转codA基因提高番茄植株的耐热性

以野生型番茄(cv. Moneymaker)和转codA番茄为材料,用不同温度(25、30、35、40、45和50℃)分别处理2 h,测定叶片净光合速率(P_n)、PSII最大光化学效率(F_v/F_m)、过氧化氢(H₂O₂)含量、丙二醛(MDA)含量、相对电导率(REC)和抗氧化酶活性等生理指标;42℃高温处理0、3和6 h后,检测热响应基因的表达量以及D1蛋白的含量,研究高温胁迫对上述参数的影响,探讨转codA基因提高番茄叶片耐热性的机制。。结果表明,高温胁迫下,转codA基因番茄叶片P_n和F_v/F_m的抑制程度明显低于野生型,H₂O₂、MDA的积累量以及REC均低于野生型,而且明显增强了过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性。此外,转codA基因番茄叶片中抗氧化酶基因和热胁迫基因的表达水平均高于野生型,而D1蛋白的降解水平低于野生型。转codA基因番茄体内合成的甜菜碱提高了转基因番茄的耐热性,这与提高和维持较高的抗氧化酶活性、促进热激响应基因的表达及减缓D1蛋白的降解等有关。     

甜菜-甜菜坏死黄脉病毒互作过程中过氧化氢的积累与分布

以甜菜抗、感丛根病品种与甜菜坏死黄脉病毒互作体系为研究对象,检测不同体系间H₂O₂的产生和积累,并利用电镜细胞化学标记技术在亚细胞水平上对H₂O₂的空间分布定位,探讨H₂O₂积累和分布与甜菜抗丛根病性的关系。结果表明, 甜菜抗、感丛根病体系均出现大量H₂O₂,其中抗病体系的H₂O₂产生量明显高于感病体系。H₂O₂在抗病和感病体系中的分布位置基本相似,多分布在块根、叶脉细胞的液泡膜和质膜上,叶脉细胞间隙也有H₂O₂的分布,但不同体系间H₂O₂含量有着明显差异,感病体系H₂O₂沉积量明显弱于抗病体系。研究结果说明,H₂O₂产生量和分布与甜菜抗丛根病性有密切联系,H₂O₂参与了甜菜对病毒侵染的防御反应。     

转2-Cys Prx基因烟草抗氧化酶和PSII电子传递对盐和光胁迫的响应

以转2-Cys Peroxiredoxins (2-Cys Prx)基因的烟草(Nicotiana tabacum)为材料,非转基因烟草为对照,调查盐和光胁迫对转基因烟草幼苗叶片抗氧化酶和叶绿素荧光特性的影响,揭示2-Cys Prx基因在植物抗逆方面的功能。结果表明,弱光(200 μmol m^–2 s^–1)下,随着盐浓度增大,转基因烟草和对照的SOD活性皆增加,APX活性变化不大,H₂O₂含量稍有升高;强光(1000 μmol m^–2 s^–1)下,随着盐浓度增大,转基因烟草SOD活性增强,APX活性下降,H₂O₂含量增加缓慢,而对照的H₂O₂含量迅速升高,转基因烟草叶片的PSII电子传递速率(ETR)、最大光化学效率(F_v/F_m)和实际光化学效率(Ф_PSII)均高于对照,而且PSII电子受体侧的受抑制程度明显低于对照。结果暗示在强光和盐胁迫使APX活性降低的情况下,2-Cys Prx可有效清除细胞中过量H₂O₂,增强光合电子传递链的稳定性,特别是PSII电子受体侧的电子传递,有效减轻盐和高光胁迫引起的PSII光抑制。     

