杜梨甜菜碱醛脱氢酶基因的克隆及非生物胁迫下的转录反应

盐胁迫是限制作物生长和产量的主要环境因素之一,它直接导致植物组织和细胞的水分丧失。为了防御细胞失水,植物积累渗透保护物质甘氨酸甜菜碱(Glycine betaine,GB)来维持植物细胞的渗透平衡[1]。植物GB合成以甜菜碱醛为底物,由甜菜碱醛脱氢酶(BADH)催化生成。不同植物BADH基因的mRNA转录水平均受到盐胁迫诱导上[2-5]     

枸杞甜菜碱醛脱氢酶基因全长cDNA的克隆与表达分析

根据GenBank中的植物甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因的同源保守区设计简并引物,采用RT-PCR技术从枸杞中扩增出BADH基因的部分保守序列,并利用巢式PCR、5′-RACE和3′-RACE获得BADH基因的全长cDNA。测序结果表明:BADH全长为1 869 bp,包含1 512 bp长的开放读码框(ORF),编码1个含503个氨基酸残基、分子质量为55.12 ku、等电点(PI)为5.19,包括醛脱氢酶高度保守序列VTLELGGKSP和其后287 bp处与酶功能有关的Cys的假定蛋白质。mRNA分析表明:BADH基因在枸杞幼苗组织中受高盐胁迫和低温胁迫的上调诱导表达,表明该基因可能在植物抵御非生物胁迫中发挥重要作用。     

植物甘氨酸甜菜碱与耐盐性

非生物胁迫尤其是水盐胁迫一直是影响农业生产的关键因素,培育耐盐耐寒新品种也一直是生物育种的研究方向,甜菜碱作为一种小分子的非毒性渗透调节剂,是植物响应非生物胁迫的重要物质。综述了甘氨酸甜菜碱合成途径中的胆碱单加氧酶和甜菜碱醛脱氢酶这两种关键酶的分子生物学特性及其基因工程的最新研究进展。     

甜菜碱与植物抗逆性关系的研究进展

甜菜碱是高等植物重要的渗透调节物质,能够提高细胞的渗透调节能力,降低因渗透失水造成对细胞膜、酶及蛋白质结构与功能的伤害,在调节植物对环境胁迫的适应性,提高植物对各种胁迫因子抗性等方面具有重要的生理作用.根据近年来植物内源甜菜碱的积累与作用机理,外源甜菜碱的作用以及甜菜碱合成途径相关基因工程等研究进展进行了综述,甜菜碱在提高植物的抗逆性研究方面具有广阔的应用前景.     

NaCl胁迫对转甜菜碱醛脱氢酶基因美丽胡枝子生理的影响

[目的]为探讨外源基因的导入对植物渗透调节的影响。[方法]以同时培育的美丽胡枝子盆栽苗为材料,测定在不同浓度（0、0．5％、1．0％、2．0％）NaCl溶液处理下转甜菜碱醛脱氢酶基因（BADH）植株及非转基因植株的部分生理指标。[结果]在未进行NaCl溶液处理时,转BADH的美丽胡枝子与非转基因植株的脯氨酸、甜菜碱、可溶性糖、丙二醛含量及SOD活性均不存在明显差异。随着盐浓度的增大,转BADH植株在积累甜菜碱、脯氨酸、可溶性糖能力方面明显强于非转基因植株,且转基因的不同株系之间也存在一定差异;各类植株的SOD活性随盐胁迫强度的增大均有所增强,但转基因植株与非转基因植株之间差异不显著,此外,转BADH的美丽胡枝子与非转基因植株相比,可明显抑制丙二醛在体内的快速积累。[结论]外源基因BADH的导入可提高美丽胡枝子植株在盐胁迫下的渗透调节能力,且不同转基因株系表现不同。     

Na~+/H~+逆向转运蛋白与植物耐盐性研究

盐胁迫是影响植物生长发育及产量的重要非生物因素。一定浓度的盐分可以通过渗透胁迫、离子胁迫等不同程度地伤害植物的细胞膜透性,并产生次级氧化胁迫,从而造成植物自身代谢紊乱及部分蛋白合成受阻等现象。植物Na~+/H~+逆向转运蛋白可通过将Na~+逆向转运出细胞外或者将其区隔化于液泡中来抵御环境中过高的Na~+,从而维持细胞内正常的Na~+水平及pH等。目前已经从多种植物中克隆到编码Na~+/H~+逆向转运蛋白的基因。经研究发现,将这些基因转入盐敏感植物可大大提高植物的耐盐性,对于开发盐碱地及提高农作物的产量具有非常重要的意义。主要概述了植物Na~+/H~+逆向转运蛋白的分子生物学研究及其与耐盐性之间的关系。     

