植物耐盐基因研究及其在棉花上的应用

盐害会对植物生长造成严重的危害、对农作物的产品品质和产量造成很大的损失。通过调控耐盐相关基因的表达,能提高转基因植物的耐盐能力。近年来,人们克隆了许多与耐盐相关的基因,主要包括渗透调节物合成基因、耐盐相关蛋白类基因、保护酶相关基因、转录因子的调控基因。主要综述了近年来植物耐盐相关基因的克隆及其在棉花基因工程中的研究应用等方面的一些进展,并对棉花耐盐基因工程的研究应用提出了对策和展望。     

紫花苜蓿的盐诱导基因研究进展

克隆植物盐胁迫诱导基因,分析其产物的功能,不仅可以加深对其耐盐分子机制认识,同时在植物基因工程领域具有重要的应用前景。综述了苜蓿的盐诱导基因的研究进展。     

水稻耐盐转基因研究进展

土壤盐渍化正吞噬着人类赖以生存的有限的土地资源,已经成为严重制约农业生产的另一个全球性问题。提高作物的耐盐能力是植物育种工作急需解决的关键问题。随着现代分子生物技术的飞速发展,人们寄希望于基因工程培育耐盐品种。科研工作者已经鉴定和克隆出一批耐盐碱相关的基因,这些基因的利用已成为培育耐盐水稻品种的主要途径之一。通过耐盐相关基因转化,已经获得了一些耐盐性提高的转基因水稻。本文就植物耐盐机理、耐盐相关基因的克隆及转耐盐基因水稻等几个方面进行了综述,并对该领域的前景进行了展望。     

植物耐盐性的信号转导途径及相关基因研究进展

土壤盐碱化是一个世界性的难题,严重影响作物生长,因此,培育抗盐作物具有重要的生态意义。随着分子生物学的发展,已发现与植物耐盐性相关的转导途径有盐超敏感信号途径、钙调磷酸酶(CaN)信号途径、乙烯信号途径、蛋白激酶参与的信号途径等,目前已分离和克隆了多种耐盐基因,为耐盐新品种选育提供了新的途径。本文综述了耐盐信号转导途径及相关基因的研究进展。     

小麦耐盐相关基因TaRSTR的克隆与功能分析

高盐是限制植物生长和发育的重要非生物胁迫因子。以耐盐小麦RH8706-49根部基因表达谱芯片结果为基础,利用电子克隆和RT-PCR方法克隆了一个盐胁迫时上调表达的基因,命名为TaRSTR(登录号:EU263918)。荧光定量PCR分析证实该基因受盐胁迫诱导表达,亚细胞定位结果显示TaRSTR蛋白定位在细胞核里。TaRSTR过表达提高了转基因拟南芥在盐胁迫下的种子萌发率及成年植株的耐受性。TaRSTR基因过表达可显著提高已知耐盐相关基因At FRY1、At P5CS1和AtRD29B的表达量,推测TaRSTR基因通过这些标记基因提高了转基因拟南芥的耐盐性。上述结果表明TaRSTR基因过表达能提高植株的耐盐性,是植物耐盐的正调节子。     

甘薯耐盐性研究进展

甘薯是世界上重要的粮食、饲料及工业原料作物,具有适应性强、产量高等优良特性。了解甘薯在盐胁迫条件下的耐盐机制,筛选耐盐种质资源,培育耐盐品种,对提高盐碱地利用率具有重要的实践意义。本文主要从甘薯耐盐种质资源筛选与鉴定、耐盐性评价指标、耐盐性相关基因挖掘以及提高耐盐性的途径等4个方面,综述了近年来甘薯耐盐相关的研究进展。在甘薯耐盐种质资源筛选与鉴定方面,总结了目前已报道的强耐盐、中度耐盐、弱耐盐及盐敏感甘薯种质资源。在耐盐性评价上,将众多指标归结为形态学指标和生理生化指标两大类。在耐盐性相关基因挖掘上,总结了参与盐胁迫响应的基因,如C2结构域脱落酸相关基因IbCAR1、磷脂酰丝氨酸合成酶基因IbPSS1、蔗糖非发酵-1-相关蛋白激酶-1基因IbSnRK1、甘薯R2R3-MYB基因IbMYB308、海藻糖-6-磷酸合成酶(TPS)基因IbTPS等。在提高耐盐性的途径上,总结了现阶段常采用的2种方法,即施用外源物质及培育耐盐品种。目前甘薯的耐盐性在生理代谢、耐盐基因挖掘等研究中取得诸多成果,但在提高甘薯耐盐性途径上研究较少。针对这个问题,本文提出了相应的解决方法,以期为今后开展甘薯耐盐性研究...     

