SGT1正调控橡胶树白粉菌在拟南芥上激活的抗病性

通过在拟南芥野生型Col-0和突变体sgt1b、eds1上接种橡胶树白粉菌Oidium heveae HN1106,分析了白粉菌细胞进入率、叶片发病症状、菌丝生长状态、细胞死亡和活性氧产生等表型。结果表明,与野生型Col-0相比,橡胶树白粉菌在拟南芥sgt1b上激发的早期抗病性、后期抗病性以及抗病反应部分降低,暗示着SGT1在稳定识别橡胶树白粉菌的抗性蛋白方面发挥着非常重要的作用。     

ATAF2正调控拟南芥对橡胶树白粉菌的抗病性

橡胶树白粉菌(Oidium heveae)侵染拟南芥野生型Col-0,激发拟南芥的抗病反应。该抗病反应依赖于EDS1（enhanced disease susceptibility 1）,EDS1在TIR-NB-LRR（Toll-Interleukin1 Receptor-nucleotide binding-leucine-rich repeat）类抗性基因介导的抗病信号通路中发挥非常重要的作用,但目前还不清楚具体的EDS1上、下游作用元件是什么。为了进一步研究橡胶树白粉菌在拟南芥上激发的抗疾信号通路,本实验室对接种橡胶白粉菌oidium heveae HN1106的拟南芥野生型Col-0进行了RNA-Seq数据分析,结果表明,拟南芥Col-0在接种橡胶树白粉菌4 d后,NAC家族 (ATAF1,2 and CUC2, NAM)转录因子ATAF2基因上调表达20倍,并且正调控拟南芥对橡胶树白粉菌的抗病性。另外,笔者通过体外蛋白质pull-down试验和体内原生质体免疫共沉淀试验,发现ATAF2可以直接与EDS1发生相互作用,这为将来进一步阐明EDS1抗病信号通路奠定了很好的基础。     

拟南芥AtBT4对灰葡萄孢的抗性机制分析

【目的】揭示AtBT4在拟南芥抗灰葡萄孢中与SA、JA信号途经的相互关系。【方法】利用RT-PCR技术,检测用SA、SA类似物BTH、JA、ACC及灰葡萄孢处理拟南芥野生型Col-0后其AtBT4的表达情况;检测经SA和JA处理后拟南芥SA、JA途径相关突变体AtBT4的表达情况;并检测接种灰葡萄孢后拟南芥野生型Col-0、bt4突变体和回复突变体抗病相关基因的表达情况。【结果】JA处理和接种灰葡萄孢后,拟南芥野生型Col-0中AtBT4的表达明显增强。但经JA处理后,JA不敏感突变体jar1的AtBT4表达变化趋势与野生型明显不同,AtBT4的表达水平不受JA诱导。SA信号途径相关突变体eds5、sid2和npr1中AtBT4的表达明显低于野生型,但变化趋势与野生型基本一致。bt4突变体中抗病相关基因PR1、PR4、PDF1.2和BIK1的表达明显低于野生型和回复突变体。【结论】AtBT4的表达受JA和灰葡萄孢的诱导,AtBT4突变影响抗病相关基因PR1、PR4、PDF1.2和BIK1的表达,AtBT4可能通过SA、JA信号途径影响拟南芥对灰葡萄孢的抗性。     

拟南芥ABI3基因缺失突变体的鉴定及对盐胁迫的响应

采用PCR和RT-PCR技术分别在DNA和RNA水平上对由于T-DNA插入所导致的拟南芥ABI3基因突变体进行鉴定,鉴定后将野生型Col-0与纯合abi3突变体种子分别置于含不同浓度NaCl的MS培养基上培养,测定萌发率、生物量和根长。结果表明:在NaCl胁迫下,野生型Col-0和纯合abi3突变体种子的萌发率、生物量和根长均随着NaCl浓度的增加呈现下降趋势。在相同NaCl浓度下,纯合abi3突变体种子的萌芽率、生物量和根长均低于野生型Col-0。当NaCl浓度达到150 mmol/L时,纯合abi3突变体种子的萌芽率、生物量和根长均降到最低,与野生型Col-0存在极显著差异。可见,拟南芥ABI3基因具有提高拟南芥抗NaCl胁迫能力的作用。     

