蛋白和核酸合抑制剂对氮素诱导甜菜谷氨酰胺合成酶基因表达的影响

谷氨酰胺合成酶(GS)家族是甜菜等高等植物体内氨态氮同化酶, 也是氮利用与循环的核心构件。为了揭示在氮素诱导下, 放线菌素D(AMD)和放线菌酮(CHM)对甜菜GS基因调控表达的影响。采用半定量RT-PCR技术, 对甜菜的胞液型谷氨酰胺合成酶基因(GS1)和质体型谷氨酰胺合成酶基因(GS2)进行mRNA的表达检测, 同时进行GS活性的测定。结果表明, 甜菜幼苗经过低浓度AMD处理2~6 h, GS活性略有增加, 9 h后, 高和低浓度AMD处理下的GS活性都下降, 且随着浓度的增加下降幅度加大, 同时GS1mRNA和GS2mRNA的相对量随浓度的增加而下降。CHM处理甜菜幼苗9 h后, 随着浓度的增加和处理时间的延长, GS活性下降幅度增加, 但GS1mRNA和GS2mRNA的相对量在不同CHM浓度处理间变化不显著。     

不同供氮条件下谷氨酰胺合成酶与谷氨酸合成酶对油菜氮素再利用的影响

为了探究不同供氮水平下氮素利用相关酶的贡献程度,采用单株砂培培养,严格控制氮素等营养供应,用15N饲喂追踪。研究了氮高效油菜品系742谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)交替抑制情况下,油菜的子粒氮素转运和积累量、氮素损失的情况以及对氮素利用率的影响。结果表明,氮胁迫与正常供氮2种情况下,在抑制GOGAT活性时,氮素利用效率最低,子粒中氮素转运比例最低,氮素损失最大,在抑制GS时影响较小。缺氮时GOGAT对子粒氮素积累、作物产量形成及作物体内氮素再利用影响很大,GS影响较小。同时发现在生育后期,正常供氮与氮胁迫2种情况下子粒中来源于营养器官前期积累的氮素达到50%⁷0%。油菜营养器官生育前期积累的氮素主要用于氮素再利用,子粒中积累的氮素大部分来源于营养器官。     

小麦谷氨酰胺合成酶基因可变剪接分析

谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase, GS)是植物氮素同化的关键酶,小麦(Triticum aestivum L.) GS由12个核基因编码,即TaGS1;1-6A/6B/6D、TaGS1;2-4A/4B/4D、TaGS1;3-4A/4B/4D和TaGS2-2A/2B/2D。利用单分子测序技术获得了TaGS基因的全长转录本,发现TaGS1;1-6A有1种可变剪接转录本、TaGS1;1-6B有2种可变剪接形式;与正常转录本编码的TaGS相比,TaGS1;1-6A-1的Gln_synt_N结构域部分缺失,TaGS1;1-6B-3缺少Gln_synth_gly_rich_site结构域;TaGS1;1-6B-4是新鉴定的转录本,编码缺少Gln_synth_gly_rich_site和Gln_synth_cat_do...     

小麦谷氨酰胺合成酶前体Ⅱ基因的克隆与分析

采用RACE方法,从小麦耐盐突变体RH8706-49的转录产物中获得谷氨酰胺合成酶Ⅱ(GS2)前体基因的全长cDNA序列,共包含1 690 bp,其中ORF区1 284 bp,编码427氨基酸。该基因已提交GenBank（登录号：DQ103756）。经Blast比对,该基因与大麦、水稻、玉米GS2的同源性分别达94.6%、87%和90.4%。经Northern Blottin     

