甘蔗尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因(UGPase)转化拟南芥及转基因植株的生理特性分析

尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UDP-glucose pyrophosphorylase,UGPase)是植物糖代谢的主要参与酶之一,在植物的生长发育过程中起着重要作用。本研究将甘蔗(Saccharum officinarum)UGPase基因cDNA片段连接至载体pBI121,通过BamHⅠ和SacⅠ酶切鉴定及测序验证,结果表明,植物表达载体成功构建;通过农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)的介导,采用浸花法转化拟南芥(Arabidopsis thaliana)。结合卡那霉素抗性筛选和PCR检测,获得了5株T0代转基因植株。对T1代转基因植株进行PCR及Southern blot分析,结果表明,目的基因已成功转入拟南芥中,并且不同的转化植株含有目的基因的拷贝数不同。对T2代转基因植株进行PCR和RT-PCR检测,结果表明,目的基因不仅能在自交系后代中稳定遗传,而且在RNA水平也有表达。同时,对T2代转基因植株的可溶性总糖、蔗糖及淀粉含量进行测定,结果表明,与野生型相比,转基因植株中可溶性总糖含量没有明显的变化,但蔗糖含量有所提高,并且差异明显,比野生型植株提高了50.85%~96.99%,而淀粉含量都较野生型植株的低,降低了9.69%~36.76%。说明UGPase在蔗糖与淀粉的转换过程中起着较为重要的作用,其催化的反应方向影响着组织中这两种产物(蔗糖和淀粉)的分配。     

CO2浓度增高对水稻籽粒淀粉代谢相关酶活性的影响

以高产优质粳稻松粳9号和稻花香2号为材料,利用开放式空气CO₂浓度富集系统（FACE）实验平台,研究CO₂浓度增高对水稻籽粒淀粉代谢相关酶活性的影响。试验设正常大气CO₂浓度（400±40μmol·mol-1）和高CO₂浓度（600±60μmol·mol-1）,测定开花后两个水稻品种籽粒中ADPG焦磷酸化酶、淀粉合成酶和淀粉分支酶活性的变化。结果表明,CO₂浓度增高对不同灌浆进程中酶活性的影响程度有显著差异,对乳熟期之后ADPG焦磷酸化酶、可溶性和颗粒型淀粉合成酶活性的表达均有较明显的促进作用,仅阻碍了乳熟期籽粒中淀粉分支酶活性的表达;淀粉代谢相关酶活性对CO₂浓度增高的响应因品种而异,松粳9号籽粒中ADPG焦磷酸化酶活性受CO₂浓度增高的影响较大,而稻花香2号淀粉合成酶活性受其影响更大。说明随着灌浆进程的推进,CO₂浓度增高对淀粉生物合成途径中关键酶活性表达的影响程度存在明显的时段特征,且不同品种的响应程度有显著差异,总体来看,CO2浓度增高可在一定程度上促进淀粉代谢相关酶活性的表达。     

氮磷钾不同配比对饲用稻威优198产量及糙米蛋白含量的影响

采用田间小区试验研究“推荐配比”(N:P2O5:K2O比率为190:90:100 kg hm-2)、“高氮量配比”(N:P2O5:K2O比率为210:90:100 kg hm-2)、“低氮量配比”(N:P2O5:K2O比率为170:90:100 kg hm-2)以及“常规配比”(N:P2O5:K2O比率为216:112.5:202.5 kg hm-2)4种氮、磷、钾配比施肥对饲用稻威优198蔗糖合成酶(SUS)、腺苷二磷酸焦磷酸化酶(AGPase)、硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)以及产量和糙米蛋白质的影响。结果表明:“推荐配比”能提高不同生育时期水稻功能叶(旗叶)和粒籽中碳、氮代谢关键酶的活性,这些关键酶活性的变化显著影响水稻产量和糙米全氮以及蛋白氮的含量。统计(P0.05)结果证实“推荐配比”能提高水稻产量达到8200 kg hm-2,与“常规配比”相比产量提高了24.81%;“推荐配比”糙米全氮和蛋白氮含量分别达到22.70 g kg-1和21.98 g kg-1,与“常规配比”相比差异显著,并且其全氮和蛋白氮含量分别提高17.01%,18.38%。     

