玉米转录因子ZmEREB211对非生物逆境胁迫的应答

AP2/ERF (APETALA2/ethylene-responsive factor)转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,在调控植物生长发育和响应逆境胁迫等方面起重要作用。探究玉米(Zea mays L.) AP2/ERF家族基因功能将为玉米新种质创制提供重要的基因资源。本研究克隆获得了ZmEREB211(GeneID:103647485)基因,利用生物信息学分析、实时荧光定量PCR等技术对该基因的基本特性、组织表达特性及响应逆境胁迫表达模式等进行了分析;对转基因拟南芥株系进行了相应逆境胁迫处理和表型鉴定。结果显示:该基因只包含1个外显子,cDNA全长为792bp,编码263个氨基酸;ZmEREB211蛋白分子量为27.9kD,理论等电点为6.01,具有AP2家族所特有的保守结构域;ZmEREB211基因在玉米根系中的表达量最高,且在幼根中的表达量高于成熟根中的表达量;同时该基因在脱水、高盐、干旱和低温等处理条件下均有不同程度的诱导表达。在分别含有不同浓度梯度的NaCl、甘露醇(mannitol)和茉莉酸(jasmonicacid,JA)的1/2MS培养基上,转ZmEREB21...     

玉米干旱诱导表达基因ZmCKS2的克隆与表达分析

在本实验室前期研究的干旱胁迫相关的抑制差减文库(SSH)中,发现一个玉米干旱胁迫诱导表达的EST序列,与拟南芥AtCKS2和AtCKS1基因有较高的同源性。应用生物信息学手段和同源克隆的方法,分离得到该基因,命名为ZmCKS2。序列分析表明该基因开放阅读框区267bp,编码88个氨基酸。ZmCKS2蛋白含有真核生物中高度保守的CKS(cyclin-dependent kinase regulatory subunit)结构域。应用在线分析软件预测该基因上游2kb序列表明,该序列具有启动子的核心序列和增强子序列,同时还具有与干旱等多种逆境胁迫相关的调控序列。应用实时荧光定量PCR分析表明该基因在幼穗中表达量最高,且受干旱和MeJA诱导上调表达,受低温和外源ABA诱导下调表达。     

扁桃AcCBF2基因的克隆及其在逆境胁迫下的表达分析

本研究根据扁桃生物信息学数据库,采用PCR的方法从扁桃(Amygdalus communis L.)中克隆了一个CBF转录因子基因,命名AcCBF2,基因开放阅读框(open reading frame,ORF)为717 bp,编码238个氨基酸,预测其分子量26.59 kD,等电点为5.29。氨基酸多重序列比对显示,AcCBF2基因编码的氨基酸与其它植物冷胁迫相关的CBF氨基酸序列具有高度同源性,含有一个AP2功能结构域和2个特征基序;系统发育树分析显示,AcCBF2基因属于DREB家族中的A-1亚族,荧光定量显示,AcCBF2基因只对低温和干旱胁迫有响应,对盐胁迫和ABA(脱落酸)没有明显响应。在低温胁迫下,表达量上调;而在干旱胁迫下,表达量先上调后下调。初步预测AcCBF2基因可能对扁桃非生物胁迫有重要的调控作用。     

玉米分子伴侣基因ZmBiP2在逆境下的功能分析

BiP(binding protein)基因编码的蛋白是一类重要的分子伴侣,在动植物的逆境胁迫响应过程中具有重要的作用。从玉米抗旱自交系旱21中分离到分子伴侣基因ZmBiP2,序列分析结果显示,该基因开放阅读框长1989 bp,编码含663个氨基酸的蛋白,包含热激蛋白家族特有的TVIGIDLGTTYSC保守结构域和ATP结合位点。实时荧光定量PCR结果显示,Zm Bi P2基因在玉米的雄穗和子房中表达量最高;在盐、甘露醇胁迫条件下,该基因在植株的地上部分上调表达。过量表达Zm Bi P2基因的拟南芥转基因株系在种子萌发时期对盐和甘露醇胁迫的耐受能力减弱,在苗期对盐胁迫敏感。推测在植物响应非生物胁迫的过程中,过量表达的ZmBiP2蛋白可能发挥负调节蛋白的功能。     

