偃麦草ErABF1基因克隆及功能分析

抗逆相关bZIP (Basic leucine zipper) 转录因子家族基因主要参与ABA、干旱、高盐等胁迫应答反应,其过表达能够显著增强植物的抗逆性。本研究从偃麦草（Elytrigria repens L.）中分离到一个抗逆相关 ErABF1（E. repens ABA Binding Factor 1）基因,氨基酸序列比对分析发现,该基因与小麦、玉米、拟南芥等bZIP转录因子基因同源性较高,亲缘关系较近;ErABF1基因的表达受到ABA、干旱、高盐、低温的强烈诱导;在2% PEG、200 mmol·L^-1 NaCl胁迫培养基上初步功能分析表明, ErABF1过表达提高了转基因烟草对干旱、高盐的胁迫耐性。     

外源硅对逆境胁迫下大豆抗逆相关转录因子表达的影响

为探究外源硅对逆境胁迫下大豆转录因子的表达模式,分析大豆晋豆37号幼苗在盐、干旱胁迫和外源硅作用下NAC家族GmNAC2、GmNAC3、GmNAC4、GmNAC5以及WRKY家族GmWRKY1、GmWRKY25、GmWRKY38、GmWRKY54转录因子的表达情况。结果表明:在盐、干旱逆境胁迫下,大豆植株生长受抑制,与对照相比,逆境胁迫下的植株鲜重、干重、株高、叶片数、叶片相对含水量均不同程度下降,而加入外源硅后这些指标较单独胁迫明显升高。NAC家族和WRKY家族的8个转录因子在大豆叶、茎和根系均有表达,在盐、干旱胁迫下,GmNAC2、GmNAC3、GmNAC4、GmNAC5以及GmWRKY1、GmWRKY25、GmWRKY38、GmWRKY54的表达量明显低于对照,而在胁迫下加入外源硅后其表达量明显比单独胁迫高,且随逆境胁迫时间延长,转录因子的表达量变化趋势基本一致,不同处理时间单独施加硅处理和对照无显著差异。说明外源硅能够在盐、干旱逆境胁迫下影响大豆相关转录因子的表达。     

大豆转录因子GmbZIP60对非生物胁迫的表达模式分析

bZIP基因在植物响应非生物胁迫过程中发挥重要的调控作用。前期试验已经从大豆中克隆到一个bZIP基因GmbZIO60(Genebank Accession No:DQ787038),并成功转化到拟南芥中。本研究在此基础上,利用qRT-PCR和GUS组织化学染色法研究了高温(37℃)、低温(4℃)、干旱(PEG6000)、NaCl(200 mmol·L~(-1))和ABA(100 mg·L~(-1))处理对GmbZIP60卻表达的影响。结果表明:髙温、低温、干旱和NaCl胁迫处理下,CznbZIP60表达量显著降低,分别变为对照组的0.07,0.25,0.36和0.13倍,而ABA处理对GmbZIP60表达量影响不显著,GUS染色结果与荧光定量PCR结果一致。研究认为,GmbZIP60可能以负调控的方式参与大豆抗高盐、干旱、高温、低温等非生物胁迫的应答反应。本研究为进一步鉴定和克隆大豆逆境应答关键基因、揭示大豆抗逆分子机制和大豆抗逆性基因工程改良提供了有益借鉴。     

野生大豆转录因子GsWRKY57基因的克隆与抗旱性功能分析

WRKY转录因子是近年来在植物中发现的一类重要转录因子,在植物抗逆相关过程中发挥重要作用。本研究通过对野生大豆转录组数据进行分析,从野生大豆中克隆得到GsWRKY57基因的CDS序列。该基因开放阅读框为903bp,编码300个氨基酸残基,分子量为34.23kD,等电点为5.88。氨基酸序列分析显示该蛋白含有一个WRKY保守结构域,属于III类WRKY转录因子。系统发育树分析表明该蛋白与栽培大豆同源性最高、其次是赤豆、木豆。启动子作用元件分析预测显示该基因可能存在多种非生物胁迫作用元件。组织特异性表达分析表明该基因在大豆叶片中高丰度表达,然后依次是茎、花、荚、根。GsWRKY57基因表达受茉莉酸、水杨酸、脱落酸、干旱等植物逆境诱导。过表达GsWRKY57基因的转基因拟南芥植株相对于野生型耐旱能力增强。     

