外源MeJA对低温胁迫下冬小麦冷响应基因表达的影响

为了探讨外源MeJA(茉莉酸甲酯)处理对低温胁迫下东农冬麦1号(Dn1)叶片和分蘖节中 TaICE41(CBF表达诱导因子)及4个冷响应基因( Wcor14、 Wcor15、 Wcor18、 Wcor413)表达量的影响,了解Dn1强抗寒性是否与JA(茉莉酸)对CBF途径冷响应基因的调节有关,以Dn1为试验材料,叶面喷施1mmol·L~(-1)MeJA,采用荧光定量PCR法检测低温(5℃、0℃、-10℃和-25℃)胁迫下Dn1叶片及分蘖节中 TaICE41及下游4个冷响应基因的表达量。结果表明,外源MeJA处理提高了低温胁迫下Dn1叶片及分蘖节中上述基因的表达量;-10℃下,Dn1分蘖节中 TaICE41、 Wcor14、 Wcor15、 Wcor18、 Wcor413表达量均达到最高值,处理组依次约为对照组的3.3倍、38.0倍、12.7倍、9.4倍、3.5倍,表明JA对CBF途径冷响应基因的调节与低温胁迫下Dn1的强抗寒性有关;-10℃是Dn1抗寒的重要温度节点,分蘖节是影响其越冬性的主要部位。生物信息学分析及预测表明, TaICE41位于3A染色体上,定位于细胞核内,表达产物为无规则卷曲型蛋白,属于HLH蛋白家族成员,与节节麦的ICE1蛋白亲缘关系最近。本研究可为解析激素JA调控植物抗寒性的分子机制提供理论依据。     

TaJAZ7D蛋白在冬小麦JA抗寒途径中的作用

转录抑制因子JAZ（Jasmonate ZIM-domain）蛋白是茉莉酸（Jasmonate,JA）信号转导途径的核心元件,前人研究发现,拟南芥中AtJAZ1、AtJAZ4与AtICE1蛋白互作可抑制 AtICE1基因的转录,负调控拟南芥的抗寒性,然而小麦中TaJAZ与TaICE蛋白的互作调控机制尚不清楚。本研究以强抗寒冬小麦品种东农冬麦1号（Dn1）为试验材料,以与拟南芥AtJAZ1、AtJAZ4蛋白高度同源的TaJAZ7、TaJAZ12蛋白为对象,检测外源茉莉酸甲酯（MeJA）对低温胁迫下 TaJAZ7、 TaJAZ12基因表达量的影响。结果发现, TaJAZ7基因的表达量与温度变化呈明显负相关,故对TaJAZ7(以TaJAZ7D为研究对象进行后续研究)蛋白进行生物信息学分析和亚细胞定位,并利用酵母双杂交技术验证TaJAZ7D蛋白与TaMYC2和TaICE41蛋白的互作。生物信息学分析表明, TaJAZ7D基因编码区序列全长为633 bp,为不稳定的亲水性混合型蛋白;TaJAZ7D蛋白有典型的TIFY和Jas结构域,属于TIFY家族。亚细胞定位发现,TaJAZ7D蛋白位于细胞核中。酵母双杂交验证试验发现,TaJAZ7D蛋白与TaMYC2和TaICE41蛋白分别存在互作关系。     

MeJA对低温胁迫下冬小麦抗寒生理及关键基因表达量的影响

植物激素作为一种信号分子,在植物响应低温胁迫中起重要作用。本研究以东农冬麦1号为材料,在田间三叶期用0.5、1.0和2.0 mmol·L~(-1) MeJA喷施小麦叶片,在大田自然降温条件下,探讨外源MeJA对其抗寒生理及 TaPDF1.2、 TaCOI1、 TaMYC2基因表达量的影响。结果表明,MeJA处理降低了低温胁迫下东农冬麦1号叶片及分蘖节的相对电导率和MDA含量,提高了脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白的积累,提高了抗氧化酶SOD、POD和CAT活性;在不同处理浓度中,1.0 mmol·L~(-1) MeJA效果最好,处理后小麦返青率达91.5%;-10℃时,叶片和分蘖节内积累的保护性物质最多,保护性酶活性最强。东农冬麦1号分蘖节比叶片具有更强的抗寒性。此外,1.0 mmol·L~(-1)外源MeJA处理显著提高了东农冬麦1号叶片及分蘖节中 TaPDF1.2、 TaCOI1、 TaMYC2基因的表达量。     

