超表达杨树SBPase基因促进拟南芥光合作用及营养生长

目的卡尔文循环是植物光合作用中极为重要的生理过程,对植物的生长发育具有显著影响。前期研究表明,高光合速率的速生欧美杨的景天庚酮糖-1, 7-二磷酸酯酶(SBPase)基因表达水平在速生期显著上调,预示该基因在光合碳固定过程中可能起着关键作用。方法为进一步解析SBPase在木本植物光合速率和生长发育中的作用,本文从速生欧美杨品系NE19中克隆得到了PdSBPase基因,并构建35S:PdSBP:GFP表达载体,采用农杆菌花序侵染法转化拟南芥,通过抗生素筛选,PCR鉴定和组织定位等多种方式鉴定并成功得到了超表达PdSBPase拟南芥株系。结果在正常生长状态下,超表达植株的叶面积、根长、株高都优于野生型和突变体,其中叶面积是野生型的1.79倍,根长是野生型的1.93倍,而突变体表现为植株矮化,叶子明显发黄短小,叶绿素含量低于野生型株系。转基因株系SBPase酶活是野生型1.4倍,是突变体的1.9倍,RuBP产量以及淀粉含量均要高于野生型和突变体株系,RuBP产量分别是野生型和突变体的1.37和1.76倍,转基因株系的淀粉含量达到了50.26μg/g,而突变体的淀粉含量未检出。结论这些结果说明,PdSBPase对RuBP的形成和淀粉等多糖的合成起到关键作用,能促进植物积累更多的碳水化合物,进而正向调控植物的光合能力。      

欧美杨对不同粒径氧化锌颗粒物的吸附与吸收能力

为揭示植物叶片对大气颗粒物的滞纳效应,本研究首次采用氧化锌(ZnO)纳米颗粒物模拟PM_2.5等颗粒物在欧美杨DN-2叶片表面的沉降、附着和滞留过程,利用水洗法和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分别测定叶片表面和组织内的ZnO含量,通过扫描电子显微镜对叶表形貌进行观察和附着颗粒物数量统计,定量研究欧美杨对不同粒径颗粒物的吸附和吸收能力及其光合生理的响应特征。结果表明:粒径约为30 nm(NPs)、100 nm(BPs)和1 μm(MPs)的3种ZnO气溶胶处理16 d后,欧美杨叶片表面对MPs的吸附质量最大,高达653.03 mg/g,显著高于NPs。而通过Image J软件统计叶表面颗粒物的数量发现,NPs处理下叶面附着颗粒物数量最多,BPs次之,MPs最少,说明颗粒物的粒径越小,分布在叶片表面的数量越多,但其在叶面附着质量较低。此外,通过对植物叶表形貌观察发现,颗粒物对气孔和角质层产生了负面影响,气孔轮廓不清晰,角质层皱折不规则。在模拟颗粒物环境中,欧美杨对粒径小于1 μm颗粒物均有一定量的吸收。与吸附质量不同,欧美杨叶片对NPs的吸收量显著高于BPs和MPs,在处理16 d后高达1.17 mg/g,分别是BPs和MPs的2.59和2.89倍,这表明粒径越小的颗粒物越容易被植物吸收进入体内。NPs、BPs和MPs处理16 d后,欧美杨叶片净光合速率(P_n)分别降低了22%、44%和19%,这是由气孔和非气孔因素共同导致的。      

甘露糖正向筛选体系的建立及在拟南芥遗传转化中的应用

为了研究甘露糖正向筛选体系在拟南芥转化中的有效性,本研究参照GenBank上公布的PMI基因序列,通过PCR从大肠杆菌克隆了6-磷酸甘露糖异构酶(6-phosphomannose isomerase,PMI)基因,替换植物表达载体pCAMBIA1301中的潮霉素磷酸转移酶(hygromycin phosphotransferase,HPT)基因,并将以CaMV 35S和AmCBLIP两种启动子调摔的沙冬青AmCBL1基因成功地构建到重组载体pPMI上,并导入根癌农杆菌EHA105中,然后通过农杆菌花序浸染法转入拟南芥.将获得的阳性植株通过GUS组织化学法鉴定、氯酚红(chlorophenol red,CPR)法及PCR检测,证明PMI基因已经转入拟南芥中.在不使用抗生素和除草剂的情况下这种筛选体系为转基因拟南芥筛选提供了更加安全有效的方法,并且为以后AmCBL1基因的功能验证及植物抗逆性的改良奠定了基础.     