利用基因芯片研究小麦耐盐突变体盐胁迫条件下基因的表达图谱

 【目的】研究小麦在不同盐胁迫时间下根部基因的应答反应。【方法】利用基因芯片技术，分析盐胁迫下耐盐小麦RH8706－49的小麦根部基因的表达情况。【结果】获得了61 215个小麦基因的差异表达图谱。在不同盐胁迫时间下大量根部基因的表达发生很大变化，即有盐诱导表达的基因，也有盐抑制表达的基因，同时对杂交数据进行多种聚类分析，并对基因表达差异的原因进行了初步分析。【结论】小麦耐盐机理非常复杂，是大量基因协调表达的结果，其中盐诱导表达基因的作用非常重要。     

大豆耐盐基因的PCR标记

 以大豆耐盐品种和盐敏感品种及“耐盐品种×盐敏感品种”组合的F2群体为试验材料,筛选和鉴定与大豆耐盐性基因紧密连锁的PCR标记,旨在建立快速准确的大豆耐盐性鉴定方法。利用BSA法,对耐(敏)盐品种池和一个组合F2的耐(敏)盐池进行了鉴定,获得一个共显性标记。经F2分析,在盐敏感个体中仅扩增出约600bp的特异片段;在耐盐性个体中扩增出约700bp的特异片段或2个特异片段(700bp/600bp),经过连锁值测定,表明该标记与大豆耐盐基因位点紧密连锁。此外,该标记在其它2个组合F2群体及12个耐盐品种和13个盐敏感品种中得到验证,表明此标记可用于大豆耐盐种质鉴定及大豆耐盐遗传育种的分子标记辅助选择,使大豆耐盐性室内鉴定成为可能。为此,大豆耐盐性基因的分子标记及其获得方法和应用已申请了中华人民共和国发明专利。     

cDNA文库构建策略及其在盐生植物中的应用

构建各种cDNA文库是目前发现新基因的基本策略,同时也是功能基因组学研究的一个主要方法.cDNA文库主要包括cDNA全长文库、cDNA差减文库和cDNA均一化文库等类型,各种文库的原理、构建方法和适用范围都有很大的不同.近年来,通过构建各种cDNA文库、获得大规模高质量EST数据库,并在此基础上分离克隆抗逆相关基因已经成为研究植物耐盐机理的重要途径.旨在对cDNA文库的主要类型及其构建策略,以及cDNA文库在盐生植物新基因筛选中的应用进行综合论述,并对植物耐盐机制的研究提出了展望.     

水稻耐盐分子机制研究进展

水稻是世界上重要的粮食作物之一，对盐胁迫比较敏感，土壤盐碱化对水稻的安全生产造成潜在风险。盐胁迫会引起水稻的渗透胁迫和离子毒害，还会在植株中引起氧化胁迫，导致水稻品质和产量下降。由于水稻根系能吸收盐分分泌有机酸，同时具有田间持水和排水晒田的生长特性，因此水稻也是一种改良盐渍土的优良作物。因此培育耐盐水稻新品种，提高水稻耐盐性，可有效提高盐渍化耕地的生产潜力，对保障我国乃至全球粮食安全具有重要意义。近年来，数量遗传学和分子标记技术不断发展，通过遗传、生化及分子生物学等手段，挖掘出大量耐盐相关 QTL 和基因，对于解析水稻耐盐分子机制，利用分子标记辅助选择、基因编辑等提高耐盐水稻育种效率，均具有非常重要的意义。但目前克隆的耐盐相关基因大多采用反向遗传学方法获得，且大多是在过表达条件下表现出耐盐性，或者耐盐基因为隐性，难以在耐盐水稻育种中应用。总结近年来水稻耐盐相关基因的鉴定和挖掘研究中所取得的进展，从有机物渗透调节、离子吸收转运调节、抗氧化系统清除活性氧调节、激素调节 4 个方面综述水稻耐盐分子机制的研究进展，并探讨未来水稻耐盐性研究面临的挑战，为开展水稻耐盐分子育种提供建议。     

