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。     

野生大豆GsEXPA3基因的生物信息学、逆境转录及毛状根转化分析

为进一步发掘野生大豆中的优质抗逆基因以用于大豆的种质改良,本研究选取积极参与调控植物生长和非生物胁迫抗性的扩展蛋白基因为对象,在野生大豆中克隆了GsEXPA3基因并对其进行了生物信息学分析,通过qRT-PCR检测该基因在逆境胁迫下的转录情况,采用大豆毛状根转化试验分析其对于根系生长的调控作用。结果显示：启动子分析表明GsEXPA3基因的转录可能参与光、脱落酸及干旱胁迫响应并与类黄酮物质合成相关。在低温和干旱胁迫下,GsEXPA3基因的转录呈显著增加趋势,分别在处理后12和9 h达到最高点,为对照组的3.27倍和2.09倍。GsEXPA3基因的过表达显著促进了转基因大豆毛状根的生长,毛状根数量、总根长和总根重,与对照组相比分别提高了56.83%、53.19%和53.35%。结果说明野生大豆扩展蛋白基因GsEXPA3对于栽培大豆的分子育种具有良好的应用价值。     

大豆Glyma.05G222700.2基因生物信息学与逆境表达分析

为研究Glyma.05G222700.2基因编码的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶在抗非生物胁迫过程的功能和原理,促进大豆抗逆候选基因的开发利用,本研究通过生物信息学方法对大豆Glyma.05G222700.2基因进行同源序列、蛋白结构、进化树和转录组分析,通过qRT-PCR分析盐胁迫下大豆不同组织中该基因的表达情况。结果表明:该基因编码区长2 040 bp,编码697个氨基酸,预测分子量为656.54 kD,pI8.026。多序列比对发现Glyma.05G222700.2蛋白包含1个Pkinase结构域。进化树分析表明该蛋白与野大豆、刺毛黧豆、赤豆一致性较高。转录组数据表明Glyma.05G222700.2基因在大豆各组织中均有表达,其中在种子中表达量最高,在根中表达量最低。qRT-PCR结果发现Glyma.05G222700.2基因在毛状根、茎、叶中均有表达,在茎中表达量最高,在叶中表达量最低;在毛状根中盐胁迫12 h表达量达到极值,盐胁迫24 h表达量下降;在茎中表达量呈上升趋势,在24 h表达量达到极值;在叶中表达量不稳定,盐胁迫2 h该基因不表达,盐胁迫6 h该基因表达量达到极值并高于对照,盐胁迫12和24 h表达量低于对照。推断该基因可能在大豆抵抗盐胁迫过程中起到重要作用。     

过量表达大豆MIR319基因提高烟草的低磷耐受性

MicroRNA是一类非编码小RNA分子,在植物磷信号通路中发挥重要的调控作用,前期研究中发现microRNA319(miR319)在低磷胁迫的大豆根中上调表达。为了进一步验证miR319的功能,本文从大豆中克隆了编码大豆miR319b的基因Gm MIR319并将其转化到烟草中,获得阳性转基因植株后鉴定其对低磷的耐受性。过量表达Gm MIR319的转基因烟草在低磷胁迫时根长明显较对照长,地上部和地下部鲜重也显著高于对照,表明GmMIR319能够提高烟草对低磷的耐受性。通过荧光定量PCR分析烟草中miR319推定的靶基因的表达,其中一个靶基因TC18729的表达量随着miR319表达的上升而下降,表明miR319可能通过调控TC18729而调节烟草对低磷胁迫的反应。本文的研究结果将有助于应用大豆miR319调控植物对低磷的胁迫反应,为通过基因工程手段培育磷高效植物提供基因源。     

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...     

