喷施茉莉酸诱导长白落叶松抗性对舞毒蛾生长发育的影响

【目的】采用喷施茉莉酸处理诱导长白落叶松产生系统抗性,分析系统抗性对舞毒蛾生长发育和繁殖的影响,揭示局部与全株处理诱导抗性的差异。【方法】以3种不同浓度(0.01、0.10和1.00 mmo L·L-1)的茉莉酸局部或全株喷施长白落叶松苗,以喷水组为对照(CK),观察记录各处理组舞毒蛾生长发育状况和产卵量,分析其解毒代谢酶的活性。【结果】取食用茉莉酸局部或全株处理长白落叶松后,各处理组舞毒蛾3~6龄幼虫体质量均低于CK,其中1.00和0.10 mmol·L-1局部及全株处理组的舞毒蛾3~6龄幼虫、0.01mm·L-1局部和全株处理组的舞毒蛾5、6龄幼虫体质量与CK差异显著(P0.05)。各处理组的幼虫存活率、雌雄蛹质量和产卵量均低于CK,其中除了0.10 mmol·L-1全株处理外,其他各处理组的蛹质量均和产卵量与CK差异显著(P0.05)。浓度相同时,茉莉酸局部处理对舞毒蛾生长发育和产卵量的抑制作用与全株处理相近,且处理浓度为1 mmol·L-1时的抑制作用优于其他2种浓度。0.10 mmol·L-1局部处理组舞毒蛾3龄幼虫体内的ACP、AKP活性和4龄幼虫体内的AKP、SOD、POD活性均显著高于CK(P0.05),且局部与全株处理组幼虫保护酶和解毒酶活性的变化趋势一致。【结论】茉莉酸局部处理长白落叶松后能系统诱导增强其抗虫性,抑制舞毒蛾的生长发育和繁殖,且诱导效果与全株处理相近,舞毒蛾幼虫也能通过提高体内保护酶和解毒酶的活性抵御落叶松产生的诱导抗性。     

舞毒蛾取食诱导小黑杨苯丙烷代谢酶活性及其相关基因的表达

【目的】探究舞毒蛾取食对小黑杨苯丙氨酸代谢途径中关键酶诱导防御的影响,为明确杨树抗虫性分子机制提供理论依据,并为利用基因工程手段提高寄主抗虫性提供基因材料。【方法】通过RT-PCR法获得小黑杨C4H和4CL基因全长序列,并进行基因特性分析;采用邻接法构建C4H和4CL系统进化树;利用分光光度计法比较舞毒蛾取食和机械损伤处理下小黑杨C4H和4CL活性,并运用实时荧光定量RT-PCR技术测定2种损伤处理对C4H和4CL基因表达量的影响。【结果】从小黑杨转组文库中克隆鉴定获得2个属于p450家族的C4H基因(命名为C4H-1和C4H-2)以及1个多结构域蛋白超家族(AFD_class_I) 4CL基因,全长基因开放阅读框大小为1 518～1 740 bp,编码505～579个氨基酸,蛋白质分子质量为58.00～63.03 kDa,理论等电点pI为5.63～9.09。系统进化树分析表明,小黑杨C4H-1与银白杨亲缘关系近聚为一类;而C4H-2与毛白杨、欧洲山杨、毛果杨×美洲黑杨和毛果杨具有较高同源性聚为一类,小黑杨4CL与毛果杨×美洲黑杨和毛果杨亲缘关系较近。舞毒蛾取食诱导小黑杨C4H-1、C4H-2和4CL基因表达量增加,分别为对照组的6.86、1.15和1.50倍;而机械损伤诱导C4H-1基因表达上调,抑制C4H-2和4CL基因表达下调,分别为对照组的1.80、0.71和0.60倍。取食和机械损伤均能诱导小黑杨C4H和4CL活性增加,且取食诱导显著高于机械损伤。【结论】舞毒蛾取食显著诱导小黑杨C4H和4CL活性增加,可能分别来源于C4H-1、C4H-2和4CL基因表达量增加。舞毒蛾取食参与诱导小黑杨苯丙氨酸生物合成途径防御反应,可为进一步明确小黑杨诱导抗性机制以及探讨小黑杨木质素合成防御昆虫取食提供基础理论。     

