抑制性消减杂交技术研究Cd~(2+)胁迫下星星草基因表达

通过对Cd2+胁迫下星星草抑制性消减杂交(suppression subtractive hybridization,SSH)cDNA文库的分析,从正向和反向消减文库中筛选出33个特异表达的阳性克隆,26个镉胁迫诱导表达,7个为镉胁迫抑制表达。序列分析表明,有29个与数据库中有同源性,其中功能已知的25个,未知功能有4个,剩余4个为无同源序列的新基因。已知功能序列中,19个为胁迫后诱导表达,6个为胁迫后抑制表达,其中谷胱甘肽还原酶(GSR)基因、γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(γ-ECS)基因、细胞膜CP5蛋白基因和ABC家族蛋白基因等与星星草抗镉离子胁迫密切相关。     

干旱与NaHCO3胁迫下柽柳基因表达的比较

用cDNA微阵列技术比较了NaHCO3及干旱胁迫下柽柳基因的表达异同。柽柳分别采用0.4mol/L的NaHCO3和干旱处理约30h后取材,分离总RNA,选用Cy3和Cy5进行标记,并与载有柽柳基因的cDNA微阵列杂交,比较了柽柳干旱胁迫的基因表达谱和NaHCO3胁迫的基因表达谱。结果显示,2种胁迫下,有14条基因共同下调表达,31条基因共同上调表达,说明柽柳的抗旱耐盐性状相似性较高。有1个基因在干旱胁迫下为上调表达,在NaHCO3胁迫下为下调表达。同时,和Lea蛋白、脱水诱导蛋白RD22同源的基因在干旱胁迫下表达量升高明显,但NaHCO3胁迫表达量上升不明显;NaHCO3胁迫使与SMDC基因和水通道蛋白同源的基因表达量明显上升,而干旱胁迫其表达量无明显升高,提示了柽柳的抗旱、耐盐性状也存在明显的差异。     

玉米干旱诱导表达基因ZmBTF3b的克隆与表达分析

【目的】克隆玉米ZmBTF3b并研究其参与逆境反应的分子机制,为揭示玉米抗逆分子机制奠定基础。【方法】应用生物信息学方法分析ZmBTF3b启动子序列特点;应用酵母单杂交方法验证该基因编码转录因子的转录激活活性;应用实时荧光定量PCR方法分析ZmBTF3b在玉米不同组织中的表达差异及其在非生物胁迫下的表达模式。【结果】从玉米抗旱自交系CN165中克隆得到干旱诱导表达基因ZmBTF3b,该基因编码蛋白含有169个氨基酸,具有新生多肽复合体(nascent polypeptide-associated complex,NAC)保守结构域;酵母单杂交试验证明ZmBTF3b具有转录激活功能;实时荧光定量PCR结果表明,ZmBTF3b在玉米花丝、幼穗、幼胚中表达量较高。ZmBTF3b受脱水干旱胁迫和PEG模拟干旱胁迫诱导根上调表达,而受冷、NaCl、ABA和SA诱导下调表达。【结论】ZmBTF3b编码蛋白具有转录因子的基本特性,在应答逆境胁迫特别是干旱胁迫时起重要作用。     

3个玉米WRKY转录因子在非生物胁迫下的表达分析

为进一步研究WRKY转录因子在玉米生长发育及逆境胁迫过程中的作用,通过生物信息方法,从玉米基因组中得到3个同源性较高的WRKY家族基因:ZmWRKY1-like、ZmWRKY4-like、ZmWRKY21-like。同时,采用荧光定量PCR技术分析这3个基因在玉米不同组织及不同逆境胁迫下的表达模式。结果表明,3个基因在玉米的不同器官中都有表达,但具有组织表达特异性。200mol/L NaCl胁迫处理后,ZmWRKY21-like基因呈上调表达;200g/L PEG6000胁迫处理后,ZmWRKY1-like基因出现下调表达;4℃低温胁迫下,3个基因的表达都没有出现显著变化。上述结果表明,ZmWRKY1-like和ZmWRKY21-like基因可能分别参与玉米植株对干旱和盐胁迫的响应。     