利用RNA干扰技术提高大豆脂肪含量

利用冻融法将大豆11S球蛋白GY1基因RNA干扰表达载体转入农杆菌EH105中,以大豆"吉农28"为受体,通过农杆菌介导的大豆子叶节转化法导入大豆,获得T1代转基因苗12株,并对得到的转基因植株进行分子生物学鉴定。PCR和Southern杂交检测表明,RNAi植物表达载体p3301-Gy1已成功插入到转基因大豆植株的基因组DNA中;RT-PCR和SDS-PAGE检测结果表明RNA干扰在转录后水平发挥了作用,11S球蛋白表达含量降低;利用BUCHI N-500型近红外谷物分析仪对转化的大豆蛋白质和脂肪含量进行检测,结果转化植株的籽粒蛋白质含量(36.07%)平均降低1.43个百分点,脂肪含量(21.28%)平均提高0.76个百分点。因此,利用RNA干扰技术提高大豆脂肪含量是可行的。     

实时荧光定量PCR检测木薯海藻糖合成酶基因（MeTPS1-3）干旱胁迫下的表达

采用实时荧光定量PCR的方法测定木薯SC124和KU50两个品种在模拟干旱胁迫下海藻糖合成酶基因（MeTPS1-3）的转录水平变化。结果显示,与正常水分组相比：干旱处理2 h后,SC124根、茎、下部成熟叶和上部幼叶MeTPS1-3基因的表达量没有明显变化;而在KU50中,根部相对表达量上升了12倍,茎、下部成熟叶和上部幼叶没有明显变化。干旱处理24 h后,SC124根部相对表达量上升约30倍、茎部有微小的上升、下部成熟叶片却有小幅下降、上部幼叶部位上升约4倍;在KU50品种中,根部上升约14倍,茎部有微小的下调,下部成熟叶和上部幼叶表达量下调。木薯遭受干旱胁迫时,根部MeTPS1-3基因上调表达最明显,由此推测其在木薯抗干旱胁迫中起重要调控作用。     

大豆C_2H_2型锌指蛋白基因SCTF-1转化及功能分析

为探讨锌指蛋白在大豆对非生物逆境胁迫耐受过程中的作用,构建了锌指蛋白基因SCTF-1的植物表达载体p CPB-SCTF-1,利用花粉管通道法将其导入大豆中,通过抗性筛选及PCR检测,共获得了6株转SCTF-1基因植株,Southern杂交鉴定表明功能元件以单拷贝形式整合于受体基因组中。荧光定量PCR检测证明转化植株在根、茎、叶部位的表达与未转化植株相比显著提高。在4℃低温胁迫下,转SCTF-1基因植株相对电导率明显低于非转化植株,降低了21.10%~23.09%;丙二醛含量明显低于非转化植株,降低了10.56%~11.74%;过氧化物酶活性明显高于非转化植株,增加了25.02%~30.38%;转基因植株叶片未呈现明显的萎缩、萎蔫、打卷现象。因此,转SCTF-1基因的过量表达提高了转基因大豆的耐冷能力。     

大豆7S蛋白β亚基基因RNAi表达载体构建

以大豆7S蛋白β亚基基因为靶基因(基因编号:AB030840),利用RT-PCR克隆得到大豆7S蛋白β亚基基因核心序列398 bp,构建了以抗除草剂基因BAR为筛选标记的安全植物RNAi表达载体BAR-7αp-β.分子生物学检测表明7S蛋白β亚基基因的表达载体构建成功.研究结果为应用RNA干扰技术降低大豆过敏原,提高大豆蛋白品质奠定了基础.     

大豆GmFDL06基因抗干旱及耐盐性研究

bZIP转录因子在植物防卫反应和逆境胁迫应答过程中起着十分重要的作用,大豆GmFDL06是bZIP转录因子家族A组成员,其表达水平受PEG和高盐胁迫影响。本研究分析了GmFDL06转基因大豆苗期的抗干旱和耐盐性。PEG和盐处理后GmFDL06转基因植株的相对植株高度(RPH)和相对植株干重(RSDW)显著高于非转基因大豆东农50。在盐胁迫下,GmFDL06转基因植株比东农50伤害程度低,并且GmFDL06过表达减少了Na~+离子积累,降低了盐胁迫带来的伤害,且过表达GmFDL06促进了下游逆境胁迫基因的表达。这些研究结果表明GmFDL06参与大豆非生物胁迫反应,并有潜力改善大豆的干旱和盐胁迫耐受性,为大豆抗逆基因的研究及抗逆大豆材料的筛选提供了依据。     

