氯化钠胁迫下转BADH基因水稻农艺性状的主成分及聚类分析

对31个转BADH基因水稻品系在0.5g/LNaCL胁迫下的抽穗期、株高、穗长、单株有效穗数、成穗率、单穗实粒数、结实率、千粒重和单株籽粒重等9个农艺性状进行了主成分及聚类分析,选出特征根累积贡献率为86.86%的前5个主成分;在主成分分析的基础上,对31个品系进行了系统聚类分析,在欧氏距离D=2、0的水平上将其划分成4大类群：第一类群属于多穗类型,共有10个品系;第二、四类群综合经济性状较好,共有16个品系;第三类群属大粒类型,共有5个品系。     

转BADH基因苜蓿T-DNA侧翼序列分析及转化事件特异性分析

为了从分子水平上鉴别不同的转基因株系,以转BADH基因苜蓿的T₀代基因组DNA为模版,采用热不对称交错PCR(TAIL-PCR)方法分离其外源基因插入位点的侧翼序列,获得了B127株系的左翼序列和右翼序列,以及B125、B138、B295和B196株系的左翼序列。侧翼序列特征分析表明,有的T-DNA边界序列被删除,有的边界序列被保留,并填充了一段未知来源的核苷酸序列。根据侧翼序列中插入载体序列和紧邻插入序列的基因组序列特征,分别设计PCR扩增的上、下游引物,并对获得的42个转BADH株系分别进行左、右翼序列的扩增,结果表明,转基因植株B106、B125、B138、B157、B158、B289、B295、B305和B127具有相同的扩增条带,B203、B220、B223和B196具有相同的扩增条带,说明这些株系可能仅来源于2个转化事件。本研究建立的事件特异性检测方法可以准确地将不同的转化株系区别开来。     

转BADH基因水稻幼苗抗旱性研究

为了研究转BADH脱氢酶基因水稻的抗旱性,以受体亲本中花8和水稻旱作品种开系7及陆稻品种白珍珠作对照,于塑料营养钵中培养幼苗至五叶期进行干旱胁迫,测定了转BADH基因水稻品系52-7,51-15幼苗的生理生化变化。结果表明,干旱胁迫下,水稻幼苗细胞膜透性增加,膜脂过氧化产物MDA含量以及氨基酸、可溶性糖和游离脯氨酸含量提高,可溶性蛋白质含量降低,POD活性提高。但52-7和51-15细胞膜透性较小,MDA积累较少,蛋白质、氨基酸含量的变化幅度较小,可溶性糖、游离脯氨酸含量的增加幅度较大,POD和SOD活性较高。52-7,51-15与中花8具有相同的POD同工酶谱,与开系7和白珍珠有差异。干旱胁迫诱导中花8产生3条新酶带而与开系7和白珍珠相同,其他各品种酶谱不变。52-7和51-15的抗旱性强于对照品种。     

BADH基因转人玉米自交系的研究

采用花粉管通道法将甜菜碱醛脱氢酶基因(BADH)转入玉米自交系京24,以提高玉米的耐盐性。在玉米植株To代喷洒200mg/L草按麟除草剂进行杭性试验,获得4株杭性苗。在几代进行PCR初步检则得到3株转基因植株。在T:代通过Southern blotting以及Northern blotting检测,表明外源BADIl基因已经整合并表达。对T:代株系和京24自交系(CK)在高盐胁迫下进行相对含水量、叶片电解质外泄率、甜菜碱含量、脯氛酸含量等生理指标的测定,结果表明转基因株系的生理指标明显好于对照,说明转入BADH基因能提高玉米的耐盐性。     

转BADH基因小麦的水分生理特性研究

我国的干旱、半干旱灌溉地区均有不同程度的盐碱危害 ,有的地区已成为限制农作物种植的主要因素。目前我国的干旱盐碱地达 36 6 7万ｈｍ2 ,且由于灌溉不当 ,一些地区盐碱化土壤面积有不断扩大的趋势 ,成为我国农业发展的一大障碍。近几年的小麦育种中 ,多数育种者将育种目标定为高产、早熟和优质 ,而对抗旱、耐盐碱材料的选育重视不够。从扩大干旱盐碱地区的小麦种植面积和提高该地区小麦产量的途径看 ,种植抗旱耐盐碱品种是最经济有效的措施。利用生物技术手段转育抗旱、耐盐碱基因于当前推广的优良品种中 ,是培育耐盐碱材料的有效途径。1…     