玉米WRKY 转录因子非生物胁迫的表达分析

WRKY蛋白是一类植物特异的转录因子家族,在植物响应病害及非生物胁迫中起重要作用。通过生物信息学方法,从玉米基因组中得到3个WRKY家族基因序列(ZmWRKY14-like、ZmWRKY25-like、ZmWRKY62-like),预测表明3个蛋白都定位于细胞核。荧光定量PCR分析表明,3个基因在玉米的不同器官中都有表达,但具有组织表达特异性。ZmWRKY14-like和ZmWRKY62-like在幼果中的表达量均显著高于在其他组织中的表达量,ZmWRKY25-like基因在叶、穗丝和幼果中的表达量高于在其他组织中的表达量。盐胁迫下,ZmWRKY25-like基因呈上调表达,ZmWRKY62-like基因呈下调表达;干旱胁迫下,ZmWRKY62-like基因出现下调表达;低温胁迫下,ZmWRKY25-like基因呈上调表达。结果表明,ZmWRKY25-like可能参与了植物对盐和低温胁迫的响应,ZmWRKY62-like基因则可能参与了植物对盐和干旱胁迫的响应。     

番茄OSCA基因家族鉴定及不同胁迫条件下表达分析

为阐明高渗性钙离子通道OSCA基因在不同胁迫条件下作用,基于番茄全基因组信息,从栽培番茄中鉴定出12个SlOSCA基因,均含DUF221结构域,分别位于1、2、4、6、7、8、9、12号染色体上,亚细胞定位分析表明均位于质膜和高尔基体上。系统进化分析显示SlOSCA基因家族可分为5个进化群。根据番茄表达量数据库组织特异性分析发现,SlOSCA基因家族在不同组织部位表达量不同,其中根部和叶片表达量相对较高。Real-time PCR结果表明,多数SlOSCA基因响应干旱、盐、低温、ABA和灰霉病胁迫。SlOSCA基因响应ABA胁迫普遍强烈,受低温胁迫影响较小。其中SlOSCA9受干旱、盐和ABA胁迫强烈诱导,SlOSCA10受灰霉病胁迫强烈诱导。     

梭梭14-3-3蛋白基因HaFT-9的克隆及特性分析

【目的】分析梭梭14-3-3蛋白基因HaFT-9在不同胁迫下的表达模式,解析HaFT-9蛋白结合特性,为研究梭梭抗逆分子机制提供理论基础。【方法】以梭梭cDNA为模板克隆14-3-3蛋白基因HaFT-9,利用qRT-PCR技术对该基因在不同胁迫下的表达模式进行分析,并通过酵母双杂交实验验证HaFT-9蛋白结合特性。【结果】克隆得到ORF长度为789 bp的梭梭14-3-3蛋白基因,命名为HaFT-9。梭梭幼苗在20% PEG6000、200 mmol/L NaCl和100 μmol/L ABA处理下,HaFT-9的表达量均在胁迫6 h时达到峰值,在20 μmol/L IAA处理下,HaFT-9的表达量在胁迫1 h时达到峰值。梭梭幼苗经40、55℃和55、65℃模拟地表高温胁迫,高温胁迫适应性试验中的常温复原阶段HaFT-9均上调表达。酵母双杂交实验表明HaFT-9可与自身形成同源二聚体。【结论】克隆得到HaFT-9基因(登录号为API85525.1),该基因可响应干旱胁迫、盐胁迫、ABA和IAA处理,并与高温胁迫适应性相关,HaFT-9蛋白能与自身互作形成同源二聚体。     

蒺藜苜蓿紫色酸性磷酸酶MtPAP3基因在共生固氮中的功能

利用启动子组织表达定位、超表达及CRISPR/Cas9基因敲除等方法对蒺藜苜蓿酸性磷酸酶MtPAP3基因的功能进行研究。结果显示:MtPAP3在蒺藜苜蓿根和根瘤的维管束组织以及根瘤的分生区和侵染区中表达,在低磷胁迫和根瘤中均表现为特异性诱导后的高效表达;超表达MtPAP3能够显著提高蒺藜苜蓿的结瘤数及根瘤固氮酶活,敲除MtPAP3基因能显著抑制根瘤的发育及固氮酶活。结果表明:MtPAP3参与低磷胁迫条件下根瘤中的磷代谢及共生固氮过程。     

