高AC水稻淀粉合成相关酶基因表达的温度效应

以高直链淀粉含量(AC)早籼稻品种嘉育353为材料,利用人工气候箱设置高温(日均温32℃)和适温(日均温22℃)2个温度处理,采用实时荧光定量PCR技术分析了不同灌浆温度下水稻胚乳中3个淀粉分支酶基因(sbe1、sbe3和sbe4)、3个淀粉脱支酶基因(R酶基因、isa1和isa2)以及2个淀粉合酶(GBSSⅠ和SSSⅠ)基因的表达特性。结果显示,除了sbe4、isa1和GBSSⅠ基因外,其余基因高温下表达量均显著高于适温,表明sbe1、sbe3、R酶基因、isa2以及SSSⅠ基因属于温度敏感型基因,可能在水稻胚乳淀粉合成的温度调控方面起着关键作用。     

小麦籽粒淀粉合成酶基因表达与酶活性特征的研究

为研究小麦籽粒淀粉合成酶基因表达与酶活性的特征,以普通小麦品种秦麦11(粒重36.942 mg/粒,淀粉含量61.02%)和中优9507(粒重50.636 mg/粒,淀粉含量68.36%)为材料,采用实时荧光定量RT-PCR方法,对灌浆期籽粒淀粉合成酶相关基因的表达进行了研究,并对其表达量与相应酶活性的相关性做了分析.结果表明,腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因(AGPase)、束缚态淀粉合成酶基因(GBSSI)、可溶性淀粉合成酶基因(SSS)、淀粉分支酶基因(SBE)表达均呈单峰曲线变化,在花后3 d 内检测不到其表达,花后4～6 d 这些基因开始表达.AGPase和SSS在花后12 d左右表达量达到高峰,GBSSI和SBE在花后15 d左右的表达量最大.自花后18 d开始,各基因的表达量均显著下降.中优9507在表达高峰期(即花后第12、15、18 d)的酶基因相对表达量均显著高于秦麦11,且差异均达显著水平.整个灌浆期间中优9507的四种淀粉合成酶活性高于秦麦11,尤其在灌浆中期差异更显著.相关分析表明,AGPase、SSS、SBE基因在花后15 d的相对表达量与相应酶活性间呈极显著正相关,而GBSS基因的相对表达量与GBSS酶活性间相关不显著,暗示AGPase、SSS、SBE基因在籽粒淀粉合成过程中属于转录水平调控,而GBSSI基因属于转录后调控.     

矮败小麦开花习性与异交结实率的研究

矮败小麦的花器结构和开花习性与太谷核不育小麦相似。柱头生活力长达１０天。不育株的抽穗期较可育株晚２－５天。株高反及可育株的二分之一至三分之二。可育株顶部１－２片叶隔其花粉降落，减少不育株柱头接受花粉的机会，其异交结实率低，平均仅为４０－５０％。     

小麦自主开花基因TaFLD单核苷酸多态性分析

为了给培育具有广泛生态适应性的小麦品种提供参考依据,通过比对拟南芥自主开花基因(FLD基因)与小麦D基因组序列,获得小麦FLD基因的同源序列.分析结果表明,小麦TaFLD基因全长8 392 bp,具有3 087 bp完整ORF,编码1 028个氨基酸,亚细胞定位预测显示,其编码蛋白定位于细胞质.TaFLD基因功能预测表...     

白粉病对小麦品种西农979籽粒淀粉合成关键酶基因表达的影响

为了揭示白粉病对花后小麦籽粒淀粉合成的影响机制,以小麦品种西农979为材料,利用实时荧光定量PCR技术研究白粉病不同发病程度对小麦籽粒淀粉合成相关酶基因表达的影响。结果表明,随着感病程度的增加,小麦籽粒的腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因AGPase、淀粉分支酶基因SBE和可溶性淀粉合成酶基因SSS的表达均被抑制,其酶活性下降;束缚态淀粉合成酶I基因GBSSⅠ的表达量和酶活性均高于对照;去分支酶基因DBE的表达量与对照相比没有明显变化,但其酶活性在病害高峰期高于对照;支链淀粉含量和总淀粉含量显著降低,而直链淀粉含量增加。由此可知,白粉病通过改变籽粒淀粉合成相关酶基因的表达及活性而影响淀粉的积累。     