野生大豆转录因子GsWRKY57 的克隆与抗旱性功能分析

WRKY转录因子是近年来在植物中发现的一类重要转录因子，在植物抗逆相关过程中发挥重要作用。本研究通过对野生大豆转录组数据进行分析，从野生大豆中克隆得到GsWRKY57 基因的CDS序列。该基因开放阅 读框为903bp，编码300个氨基酸残基，分子量为34.23kD，等电点为5.88。氨基酸序列分析显示该蛋白含有一个 WRKY保守结构域，属于III类WRKY转录因子。系统发育树分析表明该蛋白与栽培大豆同源性最高、其次是赤豆、木豆。启动子作用元件分析预测显示该基因可能存在多种非生物胁迫作用元件。组织特异性表达分析表明该基因在大豆叶片中高丰度表达，然后依次是茎、花、荚、根。GsWRKY57 基因表达受茉莉酸、水杨酸、脱落酸、干旱等 植物逆境诱导。过表达GsWRKY57 基因的转基因拟南芥植株相对于野生型耐旱能力增强。     

大豆GmLecRlk基因耐盐功能分析

凝集素类受体蛋白激酶属于类受体蛋白激酶（RLKs）家族,在植物的抗病防御反应、生长发育、胞内信号传导以及非生物胁迫反应过程中发挥重要作用。实验室前期对过表达抗逆转录因子GmNFYB1大豆进行转录组测序,获得了差异表达基因GmLecRlk(Glyma.07G005700),其开放阅读框长度为546 bp,编码181个氨基酸,蛋白结构域分析显示其含有两个丝氨酸/苏氨酸激酶结构域,属于一种G型凝集素类受体蛋白激酶。实时荧光定量PCR结果显示,GmLecRlk基因在大豆的根、茎、叶、荚中均有不同程度的表达,在根中表达量最高;200 mmol/LNaCl处理下,GmLecRlk的mRNA丰度先降低后升高,在12 h时达到最高值,表明该基因参与大豆对盐胁迫的响应。利用发根农杆菌K599获得GmLecRlk过表达转基因发状根复合植株,在盐胁迫处理下,其存活率高于对照;在拟南芥中异源表达GmLecRlk基因,转基因拟南芥在盐胁迫处理下的萌发率、绿化率和根长均高于野生型拟南芥。综上所述,GmLecRlk参与大豆对盐胁迫的反应,过量表达基因能提高大豆和拟南芥的耐盐性,为培育和改良抗盐大豆新品种提供新的途径...     

芒果MiNAC1基因的功能研究

NAC转录因子在植物非生物逆境胁迫应答中发挥重要作用,研究芒果MiNAC1基因的功能为芒果的抗逆性育种提供基因资源。干旱、盐和低温等非生物胁迫严重影响芒果的生长发育。前期研究中,课题组从芒果逆境胁迫转录组中获得了一个MiNAC1基因,表达模式分析发现其与芒果的逆境胁迫应答有关。本研究对芒果MiNAC1基因的功能进行了验证。将芒果MiNAC1基因构建到pBI121-MiNAC1超量表达载体中,并利用农杆菌介导的花序浸染法转化野生型拟南芥,对获得的T3代纯合株系进行表型观察分析和逆境胁迫处理。结果显示,转芒果MiNAC1基因与野生型拟南芥的表型类似,转基因不影响拟南芥的莲座叶数量、抽薹时间、开花时间以及开花时的植株高度。逆境胁迫处理：分别用0、200、300、400 mmol/L甘露醇进行干旱胁迫;用0、100、150、200 mmol/L NaCl进行盐胁迫;4℃低温胁迫处理转基因与对照拟南芥植株。结果显示：随着甘露醇处理浓度的增加,转基因株系与对照组拟南芥的根系生长发育均受到抑制,但转基因株系受到抑制的影响显著小于对照组拟南芥,比如在300 mmol/L甘露醇处理时,转基因株系的根长显著增长,OE9的根长是WT的1.51倍,侧根数量显著增加,OE7的侧根数是WT的5倍,另外根冠比分析显示,转基因植株的根冠比显著高于对照植株,OE2的根冠比是WT的1.53倍。盐胁迫和低温胁迫也取得了类似的结果。以上结果表明转芒果MiNAC1基因可以通过增加转基因植株的根长和侧根数量提高其对干旱胁迫、盐胁迫和低温胁迫的抗性。本研究初步揭示了MiNAC1基因的功能,为深入研究MiNAC1基因参与调控芒果逆境胁迫调控网络奠定基础。     