开放式臭氧浓度升高条件下不同敏感型小麦品种的光合特性

利用亚洲首个开放式臭氧浓度升高平台(O₃FACE),以臭氧敏感品种烟农19和臭氧耐性品种扬麦16为试材,研究了小麦光合特性对O₃浓度升高的响应,并分析了不同敏感型小麦品种响应差异的可能原因。结果表明,O₃浓度升高并持续处理75 d后,小麦旗叶的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r)均显著下降,其中扬麦16的降幅(27.9%、37.5%和27.9%)明显小于烟农19 (61.1%、68.0%和57.4%);而C_i基本维持恒定。说明O₃FACE下小麦旗叶P_n下降是气孔因素和非气孔因素共同作用的结果,其中非气孔因素起决定性作用。叶绿素荧光分析表明,两个品种的PSII最大光化学量子产量(F_v/F_m)、PSII潜在活性(F_v/F_o)、光化学猝灭(q_P)和光化学反应速率(P_rate)等荧光参数均呈下降趋势,而非光化学猝灭(NPQ)和热耗散速率(D_rate)呈上升趋势;可溶性蛋白和核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)则与荧光参数及P_n的变化趋势一致。由此可见,RuBP的羧化限制和PSII光系统损伤可能是O₃胁迫下小麦旗叶P_n下降的主要非气孔因素。此外,O₃FACE下扬麦16各参数的变幅均小于烟农19,扬麦16较高的蒸腾速率和较小的Rubisco含量降幅可能是其维持光合机构功能的重要原因。     

吐丝期干旱胁迫对玉米生理特性和物质生产的影响

以玉米品种郑单958 (抗旱性强)和陕单902 (抗旱性弱)为材料,采用抗旱池栽控水试验,研究了叶片光合特性、保护酶活性以及干物质转运对吐丝期干旱胁迫的响应。结果表明,在吐丝期干旱胁迫下2个品种产量分别降低39.10%和44.87%;叶片净光合速率(P_n)和气孔导度(G_s)显著下降,胞间CO₂浓度(C_i)先升后降。PSII最大光化学效率(F_v/F_m)、实际量子产额(Φ_PSII)、光化学猝灭(q_P)降低,非光化学猝灭(q_N)升高;抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性先升高后降低,而丙二醛(MDA)含量一直升高。说明吐丝期干旱胁迫增加了花前营养器官贮藏同化物转运量(率)及其对籽粒转运的贡献率;但郑单958受干旱影响程度小于陕单902。说明抗旱品种郑单958具高抗氧化酶活性清除活性氧,使得膜脂过氧化程度轻,维持较高的光化学效率,延长叶片光合功能期,促进花前营养器官贮藏同化物转运量对籽粒的贡献率。这可能是其在干旱胁迫下仍能获得较高产量的重要原因之一。     

盐胁迫条件下外源Ca2+对蚕豆气孔运动及质膜K+通道的调控

研究了Ca²⁺ 对NaCl胁迫下蚕豆气孔运动及质膜K+通道的影响。结果表明,100 mmol L^-1 NaCl可明显诱导气孔开放,该现象可被10 mmol L^-1 CaCl₂ 显著抑制。为探讨盐胁迫下Ca²⁺对K⁺和Na⁺跨膜运输的调控机制,我们利用膜片钳技术记录全细胞K⁺ 电流发现,在100 mmol L^-1 NaCl胁迫下,加入10 mmol L^-1 CaCl₂胞外处理,显著抑制质膜K+内向及外向通道电流,这种抑制可被1 mmol L^-1 La³⁺ (Ca²⁺通道抑制剂)缓解。非盐胁迫下,10 mmol L^-1 CaCl₂ 胞外处理也能显著抑制质膜内向K⁺通道,但明显激活其外向通道,加入1 mmol L^-1 La³⁺并不能被缓解。用H₂O₂专一的荧光探针二氯荧光素二乙酸酯(H2DCF-DA)单细胞分析保卫细胞内H₂O₂含量变化显示,在100 mmol L^-1 NaCl盐胁迫下,10 mmol L^-1 CaCl₂ 处理明显诱导H₂O₂在保卫细胞中积累;100 mmol L^-1 NaCl和10 mmol L^-1 CaCl₂单独处理并不能诱导H₂O₂积累。推测Ca²⁺在盐胁迫下可能先诱导H₂O₂在胞内积累,进而激活质膜Ca²⁺通道,迅速提高胞内Ca²⁺浓度以抑制Na⁺通过质膜K⁺通道跨膜内流,同时调节Na⁺外流,两种效应共同作用促使气孔关闭,减少盐胁迫下水分的过度散失。上述结果将为Ca²⁺调控作物抗盐机制研究提供新的思路。     

