过表达ZmIBH1-1提高玉米苗期抗旱性

【目的】干旱是严重影响玉米生长发育进程的一个重要因素。挖掘玉米抗旱相关基因,通过转基因功能验证和转录组分析,解析关键基因在响应干旱胁迫过程中的分子调控机制,为抗旱分子育种和遗传改良提供理论依据。【方法】以玉米自交系B104（WT）为背景材料,利用农杆菌介导方法构建过表达ZmIBH1-1转基因株系（ZmIBH1-1-OE）;通过对转基因植株进行草铵膦抗性筛选、标记基因和目的基因PCR检测,以及运用实时荧光定量PCR检测目的基因的表达情况,鉴定阳性植株和株系;以WT和ZmIBH1-1-OE转基因株系为材料,通过干旱处理（20% PEG6000）,进行表型鉴定和耐旱生理生化指标测定,验证ZmIBH1-1的抗旱功能;通过对干旱胁迫下玉米4叶期转录组的比较分析,鉴定出差异表达的基因（differentially expressed genes,DEGs）;结合DAP-seq（DNA affinity purification sequencing）分析,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的下游靶基因,利用基因组可视化软件IGV（integrative genomics viewer）分析ZmIBH1-1蛋白结合候选靶基因的位置,然后通过Dual-Luciferase试验验证ZmIBH1-1蛋白与靶基因的调控关系。【结果】通过玉米遗传转化获得12个转化事件;T₃代中,能同时检测到标记基因Bar和目的基因ZmIBH1-1的植株有458个,实时荧光定量PCR检测结果表明,ZmIBH1-1-OE中ZmIBH1-1的表达量显著高于WT,株系3和株系8表达量最高,将其自交获得T₄代转基因株系用于后续试验。在干旱胁迫条件下,ZmIBH1-1-OE株系存活率、叶片相对含水量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量及其生理生化指标（超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性）均显著高于WT,说明玉米中过量表达ZmIBH1-1赋予玉米更高的耐旱性。转录组分析结果表明,WT与ZmIBH1-1-OE株系在干旱胁迫下有1 214个差异表达基因;Gene Ontology（GO）功能富集分析结果表明,差异表达基因主要涉及生物过程、细胞组分和分子功能,如在生物过程中主要涉及到光合作用、应激响应、脱水响应等;KEGG富集分析表明,差异表达基因主要参与植物激素信号传导、新陈代谢等过程。结合转录组显著差异表达基因和DAP-Seq分析所得到ZmIBH1-1蛋白的靶基因,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的11个候选靶基因,包括2个钙信号相关基因、3个半胱氨酸代谢相关基因、1个bHLH转录因子、1个应激响应蛋白、1个谷胱甘肽转移酶、1个氧化还原过程蛋白和2个乙烯响应因子;基因组可视化结果显示ZmIBH1-1蛋白可以结合靶基因启动子区;随后通过Dual-Luciferase试验进一步表明,ZmIBH1-1蛋白可以直接作用于11个候选靶基因,其中,ZmIBH1-1蛋白可以促进ZmCa-M、ZmSYCO、ZmbHLH54、ZmGlu-r1、ZmCLPB3和ZmP450-99A2的表达,抑制ZmAGD12、ZmCYS、ZmCYSB、ZmERF-107和ZmEIN3的表达。此外,在干旱胁迫下NAC、WRKY、MYB等转录因子在ZmIBH1-1-OE和WT株系中也存在差异表达。【结论】ZmIBH1-1的过表达可以增强玉米苗期的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控乙烯信号通路中的ZmERF-107和ZmEIN3的表达提高玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控钙信号相关基因ZmCa-M和ZmAGD12增强玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白可能通过间接调控NAC、WRKY、MYB等转录因子响应干旱胁迫。     

水曲柳花发育相关FmFT基因克隆、表达及生物信息学分析

FT(FLOWERING LOCUS T)基因是植物多个开花途径的整合因子,在花发育中起重要作用。以水曲柳雌雄花发育转录组中FT序列为基础,通过PCR扩增获得该基因全长,命名为FmFT。其开放阅读框(ORF)为525 bp,编码174个氨基酸。生物信息学分析结果表明,其相对分子质量为19 795.2,等电点为5.90,是亲水性不稳定酸性蛋白;无跨膜区域,全部位于膜外;有1个PEBP保守结构域。同源比对结果显示,水曲柳FT基因编码的氨基酸序列与20个物种的FT蛋白序列同源性在83%~88%之间,与苹果(Malus domestica)同源性最高,为88%。系统进化结果显示,水曲柳FT蛋白单独聚为一类,与其他物种亲缘关系均较远。FmFT在水曲柳不同发育时期的雌雄花中的表达结果表明,在减数分裂时期和成熟孢子时期,雌雄花之间表达量差异显著。在雄花中,在减数分裂时期表达量达到最大值;在雌花中,表达量持续升高,在成熟胚囊时期达到最高值,是孢原细胞-大孢子母细胞时期的35.97倍,表明FmFT不仅在水曲柳雌雄花的发育中起着重要作用,且功能不同。     

接种基枝藻培养绿毛龟的试验

本试验分别采用了打磨龟背、营养液浸泡和奈乙酸溶液浸泡的处理方法。结果表明,奈乙酸溶液可使“冒绒”速度大大加快;奈乙酸对基枝藻孢子囊形成和孢子释放能起到促进作用,其适宜浓度为0.1～5ppm。     

杂种小麦的研究与利用战略

自Wilson和Ross(1962)发现具有T.timopheevi细胞质的T型不育系并实现“三系”配套算起,杂种小麦的研究已有30多年的历史了,到目前,虽然在各方面取得了许多重要进展,但杂种小麦仍未能在生产上广泛推开,而与此同时,玉米、水稻、高粱等作物的杂种优势却取得了举世瞩目的成就。小麦作为世界第一大作物,其杂种优势为什么迟迟不能大规模应用于生产?应该采取什么样的战略才能开创出杂种小麦的研究和利用新局面?本文在总结前人工作的基础上,根据我们在杂种小麦研究中的粗浅体     

论外语学习的最佳年龄问题

外语学习何时开始为宜,这是一个长期以来争论不休的问题。一种观点认为越早越好,而且它也比较合乎大众心理。尤其是科学技术的发展,影视手段的普及,更为它提供了实施的条件。不但小学正式开课,幼儿园大办其班,甚至更有早至襁褓的“0岁方案”。对此有人也不无担忧,但又未能剖明利害关系,也就达不到降温的效果。本文拟以“儿童外语”为题,首先分析其负面作用,然后提出实施的办法。     

喉炎净散中蟾酥的薄层鉴别

采用薄层色谱法对中药喉炎净散中的蟾酥进行定性鉴别。用硅胶GF254的CMC-Na薄层板，以环已烷-氯仿-丙酮（5：3：3）为展开剂，紫外灯（254nm或365)相检视。检测结果表明本法能较好地分离喉炎净散中的各种成分，可对蟾酥进行质量监控。该法设备简易，结果可靠，专属性高，可作为含蟾酥制剂的质量控制方法。     

枣品种选择试验研究

1997～1999年对收集引进的22个枣品种进行生长和结果情况调查及物候期定点预测，以大荔圆枣为对照，从丰产性、品质、抗性（抗裂果）、单果重、结果整齐度5个方面进行综合评比，筛选出适宜我省发展的不同用途的枣树优良品种12个，为黄土高原红枣产业化发展提供了品种依据。