甜菜nia基因的克隆及不同氮素形态诱导的差异表达

利用同源序列克隆方法从二倍体甜菜品种Ty7中获得氮素诱导nia基因片段,通过RACE技术克隆nia基因全长序列,该基因ORF长度2 718 bp,编码905个氨基酸,并已在GenBank上登录(EU163265),基因组中nia以低拷贝数存在。nia编码蛋白的等电点为6.12,推测分子量为102 kD,以NADH为电子供体。为揭示不同氮素形态和处理对甜菜nia基因表达的影响,采用半定量PCR方法检测不同氮素形态诱导nia基因mRNA的表达,同时测定酶活力。结果表明,当铵态氮诱导nia基因时,低浓度的铵离子能促进基因的表达,过高浓度的铵离子抑制基因的表达。当硝态氮诱导nia基因时,随处理浓度的增加,nia的表达加强,呈正相关关系。用30 mmol L^–1硝态氮诱导4 h后,nia基因表达达最高值,约在6 h后,表达明显下降。     

氮素形态对甜菜氮糖代谢关键酶活性及相关产物的影响

用营养液培养的方法, 以甜研7号为试验材料, 研究了同一氮素水平不同氮素形态比例对甜菜氮、糖代谢关键酶: 硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)和蔗糖合成酶(SS)活性及相关产物的影响. 结果表明叶片中NR活性随NO-3比例增加而增加; 根和叶片中GS活性, 当NH+4小于NO-3时, 随NH+4比例增大而增加, 当NO-3∶NH+4为1∶     

不同供氮条件下谷氨酸胺合成酶与谷氨酸合成酶对油菜氮素再利用的影响

为了探究不同供氮水平下氮素利用相关酶的贡献程度,采用单株砂培培养,严格控制氮素等营养供应,用15N饲喂追踪。研究了氮高效油菜品系742谷氨酸胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)交替抑制情况下,油菜的子粒氮素转运和积累量、氮素损失的情况以及对氮素利用率的影响。结果表明,氮胁迫与正常供氮2种情况下,在抑制GOGAT活性时,氮素利用效率最低,子粒中氮素转运比例最低,氮素损失最大,在抑制GS时影响较小。缺氮时GOGAT对子粒氮素积累、作物产量形成及作物体内氮素再利用影响很大,GS影响较小。同时发现在生育后期,正常供氮与氮胁迫2种情况下子粒中来源于营养器官前期积累的氮素达到50%~70%。油菜营养器官生育前期积累的氮素主要用于氮素再利用,子粒中积累的氮素大部分来源于营养器官。     

番茄萜类合成酶基因SlTPS7和SlTPS16的克隆与表达分析

萜类化合物(Terpenoiods)是番茄中一类重要的次生代谢产物,也是受虫害诱导而产生最多的一类挥发物;萜类合成酶基因(terpene synthase, TPS)是萜类生物合成途径中的关键酶。以‘Micro Tom’番茄为材料,利用RT-PCR技术克隆番茄SlTPS7和SlTPS16基因,并对获得的基因序列进行生物信息学分析;利用荧光定量PCR技术检测施氮量为0.38、1.534、7.67、15.34和23.01 mmol/L不同浓度氮素营养液中番茄SlTPS7和SlTPS16基因的表达情况。结果显示,SlTPS7和SlTPS16基因开放阅读框(ORF)分别为1 779和1 218 bp,编码592和405个氨基酸;均为酸性不稳定亲水蛋白,其结构以α-螺旋(Alpha helix)及无规则卷曲(Random coil)为主,亚细胞预测显示SlTPS7和SlTPS16可能在细胞膜和叶绿体上表达;在不同浓度氮素处理下,SlTPS7和SlTPS16基因表达情况存在显著差异,适量的减氮处理能够促进番茄叶片SlTPS7、SlTPS16的表达,结果可为氮素对番茄挥发性萜类合成酶基因的调控研究提...     

