GsERF6基因过表达对水稻耐盐碱性的影响

乙烯响应因子(ERF)是植物特有的一类转录因子,在响应非生物胁迫中具有重要作用。本研究通过生物信息学发现,野生大豆耐盐碱ERF转录因子GsERF6与水稻ERF同源蛋白的氨基酸序列相似性很高,均包含1个高度保守的AP2结构域。为探究GsERF6基因在水稻耐盐碱应答中的作用,通过遗传转化、PCR和半定量RT-PCR鉴定,获得了2个纯合的GsERF6过表达转基因水稻株系。表型鉴定表明, 200 mmol L^–1 NaHCO3处理下GsERF6转基因水稻的存活率、相对含水量、超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性、可溶性糖和脯氨酸含量均显著高于对照,活性氧积累则反之。实时荧光定量PCR分析表明, 40 mmol L^–1 NaHCO3处理6 h后渗透调节基因OsP5CS2和OsLEA14在GsERF6转基因水稻中的表达量显著高于对照。本研究表明,水稻中GsERF6的过表达可通过提高ROS清除水平、渗透调节能力及胁迫应答基因的表达来提高其耐盐碱性。     

水稻BZIP类转录因子在逆境胁迫下的作用

BZIP类转录因子在植物的逆境胁迫下起着重要作用。本研究构建水稻转录因子OsBZIP88过量表达载体pHB-Osbzip88和干涉载体RNAi-Osbzip88,通过遗传转化获得转基因植株,并对转基因植株在逆境胁迫下的表型鉴定。结果表明,过表达转基因植株抗胁迫能力高于野生型和干涉转基因植株。对OsBZIP88定量表达实验表明:OsBZIP88在水稻各组织中均有不同程度表达,且在叶片中表达量最高。本研究初步探明水稻转录因子OsBZIP88在水稻逆境胁迫应答中具有重要的作用,过量表达转录因子OsBZIP88能够增强水稻的抗逆能力。研究结果为进一步了解BZIP类家族基因和挖掘水稻抗逆基因提供了一定的依据。     

棉花幼苗对低温胁迫的响应及抗冷机制初步研究

【目的】探讨棉花不同组织对低温胁迫的响应,初步探讨研究抗冷的生理生化和分子机制。【方法】测定了4个抗冷性差异显著的材料在低温处理后的生物量、抗氧化酶活力和可溶性蛋白含量,同时分析了抗冷相关基因在豫2067根、茎、叶的表达情况。【结果】4℃低温处理24 h对冷敏感材料生长抑制最大,对根系生长的抑制大于地上部分;细胞膜透性测定结果表明,受低温胁迫后4个材料根系细胞膜能保持相对稳定的结构,而叶片细胞膜对低温胁迫敏感,抗冷材料叶片细胞膜稳定性大于冷敏感材料,低温胁迫后叶片细胞膜透性与棉花的抗冷性呈负相关,可以作为棉花抗冷性的鉴定指标;棉花在受到低温胁迫24 h后,抗冷材料根中SOD的活力基本不变,冷敏感材料根中SOD的活力却极显著下降,2个材料的根系中POD、CAT的活力均下降,但抗冷材料豫2067下降的幅度小于冷敏感材料,可溶性蛋白含量在抗冷材料叶茎中基本不变,在冷敏材料的叶片和茎中均下降。低温胁迫后5个与抗冷相关的基因在豫2067叶片中上调表达的多于下调表达的,上调表达的基因分别是脂肪酸脱氢酶基因、胁迫诱导蛋白基因、假定R2R3-MYB转录因子基因、b HLH1转录因子基因;在根中下调表达的多于上调表达的,下调的基因分别为b HLH1转录因子基因、胁迫诱导蛋白基因、伸展蛋白基因2,这与根系的生长受抑制的结果是一致的。【结论】推测这些抗冷相关基因在叶片中的上调表达与叶片生长受低温抑制程度低有一定的关系。     

