基于cDNA-SCoT差异显示的甘蔗应答水分胁迫基因表达谱分析（英文）

【目的】研究甘蔗应答水分胁迫差异基因表达,进一步探究甘蔗应答水分胁迫的分子机制,为开展甘蔗抗旱综合性遗传改良研究提供科学依据。【方法】选用GT11为材料,分别构建对照、干旱、复水3个处理总RNA混合池,使用cDNA-SCoT差异显示构建GT11伸长期应答水分胁迫的基因表达谱,筛选、分离TDFs进行测序,在NCBI数据库进行BLAST同源性检索,根据同源基因推测基因功能。【结果】通过42条SCoT引物筛选得到180个TDFs,有100个TDFs与NCBI数据库中已录入的基因具有较高的相似性,根据同源基因功能可分为14类:新陈代谢相关基因(11个)、能量代谢相关基因(12个)、运输途径相关基因(5个)、通信及信号转导相关基因(6个)、细胞循环及DNA加工相关基因(3个)、转录调控因子相关基因(3个)、蛋白质合成相关基因(17个)、蛋白质加工相关基因(1个)、结合功能蛋白相关基因(7个)、环境互作相关基因(3个)、转座子、毒性及质粒蛋白相关基因(5个)、细胞成分生物合成相关基因(1个)、防御相关基因(4个)和未知功能蛋白基因(22个)。【结论】甘蔗应答水分胁迫调节途径具有多样性、复杂性、协调性和网络性;应用cDNA-SCoT差异显示筛选获得水分胁迫相关TDFs,可为进一步研究甘蔗应答水分调控途径的分子机理提供重要信息。     

水分胁迫对植物基因表达的影响

水分胁迫会引起植物基因表达发生变化,这些变化可能导致植物从细胞水平上进行调节,并适应这种水分胁迫的环境．虽然前人从细胞水平上对水分胁迫的反映进行了大量的研究,但随着研究的不断深入,人们发现从分子水平上弄清楚植物对胁迫的反应显得更为重要．就植物细胞对水分胁迫感知、基因表达调控及ABA的合成与调控方面进行了综述．     

水分胁迫对甘蔗根系蛋白质差异表达的影响

从蛋白质角度对水分胁迫下甘蔗苗期根系蛋白质SDS-PAGE电泳图谱的变化进行研究,以揭示水分胁迫下甘蔗苗期根系蛋白质的表达差异。甘蔗品种新台糖16号砂培育苗至苗期茎高约25 cm进行处理,将幼苗根系放入含100 g/L聚乙二醇6000的Hoagland营养液中进行模拟干旱胁迫处理,处理不同时间段采取根样品,SDS-PAGE电泳分析法探讨水分胁迫对供试甘蔗品种根系蛋白质变化与水分胁迫强度的关系。与对照相比,在水分胁迫处理的24 h内,稳定出现的新诱导合成蛋白条带分子量为14.2KDa蛋白;对胁迫响应最快的是81.7和52.6 KDa蛋白条带,胁迫开始2 h就显著下调;而33.8 KDa蛋白条带在胁迫后相当长时间保持稳定,后期才显著上调;60.3、26.1、16.2 KDa蛋白条带胁迫后期变化活跃;PEG胁迫5 h处理蛋白质条带变化最大,既有新增蛋白条带(88.7、65.9、31.9、14.2 KDa)与消失蛋白条带(64.9 KDa),又有上调表达蛋白条带(60.3 KDa)与下调表达蛋白条带(81.7、52.6、26.1 KDa)。甘蔗根系蛋白质在响应PEG胁迫的基因表达调控中扮演重要角色,上述蛋白条带的变化可能与甘蔗水分胁迫密切相关。     

水分胁迫下菌根菌对甘蔗生长的效应

通过水分胁迫盆栽试验，采用预接种育苗移栽的方法，探讨ＶＡ菌根菌，外生菌根菌和固氮菌对甘蔗生长的影响。结果表明：ＶＡ菌根菌单接种处理显著提高了水分胁迫下蔗叶的硝酸还原酶活性，促进了蔗株Ｎ、Ｐ、Ｋ的吸收和脯氨酸的积累，提高了叶绿素含量以及生物学产量，以外生菌根菌Ａ１单接种处理，甘蔗的叶片叶绿素含量、生物学产量也都比不接种的有所提高，若以ＶＡ菌根菌，外生菌根菌Ａ１和固氮菌联合三接种，叶片中Ｎ、Ｐ、Ｋ、脯     