西瓜细胞响应渗透胁迫转录组分析

渗透胁迫对西瓜(Citrullus lanatus)的生长、果实品质和产量产生不利影响。因此,迫切需要利用现代生物学研究手段对西瓜品种进行有效的遗传改良,增强其抗逆性。其中挖掘具有各种抗逆功能的基因和探明其响应渗透胁迫的分子机制是目前非常重要的研究内容。利用RNA-seq技术对二倍体西瓜悬浮细胞在100 mmol/L甘露醇人工模拟渗透胁迫前后进行转录组分析,结果表明,西瓜悬浮细胞在甘露醇处理2 h和4 h时基因表达模式相近,对2 h和4 h共有的1 933条差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)进行GO分析发现,这些差异表达基因在分子功能、生物学过程和细胞组分三个主类中主要集中在代谢过程、催化活性和DNA复制等生物过程;KEGG Pathway分析结果表明,这些差异表达基因显著富集在植物激素信号转导、苯丙烷生物合成、谷胱甘肽代谢、苯丙氨酸,酪氨酸和色氨酸的生物合成、苯丙氨酸代谢和次生代谢物的生物合成等通路。与赤霉素、脱落酸、乙烯、茉莉酸及水杨酸五种植物激素信号转导相关的关键转录因子基因家族DELLA-domain protein (DELLA)、ABRE binding factors (ABF)、Ethylene-insensitive 3 (EIN3)、Myelocytomatosis protein 2 (MYC2)和TGACG motif-binding factor (TGA)在渗透处理后均有上调表达,说明这些基因可能在西瓜响应渗透胁迫过程中发挥正向调节功能。随机选取11条DEGs,利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)对DEGs进行了表达模式验证,发现其与RNA-seq测序结果表达规律一致,证明了RNA-seq结果的可靠性。该研究为进一步探讨西瓜抗渗透胁迫的分子调控机制研究提供了基因资源和理论基础,将有助于进一步研究西瓜的抗逆机制。     

转GsCBRLK/SCMRP双价基因苜蓿耐碱性及氨基酸含量分析

从野生大豆盐碱胁迫基因表达谱中筛选并克隆到GsCBRLK基因, 与人工合成的高甲硫氨酸含量SCMRP基因构建成双价植物表达载体, 将其转入苜蓿, 获得超量表达的转基因苜蓿, 并进行耐碱性分析。结果显示, 经过100、150 mmol L^–1 NaHCO₃处理14 d后, 转基因株系生长状态良好, 而非转基因对照株系萎蔫、失绿、甚至死亡;转基因株系的丙二醛含量和相对质膜透性显著低于非转基因株系(P<0.05), 而SOD酶活性显著高于非转基因对照(P<0.05), 说明超量表达GsCBRLK基因增强了苜蓿的耐碱能力;各转基因株系的甲硫氨酸含量均比对照植株高, 表明SCMRP基因的导入提高了苜蓿叶片甲硫氨酸的含量。     

早稻氨基酸含量分析

分析了8个早稻品种的氨基酸含量及其组成。结果表明,在供试材料中,各种氨基酸含量高低顺序基本相似,都以谷氨酸最高;只有谷优150的丝氨酸与其它品种间差异显著;优Ⅰ316的亮氨酸与其它品种间差异极显著。赖氨酸和苏氨酸作为限制性氨基酸,在各品种间的差异并不显著。各种类氨基酸在8个供试材料组合差别不大。     

低温胁迫转CBF3基因烟草生理生化响应

为研究低温胁迫对转基因烟草的影响,进行了转CBF3基因烟草幼苗及对照(未转基因烟草)在15℃和4℃低温胁迫8h试验,结果表明:可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨酸、丙二醛(MDA)含量以及过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性均增加,在4℃低温下比15℃下的增加幅度大,转基因烟草的可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨酸、MDA含量以及POD、SOD活性与对照存在极显著差异(P0.01)。说明转基因烟草幼苗获得了一定的抗寒能力。     

转BADH基因玉米植株的获得及其耐盐性分析

采用超声波辅助花粉介导植物转基因方法, 将甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因导入玉米自交系郑58, 获得了耐盐性强的转基因玉米植株。经卡那霉素抗性初筛、PCR扩增、Southern blot杂交分析, 证明BADH基因已导入转化植株并整合到其基因组中。用不同浓度的NaCl溶液对T₂代转基因玉米植株与对照进行盐胁迫处理, 结果表明, 转BADH基因玉米植株表现出一定的抗逆性, 生长状况明显优于对照; 根据非转化苗对NaCl的反应以及生长状况, 确定250 mmol L^-1 NaCl溶液为玉米幼苗耐盐性筛选的适宜浓度; 依据此临界浓度下形态指标和生理生化指标的测定结果, 与对照相比, 转基因植株的株高提高10.94%~25.7%, 鲜重增加8.62%~18.2%, 干重增加9%~18.18%, 相对电导率降低37.21%~58.14%, 叶绿素含量增加15.89%~90.65%, 超氧化物歧化酶(SOD)活性提高64.92%~148.29%, 丙二醛(MDA)含量减少26.97%~48.05%。综上所述, 转入甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因提高了玉米的耐盐性。这是首例将BADH基因导入优良玉米自交系郑58的报道。超声波辅助花粉介导法是一种经济、高效、实用和无基因型依赖性的植物基因转化方法。     

