百脉根种质苗期抗旱性鉴定及综合评价

采用土培法对21份百脉根种质材料进行了苗期抗旱性评价。结果表明：在干旱胁迫下,明显抑制百脉根的正常生长,地上生物量、地下生物量、株高、分枝数明显减小,根冠比明显增加;渗透调节物质丙二醛（MDA）、脯氨酸（PR0）、可溶性糖、可溶性蛋白的含量明显增加,过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）活...     

低磷与干旱胁迫下百脉根代谢组学分析

为了探究百脉根(Lotus corniculatus)在低磷和干旱胁迫下代谢物质的变化,本实验选择对照(CK)、低磷(LP)和干旱胁迫(PEG)三种处理下的百脉根作为实验材料,利用代谢组学对低磷和干旱胁迫下的百脉根进行代谢物的分析。结果表明,干旱胁迫样本共测到390种差异代谢产物,其中314种下调表达,76种上调表达,注释到70条代谢通路。低磷胁迫样本共检测到332种代谢产物发生变化,其中209种下调表达,123种上调表达,注释到58条代谢通路。干旱胁迫样本主要聚类为脂肪酰基、羧酸及其衍生物、有机氧化合物、类黄酮,富集程度最显著的途径为类固醇生物合成。低磷胁迫样本主要聚类为脂肪酰基、羧酸及其衍生物、有氧化合物、类黄酮,富集程度最显著的途径为苯乙烯、二芳庚烷和姜酚的生物合成。研究利用代谢组学方法对百脉根组织部位中的代谢物进行分析鉴定,探究在低磷和干旱胁迫条件下百脉根组织部位中的代谢物以及差异代谢物种类和含量,为以后百脉根非生物胁迫的研究提供数据基础。     

抗逆转录因子在百脉根中的功能分析

为提高豆科牧草百脉根抗旱方面的能力,从沙生植物胡杨和铃铛刺中克隆了4个抗逆转录因子基因并进行功能分析,从中筛选了2个具有抗旱特性的基因PeDREB2a和HhERF2,构建了以磷酸甘露糖异构酶为筛选标记的单、双价植物表达载体,转化百脉根Leo品种,结果表明,转录因子基因明显改善了百脉根的抗旱特性,经过抗旱复水试验证明转基因百脉根成活率达到100%。     

百脉根的栽培及饲用

百脉报又名五叶草、乌足豆、牛角花，属多年生植物，茎细叶多，营养丰富。足迹遍市世界各地。百脉根分布广，适应性强，能持久，质量好，在国外已逐渐代替红三叶和白三叶。我国大多数省份都有引种，试种表明百脉根在我国南方地区是很有栽培前景的豆科牧草。互．植物学特征：百脉根属豆科百脉根同多年生植物，根系分布没，适合种植于土层浅薄的地方；分校多，茎长里米多，光滑无毛，茎断后可长出新株；复叶，顶端为3片小叶，托叶大；有4～8朵小黄花，呈伞型，位于花板顶端；英长而圆．每美有种子10～15粒；种子小，橄榄色、棕色或黑色，千粒…     

盐胁迫应答基因GmWRKY6的克隆及转基因百脉根的抗盐分析

根据大豆盐胁迫RNA-Seq数据,筛选并克隆得到1个大豆WRKY类转录因子GmWRKY6基因。序列分析表明,该基因含有1 个1674 bp的开放阅读框,编码557 个AA,编码蛋白属于IIb 类WRKY 家族成员,含有1个WRKY 保守结构域和1个C₂H₂锌指结构基序。基因表达模式分析表明,GmWRKY6基因在大豆根中表达量较高,并且该基因受盐胁迫诱导表达。构建GmWRKY6基因的植物超表达载体,获得7株T₀代阳性转GmWRKY6基因百脉根。进一步对T₁代转基因株系进行抗盐分析发现,在200 mmol·L^-1 NaCl 处理14 d后转基因株系生长状态良好,而野生型对照生长矮小,叶片干枯。此外,对相关生理指标的测定发现,转基因株系叶片中脯氨酸和叶绿素含量显著高于野生型对照,而丙二醛含量和相对质膜透性显著低于野生型对照。此外,盐胁迫下转基因百脉根叶片中钠离子含量显著低于对照,而钾离子含量显著高于对照。以上结果表明大豆GmWRKY6基因的超表达能够显著增强百脉根的抗盐能力。     