甘蔗ABA信号转导关键酶SoSnRK2.1基因的克隆与表达分析

蔗糖非酵解型蛋白激酶(SnRK)是植物体内ABA信号转导途径的关键调控酶, 在植物的抗逆境生长过程中发挥着重要的作用。本研究通过RT-PCR和RACE-PCR技术克隆出编码甘蔗SnRK2蛋白的基因SoSnRK2.1。该基因cDNA序列全长为1385 bp, 包含一个1002 bp的开放阅读框(ORF)。根据氨基酸序列预测SoSnRK2.1基因编码333个氨基酸残基, 与其他高等植物中相关蛋白的氨基酸具有高度的相似性, 尤其是与禾本科的玉米和水稻。构建该基因的原核表达载体pET-SoSnRK2.1, 在IPTG诱导下可得到38 kD 左右的蛋白, 与理论值一致。实时荧光定量PCR分析表明, SoSnRK2.1基因在ABA、干旱(PEG)+ABA、干旱(PEG)、NaCl、低温(4℃)和H₂O₂外源胁迫下均呈诱导表达的趋势。推测该基因参与调控干旱、高盐和低温等胁迫过程, 在甘蔗抗逆境胁迫中起重要作用。     

柠条锦鸡儿CkCDPK基因的克隆、表达分析及载体构建

钙依赖蛋白激酶作为一个关键的信号传导器,通过调控和参与植物体内的代谢途径等方式在植物抵御逆境胁迫过程中发挥着重要作用。为了探索柠条锦鸡儿相关基因的功能,本研究利用同源克隆的方法,从柠条锦鸡儿中克隆了1个CDPK类基因的CDS,命名为CkCDPK。通过测序和生物信息学分析,结果显示,该基因包含1 710 bp的开放阅读框,编码570个氨基酸,分子质量为64.03 ku,蛋白质等电点(PI)为9.12。结构分析显示,CkCDPK含有N端可变区、蛋白激酶区、4个EF手型结构和类似钙调素等结构域。利用实时荧光定量PCR检测了CkCDPK基因在不同逆境胁迫下的表达量,结果显示,NaCl胁迫和干旱胁迫下该基因的表达量呈现出单峰趋势,其中,盐胁迫6 h、干旱胁迫4 h表达量最高,外源ABA诱导下该基因的表达量基本呈逐渐上升趋势。表明该基因可能参与了柠条锦鸡儿的抗逆性调控。构建植物超表达载体pCAMBIA3301-CkCDPK,可为进一步研究CkCDPK基因在柠条锦鸡儿抗逆性调控中的作用奠定基础。     

甘蔗S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因(ScSAM)的克隆及表达

利用RT-PCR和RACE技术从甘蔗品种新台糖22号(ROC 22)中克隆获得SAM基因的cDNA序列,命名为ScSAM,GenBank登录号为KC172558。用生物信息学方法预测分析其序列,cDNA全长1466 bp,含有1个1191 bp的完整开放阅读框(ORF),编码396个氨基酸,与高粱和玉米等植物的SAM蛋白有很高的相似性。系统进化树分析显示,甘蔗ScSAM与高粱的SAM蛋白亲缘关系较近。Real-time PCR分析表明ScSAM为组成型表达,在根中的表达量最高,是叶中表达量的3.6倍。其在黑穗病菌胁迫和低温(4℃)、聚乙二醇(PEG)、NaCl非生物胁迫下均被诱导表达,但表达模式不同;在H₂O₂胁迫下其表达被抑制。推测其可能参与甘蔗抗黑穗病过程,且在甘蔗抗寒、抗旱、抗盐和抗氧化等胁迫过程中也起某种作用。     