水分胁迫下转DREB3基因抗旱大豆的生理反应

采用田间试验方法,在苗期和初花期自然状态、水分胁迫以及充足灌水条件下,研究了转DREB3基因抗旱大豆叶片、茎、根中超氧化物歧化酶(SOD)活性,丙二醛(MDA)、脯氨酸和蔗糖含量的变化。结果表明,在自然状态下,苗期水分胁迫第5天时,转DREB3基因抗旱大豆叶片SOD活性显著高于受体大豆东农50,初花期无明显变化;苗期和初花期转DREB3基因抗旱大豆叶片、茎和根中丙二醛、脯氨酸含量与受体大豆东农50相比无明显差异;苗期转DREB3基因抗旱大豆叶片和根中蔗糖含量显著低于受体大豆东农50,初花期差异不显著。在水分胁迫条件下,转DREB3基因抗旱大豆SOD活性显著高于受体大豆东农50,丙二醛含量显著低于受体大豆东农50,初花期水分胁迫第10天时叶片和茎中脯氨酸含量显著高于受体大豆东农50,蔗糖含量显著低于受体大豆东农50。充足灌水管理下,转DREB3基因抗旱大豆与受体大豆东农50相比,苗期和初花期叶片、茎和根中SOD活性、丙二醛和脯氨酸含量无明显差异;苗期转DREB3基因抗旱大豆叶片中蔗糖含量显著低于受体大豆东农50,但在初花期水分胁迫10天时转DREB3基因抗旱大豆叶片中蔗糖含量显著高于受体大豆东农50,苗期和初花期茎和根中蔗糖含量无显著差异。     

硒胁迫对大叶紫花苜蓿生理特性的影响

以新疆大叶紫花苜蓿为试验材料,采用土培试验方法,研究了硒(Se)胁迫对大叶紫花苜蓿不同组织可溶性蛋白、脯氨酸、超氧阴离子和丙二醛(MDA)含量的影响及大叶紫花苜蓿对Se的积累能力。结果表明:胁迫60d时,随Se胁迫浓度的增加,大叶紫花苜蓿不同组织中超氧阴离子、MDA、脯氨酸和可溶性蛋白质含量增加,同时,新疆大叶紫花苜蓿根的Se积累量大于叶和茎的Se积累量。综合研究表明,在900μM Se胁迫下,根据渗透调节物质的积累量,初步判断大叶紫花苜蓿有解毒和富集Se的能力,具有用于修复Se污染土壤的潜能。     

转AhCMO基因棉花苗期对干旱胁迫的生理反应

以转AhCMO基因的2个棉花品系L1和L2及其转化受体泗棉3号(SM3)为材料,研究了转AhCMO基因棉花对干旱胁迫的生理反应。试验采用盆栽方式在日光温室中进行,以维持土壤含水量为最大持水量的45%作为干旱处理,以正常供水维持土壤含水量为最大持水量的75%作为对照。结果表明,正常供水条件下转基因品系L1和L2与SM3生长表现一致。但是干旱胁迫下,转基因品系L1和L2的干物质积累量、平均净光合速率以及叶片叶绿素的含量都显著高于SM3;而且L1和L2叶片中甜菜碱含量显著高于SM3,过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性也较SM3显著提高。说明2个转AhCMO基因品系的耐旱性得到明显提高,耐旱性的提高与甜菜碱积累量的增加、POD和SOD活性的增强有关。     

锌锰微肥对苜蓿生产的效应研究

针对河南省气候土壤特点、锌锰钼肥的生理功能以及牧草生产利用中存在的问题,对Zn、Mn两种微肥在紫花苜蓿（Medicago sativa L.）优质牧草生产中的配施技术进行了研究。结果表明：紫花苜蓿的有效范围为400~500mg/kg,最佳浓度为430mg/kg。430mg/kg的Zn肥与380mg/kg的Mn 肥结合使用,效果更好,可使牧草产量提高约10.7%,种子产量提高13.7%。     

Copper‐Induced Oxidative Stress and Responses of the Antioxidant System in Roots of Medicago sativa