2个百脉根品系种子萌发期的耐盐性评价

为探究2个百脉根（Lotus corniculatus L.）品系B1（来源于加拿大圭尔夫）和B2（引种于加拿大）种子萌发期的耐盐性,采用纸上发芽法,以蒸馏水为对照,采用不同浓度（0.3%,0.6%,0.9%,1.2%）NaCl溶液,通过测定发芽率、根长、苗长等7项指标,计算其盐害系数,利用方差分析、主成分分析以及隶属函数对其进行了综合评价。结果表明：随着盐浓度的增加两个百脉根品系的发芽指数呈现出先升高后下降的趋势,活力指数呈现先降低后升高再降低的趋势,其他指标的变化趋势均不一致。方差分析结果表明,当盐浓度为1.2%时,B2的发芽率、发芽势、发芽指数、苗长和幼苗干重均显著高于B1（P<0.05）。综合评价结果表明,种子萌发期耐盐性较强的是品系B2。     

西藏林芝地区百脉根引种栽培试验

在西藏林芝地区引种栽培百脉根的试验表明，百脉根在该地区虽然不结实，但生长持续时间长，产草量高、绿期长、营养丰富、适口性好，可作为刈割与放牧饲草利用并加以推广。     

俄罗斯百脉根种质资源农艺性状鉴定与评价

为挖掘利用优质百脉根种质资源,促进其育种工作,采用田间调查和室内考种分析两种方法,对引进的69份俄罗斯百脉根种质材料的9个农艺性状进行了鉴定和评价。结果表明,69份材料各具特点,差异明显,类型广泛。单株重变异系数最大,为57.58%,变异明显;生育期变异系数最小,仅为6.92%。通过主成分分析,从9个农艺性状中提取出3个主成分因子,即草产量、生育期(成熟)和千粒重,提供的信息量占全部信息量的87.468%。利用这3个主成分因子进行系统聚类,将69份俄罗斯百脉根种质材料划分为三大类群。第Ⅰ类群属晚熟半匍匐中产型材料,第Ⅱ类群属早熟匍匐低产型材料,第Ⅲ类群属中熟直立高产型材料。结果表明,第Ⅲ类群材料综合产量性状最好。     

2个百脉根品系种子萌发期的耐盐性评价北大核心CSCD

为探究2个百脉根(Lotus corniculatus L.)品系B1(来源于加拿大圭尔夫)和B2(引种于加拿大)种子萌发期的耐盐性,采用纸上发芽法,以蒸馏水为对照,采用不同浓度(0.3%,0.6%,0.9%,1.2%)NaCl溶液,通过测定发芽率、根长、苗长等7项指标,计算其盐害系数,利用方差分析、主成分分析以及隶属函数对其进行了综合评价。结果表明:随着盐浓度的增加两个百脉根品系的发芽指数呈现出先升高后下降的趋势,活力指数呈现先降低后升高再降低的趋势,其他指标的变化趋势均不一致。方差分析结果表明,当盐浓度为1.2%时,B2的发芽率、发芽势、发芽指数、苗长和幼苗干重均显著高于B1(P<0.05)。综合评价结果表明,种子萌发期耐盐性较强的是品系B2。     

百脉根的优缺点及其利用管理——与紫花苜蓿比较

百脉根是旱地型优良豆科牧草之一,具有种植范围广、适口性极佳、饲草质量高于苜蓿等优点,在管理利用适当的情况下,建植成功后,其寿命非常长。     

大豆GmCYS20基因在百脉根共生结瘤过程中的功能研究

半胱氨酸蛋白酶抑制剂(cystatin)参与豆科植物与根瘤菌共生结瘤过程。克隆了大豆的1个半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因GmCYS20,基因编码区全长为291 bp。氨基酸多序列比对分析发现,大豆GmCYS20蛋白与野生大豆cystatin蛋白相似性高达99%。构建GmCYS20基因的植物表达载体,通过发根农杆菌介导的百脉根发状根转化法获得转GmCYS20基因复合体植株,利用GUS染色和RT-PCR方法鉴定阳性发状根。复合体植株接种根瘤菌4周后,转GmCYS20基因植株结瘤数目明显高于空载体对照,结瘤指示基因的转录水平也呈上升趋势。进一步对接种10 d复合体植株中根瘤菌的侵染表型进行统计发现,过量表达GmCYS20基因并不影响根瘤菌的侵染过程,而是在根瘤起始与发育阶段发挥正调控作用。结果表明:GmCYS20基因通过促进根瘤的起始与发育,从而参与调控共生结瘤过程。研究结果可为揭示豆科植物与根瘤菌的共生互作机制提供新的分子生物学证据。     