玉米ZmGRAS31基因的克隆及功能研究

GRAS 蛋白家族是一类植物特有的转录调控因子,在多种植物中均有报道。为了探究玉米 GRAS 基因家族在逆境胁迫下的功能,本研究从玉米根中克隆获得 ZmGRAS31 (AC: NC_024462),该基因全长 1422 bp,编码 473 个氨基酸。生物信息学分析表明 ZmGRAS31 蛋白分子量为 51,700.38 Da,理论等电点为 4.73,具有 GRAS 转录因子家族特有的保守结构域,但不具跨膜结构,亲水性较差。玉米原生质体瞬时表达实验表明 ZmGRAS31 定位于细胞核内。实时荧光定量 PCR (qPCR)分析表明,在低温、脱水、高盐、干旱处理下, ZmGRAS31 在玉米幼苗均上调表达;不同浓度NaCl 处理过表达 ZmGRAS31 转基因拟南芥植株,其根长优于野生型,由此推测该基因可能参与玉米非生物胁迫应答。     

甜菜ERF转录因子基因克隆及非生物胁迫响应分析

ERF(Ethylene-responsive element binding factors)是调控植物生长发育和响应胁迫的重要转录因子，在植物应对生物及非生物胁迫反应、调控胁迫相关功能基因的表达、提高植物的抗逆性中起着重要的作用。分析甜菜ERF转录因子基因在非生物胁迫下的表达规律，旨在为深入研究ERF转录因子在甜菜逆境胁迫应答中的作用机制提供理论依据。本研究以高糖型甜菜品系‘BS02’为试材，利用RT-PCR方法克隆得到Bv＿ammr基因，并对其进行生物信息学分析。该基因CDS区长906 bp，编码301个氨基酸。蛋白质分子量为33.19 kD，理论等电点为8.61，其二级结构以无规则卷曲和α-螺旋为主，具有一个AP2保守结构域；氨基酸序列的同源性和进化树分析显示其编码蛋白与马兜铃菌毛所编码的蛋白亲缘关系较近。采用实时荧光定量PCR方法观测非生物胁迫下该基因表达模式，结果表明，Bv＿ammr基因对低温、高温、干旱、盐、ABA等非生物胁迫有不同程度响应。     

AP2/ERF转录因子对植物非生物胁迫的应答机制研究进展

AP2/ERF (APETALA2/ethylene responsive factor)家族转录因子是植物中的一大类转录因子,最早从拟南芥(Arabidopsis thaliana)中分离出。该家族转录因子一般包含两个AP2/ERF结构域,该结构域大约由60～70个氨基酸组成与DNA结合有关。AP2/ERF家族参与非生物胁迫的反应,比如干旱胁迫、高盐胁迫和低温胁迫等。这些胁迫会激活植物激素ABA、茉莉酸(jasmonate, JA)、乙烯(ethylene, ET)、水杨酸(salicylic acid, SA)等信号途径,同时激活AP2/ERF转录因子家族基因的表达,进而调控其下游功能基因的表达。本研究综述了近年来有关植物AP2/ERF转录因子响应非生物胁迫应答机制的新进展,探讨了该家族转录因子的结构特点、分布,及其对植物发育和次级代谢的影响以及对非生物胁迫的应答。     

Experiments on the melting properties of CaO-Al2O3-SiO2-TiO2 slag

In order to promote the resource recycling of titanium contained in waste slag,the melting properties of CaO-Al2O3-SiO2-TiO2slag are studied through melting experiment and theoretical calculation by using thermodynamic software Factsage. The experimental index is the melting temperature of the slag,and the effect factors are binary basicity,the mass percent of Al2O3 and TiO2. The three factors’ change range are as follows,binary basicity 4~7.9,Al2O3 30%~45% and TiO2 1%~7%. The research results are as follows. The effect of binary basicity is significant,but other factors’ effects are not. Under the experimental conditions,the optimal combination of the lowest melting temperature for the slag are binary basicity 6.6,Al2O3 35%and TiO25%,and the corresponding melting temperature is 1 354 ℃. While the content of TiO2 is lower than 3%,the liquid region area has little change and can be ignored. While the content of TiO2 is under the range of 3%~10%,the liquid region is larger when the content of TiO2 is higher. Under the experimental study conditions,the melting properties of this slag system can meet the requirements of refining slag in steelmaking.     