一个水稻小G蛋白OsRan1的克隆及表达分析

逆境对于水稻产量和品质有很大影响,研究在逆境下水稻基因的表达变化对于研究水稻抗逆有着重要意义。该实验运用荧光差异显示(Fluorescence Differential Display, FDD)技术,从低温处理的水稻中克隆到OsRAN1基因并通过半定量PT-PCR分析该基因在低温和高盐逆境下的表达。该基因cDNA序列全长为984bp,含有一个编码221个氨基酸残基的开放阅读框,推测分子量为25.0 KD,此氨基酸序列具有GTPase活性区域,属于小G蛋白Ran亚家族,通过氨基酸相似性比对发现,Ran家族氨基酸序列高度保守,OsRAN1与TaRAN1和AtRAN1相似性分别达到98.19%和92.76%。通过半定量PT-PCR分析,发现在低温胁迫下,OsRAN1在根和叶鞘中表达量均有增加,尤其是高盐胁迫下根中OsRAN1表达量有迅速升高然后降低的变化。推测该基因在水稻逆境应答中起着重要作用。     

水稻LysM结构域包含基因OsEMSA1的克隆及过表达株系构建

LysM结构域包含蛋白(lysM domain containing protein)为植物中公认的病原菌信号受体蛋白。本研究在水稻雌性不育基因FST遗传调控网中筛选获得一个关键靶基因,暂命名为OsEMSA1,该基因编码包含一个LysM结构域的未知功能蛋白质。蛋白质序列分析表明,OsEMSA1蛋白N端包含一个信号肽序列,具备跨膜结构,LysM结构域位于蛋白C端,为胞外结构。启动子顺式作用元件分析表明,光响应元件、激素应答元件、生长调节元件在OsEMSA1启动子区有很高的分布。电子表达谱分析表明,OsEMSA1基因在野生型水稻日本晴多组织中均有不同程度的表达,而根中和开花前的胚囊中表达量相对较高,可能参与调控水稻根和雌配子发育,同时逆境胁迫、激素信号以及病菌侵害也能不同程度的诱导OsEMSA1基因的表达。基因共表达分析显示,OsEMSA1基因与激素信号传导响应、逆境胁迫应答以及抵御真菌病害的基因存在互作。本研究成功构建了由OsEMSA1基因自身启动子驱动的过表达转基因水稻株系,为进一步分析OsEMSA1基因功能奠定了实验基础,并为发掘LysM结构域包含蛋白的潜在功能提供了一定的理论依据。     

的克隆及表达分析

 逆境对于水稻产量和品质有很大影响,研究在逆境下水稻基因的表达变化对于研究水稻抗逆有着重要意义。该实验运用荧光差异显示(Fluorescence Differential Display, FDD)技术,从低温处理的水稻中克隆到OsRAN1基因并通过半定量PT-PCR分析该基因在低温和高盐逆境下的表达。该基因cDNA序列全长为984bp,含有一个编码221个氨基酸残基的开放阅读框,推测分子量为25.0 KD,此氨基酸序列具有GTPase活性区域,属于小G蛋白Ran亚家族,通过氨基酸相似性比对发现,Ran家族氨基酸序列高度保守,OsRAN1与TaRAN1和AtRAN1相似性分别达到98.19%和92.76%。通过半定量PT-PCR分析,发现在低温胁迫下,OsRAN1在根和叶鞘中表达量均有增加,尤其是高盐胁迫下根中OsRAN1表达量有迅速升高然后降低的变化。推测该基因在水稻逆境应答中起着重要作用。     