CO_2浓度升高对舞毒蛾生长发育和体内解毒酶及保护酶活性的影响

【目的】以林业食叶害虫舞毒蛾为对象,研究CO_2浓度升高对个体生长发育、营养利用和体内解毒酶及保护酶的影响。【方法】利用密闭式CO_2人工气候箱研究了不同CO_2浓度(397、550和750μL·L~(-1))对人工饲料饲养舞毒蛾生长发育指标和营养利用的影响,并采用分光光度计法测定CO_2升高对体内保护酶和解毒酶活性的影响。【结果】CO_2浓度升高可延长舞毒蛾卵孵化历期、增加产卵量和孵化率;同时显著延长了幼虫总发育历期,而对蛹和成虫历期影响不显著。CO_2浓度升高可降低舞毒蛾幼虫相对取食率和近似消化率,同时增加食物利用率和食物转化率。750μL·L~(-1) CO_2浓度可显著诱导舞毒蛾幼虫体内超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性,分别比397μL·L~(-1) CO_2浓度处理组增加了32.05%和13.47%;随着CO_2浓度的升高,550μL·L~(-1)和750μL·L~(-1) CO_2浓度下细胞色素P450的活性比397μL·L~(-1)CO_2浓度下分别增加了78.79%和93.50%;谷胱甘肽S转移酶(GST)活性在550μL·L~(-1) CO_2浓度处理下最高,分别比397μL·L~(-1)和750μL·L~(-1)CO_2处理组活性增加71.03%和50.00%(P0.05)。【结论】CO_2浓度升高能够影响舞毒蛾幼虫生长发育和生理代谢功能,同时舞毒蛾通过改变发育历期、增加食物的利用和转化以及改变体内解毒酶和(或)保护酶活性来维持生长以抵抗高浓度CO_2环境。     

松材线虫CYP450基因与松树蒎烯类物质代谢的相关性

【目的】通过比较松材线虫CYP450基因和寄主萜烯类物质代谢的时间特异性,研究松材线虫解毒相关CYP450基因与寄主蒎烯类物质代谢之间的相关性,为该病致病机制的深入研究提供基础。【方法】松材线虫接种5年生马尾松后,通过实时定量PCR研究松材线虫CYP450基因和寄主萜烯合成酶基因表达模式,同时通过气相色谱法检测寄主松树主要萜烯类物质代谢规律。【结果】松材线虫接种5年生马尾松后,松树蒎烯合成酶基因分别在第6天和第21天上调表达,而寄主松树体内α-蒎烯和β-蒎烯也具有2个峰值,分别在第9天和第27天时含量最高。松材线虫CYP-33C9基因在第12天和第15天大量表达,CYP-33C4基因在接种后第21天表达量最高。【结论】松材线虫的入侵引起松树蒎烯合成酶基因上调表达,生物合成大量蒎烯类物质,松材线虫CYP450基因响应松树蒎烯类物质的大量积累而上调表达。因此,根据松材线虫CYP450基因与松树蒎烯类物质代谢在时间上的相关性,推测CYP450基因可能参与了松材线虫蒎烯类物质代谢过程,可能是松材线虫致病相关基因之一。     

茉莉酸诱导青杨抗性及核型多角体病毒对舞毒蛾幼虫食物利用的影响

【目的】在室内研究茉莉酸(JA)诱导青杨抗性对感染舞毒蛾核型多角体病毒(LdNPV)舞毒蛾幼虫生长发育及食物利用的影响,揭示舞毒蛾种群动态与核型多角体病毒病及寄主植物诱导抗性的关系。【方法】人工食料饲养到2龄的舞毒蛾幼虫,采用食料给毒法每头接LdNPV 92 OBs·μL~(-1),然后分别接到茉莉酸诱导1,5,10天后的青杨苗木及未诱导过的青杨苗木上继续饲养,以不接病毒及未诱导的青杨苗木为对照组,待幼虫脱皮到3龄时称体质量、测量食叶量、排粪量,计算食物利用率等指标,记录发育历期。【结果】感染LdNPV舞毒蛾幼虫生长发育及食物利用受到其取食寄主植物诱导抗性的影响,幼虫感染LdNPV并取食JA诱导的青杨叶片(即JA+V组),其发育历期、体质量、相对生长率及食物利用指标均比单独病毒感染的(即V组)及对照CK组显著降低,幼虫感染病毒并取食诱导1,5,10天青杨叶片的发育历期分别比CK组的延长1.0,1.2,1.7天;体质量分别比CK组降低27.8%,37.9%,34.3%,比V组降低11.8%,18.2%和14.4%;相对生长率比CK组分别降低46.3%,58.1%和58.8%,比V组分别降低20.7%,28.5%,26.6%;消化率、利用率、转化率均降低,3种处理从大到小的顺序为CK组V组JA+V组;病毒感染的舞毒蛾幼虫取食量与对照差异不显著,病毒感染且取食JA诱导5天青杨组的幼虫取食量与对照差异显著,可能与诱导5天青杨组叶片酚类等次生物质含量较高有关。【结论】JA诱导青杨抗性增强了LdNPV对舞毒蛾幼虫生长发育和食物利用的抑制作用。     