木薯AGPase酶活性及其同工酶位点检测

本文以3个亲缘关系较远的高产木薯品种（SC124,SC8和Arg7）为材料,对块根发育过程中的AGPase活性和淀粉含量进行了测定,并利用AGPase同工酶电泳技术（非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳）对AGPase酶活性较高时期同工酶位点进行检测,旨在分析木薯块根AGPase同工酶位点与AGPase酶活性和淀粉积累的关系。结果表明：木薯块根发育过程中AGPase酶活性和淀粉含量呈极显著正相关（R=0．80212）,Arg7的AGPase酶活性和淀粉含量在块根发育都显著高于SC124和SC8。同工酶分析表明,木薯至少有6个同工酶位点（AGPa,AGPb,AGPc,AGPd,AGPe和AGPf）,且品种间具有多态性。其中,3个品种共有的4个同工酶位点分别为AGPa、AGPc、AGPd和AGPf,AGPe位点只在Arg7中出现,初步判断同工酶位点AGPe可能与其较高的酶活性和淀粉含量有关。本研究为系统研究木薯品种间AGPase酶活性与淀粉积累的关系提供了参考。     

过量表达盐芥TsIPK2基因增强转基因水稻耐盐性

【目的】本试验以野生型(WT)和转盐芥TsIPK2基因的水稻为材料,研究NaCl胁迫条件下过量表达TsIPK2基因对水稻植株抗盐胁迫能力的影响。【方法】取水稻材料种子和其3叶龄幼苗,分别在不同NaCl浓度(0、50、100、150、200 mmol/L)下进行处理。检测WT与过量表达TsIPK2基因水稻种子的发芽率、主根长和芽长、幼苗的丙二醛(MDA)和脯氨酸的含量,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,以及与胁迫相关的5个基因的表达。【结果】在盐胁迫下,与野生型相比,转基因水稻具有更好的发芽率、主根长和芽长。野生型和转基因水稻两者的脯氨酸含量增加,转基因水稻的积累量显著高于野生型,但是转基因水稻MDA含量增加幅度小于野生型。野生型和转基因水稻幼苗SOD酶活性均增加,但转基因植株的酶活性显著高于野生型;二者POD酶活性呈现先升高后下降的趋势,但是二者活性没有显著的差别;转基因水稻的CAT活性也呈现先升高后下降的趋势,然而野生型水稻的CAT活性在盐胁迫下没有显著的变化。高盐处理后,野生型和转基因水稻的5个与胁迫相关的基因表达倍数都增加,与野生型相比,转基因水稻的OsP5CS1、OsSOD、OsCATB和OsLEA3的表达量显著升高,而OsPOX1基因的表达量变化不显著。【结论】过量表达TsIPK2基因能够通过增强水稻的渗透调节能力、抗氧化胁迫能力并调节胁迫相关基因的表达,以提高水稻的耐盐性。     

水稻PDK2基因原核表达和多克隆抗体制备

本研究以水稻幼苗为材料,通过RT-PCR扩增得到1.1kb的编码PDK2(登录号:AK100033)基因的片段,成功构建重组表达载体pET-23d-PDK2并转化到大肠杆菌BL21(DE3)中。研究结果表明,重组蛋白以包涵体的形式存在,且PDK2的最佳表达条件为:28℃,120r/min,0.5mmol/L IPTG诱导60min。经纯化后免疫新西兰大白兔以制备PDK2多克隆抗体。Western blot检测表明该抗体的特异性和效价较好,这为进一步研究水稻PDK2的生物学功能奠定了基础。     

水稻黄单胞菌水稻变种的rpfA基因的定位和次级克隆

水稻黄单胞菌水稻变种产生两种顺乌头酸酶（ＸｏｏＡｃａｎＡ和ＸｏｏＡｃａｎＢ）,编码ＸｏｏｃａｎＡ的ｒｐｆＡ基因已被克隆在重组质粒ｐＧＸＮ３０００中。本工作通过转座子Ｔｎ５Ｂ２０诱变ｐＧＸＮ３０００,鉴定了ｒｐｆＡ基因的位置及其转录方向,并进一步将含有完整ｒｐｆＡ基因的４．８ｋｂＡｓｐ７１８ＥｃｏＲⅠ片段次级克隆到了多用途载体质粒ｐＩＪ３２００。     

过量Fe2+对水稻生长和某些生理性状的影响

通过溶液培养研究了不同浓度氧化亚铁 (Fe2+)胁迫对水稻的生长、叶绿素含量及抗氧化酶活性的影响。结果表明 ,高浓度的Fe2+ 胁迫明显抑制水稻地上部和根系的生长、降低下位叶片叶绿素含量。当介质中Fe2+浓度过高时 ,水稻植株体内过氧化物酶 (POD)、过氧化氢酶 (CAT)和硝酸还原酶 (NR)活性明显受抑。然而 ,低浓度Fe2+胁迫时 ,上述酶活性反而提高 ,这可能是水稻抵御亚铁毒害的一种适应性机制。     