外源SA对低温胁迫下冬小麦糖酵解代谢的影响

为揭示SA处理对低温胁迫下冬小麦糖酵解(glycolysis, EMP)代谢的影响,以强抗寒性冬小麦品种东农冬麦1号(Dn1)和弱抗寒性品种济麦22号(Jm22)为试验材料,在小麦幼苗三叶期喷施1 mmol·L^-1 SA,于大田连续10 d自然降温至5、0、-10、-25℃时取小麦幼苗叶片和分蘖节,测定其果糖含量、丙酮酸含量及EMP代谢重要酶(己糖激酶HxK、磷酸果糖激酶PFK和丙酮酸激酶PK)的活性和相关基因(TaHxK、TaPFK、TaPK)的表达量。结果表明,SA处理提高了两种冬小麦叶片和分蘖节中果糖及丙酮酸含量,但对Jm22影响较弱;SA处理提高了Dn1叶片和分蘖节中EMP途径关键酶(HxK、PFK和PK)的活性及其相应基因(TaHxK、TaPFK、TaPK)的表达量。SA处理可有效调控冬小麦EMP代谢,促进果糖与丙酮酸积累与分解,提高植物的抗寒性。     

植物低温胁迫响应miRNAs及其在茶树抗寒研究中的应用

miRNAs(microRNAs)通过互补配对的方式指导mRNA剪切或者抑制翻译负调控基因的表达。在植物中miRNAs不仅参与调控生长发育,还在低温等多种逆境胁迫下发挥着重要作用。文章介绍了植物miRNAs的形成、作用机制及功能,分析其在低温胁迫基因调控网络中的作用及在茶树中的相关研究,旨在系统深入了解低温响应miRNAs在抗寒机制中的作用,为深入开展茶树抗寒性研究提供新思路。     

茶树小G蛋白CsRAC5基因的克隆与低温胁迫下的表达分析

小G蛋白是一类重要的信号转导蛋白,参与植物的各项生命活动,但目前在茶树中的研究尚少。本研究以茶树品种龙井长叶为实验材料,克隆获得1个小G蛋白基因,命名为CsRAC5。序列分析显示,CsRAC5含有597βbp,编码198个氨基酸,具有Rho蛋白的保守结构域;序列多重比对发现,该序列与其他物种序列的一致性高达95.96%。CsRAC5蛋白质的相对分子质量为21.79βkDa,为亲水性蛋白;烟草瞬时表达实验显示,CsRAC5定位于细胞膜和细胞核中。荧光定量PCR结果显示,CsRAC5在茶树中的表达具有明显的组织特异性,其中在叶片中的表达最高,在花粉中的表达最低;低温（4℃）胁迫抑制茶树叶片中CsRAC5的表达。     

低温下冬小麦SOD及APX酶相关基因的表达分析

为进一步揭示寒地冬小麦抗寒的生理机制,以抗寒性差异较大的"东农冬麦1号"和"中国春"为材料,测定不同低温冷冻条件下小麦超氧化物歧化酶(SOD)相关基因TSOD-1、TSOD-2、TSOD-3以及抗坏血酸过氧化物酶(APX)相关基因HAPX-1、HAPX-2、HAPX-3的表达差异。结果表明,TSOD-1、TSOD-2、TSOD-3、HAPX-2和HAPX-3基因在特定低温条件下于东农冬麦1号中的表达量明显高于中国春,而HAPX-1基因在东农冬麦1号中的表达量几乎均低于中国春。其中,TSOD-3基因在冻处理初期(低温驯化30d及-10℃2h)于东农冬麦1号中的表达量相对于中国春达到最大,分别是中国春中的8.63和11.78倍;HAPX-2和HAPX-3基因均在冷冻期(-12℃2h)于东农冬麦1号中的表达量相对于中国春达到最大,分别是中国春中的3.12和21.22倍。因此,初步推断TSOD-3、HAPX-2和HAPX-3基因是参与低温响应的重要基因。其中,TSOD-3基因在冷胁迫初期起主要作用,HAPX-2和HAPX-3基因在持续冷冻下起主要作用。     

