖代谢通路。运用MapMan软件对‘10-202’干旱胁迫下与转录调控相关的差异基因进行了功能注释,发现bHLH,AP2/EREPB及C2H2锌指家族转录因子在响应干旱胁迫中发挥着重要作用。本研究为后续挖掘草地早熟禾耐旱相关候选基因的克隆和功能验证奠定了理论基础。     

草地早熟禾对干旱胁迫的响应研究进展

干旱是影响草地早熟禾生长发育的关键因素之一,可对草地早熟禾的生产性能造成直接或潜在的影响。因此,草地早熟禾抗旱机理是值得深入研究的一个课题。本文从形态、解剖结构、代谢机制及基因调控等方面综述了草地早熟禾对干旱的胁迫响应,以期为草地早熟禾抗旱基因的筛选和抗旱分子机制的研究提供科学依据和理论基础。     

水分胁迫和施磷对草地早熟禾生长的影响

通过温室水培,研究了水分胁迫和磷对草地早熟禾品种Midnight和Briuiant生长的影响,结果表明,无论水分胁迫与否,随着磷施入量的增加,植株地上部鲜重、地上部干重、地上部含水量和地下部干重均显著增加,根冠比下降。水分胁迫抑制了地上部鲜重、地上部干重、地下部干重的增加,使同等磷处理植株地上部鲜重、地上部干重、地下部干重、地上部含水量显著下降,根冠比增加。水分胁迫对抗旱品种Midnight地上部鲜重、地上部干重、地下部干重的抑制作用小于不抗旱品种Brilliant。     

草地早熟禾转录因子PpMYB44基因克隆及非生物胁迫响应分析

MYB转录因子在植物次生代谢调节、激素信号转导和抗逆等生理生化过程中发挥重要作用.为揭示MYB转录因子对草地早熟禾(Poa pratensis L.)逆境胁迫条件下的响应,本研究克隆了 PpMYB44基因,并进行了生物信息学分析,应用qRT-PCR技术对该基因在组织中的表达特异性及非生物胁迫处理下的表达进行了检测.结果显示,PpMYB44包含典型结构域PLN03091超家族,与其在黑麦草(Lolium perenne)中的同源基因相似度较高.草地早熟禾PpMYB44基因存在组织特异性,其相对表达量由高到低依次为根＞茎＞叶;PpMYB44显著响应干旱、盐、磷和氮胁迫,干旱、氮胁迫抑制PpMYB44基因表达;盐和磷显著促进其表达;经植物激素SA、GA处理后,PpMYB44相对表达量下调,而IAA及GABA促进该基因表达.本研究为丰富草地早熟禾转录因子MYB家族在非生物胁迫下的调节机制提供了理论基础.     

喷施外源肌醇对草地早熟禾响应干旱胁迫的抗氧化特性分析

分析草地早熟禾(Poa pratensis Linn.)经喷施外源肌醇(myo-Inositol,MI)处理后有关抗氧化特性的差异,可为提高草地早熟禾耐旱性措施提供理论依据.本研究以草地早熟禾(Poa pratensis L.)品种'肯塔基'(Kentucky)为材料,出苗40 d后叶面喷施5个浓度MI溶液,持续5 d后进行土壤自然失水干旱胁迫,在6个干旱胁迫时间下观测不同浓度MI溶液处理后植株的表型、叶绿素含量、过氧化氢含量和抗氧化酶系统活性等生理指标,通过主成分分析、相关性分析和隶属函数评价MI处理后草地早熟禾的耐旱性.结果发现喷施MI能减缓叶绿素含量降解、减少氧自由基产生及丙二醛积累量、提高抗氧化酶系统活性;相关分析表明叶绿素、氧自由基等指标与草地早熟禾的抗旱性有关,且叶绿素与自由基含量之间、抗氧化酶系统活性之间呈显著正相关.本研究确定了草地早熟禾喷施外源肌醇处理后可提高抗旱性,其中叶片在400 mg·L-1 MI处理下植株表现抗旱性最佳.     