外源玉米pepc基因对小麦C_3、C_4途径相关基因表达的效应

为进一步探讨外源玉米pepc基因改良小麦光合性能的机制,以基因枪介导T4代的转玉米pepc基因小麦为试验材料,研究了抽穗期和灌浆期外源pepc基因对小麦内源光合相关酶基因表达的影响,并分析了转基因小麦的光合生理特性及其产量性状表现。结果表明,小麦抽穗期,pepc基因的表达上调了小麦C4微循环ppdk基因(丙酮酸磷酸双激酶基因)、nadp-me基因(NADP-苹果酸酶基因)、ca基因(碳酸酐酶基因)和C3循环rbcL基因(Rubisco大亚基基因)的表达;小麦灌浆期,pepc基因的表达仍显著上调C4微循环ppdk基因和nadp-me基因的表达,而ca基因和C3循环rbcL基因、rbcS基因(Rubisco小亚基基因)的表达量与对照差异不大。相应的酶活性在转基因植株中比对照有所提高,灌浆期增幅最大。两个测定时期的转基因小麦旗叶净光合速率(Pn)均比对照显著提高,在灌浆期增幅最大,比对照提高10.35%~22.77%。产量性状方面,转基因小麦的单穗粒数和收获指数均有所提高。上述研究结果表明,玉米C4型pepc基因导入小麦后,促进了小麦原有的C4循环,从而提高了小麦的光合效率和籽粒产量。     

通北野燕麦的开花规律及其与小麦杂交的授粉技术研究

本研究通过在昆明和长沙两地的定株观察,探明了通北野燕麦的开花时间集中在15:00～18:00,其它时间不开花。同一穗或同一分枝,小花开放顺序从上至下;同一小穗的不同小花,开花顺序从下至上。整穗开花时间(从始花至终花)延续,10～12d。开花期内逐日开放的小花数的频数基本呈正态分布,其中以始花后4～7d开花频数最高。开花时的天气条件对开花起止时间、开花数均有一定影响,因而在杂交时应采用不同的采用不同的采粉方法。还研究了四种不同采粉授粉方法对小麦×通北野燕麦杂交结实率的影响,表明在野燕麦非开花时段内采取的鲜黄花药不能自然膨大散粉,强行夹破药壁授粉不能使小麦结实。点药法对交结实率的影响与集粉法和剪颖法的效果相当。     

干旱胁迫下小麦幼苗基因表达谱的cDNA AFLP分析

为了分离和识别小麦抗旱相关基因,给小麦抗旱节水育种提供依据,以既抗旱又具备高水分利用效率的新疆春小麦主栽品种新春6号为材料,采用cDNA-AFLP技术,分析了小麦在两叶一心期干旱胁迫条件下的诱导表达基因。通过253对引物组合的筛选,共得到748个干旱胁迫特异上调表达的转录衍生片段(TDF)。对其中22条片段进行克隆、测序、Blastx比对和功能分类分析的结果表明,有18个TDFs所推导的蛋白质序列与NCBI已有序列同源,功能涉及逆境胁迫反应、发育、信号转导、抗病蛋白、跨膜转运、能量代谢等方面;有4个TDFs在NCBI找到同源序列,但功能未知。     

小麦开花后根系衰退及分布规律的初步研究

小麦根系的生长发育是影响小麦籽粒产量的主要因素。在根系地下观察室的根系生长观察箱中，观测了根系的发育和分布。目的是为了明确开花后根系的衰退规律。研究表明，在开花期根系生长量到高峰后，呈直线下降趋势。     

小麦开花后根系衰退及分布规律的初步研究

小麦根系的生长发育是影响小麦籽粒产量的主要因素。在根系地下观测室的根系生长观测箱中 ,观测了根系的发育和分布 ,目的是为了明确开花后根系的衰退规律。研究表明 ,在开花期根系生长量到高峰后 ,呈直线下降趋势。开花后根系在不同层次土壤剖面分布主要在 6 0～ 12 0 cm。根系的衰退区主要在 30～ 6 0 cm,5月 11日～ 2 1日衰退速度最快。     

