甜菜BvGSTU9基因的生物信息学及在镉胁迫下的表达分析

为了进一步研究甜菜谷胱甘肽转移酶BvGSTU9 (LOC104894060)在重金属胁迫过程中的功能。本研究以‘780016B/12优’为实验材料,对该基因序列特征、结构、功能进行预测分析,并利用qPCR检测该基因在不同浓度镉胁迫下的表达量变化。结果显示甜菜BvGSTU9基因全长925 bp,开放阅读框675 bp,编码了由224个氨基酸组成的不稳定膜外蛋白。BvGSTU9与菠菜、藜麦的氨基酸序列相似性较高,与系统发育进化树分析结果基本相符。二级和三级结构预测表明该基因主要由α-螺旋、β-折叠、延伸链及无规则卷曲组成。qPCR显示BvGSTU9基因在不同浓度的镉胁迫下均受到不同程度的诱导,因此可以推断甜菜BvGSTU9基因无论从结构还是功能上,与镉逆境胁迫存在着一定的应答关系。研究结果也为甜菜耐重金属镉机制研究提供参考依据。     

过氧化氢、硼酸、PEG对甜菜种子萌发的影响

为了研究不同引发剂对甜菜种子萌发的影响,为种子引发剂筛选提供依据,本研究利用甜菜种子TD802为试验材料,采用不同浓度不同引发剂组合对甜菜种子进行处理,对发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数进行测定。结果显示,处理时间相同时,不同浓度不同组合引发剂的引发效果也有差别。通过不同引发组合比对分析表明,8%过氧化氢和40%PEG组合处理的发芽势最高,5% 过氧化氢处理的发芽率最高,3%过氧化氢和0.01%硼酸组合处理的发芽指数最高,8%过氧化氢和0.01%硼酸组合处理的活力指数最高。     

甜菜热激蛋白基因BvHSP18.2的克隆和生物信息学分析

旨在通过基因克隆及生物信息学分析,预测甜菜小分子热激蛋白BvHSP18.2 (LOC104903994)的功能。以甜菜‘780016B/12 优’为试验材料克隆 BvHSP18.2,获得 BvHSP18.2 基因全长;通过 ProtParam tool、SWISS-MODEL、MEGA11 等对 BvHSP18.2 的理化性质、蛋白结构、多序列比对等信息进行分析。RT-PCR 扩增得到的 BvHSP18.2 基因全长为 962 bp,编码 158 个氨基酸,分子式为 C₉₂₈H₁₄₆₆N₂₆₆O₂₈₄S₆,属亲水性不稳定的小分子热激蛋白家族;该基因编码蛋白含13个磷酸化位点,α螺旋和无规则卷曲等主要构件。进化关系发现BvHSP18.2与藜麦、菠菜的s HSP同源性相似。同时,BvHSP18.2基因启动子区域具有参与防御和应激反应等顺式作用元件,推测其在甜菜生长发育和胁迫应答中发挥重要作用。本结果为进一步开展该基因的功能和遗传调控机制研究奠定了基础。     

甜菜磷酸蔗糖合成酶的转基因研究

将甜菜磷酸蔗糖合成酶(Beta vulgaris sucrose phosphate synthase,BvSPS)基因构建到植物表达载体pBI121上,利用农杆菌介导法对甜菜叶柄进行遗传转化.通过对转基因体系的优化,确定了农杆菌浓度OD.为0.6时,叶柄外植体经过2d的预培养,农杆菌侵染5mn,侵染受体共培养4d后,所获得的Kana抗性芽率最高.在所获得的27株Kana抗性植株中,通过提取甜菜基因组DNA及PCR鉴定,有8株成功整合了BvSPS基因,阳性率达到29％.     

甜菜BvMTP11基因的克隆及序列分析

在植物中,金属耐受蛋白(Metal tolerant proteins,MTPs)是阳离子转运家族(Cation effluxtransporters)重要的成员之一,其在细胞重金属逆境耐受性及离子平衡代谢中发挥着重要的作用。本研究通过RT-PCR方法,在甜菜体内克隆获得了Beta vulgaris metal tolerantce protein 11(BvMTP11)基因的全长序列。该基因CDS全长为1 227 bp,编码了408个氨基酸,分子量(Mw)和等电点(pI)分别为45.935 kDa和4.89,属于相对不稳定蛋白。该基因编码的蛋白有5个跨膜螺旋区,是一种具有阳离子排出域(Cation efflux domain)的膜蛋白,并且有80%的可能性定位于过氧化物酶体膜上。因此可以推测,BvMTP11可能作为甜菜体内重要的转运蛋白参与到重金属逆境胁迫应答网络中,同时,该基因的克隆也为进一步研究其在重金属逆境下的分子机制奠定基础。     

作物耐低氮机制的研究进展

氮(N)是作物的主要营养来源,低氮会限制作物的生长和产量,而过多的氮肥施用虽然在一定程度上能够提高作物产量,但也会造成氮肥利用效率低及资源浪费。开发具有较高的低氮(LN)耐受性或氮利用效率(NUE)的作物品种,对于农业可持续发展至关重要。本文主要从作物对氮的吸收、低氮对作物生长和作物产量的影响、作物对低氮环境的适应机制、耐低氮基因型筛选、氮高效基因的研究进展5个方面综述作物对低氮的应答机理。耐低氮基因型作物主要通过改变根部性状(如更多侧根、增大根表面积等),调控相关的代谢酶(如硝酸还原酶、谷氨酸合成酶、谷氨酰胺合成酶)及褪黑素等表型和生理活动调节,以改变其代谢所需能量,从而适应低氮胁迫。此外,QTL定位、转录组学、全基因组关联分析等挖掘出一系列与氮高效利用相关的基因(如OsNIGT1、GLN1.3、NRT1.1、ZmNAC36、BnaA04g07450等),为进一步作物耐低氮分子育种提供理论参考。     