不同程度盐胁迫对大豆苗期生物量及生理指标的影响

为研究大豆在不同程度盐胁迫下的耐盐规律,并探讨盐胁迫下影响植株生长的主要生理原因,以4份不同耐盐性大豆品种为供试材料,采用营养液水培法,用不同浓度NaCl溶液处理,测定苗期大豆植株生长指标、叶片SPAD、各部位Na~+、K~+、Cl~-含量并进行规律分析。结果表明:(1)植株地上部鲜重和干重及地下部鲜重随盐溶液浓度的升高先增大后减少,在200 mmol·L~(-1)高浓度盐胁迫下均显著低于对照,植株地下部干重在盐胁迫下变化未达显著水平。耐盐性品种在高浓度盐胁迫下植株生物积累量受抑制程度较低。高浓度盐胁迫显著降低了植株叶片SPAD,进而影响其光合作用,抑制植株生物量的积累。(2)植株根茎叶中Na~+和Cl~-含量随盐溶液浓度升高而增加,根中Na~+和Cl~-的积累较茎和叶对盐胁迫更敏感,耐盐性品种在盐胁迫下根中Cl~-积累较少,茎叶中Na~+积累较多。植株根茎中K~+含量随盐溶液浓度的升高而减少,叶片中的K~+含量在盐溶液处理下变化未达显著水平。(3)除耐盐品种晋大73外,其它品种在盐胁迫下植株茎叶中Na~+和Cl~-含量与植株生物量呈显著负相关,所有品种植株叶片中Na~+和Cl~-的含量与叶片SPAD呈显著负相关,表明盐害离子的积累是造成植株生物量减少、叶片失绿的重要原因。耐盐品种植株茎叶中Na~+和Cl~-含量与植株生物量相关性不显著,表明盐害离子对耐盐品种植株生物积累量影响不明显。     

盐胁迫对花生植株形态建成及物质积累的影响

通过不同浓度盐胁迫对花生种子萌发出苗、幼苗植株形态建成和物质积累的影响,探究各指标与盐胁迫浓度间的关系,为建立花生品种耐盐评价体系及指导盐碱地花生生产提供理论依据。通过选用豫花15、花育25、阜花11和冀花5号四个花生品种,设0、0.15%、0.30%、0.45%、0.50%和0.55%六个盐胁迫浓度,采用盆栽土培试验方法模拟自然盐碱地状况,研究不同浓度盐胁迫对花生出苗、幼苗形态和物质积累的影响。盐胁迫抑制花生出苗,阻碍幼苗植株形态建成和物质积累,且存在剂量效应。随盐胁迫浓度的增加,出苗时间延长,出苗率降低,胚轴伸长,子叶物质消耗减少,物质积累减少。显著性分析结果表明,不同盐胁迫浓度间出苗时间、出苗率、株高、主茎高、主根长、根体积、叶片数、子叶鲜干重、地上部鲜干重、地下部鲜干重和植株鲜干重等15个指标差异显著;品种间主根长、根体积、叶片数、子叶鲜重、地下部鲜重、地上部干重、地下部干重和植株干重等8个指标差异显著;根体积、叶片数、植株鲜重、地上部干重和植株干重等5个指标浓度与品种互作效应差异显著。各品种在同一指标不同盐胁迫浓度或相同胁迫浓度不同指标间的耐盐性存在差异。阜花11耐盐性相对较强而豫花15相对较弱。各指标耐盐指数与盐胁迫浓度间可用Logistic回归方程y=k/(1+exp(a+bx))进行拟合,其决定系数在0.3718~0.9436之间,均达显著或极显著水平,可有效表达花生生育前期相关耐盐指标与土壤盐含量间的量化关系。花生出苗的盐含量阈值为0.45%,超过此浓度不能出苗。相对出苗时间、相对株高、相对主茎高、相对根体积、相对叶片数、相对子叶干重、相对地上部鲜干重、相对地下部鲜干重和相对植株鲜干重等12个指标均可作为综合评价花生品种耐盐性的理想指标。     