蝴蝶兰PhPP2Aa基因作为低温胁迫内参基因的研究

实时荧光定量PCR（qPCR）技术因其具有简单灵敏、准确高效等诸多优点,成为目的基因表达水平研究最常用的技术手段。而结果的可靠性取决于很多因素,其中使用合适的内参基因是qPCR技术最基本的应用前提。许多研究表明没有一种内参基因可以在任何条件下都能稳定地表达。目前尚未见到关于蝴蝶兰低温生长条件下最佳内参基因选择的有关报道。蛋白磷酸酶2A（PP2A）是真核生物体内一种主要的细胞内源丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶。本研究根据蝴蝶兰低温转录组测序结果克隆得到1个PP2A的A亚基基因,其cDNA开放阅读框（ORF）长度为1764 bp,编码1个含有587个氨基酸的蛋白,将该基因命名为PhPP2Aa,GenBank登录号为MW847782。序列分析结果表明,该基因与其他植物PP2A核苷酸序列相似性均在80%以上,氨基酸序列与小兰屿蝴蝶兰PP2A序列相似性为99.66%。基于氨基酸序列进化分析结果表明,蝴蝶兰PhPP2Aa与小兰屿蝴蝶兰和铁皮石斛的亲缘关系最近。将蝴蝶兰PP2A与其他7种候选内参基因（TUA、TUB、ACTIN、F-box、RPL19、RPL36及RPL41）进行实时荧光定量PCR,用3种常用内参基因分析软件对各个基因Ct值进行稳定性分析,结果表明蝴蝶兰8个候选内参基因在低温胁迫条件下表达水平最稳定的内参基因为PP2A,其次为ACTIN;最不稳定的基因为F-box,其次为TUA。以蝴蝶兰PP2A作为内参基因探讨低温胁迫响应基因PhNAC1的表达情况,结果显示蝴蝶兰PhNAC1的表达模式符合低温胁迫条件下的表达特性。该结果表明蝴蝶兰PhPP2Aa基因可作为低温胁迫条件下目的基因转录水平研究的内参基因。     

植物低温胁迫响应miRNAs及其在茶树抗寒研究中的应用

miRNAs(microRNAs)通过互补配对的方式指导mRNA剪切或者抑制翻译负调控基因的表达。在植物中miRNAs不仅参与调控生长发育,还在低温等多种逆境胁迫下发挥着重要作用。文章介绍了植物miRNAs的形成、作用机制及功能,分析其在低温胁迫基因调控网络中的作用及在茶树中的相关研究,旨在系统深入了解低温响应miRNAs在抗寒机制中的作用,为深入开展茶树抗寒性研究提供新思路。     

高温和干旱胁迫下茶树叶片内源激素含量变化及其相关基因的表达分析

高温干旱极端环境严重影响茶树生长发育,以及茶叶产量和品质,激素作为植物响应逆境胁迫的重要信号因子,其在茶树响应高温和干旱胁迫过程中的分子机理少有报道。以龙井长叶为材料,对高温和干旱胁迫下茶树叶片中内源激素含量的变化及其相关基因的表达水平进行了系统分析。结果表明,高温和干旱胁迫下茶树叶片中生长素(IAA)、赤霉素(GA₃)含量显著降低,玉米素核苷(ZR)含量略有升高,推测茶树通过减少促生类激素来延缓生长以适应胁迫影响;同时,大量IAA、GA₃、ZR生物合成和信号响应相关的基因显著差异表达,为解释激素含量变化及信号转导提供了分子基础。脱落酸(ABA)和茉莉酸(JA)作为逆境响应激素其含量在高温和干旱胁迫下均显著增加,这可能依赖于ZEP、NCED、SDR等ABA生物合成途径基因和LOX、OPR、ACX等JA生物合成途径基因的上调表达;另外,许多PYR/PYL、PP2C等ABA信号途径基因以及JAZ、MYC2等JA信号途径基因也显著差异表达,暗示了ABA和JA信号途径在茶树响应高温和干旱胁迫过程中的重要作用。研究结果为进一步探究茶树依赖内源激素的高温...     

壳寡糖对低温胁迫下小麦幼苗的保护作用及相关代谢产物的影响

为了解壳寡糖对低温胁迫下小麦的保护作用,对两个小麦品种(小偃22和西农9871)幼苗喷施100mg·L-1壳寡糖和0℃低温胁迫96h,检测叶片的损伤面积及丙二醛、脯氨酸、可溶性糖、还原糖含量,并调查复温后返青率。结果表明,与常温对照组相比,低温胁迫48h后壳寡糖处理的小麦叶片损伤面积和丙二醛含量增幅较低,其中小偃22和西农9871的损伤面积相对于低温对照分别减少了25.3%和28.8%,丙二醛含量分别降低了16.9%和33.7%;同时,两个品种叶片脯氨酸含量分别提高了15.8%和26.7%,还原糖含量分别提高了25.6和14.3%,可溶性糖含量也表现出增高的趋势。经过复温培养,壳寡糖处理下小偃22和西农9871的返青率分别提高了4.6%和5.9%。说明壳寡糖可通过促进小麦苗脯氨酸、还原糖等低温抗性相关次生代谢物的表达,提高其对低温寒害的抵抗能力。     