施钾对不同转基因棉花品种光合特性及产量和品质的影响

 在田间试验条件下,研究了施钾对转Bt+CpTI基因抗虫棉中棉所41、转Bt基因抗虫棉国抗1号和常规棉泗棉3号光合特性和产量及品质的影响。结果表明,施用钾肥能不同程度地提高不同转基因棉花品种的叶绿素含量、叶面积指数(LAI)、叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、叶绿素荧光动力学参数PSⅡ、最大光化学量子效率(F_v/F_m)、PSⅡ潜在光化学活性(F_v/F_o),从而提高棉花叶片的光合性能。施钾还提高了转基因棉花干物质量及分配到生殖器官的比例,增加了棉花总成铃数、铃重和衣分;施钾处理的中棉所41、国抗1号和泗棉3号的皮棉产量较未施钾处理分别增加5.8%,11.8%和7.0%,棉纤维的主要品质指标也得到改善。转Bt基因抗虫棉国抗1号比转Bt+CpTI基因抗虫棉中棉所41和泗棉3号对钾肥更为敏感。     

冠菌素对棉花幼苗盐害的缓解效应

 以转基因抗虫棉(Gossypium hirsutum L.)中棉所45为材料,通过水培试验研究了冠菌素对盐胁迫下棉花萌发出苗和幼苗生长的影响。结果表明,盐胁迫严重抑制棉花种子萌发和幼苗生长,且对地上部的抑制程度大于对根系的抑制。盐胁迫对棉花萌发出苗和幼苗生长的抑制程度能被0.01 μmol·L^-1 的冠菌素缓解。苗期盐胁迫21 d内,冠菌素处理的棉花根、茎和叶的生物积累量较未施加冠菌素的盐处理增加1倍;活体组织化学原位检测结果显示,低浓度冠菌素处理降低盐胁迫诱导的主根H₂O₂含量。上述研究结果说明低浓度的冠菌素能提高棉花萌发出苗和苗期的耐盐性。     

两个杂交棉F1、F2代及亲本冠层结构与物质生产特征

以杂交棉石杂2号和新陆早43的F₁、F₂代及亲本NT2、H2、4-14为试材,通过测定不同生育时期各材料叶面积指数(LAI)、叶倾角(MTA)、冠层光截获率等指标,分析了各指标变化对群体光合物质生产的影响。结果表明,2个杂交棉F₁代LAI具有超亲优势,冠层光截获率具有中亲优势; LAI和冠层光截获率具有明显的母系遗传特性,而MTA受到父本的显著影响。F₂代冠层结构主要受F₁代相关指标和衰退率的影响,LAI中亲优势减小了衰退率; 杂交棉F₁代光合物质积累主要受亲本参数和超亲优势的影响,F₂代主要受F₁代参数的影响。杂交棉光合物质积累最大增长速率和直线增长期开始时间较晚,直线增长期及活跃增长期较长,最终积累量和最大增长速率较高。杂交棉F₁代具有明显的光合生产和产量优势,F₂代具有一定的产量优势。以选择具有优化冠层结构的亲本为基础,组配具有较大MTA的父本和较大LAI的母本,有利于改善杂交棉光合性能,提高群体光能利用率,进一步挖掘产量潜力,为杂交棉高光效组合的选育及提高F₂代应用提供理论依据。     