花生非生物胁迫响应转录因子研究进展

花生生育期易遭受干旱、低温、高盐等非生物胁迫,影响其出苗、开花、营养物质积累等过程,从而造成花生产量和品质的下降。在作物遭受非生物胁迫时,通过转录因子调控下游功能基因的表达,是植物应对胁迫的一 种重要调控模式。本文对非生物胁迫相关的转录因子NAC、AP2/ERF、bZIP、MYB等基因家族的结构、功能及相关基因在花生抗逆反应中的研究进展进行了综述,为花生抗逆分子育种提供参考。     

大豆E3连接酶基因GmPLR-2 的克隆及抗旱功能鉴定

PEG模拟干旱胁迫条件下E3连接酶GmPLR-2 基因在大豆根茎叶中呈上调表达，推测其可能参与大豆抗 旱调节。本研究克隆GmPLR-2 基因，构建植物过表达载体pCAMBIA3301-GmPLR-2、RNA干扰表达载体pCAM⁃ BIA3301-GmPLR-2-RNAi并转化到吉农38中，对T2转基因植株进行分子检测，连续7 d不浇水后测定转基因叶片 中相关生理生化指标。结果表明：共获得T2过表达阳性植株12株，RNA干扰阳性植株11株。干旱胁迫7 d后过表 达植株中相对含水率、POD活性、SOD活性、Pro含量均高于未转化植株，而RNA干扰植株中则低于未转化植株；另 一方面过表达植株中相对电导率、MDA含量均低于未转化植株而RNA干扰植株中含量则高于未转化植株，且差异 极显著，说明GmPLR-2 基因的表达与大豆中相关抗旱指标的变化有关。     

植物转录因子与作物抗逆胁迫关系的研究进展

转录调控是真核生物基因表达调控的重要机制.转录因子在植物逆境信号传递过程中起着中心调节作用,转录因子调控功能基因表达是植物应答逆境胁迫的关键,为利用基因工程创制作物抗逆新品种提供参考信息.本文概述了植物抗胁迫相关的4类转录因子(NAC类转录因子、MYB类转录因子、bZIP类转录因子和WRKY类转录因子)的结构特点和分类,并重点讨论了它们在作物抗逆胁迫中的功能.     

小麦转TPS基因植株的获得及其初步功能鉴定

为了探索利用基因工程改良小麦抗旱性和耐盐性的途径,通过基因枪法将具有抗旱和耐盐碱功能的海藻糖合酶(TPS)基因导入普通小麦品种CB9945,获得了转TPS基因的小麦植株,对T0代植株进行了PCR检测,对T2代植株进行了叶片涂抹除草剂检测并进一步进行了验证,鉴定出15个转基因株系.采用模拟抗旱、耐盐环境,对15个转基因株系进行了初步功能鉴定,发现转TPS基因小麦植株的抗旱、耐盐能力得到了一定程度的提高.     

橡胶树ICE转录因子对盐胁迫的响应及功能鉴定

ICE（inducer of CBF expression）是类似MYC（myelocytomatosis）的bHLH（basic helix-loop-helix）转录因子,在植物应对低温、干旱、高盐等非生物胁迫中起重要的调节作用。本研究通过qPCR分析橡胶树ICE家族成员的表达模式。结果表明：5个ICE家族成员均响应盐胁迫上调表达。在盐胁迫2 h时,HbICE2、HbICE3、HbICE4和HbICE5显著上调表达;在盐胁迫4 h时,HbICE4和HbICE5的表达量达到最大值,其中HbICE4的上调幅度最大;HbICE1在盐胁迫4 h内无显著变化,但在处理8 h时显著上调表达。过表达这5个ICE家族成员均可不同程度地提高拟南芥的耐盐性,其中过表达HbICE4的植株对盐胁迫的抗性最强,在盐胁迫下,野生型拟南芥（WT）全部枯萎,而HbICE4转化植株的存活率为96.29%,平均单株鲜重为0.03 g,平均单株干重为0.0035 g,在HbICE家族成员转化株系中均表现最高。在盐胁迫下,WT和HbICEs转基因植株的电导率均显著增加,叶绿素含量和相对含水量均显著降低,其中HbICE4转化植株的相对电导率的增加幅度最小,叶绿素含量和相对含水量的降低幅度最小。因此,HbICE4转化植株的抗盐性可能与增强膜系统的稳定性和减缓叶绿素降解和保持相对含水量有关。该研究结果对橡胶树HbICE家族成员的生物学功能有了新的认识,有望为改良农作物耐盐性提供候选靶基因。     