星天牛转录组及三大解毒酶家族相关基因系统发育分析

【目的】研究星天牛转录组信息及体内细胞色素P450单加氧酶(cytochrome P450 monooxygenase,CYP)、羧酸酯酶(carboxylesterase,CarE)和谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase,GST)三大解毒酶系的表达谱情况,通过构建系统进化树,探析其这3种酶系基因家族的类别及其系统演化关系,为星天牛对多寄主种类的适应性与杀虫剂的抗药性机制研究提供依据。【方法】采用新一代高通量测序技术Illumina HiSeq TM 2500 对星天牛进行转录组测序与数据分析,通过数据筛选并进一步与鞘翅目近缘物种的解毒酶同源蛋白进行系统发育分析。【结果】经测序、序列拼接得到55 260条unigenes,将其与公共数据库进行同源比对,注释了32 247条unigenes,在Swiss-Prot数据库注释的unigenes的数量最多(99.11%);注释到Nr数据库时与赤拟谷盗的unigenes同源性最高(60.25%);在GO数据库中,共有8 083个unigenes被成功注释,根据其功能大致可分为3 类47 亚类;在KEGG数据库中,4 600 条unigenes与162个预测路径可以匹配。通过基因注释发现248条解毒酶系基因在星天牛体内表达,包括139条CYP基因、72条CarE基因、37条GST基因。系统发育分析发现,星天牛的大部分CYP基因都至少与一种鞘翅目近缘物种的CYP基因聚类在一起,P450基因中的CYP6家族数量与其他近缘物种(鞘翅目)类似,包含的基因数量最多;CarE解毒酶蛋白基因主要为β-酯酶、神经趋化蛋白、外源性代谢酶、未知等4种类型,分别可能参与星天牛的一些激素以及信息素的加工、神经和发育过程、消化与解毒等生理过程;星天牛的GST基因聚类主要包含Microsomal GST、Sigma GST、Omega GST、Delta GST、Theta GST等亚家族,具有保护生物大分子免受氧化损伤、催化活力等功能。【结论】本研究获得星天牛的转录组信息,初步探明星天牛体内三大解毒酶系的表达谱及分化情况,可为星天牛对多寄主种类的适应性与杀虫剂抗药性的产生及遗传机制研究提供基础数据和参考。     

双抗虫基因对三倍体毛白杨的转化和抗虫性表达

建立三倍体毛白杨叶片再生体系,用部分改造BtCry1Ac基因与慈菇蛋白酶抑制剂(API)基因构建的双抗虫基因表达载体,通过农杆菌介导法转化三倍体毛白杨无性系,在含卡那霉素50 mg·L-1的分化培养基上诱导产生不定芽的叶片占18%,在生根培养基上对转基因植株做进一步筛选,获得50个转化再生株系.PCR检测表明:80%的植株呈现阳性反应,部分株系进行Southern Blot检测,证明外源基因已经插入杨树基因组中.用Bt毒蛋白抗血清进行ELSA检测,结果表明:7个转基因株系都有Bt杀虫蛋白表达,表达量最高的株系约占叶总可溶性蛋白的0.016 1%.用经分子生物学检测的28个转基因株系叶片进行舞毒蛾和杨扇舟蛾幼虫饲虫试验,结果表明:不同株系幼虫杀死率明显不同,有39.3%的株系对舞毒蛾和杨扇舟蛾幼虫的致死率在80%以上;25.0%的株系对两种害虫的幼虫死亡率均在60%～80%之间;另有35.7%的株系幼虫死亡率在50%以下,有些株系基本未表现出抗虫性.同时具高抗虫性的转基因株系能够明显抑制存活幼虫的生长和发育.     

转Bt基因南林895杨对美国白蛾抗虫性研究

【目的】通过对转Bt基因南林895杨进行虫试测定,分析转基因植物对不同世代美国白蛾Hyphantria cunea的杀虫活性、转基因杨树抗虫效果的时空动态、转基因杨树对不同龄期美国白蛾的杀虫效果,以及对美国白蛾幼虫生长发育的影响,为转基因杨树的应用推广和美国白蛾防治提供相关依据。【方法】以实验室获得的转Bt(Cry1Ah1）基因南林895杨16个株系为材料,对美国白蛾幼虫进行室内喂养和田间套笼饲虫实验,实验分别采用不同世代、不同虫龄的美国白蛾幼虫为实验对象,测量其死亡率、化蛹率及取食量等指标,分析转Bt基因杨树对于美国白蛾生长的实际影响,并选取不同部位叶片分析杀虫效果的空间变化。【结果】16个转Bt基因南林895杨株系中,A-4-6、A-5-0、A-5-23和X-2-7株系具有良好的杀虫效果,幼虫取食叶片12 d后的校正死亡率为37.5%～68.9%。A-4-6株系的毒蛋白表达量最高达到11 500.01 ng/g,占总蛋白表达量的0.047 8%。其余5个杀虫活性较好株系的毒蛋白表达量均大于4 669.38 ng/g,除Z-1-3株系,各株系毒蛋白量占总蛋白量均超过0.02%。抗虫效果明显的株系上部叶片的抗虫效果优于中部叶片,下部叶片的抗虫效果差。不同虫龄比对结果表明低龄幼虫的校正死亡率显著高于高龄幼虫（P 0.05）,而化蛹率随着龄期的升高而升高,幼虫对杀虫性的敏感度随着龄期的升高逐渐下降。【结论】转基因南林895杨中Bt基因的表达能够有效的抑制美国白蛾的生长,并具有时空特异性,其中A-4-6、A-5-0及A-5-23三个株系具有良好的杀虫效果,适用于作为抗虫杨树树种进行推广。     