水稻ABA生物合成基因OsNCED3响应干旱胁迫

9-顺-环氧类胡萝卜素双加氧酶(NCED)是植物内源脱落酸(ABA)生物合成的限速酶,由NCED基因家族编码,水稻中响应干旱胁迫并以此调节ABA水平的OsNCED基因尚见未报道。本研究发现在水稻已报道的5个OsNCED基因中,OsNCED3的表达受干旱胁迫诱导,复水处理后其表达快速下调,其表达模式与此过程中内源ABA含量变化趋势一致。OsNCED3的RNAi转基因植株表现为干旱敏感,且生物量下降;而过量表达OsNCED3基因增加了水稻的抗旱性。干旱胁迫下过量表达OsNCED3的转基因株系有较高的ABA水平,同时其抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,以及逆境响应基因脱水素蛋白(Dehydrin)和胚胎发育晚期丰富蛋白(LEA)转录表达均高于野生型。下调表达OsNCED3的转基因株系则呈现相反的变化趋势。因此,OsNCED3是水稻干旱胁迫响应基因,调节了干旱环境下ABA水平和抗逆性。     

马铃薯StWRKY15在转基因烟草的耐寒性分析

WRKY转录因子在植物的正常生长发育以及逆境生长过程中起着重要作用.本研究以4℃作为低温胁迫水平,对'青薯9号'马铃薯组培苗进行胁迫处理.通过RT-qPCR技术对马铃薯的5个WRKY转录因子基因进行表达分析,筛选出对低温响应的基因,构建表达载体遗传转化烟草,初步分析基因的功能.结果 显示,4℃低温胁迫下,马铃薯中的StWRKY15基因上调显著(P＜0.05);STRING预测分析StWRKY15编码蛋白的互作蛋白,主要包括StWRKY72编码蛋白、StGRAS6编码蛋白、c2结构域QUIRKY蛋白;通过双酶切方法成功获得重组质粒PRI101-StWRKY15;冻融法介导转化烟草,过表达StWRKY15基因显著提高了转基因烟草的耐寒性.4℃低温胁迫下,StWRKY15基因的过表达明显增加了脯氨酸、可溶性糖及总蛋白含量,降低了丙二醛含量;胁迫10d时,转基因烟草的长势优于野生型烟草.综上所述,可推断出StWRKY15对低温胁迫有响应,在逆境胁迫下可减轻植株受到的损伤,在一定范围内增强转基因烟草的耐寒性.本研究为进一步了解马铃薯WRKY转录因子的功能提供了理论依据.     

越橘低温响应因子VcICE1的克隆和功能鉴定

为挖掘越橘低温胁迫响应基因在低温逆境胁迫应答中的作用,探讨越橘低温逆境胁迫响应机制,以北陆越橘为试材,克隆低温响应基因VcICE1(Inducer of CBF3 expression 1),分析其表达模式及对低温的响应,探讨VcICE1在抵御低温胁迫中的生物学功能。利用农杆菌介导法获得转基因拟南芥,比较转基因和野生型拟南芥对低温胁迫响应的差异。利用瞬时转化烟草叶片试验,分析VcICE1对AtCBF3的转录调控。结果表明,克隆获得越橘低温响应因子VcICE1,该基因ORF为1 566 bp,编码含有522个氨基酸的蛋白质,含有1个保守的bHLH结构域。系统进化分析表明,VcICE1与AtICE1同源性最高。表达分析显示,VcICE1在根、枝条、幼叶、花和果实中均表达,在幼叶中表达量最高,在果实中最低,并响应低温处理。在拟南芥中异位表达VcICE1,其低温抗性较野生型显著升高。瞬时表达试验结果表明,VcICE1可激活AtCBF3的表达。VcICE1能够对低温处理有明显响应,推测其在响应低温胁迫过程中发挥重要的调控作用。     

转录组与蛋白组技术结合分析水稻耐低温分子机制

低温冷害是影响水稻生长发育最严重的非生物胁迫之一。鉴定水稻耐冷相关功能基因、解析其调控耐冷性的分子机制,对水稻耐冷性分子育种有重要意义。本研究以强耐冷的粳稻品种‘丽江新团黑谷’(LTH)和低温敏感的籼稻品种‘三黄占2号’(SHZ-2)为材料,通过全基因组转录和蛋白表达谱分析这两个品种对低温响应的差异,鉴定LTH和SHZ-2差异表达的基因和蛋白及其信号通路。研究显示,两个材料中差异表达基因主要富集在蛋白代谢途径、糖代谢途径和膜转运相关途径等生物学过程,并发现抗病相关防卫基因在抗病但不耐冷的SHZ-2中上调,而在耐冷但不抗病的LTH中没有显著上调,表明水稻抗病性与耐冷性存在内在关系。此外,还发现LTH和SHZ-2之间存在很多在转录水平和翻译水平表达差异不一致的基因。本研究从转录和翻译水平对耐冷和低温敏感两个水稻品种在低温胁迫下的响应进行分析,研究结果促进对水稻苗期耐冷性分子调控机制的全面认识,并为下一步水稻耐冷基因的鉴定和耐冷性分子机制的深入研究奠定基础。     

