海岛棉5个CBF/DREB基因的克隆与表达分析

低温、干旱和盐渍是影响作物生长、产量和全球地理分布的重要非生物胁迫。CBF/DREB转录因子是参与植物非生物胁迫应答反应的重要调控蛋白。为了更好地了解棉花CBF家族基因,通过生物信息学的方法,从海岛棉中克隆了5个具有完整开放阅读框的CBF基因,命名为Gb CBF1―Gb CBF5。这5个基因编码的蛋白与其他植物冷胁迫相关的CBF蛋白具有高度的保守性,含有1个AP2功能结构域和2个特征基序。系统进化树分析表明,这5个基因与拟南芥的3个参与冷胁迫的CBF基因一起聚类在DREB亚家族中的A-1亚组。通过RT-PCR的方法分析了海岛棉基因Gb CBF1―5在高盐(200 mmol·L-1 Na Cl)、干旱、4℃低温等非生物胁迫处理下的表达模式。结果表明其中2个基因在冷胁迫下上调表达,5个基因在干旱和盐处理下均下调表达。这些为进一步探索CBF基因在棉花逆境胁迫应激反应中的作用提供了有价值的信息。     

低温下冬小麦中CBF2转录因子表达分析

<正>冬小麦抗寒育种已经进入了田间常规育种与分子育种相结合的阶段,而CBF/DREB1类基因已经成功应用于植物抗逆基因工程。本研究通过对CBF家族中的CBF2基因进行实时定量分析,确定该基因在不同低温处理下表达情况,结果得出,4℃冷驯化6h冬小麦叶片中CBF2表达量达到最高,不同低温处理下冬小麦叶片在0℃作用2h,CBF2表达量最高,其他处理其表达量变化不大,而在3℃处理2h后温度升至室温后,表达量略有升高。     

植物DREB转录因子及其转基因研究进展

DREB(dehydration responsive element binding protein)类转录因子是AP2/EREBP(APETALA2/an ethylene-responsive element binding protein)转录因子家族的一个亚家族,拥有保守的AP2结构域,能够特异性地与抗逆基因启动子区域的DRE顺式作用元件相结合,在低温、干旱和盐碱等条件下调节一系列下游逆境应答基因的表达,是逆境适应中的关键性调节因子.拟南芥中与逆境相关的DREB转录因子可分为DREB1/CBF和DREB2两类,其中DREB1/CBF类成员主要参与低温胁迫应答反应,DREB2类成员则主要参与干旱胁迫应答反应.根据近十年来的报道,目前已从拟南芥、水稻、玉米、小麦、黑麦、大豆、西红柿和油菜等几十种植物中分离并鉴定出调控干旱、高盐及低温耐性的DREB基因,并利用这些基因得到了抗逆性增强的拟南芥、油菜、西红柿、小麦以及杨树等转基因植株.转基因结果表明DREB转录因子家族在双子叶植物,单子叶植物,草本植物及木本植物抗逆品种改良中均具有重要的应用价值.本文总结了十多年来特别是近五年来国内外相关研究进展,并对DREB转录因子的研究前景及其在木本植物良种选育中的研究趋势进行了展望.     

黄瓜耐冷相关基因的表达分析

低温胁迫是影响黄瓜正常生长的主要障碍因子之一,其耐冷性强弱直接影响黄瓜产量。关于黄瓜耐冷性的鉴定及耐冷机制已有较多研究,鲜有耐冷基因的报道。为挖掘黄瓜耐冷基因,提高其耐冷性,本研究根据拟南芥及其他作物中已报道的耐冷基因并结合相关转录组信息,筛选出12个耐冷相关基因。并利用5份不同耐冷级别的黄瓜材料,对12个耐冷相关基因进行表达分析,进一步确定5个差异表达基因,明确5个基因在低温胁迫中的表达模式,为下一步对其进行功能研究奠定了基础。     