盐胁迫下白蜡无性系苗期的耐盐性综合评价

目的本研究通过对9个白蜡无性系的耐盐性进行综合评价,为探究白蜡无性系的耐盐能力,选育优良耐盐林木品种,利用生物措施提高土地生产力提供理论依据。方法以1年生白蜡无性系扦插盆栽苗为试验材料,对9个无性系在不同盐胁迫条件下（0、2、4、6、8 g/L）的生长与生理指标的变化进行研究。结果在盐胁迫下,各无性系的生长受到明显抑制,并且随着NaCl质量浓度增大,无性系的生长指标（苗高增量、地径增量、生物量累积）都呈现下降的趋势,无性系YL的下降幅度最为平缓;9个无性系中的叶绿素含量也随着盐质量浓度升高而下降,YL与其他无性系存在显著性差异（P < 0.05）。盐胁迫导致无性系体内细胞膜透性与MDA含量增大,但在同一盐质量浓度时,无性系YL与Y3低于其他无性系;当盐胁迫逐步增大时,脯氨酸、可溶性糖含量因无性系品种不同而呈现不同的趋势,其中在YL、L5、QB、L2、Y3无性系中一直处于增长状态,在其余4种无性系中呈现单峰曲线,最高值出现在盐质量浓度为6 g/L的处理中;SOD酶活性呈现先升高后下降的趋势,无性系YL酶活性最高,与其他无性系有显著性差异(P < 0.05)。结论本试验采用主成分分析法对9个白蜡无性系的耐盐性进行综合评价,耐盐能力大小依次为YL、Y3、L5、QB、JJ、JN11、HX、L2、J10,试验结果为白蜡耐盐无性系的选育提供理论基础和育种材料。      

白杨派无性系苗期耐盐性综合评价及筛选

以10个白杨派无性系为试材进行盆栽试验,通过对比各无性系的盆栽苗在不同质量分数(0、0.1%、0.3%、0.5%和0.7%)NaCl单盐胁迫条件下生长和生理代谢等参数的变化,对白杨派无性系进行了耐盐性能分析与评价。结果表明:高盐胁迫明显抑制了10个无性系苗高和地径的增长率(P < 0.05),无性系0057表现出较强的速生性和高存活率;低盐胁迫对无性系生长和细胞膜系统的影响不明显,但能诱导细胞内抗氧化酶(SOD和POD)活性和可溶性蛋白含量的上升;随着土壤盐浓度的增加以及盐处理时间的延长,保护酶活性、可溶性蛋白含量、细胞膜透性和MDA含量与对照相比均有显著提高。无性系的SOD与POD、可溶性蛋白之间的耐盐系数呈显著正相关关系,POD与MDA之间的耐盐系数呈显著负相关,表明无性系可以通过积累大量可溶性蛋白,增强抗氧化酶活性减少MDA的积累,提高自身耐盐能力。利用主成分分析和隶属函数法对10个无性系的耐盐性进行综合评价,初步认为无性系0057、422和XJY具有显著耐盐性和速生性, 可作为盐碱地造林或抗逆育种的重要试验材料应用。      

杨树湿地松组织培养愈伤组织耐盐性*

对杨树无性系N L-80105, N L-80106, N L-80117和湿地松组织培养愈伤组织的耐盐性进行了研究。结果表明:以MS为基本培养基,添加2,4-D 2.0 mg kg-1和KT 0.5 mg kg-1,诱导这些树种愈伤组织效果好;在含氯化钠的培养基上,杨树不同器官外植体的愈伤组织诱导能力和耐盐程度有差异,外植体茎、叶比根强;杨树继代愈伤组织的耐盐能力显著高于湿地松,这与植株水平的耐盐性相一致,表明用愈伤组织鉴别这些植物耐盐性的方法是可行的。     