茶树CsMAPKK3基因克隆及表达分析

【目的】克隆茶树CsMAPKK3基因,并进行表达分析,为探究CsMAPKK3基因的生物学功能及其抗逆分子机制提供理论支持。【方法】以铁观音为材料,采用RT-PCR克隆其CsMAPKK3基因的全长cDNA序列,对其进行生物信息学分析,并采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）检测其在不同组织及逆境胁迫下的表达情况。【结果】克隆获得的CsMAPKK3基因（GenBank登录号:AUD40506.1）cDNA序列全长1941 bp,包含完整开放阅读框（ORF）,长度为1557 bp,编码518个氨基酸残基,蛋白相对分子量为57.52 kD,理论等电点（pI）为5.39,为无跨膜螺旋结构和信号肽的不稳定蛋白,含有多个磷酸化位点,定位于细胞质和细胞核中,属于PKc类型的MAPKK,且具有SPS1、S_TKc等催化结构域,以及D（I/L/V）K激活域和S/T-X_3-5-S/T保守域,与中华猕猴桃PSS35243.1亲缘关系最近,且与拟南芥B亚家族聚为一类。CsMAPKK3基因起始密码子上游1714 bp的启动子区序列含有光响应、逆境响应、植物激素和厌氧诱导等相关的顺式作用元件。CsMAPKK3基因在根、茎、叶、花和果中均有表达,其中在茎和果的表达量较高,显著高于在花中的表达量（P<0.05）,但与根和叶中的表达量均无显著差异（P>0.05）。低温胁迫抑制CsMAPKK3基因表达,而脱落酸（ABA）、高盐和干旱胁迫均能诱导CsMAPKK3基因上调表达。【结论】CsMAPKK3基因表达具有组织表达特异性,且参与茶树ABA、高盐、低温和干旱胁迫响应等逆境胁迫的分子调控。     

小麦TP突变体幼苗在光胁迫条件下的基因表达差异

[目的]利用RAPD RT-PCR的方法研究小麦TP突变体幼苗在光胁迫下基因的表达差异。[方法]以100条随机引物筛选正常光照下小麦TP突变体幼苗和光胁迫下的小麦TP突变体幼苗。[结果]3条引物能扩增出差异性条带,其中TpS23在正常光照下特异性表达,而TpS102和TpS107在光胁迫条件下特异性表达,通过NCBI中的Blastn和Blastx比对发现,TpS23和乌拉尔图小麦的质体Acc1基因同源,TpS102与水稻的Ty3-gypsy反转录转座子同源,而TpS107是一个未知序列。[结论]该研究为克隆这3个基因的全序列和分析这些基因的功能奠定了基础。     

NaCl和Na_2CO_3胁迫对小花碱茅种子萌发及幼苗生长的影响

研究不同浓度的NaCl和Na2CO3胁迫对小花碱茅(Puccinellia tenuiflora)种子萌发率及幼苗生长状况的影响,结果表明:小花碱茅的种子萌发率随着盐碱浓度的增加而降低,NaCl胁迫下的萌发率下降趋势大于Na2CO3胁迫,说明影响小花碱茅种子萌发率的主要原因是渗透胁迫;随着NaCl和Na2CO3浓度的升高,小花碱茅幼苗生长变弱。     

芦苇和碱茅耐盐生理特性的比较分析

以芦苇和碱茅作为试验材料,利用沙培的办法培养幼苗,分析测定了盐胁迫下,芦苇和碱茅的质膜相对透性、叶绿素含量以及叶片和根部Na+、K+含量的变化。结果表明,随盐胁迫浓度的增加,两种植物的细胞质膜相对透性均增加,但碱茅的质膜相对透性高于芦苇,叶绿素含量先升高后降低,Na+、K+发生了不同程度的变化,两者具有不同的耐盐机理,芦苇是拒盐植物,碱茅是泌盐植物。     

NaCl和Na_2CO_3对盐地碱蓬和小花碱茅幼苗生长的比较研究

研究不同浓度NaCl和Na2CO3对耐盐植物盐地碱蓬和耐碱植物小花碱茅幼苗生长、叶片光合放氧速率、叶片中丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响。结果表明:随着NaCl浓度的升高,盐地碱蓬的鲜干重、光合放氧速率以及SOD活性都出现先升高后降低的趋势,而叶片中MDA含量仅在高盐度下增加;小花碱茅的鲜干重、光合放氧速率以及SOD活性不断降低,MDA含量不断增加。而随着Na2CO3浓度的增加,盐地碱蓬和小花碱茅的鲜干重、光合放氧速率、SOD活性都不断降低;而MDA含量不断增加,但盐地碱蓬的变化幅度大于小花碱茅。结果表明Na2CO3对2种植物的胁迫都要大于NaCl对二者的胁迫。     