拟南芥CycD2基因在水稻中的表达及初步分析

细胞周期蛋白CycD2基因是在拟南芥（Arabidopsis thaliana）基因组中发现的，对调节细胞周期具有重要作用的调控因子。研究利用RT-PCR技术由拟南芥幼苗mRNA扩增了CycD2基因，构建了超量表达载体并对单子叶植物水稻（Oryza sativa ssp. japonica）进行了转化。对获得的转基因植株进行半定量RT-PCR分析表明，CycD2 mRNA的确能够在水稻中积累。超量表达CycD2的转基因水稻植株在发育早期生长与发育加快，表现为幼苗植株根长和株高均显著高于对照（转空载体植株），加快了水稻的生长速率。     

水稻CAT与逆境应答关系及酶活性分析

通过氧化氢酶（catalase,CAT）是一种四聚体血红素酶,主要存在于过氧化物酶体与乙醛酸循环体及相关细胞区域内。水稻中含有CAT1、CAT2和CAT3三种主要同工酶。它们在各组织不同的发育阶段,发挥着重要作用。在本研究解析了水稻过氧化氢酶同工酶基因在NaCl、NaHCO3、Na2CO3、PEG6000、H2O2、低温等逆境处理下mRNA表达特性。结果表明在不同的逆境下过氧化氢酶同工酶在表达上存在差异性。同时利用蛋白表达系统,对水稻过氧化氢酶CAT1和CAT3蛋白进行了纯化实验,对纯化的蛋白的酶活性分析的结果表明,CAT1和CAT3的酶活性没有十分显著的差别。     

利用分子标记辅助选择和花药培养改良光温敏不育系Y58S的稻瘟病抗性

Y58S是广泛应用的优良两系光温敏核不育系水稻品种。本研究通过分子标记辅助选择、花药培养与传统的回交技术相结合,将一全生育期广谱高抗稻瘟病基因R6导入Y58S,改良其稻瘟病抗性。根据改变激素的含量配制了4种诱导培养基,经比较发现激素配比为2,4-D3mg/L、KT1mg/L、NAA2mg/L的Y3培养基为Y58S背景材料花药培养的最佳培养基,其诱导率为15.08%,绿苗率为2.89%。本研究还获得1个含有R6基因的DH系,暂命名为YLH1,在远安自然诱发条件下稻瘟病抗性鉴定表明其分蘖期叶瘟抗性、抽穗期叶瘟抗性和穗颈瘟抗性均比对照Y58S显著提高。本研究表明花药培养和分子标记辅助选择相结合是改良光温敏核不育水稻稻瘟病抗性的快速、有效方法之一。     

水稻丝氨酸蛋白酶S8基因家族的分布及分析

水稻丝氨酸蛋白酶S8基因家族在水稻的生长发育过程中起着重要的调控作用。本研究利用公共数据库资源,分析水稻中丝氨酸蛋白酶S8基因家族,在水稻12条染色体上找到46个该类基因。通过其结构分析发现,每个基因的内含子数目从0到10各不相同,但氨基酸序列是非常保守的,都有催化活性位点和底物结合位点。系统进化树分析显示,这46个基因分为3个亚家族,S8-1亚家族最大。该家族基因的进化主要是通过基因重复复制的方式进行,其表达模式发生了变化,并且多个基因在穗部具有表达。     

涝胁迫对杂交中稻形态和产量的影响

湖北平原地区夏季降水多,水稻易受涝害,为了解涝对杂交水稻生长及产量的影响,以杂交中稻丰两优香1号为试材,在拔节期、孕穗期和灌浆期分别设计不同涝淹深度和受涝时间的胁迫试验。结果表明：杂交中稻受涝胁迫后,植株高度、节间长度均增长,灌浆期、孕穗期受涝胁迫后植株高度增长幅度大于拔节期,可用二元一次方程拟合水稻株高增长量（YPH）、节间长度（YIL）与受涝天数（D）和涝淹深度（H）之间的关系,涝淹深度对植株高度、节间长度的影响大于受涝天数。不同生育期受涝水稻减产顺序表现为孕穗期＞拔节期＞灌浆期,可用二元一次方程拟合水稻相对产量（Ry）与受涝天数（D）和涝淹深度（H）的关系,拔节期和灌浆期受涝天数对产量的影响大于受涝深度,而孕穗期涝淹深度的影响大于受涝天数。拔节期受涝胁迫结实率显著下降,孕穗期结实率和千粒重显著下降,灌浆期主要表现为结实率显著下降,其次是千粒重下降。拔节期、孕穗期和灌浆期受涝胁迫后,穗下部籽粒结实率的相对湿害指数分别为0.69%～44.01%、20.87%～71.14%（没顶淹9d为100%）、3.15%～81.84%;穗中部籽粒结实率的相对湿害指数分别为4.49%～32.36%、14.31%～62.21%（没顶淹9d为100%）、10.02%～66.89%;穗上部籽粒结实率的相对湿害指数分别为-0.77%～14.72%、7.64%～50.10%（没顶淹9d为100%）、2.75%～59.66%。     