盐胁迫对灌木柳无性系幼苗生长及光合作用的影响

以江苏省林业科学研究院新近杂交培育的6个灌木柳无性系1年生扦插苗为试材,采用水培试验方法,研究了0 ~ 3 g·L^－1范围内不同质量浓度氯化钠胁迫对灌木柳无性系幼苗生长及光合作用的影响。结果表明,低质量浓度氯化钠胁迫（1 ~ 2 g·L^－1）对根长、根生物量无显著影响,高质量浓度氯化钠胁迫（3 g·L^－1）使根长、根生物量显著降低（P＜0.05）。在氯化钠胁迫处理下,苗高、茎叶生物量、叶绿素质量分数、净光合速率和气孔导度均低于对照,并随着氯化钠质量浓度提高下降幅度加大（P＜0.05）。供试灌木柳无性系中,JW2345和JW2372无性系生长和光合作用受氯化钠胁迫影响最小,耐盐性相对较强;JW1065和JW2334无性系受氯化钠胁迫影响最大,耐盐性相对较弱。图4表3参19     

盐胁迫对二倍体马铃薯叶超微结构的影响

选取经12次轮回选择适应长日照的二倍体马铃薯富利亚(Solanum phureja,PHU)与窄刀薯(S.stenotomum,STN)杂种(PHU-STN)耐盐无性系BD54-8和盐敏感无性系BD57-3为试验材料,研究其受盐胁迫后叶部细胞超微结构的差异。BD54-8和BD57-3的试管苗培养在含有NaCl浓度为0、30mmol·L-1的MS培养基,采用H-7650型透射电子显微镜观察、拍照。结果表明,BD54-8和BD57-3在未经盐胁迫时,细胞膜、叶绿体及线粒体均保持完整,超微结构没有差异。耐盐无性系BD54-8经盐胁迫后,细胞膜、叶绿体、线粒体仍清晰可见,超微结构没有明显变化;盐敏感无性系BD57-3经盐胁迫后,细胞膜受到严重破坏,叶绿体外形受损,内部出现空泡化现象,线粒体外膜模糊、嵴减少。由此可知,耐盐无性系BD54-8比盐敏感无性系BD57-3受到的破坏轻,细胞膜、叶绿体及线粒体可作为二倍体马铃薯耐盐性鉴定的细胞学指标。     

灌木柳无性系苗期耐盐性指标的筛选和综合评价

选用6个灌木柳无性系,研究其耐盐性和有关耐盐性的评价指标。在苗期盐(NaCl)胁迫条件下,测定了苗高、根长、净光合速率、叶绿素含量、丙二醛含量等10项与耐盐性相关的生长和生理指标,采用主成分分析、隶属函数分析以及回归分析法进行耐盐性综合评价和指标筛选,结果表明,苗高、叶片相对含水量和蒸腾速率等3项指标可作为灌木柳无性系苗期耐盐性鉴定指标;根据综合评价值比较,6个品种的耐盐性依次为JW2345>JW2372>JW22-2>JW51-3>JW1065>JW2334;6个品种的耐盐性预测值(VP)与综合评价值(D)呈极显著相关。     