甘菊BADH基因启动子的克隆与瞬时表达分析

为了给菊花 [Dendronthema ×grandiflora (Ramat.) Kitam.] 的转基因育种提供诱导型启动子,借鉴5′RACE策略,利用锚定PCR步移的方法克隆了甘菊 [Dendranthema lavandulifolium (Fisch. ex Trautv.) Makino] 甜菜碱醛脱氢酶（betaine aldehyde dehydrogenase,BADH）基因的4个启动子序列,分别命名为DBP11、DBP12、DBP21和DBP22（GenBank登录号：DQ497620~DQ497623）,序列长度分别为1 230、1 249 、1 273 和574 bp。4个启动子序列对应区域的同源性在89%以上。其中DBP12和DBP21分別是甘菊BADH基因DlBADH1和DlBADH2（GenBank登录号：DQ011151和DQ011152）的启动子序列,DBP11和DBP22为甘菊BADH基因家族中其它成员的启动子序列。序列分析表明,上述启动子序列中均含有多处与水分胁迫和脱落酸诱导相关的顺式作用元件。在表达载体pCAMBIA1305.2的基础上,用所克隆的4个甘菊BADH基因启动子序列分别置换驱动其报告基因表达的35S启动子,建立了新的植物表达载体。用其转化农杆菌,并用叶盘法侵染甘菊,瞬时表达的结果表明,这些启动子序列均具备驱动报告基因表达的功能。     

草坪草抗旱机制研究现状

通过查阅国内外有关文献,概述了草坪草抗旱机理的研究现状.在生态适应性方面,草坪草通过建立庞大的根系,维持较高的叶片保水能力及水分利用效率来抵御干旱;生理生化方面,草坪草通过生物膜稳定性、渗透作用、抗氧化酶活性、气孔关闭、光合作用以及叶绿素荧光等的变化进行响应.最后简要论述了在草坪草抗旱性研究中存在的一些问题及今后的研究趋势.     

罗布麻eIF-5A基因功能

以罗布麻为试材,采用农杆菌介导法将罗布麻eIF-5A基因导入烟草,分别对正常生长条件和NaHCO_3胁迫下转AveIF-5A基因烟草和非转基因烟草的过氧化氢酶(POD)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量进行测定,以期为罗布麻eIF-5A基因功能研究提供参考。结果表明:正常生长条件下,转AveIF-5A基因烟草和非转基因烟草POD活性和MDA含量差异不显著,转基因植株SOD活性显著高于非转基因植株;在NaHCO_3胁迫下,转AveIF-5A基因烟草POD活性和SOD活性均极显著高于非转基因植株,而MDA含量极显著低于非转基因植株。AveIF-5A基因过量表达可以提高转基因烟草的耐盐能力。     

北京引种无刺美国皂荚试验初报

利用从美国引进的无刺美国皂荚种子培育实生苗．并对无刺美国皂荚的实生苗在北京地区的适应性进行了研究。研究结果表明：（1）无剌美国皂荚种子利用初始温度为100℃的水浸种,能够很好的破坏种子本身坚硬的种皮,促进种子萌发。（2）无刺美国皂荚的实生苗能够适应北京的气候．正常度过寒冬及干旱多风的春季．表现了较好的抗寒性及耐旱性。（3）对无剌美国皂荚在七月的光合特性测定表明：叶片净光合速率的日变化呈“单峰”曲线,一天中净光合速率的变化主要受气孔的调节。蒸腾速率的日变化曲线也为“单峰”曲线．中午12时达到最大值,蒸腾速率与气孔导度及大气水汽压差相关性极显著。叶片水分利用效率在一天中的变化趋势为上午6时最高,后降低．在16时逐渐升高。通过观察研究,无刺美国皂荚表现了较好的生长和适应能力。但作为刚引进3年的一个树种还有许多问题尚待研究,如不易直立生长,所以无刺美国皂荚现在仍不宜大面积造林栽培．     