大豆中GmKAB1基因的克隆和信息学分析

为探讨GmKAB1在大豆处于低钾胁迫下的表达水平,以大豆钾高效品系油06-71和钾敏感型品系衡春04-11为试验材料,设置低钾胁迫试验,分别在处理后0.5h、2h、6h、12h、3d、6d、9d和12d取样提取RNA,利用Real time-PCR检测各时间段GmKAB1基因的表达量。结果显示GmKAB1基因在地下部分表达比地上部持续时间更长,地下部相对表达倍数最高为3.5,较地上部相对表达倍数更高。克隆目的基因并对基因序列进行同源性及生物信息学分析,结果表明,与GmKAB1基因相似性在30%以上的同源基因有45个,GmKAB1在进化树中的位置与Glyma20g19000最近;GmKAB1编码蛋白为稳定的可溶性蛋白,具有2个保守结构域,多个磷酸化位点,表明在受到低钾胁迫后该基因编码的β亚基与α亚基结合调控电压门控钾离子通道,对大豆从根部获取钾离子可能起着关键作用。     

过表达桃PpCuZnSOD基因提高大豆耐盐性研究

为研究桃(Prunus persica L.)自由基清除剂CuZnSOD编码基因对于大豆耐盐性的促进作用,将桃PpCuZnSOD全长基因克隆到连有35S启动子的表达载体上,并通过农杆菌导入大豆基因组中,通过PCR和Southern杂交方法检测阳性转基因植株,并对T2代转基因植株进行基因表达量分析和耐盐性评估。结果表明:转基因植株有较高的耐盐性,表现为种子萌发率和存活率高,叶绿素含量高。转基因植株在盐胁迫下存活时间更长,与非转基因植株相比,转基因植株的SOD、POD、CAT酶活性较高,而丙二醛含量显著降低。研究结果表明PpCuZnSOD基因过表达可以显著提高大豆植株的SOD活性水平,缓解盐胁迫对大豆的氧化损伤。     

大豆脂质转运蛋白基因GmLTP3的特征分析

将芝麻的SiLTP3序列与大豆的核苷酸序列进行blast比对,发现大豆含有与芝麻该基因同源性高达94%的序列,克隆该基因并命名为GmLTP3。通过GmLTP3的核苷酸序列推测出其氨基酸序列,利用软件进行多重序列比对和系统发育树构建,发现该氨基酸序列与已确定功能的大豆脂质转运蛋白同源性高达99%,与蒺藜苜蓿和巴旦杏的进化距离最近。采用实时荧光定量PCR法对GmLTP3基因进行定量检测,组织表达分析表明,GmLTP3属于组成性表达基因,在大豆的根、茎、叶、花、萌发的种子中均有表达,并且在花蕾、茎和萌发的种子中表达量较高,在根、叶中表达量较低。非生物胁迫诱导表达分析表明,GmLTP3基因能够对IAA、ABA、PEG、NaCl和冷害作出应答。胁迫处理2 h后,GmLTP3表达量均有下调趋势;胁迫处理12 h后,IAA、ABA、PEG、NaCl诱导GmLTP3的表达量均有不同程度的上调,冷害处理则继续下调表达量。     

油菜盐胁迫响应miRNA及其靶基因鉴定

油菜是世界上重要的油料作物之一,然而土壤盐胁迫严重抑制油菜的生长发育和籽粒产量.前人研究表明,在盐胁迫下,植物通过表达一些miRNA,并调控其靶基因的表达,进而提高植物自身的盐胁迫抗性.本研究分别在200 mmol·L-1 NaCl处理(T)和对照(C)条件下培养油菜,取其地上部(S)和根(R)构建了12个小RNA文库...     