小麦质膜Na+/H+逆转运蛋白TaSOS1的表达分析

为探讨小麦质膜Na⁺/H⁺逆转运蛋白TaSOS1在逆境条件下的生物学功能,采用荧光定量PCR（RTPCR）方法,对 TaSOS1基因在4种不同胁迫条件下（200 mmol·L^-1 NaCl、4℃低温、100 μmol·L^-1 ABA和15% PEG6000）的表达水平进行了定量分析。结果表明,在正常条件下,小麦根中 TaSOS1的mRNA表达量要高于叶中的表达量。盐胁迫处理下,根中 TaSOS1特异性上调表达,说明 TaSOS1基因在根中的功能更强,其表达与盐胁迫有关且具有组织特异性;在4℃低温处理下, TaSOS1在叶中上调表达;而在ABA和PEG6000两种处理条件下, TaSOS1的表达没有规律性,推测 TaSOS1的表达途径可能为非ABA依赖型且与盐离子的特异性有关。生物信息学分析的结果表明,小麦质膜Na⁺/H⁺逆转运蛋白TaSOS1与拟南芥和水稻的质膜Na⁺/H⁺逆转运蛋白AtSOS1和OsSOS1具有高度的同源性,由此可以推测小麦TaSOS1具有与AtSOS1和OsSOS1类似的功能,可以把植物体内Na⁺排出体外,以减轻Na⁺对植物的毒害。     

长日照条件下玉米开花期光反应相关基因差异表达模式分析

以Suwan种质代表性自交系T32(光敏感)和QR273(光钝感)为材料,利用实时qRT-PCR方法研究10个光反应相关基因在长日照条件下(16 h光照/8 h黑暗)的差异表达模式。结果表明,长日照条件下,不同光反应相关基因在不同自交系间表现出震荡表达模式,其中,开花促进基因ZmCOL、ZmELF4、ZmGI、ZmHd1、ZmHd6、ZCN8在光钝感系QR273中的相对表达量显著高于光敏感系T32;开花抑制基因ZmCCT9、ZmCCT10的相对表达量则显著低于T32。此外,ZmTFL1与ZmCCT虽为开花抑制基因,但其在光钝感自交系QR273中显著高表达,而在光敏感自交系T32中则低表达。     

小麦DNA去甲基化酶基因全基因组鉴定及其在籽粒发育中的表达分析

DNA去甲基化酶（dMTase）是一种高度保守的表观遗传修饰因子,涉及许多生物学过程,包括生长发育、应激反应和次生代谢。本研究基于小麦基因组数据,对小麦 DNA去甲基化酶基因（TadMTase）进行了全面鉴定和生物信息学分析。结果表明,小麦基因组中包含18 个TadMTase基因,分布于小麦15条染色体上。系统进化分析将TadMTase分为 ROS、DML3、DML4 和 DML5等 4个亚家族,亚家族之间的TadMTase基因序列长度和内含子数量存在差异,但同一个系统进化树分支中的亚族成员具有高度相似的基因结构、保守 motifs 和结构域,为植物dMTase基因家族的直系同源基因,在进化方面具有保守性。亚细胞定位预测TadMTase均定位于细胞核中;通过与小麦祖先物种的进化及共线性分析,发现在小麦异源六倍体形成过程中存在部分TadMTase基因丢失;TadMTase基因家族启动子区域包含大量光信号、植物激素、胁迫响应和生长发育等相关顺式作用元件;转录组数据分析表明TadMTase基因在不同组织器官和籽粒发育不同时期表达模式不同,有一定的组织特异性。进一步RNA-Seq和荧光定量PCR分析表明TaROS1b-1A.1和TaROS1a-5A/D分别在籽粒的种皮和胚乳发育时期显著上调表达,且在强筋和弱筋小麦品种中表达存在差异。结果为TadMTase 基因在调控小麦籽粒生长发育及其品质形成中的调控机制提供参考。     