石榴CBF基因家族的鉴定及响应冷胁迫的表达模式

冷胁迫是限制石榴生产的主要非生物胁迫之一。C-repeat binding factors (CBFs)是一种可被快速诱导的关键信号基因,在植物的低温应答中起着至关重要的作用。然而,CBF家族在石榴中尚未阐明,该家族在低温诱导条件下的表达模式尚不清楚。本研究在石榴基因组中鉴定了7个Pg CBF家族基因,并分析了它们的蛋白保守结构域、蛋白理化性质、基因结构、系统进化、启动子顺式作用元件以及低温诱导条件下的表达模式。结果表明,7个Pg CBF蛋白均具有AP2/ERF结构域;7个PgCBF基因分布在1号(5个)和4号(2个)染色体;系统进化分析发现,7个Pg CBF蛋白分为3个亚类;启动子顺式作用元件分析发现,石榴CBF可能参与激素响应、非生物胁迫响应过程。冷胁迫处理下,除PgCBF4外,其余6个PgCBF基因均被显著诱导,表明PgCBF基因参与响应冷胁迫生物学过程,本研究为后续深入开展石榴抗性分子设计育种研究提供一定理论基础。     

四个苹果MdCBF基因克隆与表达分析

为了筛选出苹果中的抗冻负调控基因,培育抗冻苹果新品种奠定基础,通过生物信息学的方法从苹果中克隆了4个具有完整开放阅读框的CBF基因,命名为Md CBFL1~Md CBFL4。通过与其他植物CBF/DREB蛋白氨基酸序列的多重比对发现,这4个蛋白具有CBF蛋白典型的结构特点,即1个AP2结构域,2个特征序列,即核定位信号区PKRPAGRTKFRETRHP和DSAWR保守序列。从系统进化树中可以看出苹果Md CBFL1~Md CBFL4蛋白与At DREB1蛋白聚在A-1亚族,推测它与拟南芥A-1转录因子功能相似,Md CBFL1~Md CBFL4蛋白表达受干旱、盐碱、低温等逆境胁迫的诱导。采用半定量RT-PCR的方法检测分析苹果中Md CBFL1~Md CBFL4基因在高盐(200 mmol/L Na Cl)、干旱和低温处理下基因的表达情况,结果表明,Md CBFL1基因对低温、干旱、盐胁迫3种逆境胁迫均有一定程度的响应,Md CBFL2~Md CBFL4基因受低温与高盐的诱导。为进一步阐明苹果Md CBF基因在逆境应答中的功能、机制提供了有益线索。     

白菜脱水应答转录因子BpDREB1基因的克隆及功能研究

DREB1/CBF类转录因子在植物抵抗外界胁迫上起重要作用,利用这些基因改良作物抗逆性具有重要意义。本研究在白菜中分离到一个DREB类转录因子基因BpDREB1 (EF219470)。该基因序列全长647 bp,推测编码蛋白含213个氨基酸,相对分子量为23 kD,理论等电点为5.11,与白菜中该类转录因子序列同源性为94%。进化树表明,BpDREB1属于DREB亚家族中A1亚族。基因的诱导表达模式分析显示,BpDREB1被低温强烈、迅速诱导表达,并对干旱胁迫也有一定程度的响应,但对高盐处理几乎没有响应。过表达BpDREB1的转基因拟南芥经低温诱导后,其体内可溶性糖及脯氨酸含量大幅度提高。以上结果显示BpDREB1转录因子基因具有家族成员基因结构的特征,在低温、干旱应答途径中起重要作用。     

水稻芽期耐冷性与其他耐冷性状的相关关系

以籼粳交“密阳23/吉冷1号”的F3系统群为试材,探讨了水稻芽期耐冷性遗传变异以及与其他耐冷性状的相关关系。结果表明,F3系统群的芽期耐冷性表现为近似正态的连续分布,是由多基因控制的数量性状。在自然低温或冷水处理下水稻幼苗生长能力、抽穗天数、穗抽出度、孕穗期耐冷性(低温下结实率)和成熟期综合耐冷性等性状均与芽     

绵果荠CBF基因启动子克隆及诱导特性分析

CBF基因不仅是植物CBF抗冷途径的枢纽,而且可以提高植物的抗冷能力。而植物的抗冷能力的提高是由于CBF基因调控下游抗冷基因的表达来实现的。本研究根据前期已克隆得到的绵果荠Ll CBF基因(JQ687132)序列,利用TAIL-PCR方法从新疆早春短命植物绵果荠基因组DNA中分离得到Ll CBF基因编码区上游1 172 bp启动子序列;将该序列连入克隆载体并测序,通过生物信息学分析表明,该序列含TATAbox、CAAT-box等典型的真核生物核心启动子元件,同时具有等逆境响应相关元件。在烟草叶片中的瞬时表达分析,进一步表明,在低温、干旱及盐胁迫诱导下该启动子序列具有驱动GUS报告基因表达的特性。本研究对新疆早春短命植物种质资源的开发利用及丰富作物逆境基因工程诱导启动子资源具有重要的实践意义。     