农作物抗渗透胁迫与P5CS基因工程研究进展

干旱、盐渍和低温等渗透胁迫因素是导致植物生长缓慢、农作物减产的主要非生物胁迫因素。在轻度渗透胁迫环境下,农作物主要通过合成渗透调节物质来抵御干旱、盐渍等。脯氨酸是农作物体内分布最广的渗透调节物质之一,二氢吡咯-5-羧酸合成酶(Δ1-pyrroline-5-carboxyl-atesynthetase,P5CS)是植物体内合成脯氨酸的关键酶。为此,综述了渗透调节在农作物抗渗透胁迫中的作用,脯氨酸的生物合成,P5CS在植物脯氨酸合成中的作用及其转基因工程的研究进展。     

盐胁迫对转SacB、BADH基因的美丽胡枝子部分逆境生理指标的影响

为了探讨盐胁迫下外源基因对植物渗透调节的影响,以同时培育的转入果聚糖蔗糖转移酶(SacB)基因、转甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因及未转基因的美丽胡枝子盆栽苗为材料,研究不同浓度(0、0.5%、1.0%、2.0%)NaCl处理对3种试验材料的耐盐性及盐胁迫下的脯氨酸、甜菜碱、可溶性糖、丙二醛含量、过氧化物歧化酶活性的影响。结果表明:在未进行盐胁迫时,3种试材的这几项指标含量没有明显差异,但随着盐胁迫强度的增加,两种转基因的美丽胡枝子在积累脯氨酸、可溶性糖能力方面明显强于非转基因植株,转入BADH基因的美丽胡枝子在积累甜菜碱上要强于非转基因植株及转入SacB基因的植株;尽管在盐胁迫强度增大的情况下,3种植株的过氧化物歧化酶活性增强了,但两种转基因植株的过氧化物歧化酶活性并没有明显大于非转基因植株;两种转基因植株可明显抑制丙二醛在植物体内的快速积累。     

盐胁迫对转SacB、BADH基因的美丽胡枝子部分逆境生理指标的影响

为了探讨盐胁迫下外源基因对植物渗透调节的影响,以同时培育的转入果聚糖蔗糖转移酶（SacB）基因、转甜菜碱醛脱氢酶（BADH）基因及未转基因的美丽胡枝子盆栽苗为材料,研究不同浓度(0、0.5%、1.0%、2.0%)NaCl处理对3种试验材料的耐盐性及盐胁迫下的脯氨酸、甜菜碱、可溶性糖、丙二醛含量、过氧化物歧化酶活性的影响。结果表明:在未进行盐胁迫时,3种试材的这几项指标含量没有明显差异,但随着盐胁迫强度的增加,两种转基因的美丽胡枝子在积累脯氨酸、可溶性糖能力方面明显强于非转基因植株,转入BADH基因的美丽胡枝子在积累甜菜碱上要强于非转基因植株及转入SacB基因的植株;尽管在盐胁迫强度增大的情况下,3种植株的过氧化物歧化酶活性增强了,但两种转基因植株的过氧化物歧化酶活性并没有明显大于非转基因植株;两种转基因植株可明显抑制丙二醛在植物体内的快速积累。      

盐胁迫下玉米种子萌发及影响

盐胁迫是影响农作物产量和质量的主要非生物因素之一,盐胁迫通过渗透胁迫和离子胁迫,由此引发一系列影响植物正常生长和发育,破坏植物生理生化功能,最终导致植物细胞和植物本身死亡的情况。因此,探究盐胁迫对农作物的影响,从而提高农作物耐盐性,对提高农作物的产量和质量具有重要意义。本文作围绕着盐胁迫下玉米种子的萌发和影响进行相关的分析,以求推动云南玉溪市玉米种植实现更好的发展。     

NaCl和Na2CO3胁迫对甘草幼苗渗透调节物质含量的影响

目前有关抗盐机制方面的研究已取得了长足进展,但仍以NaCl胁迫下Na^＋离子代谢、渗透调节、抗盐性相关基因的分子生物学及盐胁迫信息传导等为主要研究方向．尤其是关于渗透调节的研究报道很多．盐胁迫可以导致两大类渗透调节物质,即无机离子与有机渗透调节物质如可溶性糖、脯氨酸、游离氨基酸及甜菜碱等的大量积累．这些物质的积累对维持细胞膨压、植物光合作用等具有非常重要的意义,然而实际上,就我国而言,除新疆和松花江部分地区土壤以硝酸盐为主外,     

甜菜碱在盐生植物中的作用

甜菜碱是植物重要的有机渗透调节物质之一,甜菜碱合成酶基因被认为是最重要和最有希望的胁迫抗性基因之一.阐述了甜菜碱在盐生植物中的功能、基因工程操作现状,并展望了该领域的研究方向.     