盐生植物盐碱胁迫应答转录组学分析

土壤盐碱化严重影响植物的生长和分布,植物盐碱胁迫应答分子机制的研究已经成为热点。整合分析了盐芥、星星草、獐茅、盐地碱蓬、紫羊茅、海蓬子、刚毛柽柳等7种盐生植物盐碱胁迫应答转录组学的研究结果,为全面理解盐生植物应答盐碱胁迫的代谢调控机制提供线索。     

玉米锌指蛋白基因ZmAN14过表达转基因烟草对非生物胁迫的响应

【目的】ZmAN14是玉米A20/AN1型锌指蛋白基因家族成员,该家族在水稻中广泛参与非生物胁迫应答。通过分析玉米旱21（H21）及转ZmAN14烟草在非生物胁迫下的表达情况,为玉米ZmAN14及其家族的功能和分子机制的全面解析提供新信息。【方法】通过对ZmAN14进行序列分析,发现其属于玉米A20/AN1型锌指蛋白基因家族。以玉米自交系H21为研究材料,在三叶期时对其进行非生物胁迫和ABA诱导处理,0、1、3、6、12和24 h时取整株样品,同时在玉米不同生长期取根、茎、叶、胚芽鞘、雌蕊、雄蕊、花丝、苞叶等不同组织样品,利用实时荧光定量PCR方法对ZmAN14的组织表达谱和非生物胁迫及ABA诱导的表达谱进行分析,并结合启动子区顺式作用元件分布情况进行对比分析。将ZmAN14编码序列克隆至GFP表达载体pMDC85,利用亚细胞定位技术验证ZmAN14在胞内的定位情况。将ZmAN14克隆至GAL4 DNA结合结构域载体,并转化酵母,将其涂布在缺陷培养基上观察酵母生长情况,分析其有无转录激活活性。将ZmAN14编码区与植物表达载体p1300-221连接构建超表达载体,并将其转入烟草,选择ZmAN14 mRNA 表达量高的T₂纯合体株系进行盐、干旱胁迫和ABA诱导,观察其对非生物胁迫的应答。【结果】序列分析表明,ZmAN14开放阅读框（ORF）为516 bp,编码一个171个氨基酸的蛋白,预测分子量为18.3 kD,等电点是8.28。ZmAN14具有A20和AN1结构域,属于玉米A20/AN1型锌指蛋白基因家族。实时定量荧光PCR结果表明ZmAN14在叶中大量表达,受NaCl、干旱胁迫和ABA诱导上调。ZmAN14与GFP融合蛋白定位于细胞质和细胞核中,定位结果与ZNF216 和ZmAN13类似,而ZmAN14本身并没有核定位信号,暗示ZmAN14与其他蛋白结合进入细胞核中发挥其生物学功能。ZmAN14在酵母中表达时不能在酵母缺陷培养基（SD/-Leu-His medium）上生长,因此,未发现其具有转录激活活性。将ZmAN14在烟草中过表达会增加烟草苗期对盐和干旱的抗性。【结论】ZmAN14属于玉米A20/AN1型锌指蛋白基因家族。ZmAN14主要在叶中表达,受非生物胁迫和ABA诱导,在烟草中过表达可以提高烟草苗期对盐和干旱的抗性。ZmAN14可能通过与其他蛋白的互作行使功能。相比较于其他的A20/AN1型锌指蛋白,在转基因烟草中,ZmAN14也参与非生物胁迫应答。ZmAN14与ZmAN13具有高同源性,但在盐和干旱胁迫时,二者却具有向反方向调控的功能。     

围栏对东北羊草草地土壤微生物数量的影响

选择绥化地区现存羊草草地为研究对象,比较了围栏内外不同植物群落的土壤微生物数量变化趋势.结果表明:无论围栏内外,土壤三大类微生物数量以0~15 cm 高于15~30 cm ,围栏内微生物数量显著大于围栏外;真菌和细菌无论在围栏外还是围栏内在不同植物群落中的分布规律相似,真菌的分布为:羊草群落>杂类草群落>碱茅群落,细菌的分布为:杂类草群落>羊草群落>碱茅群落;放线菌的分布在围栏内外稍有不同,在围栏内:羊草群落>杂类草群落>碱茅群落,在围栏外:杂类草群落>羊草群落>碱茅群落.围栏内外三类微生物数量表现为放线菌数量最大,真菌次之,细菌较少.     