矮秆陆地棉陆矮1号主茎顶芽几种激素含量研究

 在棉花株高建成的初蕾到盛花期,研究了陆地棉矮秆品系陆矮1号与高秆对照TM-1及其杂种F₁顶芽内源激素含量变化。结果表明：各时期陆矮1号顶芽中GA₃和IAA含量均低于TM-1和F₁,盛蕾期顶芽GA₃含量分别仅为TM-1和F₁的28.37%和31.04%,初花期IAA含量分别是TM-1和F₁的61.20%和52.76%;陆矮1号和F₁顶芽Z含量最高值出现在初蕾期,随后下降,较TM-1早15 d;陆矮1号顶芽ABA含量除初蕾期与其它品种无显著差异外,其余时期均最高,在盛蕾期、初花期和盛花期分别比TM-1高26.7%、32.4%、132.5%,比F₁高129.1%、87.5%、37.4%。     

小麦脱落酸受体基因TaPYR1介导植株抵御干旱逆境功能研究

脱落酸(ABA)受体PYR/PYL/RCAR通过与渗透胁迫诱导的ABA结合,参与植株体内ABA介导的信号转导过程,在调控植株干旱逆境抵御过程中具有重要的生物学功能。本文研究了鉴定的1个干旱响应的PYR家族成员TaPYR1的分子特征、应答干旱表达模式及其介导植株抵御干旱逆境的功能。结果表明,TaPYR1与植物种属中部分PYR基因在氨基酸序列水平上高度同源,编码蛋白含有PYR家族成员保守结构域,翻译蛋白经内质网分选后定位于细胞质膜。TaPYR1基因在小麦根、叶中均呈明显的干旱诱导表达模式,在干旱胁迫48 h表达量达到峰值。与野生型对照(WT)相比,超表达TaPYR1烟草转化株系,干旱处理下植株长势增强,干鲜重增加。干旱处理下,转化株系较对照的光合能力增强,细胞保护酶活性提高,渗透调节物质脯氨酸和可溶性糖含量增加。研究表明, TaPYR1通过在转录水平上应答干旱逆境,改善干旱胁迫下的植株相关生理过程,在增强植株抵御干旱逆境能力中发挥重要作用。     

甘蔗CIPK基因的同源克隆与表达

CIPK(calcineurin B-like-interacting protein kinase)是植物特有一类的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,该蛋白在植物响应逆境胁迫中发挥着重要的作用,尤其与非生物逆境胁迫(干旱、高盐、ABA等)的信号传导密切相关。根据玉米CIPK15基因(EU957447.1,2247 bp)核酸序列保守区域设计1对同源克隆PCR引物,以甘蔗品种崖城05-179的c DNA为模板,通过RT-PCR扩增得到甘蔗CIPK基因的一条全长c DNA序列(Gen Bank登录号为KM114052)。序列分析结果表明,甘蔗Sc CIPK基因全长1782 bp,具有完整的开放阅读框(ORF,91~1631 bp),编码513个氨基酸,该基因具有CIPK基因的2个特征结构域(Kc-like superfamily和AMPKA-C-like superfamily)。生物信息学分析显示该基因编码的蛋白定位于内质网,为可溶性蛋白,不存在信号肽,二级结构元件多为α-螺旋,含有多个保守功能域,主要参与中间代谢。实时定量PCR表达分析表明,该基因表达具有组织特异性,虽在甘蔗各组织中均有表达,但在芽中的表达量最高。该基因在PEG、Na Cl、ABA、SA和Me JA的胁迫诱导过程中,受ABA胁迫后表达量最高,约为对照的5.3倍,推测该基因的表达与甘蔗抗干旱和抗渗透胁迫有关。     