The effects of various copper (Cu) concentrations on the antioxidative system in the roots of Medicago sativa were explored. The results indicated that the Cu content of the roots reached a value of 854 μg g^?1 DW at 10 μm Cu and a value of 4415 μg g^?1 DW at 100 μm Cu, suggesting that M. sativa has better ability to tolerate and accumulate Cu than other Cu‐bioaccumulators, and is a potential plant for phytoremediation. Treatment with Cu resulted in a significant increment in the levels of H₂O₂, O₂˙^? and OH˙. The reduced form of ascorbate and glutathione reached a peak at 30 μm Cu, and was followed by a sharp depletion to a lower level than that of the control. In contrast, the levels of the oxidised forms of ascorbate and glutathione showed a progressive increment with increasing Cu concentrations, suggesting that the antioxidant system was unable to cope with Cu stress at higher Cu levels. Under the Cu concentrations tested, the activity of catalase (CAT, EC 1.11.1.6), ascorbate peroxidase (APX, EC 1.11.1.11) and glutathione reductase (GR, EC 1.6.4.2) increased at lower Cu concentrations, and then decreased, reaching a maximum at 30 μm of Cu for APX and GR, at 10 μm for CAT, whereas the activities of guaiacol peroxidase (POD, EC 1.11.1.7) were gradually increased with increasing Cu concentrations. PAGE analysis of superoxide dismutase (SOD, EC 1.1.5.1.1) revealed that one band is a Mn‐SOD and five bands are identified as Cu, Zn‐SOD, whereas Fe‐SOD isoforms were not found in the roots of alfalfa. Cu at 10–100 μm increased the intensity of constitutive isozymes of CAT, APX and POD, whereas it decreased the intensity of isozymes of glucose‐6‐phosphate dehydrogenase (G6PDH, EC 1.1.1.49) significantly. The activities of lipoxygenases (LOX, EC 1.13.11.12) were gradually augmented with increasing Cu concentrations, demonstrating that LOXs are probably involved in production of lipid hydroperoxides and superoxide anion. There was a continuous and pronounced enhancement in the activity of esterase (EST, EC 3.1.1.1) in roots treated with 10–30 Cu μm , whereas EST activity in roots exposed to above 30 μm Cu declined, suggesting that EST plays a protective role under lower Cu concentrations stress.     

不同钠盐胁迫对苜蓿种子萌发的影响

研究了3种钠盐(中性盐NaCl及碱性盐NaHCO_3、Na_2CO_3)不同浓度处理对中苜一号紫花苜蓿的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、胚芽长、胚根长以及根芽比的影响.结果表明:当NaCl浓度≤150 mmol/L、NaHCO_3≤20mmol/L、Na_2CO_3≤10mmol/L,苜蓿种子的发芽率、发芽势、发芽指数与对照无显著差异,仍可正常萌发.超过这一浓度,苜蓿种子发芽率、发芽势、发芽指数显著下降(P<0.05).当NaCl浓度≥300 mmol/L、NaHCO_3≥50 mmol/L、Na_2CO_3 ≥20 mmoL/L,苜蓿种子完全丧失活力.发芽期间,钠盐通过抑制胚根的生长(抑制作用胚根>胚芽),从而影响苜蓿种子芽的生长.根芽比随着浓度的增加呈下降的趋势.     

甘蔗对铅递进胁迫的生理响应

盆栽模拟试验研究了甘蔗长期受重金属铅胁迫的生理响应。在土壤铅（Pb）浓度为250mg／kg时,甘蔗生物量达到最大,甘蔗茎粗和茎节长较对照分别提高了9．63％和9．02％;叶片细胞质膜透性与土壤Pb浓度呈显著正相关;叶片中叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量与土壤Pb浓度呈显著负相关,相关系数分别为0．994、0．994和0．985;叶片中蛋白质含量和过氧化氢酶（CAT）活力、蔗茎中可溶性糖含量均随着土壤Pb浓度的升高呈现先增高后降低的趋势,临界点的Pb浓度为250mg／kg左右。表明甘蔗具有植物修复Pb污染土壤的潜力。     

四种暖季型禾草对水分胁迫的生理响应

为筛选出西南地区适宜种植的暖季型禾草种类,以毛花雀稗（Paspalum dilatatum Poir）、小毛花雀稗（Paspalum urville S.）、柳枝稷（Panicum. virgatum L.）和非洲狗尾草（Setaria anceps）为材料,采用盆栽控水方法,研究干旱胁迫对植物叶片相对含水量、光合参数、游离脯氨酸含量和丙二醛含量等生理生化指标的影响。结果表明,随干旱时间的延长,几种暖季型禾草都表现出相对含水量下降、光合速率和蒸腾速率下降、气孔导度下降、游离脯氨酸含量上升、丙二醛含量上升等特征,但几种暖季型禾草的反应及复水后各指标的恢复能力各不相同。通过上述6项指标综合评价后初步认为,几种暖季型禾草的抗旱性顺序为柳枝稷＞小毛花雀稗＞非洲狗尾草＞毛花雀稗。