抑制ZmCol3基因表达调控玉米开花期

采用ZmCol3基因RNAi载体构建、农杆菌介导玉米遗传转化、转基因材料开花期表型鉴定等研究方法,评估抑制ZmCol3基因表达对玉米开花期的影响。转基因玉米基因组PCR结果证实,人工合成RNAi片段已成功整合到玉米基因组中。qRT-PCR结果表明,在不同转基因玉米株系中ZmCol3基因表达受到不同程度的抑制。温室转基因玉米开花期相关性状调查结果表明,抑制ZmCol3表达,可以将玉米抽雄、散粉和吐丝时间提前2~3 d。研究结果证实,ZmCol3具有调控开花期的生物学功能,抑制该基因表达进而缩短玉米开花期可以作为行之有效的方法应用到玉米熟期改良研究中。     

小麦淀粉合酶基因家族成员的表达差异分析

籽粒淀粉的含量和结构影响小麦的产量和品质,而淀粉合酶在淀粉合成中起着关键作用。植物淀粉合酶基因经多次复制和功能分化,形成了具有不同功能特性的多成员大家族。为揭示淀粉合酶基因家族成员间的序列特性和表达差异,本研究参考已知的水稻淀粉合酶蛋白序列,对小麦全基因组中的淀粉合酶基因进行鉴定,并对其进行差异表达分析。结果共鉴定到27个小麦淀粉合酶基因,这些基因分布在1A/1B/1D、2A/2B/2D、6A/6B/6D、7A/7B/7D染色体上,可分为Group A和Group B两大类,Group A包含TaGBSS、 TaSSⅠ、 TaSSⅡ三个亚家族,所编码的蛋白均具有motif1～motif10,且motif排列顺序一致;Group B包含 TaSSⅢ、 TaSSⅣ两个亚家族,所编码的蛋白都缺少motif9和motif10,另外TaSSⅢ亚家族还缺少motif8。与玉米、水稻、高粱、拟南芥不同,小麦淀粉合酶基因没有 TaSSⅤ亚家族。同一亚家族内不同基因具有明显的表达差异,其中, TaGBSSⅠ、 TaSSⅡa和 TaSSⅢa在胚乳中特异表达;小麦相同部分同源群内的淀粉合酶基因间在不同组织和...     

小麦BES1转录因子基因 TaBEH3的克隆及表达分析

BES1(油菜素内酯不敏感1-甲磺酸乙酯-抑制剂1)是一类植物特有的转录因子家族, TaBEH3基因是小麦 BES1基因家族成员之一,为进一步了解该基因的功能,以中国春为材料,克隆了 TaBEH3基因,将其3个同源基因分别命名为 TaBEH3-A、 TaBEH3-B和 TaBEH3-D。序列分析显示,3个同源基因均包含2个外显子,分别编码356、354和358个氨基酸,启动子区含有大量与植物生长发育、激素响应相关的顺式作用元件,其中,分生组织表达元件（CAT-box）和脱落酸响应元件（ABRE）在3个基因中普遍存在。系统进化树分析显示, TaBEH3基因在麦类作物中具有更近的亲缘关系。基于qRT-PCR进行的时空表达分析显示, TaBEH3基因在不同组织和不同器官间均有组成性表达,表明 TaBEH3基因在植物生长发育（特别是花器官的发育和形成）过程中具有重要的作用。 TaBEH3-A、 TaBEH3-B和 TaBEH3-D基因响应ABA激素胁迫处理,且3个基因的表达量变化趋势一致。     

低温和UV-B复合胁迫对小麦幼苗抗氧化酶和渗透调节物质的影响

为揭示UV-B辐射与早春低温复合环境对小麦生理生化的影响,以小麦品种龙麦26为材料,分析了低温、UV-B及二者复合胁迫下小麦幼苗抗氧化酶活性和渗透调节物质含量。结果表明,与对照(正常生长条件)相比,低温下小麦丙二醛(MDA)和可溶性糖含量及过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性显著升高,过氧化物酶(POD)活性显著降低,原初光能转化效率(F_v/F_m)、脯氨酸含量未发生显著性变化;UV-B处理诱导MDA和脯氨酸含量及POD、PAL活性显著增加,但显著降低F_v/F_m和可溶性糖含量,CAT和SOD活性没有发生显著的变化;低温和UV-B复合处理后SOD和PAL活性显著增加,而F_v/F_m、CAT和POD活性及可溶性糖含量显著下降,MDA和脯氨酸含量却没有显著变化。以上结果说明,小麦幼苗不同代谢生理指标对低温、UV-B及二者复合胁迫响应程度和方式不同。     