三江平原主栽红小豆品种田间生产性状及品质特性分析

以三江平原6个主栽红小豆品种宝清红、农安红、珍珠红、天津红、大红袍为试验材料,对其田间生产性状及品质特性指标进行测定分析。结果表明：农安红株高、主茎节数及分枝数均最大;6个红小豆品种,农安红和天津红单株荚数最高,且单荚粒数最多,分别为8.6和8.8个;珍珠红颜色明度最高,最为鲜亮,但其百粒重最低,农安红百粒重最高,达到19.16 g;农安红和珍珠红单位面积产量显著高于其他4个品种。农安红蛋白质含量最高,宝清红和农安红支链淀粉含量最高,农安红和珍珠红淀粉粒径显著高于其他小豆品种,出沙率也最高,分别为69.60、69.63 %。4个抗氧化酶活性依次顺序为：农安红＞宝清红＞珍珠红＞大红袍＞龙垦红2号＞天津红。三江平原地区,农安红和珍珠红田间生产性状以及品质性状均表现较为突出,是该地区适宜种植的红小豆品种。     

青贮玉米新品种陇青贮2号选育及栽培制种技术

随着畜牧业的标准化、专业化、规模化发展,对青贮玉米的需求日益加大,为解决生产需要,改善甘肃省专用型青贮玉米品种单一、产量较低、品质一般、抗性较差的问题,甘肃省农业科学院作物研究所通过广泛测交组配、异地选育、多点试验等技术选育出了专用型青贮玉米新品种陇青贮2号,其母本为ly9012、父本为ly0302。F1表现高产、稳产、抗倒伏、抗病性强、活秆成熟、宜机收、易制种、品质优良等特点;全株粗蛋白含量7.7%,粗淀粉含量33.9%,两项达到国家特级标准。该品种于2019年1月通过甘肃省农作物品种审定委员会审定,准予推广。     

CaO-B2O3-SiO2-TiO2系保护渣配位结构的计算模拟

针对新型无氟保护渣CaO-B2O3-SiO2-TiO2四元渣系,采用分子动力学模拟的方法,对该保护渣系的微观结构进行了模拟计算,分析了CaO-B2O3-SiO2-TiO2渣系的配位结构,并考察了TiO2含量对保护渣配位结构的影响规律。研究表明：该渣系中硼的配位结构只存在三配位的三角体和四配位的四面体,而Ti与O之间主要以六配位的八面体结构形式存在;随着TiO2含量的增加,保护渣微观结构中Si、B、Ti的配位形式将发生明显变化,分别向四配位结构、三配位结构及五配位结构转化。     

2Ai-2染色体在小麦部分同源染色体代换背景中的遗传

用中间偃麦草2Ai-2染色体特异的EST-PCR标记检测5个小麦-中间偃麦草二体异代换系(包括端体代换系)与普通小麦中国春(CS)杂交后代群体,研究外源染色体2Ai-2通过杂种向后代的传递率及其结构变异,并用基因组原位杂交进行验证。结果表明,第二部分同源群不同染色体代换背景对外源染色体传递的影响不同,在2B代换系的杂种中外源染色体或片段显示优先传递,而在2D代换系的杂种中其传递力则较低,2B代换背景更有利于2Ai-2染色体或片段的传递;外源染色体在杂种后代传递过程中会发生变异,在多数组合中,变异出现在着丝粒处;与短臂相比,外源染色体长臂更容易在世代中丢失;端体代换系中的外源染色体端体在杂种后代传递过程中容易丢失,且也会发生结构变异。基因组原位杂交结果证明了分子标记跟踪外源染色体的可靠性。     