不同盐碱化草地羊草甜菜碱含量和甜菜碱醛脱氢酶活性的变化

在不同程度盐碱胁迫样地和生育期双重影响下,对松嫩草地羊草甜菜碱含量和甜菜碱醛脱氢酶(BADH)活性的变化进行了研究。结果表明:甜菜碱含量和甜菜碱醛脱氢酶(BADH)活性随着土壤盐碱化程度的加重而增加。在盐碱化程度最严重的6号样地,羊草中的甜菜碱含量和甜菜碱醛脱氢酶(BADH)活性最高;同一样地,随着生育期的不同,甜菜碱含量和甜菜碱醛脱氢酶(BADH)活性都表现为单峰曲线。在盐碱化程度最重的6号样地羊草叶片中积累了较高含量的甜菜碱可能是羊草耐受盐碱胁迫的主要原因之一。     

葡萄响应非生物性胁迫相关基因的研究进展

植物对非生物性胁迫相关基因的响应是当前科学研究的热点之一,关于葡萄响应非生物性胁迫相关基因的研究颇多。综述了葡萄响应盐害、干旱、低温、热害、渗透等非生物性胁迫相关基因的克隆、转录、表达的调控方式和功能鉴定方面的研究进展,并对葡萄响应非生物性胁迫相关基因研究存在的问题和未来的研究方向进行了分析和讨论。     

盐碱胁迫下不同水稻品种渗透调节物质及相关基因的变化

【目的】分析盐碱浓度、胁迫时间对不同水稻品种各龄苗有机渗透调节物质的影响及不同品种对盐碱胁迫响应的差异,为盐碱地改良水稻品种的选择及其敏感期防护提供理论依据。【方法】选择耐盐碱水稻品种长白9号和普通栽培品种吉粳78为材料,研究3个盐碱浓度(10,40,80mmol/L)、4个处理时间(24,48,72,84h)对3种苗龄(30,45,70d)水稻叶片脯氨酸、甜菜碱、肌醇含量及Δ1-吡咯琳-5-羧酸合成酶(P5CS)、甜菜碱醛脱氢酶(BADH1、BADH2)、肌醇单磷酸酶(IMP)基因表达量的影响,以正常水培的水稻为对照。【结果】正常水培条件下长白9号叶片脯氨酸、甜菜碱含量高于吉粳78。盐碱胁迫条件下,长白9号和吉粳78叶片的脯氨酸、甜菜碱和肌醇含量均上升,P5CS、BADH1、BADH2、IMP基因表达量也高于对照。40mmol/L NaCO3-NaHCO3处理较10和80mmol/L处理更有利于植株积累渗透调节物质及上调相关基因的表达。长白9号渗透调节物质含量及其基因表达量的变化远大于吉粳78。盐碱胁迫24和48h能使长白9号及时做出响应,并随着胁迫时间的延长甜菜碱、肌醇含量及BADH1、BADH2、IMP表达量持续升高,而吉粳78对盐碱胁迫响应较晚。2种水稻30,45d龄苗渗透调节物质含量的变化及相关基因表达量的变化均比70d明显。【结论】长白9号耐盐碱的特性与其植株体内渗透调节物质丰富且对盐碱胁迫响应快的生理现象有关。2种水稻对盐碱胁迫具有一致的生理响应敏感阈值,在耐受条件下,盐碱地种植水稻更适宜大苗移栽。     

干旱对植物影响的研究进展

干旱是影响植物生长和发育的主要非生物胁迫因素之一。从形态结构、生理生化和相关基因3个方面综述了干旱胁迫对植物的影响,包括植物根系、叶片、光合作用、渗透调节、活性氧代谢、植物激素以及相关基因,并对今后的研究方向进行了展望。     

榛子甜菜碱醛脱氢酶基因BADH的克隆及在越冬过程中的表达特性分析

甜菜碱是高等植物体内一种重要的渗透调节物,甜菜碱醛脱氢酶(Betaine aldehyde dehydrogen-ase,BADH)是甜菜碱合成的关键酶之一,本文基于Solexa技术对平榛花芽转录组测序结果的分析采用RACE-PCR技术克隆到一个平榛BADH基因,命名为ChBADH(HQ700873)。ChBADH cDNA全长1 691 bp,具有一个1 512 bp的潜在编码区,编码503个氨基酸,预测其蛋白质相对分子量54.7 ku,理论等电点为5.44。Ch-BADH具有BADH家族保守的VSLELGGKSP功能活性位点和特征多肽序列,序列比较和生物信息学分析结果显示ChBADH在保守结构域和其他植物来源的BADH享有高度的一致性。以ACTIN为内参,对ChBADH基因在四个时期平榛的表达模式进行了初步的研究,荧光定量结果表明,ChBADH在寒冬时期被强烈的诱导表达,是非冷适应时期的3.5倍,推测该基因可能与榛子花芽越冬有紧密关系。     