全基因组水平紫花苜蓿TCP基因家族的鉴定及其在干旱胁迫下表达模式分析

紫花苜蓿是世界最重要的豆科牧草之一,干旱是影响其产量和地理分布的关键瓶颈。在紫花苜蓿响应干旱胁迫过程中,转录因子发挥着重要的调控作用。TCP（teosinte branchesd 1/cycloidea/pro-liferating cell factors）为植物特有的转录因子,在植物生长、发育、响应逆境胁迫中都具有重要的生物学功能。截至目前,该基因家族在紫花苜蓿中的分布以及响应干旱胁迫的生物学功能仍未见报道。因此,为进一步挖掘紫花苜蓿中响应干旱胁迫功能基因,本研究利用生物信息学方法在全基因组水平对TCP基因家族进行了鉴定,并对其系统进化、基因结构、染色体定位、共线性分析以及干旱胁迫下的表达模式进行了分析。结果表明,紫花苜蓿基因组中共鉴定出40个MsTCP基因,不均匀地分布于20条染色体上,其中包括17对旁系同源基因对,且都是基因片段复制事件。系统发育和保守结构域分析发现,MsTCP基因可以分为2个大分支和3个亚家族（PCF, CIN与CYC/TB1）,同一分支中的成员具有相同氨基酸数目的TCP结构域,同亚家族中的成员具有相似的保守基序与基因结构。此外,通过分析紫花苜蓿响应干旱转录组数据共鉴定出4个可能与紫花苜蓿响应干旱胁迫有关的MsTCP基因（MsTCP23,MsTCP27,MsTCP29,MsTCP33）。qRT-PCR结果进一步表明PEG模拟干旱胁迫处理后,这4个基因的表达量在根和叶中均显著上调,进一步确定了这些基因的确响应紫花苜蓿干旱胁迫。该研究为后期深入解析紫花苜蓿响应干旱胁迫理论以及通过基因工程技术创制高抗旱紫花苜蓿新种质奠定基础。     

Balb/c小鼠线粒体转录终止因子3基因克隆及其组织表达分析

旨在获得Balb/c小鼠线粒体转录终止因子3(MTERF3)基因cDNA的序列特征并进行比较分析,揭示该基因的组织特异性表达规律。应用RT-PCR技术克隆Balb/c小鼠MTERF3基因cDNA编码区序列(CDS),采用MEGA6.0软件构建小鼠MTERF3基因系统进化树,并采用Northern blot、RT-qPCR和Western blot技术研究该基因在小鼠大脑、心、脾、肺、肾、肝、骨骼肌和睾丸等8种不同组织中的特异性表达规律。结果显示,Balb/c小鼠MTERF3基因cDNA的CDS序列大小为1239bp,编码412个氨基酸。小鼠MTERF3基因与大鼠MTERF3基因同源性高达91.1%。MTERF3基因mRNA和蛋白质在Balb/c小鼠各组织中均有不同程度的表达。结果表明,成功克隆了Balb/c小鼠MTERF3基因cDNA的完整编码区序列,并揭示了该基因在各组织器官的表达规律,为进一步研究MTERF3基因在实验动物体内的功能奠定了基础。     

四翅滨藜AcDREB2转录因子编码基因的克隆及其表达

脱水应答元件结合蛋白(DREB)在植物响应盐和干旱胁迫中发挥重要作用。为研究DREB在耐盐碱耐干旱的先锋植物四翅滨藜(Atriplex canescens)中的功能及其应用前景,本研究设计了一对简并引物,通过PCR扩增和RACE法克隆得到四翅滨藜DREB转录因子编码基因AcDREB2。该基因cDNA全长为867 bp,共编码242个氨基酸。序列BLAST比对与同源性分析结果表明,该基因与其他植物的DREB具有较高的同源性。利用RT-PCR方法进行表达模式分析发现,AcDREB2在四翅滨藜叶中高丰度表达,且其表达受NaCl和渗透胁迫处理的快速诱导,表明AcDREB2参与了四翅滨藜的抗逆响应。     