内蒙古典型草原土壤N2、N2O、NO和CO2排放的研究

为了进一步了解内蒙古典型草原生长季内主要温室气体氧化亚氮（N2O）、一氧化氮（NO）和二氧化碳（CO2）及反硝化终产物N2的排放,本研究采用氦环境培养--气体同步直接测定法,在不同土壤温度（5°C和20°C）和不同土壤含氧量（10%和20%）条件下,关注不同放牧处理土壤N2、N2O、NO和CO2排放。结果显示,不同放牧处理土壤N2、N2O、NO和CO2排放速率分别为0.3~2.0 [μgN/(h?kg)]、0.02~0.4 [μgN/(h?kg)]、0.08~0.7 [μgN/(h?kg)]和0.01~1.9 [mg C/(h?kg)],N2排放为N2O的8~17倍。由于较大的空间变异性,并未观测到不同放牧处理对土壤N2、N2O、NO和CO2排放的影响。土壤温度升高和湿度增加能促进N2、N2O、NO和CO2的排放,而土壤O2含量对其排放的影响不显著。     

H2CN2和CaCN2对酿酒葡萄萌芽开花及成熟期的影响

试验于2001年10月—2002年8月在攀枝花进行。处理药剂及其浓度为16.7%CaCN2、0.5%~2.0%H2CN2、0.5%~2.0%H2CN2+1%吐温80;处理时期为12月25日、1月10日、1月25日。最佳处理时间是1月10日;最佳处理组合是1.0% H2CN2 + 1.0%吐温80,霞多丽、佳美、梅尔诺、黑虎香分别提前萌芽16、13、11、4d;提前成熟17、13、14、6d;提高萌芽率4%、12%、17%、9%;芽眼成枝率提高40%、29%、37%、12%;提高果枝率为9%、8%、28%、4%,提高结果系数7%、7%、37%、3%。不同品种对处理反应有差异,对照黑虎香有药害现象。     

过量表达OsYUC2转基因水稻幼苗对干旱和H2O2胁迫的生长生理应答

OsYUC2基因是控制水稻生长素合成的关键基因家族OsYUCs成员之一。本研究以过量表达pUbi-OsYUC2-GUS转基因水稻(G3株系)和野生型水稻(WT,Oryza sativa L .sppj.aponica,v.nipponbare,日本晴)为材料,分别比较了二者在干旱和 H2O2 胁迫下生长生理的变化。结果显示,20%PEG-6000和0.06% H2O2 处理条件下,G3的株高、初生根上侧根的长度(特别是不定根上侧根的数量和长度)都大于WT的;而G3的MDA和H2O2积累量则都少于WT的。与对照组比,PEG和H2O2处理后G3根系的GUS活性都降低且由均匀分布变为梯度分布,说明PEG和H2O2影响OsYUC2基因的表达部位和空间分布。相同处理条件下,G3根系与DR5-GUS转基因水稻根系GUS活性和分布样式的变化类似,显示PEG和H2O2减少生长素的积累并影响其梯度分布。OsYUC2过量表达在一定程度上缓解了由于PEG和 H2O2 胁迫导致生长素减少引起的伤害,转基因水稻幼苗的抗逆水平有所提高。     

H2O2促进大豆种子萌发的研究

研究了H2O2浸种对大豆种子萌发的影响。0.1%过氧化氢处理的种子,其发芽率、发芽指数、发芽率高峰值以及活力指数均最高。0.1%处理种子的过氧化物酶和超氧化物岐化酶的活性最高;0.01%处理的种子,其多酚氧化酶活性最高;0.01%处理明显提高种子的电解质外渗率。