北美杂交杨无性系扦插苗生长比较

在北京对新引进的30个杂交杨无性系1 a生扦插苗的生长进行了初步研究。依据苗高、地径和树干生物量3指标可将引种无性系分为4组:第1组由XMH-11、XMH-12、DMH-4、DMH-3组成,其高生长快,地径生长慢,生物量低;第2组包括XMH-7、HE-1、HE-3、MH-8、MH-5、MH-2、XMH-4、XMH-10、HY-1共9个无性系,其生长特点是:苗高、地径生长快,生物产量高;第3组包括HE-4、XMH-8、MH-3、MH-7、MH-4、MH-8、MH-35、MH-6、XMH-9、MH-9共10个无性系,其苗高、地径和生物量处于中等;第4组包括DMH-1、XMH-5、XMH-6、HE-2、XMH-3、MH-1、DMH-2共7个无性系,它们的苗高、地径和生物量均小。从第12、组中选育适生优良无性系的机会较大,可将这13个无性系列为重点试验对象;第3组的无性系在生长方面的表现中等,可结合其他育种目标进行良种选育。     

胡杨bZIP转录因子PebZIP26和PebZIP33基因的克隆及功能分析

bZIP(basic region/leucine zipper motif)是一类在真核生物中分布广泛的超大转录因子家族,参与调节植物的生长发育、衰老、激素调控、能量代谢、病原防御等过程。胡杨是研究抗逆分子机制的模式木本植物,但是关于胡杨的bZIP功能迄今未见研究报道。本研究从胡杨中克隆得到PebZIP26和PebZIP33两个转录因子的cDNA,经分析,分别编码439与371个氨基酸且PebZIP26与PebZIP33基因的表达受干旱、脱水及盐胁迫诱导。构建植物表达载体,利用农杆菌花序侵染法转化拟南芥,获得CaMV35S:PebZIP26和CaMV35S:PebZIP33超表达株系和空载体对照株系。在含有150 mmol/L NaCl及300 mmol/L甘露醇培养基上,PebZIP26和PebZIP33超表达株系根长均长于野生型,叶片嫩绿,无发黄萎蔫现象;另外,对盆土中的幼苗进行21 d的干旱处理和盐处理,超表达PebZIP26及PebZIP33株系耐旱耐盐性较强,表现为胁迫环境中植株营养生长较好,株高显著高于野生型(WT)及空载体对照株系,干旱复水后,植株存活率为61%及48%,显著高于WT的9%及空载体对照的12%。超表达PebZIP26及PebZIP33株系相比于WT和abf1及tga1(拟南芥同源基因ABF1及TGA1突变体)气孔关闭对外源ABA处理更加敏感,且对氧化胁迫的抗性较强。综上所述,胡杨PebZIP26和PebZIP33转录调节因子可能通过调控气孔开度和活性氧水平及根的生长正向调节植物抗旱耐盐性,进一步丰富了木本植物bZIP的基因功能认识,为遗传育种提供基因资源及理论依据。      

胡杨中两个新DREB类基因的克隆、序列分析及转录激活功能研究

DREB转录因子(干旱应答元件结合因子)是逆境适应中的关键调节因子。该类转录因子的特点是拥有保守的AP2/EREBP(APETALA2/乙烯应答元件结合蛋白)结构域,能够特异性地与抗逆基因启动子上的DRE元件相结合,在低温、干旱和盐碱等条件下调节一系列下游逆境应答基因的表达。本研究从胡杨中分离出2个编码DREB2类蛋白的基因PeDREB3和PeDREB4。PeDREB3和PeDREB4在胡杨根、茎、叶中都有表达。序列分析显示,PeDREB3和PeDREB4均含有非典型性AP2/ERF结构域,即在AP2/EREBP结构域的第2个β折叠和第3个β折叠处多出8个氨基酸残基,用改进的酵母单杂交技术发现PeDREB3和PeDREB4能够在酵母中激活下游报告基因的表达,具有转录活性。