大豆GmWRKY35基因的克隆及其增强烟草耐旱能力研究

大豆易遭受干旱、盐、低温等非生物胁迫,严重导致产量下降。利用分子生物学技术提高作物抗性是作物育种的有效途径。锌指蛋白是植物中常见的重要转录因子,能够调控多种胁迫诱导基因的表达,有效提高综合抗性。在这项研究中,利用RT-PCR方法克隆大豆(Glycine max L.)GmWRKY35基因。其cDNA为1 500 bp,编码一个499个氨基酸的蛋白质,预测其分子量为54.89 kD,等电点(p I)为6.74。亚细胞定位分析表明,GmWRKY35定位于细胞核。实时荧光定量PCR分析显示,GmWRKY35转录能被干旱诱导。把GmWRKY35基因通过农杆菌介导转化烟草(Nicotiana tabacum L.)中。在干旱胁迫下,与野生型烟草相比,转基因烟草植株表现出主根较长,叶子萎焉少,POD和SOD活性较高,MDA含量和电解质渗漏率较少。主要功能验证表明,GmWRKY35基因在烟草中表达增强了干旱胁迫耐受性。这项研究表明大豆RING-H2型锌指蛋白在植物逆境中有重要作用,同时也为大豆抗性育种提供一个优良的候选基因。     

耐旱基因cspB转化大豆的研究

为提高大豆的耐旱性,本研究根据大豆偏爱的密码子将来源于枯草杆菌抗旱相关基因cspB序列进行了优化,并构建了植物表达载体pCAMBIA3301-cspB,利用农杆菌介导法将cspB基因导入大豆栽培品种Bert中。用于遗传转化子叶节外植体共3 800个,经PCR和Southern鉴定,并结合PPT抗性筛选,共获得了95棵阳性转基因植株,转化率为2.5%。经初步筛选,获得了7份耐旱性较好的转基因大豆新材料。这些材料将进一步用于耐旱转基因大豆新品种培育工作。     

NAC转录因子在水稻抗逆基因工程中的应用进展

水稻经常遭遇干旱、高盐、低温、病原菌等逆境胁迫,影响其生长发育甚至产量。NAC转录因子是植物特有的、最大的转录因子家族之一,在水稻生长发育及抵御多种非生物及生物胁迫反应中具有重要的调控作用。本文阐述了水稻NAC转录因子的结构、分类及染色体定位,并阐述了NAC转录因子在水稻抗旱、耐盐、耐冷及抗病等抗逆基因工程中应用的研究进展,为NAC转录因子的利用及水稻抗逆遗传改良提供参考。     

大豆耐盐相关基因研究进展

大豆（Glycine max（L.）Merill）是植物蛋白质和油脂的重要来源。盐胁迫是造成大豆产量损失的主要非 生物胁迫因素。耐盐基因的挖掘对培育大豆耐盐品种至关重要。本文一方面总结了通过正向遗传学获得的大豆 耐盐相关数量性状位点或基因,如萌发期耐盐性主效基因GmCDF1（Glyma.08g102000）、2个出苗期QTL（分别位于6 号和14号染色体）;苗期耐盐性主效基因GmSALT3（Glyma03g32900）以及位于G连锁群的QTL。随着对大豆耐盐性 研究的不断深入,目前认为大豆萌发期、出苗期、苗期的耐盐性无直接相关性。另一方面总结了通过反向遗传学途 径获得的参与离子运输、转录调控等耐盐性基因,以及通过生物工程技术转入外源基因提高大豆耐盐性的研究进 展,期望为解析大豆耐盐分子机制和耐盐育种提供参考。     

大豆抗旱性研究进展

大豆是人类优质蛋白质和食用油脂的重要来源。大豆生长期需水量多,是对缺水最敏感的豆类作物。干旱严重影响大豆产量和品质。抗旱大豆品种在干旱和半干旱地区的大豆生产中起着重要的作用。从干旱对大豆的影响机理、大豆抗旱机制、常用的抗旱性研究方法以及大豆抗旱性评价方法4个方面概述了大豆抗旱性的研究进展。     

转TaNHX2基因大豆的抗旱性鉴定

本研究利用转TaNHX2基因大豆T3代株系,研究其在干旱胁迫情况下表型、生理特性、生物量与光合作用等方面的变化。结果表明:随着干旱时间的不断延长,对照表现出明显的萎蔫,且转基因植株能够持续地保持绿色状态。转基因植株叶片中含水量高于对照,但株系间叶绿素和可溶性糖含量差异不大,转基因植株中的脯氨酸和丙二醛含量明显低于对照,SOD的活性高于对照。综合评价表明转TaNHX2基因大豆T3代株系比对照具有更强的耐旱性。