蔗糖对拟南芥根系偏斜角度的影响

本文以野生型拟南芥Col-0及NRT1.1突变体nrt1.1-1和chl1-5为材料,通过在培养基中添加不同浓度的蔗糖,研究了蔗糖对拟南芥根系偏斜程度的影响.结果表明,0,3％蔗糖处理野生型与突变体拟南芥的根系偏斜角度有显著性差异,突变体根系偏斜角度分别是野生型的1.34-1.80倍(nrt1.1-1)和1.71-2....     

缺磷抑制拟南芥对镉的吸收

以野生型拟南芥Col-0和铁转运蛋白缺失突变体irt1为试验材料,设置缺磷无镉处理(-P-Cd)、缺磷加镉处理(-P+Cd)、正常供磷无镉处理(+P-Cd)和正常供磷加镉处理(+P+Cd),研究缺磷对拟南芥镉吸收的影响。结果表明:40 μmol·L^-1 镉处理条件下,与正常供磷相比,缺磷处理显著提高了Col-0拟南芥叶片的叶绿素相对含量和植株干质量,缓解了镉对拟南芥Col-0的毒害;缺磷处理降低了Col-0植株体内的镉含量,并抑制了根中铁转运蛋白基因IRT1的表达;在irt1突变体中,缺磷处理虽然也降低了植株体内的镉含量,但降低幅度显著低于Col-0植株。因此,推测IRT1基因在缺磷抑制拟南芥对镉的吸收、缓解镉毒害中起作用。     

盐、干旱胁迫对拟南芥WRKY71基因突变体种子萌发的影响

WRKY71是影响拟南芥开花和分枝发育的重要转录因子,而其在种子萌发中的作用尚不清楚。本研究以拟南芥野生型(Col-0)、WRKY71过表达突变体(D27)和T-DNA插入突变体(wrky71)种子为材料,分析正常条件、盐胁迫、干旱胁迫处理对种子萌发的影响。结果表明:正常条件下三种材料萌发一致;盐胁迫下尤其是LiCl处理的wrky71种子萌发率优于Col-0,而D27则低于Col-0;干旱胁迫1 d时,D27明显低于Col-0,随后三者的萌发率达到一致。这说明,D27种子萌发对盐和干旱胁迫较Col-0敏感,而wrky71相对不敏感。     

EIN因子在HrpNEa诱导拟南芥蚜虫抗性机制中的调节作用

为明确蚜虫对不同拟南芥品系经HrpNEa蛋白诱导后的寄主选择机制,利用刺吸电波技术(EPG)记录了桃蚜在EVP(Empty Vector Preparation)与HrpNEa处理的拟南芥野生型Col-0和乙烯通路突变体ein2-1、ein5-1上的刺吸取食波形,比较了桃蚜在拟南芥不同处理材料上的驱避行为.研究结果显示:EVP与HrpNEa处理拟南芥后,桃蚜在ein2-1上取食时,反映被动取食行为的E波比例和平均周期没有明显差别,而在Col-0和ein5-1上取食时,EVP处理与HrpNEa处理均有明显差别,且驱避数据与EPG结果一致.表明HrpNEa可以通过激活乙烯信号通路重要因子EIN2诱导植物抗虫性.EVP与HrpNEa处理后3种拟南芥材料叶片的胼胝质染色测定结果也支持上述结论.     