草地早熟禾愈伤组织诱导及植株再生

以成熟种子和胚轴为外植体诱导草地早熟禾愈伤组织,比较草地早熟禾四个品种的愈伤诱导情况和不同6-BA浓度、愈伤年龄等因素对愈伤组织分化能力的影响。结果表明:成熟种子的出愈率与胚性愈伤诱导率均高于胚轴;MS 2,4—D(2mg/L) 6-BA(0.1mg/L)培养基为草地早熟禾Mardona品种较为合适的愈伤培养基,其诱导率为58.3%;MS BA(3mg/L) KT(0.2mg/L)为较为适合的分化培养基,再生率高达70%;随着继代次数的增加,草地早熟禾分化能力能够继续保持。选择致密、易碎、生长迅速的愈伤继代能够保持草地早熟禾的胚性,可以为遗传转化提供长期良好的植物材料。     

草地早熟禾叶表超显微结构与抗旱性的关系

对4个草地早熟禾(Poa pratensis)品种男爵(Baron)、黑石(Blackstone)、肯塔基(Kentucky)和蓝月(Bluemoon)的叶表皮超微结构及其对干旱的适应特性进行研究.结果表明:气孔器的开闭状态与干旱胁迫有关,而与品种的气孔器密度无关;品种间的硅质乳突密度和大小差异显著,密度大的品种,可以有效防止叶表面水分过度散失,但硅质乳突大小与气孔的运动调节无直接关系.     

高温干旱胁迫对草地早熟禾生长发育的影响

高温干旱胁迫对16个草地早熟禾品种生长发育造成了不同程度的影响,各品种都表现出生长速度减缓、叶色变浅、叶宽减小,伤害表现显著,且分蘖能力品种间存在明显差异。通过对处理与对照恢复时期的伤害比率的测定可知,高温、干旱双因子胁迫作用较之干旱单因子更为显著。     

草地早熟禾牧草生长的气象条件分析

根据新疆乌鲁木齐市牧业气象试验站牧草观测资料,对草地早熟禾牧草生长期、生长高度和产草量的气候条件进行了分析,以期为开展牧业气象服务提供依据.     

北京地区早熟禾属植物种质资源研究

为收集优良的草坪种质资源,对北京地区野生早熟禾属(Poa L.)植物资源进行了实地考察。北京共有早熟禾属植物20种1个亚种,其中7个种及1个亚种为新分布,西部和北部山区早熟禾属植物物种分布较为丰富,尤其是东灵山、百花山、海坨山及喇叭沟门。从垂直分布看,草地早熟禾(Poa pratensis L.)为广布种,从平原到高海拔地区均有分布。硬质早熟禾(Poasphondylodes Trin.)在低山区常见,其他物种主要分布在海拔1000 m以上的地区。通过研究23份来自不同居群的草地早熟禾花序特征,发现不同居群的花序性状间存在较大的变异,花序基部最短分枝长的变异最大,花序小穗数次之。     

草地早熟禾午夜2号植株再生研究

以草地早熟禾(Poa pratensis L.)品种午夜2号成熟种子为外植体,进行植株再生研究,建立高频再生体系,为草地早熟禾进行原生质体培养和细胞融合奠定基础。结果表明:诱导愈伤组织的最佳培养基为MS+2,4-D(1mg/L)+6-BA(0.1 mg/L)+3%蔗糖+0.7%琼脂,其诱导率为52.3%;最佳继代培养基为MS+2,4-D(1mg/L)+6-BA(0.3mg/L)+3%蔗糖+0.7%琼脂;最佳分化培养基为MS+NAA(0.5 mg/L)+6-BA(1 mg/L)+3%蔗糖+0.6%琼脂、分化率为57.5%;生根培养基同分化培养基,供体材料经100d的培养后获得再生植株。     

转基因技术在草地早熟禾育种中的应用及展望

草地早熟禾Poa pratensis具有诸多优良性状,是一种优质的冷季型草坪草,在城市绿化、运动场建设和高速公路绿化等方面广泛应用.从草地早熟禾再生体系、遗传转化两大方面综述了近20年来国内外草地早熟禾转基因技术育种的研究状况和进展,结合我国实际,展望了转基因技术在我国草地早熟禾育种中的发展前景.     

钾肥对草地早熟禾抗热性的影响

1998年夏季在草坪试验基地研究钾肥对草地早熟禾抗热性的影响。结果表明,施肥后临界半致死温度最高可以提高6℃左右。以单施钾肥1.67gK₂O/m²的效果最好。磷钾混施时,随着钾与磷比例的增大,临界半致死温度呈增加趋势。     

草地早熟禾愈伤组织遗传转化受体系统的建立

以草地早熟禾成熟胚为外植体,并去除部分胚乳,或用浓盐酸处理,选择NB＋2,4-D2mg／L为诱导培养基,NB＋6-BA2mg／L为分化培养基,1／2NB＋IAA0．5mg／L＋NAA0．5mg／L为生根培养基,建立了这些品种的胚性愈伤组织高频诱导与再生系统,确定了G418（40-50mg／L）Hpt（50mg／L）的筛选临界浓度,确定了最佳分化时间,探讨了建立草地早熟禾转化受体系统的必要条件。