氮素供应水平对小粒型花生氮素代谢及相关酶活性的影响

花生籽仁蛋白质含量较高,研究不同品种花生各器官中氮代谢酶活性的差异及与籽仁蛋白质含量间的关系,可为花生优质高产提供依据.在大田高产条件下研究了氮素水平对小粒型花生各器官中可溶性蛋白质、游离氨基酸含量及氮代谢相关酶活性的影响,结果表明,适当提高氮素水平既能增加花生各器官中可溶性蛋白质和游离氨基酸的含量,又能提高硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸脱氢酶等氮素同化酶的活性,使其达到同步增加;氮素水平过高虽能提高硝酸还原酶和籽仁蛋白质含量,但谷氨酰胺合成酶和谷氨酸脱氢酶的活性下降;N素施肥水平不改变花生植株各器官中硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸脱氢酶(GDH)活性的变化趋势,但适量施N(B2、B3处理)使花生各营养器官中NR、GS活性提高;氮素水平对花生各叶片和籽仁中GDH活性的高低影响较大,但对茎和根中活性大小的影响则较小.     

甜菜亚硝酸还原酶基因(NiR)的克隆与表达分析

以甜菜品种甜研7号叶片的cDNA为模板,采用RT-PCR和3′/5′RACE技术,获得了编码亚硝酸还原酶基因(NiR)的cDNA全序列2 014 bp, 包含有1 830 bp的开放阅读框,编码599个氨基酸。所推导的氨基酸序列与菠菜及拟南芥NiR编码的氨基酸序列均具93%的同源性。生物信息学分析表明,甜菜NiR具有完整的NiR蛋白结构,含血红素蛋白β-化合物区域和4Fe-4S区域, 并利用分析软件预测其三维结构。实时荧光定量结果显示,在以0、10、20、30、40、50、80和160 mmol L^–1 NO₃^–-N处理72 h的试验中,50 mmol L^–1处理可使甜菜NiR的表达量达到最大;以0、2、4、8、16、32、64和128 mmol L^–1 NH₄⁺-N处理48 h的试验表明,8 mmol L^–1和64 mmol L^–1处理条件下甜菜NiR表达量相对较高。硝态氮和铵态氮不同配比处理48 h的试验中,NO₃^–-N和NH₄⁺-N比例为80:20可使甜菜NiR的表达量达到最大;在氮素诱导的基础上,蛋白抑制剂放线菌酮处理9 h,随着处理浓度的增大,NiR的表达量逐渐下降;不同浓度NO₂^–处理的试验中,40 mmol L^–1处理下NiR的表达量最大。     

甜菜源库关系的研究

为阐明源、库的关系对甜菜产量形成的影响。运用比较生理学的方法,研究了不同特性甜菜品种群体源、库的形成及其相互关系以及源、库发展在产量形成中的作用。结果表明,甜菜群体LAI和LAD可作为衡量源大小及能力的重要指标。光合源的同化能力直接影响着块根库容的大小,后期较大的光合源会抑制块根库的扩大,影响甜菜产量的形成。揭示了丰产、高糖甜菜品种的源库关系,LAI峰值出现在块根及糖分增长期,最大LAI应在4.3以上,达到峰值后要有20 d左右的相对稳定持续期,糖分积累后期LAI应保持在2.4左右。群体LAD应在块根及糖分增长期达到19.3 m2.d以上,后期呈缓慢下降变化。以上结果可为指导甜菜生产实践提高产量提供理论依据。     

甜菜花叶病及种质资源抗性的研究进展

甜菜花叶病是甜菜生产的世界性病害,可经多种蚜虫非持久性传播。花叶病毒侵染甜菜,嫩叶常出现脉间褪绿的明脉现象,发生皱缩;功能叶片会出现明暗相间的绿色斑驳,进而产生花叶,严重的发生坏死,给甜菜生产造成巨大损失。归纳了BtMV病原及种质资源抗性的研究概况,分析了BtMV病原生物学特性、病原基因组及编码蛋白结构功能,病原介体及病毒复制模式,以及BtMV侵染甜菜植株及叶片的结构与微观变化。总结了当前用于甜菜花叶病的检测方法和甜菜种质资源的花叶病抗性与抗病反应的研究进展。提出了当前甜菜抗花叶病需要深入开展的研究论题,并对甜菜抗花叶病分子机理和基因工程育种进行了展望。为该病的深入性研究,特别是基因工程育种提供参考。     