甜菜幼苗对氮胁迫及复氮后的生理生化响应

甜菜是我国重要的糖料作物,而氮是影响甜菜产量的重要元素之一。为研究甜菜响应氮胁迫的机制,分析氮胁迫对甜菜生理生化指标的影响,本研究分别在缺氮N0(0 mmol/L)、低氮N1.5(1.5mmol/L)和复氮处理下,以适氮条件N10(10 mmol/L)为对照,测定0、12、24、48 h及复氮后24、48 h甜菜的根和叶中抗氧化酶活性及生理活性物质的变化。研究结果发现,低氮及缺氮处理导致甜菜幼苗根和叶中过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽转移酶（GST）的活性及脯氨酸（Pro）、丙二醛（MDA）含量的上升,48 h达最大值。其中缺氮N0处理48 h后,与对照N10相比,甜菜幼苗根和叶中POD活性分别增加了214.21%和222.15%,SOD活性分别增加了85.67%和79.17%,GST活性分别增加了683.86%和258.23%;Pro含量分别增加了245.99%和205.57%;MDA含量分别增加了350.20%和129.17%。恢复供氮后,虽然各类指标均有不同程度的下降,但相比对照仍维持在较高的水平。可以推测,甜菜幼苗通过诱导抗氧化酶活性和脯氨酸来应对缺氮和...     

曲酸对甜菜种子萌发的影响

为了研究不同浓度曲酸（Kojic acid）对甜菜种子引发效果,为甜菜种子包衣剂物料筛选提供依据。以‘TD801’甜菜种子为试验材料,设置曲酸100、300、500 mg/L三种不同浓度和8、16、24 h三个时间梯度共9个处理（未引发干种子为对照）,对甜菜种子进行浸泡、回干发芽培养试验,测定其发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数以及相对电导率。结果表明,9个处理在提高甜菜种子发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数等方面,均有明显效果。经过处理的甜菜种子,其发芽势比对照提高5.67～10.67个百分点;发芽率比对照提高5.66～9.33个百分点;发芽指数比对照提高30.67%～64.45%;活力指数比对照提高33.13%～99.02%;相对电导率相比对照降低126.50～145.70个百分点。浓度为500 mg/L,时间为16 h对发芽势和发芽率效果最好;浓度为300 mg/L,时间为24 h对发芽指数和活力指数效果最好;浓度为100 mg/L,时间为16 h对相对电导率效果最好。总体而言,浓度为500 mg/L,时间为16 h曲酸溶液对甜菜种子引发效果最好。     

甜菜NADP-ME基因家族的生物信息学分析

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸-苹果酸酶(NADP-malic enzyme,NADP-ME)由小基因家族编码,在植物生长发育和应对逆境胁迫中发挥重要作用.为了进一步筛选甜菜NADP-ME基因并分析其功能,本研究对该家族成员进行了详细的生物信息学分析.结果显示,甜菜基因组共有5个NADP-ME基因,基因长度介于6537 bp...     

甜菜幼苗对干旱胁迫的适应机制

为了研究甜菜幼苗在干旱逆境耐受过程中的应答机制,本研究以‘780016B/12优’为目的材料,通过设置不同浓度（3%、6%,9%以及15%）的PEG6000干旱胁迫来处理甜菜幼苗,并进行恢复生长,来衡量不同干旱胁迫处理间甜菜的相关生理生化指标和目的基因的表达量变化。研究结果表明,逆境胁迫24 h后,随着干旱强度的增加,甜菜幼苗植株的皱缩和萎蔫程度也逐渐严重,并伴随着叶片相对含水量(3.48%~15.86%)以及叶绿素含量(5.60~13.06)的下降;而体内的丙二醛和脯氨酸却大量累积,其中以15% PEG增加的尤为明显,分别高达48.23 μmol/L和201.37 μmol/L左右。逆境恢复后,3% PEG处理的甜菜幼苗的相对含水量(96.94%)、丙二醛含量(17.22 μmol/L)以及植株形态基本恢复到了正常水平;而高浓度PEG胁迫复性后,9% PEG处理的植株的相对含水量虽然恢复了8.48%左右,但丙二醛含量仍旧相对含量高达36.46 μmol/L;而脯氨酸在各组处理中,一直维持在较高水平。qPCR分析表明,干旱胁迫诱导BvGS基因受到了不同程度的诱导表达,分别是处理前的3.85、4.45、5.81、8.20倍左右,即使恢复生长,植株中该基因的表达量虽然有所下降,但仍旧维持在较高水平。因此,可以推测,甜菜幼苗通过调整细胞水势、氧化还原水平、光合作用以及渗透代谢平衡来适应干旱胁迫所带来的失水和质膜过氧化等不良反应,并有可能通过谷胱甘肽的合成来解毒由干旱逆境所带来的氧化伤害。