大蒜内参基因筛选及AsACO基因对盐胁迫和促生菌的响应分析

【目的】筛选大蒜在盐胁迫下的稳定内参基因,并分析1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶基因（AsACO）对盐胁迫和促生菌的响应表达特性,为深入探究促生菌的促生机制及大蒜对盐胁迫的响应机制研究提供理论参考。【方法】以乐都紫皮大蒜为试材,采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）检测5个内参基因ACT、UBC、HIS3、18S rRNA、TUB在盐胁迫下的表达稳定性,结合GeNorm、NormFinder和BestKeeper筛选出最稳定的内参基因,并分析恶臭假单胞菌UW4对盐胁迫下AsACO基因表达的影响。【结果】 5个候选内参基因引物的特异性强、无引物二聚体。GeNorm分析得出候选内参基因稳定性排名为18S rRNA=TUB>HIS3>UBC>ACT,NormFinder分析得出内参基因稳定性排名为18S rRNA>HIS3>TUB>UBC>ACT,BestKeeper分析得出内参基因稳定性排名为UBC>HIS3>18S rRNA>TUB>ACT,最终以几何平均数综合分析得出18S rRNA为最稳定的内参基因。以18S rRNA为内参基因,检测出AsACO基因表达具有明显的组织特异性,在叶片中的相对表达量明显高于根。整个处理过程中,盐胁迫明显诱导AsACO基因在不同处理时间及不同组织中表达上调,根和叶片中AsACO基因的相对表达量分别在2 d和12 h时达最高,较正常培养（CK）分别显著升高124.43%和238.34%（P<0.05,下同）,与盐胁迫处理相比,盐胁迫+浇施恶臭假单胞菌UW4处理显著降低AsACO基因在不同处理时间根和叶片中的相对表达量,其中在2 d和12 h时降幅较大,分别降低了112.08%和343.34%。【结论】18S rRNA是盐胁迫下大蒜中最稳定的内参基因。盐胁迫可诱导大蒜根和叶片中AsACO基因的上调表达,从而间接促进ACO和乙烯水平升高,加速由乙烯调控的细胞衰老,甚至死亡,但盐胁迫下恶臭假单胞UW4具有抑制AsACO基因表达的作用,以减少ACO和乙烯的合成,从而延缓大蒜细胞衰老,提高逆境耐受性。     

逆境诱导基因GsSNARE1的耐逆功能分析

【目的】分离GsSNARE1,并分析其耐逆功能,为深入研究GsSNARE1功能及分子机制奠定基础。【方法】以耐盐野生大豆G50109为材料,利用酵母双杂交验证GsSNARE1与GsCBRLK的互作关系,通过real-time PCR分析干旱和盐处理后GsSNARE1的表达特性,对GsSNARE1进行原核表达,分析GsSNARE1抗盐旱功能。【结果】获得与GsCBRLK互作的GsSNARE1,同源克隆其全长CDS,并在酵母体内验证了二者的相互作用;Real-time PCR分析表明GsSNARE1受盐、干旱胁迫诱导,经PLACE分析,发现其启动子中含有多个逆境胁迫相关的顺式作用元件;GsSNARE1在植物不同组织中均表达;GsSNARE1的表达降低了重组菌对盐、干旱胁迫的耐性。【结论】验证了GsSNARE1与GsCBRLK的互作关系,GsSNARE1在不同组织中均表达,且受盐、干旱胁迫诱导,GsSNARE1的表达降低了重组菌耐盐、耐旱能力。     

松嫩平原星星草分蘖丛构件的定量分析

通过对星星草独立分蘖丛的取样调查,定量地分析了开花期与籽实成熟期星星草分蘖丛构件的数量特征及其与无性系大小之间的关系。结果表明:星星无性系构件的数量决定于丛径的大小;其营养蘖数与生殖蘖数在籽实成熟期高于开花期。星星草分蘖株数量和生物量与丛径之间呈极显著的直线正相关关系,其相关性均在0.01水平有差异。