草地早熟禾干旱胁迫转录组差异性分析

干旱是影响草地早熟禾生产力的主要因素之一。在没有参考基因组的情况下, 为了揭示草地早熟禾在干旱处理下基因表达谱的变化, 本文采用了高通量Illumina Hiseq测序平台对草地早熟禾的对照组(CK)与干旱处理组(D)进行转录组测序, 并对测序数据进行了分析研究, 进一步探究了草地早熟禾干旱应答的分子机制。结果表明, 在干旱处理下共检测到24465个差异表达的基因, 筛选后获得4143个上调基因和4415个下调基因, 共占差异表达基因总数的34.98%。经富集分析后得, 与蛋白激酶、蛋白磷酸酶、碳代谢以及ABA等相关的基因可以作为研究草地早熟禾干旱响应机制的主要研究对象。qRT-PCR分析表明, 随机选出的8个差异性表达基因的表达趋势与高通量测序结果相一致。此外, 还候选了吲哚-3-甘油磷酸合成酶、蛋白磷酸酶、已糖激酶、钙结合蛋白、叶绿素a/b结合蛋白等基因作为与草地早熟禾干旱胁迫相关的应答候选基因, 为揭示草地早熟禾耐旱分子机制奠定了基础。     

过量表达紫花苜蓿MsHB7基因对拟南芥耐旱性的影响

同源异型域-亮氨酸拉链蛋白（HD-Zip）第I类亚家族在植物非生物胁迫调控过程中起着重要作用,已在多个物种中进行了克隆鉴定,但关于紫花苜蓿该家族基因的研究还鲜有报道。本研究旨在研究紫花苜蓿HD-Zip第I类亚家族基因MsHB7对拟南芥抗旱性的调控功能。通过克隆得到大小为738 bp、编码245个氨基酸的MsHB7基因的开放阅读框。多重序列比对和系统进化树分析结果显示,MsHB7蛋白属于HD-Zip I亚家族,且与拟南芥中ATHB7和ATHB12亲缘关系较近。实时荧光定量分析表明,MsHB7基因受干旱诱导。将MsHB7基因转化拟南芥并获得了阳性植株。干旱处理后,转基因拟南芥比野生型拟南芥萎蔫程度更明显,转基因植株相对含水量显著低于野生型拟南芥,并积累了更多的脯氨酸和丙二醛。qRT-PCR检测发现处理之后逆境胁迫指示基因ATCAT1、 ATDREB2A和ATRD29A在转基因拟南芥中的表达量显著升高,而ATLEA3的表达量显著下降。上述结果表明MsHB7基因的过表达可降低转基因拟南芥的耐旱性,为进一步开发利用该基因提供理论依据。     

6份沿阶草种质对干旱胁迫的生理响应

采用盆栽控水法研究干旱胁迫对6份沿阶草(Ophiopogon japonicus)种质(宝鸡1号、宝鸡2号、北京、天水、渠县1号、渠县2号)的叶片相对含水量、丙二醛含量及游离脯氨酸等5个生理指标的影响并综合评价其抗旱能力。结果表明,随着干旱胁迫时间的增加,宝鸡1号与北京的生长在胁迫后期受到抑制,可溶性蛋白含量和丙二醛含量增幅均较小;叶片相对含水量下降最快的为宝鸡2号,由73.3%下降至58.1%。6份沿阶草种质的游离脯氨酸含量呈上升趋势,而超氧化物歧化酶活性则呈现先上升后下降的趋势。综合评价其抗旱能力依次为宝鸡1号北京天水渠县1号渠县2号宝鸡2号。     

转玉米ZmABI3-L基因增加拟南芥的抗旱和耐盐性

ABI3 (abscisic acid insensitive 3) 是编码 ABA 信号转导途径中的重要调控因子,广泛地存在于玉米、小麦、水稻等谷类作物中。本研究从玉米中获得一个新的 ABI3-like 基因,命名为ZmABI3-L,该基因全长1735 bp,开放阅读框1212 bp,编码蛋白含404个氨基酸。同源比对表明ZmABI3-L和谷子、高粱的同源蛋白相似性高,分别为64%和58%。基因的表达分析表明该基因是组成型表达,在幼胚、穗子和花丝中表达量较高,同时基因的转录水平可以为盐、ABA、干旱和冷所诱导。将ZmABI3-L基因转化到拟南芥中,对T₃代转 ZmABI3-L基因拟南芥进行抗逆性分析,结果显示ZmABI3-L基因可以增强拟南芥的耐盐和抗旱能力。在150 mmol/L高盐培养基中转基因拟南芥的根和茎长度分别为对照的 8.6 和 1.4 倍,在50 mmol/L甘露醇的渗透培养基中转基因植株的发芽率是74.5%,而对照仅为 33.6%。研究表明 ZmABI3-L是一个对干旱和盐损伤均有响应而显著上调的基因,同时该基因可以增加拟南芥的抗旱和耐盐性。