转双抗虫基因741毛白杨的选择及抗虫性

用部分改造BtCrylAc基因与慈菇蛋白酶抑制剂 (API)基因构建的双抗虫基因表达载体 ,通过农杆菌介导法转化了 741毛白杨 [PopulusalbaL .× (P .davidianaDode P .simoniiCarr .)×P .tomentosaCarr .]。本文报道了选择转化植株的条件。在含卡那霉素 (Km’)的生根培养基中初步选择到转化植株 ,PCR检测表明 80 %的植株呈现阳性反应。对初步选择的转基因植株用杨扇舟蛾 (ClosteraanachoretaFabricius)和舞毒蛾 (LymantriadisparLinnacus)幼虫进行饲虫试验。其结果按照死亡率划分了高、中、低和对照 4类昆虫死亡率的植株 ,并对这 4类的定期死亡率、生长发育的延迟性后效应等进行了比较研究 ,为选择具有显著抗虫性的植株 (无性系 )提供依据。分子生物学检测结果 ,证明被选择植株 (无性系 )的基因已转入 ,且生长发育正常 ,占参试饲虫试验植株的 38 1 %     

转CpTI基因毛白杨的获得

毛白杨是我国特有的树种 ,与其他派别的杨树相比抗性较强 ,品质优良 ,生长迅速。但蛀干害虫桑天牛专门危害毛白杨 ,造成了很大损失。生物技术的发展为害虫防治提供了一条崭新的途径 ,人们寄希望于通过基因工程手段导入外源抗虫基因培育抗虫新品系。ＭｃＣｏｗｎ( 1 991 )将苏云金杆菌毒蛋白(Ｂ .ｔ毒蛋白 )导入银白杨×大齿杨 ,获得一株转基因植株 ,并对舞毒蛾幼虫有毒杀作用 ,国内的研究者同样将Ｂ .ｔ毒蛋白基因导入黑杨派树种获得抗虫转基因植株 (陈　颖 ,1 995;田颖川 ,1 993;王学聘 ,1 997) ,但害虫易对Ｂ .ｔ毒蛋白产生耐受性的问题不…     

梅花花青素苷调控基因PmMYB1的分离及功能分析

【目的】花青素苷是梅花花色形成的重要色素,R2R3-MYB是花青素苷合成调控的关键转录因子。从梅花中分离出1个R2R3-MYB调控因子PmMYB1,通过分析其序列特征并转入烟草进行功能鉴定,为探明梅花花青素苷合成调控机理及今后梅花花色分子育种奠定基础。【方法】根据梅花基因组数据设计引物,采用RT-PCR方法从梅花花瓣中分离PmMYB1基因,利用DNAMAN软件预测氨基酸序列,通过多序列比对和系统进化树构建分析其保守序列并进行功能预测,通过构建表达载体将PmMYB1基因转入烟草,分析转基因烟草的表型及花青素苷含量的变化,并利用实时荧光定量RT-PCR技术测定该基因及烟草内源花青素苷合成通路基因在转基因植株不同器官中的表达量,综合分析以上数据鉴定PmMYB1基因的功能。【结果】从梅花中分离得到全长为729 bp具有完整编码区的PmMYB1基因序列,该序列编码242个氨基酸。序列分析表明该蛋白具有保守的MYB结构域及花青素苷调控MYB蛋白特征基序,并且含有与bHLH转录因子相互作用的保守基序,可能需要bHLH蛋白协同表达共同完成花青素苷的合成调控。多序列比对和进化分析结果显示PmMYB1与其他已鉴定功能的花青素苷调控MYB蛋白有很高的同源性,其中与樱桃李的PcMYB10和欧洲甜樱桃的PaMYB10一致性分别为92%和91%。转基因烟草试验表明过表达PmMYB1基因显著提高了转基因植株花冠中花青素苷的含量(P0.05),使其花冠颜色明显加深,实时荧光定量RT-PCR试验结果表明PmMYB1基因在转基因植株花中表达量高于叶中,过表达PmMYB1基因明显上调了烟草花中7个内源花青素苷合成通路结构基因NtCHS、NtCHI、NtF3H、NtF3′H、NtDFR、NtANS、NtUFGT及2个调控基因NtAn1a和NtAn1b的表达量。【结论】在烟草中过表达PmMYB1基因能够显著上调转基因植株花中内源花青素苷合成通路结构基因和调控基因的表达,从而促进了其花中花青素苷的积累并导致花色加深,表明该基因在花青素苷合成过程中起重要调控作用。     