小麦牻牛儿牻牛儿基脱氢酶基因的克隆及电子定位与表达分析

为更好地了解小麦维生素E的生物合成并将其应用于营养品质改良,以电子和实验克隆相结合的方法克隆分离了小麦牻牛儿牻牛儿基脱氢酶（GGH）基因的cDNA序列,序列号为DQ139268。序列分析结果表明,该cDNA序列含有一个完整的开放读码框,编码462个氨基酸,含有保守的ChlP结构域,氮端有信号肽序列,定位于叶绿体中。氨基酸序列比对和系统发育分析结果显示,不同物种之间GGH基因编码的氨基酸序列同源性都较高。用生物信息学工具将该基因定位于小麦第六部分同源群的长臂上。RTPCR和电子组织表达分析结果显示该基因在光合器官中表达量丰富,这可能与其亚细胞定位有关。     

小麦 TaSABP2基因的克隆及表达分析

为挖掘小麦抗逆基因,进一步解析小麦抗逆机制,采用电子克隆结合RT-PCR的方法,从小麦叶片中分离出 TaSABP2基因;利用生物信息学手段分析其序列特征;运用实时荧光定量反转录PCR(qRT-PCR)技术检测其在不同条件下的表达情况。结果表明,小麦 TaSABP2基因的cDNA全长为878 bp,包含一个长度为807 bp的开放阅读框,编码268个氨基酸。 TaSABP2基因的编码蛋白包含Abhydrolase及PLN02211两个结构域及一个酶活性中心(VVLVGHSLGG),属于Abhydrolase超家族的成员。其蛋白二级结构由四种形式构成,包括40.3%的α-螺旋、16.42%的延伸链、4.48%的β转角、38.81%的无规则卷曲。通过与其他植物的氨基酸序列进行多重序列比对,发现功能区域的氨基酸序列较为保守。qRT-PCR结果表明, TaSABP2基因的表达具有较强的组织特异性,植物激素ABA和BR处理及干旱和盐胁迫处理,均能诱导该基因的表达量迅速增加。以上结果表明, TaSABP2基因在小麦抵抗逆境胁迫过程中起到一定作用。     

逆境胁迫下小麦脂肪氧化酶基因表达的qRT-PCR分析

为探讨小麦脂肪氧化酶基因在非生物胁迫过程中的生物学功能,采用qRT-PCR技术,首先分析了TaLox-B2和TaLox-B3基因在小麦幼叶、茎、根以及成熟籽粒中的表达情况,其次分析了这2个基因在高盐、低温、高温和干旱胁迫下叶片中的表达模式。结果表明,这2个基因在小麦根、茎、叶以及成熟籽粒中均有表达,但TaLox-B2基因主要在叶和成熟籽粒中表达,而TaLox-B3基因主要在根和叶中表达。在高盐胁迫下,这2个基因的表达趋势大体一致,类似于正态分布,在3h时达到峰值。在低温逆境下,TaLox-B2基因的表达模式无明显规律,而TaLox-B3基因在0~6h范围内呈上调表达,之后开始逐渐下降。在高温逆境下,这2个基因在0~12h范围内均呈下调表达,但二者下调的趋势明显不同。在模拟干旱胁迫下,这2个基因相对表达量均较低,表达趋势存在明显差别,但二者的表达模式则无明显规律。推测认为,TaLox-B2和TaLox-B3基因主要受盐胁迫诱导,且与PEG干旱胁迫之间没有特定的关系,此外,温度变化对TaLox-B2和TaLox-B3基因表达量的影响较为明显,但低温和高温的作用机制不同。