巴西橡胶树LEAFY基因的克隆及其对拟南芥的转化

研究巴西橡胶树开花调控机理是缩短橡胶树育种周期的重要研究内容。本研究通过同源克隆的方法,克隆了2个橡胶树LEAFY(简写为LFY)基因,分别命名为HbLFY1和HbLFY2。采用农杆菌介导法,将其转化野生型拟南芥和拟南芥LFY突变体,发现克隆的橡胶树LFY1和LYF2基因并不能显著促进拟南芥提早开花,也不能恢复拟南芥LFY突变体开花时间。据此推测,LFY基因可能不是调控橡胶树开花的关键基因或不能独自起作用。     

AtMYB73基因正调控拟南芥对盐胁迫的响应

为明确拟南芥R2R3-MYB转录因子家族第22亚族基因AtMYB73在拟南芥抵抗盐胁迫过程中的功能,本研究将拟南芥野生型Col-0、AtMYB73基因的T-DNA插入突变体myb73和超表达突变体OE进行NaCl胁迫处理,检测突变体在NaCl胁迫下的种子萌发率、存活率及抗盐相关基因的表达情况。结果发现,在NaCl胁迫下,myb73突变体的种子萌发率、幼苗的存活率、成株时期的存活率及拟南芥抗盐相关基因MYB44、SOS2和SOS3的表达均明显低于野生型和超表达突变体,表明AtMYB73基因正调控拟南芥对盐胁迫的响应。     

拟南芥PMRP基因在叶绿体淀粉粒积累和抗寒性中的作用

【目的】分析推测的膜蛋白（putitave membrane realated protein,PMRP）在拟南芥叶绿体发育过程的作用,明确PMRP对拟南芥光合能力的影响及抗寒性分析,为改善作物光合性能及增强抗逆性提供理论依据。【方法】构建PMRP的RNAi和过表达载体,转化农杆菌EHA105,采用花絮侵染法转化野生型拟南芥（Columbia,Col-0）,获得PMRP RNAi和过表达转基因拟南芥;以野生型和PMRP RNAi、过表达转基因拟南芥为材料,利用细胞生物学方法,观察PMRP表达量对拟南芥叶肉细胞叶绿体的结构和淀粉粒积累的影响;利用红外CO₂分析法测定拟南芥的光合速率,分析PMRP对拟南芥光合能力的影响。选取16 h光照、21℃条件下培养的21 d的野生型Col-0、3个过表达PMRP转基因拟南芥株系,3个PMRP-RNAi转基因拟南芥株系,用冷光源培养箱培养,先在4℃培养7 d,然后在-8℃培养1.5 h,取出放到16 h光照、21℃条件培养7 d后,分析PMRP转基因拟南芥对寒害的抗性。选取14 d的野生型Col-0、3个过表达PMRP转基因拟南芥株系和3个PMRP-RNAi转基因拟南芥株系,对其莲座叶细胞渗出液电导率进行测定。【结果】获得PMRP RNAi和过表达转基因拟南芥株系;通过测定野生型和转基因株系的莲座叶光合速率,野生型Col-0的光合速率为7.3 μmol·m^-2·s^-1,PMRP-RNAi转基因拟南芥的光合速率分别为8.8、7.8和8.5 μmol·m^-2·s^-1,PMRP表达量的降低略增强了拟南芥的光合速率。野生型Col-0的绿叶率为48%,过表达PMRP转基因拟南芥的3个株系绿叶率分别为48.6%、47.8%和49.2%,3个PMRP-RNAi转基因拟南芥的绿叶率分别为65.9%、67.4%和68.3%,表明PMRP表达量的降低增强了植物的耐寒性。在-8℃下处理30 min,野生型Col-0拟南芥莲座叶的渗出液电导率为70.67 μS·cm^-1,PMRP-RNAi拟南芥莲座叶渗出液电导率分别为48.57、45.40和52.10 μS·cm^-1。表明PMRP表达量的降低明显降低了逆境对细胞膜的损伤。通过对PMRP-RNAi转基因拟南芥和野生型拟南芥完全展开的莲座叶,进行超微结构分析,发现野生型拟南芥莲座叶细胞中,叶绿体为椭圆形,而PMRP-RNAi转基因拟南芥莲座叶细胞叶绿体变为近似圆形;在光照情况下,PMRP-RNAi转基因拟南芥叶绿体中淀粉粒的积累与野生型相似,均有明显的淀粉粒积累,但在黑暗环境中,PMRP-RNAi转基因拟南芥叶绿体中淀粉粒积累明显增多。【结论】PMRP表达量降低造成叶绿体形状由梭型变为圆球型,淀粉粒明显增多,增强了拟南芥的抗寒性。     