甘蔗基因型对水分胁迫的形态生理响应

 中度水分胁迫处理后蔗叶形态生理变化的结果表明，中度水分胁迫对蔗叶形态没有明显的影响，而蔗叶的蒸腾强度则明显减弱，MDA含量和质膜透性也均有不同程度地提高，变化的程度因供试基因型而异，经系统聚类分析可分为三个大类，其中第Ⅲ类又分为三个亚类。中度水分胁迫下，福农81-745等5个基因型的丙二醛含量和质膜透性增加很少，表现出较强的抗旱性；而福引83-13等4个基因型则相反，抗旱性较弱。     

拟南芥应答低硼胁迫的基因表达谱分析

硼是植物生长发育所必需的微量营养元素,参与广泛的生理生化功能.以拟南芥硼高效基因型为材料,分别设置短期缺硼和长期低硼胁迫两个独立试验,利用拟南芥ATH1 2.2K芯片及其技术,研究分析低硼胁迫条件下拟南芥的基因表达谱.根据所注释的基因功能,将差异表达的基因进行分类,推测拟南芥响应低硼胁迫的代谢网络途径.试验从全基因组水平上研究低硼胁迫下拟南芥基因的表达变化,所产生的基因表达谱及对应的代谢网络途径,为理解硼参与生理生化功能的分子机理和开展相关的研究提供基础.     

甘蔗活性氧代谢对水分胁迫的响应

中度水分胁迫下蔗叶过氧化物歧化酶（ＳＯＤ）活性、过氧化氢酶（ＣＡＴ）活性、类胡萝卜素（ｃａｒ）含量均明显下降,膜脂过氧化产物丙二醛（ＭＤＡ）含量随水分胁迫强度加剧而迅速提高;同时水分胁迫加速细胞膜系统的损伤,质膜相对透性（ＰＭＰ）加大。耐旱品种如ＦＡ８１－７４５、ＧＴ８９－５、ＹＺ８９－１５１、ＹＴ８６－３６８的ＭＤＡ含量和ＰＭＰ增幅较小,而ＦＩ８３－１３、ＭＴ７０－６１１的ＭＤＡ含量和ＰＭＰ增幅     

水分胁迫下钙对甘蔗幼苗抗氧化酶活性的影响

选取甘蔗福农95-1702为材料,结合钙离子螯合剂EGTA预处理,对水分胁迫下Ca2 与甘蔗幼苗抗氧化酶类活性的关系进行研究,探讨逆境信号转导第二信使Ca2 在甘蔗抗旱性中的作用。结果表明,1￣3mmol/L的EGTA预处理对正常生长条件下甘蔗幼苗的相对生长率、可溶性蛋白含量及抗氧化酶活性均无显著影响。但30%PEG处理下,1￣3mmol/L的EGTA预处理降低了甘蔗幼苗的相对生长量,加剧了可溶性蛋白含量的下降:在处理的24小时,处理1E D(1mmol/LEGTA 30%PEG)及3E D(3mmol/LEGTA 30%PEG)中的可溶性蛋白含量分别比处理D(30%PEG)降低了40.2%和54.3%。同时,EGTA预处理抑制了PEG胁迫下超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性的升高,加剧了过氧化氢酶(CAT)活性的降低:在处理的24小时,处理1E D及3E D中的SOD活性分别比处理D降低了26.5%和29.9%;而POD活性则比处理D分别降低了31.3%和23.2%;处理3E D的CAT酶活性比处理D降低了27.2%。这些结果暗示Ca2 可能参与了水分胁迫下甘蔗幼苗抗氧化酶系统的调节,Ca2 信号和活性氧(ROS)所介导的信号转导途径存在交叉互作。     

甘蔗活性氧代谢对水分胁迫的响应

中度水分胁迫下蔗叶过氧化物歧化酶 ( SOD)活性、过氧化氢酶 ( CAT)活性、类胡萝卜素 ( car)含量均明显下降 ,膜脂过氧化产物丙二醛 ( MDA)含量随水分胁迫强度加剧而迅速提高 ;同时水分胁迫加速细胞膜系统的损伤 ,质膜相对透性 ( PMP)加大 .耐旱品种如 FA81- 74 5、GT89- 5、YZ89- 151、YT86- 368的 MDA含量和PMP增幅较小 ,而 FI83- 13、MT70 - 611的 MDA含量和 PMP增幅较大 ,耐旱性较弱 .     