干旱胁迫对甘蔗新品种桂热2号生理指标的影响

为探讨甘蔗桂热2号（GR2）对干旱胁迫及外源脱落酸（ABA）的响应机制,以ROC22（抗旱性强）为对照（CK）,采用自然干旱的方式,分析GR2在干旱胁迫不同天数时生理指标的变化特点。结果表明,GR2在干旱胁迫下叶片内源激素含量、抗氧化酶活性及渗透调节物质含量显著提高。与CK相比,GR2在胁迫前期（0~5d）可溶性蛋白和可溶性糖含量增幅相对较大,丙二醛含量相对稳定,胁迫中期（7~9d）ABA、超氧化物歧化酶（SOD）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性增幅相对较大。外源ABA处理能增强GR2内源激素含量的积累能力,提高其抗氧化酶SOD、APX及过氧化物酶活性,有效缓解渗透物质的积累,使其含量处于较低水平。综合表明,GR2是一个抗旱性较强的品种,外源ABA能提高其抗旱能力。     

Ca2+/CaM对玉米干旱信息传递的介导作用研究

以钙离子（Ca2+）螯合剂EGTA、钙通道阻断剂异博啶(Vp)和CaM拮抗剂(TFP)处理玉米幼苗,对干旱胁迫下根、茎、叶及其木质部汁液ABA含量和pH变化及气孔导度、蒸腾速率进行了测定。结果表明,2 mmol/L EGTA和100 µmol/L Vp分别处理至植株出现萎蔫,均使玉米根、茎和叶的ABA总量降低,但木质部ABA含量增加、pH升高,同时,     

接种内生菌对干旱胁迫下甘蔗的生理影响

探索内生菌对甘蔗抗旱能力的影响,以期为开发利用甘蔗内生菌抗旱性功能菌株提供理论依据和技术支撑.以课题组前期分离鉴定的6株甘蔗内生菌为供试菌株,甘蔗品种'ROC22'幼苗接种7天后进行干旱胁迫,然后取完全展开的第一叶叶片测定相关生理指标.结果 表明,E3、09和YC89均有较高的ACC脱氨酶活性,不同甘蔗内生菌菌株对甘蔗...     

水分胁迫下甘蔗差异表达基因筛选及激素相关基因分析

甘蔗是经济和环境上日益重要的C4作物,干旱在全球范围内严重限制甘蔗产量。了解甘蔗对水分胁迫反应的分子机制将有助于甘蔗抗旱性的分子遗传改良。利用基因芯片技术分析水分胁迫下甘蔗叶片的15 593个基因的表达谱,结果表明,中、重度胁迫下的差异表达基因数量分别为300个和853个,中度胁迫中差异基因以上调表达为主,重度胁迫中下调表达占多数。功能注释分析显示,差异表达基因分子功能主要为结合、载体和催化活性,主要参与代谢、细胞和生物调控等生物过程。此外,功能未明确的假定蛋白和无匹配信息的基因序列仍占据注释结果的相当一部分,表明还有大量的基因尚待发掘。在水分胁迫下,甘蔗内源ABA和IAA含量显著上升而GA含量显著受到抑制。以参与生物进程分类,对植物激素相关基因进行筛选并分析,发现激素响应表达基因代谢途径具有多样性,显示了激素代谢网络的交叉性与复杂性。挑选9个差异表达程度不同的基因进行实时荧光定量PCR检测,表明芯片数据具有良好的重复性。     

脱落酸在植物逆境胁迫研究中的进展

脱落酸（ABA）是一种重要的植物激素,在植物对胁迫环境抗逆性中发挥重要作用。本文综述了近些年来国内外有关ABA生理功能抗逆性研究的一些最新进展,重点介绍脱落酸在植物干旱、低温、高盐等逆境胁迫中的作用及其研究进展。     