转Pal基因拟南芥对根际土壤细菌群落的影响

利用 Miseq测序技术研究了转苯丙氨酸解氨酶基因(Pal)拟南芥对其根际土壤细菌群落结构和多样性的影响。结果表明,转Pal基因拟南芥土壤细菌Chao指数显著高于突变体和野生型;从Shannon和Simpson指数来看,转Pal基因拟南芥根际土壤细菌的群落多样性显著高于野生型和突变体;转Pal基因处理与突变体相比,在门水平上变形菌门(Actinobacteria)的相对丰度增加,在纲水平上α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)的相对丰度增加;转Pal基因拟南芥起作用的主要类群为变形菌门(Proteobacteria)、蓝藻菌门(Cyanobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria)、粘球菌目(Myxococcales)等。转基因拟南芥根系可能促进或抑制具有某些特定生理特征的根际微生物种群,从而改变了土壤细菌群落的结构和多样性。     

拟南芥H3K27甲基转移酶CLF响应环境温度和参与温度形态建成研究

目的 探索拟南芥H3K27甲基转移酶CURLY LEAF(CLF)在温度形态建成中的作用。方法 在不同温度条件(22和16 ℃)下,对拟南芥Arabidopsis野生型Col-0和突变体clf-29进行表型分析和转录组分析,筛选差异表达基因。结果 在不同温度条件下,clf-29表现出显著的表型差异,相较于22 ℃,16 ℃时clf-29和Col-0的表型差异更小。转录组分析发现CLF的缺失会导致大量基因表达差异,并将其分为4种类型(仅在Col-0显著上调、下调,仅在clf-29突变体显著上调、下调),包含96个温度响应基因。结论 拟南芥表观遗传调控因子CLF响应环境温度,并参与温度形态建成。     

拟南芥茎表皮蜡缺失突变体cera蜡成分分析

陆生植物表面覆盖的表皮蜡对其与环境相互作用和维持正常生长具有重要作用.表皮蜡是由疏水的超长链脂肪酸(VLCFAs)及其衍生化合物组成.利用化学诱变剂EMS处理拟南芥野生型种子(Col-0),分离得到茎蜡缺失突变体cera.遗传分析表明,该突变株系为单基因隐性突变.突变体茎显浅绿、果荚短小且低育.扫描电镜结果显示突变体茎...     

生长素促进拟南芥AtNRT1.1基因表达增强硝酸盐吸收

为研究生长素信号对植物硝酸盐营养吸收的调控作用,采用扫描离子选择电极技术 (SIET) 和实时荧光定量 PCR 技术(qRT-PCR),测定拟南芥野生型Col-0、生长素过表达突变体yuc1-D以及生长素通路缺失突变体axr1-12 3种株系初始根中硝酸根离子(NO-3)吸收速率以及硝酸盐转运蛋白基因AtNRT1.1表达量的差异,并进一步检测Col-0株系以及硝酸盐转运蛋白突变体nrt1.1株系在正常条件(CK)或施加外源IAA及生长素极性运输抑制剂2,3,5 三碘苯甲酸(TIBA)处理下的NO-3流速和AtNRT1.1基因表达量的差异。结果表明:yuc1 D株系的NO-3吸收速率以及AtNRT1.1基因表达量相比野生型均有大幅增加,而axr1-12株系的 NO-3吸收速率以及AtNRT1.1基因表达量相比野生型显著降低;在Col-0株系中施加外源IAA对NO-3吸收速率以及AtNRT1.1基因表达量有明显促进作用,而施加TIBA的效果反之,说明生长素对硝酸盐吸收有增强效应。nrt1.1株系在CK、IAA、TIBA处理下NO-3吸收速率差异较野生型不明显,揭示了AtNRT1.1基因在生长素促进硝酸盐吸收途径中所起的重要作用。      