水分胁迫对甘蔗叶片光合性能的影响

植物体内叶绿素荧光是探测和分析植物光合功能的一个重要手段 ,为研究 PS 及其光合电子传递提供了丰富的信息 ,是研究植物光合生理与逆境胁迫关系的理想探针〔1,2 ,4〕。人们利用荧光分析方法研究了低温、高温、水分及盐分等主要环境因子对植物光合作用的影响〔5〕,并在多种作物上尝试利用 ,然而在甘蔗上未见相关报道。本文研究了水分胁迫对蔗叶叶绿素 a荧光诱导动力学的影响 ,为甘蔗抗旱育种提供可供借鉴的技术和方法。1　材料与方法供试材料为福农 81 -74 5(F.A.81 -74 5)、粤糖 86-3 68(Y.T.86-3 68)、桂糖 89-5(G.T.89-5)、闽糖 88-…     

干旱及复水条件下甘蔗的生理响应与抗旱性简易鉴定

测定了20个不同甘蔗品种在不同程度的水分胁迫及旱后复水条件下的叶片水分饱和亏、叶绿素含量和丙二醛含量,先通过单一生理指标初步判定甘蔗的抗旱性.并给出分数,然后统计总分,最终判定甘蔗的抗旱性,通过此方法判定的不同甘蔗品种抗旱性结果具有一定的可靠性.     

甘蔗胁迫诱导表达基因ScCBF1的功能分析

以甘蔗苗为材料研究了甘蔗CBF1转录激活因子ScCBF1在水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(Me JA)以及重金属镉(Cd Cl_2)和铜(Cu Cl_2)胁迫下的表达情况;将ScCBF1的原核表达载体p GEX-6P-1-ScCBF1转化大肠杆菌(Escherichia coli)Rosetta(DE3),检测其在NaCl、PEG8000胁迫下的生长情况.结果表明:ScCBF1在Me JA、SA、Cd Cl_2以及Cu Cl_2逆境胁迫下表达下调;在500 mmol·L-1NaCl胁迫下,含有重组质粒的细胞生长速度显著减缓,不同浓度NaCl胁迫下的平板胁迫结果进一步说明了ScCBF1基因不具耐盐性;在15%PEG8000胁迫下,含有重组质粒细胞的生长速度明显高于对照,不同浓度PEG8000胁迫下的平板胁迫结果说明了ScCBF1基因在应答干旱胁迫中具有抗逆性.构建了ScCBF1的植物表达载体p CAMBIA1301-ScCBF1并通过农杆菌侵染在本氏烟叶片中瞬时表达,在4℃低温胁迫下,T0代烟草植株长势显著优于对照.     

下种方式和水分胁迫对甘蔗叶片光合特性的影响

研究了水分胁迫条件下桂糖11号和新台糖16号2个甘蔗品种不同下种方式叶片的气体交换参数净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和叶绿素荧光参数基础荧光(Fo)、非光化学猝灭系数(qN)、光化学效率(Fv/Fm)、光合作用电子传递的量子产额(Yield)的表现。在反复干旱区,桂糖11号剥叶不砍种处理,新台糖16号剥叶砍种浸种消毒处理有较高的Pn、Gs和Fv/Fm;2个品种不剥叶不砍种处理都有较高的Pn、Gs、qN、Yield和较低的Fo。直接水分胁迫、反复干旱2种水分胁迫方式2个品种剥叶砍种处理具有较高的Fo和较低的qN、Fv/Fm,Pn最低,气孔限制值(L)也低。这些表现与甘蔗的抗旱性呈密切联系。     

水分胁迫下甘蔗根系蛋白质和核酸对外源乙烯的响应

采用3种浓度乙烯利溶液(0、100、200 mg/L)分别对甘蔗新台糖22号(ROC22)、桂糖17号(GT17)和新台糖10号(ROC10)在下种前进行10 m in浸种处理,测定根系中的蛋白质含量、蛋白酶活性、核酸含量及土壤含水量的变化。结果发现,在水分胁迫条件下,100、200 mg/L乙烯利处理的蔗根均有较高的蛋白质含量和总核酸含量,GT17和ROC10的蔗根有较低的蛋白酶活性;100、200 mg/L乙烯利处理对ROC22和ROC10蔗根的RNA/DNA值有明显的促进效应,其效应以100 mg/L处理大于200 mg/L处理。试验表明乙烯利浸种可提高甘蔗品种的抗旱性。     