年际环境温度变化驱动水稻产量及其构成对CO2浓度和温度升高的响应差异

大气CO₂浓度([CO₂])和温度升高是未来气候变化的主要情境，阐明水稻产量及其构成对[CO₂]和温度升高的响应，是助力农业生产应对气候变化的重要组成部分。本文基于开放式[CO₂]和温度升高(elevated temperature and CO₂-free air controlled enrichment,T-FACE)试验平台的多年水稻生产数据，探讨了未来[CO₂]和温度升高对水稻产量和产量构成的影响。结果表明：与对照(CT)相比，高[CO₂](C+T)处理提高了水稻有效穗数和结实率，使水稻增产11.1%左右(5年平均)；增温(CT+)1～2℃减少了有效穗数和穗粒数，使水稻产量下降10%～25%；高[CO₂]和增温互作(C+T+)处理使水稻产量下降约10%，即高[CO₂]并未完全抵消温度升高带来的负效应。多年试验数据比较发现，相同处理对产量的影响趋势较为一致，但年际差异明显。随着年际生...     

温度和CO2浓度升高对水稻幼苗的综合影响

通过人工气候箱模拟中国南方稻区湖北荆州地区大气CO2浓度和温度同时升高的3种气候情景,即在背景温度为24～29℃的人工气候箱中设置以CO2浓度为400molmol?1、升温0℃为对照（CK）,以550molmol?1、升温2℃为中强度处理（M）,以700molmol?1、升温4℃为高强度处理（H）,将催芽后的稻种于各气候箱中处理10d,观测水稻种子萌发和幼苗生理特性的变化。结果表明,（1）水稻幼苗苗高、根长、根数（根长大于1cm）、根苗干重及活力指数均随着CO2浓度和温度的同时升高而上升,其中H处理下幼苗苗高比CK长5.78cm,根长比CK高12.91%,根苗干重为CK的2.6倍,活力指数为CK的3.1倍,种子发芽率、发芽势和发芽指数表现为M处理最高;（2）随着CO2浓度和温度同时升高,稻苗丙二醛（MDA）含量和可溶性糖（SS）逐渐降低,脯氨酸（Pro）含量先增加后减小,可溶性蛋白（SP）含量和过氧化氢酶（CAT）逐渐升高。说明在目前温度和CO2浓度条件下未来升温2～4℃同时CO2浓度增至550molmol?1和700molmol?1对湖北荆州稻区水稻种子萌发和幼苗生长不会产生明显不利影响,但此生长期稻苗营养元素累积受到制约。     

水稻钙依赖型蛋白激酶0sCPK9基因RNAi表达载体的构建及遗传转化

水稻钙依赖型蛋白激酶（CDPKs）是一个响应逆境胁迫并在植物发育过程中起重要作用的蛋白激酶。我们采用RT—PCR从水稻品种日本晴（Oryza sativa L．CV．Nipponbare）中克隆了OsCPK9基因靠近翻译起始位点下游的一段280bp的特异基因片段。将该片段以正、反向分别连接到来源于小麦TAK14基因的548bp内含子片段（NCBIaccessionnumber：AF325198）两侧,从而获得pSK．OsCPK9-RNAi的中间表达载体。进而将其克隆到植物双元表达载体pCAMBIA1301中,构建shRNAi表达载体pCAMBIA．05CPK9一RNAi。经酶切和测序鉴定正确后,利用农杆菌介导转化水稻。通过抗性筛选和标记基因hyg和gus进行PCR鉴定,筛选到20株转基因水稻植株,实时荧光定量PCR分析显示,部分转基因植株OsCPK9的表达受到显著抑制。     

镉长期暴露对中华稻蝗抗氧化机制的影响

采用生长于Cd2＋污染条件下的小麦苗喂养中华稻蝗的慢性染毒方法,研究了Cd2＋胁迫对中华稻蝗SOD、CAT、GPx活性和H2O2浓度的影响。结果表明,在Cd2＋的作用下,中华稻蝗体内SOD、CAT、GPx活性和H2O2浓度均发生变化,表明Cd2＋可导致中华稻蝗体内产生ROS。SOD、CAT、GPx3种酶对Cd2＋有一定的耐受性：当Cd2＋浓度在这3种酶的耐受范围内,酶活性提高,反之酶活性降低。Cd2＋与抗氧化系统间的关系复杂,SOD、CAT、GPx共同承担清除ROS、保护中华稻蝗的重要作用。