DNA去甲基化酶对拟南芥Laccase家族基因甲基化及转录模式的影响

植物Laccase家族蛋白,是铜蓝氧化酶超家族的重要成员,具有包括抗病性在内的多种生物学功能。利用拟南芥野生型及ros1、rdd和dme突变体的全基因组甲基化测序(BS-SEQ)数据,分析了拟南芥Laccase蛋白家族基因(AtLACs)的DNA甲基化模式。结果表明:在野生型和不同DNA去甲基化酶突变体中,该家族少数成员在基因上游区和转录区存在较高水平的甲基化修饰现象。转录组测序(RNA-SEQ)数据分析结果显示,在野生型和不同突变体中,AtLAC家族基因的转录水平普遍较低。而AT5G48100基因在拟南芥胚乳细胞中剧烈表达,DME突变后,其表达水平进一步剧烈增强。综合而言,在野生型和不同DNA去甲基化酶突变体中,AtLAC基因家族大部分成员的DNA甲基化修饰与转录调控关联不强,但有些基因的DNA甲基化程度与转录水平之间有密切联系。     

橡胶树白粉菌MAPK级联信号途径全基因组鉴定及途径模型建立

从全基因组水平鉴定橡胶树白粉菌(Oidium heveae)的MAPK级联信号途径基因,并对其进行Blast比对、蛋白质结构域及聚类分析,构建橡胶树白粉菌中的MAPK级联途径简图,为深入研究其MAPK级联途径的功能奠定基础。利用橡胶树白粉菌基因组数据库和小麦白粉菌(Blumeria graminis)的同源序列进行比对,获得25个MAPK信号途径相关基因。在橡胶树白粉菌基因组中发现了2个MAPK基因、2个MAPKK基因和5个MAPKKK基因。多重序列比对与保守位点分析表明,橡胶树白粉菌MAPK信号途径的激酶结构域均高度保守。在橡胶树白粉菌中构建Fus3/Kss1MAPK、Hog1 MAPK、Slt2(Mpk1)MAPK 3条MAPK级联途径,为深入探究植物病原真菌MAPK超家族的功能奠定了基础。     

拟南芥跨液泡膜磷转运蛋白基因突变体的初步筛选

观察分析了拟南芥的编码转运蛋白和其相关基因,构建了T-DNA突变体。利用野生型拟南芥和构建的T-DNA突变体拟南芥在形态学上的差别,发现了一株可能新的耐磷突变体。通过对野生型拟南芥和磷饥饿突变体的对比分析,可以为植物在耐磷方面的研究提供重要的线索。     

拟南芥atcwinv1基因T-DNA插入纯合突变体PCR鉴定及表型观察

以拟南芥atcwinvl 基因T-DNA插入纯合突变体和野生型植株为材料,比较研究了2种基因型植株在营养期和生殖期的形态差异.结果表明:拟南芥atcwinvl 基因T-DNA插入纯合突变体(简称突变体)较野生型萌发率平均下降5.88个百分点;突变体在44 d抽薹,较野生型延后4d;分支数平均4支,较野生型下降20.84...     

硝酸还原酶介导的一氧化氮对植物铝胁迫耐受性的增强作用

以拟南芥野生型、一氧化氮(NO)产生途径相关突变体Atnoa1(NO合成酶缺失突变体)和nialnia2(硝酸还原酶缺失突变体)为材料,研究铝毒害对拟南芥野生型、Atnoa1和nialnia2的影响。试验结果显示,不同浓度(0~200μmol/L)Al Cl3处理抑制了拟南芥中根的生长,野生型和Atnoa1突变体表现出一致的抑制趋势,而nialnia2突变体中根生长的抑制程度更严重。进一步的结果显示,Al Cl3处理增加了拟南芥中丙二醛和活性氧(H2O2和O-2·)含量,野生型和Atnoa1突变体表现出一致的增加趋势,而nialnia2突变体中丙二醛和活性氧含量增加幅度更大;此外,Al Cl3处理显著增加了拟南芥中还原型抗坏血酸(As A)和谷胱甘肽(GSH)的含量,野生型和Atnoa1突变体表现出一致的增加趋势,而nialnia2突变体中As A和GH含量增加幅度最小。这些结果表明,硝酸还原酶途径介导的NO在增强植物抗铝毒害过程中起着重要的作用。