毛白杨PtoWOX11/12a对杨树扦插苗生长发育的影响

【目的】WOX转录因子家族是一类植物特有的转录因子家族,在植物胚胎建成、干细胞分裂和分化的维持以及器官的形成过程中发挥重要调控作用。本研究分析毛白杨Pto WOX11/12a基因对转基因84K杨叶形、茎等生长发育的影响,分析毛白杨不定根诱导过程中及过表达和抑制表达Pto WOX11/12a转基因84K杨中Pto WOX11/12a基因、生长素合成基因YUCCA1和YUCCA8的表达模式,为深入研究WOX基因对植物生长发育的调控机制提供参考。【方法】对在温室生长1~3个月的过表达和抑制表达Pto WOX11/12a转基因以及非转基因84K杨(对照)的叶形、株高和地径进行比较;通过组织切片对转基因和非转基因84K杨的第5、9和13节间的解剖学特征进行分析,并对各节间的形成层和木质部宽度进行比较;利用实时荧光定量PCR(q PCR)技术,分析Pto WOX11/12a、生长素合成基因YUCCA1和YUCCA8在毛白杨不定根产生过程中及在过表达和抑制表达Pto WOX11/12a转基因84K杨中的表达模式。【结果】在叶形上,过表达Pto WOX11/12a转基因84K杨叶片长度与非转基因84K杨(对照)没有显著差异,但是宽度显著大于对照;抑制表达Pto WOX11/12a转基因84K杨的叶长和叶宽都明显小于对照,且叶边缘呈现锯齿状缺刻。在植株的株高和地径方面,过表达和抑制表达Pto WOX11/12a转基因84K杨的株高和地径都明显低于对照,且存在显著差异;茎解剖分析发现,过表达Pto WOX11/12a转基因84K杨木质部宽度小于对照,形成层细胞层数多,而抑制表达Pto WOX11/12a转基因84K杨木质部宽度同样小于对照,但与过表达植株相比,木质部宽度相对变大,形成层细胞层数变少。q PCR结果显示Pto WOX11/12a基因在毛白杨不定根产生过程中被诱导并持续表达,而生长素合成基因YUCCA1和YUCCA8在诱导培养3天后表达量才迅速增加,但在过表达Pto WOX11/12a转基因植株中表达量升高,在抑制表达植株中表达量降低。【结论】Pto WOX11/12a基因的过表达或者抑制表达都影响了转基因84K杨叶的发育、茎的高生长和径向生长(次生木质部发育);Pto WOX11/12a基因在杨树不定根形成和生长过程中发挥作用涉及到生长素合成基因YUCCA1和YUCCA8的参与。在生根过程中,Pto WOX11/12a基因和生长素合成基因YUCCA1及YUCCA8在表达时间上存在时间间隔。高水平的Pto WOX11/12a抑制了生长素合成相关基因的表达,导致过表达Pto WOX11/12a转基因84K杨由于更容易形成分生组织,促进了根原基的形成,产生比较多的不定根。在不定根生长过程中,YUCCA1及YUCCA8基因上调表达,可促进生长素合成和根部分生组织细胞的分裂;在茎中,二者上调表达促使过表达Pto WOX11/12a转基因84K杨形成层活动的增强,继而影响木质部的分化,木质部变窄。     

转多基因欧美杨Bt基因表达特征

【目的】探究转多基因欧美杨107杨中外源Bt基因是否稳定存在及表达,探索转基因107杨不同时间、不同部位Bt毒蛋白表达规律,研究多基因转化的载体结构及基因互作对外源基因表达稳定性和高效性的影响。【方法】选取1年生转Cry1Ac-Cry3A-NTHK1基因107杨3个株系(A1、A2、A3)和转Cry1Ac-Cry3A-BADH基因107杨3个株系(B1、B2、B3),通过PCR技术对转基因107杨中外源基因进行检测和验证,通过实时荧光定量PCR对Bt基因的转录丰度进行检测,利用ELISA技术对转基因107杨不同时间、不同部位毒蛋白含量进行检测。【结果】PCR检测结果显示,转基因107杨均能扩增出与阳性对照大小一致的特异性条带,阴性对照未扩增出特异性条带,证明外源基因在转基因107杨中稳定存在;实时荧光定量PCR检测结果表明,2种Bt基因在转基因107杨中均能稳定表达,Cry1Ac基因的转录丰度在2.1×10~4～5.1×10~4之间,Cry3A基因的转录丰度在2.8×10~6～5.6×10~7之间,Cry1Ac基因和Cry3A基因转录丰度无相关性; ELISA技术检测结果显示,转基因107杨中均检测到Cry1Ac和Cry3A毒蛋白存在。2种Bt基因转录丰度和毒蛋白含量无相关性,但2种Bt毒蛋白含量之间呈现出正相关关系。转2种不同载体的107杨6、7月份2种Bt毒蛋白的含量较低,8月份急剧上升,Cry1Ac毒蛋白的含量均在9月份达到峰值,Cry3A毒蛋白含量均在8月份达到峰值,10月急剧下降。8月份不同部位(上、中、下)的叶片Bt毒蛋白含量未表现出一致性规律,不同部位(上、中、下)木质部的Bt毒蛋白含量也未呈现出一致性规律。【结论】转Cry1Ac-Cry3A-NTHK1基因107杨和转Cry1Ac-Cry3A-BADH基因107杨不同株系间2种Bt基因的转录丰度存在显著差异,Cry3A基因的转录丰度显著高于Cry1Ac基因; 2种Bt毒蛋白在各株系间存在显著差异,Cry1Ac毒蛋白含量极低,Cry3A毒蛋白含量极显著高于Cry1Ac,与转录水平检测结果一致。2种不同载体之间Cry1Ac基因转录丰度、毒蛋白表达模式及含量无明显差异,Cry3A基因转录丰度、毒蛋白表达模式及含量也无明显差异。在转基因107杨整个生长季中,Cry1Ac和Cry3A平均毒蛋白含量变化趋势基本一致,呈单峰模式。     