番茄临界氮浓度模型的建立及氮素营养诊断

为构建鲜食番茄临界氮浓度稀释曲线模型,在此模型基础上建立氮素吸收模型和氮营养指数模型,对鲜食番茄氮营养状况进行诊断。试验分别于2016 年、2017 年以鲜食番茄‘苏粉14 号’为试验材料,设置了5 个施氮水平,研究鲜食番茄地上部生物量与氮浓度的动态变化。结果表明,鲜食番茄地上部生物量随氮肥施用量的增加而增加,氮质量分数随着生长发育时间而降低;鲜食番茄临界氮浓度与地上部生物量之间符合幂函数的关系,%Nc=3.7574DW-0.155,相关系数R2=0.8505。氮素吸收模型与氮营养指数模型可对鲜食番茄的适宜施氮量与氮素丰缺状况进行诊断,本试验条件下番茄适宜施氮量为270.92~281.79 kg/hm2。     

茄科作物青枯病原菌的脂肪酸鉴定

【研究目的】采用脂肪酸鉴定技术对茄科作物青枯病原菌进行鉴定,以期为青枯病的预防与防治提供技术支持。【方法】采用选择性培养技术对茄子、番茄和辣椒病株进行青枯病原菌的分离和纯化,而后对青枯病原菌进行脂肪酸鉴定。【结果】经选择性培养分离得到的36株青枯病原菌中,有33株鉴定为典型的青枯雷尔氏菌（Ralstonia solanacearum）,占91.67%;茄子、番茄和辣椒上的青枯病原菌被鉴定为青枯雷尔氏菌的比例分别为100%、90%和89.47%。【结论】脂肪酸鉴定技术具有快速性、准确性,并可通过计算机的运用使分类达到数据化、自动化,可在茄科作物青枯病的检测中得到广泛的应用。     

Effect of rhamnolipids on Rhodotorula glutinis biocontrol of Alternaria alternata infection in cherry tomato fruit

This study was conducted to evaluate the efficacy of the biocontrol yeast, Rhodotorula glutinis with a surfactant produced by Pseudomonas aeruginosa, rhamnolipids, on the inhibition of Alternaria alternata on cherry tomato fruit. A combination of R. glutinis with rhamnolipids at 500 μg/mL was more effective in suppressing A. alternata infection than application of R. glutinis or rhamnolipids alone. Moreover, integration of R. glutinis with rhamnolipids significantly stimulated peroxidase, polyphenoloxidase and phenylalanine ammonialyase activities of cherry tomato fruit, which were stronger than the single treatments. Rhamnolipids with reduced concentrations did not affect the growth of R. glutinis in vitro, but were utilized as carbon sources by yeasts under conditions of limited carbon sources. Moreover, rhamnolipids themselves reduced decay incidence of A. alternata on cherry tomato fruit and promoted the population growth of R. glutinis in vivo. This combined treatment could induce natural resistance as well as accelerate colonization of yeasts on the fruit surface, providing an effective and safe strategy to control postharvest diseases.     