氮素对花铃期干旱及复水后棉花叶片保护酶活性和内源激素含量的影响

于2005—2006年在南京农业大学卫岗试验站进行盆栽试验, 设置正常灌水(土壤含水量为田间持水量的75%左右)和棉花花铃期土壤短期干旱处理(将正常灌水的棉花自然干旱持续8 d, 以棉株出现萎蔫症状为标准, 之后复水至正常灌水水平), 每个处理再设置3个氮素水平(0、3.73、7.46 g N pot^-1, 分别相当于0、240、480 kg N hm^-2), 研究氮素对花铃期干旱及复水后棉花叶片内源保护酶活性和内源激素含量的影响。结果表明, 花铃期短期干旱显著降低棉花叶片凌晨叶水势。在干旱结束时, 干旱处理棉花叶片可溶性蛋白含量与过氧化氢酶(CAT)活性显著降低、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性提高、丙二醛(MDA)含量增加, 内源脱落酸(ABA)和生长素(IAA)含量升高、细胞分裂素(ZR)和赤霉素(GA)的含量降低, ZR/ABA、IAA/ABA、GA/ABA均降低, 其叶片净光合速率(P_n)亦显著低于正常灌水处理。花铃期土壤干旱下施氮可提高可溶性蛋白含量、SOD与POD活性, 以240 kg N hm^-2最有利于提高棉花叶片P_n, 该处理CAT活性最高, MDA含量最低; ABA含量最低, 而ZR、IAA、GA的含量以及ZR/ABA、IAA/ABA、GA/ABA最高。施氮不足(0 kg N hm^-2)或过量(480 kg N hm^-2)均表现出相反的趋势。到复水后第10天, 干旱处理棉花叶片的内源保护酶活性可迅速恢复到正常灌水水平, 其MDA含量与正常灌水处理的差异较小; 但其ABA含量明显低于正常灌水处理, ZR、IAA、GA含量以及ZR/ABA、IAA/ABA、GA/ABA却显著高于正常灌水处理。并且施氮有利于提高复水后干旱处理棉花叶片的内源保护酶活性, 降低细胞膜脂过氧化程度, 降低ABA含量, 增大ZR、IAA、GA含量以及ZR/ABA、IAA/ABA、GA/ABA, 相比而言, 复水后以480 kg N hm^-2最有利于提高棉花叶片P_n。     

外源ABA对干旱胁迫下不同品种灌浆期小麦psbA基因表达的影响

脱落酸(abscisic acid, ABA)是一种重要的植物激素,与作物的抗干旱胁迫密切相关。本试验以灌浆期的豫麦949和陕麦5号小麦品种为试材,PEG干旱处理72 h后,比较了脱落酸对小麦相对水分含量、叶绿素、丙二醛含量以及产量的影响,并采用反转录半定量PCR方法测定PSII中psbA基因转录水平的变化。结果表明,干旱胁迫明显降低小麦叶片中相对水分和叶绿素含量,增加丙二醛含量,抑制psbA基因的转录,降低小麦的产量,而外源脱落酸能明显缓解这些胁迫反应。与豫麦949相比,陕麦5号中质膜损伤较小,相对水分和叶绿素含量、产量以及psbA基因转录水平的下降也较小,外源脱落酸处理后,各参数也能够恢复到对照水平,说明不同小麦品种的抗干旱胁迫能力与psbA基因的表达水平密切相关。本试验的研究结果也首次发现了外源ABA能够调控干旱胁迫下灌浆期小麦psbA基因的表达,稳定PSII系统中重要基因的转录水平,从而提高灌浆期小麦的抗干旱胁迫能力。     

植物抗旱相关功能基因研究进展

综述了影响植物抗旱性的各相关功能基因的研究进展及其在抗旱基因工程上的应用现状。干旱是影响植物正常生长发育的一个最重要的逆境因子。人们对植物的抗旱性进行了多层次研究，并从各种生物中鉴别和定位了几十种与提高抗旱性相关的基因，为从分子水平上研究植物的抗旱性奠定了基础。近年来，人们发现了更多的抗旱基因，对已知抗旱基因也有了更深入的研究，并成功转化了多种不同类型的植物，提高了其抗旱能力。