蜡梅CpEXP1基因启动子的克隆及活性分析

【目的】细胞扩展蛋白(EXP)作为植物细胞壁的重要组成部分,参与种子萌发、营养器官发育、果实成熟、器官脱落、植物抗逆等植物生长发育过程中的多个环节。通过研究蜡梅细胞扩展蛋白基因CpEXP1启动子活性功能,为研究CpEXP1基因在蜡梅生长发育过程中的功能提供理论依据。【方法】以蜡梅‘磬口素心’为材料,通过hi-TAIL PCR法从蜡梅基因组DNA中克隆CpEXP1基因上游调控序列,利用生物信息学软件,分析CpEXP1基因启动子序列中潜在的顺式调控元件。构建该基因与GUS报告基因融合的植物表达载体,利用农杆菌介导的叶盘法在烟草叶片中进行启动子活性的瞬时表达研究,并进一步利用花序侵染法在拟南芥中进行稳定表达,利用GUS组织化学染色和GUS报告基因的实时荧光定量PCR检测,分析CpEXP1基因启动子的活性。【结果】获得了长度为2 485 bp的蜡梅细胞扩展蛋白基因CpEXP1上游调控序列(GenBank Accession:MG452931),序列分析表明该启动子中除含有核心元件TATA-box和CAAT-box外,还包含多个与植物非生物胁迫及组织特异表达相关的顺式作用元件。在烟草中的瞬时表达分析表明该启动子具备驱动报告基因GUS表达的功能。进一步对转基因拟南芥植株的GUS组织化学染色和GUS基因表达分析结果显示,CpEXP1基因启动子在转基因拟南芥种子萌发初期活性较强,在子叶以及幼苗真叶中未检测到GUS活性;在花和根中活性较弱;在成熟叶片中可以检测到GUS活性,特别是在衰老叶片叶柄脱落区表达强烈。此外,该启动子在幼果中具有较强活性,随后启动活性逐渐下降,成熟果荚中仅在果柄脱落处能够检测到GUS活性。同时,转基因拟南芥植株中的CpEXP1基因启动子活性受高温(42℃)、低温(4℃)和水杨酸(SA)诱导,特别是对低温胁迫响应强烈,在4℃低温处理后,转基因拟南芥叶片中GUS基因的表达量是处理前的的8.7倍。【结论】CpEXP1基因启动子在转基因拟南芥不同发育阶段、不同器官中的活性具有明显差异,推测该启动子可能在种子发芽、叶片脱落以及果实脱落中发挥作用,同时CpEXP1基因启动子活性可被不同非生物胁迫诱导,可能参与植物抵御非生物胁迫的调控途径。     

航空喷雾20%氯虫苯甲酰胺悬浮剂防治美国白蛾试验

为明确20%氯虫苯甲酰胺悬浮剂防治美国白蛾幼虫的最适用药剂量和最佳防治龄期,开展了直升机超低容量喷雾防治试验。结果表明,20%氯虫苯甲酰胺悬浮剂对美国白蛾2~3龄幼虫具有较好的速效性和较长的持效期。在120 m L/hm~2和150 m L/hm~2用药剂量下,美国白蛾2龄幼虫虫口减退率施药后2 d分别为96.5%和100%;3龄幼虫施药后4 d分别为97.5%和99.0%;4龄和5龄幼虫施药后6 d分别为77.8%、83.1%和99.8%、77.9%,施药后7 d均达100%;施药后8 d投放5龄幼虫,7 d后虫口减退率仍在80%左右。在90 m L/hm~2用药剂量下,施药后7 d,仅2龄幼虫虫口减退率达到100%,3龄幼虫虫口减退率为68.6%,4龄和5龄幼虫虫口减退率只有40%左右。航空喷雾20%氯虫苯甲酰胺悬浮剂防治美国白蛾幼虫的最适用药剂量为120~150 m L/hm~2,持效期可达15 d,最佳防治龄期为2~3龄。     