不同甘蔗品系对养分胁迫响应的差异研究

为了评价割手密、斑茅与甘蔗杂交后的后代材料在养分缺乏情况下的养分利用特性,在砂培条件下,以斑茅、割手密和甘蔗杂交后代品系及甘蔗栽培种为材料,研究了低氮、低磷和低钾胁迫对甘蔗各品系的植株生长及甘蔗养分含量、积累量的影响.结果表明:低氮、低磷和低钾胁迫均显著影响甘蔗植株生长,表现出植株株高、茎粗、地上部分干重及根系干重下降,以YC 10-29在低钾胁迫下、YC06-92在低磷胁迫下降幅较小;在养分胁迫下,甘蔗植株的根冠比增加,低磷和低钾胁迫降低了根茎粗,而总根长增加,以YC06-92在低钾胁迫下总根长增加最多,约为对照的2.67倍;3种养分胁迫均影响植株对其他两种养分的吸收利用,表现出低钾胁迫下植株的磷含量增加,而低氮胁迫下植株钾含量和磷含量增加、且低氮胁迫下磷和钾的累积量分别高于在低磷和低钾胁迫下的磷和钾的积累量,其中以ROC22最为明显.含有割手密和斑茅血缘的品系YC10-29和YC06-92具有较高的耐低钾和低磷胁迫特性,而ROC22具有较高的耐低氮胁迫特性.     

水分胁迫下外源ABA对甘蔗叶绿素荧光特性的影响（英文）

以抗旱甘蔗品种ROC 22与不抗旱品种ROC 16为材料,研究水分胁迫条件下外源ABA对2个甘蔗品种叶片叶绿素含量及叶绿素荧光特性的影响。结果表明,水分胁迫下,ROC 16的叶绿素降解程度高于ROC 22,而外源ABA能够缓解这种降解作用;随着水分胁迫的加剧,两个甘蔗品种叶片的基础荧光（Fo）显著升高,PSⅡ原初光能转化效率（Fv/Fm）和PSⅡ的潜在活性（Fv/Fo）显著下降,光适应下PSⅡ最大光化学效率（Fv’/Fm’）、PSⅡ实际光化学效率（ΦPS2）、光化学猝灭系数（qP）显著下降,表明水分胁迫使甘蔗叶片PSⅡ反应中心受到伤害,施加外源ABA能部分减轻这种伤害,以对ROC 22作用尤为显著。     

甘蔗生长前期铝胁迫研究初报

通过溶液盆栽试验 ,研究在 p H=5下铝胁迫对甘蔗生长前期生长和植株营养元素吸收的影响。结果表明 ,铝胁迫条件下 ,铝浓度与甘蔗的根鲜重、株高、茎粗、叶片数、单叶面积、单株叶面积、地上部鲜重和干重、植株总干重呈极显著负相关 ,与根系体积、根干重呈显著负相关 ;与植株对 P、K吸收呈极显著或显著的负相关 ,与 Ca、Al的吸收呈显著或极显著的正相关。认为铝浓度 Al3+百万分之 12可作为甘蔗铝毒的临界值     

水分胁迫对不同甘蔗品种叶绿素a荧光动力学的影响

利用 OS5- FL调制式叶绿素荧光分析仪研究水分胁迫对不同甘蔗品种叶片叶绿素 a荧光动力学的影响 .结果表明 :水分胁迫下蔗叶可变荧光产量 (Fv值 )下降 ,T1/ 2 减少 ,蔗叶光系统 (PS )原初光能转换效率(Fv/ Fm)和 PS 潜在活性 (Fv/ Fo)降低 ;蔗叶可变荧光衰减能力 (Δ Fv)下降 ,光合作用潜在活力降低 ,影响光合电子传递和 CO2 同化的正常进行 ,表现为可变荧光淬灭速率 (Δ Fv/ Fo)减慢 ,荧光下降比值 (Δ Fv/ Ft值 )变小 ,光合量子产额 (Yield)减少 .同时还讨论了水分胁迫对蔗叶光合作用影响的机制     

保水剂对甘蔗生长与产量的影响

在相同土壤条件下,施用适量的保水剂,可促进甘蔗生长,增加生长后期的青叶片数,增强光合作用,促进糖分积累,提高单产和蔗糖分。保水剂施用量以 7.5g·m-2较好。