黑果枸杞LrDREB1基因克隆及其在非生物胁迫下的表达分析

DREB(Dehydrate responsive element binding factor)转录因子是植物非生物逆境适应中的关键调节因子,该类转录因子具有保守的AP2/EREBP结构域,在低温、高盐等非生物逆境胁迫下,可调控下游逆境应答基因的表达,对增强植物的抗逆能力有重要作用。黑果枸杞具有极强的耐干旱、盐碱能力,为研究黑果枸杞DREB类基因在低温、盐碱响应中的功能,本研究以强抗盐灌木黑果枸杞总RNA为模板,基于前期转录组测序拼接序列,利用RT-PCR方法克隆得到一条DREB基因。该基因含有一个1116 bp的开放阅读框,编码372个氨基酸。系统进化树分析显示,Lr DREB1基因属于DREB亚家族A2组成员,与拟南芥AtDREB2B、AtDREB2E具有较高的相似性。荧光定量PCR结果显示,Lr DREB1受盐胁迫、ABA胁迫和低温胁迫诱导表达,可能参与依赖ABA的信号转导途径,调节黑果枸杞抗盐响应。本研究通过对黑果枸杞LrDREB1基因的克隆、序列分析和表达分析,为研究Lr DREB1的功能及黑果枸杞抗盐机理提供了帮助。     

寒地水稻新品种抗冷性鉴定

为提高寒地水稻推广品种抵御低温冷害的能力,保证寒地水稻的安全生产,为新品系的提升或停试提供科学依据,开展了本项研究。研究采用减数分裂期恒温深冷水串灌方法和人工气候箱低温法,鉴定了黑龙江省水稻区域试验新品系孕穗期障碍型冷害抗性。2004—2005年共鉴定区域试验新品系45份次,审定推广4个水稻新品种,这些新品种生产表现良好。同时,阐明了寒地水稻抗冷性鉴定的必要性及应该予以考虑的问题,并对寒地水稻抗冷性育种提出了广泛引入抗冷性基因源,开展国际合作;早世代选择,跟踪鉴定;多种方法相结合,选育抗冷新品种等建议     

结球甘蓝幼苗期耐寒性鉴定

以4个结球甘蓝自交系2-1002、2-1001、R、Q2为试材,在种子萌发期和幼苗移植前期测定与耐寒性相关的生理生化指标,分析其变化规律,为结球甘蓝耐寒材料早期筛选提供理论依据。结果表明:5℃条件下种子发芽指数在各自交系间差异显著;苗期随着处理温度的降低和时间的延长,根活力、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性均呈先升后降的趋势;在8/一2℃处理条件下结球甘蓝在不同生理生化指标中各自交系间存在显著差异。综合评价杭寒性强弱依次为2-1002>2-1001>R>Q2,所以,可将5℃条件下的种子发芽指数和8/一2℃处理条件下的MDA含量结合起来作为结球甘蓝耐寒性鉴定的参考指标。     

寒地水稻品种抗旱性研究

通过对黑龙江省审定推广的42个水稻品种进行抗旱性试验,试验结果表明：黑龙江省水稻品种间在抗旱性上存在显著差异;目前黑龙江省水稻品种中抗旱性较好为空育131、垦粳2号、龙稻5号和绥粳3号。     

水稻耐冷性研究的概况与展望

植物一生完全生活在绝对适宜的环境中是罕见的,有些植物整个生活周期就是在极其严酷的环境中完成,如恶劣的气候与土壤盐碱有毒离子,以及病、虫、杂草侵染仍是作物生长的最重要障害因素。在地球上比较适宜栽培作物的土地不足10%,其余全为旱、涝、冷、热、盐和碱土等。因此,研究植物在不适环境下生理活动规律及其忍耐或抵抗的生理,培育出一些能适应不利环境条件下的作物,对提高粮食作物单位面积产量具有十分重要的意义。1　国内外研究的概况水稻冷害科学研究仅有70年的历史。日本对水稻耐冷性研究较早,日本学者将水稻低温冷害分为障害型和延迟型两大类(酒井,1944;1945),并对水稻各生育时期的低温冷害作了精细的研究,指出……     