杨干象对12种植物挥发物的电生理及行为反应

【目的】从12种植物挥发物中筛选出对杨干象成虫具有显著驱避、引诱作用的挥发性物质,并为生产制备驱避引诱剂提供依据,为有效控制杨干象种群奠定基础。【方法】利用EAG技术对12种植物挥发物质进行触角电生理反应,筛选出与对照差异显著的植物挥发物,再进行浓度梯度筛选。进而,进行Y型嗅觉仪和风洞生物测定。【结果】糠醛、苯甲酸、丁香酚、橙花醇、香茅醇、香柏油6种植物挥发物在1mol·L-1浓度下均能引起雌雄成虫较强的EAG反应(P0.05);行为反应测试表明:Y型嗅觉仪生测中1mol·L-1寄主植物挥发物糠醛对杨干象雌虫有明显引诱作用(P0.01),引诱率达71.59%;1mol·L-1非寄主植物挥发物橙花醇对杨干象雌虫具有较强的驱避作用(P0.01),驱避率高达81.5%。风洞生测中1mol·L-1寄主植物挥发物苯甲酸对杨干象雌虫具有明显驱避作用,驱避率达74.68%。1 mol·L-1非寄主植物挥发物香柏油对杨干象雄虫具有驱避作用(P0.01),驱避率达78.75%。【结论】在所选择的挥发物中,非寄主植物挥发物对杨干象成虫的行为影响略高于寄主植物;杨干象雌虫较雄虫对植物源挥发物更敏感;Y型嗅觉仪和风洞生测都获得了比较理想的试验结果。     

盐胁迫下转复合多基因欧美杨107杨幼苗生长及生理响应

【目的】通过观测转复合多基因欧美杨107杨(转基因107杨)幼苗在不同浓度盐胁迫下生长性状,质膜透性、光合作用等各项指标,以及外源基因表达产物积累量的变化,综合评价转复合多基因杨树在盐胁迫下的适应能力。【方法】以转化成功且已经过验证的转基因107杨为试验材料,未转基因107杨为对照(CK),进行组培扩繁,在幼苗株高10 cm时定植在花盆中,置于人工气候室中培养。分别用0、3、6 g·L~(-1)的Na Cl溶液进行盐胁迫处理,胁迫25天后观测2个株系幼苗的生长指标、生理参数变化,以及甜菜碱与Bt毒蛋白的积累量。【结果】2个株系的生长指标观测结果表明:在低盐浓度处理下,转基因107杨幼苗株高增长量显著高于非转基因对照,转基因株系幼苗地径增长量与对照差异不显著;高盐浓度处理下,2个株系幼苗株高与地径均受到盐胁迫的显著影响。2个株系的生理参数观测结果表明:在低盐浓度处理下,转基因107杨幼苗质膜透性显著低于对照107杨,叶绿素含量有一定程度的增加,净光合速率与蒸腾速率显著高于对照,光系统Ⅱ实际光合效率Y(Ⅱ)小幅度降低但显著高于对照,光系统Ⅱ能够保持较高的电子传递速率;F_v/F_m增幅较高,具有较大光合作用潜力。在高盐浓度下,转基因株系幼苗叶绿素含量降幅较小,而质膜透性、净光合速率均显著降低,F_v/F_m、Y(Ⅱ)均呈现较大幅度下降,光系统Ⅱ电子传递速率受到较大影响,光合能力下降,变化趋势与对照相同,2个株系幼苗均受到较大程度的盐害。转基因株系中外源基因表达产物积累量的ELISA研究结果表明,随盐浓度的增加,Cry1Ac毒蛋白、Cry3A毒蛋白及甜菜碱含量都呈现增加趋势;在高盐浓度胁迫下外源基因产物积累量均显著增加。【结论】转基因107杨在低浓度盐胁迫下表现出良好的适应性,耐盐性优于对照107杨。在高浓度盐胁迫下转基因株系与对照107杨均受到较大影响,转基因株系并未显示其优势。盐胁迫可以诱导外源Bt基因、BADH基因表达加强,盐胁迫下转基因107杨表现出良好的耐盐和抗虫潜力。     

转双抗虫基因741杨基本特性分析

对携带两个外源抗虫基因 (部分改造的BtCry1Ac基因和慈菇蛋白酶抑制剂基因API)的白杨杂种 74 1杨的抗虫性、生长特性、木材品质、结实特性及适应性进行多年连续观测。结果表明 ,3个转双抗虫基因 74 1杨株系对杨扇舟蛾、舞毒蛾、美国白蛾等鳞翅目食叶害虫具有高抗虫性 ,幼虫死亡率均在 80 %以上 ,并且还能抑制存活下来的昆虫幼虫的发育 ,使其发育速率减缓 ,不能正常结茧 ,连续 4年饲虫试验未发现其抗虫性有规律下降的趋势。转基因受体 74 1杨具有生长速度快 ,特别是胸径和材积生长在生长后期具有明显的速生优势 ,单株材积生长量平均超出对照 4 0 %以上 ;74 1杨木材品质优良 ,木材密度、纤维特性及各项力学性质均优于毛白杨。连续 3年观测表明 ,74 1杨为高度败育雌株 ,果穗小、数量少 ,成熟开裂前 70 %～ 90 %脱落 ,基本不飞絮。转基因 74 1杨没有发生明显变异 ,生长未受影响 ,可在毛白杨适生区推广应用。建议采用适宜的栽培模式 ,控制害虫抗性发展。     