不同供水条件下冬小麦冠气温差、叶片水势和水分亏缺指数的变化及其相互关系

为了给以作物高效灌溉制度提供理论依据,对不同供水条件下冬小麦冠层温度进行了多年田间观测,模拟了以土壤水分条件为主导的冠气温差、叶水势、水分亏缺指数等的变化规律及其对影响因素的响应。结果表明,冬小麦各生育阶段不同供水处理冠层温度(T c)受土壤水分影响明显,处理间冠气温差(ΔT)差异极显著。叶水势(LW P)与ΔT、作物水分胁迫指数(CW S I)相关显著。LW P=-1.8M Pa,CW S I=0.40是指示冬小麦发生水分胁迫的关键性指标。综合各指标,为了达到节水目的,使ΔT维持在0~-4℃,可获得冬小麦产量最优值,此时冬小麦灌溉量下限应使土壤相对含水量达到58.7%。     

低温下东农冬麦1号地下茎处差异蛋白的分析

为研究小麦品种的抗寒机理,以东农冬麦1号为材料,根据连续三年的冬小麦低温驯化及越冬期的气温资料,当小麦长至6叶期时,设定不同温度处理,分析不同温度下植株地下茎处蛋白质的变化.结果表明,4个降温处理中小麦植株地下茎处共有17个蛋白点发生显著变化.在这4次降温过程中重复出现的8蛋白点分别参与26 S蛋白水解途径、呼吸代谢、三羧酸循环、叶绿素合成,其中有一个位点是抗性蛋白.通过这8个蛋白点在不同温度下表达量的变化及蛋白点的功能对东农冬麦1号地下茎处抗寒性做了初步的推测.     

低温胁迫对冬小麦分蘖节膜脂脂肪酸的影响

为了解冬小麦分蘖节膜脂脂肪酸与耐寒性的关系,以强抗寒品种东农冬麦1号和弱抗寒品种济麦22为材料,在室外和室内两种环境条件下,研究了封冻后持续降温过程中冬小麦分蘖节膜脂脂肪酸组分的变化.结果表明,东农冬麦1号和济麦22的亚麻酸含量在室外和室内两种持续降温过程中均呈逐渐增加的趋势,油酸含量呈逐渐降低的趋势,其他脂肪酸无明显变化规律,且在两种环境下东农冬麦1号亚麻酸含量均高于济麦22,而棕榈酸含量低于济麦22,说明亚麻酸和棕榈酸与冬小麦的抗寒性密切相关.抗寒品种东农冬麦1号的不饱和脂肪酸含量/饱和脂肪酸含量、脂肪酸不饱和度和不饱和指数在室外-18.7～-23.6℃/室内-20～-25℃开始升高,与济麦22产生明显差异.     

低温处理下东农冬麦1号小麦根组织EXPA基因的表达分析

寒地冬小麦膨胀素(Expansin)基因的表达特性同根系建成密切相关,而形成发达的根系是高寒地区冬小麦成功越冬返青的关键。为明确低温对高寒地区冬小麦膨胀素基因表达特性的影响,进而提高冬小麦对寒冷的适应性,以高抗寒冬小麦东农冬麦1号为试验材料,以正常冬小麦济麦22号为对照材料,运用实时荧光定量PCR技术对经不同低温处理的小麦幼苗根组织中编码α-expansin(EXPA)的基因TaEXPA5、TaEXPA6和TaEXPA7的表达特性进行分析。结果表明,在4℃、-10℃和-20℃低温处理下,高抗寒冬小麦东农冬麦1号中TaEXPA5、TaEXPA6和TaEXPA7基因的相对表达量与对照相比呈现显著性上升,其中,4℃处理条件下,TaEXPA6和TaEXPA7基因的相对表达量变化幅度较明显,-10℃处理条件下,TaEXPA5基因的相对表达量变化幅度较明显,-20℃处理条件下,TaEXPA5和TaEXPA7基因的相对表达量变化幅度较明显。说明低温影响小麦根组织中TaEXPA5、TaEXPA6和TaEXPA7基因的表达,三个基因与抗御低温胁迫具有相关性,并且各基因表达存在一定的协作性。