大豆SbPRP1和SbPRP2基因在非生物胁迫下的表达及载体构建

为研究大豆细胞壁脯氨酸富集蛋白基因在非生物胁迫下发挥的作用,利用实时荧光定量PCR,对大豆中的两个脯氨酸富集蛋白基因SbPRP1和SbPRP2在非生物胁迫下的表达情况进行检测。结果显示:SbPRP1在高盐和低温处理下表达量下降,分别在处理后1和24 h达到最低值;在模拟干旱处理下表达量先下降后升高,处理后24 h达到最大值。SbPRP2在高盐、模拟干旱和低温处理下表达量均有所升高,分别在处理后24,1和5 h达到最大值。表明SbPRP1和SbPRP2可能参与了大豆对不利环境的适应性调控。通过RT-PCR从大豆叶片中扩增SbPRP1和SbPRP2的基因全序列并构建到植物表达载体pRI101-AN上。     

大豆microRNA168调控植物低磷胁迫响应

为研究miR168在大豆响应低磷胁迫中的调控作用,从大豆中克隆了编码大豆miR168的基因MIR168,连接到植物表达载体后转化烟草,获得超量表达阳性转基因株系后鉴定其对低磷胁迫的耐受性。研究结果表明,超量表达MIR168烟草在低磷胁迫时长势强于对照,根长较对照长,地上部和地下部鲜重也显著高于对照,表明MIR168能够提高烟草对低磷的耐受性。MIR168过量表达烟草中miR168表达高于对照,其推定的靶基因AGO1的表达高于或与对照相当,表明miR168和AGO1之间存在相互调控。进一步分析miR168参与的信号调控发现,超量表达MIR168的烟草种子萌发受ABA和JA抑制,对GA3不敏感,表明miR168可能参与了ABA和JA信号调控。本文研究结果将有助于应用大豆miR168调控植物低磷胁迫,为培育磷高效植物提供基因资源。     

大豆RNA依赖的RNA聚合酶基因GmRDR1的克隆与表达特性分析

为了寻找大豆抗病新基因,培育大豆新型抗性品种,利用同源克隆的方法从大豆品种科丰1号中分离出1个新的GmRDR1基因,并对其进行序列分析,组织表达、抗逆境胁迫表达分析及该基因的亚细胞定位研究。结果表明:GmRDR1基因位于大豆基因组的第2号染色体,基因全长为3 956 bp,其中ORF为3 378 bp,编码1 125个氨基酸,相对分子量和等电点分别为279.72×103和4.63;GmRDR1含有RDRs家族的保守序列"DLDGD";该基因在所有被检测组织中均表达,并且在叶中的表达量最高;荧光定量结果发现:在大豆花叶病毒(Soybean mosaic virus,SMV)处理下,GmRDR1在抗病材料科丰1号中的表达量显著高于感病材料南农1138-2。盐及干旱胁迫下,48 h之内,该基因的表达量明显升高,SA诱导条件下该基因在6 h出现了早期响应,冷害处理下24 h表达量出现了突然的升高。GmRDR1基因的亚细胞定位结果表明:该基因所编码的蛋白定位在细胞核里。根据以上结果判定GmRDR1基因参与了大豆对SMV的抗性反应,并且能够强烈响应盐和干旱的胁迫,因此该基因在大豆抗逆分子育种中具有较好的应用价值。     

转EPSPS基因大豆植株中蛋白的表达

采用ELISA定量测定法研究了转EPSPs基因大豆不同生长时期不同器官中CP4 EPSPS蛋白含量的变化.结果表明:转EPSPS基因大豆不同器官在不同牛育期CP4 EPSPS蛋白含量表现出较大的差异,R8期籽粒中的CP4EPSPS蛋白含量在所有时期和所有组织中蛋门含世最高;上位叶和下位叶中CP4 EPSPS蛋白除V3～V5期和R8期外的表达趋势一致,茎上部和茎下部中CP4 EPSPS蛋白在不同时期表达动态趋势基本一致,根中CP4 EPSPS蛋白含量存V3～V5期下降,然后逐渐升高,R1～R8期有一个大幅度的下降过程.从V1期至R8期,随着植株的不断生长,各组织中CP4 EPSPS蛋白的含量有明显的变化.