蔬菜作物应答非生物逆境胁迫的分子生物学研究进展

蔬菜作为重要的经济作物,近年来的种植面积、产量及需求都在不断增加。蔬菜作物在生长和发育过程中经常受到非生物逆境（包括干旱、盐、极端温度及重金属胁迫等）的侵害,影响其产量及品质。近十年来,国内外关于蔬菜应答非生物逆境胁迫的分子生物学研究领域取得了一定的进展。在应答干旱胁胁迫方面,DREB、WRKY、NAC、bHLH及bZIP等转录因子受干旱信号诱导,调节下游抗旱基因的表达,从而提高蔬菜作物抗旱能力。同时,水分运输相关功能基因（PIP、TIP）、E3连接酶SIZ1及脱水蛋白DHN也被报道受干旱诱导,并通过调节水势、渗透势及ROS积累抵御干旱胁迫。在抵御盐胁迫方面,SOS途径至关重要。SlSOS2能够通过调节SlSOS1和Na+/H+逆向转运蛋白LeNHX2/4的表达维持离子平衡和调节植物器官中Na+的分配。蔬菜抗盐研究中NAC、ERF、MYB等转录因子响应盐胁迫并激活抗逆相关基因表达,从而提高蔬菜作物抗盐能力。此外蔬菜植物大量合成渗透调节物质是其抵御盐胁迫的常见方式。吡咯啉-5-羧酸合成酶PvP5CS和tomPRO2、脯氨酸脱氢酶BoiProDH等在盐胁迫下能提高脯氨酸的含量;过表达甜菜碱醛脱氢酶SlBADH能提高番茄中甜菜碱含量。在高温胁迫响应过程中,HSFs位于调控网络的核心位置,可调控包括HSPs在内的一系列抗逆基因的表达,番茄中热激转录因子SlHSFs相互之间形成复合体调控下游SlHSPs的表达而应答高温逆境。在低温胁迫中,CBFs/EREBs位于调控网络的核心位置,并受ICE1调控;LEA及HSPs蛋白在低温下能够防止细胞中蛋白质变性并维持细胞膜流动性。蔬菜应答重金属胁迫主要依靠体内隔离和体内外螯合机制。在蔬菜应答非生物逆境的过程中,ABA作为信号受体起到至关重要的作用。蔬菜中NAC、MYB、HSF等转录因子则受ABA信号诱导,应答非生物逆境,进而提高活性氧清除能力,合成更多抗逆物质,从而抵御非生物逆境的侵害。     

植物热激蛋白响应非生物胁迫研究进展

非生物胁迫对农作物正常生长具有重要影响,非生物胁迫可改变细胞蛋白质构象,使非天然蛋白 质发生聚集,破坏细胞膜结构。热激蛋白（heat shock proteins,Hsps）负责蛋白质的折叠、组装、转运与降解, 并能在胁迫条件下协助蛋白质复性,通过重建正常的蛋白质构象从而恢复细胞稳态,参与其他应激反应机制, 在保护植物免受非生物胁迫方面起着重要作用。总结了各类 Hsps 在植物非生物胁迫响应中发挥的功能,阐述 Hsps 参与其他应激反应机制并发挥一定作用,对目前 Hsps 在研究中存在的问题进行讨论和展望,为作物分子育 种筛选抗逆基因提供理论依据。     

植物对非生物胁迫的生理响应及甘蔗抗旱抗寒性研究进展

依据BobBBuchananetal编著的《Biochemistry&MolecularBiologyofPlants》,结合国内有关专著和文献,归纳了植物对非生物胁迫的生理响应机制。非生物胁迫首先引起膜透性的改变、结构的变化以及发生膜脂的过氧化作用;胁迫还打破细胞内自由基的产生和清除之间的动态平衡状态,导致自由基积累过多,SOD和CAT活性下降,膜脂过氧化产物MDA含量增加,从而引起细胞伤害。逆境胁迫下,植物的基因表达发生改变,关闭一些正常表达的基因,启动一些与逆境相适应的基因,产生胁迫蛋白;同时,细胞内Pro等一些渗透调节物质的积累以提高溶质浓度,降低水势,维持细胞继续从外界吸水,从而保证植物正常生长。另外,逆境胁迫下ABA的积累也是普遍现象,研究表明,ABA是植物对逆境胁迫交叉适应的作用物质,所以有假说认为,ABA可能是植物抗逆基因表达的启动因子,传达了逆境信号。最后,综述甘蔗抗旱、抗寒性研究进展,从而对比说明了甘蔗抗逆性生理研究领域中存在的差距。