蜡梅转录因子CpTAF10基因的克隆及功能分析

【目的】 TATA框结合蛋白相关因子TAF10作为基本转录因子之一,在生长发育和胁迫响应过程中发挥着广泛的、重要的生物学作用。对蜡梅中TAF10同源基因 CpTAF10的克隆与功能分析,有利于丰富对植物TAFs基因功能的认识,并为解析蜡梅抗逆形成的转录调节机理提供新的理论依据。【方法】以转录组数据库中获得的蜡梅TAFs家族基因序列,克隆得到 CpTAF10基因的cDNA序列,并对其编码蛋白进行序列特征和进化树分析。采用实时荧光定量PCR 技术分析 CpTAF10基因在蜡梅不同组织及花期中的表达特性,以及高温、低温、盐胁迫及ABA处理后的表达变化。同时,构建 CpTAF10基因的过表达载体,采用花序侵染法进行拟南芥遗传转化,对拟南芥转基因纯合株系进行表型观察和胁迫耐性分析。【结果】获得的 CpTAF10基因 cDNA序列为712 bp,包含405 bp的开放阅读框(ORF),编码134个氨基酸,蛋白理论分子量为15.21 kDa,预测的等电点pI值为5.19。CpTAF10蛋白序列与其他植物同源序列具有较高的同源性,蛋白多序列比对显示CpTAF10蛋白属于TAF10同源蛋白,并含有组蛋白折叠结构域。表达特性分析结果发现,CpTAF10基因在蜡梅的根、茎、子叶、幼叶、成熟叶和花6个不同组织中均有不同程度的表达,其中,在成熟叶中的表达量最高。 CpTAF10在蜡梅花朵的不同花期中,呈现出波动的表达模式,在衰老期表达量最高。在低温、盐胁迫和ABA处理的蜡梅叶片中均能被诱导表达,但其表达变化各不相同。在拟南芥中过表达 CpTAF10基因可提高盐胁迫下拟南芥种子的萌发率,相对于野生型植株,转基因植株的主根和侧根在盐胁迫下均表现出一定的生长优势。【结论】 CpTAF10基因能在低温、盐胁迫和ABA处理后诱导表达,可能参与蜡梅逆境胁迫耐性的分子调控。在拟南芥中过表达 CpTAF10基因显著提高了转基因拟南芥的萌芽率及主根和侧根的生长优势,在一定程度上可增强植物的盐胁迫耐性。     

毛竹PeSCR基因的表达与功能

【目的】SCARECROW(SCR)基因在植物根和茎顶端细胞不均等分裂形成基本组织的过程中发挥着重要调控作用。通过分析毛竹中SCR同源基因Pe SCR的结构特点,研究该基因的组织表达特异性,分析激素GA3、ABA以及干旱、Na Cl等非生物胁迫处理对该基因的表达影响,利用在拟南芥中过量表达Pe SCR,初步鉴定其功能,以期为竹子分子育种提供基因资源。【方法】采用生物信息学的方法,在毛竹数据库(Bamboo GDB)中获得SCR同源基因序列和上游调控序列,分别利用Spidey和Plant CARE在线软件分析基因结构特点及其上游调控序列所含作用元件,采用实时荧光定量PCR技术分析基因在不同组织中的表达性,以及GA3、ABA、干旱和Na Cl等非生物胁迫处理后的表达变化,构建Pe SCR基因的正义/反义表达载体,转化拟南芥,通过分析转基因植株的表型来判断基因的功能。【结果】从毛竹中获得SCR同源基因Pe SCR(登录号:FP094510),c DNA全长为2 301 bp,其中5'和3'端非编码区分别为238,134 bp,编码区1 929 bp。编码区对应的基因组序列为2 598 bp,包含1个内含子(672 bp)。Pe SCR编码1个642个氨基酸的蛋白,该蛋白具有GRAS家族的典型结构域(LRⅠ,VHIID,LRⅡ,PFYRE和SAW),属于At SCR亚家族。Pe SCR蛋白与其他植物SCR有很高的同源性,其中与水稻的Os SCR2和拟南芥的At SCR的一致性分别为84.9%,54.9%。Pe SCR上游调控序列为1 820 bp,包含生长素应答元件AuxRR-core、ABA应答元件MotifⅡb、干旱诱导MYB结合位点MBS、光应答元件等多种作用元件,这意味着Pe SCR可能受到激素、干旱等的调控。q PCR结果表明,Pe SCR在叶中的表达丰度最高,其次是根和茎,而鞘中最低;Pe SCR的表达短时间内受GA3的抑制,随处理时间延长(至5 h),基因的表达受到诱导;Pe SCR的表达总体受外源ABA和Na Cl处理的抑制;干旱处理条件下Pe SCR基因表达呈先上升后下降的趋势。RT-PCR证明Pe SCR已在转基因拟南芥植株中得到表达,表型分析发现,与野生型相比转正义基因植株生长健壮,根系发达,而反义植株矮小,根系生长受到抑制。【结论】在毛竹各组织中Pe SCR呈组成型表达,根中表达受到GA3、ABA以及干旱、Na Cl的影响。该基因正义表达促进转基因植株生长,反义转基因植株则受到抑制,表明该基因可能参与毛竹的生长发育调控。