黄龙疫苗(HB-1)对番茄苗期生理特性和病害防治效果的初步研究

为明确黄龙疫苗(HB-1)对番茄生长生理特性及番茄病毒病、早疫病的防治效果,通过室内生物活性测定试验,测定不同浓度HB-1对番茄表观性状及叶片氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量的影响;通过田间试验,测定HB-1对番茄病毒病及早疫病的防治效果。结果表明,室内生测试验中,HB-1稀释1000、2000、3000倍液均可显著提高POD活性,降低MDA含量,其中2000倍处理条件下,POD活性比对照提高7倍以上,诱抗效果极为显著;HB-1在稀释1000~3000倍条件下,可明显提升番茄幼苗株高、茎粗和叶片数,促进番茄幼苗生长。田间试验中,HB-1稀释800倍液对番茄病毒病和早疫病防治效果分别达96.40%和70.30%。表明HB-1在试验剂量范围内对番茄病毒病及早疫病有很好的防治作用,且可明显促进番茄幼苗生长,诱导提高POD活性,适用于番茄病毒病及早疫病的防治,具有一定的开发推广价值。     

乙醛脱氢酶基因（ALDH）转化番茄的研究

乙醛脱氢酶基因（ALDH）为目的基因,构建了pBI-ALDH 植物表达载体,番茄品系03HN31子叶为外植体,经发根农杆菌（Agrobacterium rhizogens）介导采用共培养法转化番茄。通过分子生物学技术（PCR、Southern杂交、RT-PCR）和抗逆相关生理指标测定（相对电导率及丙二醛含量）相结合的方法对转化番茄植株进行检测,研究结果表明：乙醛脱氢酶基因（ ALDH ）导入并整合到番茄的基因组中,在转录水平上可以稳定表达;在干旱、高盐和低温胁迫条件下,转基因番茄植株和对照株的相对电导率和丙二醛含量有差异,证明转化番茄植株的质膜受损程度有所降低,抗氧化胁迫性能有所提高,转化率为10.78%。     

土壤调理剂对设施菜田土壤及作物生产的影响

为了明确土壤调理剂在改良设施土壤理化性状及增加作物产量方面的作用,确定土壤调理剂产品的最佳施用量,便于在农业生产中的应用推广,笔者研究了土壤调理剂对设施菜田（以北京市房山区为例）土壤性状及农作物生产的影响。结果表明：施用土壤调理剂对提高设施土壤田间持水量、土壤阳离子交换量及番茄产量作用明显,土壤调理剂施用量与土壤田间持水量、阳离子交换量及番茄产量的关系分别可以用方程y=-8×10- 5x2+0.0329x+27.34(R2=0.958),y=-0.0004x2+0.0639x+16.39(R2=0.9344)和y=-0.0041x2++0.5155x+77.725(R2=0.9877)拟合。土壤调理剂施用量60~75 L/hm2对改善土壤理化性状、增加番茄产量最优。     

土壤施硒对番茄果实品质的影响

为研究土壤施硒对番茄果实品质的影响,采用2个不同品种番茄为供试材料,向土壤中施入硒酸钠、亚硒酸钠2种硒源,硒源浓度分别为0、7.5、15、22.5 g/hm²,测定成熟果实5项基本品质指标。结果表明：施硒后番茄果实中可溶性固形物、Vc、可溶性糖、糖酸比及可溶性蛋白含量基本高于对照,且随施硒浓度的增大,各指标大体呈先升高后降低的趋势;施硒酸钠效果好于亚硒酸钠;大番茄品质提高效果好于小番茄;2个品种的最优硒处理分别为15 g/hm² Na₂SeO₄及7.5 g/hm² Na₂SeO₄。     

ITS序列在西红柿种质资源鉴定中的应用研究

本研究根据番茄的45S rDNA序列设计引物,以西红柿基因组DNA为模板通过PCR方法扩增出ITS（internal translation spacer）序列,在克隆测序的基础上对番茄属两个野生种与三个栽培种进行分子鉴定与亲缘关系分析。结果表明:（1）五个供试材料ITS序列的变异小,GC含量高,为57.0%~65.4%。（2）用不同的聚类方法分析发现三个栽培种供试材料亲缘关系较近,而野生种醋栗番茄(Solanum pimpinellifolium)都处于不同的分支类群,表明其与其他品种亲缘关系相对较远,同时发现其生物学特性与其他品种明显不同。