玉米萌发期耐冷性鉴定研究

以20份玉米自交系为试验材料进行玉米萌发期耐冷性鉴定研究,初步获得了耐冷性相关的13个性状的表型值,通过主成分分析、隶属函数分析和聚类分析等方法对20份玉米材料进行耐冷性综合评价。结果表明:13个单项指标被转换成为3个相互独立的综合指标;根据材料的综合耐冷性通过聚类分析将20份玉米自交系划分为4类,其中玉米自交系J 8耐冷性较强,单独分为一类,第二类为耐冷性中等的材料,共4份,第三类为耐冷性一般的材料,共11份,第四类为耐冷性较弱的材料,共4份。     

16份薏苡种质苗期耐寒性鉴定

本研究旨在筛选出抗寒性较高的薏苡种质,为薏苡杂交育种和栽培提供重要依据。以16份薏苡种质为试验材料,在3℃低温胁迫下培养3天,测定与抗寒性相关的生理指标,并采用极点排序法进行耐寒性综合评价。结果表明：低温(3℃)胁迫下,叶片叶绿素含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性下降,种质叶片电导率含量、丙二醛含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量不同程度上升;在低温和常温的处理下,这些生理指标的变化有明显的差异,说明其变化与薏苡抗寒性密切相关;通过极点排序法得到薏苡抗寒能力排序：‘云野-6’<‘YGL’<‘云野-10’<‘云野-8’<‘云野-12’<‘云野-1’<‘云野-4’<‘云野-3’<‘云野-5’<‘YLO’<‘YOL-12’<‘云野-7’<‘云野-9’<‘云野-11’<‘云野-2’<‘Y9-5’。16个供试种质中‘Y9-5’的抗寒能力最强,‘云野-2’次之,‘云野-6’最弱,可将‘Y9-5’和‘云野-2’作为薏苡抗寒杂交育种和栽培的良好材料。     

不同生育期水稻耐冷性的鉴定及耐冷性差异的生理机制

以粳稻9516、H45、武育粳、转PEPC基因水稻、Kitaake、苏沪香粳，籼稻扬稻6号、香籼、IR64，培矮64S以及杂交稻粤优938、汕优63、X07S/紫徽100、两优培九等14个水稻品种为材料，分别鉴定了芽期（胚根1 cm, 胚芽0.5 cm）、苗期（三叶）和孕穗期的耐冷性，同时选取南京对水稻播种敏感的自然低温条件，进行低温鉴定。结果表明，芽期存活率、苗期的枯死率和孕穗期结实率均为可靠的水稻耐冷性鉴定指标。进一步从叶片的光合速率、PSⅡ光化学效率（F_v/F_m）、脂肪酸组分、活性氧指标(丙二醛,过氧化氢和超氧阴离子和抗氧化物质(抗坏血酸和谷胱甘肽)的变化等方面，研究耐冷性不同的水稻的耐冷生理机制。表明耐冷的水稻品种武育粳含较多的不饱和脂肪酸，在低温逆境下，膜的流动性愈大，低温对其伤害愈小；对杂交稻汕优63而言，其叶内抵御逆境的保护系统抗坏血酸和谷胱甘肽的循环被较大地激活，特别是谷胱甘肽再生的高速运转，与不耐冷的品种香籼相比，汕优63叶内的过氧化物质累积较少，其耐冷性表现中等。看来水稻叶片维持高的脂肪酸不饱和指数和谷胱甘肽的周转循环能力是水稻耐冷的重要特征。     

粳型恢复系耐冷性鉴定

将38个粳型恢复系在海拔2200 m的昆明市西山区团结镇田间自然条件下种植,全生育期间用自然山泉水灌溉,以当地主栽水稻品种滇系16号作对照进行分析,鉴定其耐冷性(抗寒性).试验结果表明:参与鉴定的38个粳型恢复系中,耐冷性(抗寒性)极强的恢复系仅有1个,耐冷性(抗寒性)强的恢复系有11个,说明现有的粳型恢复系的耐冷性(抗寒性)十分匮乏;粳型恢复系的耐寒性(抗寒性)与空秕率之间呈明显负相关关系,提高恢复系的耐冷性(抗寒性),应降低空秕率.