白榆无性系生长特性及离子分布对NaCl胁迫的响应

白榆是滨海盐碱地最重要的潜在造林树种,以白榆无性系EC7和EC51为实验材料,采用盆栽实验的方法,研究5种NaCl浓度(0、50、85、120、155 mmol/L)下2个无性系生长状况及Na+、Cl-和K+在各器官的积累特点,以期探索白榆无性系各器官离子分布与积累特征及其对NaCl的响应,比较2个无性系的耐盐性,为白榆无性系在滨海盐碱地的引种栽培提供理论基础。结果显示:1)盐胁迫条件下,白榆无性系叶片黄化、干枯等盐害症状会随着浓度的增大而加重,在155 mmol/L的高盐浓度胁迫下,EC7植株死亡而EC51无死亡现象,且在相同NaCl浓度下EC7的盐害症状较EC51严重;NaCl胁迫明显抑制了白榆无性系生物量的积累,地上部位的抑制现象更加明显,在大于50 mmol/L的盐浓度胁迫下EC7各部分的生物量显著减少(P < 0.05),EC51的生物量变化更加稳定,适应性更强。2) EC7和EC51各器官Na+和Cl-含量随着盐浓度的增加而增加,Na+的分布特点为根>茎>叶。Cl-的分布特点为根>叶>茎。在大于85 mmol/L的盐浓度胁迫下,EC51各器官的Na+含量增加幅度较EC7小;EC51根中的Cl-积累较叶中多,而EC7在叶中积累较多。EC51的离子分配模式减少了盐害离子在光合器官的积累。Cl-含量在茎中最少,由此推断,茎器官可能只是一种传输通道。3) K+在各器官的含量与对照相比显著降低,EC7的降幅较大,在根和叶中尤为明显,EC51在大于85 mmol/L的盐浓度下K+含量变化较稳定,且EC51各器官中K+含量均高于EC7。EC51在茎和叶中K+/ Na+离子比值高于同浓度下EC7,表明EC51更能适应盐胁迫的高渗环境。研究表明,白榆无性系EC7和EC51均有一定的耐盐能力,能够在小于85 mmol/L的环境中良好生长,在盐浓度大于85 mmol/L的胁迫条件下,EC51较EC7有更强的适盐能力。      

甘蔗的抗盐育种技术 Ⅰ.盐分胁迫下甘蔗无性系的产量和品质性状表现

通过10个甘蔗无性系的盆栽处理,分析了O.700％和0.513％土壤Na~+含量对9种产量和品质性状的影响。结果表明0.700％土壤Na~+含量对甘蔗各性状的影响明显,尤其对株高、单茎重、蔗产量和含糖量的影响最大,可将这4个性状作为筛选抗盐品种的指标,根据这4个性状在盐分胁迫下的表现,将10个甘蔗无性系划分为5种抗感类型,福引83-13、福农83-0706属高抗盐类型,桂糖11号为抗盐类型,可推荐到福建沿海围垦滩涂地裁培。     

盐胁迫对4个中山杉无性系幼苗生长和光合作用的影响

[目的]分析NaCl胁迫条件下4个中山杉无性系幼苗的生长及光合作用的反应,并对无性系间的差异进行比较。[方法]以中山杉1年生扦插苗为材料进行盐分胁迫处理试验。[结果]盐胁迫处理60d后,在125mmol/L的盐分浓度下,中山杉4个无性系间有明显差异;当盐分浓度达到150mmol/L时,中山杉4个无性系均无法生长。盐胁迫对中山杉苗木的形态、生物量积累、苗高生长均产生不同程度的影响。125mmol/L的NaCl胁迫下4个无性系的净光合速率明显降低,而胞间CO2浓度变化不大,气孔导度和蒸腾速率各无性系间表现的趋势基本一致。[结论]中山杉4个无性系的耐盐能力为中山杉118和146强于中山杉1和302。     

苹果砧木珠眉海棠盐胁迫应答基因的微列阵研究

以盐胁迫下苹果的耐盐砧木珠眉海棠为材料,用SMARTTM方法构建了cDNA文库。随机挑取5 000个cDNA克隆制备芯片,得到差异表达的基因388个,其中249个表达上调、139个表达下调。分析其中变化量在8倍以上的42个基因,并对部分基因进行RT-PCR验证,结果与芯片杂交结果一致。根据功能把这些基因分为5类:光合作用相关基因、物质转运相关基因、基础代谢相关基因、逆境相关基因以及其他基因。其中直接参与盐应答的基因占34%,包括上游调控蛋白、合成植体内小分子渗透调节物的限速酶、胁迫产生的活性氧清除剂、直接调节离子运输和储存的蛋白等。用此cDNA微列阵体系,将基因芯片技术与cDNA文库相结合,成为全面研究盐胁迫下基因表达的有效途径。为进一步研究盐应答基因功能及盐胁迫机制提供参考。