内生真菌对甜菜主要农艺性状及氮糖代谢关键酶活性的影响

采用内生真菌F11液浸种、喷叶及灌根处理方法,调查其对甜菜栽培品种KWS2409的主要农艺性状及对甜菜氮、糖代谢关键酶即硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、蔗糖合酶(SS)和蔗糖磷酸合酶(SPS)活性的影响。结果表明,内生真菌F11菌株对甜菜的含糖量有明显的提高作用,其中以灌根处理效果最好,其叶鲜重、叶绿素含量、单根重、含糖率和产糖量的平均值分别提高了66.67%、47.42%、6.96%、17.46%和25.63%。在整个生育期,内生真菌F11显著提高了氮糖代谢酶活性,其中NR和GS活力分别呈“M”型双峰曲线和抛物线型变化,而SS和GS活力呈单峰曲线变化,后期根部SS合成活力明显高于分解方向活力,生育前期SPS活力高于后期。叶丛形成期达到最高峰,说明NR、GS、SS和SPS活性的增强是甜菜含糖量升高的主要生理原因。     

Genetic Control of Five Isozyme Systems in Sugar Beet (Beta vulgaris L.)

Genetic markers are most useful in plant breeding but so far only a few morphological and isozyme markers are known in Beta vulgaris. In this paper, the isozyme systems aconitase (AGO), NADH-:dihydrolipoamiddehydrogenase (DIA), esterase (EST), fructose-1,6-bisphosphatase (FDP), and hexokinase (HK) were genetically analysed. Isoelectric focussing (IEF), vertical polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) and starch gel electrophoresis (SGE) were used to separate the isozymes. A total of eight loci could be identified. The allelic forms of Aco-1, Dia-1, Est-1, Est-5 and Hk-1 are active monomers. The gene products of Est-3 and Fdp-2 are active as dimers. Est-2 also showed allelic forms without activity; null-alleles.     

基于ISSR和AFLP标记开发甜菜 SSR 引物的研究

本研究以ISSR-PCR和AFLP标记原理为基础,介绍一种新的分离甜菜基因组微卫星引物的方法。首先对甜菜基因组DNA进行酶切并连接已知序列的接头,构建基因组DNA酶切文库,同时用一个或两个ISSR引物,扩增文库中两端含微卫星序列片段并进行克隆测序,根据测序结果设计微卫星序列间的IP1引物和IP1与微卫星序列间IP2 引物;再根据侧翼序列克隆原理,采用巢式PCR进行基因组步移,扩增IP2引物下游序列,根据巢式PCR产物测序结果,设计微卫星序列另一侧的引物IP3 ,IP2和IP3即为SSR标记引物,对获得的SSR引物进行PCR验证,结果表明SSR引物产率为16%,本研究获得的SSR引物具有较高的多态性,对于后续的遗传多样性检测和遗传连锁图构建具有重要意义。     

Production of Haploid Sugar Beet (Beta vulgaris L.) by Culturing Unpollinated Ovules

The culture of unpollinated ovules is shown to be a suitable system for the production of haploid sugar beet (Beta vulgaris L.). The yield of haploids depended upon the genotype and varied between 0 and 13 % with a mean of 1.0 %. Haploid plants could be produced from approximately 50 % of all genotypes examined. The majority of the haploids isolated (about 90%) maintained the haploid genome level during the in vitro culture and propagation; 10% of the haploid clones showed a spontaneous doubling to the diploid genome level.     

Observations on the in vitro Production of Vernalized Sugar Beet (Beta vulgaris L.)

Rooted shoots of sugar beet were vernalized in vitro for three months and then transplanted into the field without acclimatization. All surviving plants bolted two months later.