陆地棉GDSL脂肪酶增强拟南芥对黄萎病菌的抗性

为了分析脂肪酶对于黄萎病菌的抗性功能,本研究采用RT-PCR技术从陆地棉中克隆得到1个GDSL脂肪酶(GDSL Lipase,GLIP)基因Gh GLIP,ORF全长1068 bp。采用滴花法将重组表达载体35S::Gh GLIP转入哥伦比亚型拟南芥,通过筛选、鉴定和纯合得到T3代转基因拟南芥。利用黄萎病菌悬浮液分别对野生型和转基因拟南芥植株叶片进行局部处理后,发现转Gh GLIP基因拟南芥植株能够抑制黄萎病菌诱发的叶片细胞死亡及病菌在叶片感染处的生长繁殖。酶活性测定结果显示,转Gh GLIP基因拟南芥植株的抗氧化系统酶和病程相关酶的表达获得了显著的增强;RT-PCR分析结果表明,黄萎病菌处理1 d后,转Gh GLIP基因拟南芥叶片的病程相关基因和乙烯信号相关基因的表达获得了显著的增加。本研究结果表明,棉花Gh GLIP基因可能通过参与乙烯信号,以及促进抗氧化系统酶和病程相关基因的表达,进一步增强拟南芥对于黄萎病菌的抗性。本研究可为棉花Gh GLIP基因增强植物抗病性分子机制解析,以及进一步的基因工程利用提供一定参考。     

大丽轮枝菌响应赤霉素基因差异表达分析

为初步明确大丽轮枝菌响应赤霉素的机理,利用野生型大丽轮枝菌菌株V592为材料,用0. 1μmol·L~(-1)植物来源的GA_3进行处理,3 h后收集样本,利用RNA-Seq技术进行转录组分析,以期筛选和明确大丽轮枝菌响应GA_3的差异表达基因及代谢通路。通过Illumina测序,得到大丽轮枝菌10924条功能基因,其中161个为显著差异表达基因(DEGs),包括70个上调基因,91个下调基因;采用GO、KEGG注释库分别对161个基因进行功能注释,发现主要涉及次级代谢产物合成,丙酮酸代谢、二羧酸代谢,生物合成抗生素和碳代谢等相关通路。本研究为进一步解析大丽轮枝菌响应外源植物激素GA_3分子机制奠定了一定基础。     

不同抗性棉花品种PR基因响应大丽轮枝菌的表达分析

由大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)引起的棉花黄萎病每年给我国农业生产造成严重经济损失。为了明确不同抗性陆地棉(Gossypium hirsutum)品种中病程相关基因(GhPR基因)响应不同致病型大丽轮枝菌的表达差异,揭示GhPR基因在棉花与大丽轮枝菌互作过程中的免疫反应变化,本研究用寄主来源的棉花黄萎病菌落叶型菌株V592和非落叶型菌株I6以及非寄主来源的落叶型菌株S1和非落叶型菌株V31分别对2个感病棉花品种和1个抗病棉花品种的无菌根系进行诱导处理,检测GhPR基因的表达情况。结果显示,棉花黄萎病菌落叶型菌株V592和非落叶型菌株I6均能诱导3个棉花品种的GhPR基因普遍上调表达;在感病品种军棉1号上,2个菌株诱导GhPR基因达到最大相对表达量的基因个数相当;在感病品种新陆早1号上,I6菌株诱导GhPR基因达到最大相对表达量的基因个数比V592菌株多;表明在棉花感病品种上,非落叶型菌株诱导GhPR基因上调表达的能力与落叶型菌株的诱导能力相当,甚至更强。在抗病品种中植棉2号上,落叶型菌株V592诱导GhPR基因达到最大相对表达量的基因个数及上调表达量均显著高于I6菌株诱导的上调表达量,表明在棉花抗病品种上,落叶型菌株诱导GhPR基因上调表达的能力比非落叶型菌株的诱导能力强。对非寄主来源的2个大丽轮枝菌菌株,非落叶型菌株V31诱导感病棉花品种GhPR基因达到最大相对表达量的基因个数比落叶型菌株S1多,落叶型菌株S1诱导抗病棉花品种GhPR基因达到最大相对表达量的基因个数比非落叶型菌株V31多。结果表明,棉花感病品种的GhPR基因对落叶型和非落叶型大丽轮枝菌侵染均有一定的响应能力,棉花抗病品种的GhPR基因对落叶型菌系侵染具有更强的响应能力。     

大丽轮枝菌微菌核形成的影响因素研究

为了研究大丽轮枝菌微菌核形成的影响因素及其与微菌核形成相关基因之间的关系,本研究通过微菌核形态观察、重量测定及形成相关基因的表达测定,对不同温度、光照、营养及寄主根系诱导条件下,棉花大丽轮枝菌V592菌株微菌核的形成进行了分析。结果表明:以PDA为基质,26℃比22℃更有利于微菌核形成;连续黑暗的条件比自然光及连续光照更有利于微菌核形成;营养丰富的全营养PDA培养基比半营养PDA及水琼脂平板更有利于微菌核形成;棉花根系及其提取物对微菌核的形成具有促进作用。通过q RT-PCR对7个微菌核形成相关基因的表达量进行测定,结果显示,温度、光照及营养条件改变后12 h,7个基因在26℃时的表达量明显高于22℃时的表达量,6个基因在黑暗中的表达量明显高于连续光照条件下的表达量,6个基因在全营养中的表达量明显高于营养缺乏的培养基中的表达量,表明大丽轮枝菌微菌核的产量与温度、光照和营养条件改变后12 h各基因的表达量密切相关。而寄主根系对微菌核形成相关基因的表达在12 h时有短暂的抑制作用,但是48 h后各基因不断被诱导表达。以上结果表明大丽轮枝菌微菌核的产量与微菌核形成相关基因的诱导表达密切相关。     

棉花黄萎病菌细胞壁几丁质和壳聚糖构成分析

几丁质和壳聚糖是真菌细胞壁的重要组分,在维持细胞稳定性和寄主互作过程中发挥重要作用。为了分析不同发育阶段大丽轮枝菌(Verticillium dahliae Kleb.)细胞壁中几丁质和壳聚糖的构成,本研究以强致病力菌株V592为研究对象,依托CFW染色和壳聚糖抗体标记技术,对不同发育阶段大丽轮枝菌细胞壁中几丁质和壳聚糖的构成进行了显微观测。结果表明:大丽轮枝菌细胞壁中几丁质和壳聚糖的构成是一个动态变化的过程,除了分生孢子萌发点细胞壁以外,其它各个阶段的细胞壁中都有几丁质的存在,而壳聚糖主要存在于的分生孢子萌发点位置和芽管细胞壁上,另外侵染结构细胞壁上也存在壳聚糖。本研究对深入了解大丽轮枝菌细胞壁的发育生物学奠定了一定基础。     

大丽轮枝菌淀粉酶VdAmy-1的致病功能

大丽轮枝菌是引起棉花黄萎病的病原菌,其分泌蛋白是侵染寄主的主要作用因子.然而目前尚不清楚分泌型淀粉酶在大丽轮枝菌致病过程中发挥的作用.该研究使用BLASTp搜索到大丽轮枝菌淀粉酶VdAmy-1,进而对其功能进行了初步研究.酵母信号肽捕获系统表明VdAmy-1的N端信号肽具有引导蛋白分泌的功能.进一步构建大丽轮枝菌VdA...     

棉花黄萎病菌酯酶同工酶的初步研究

采用聚丙烯酰胺凝胶电泳法对大丽轮枝菌不同致病性、不同营养亲和群的11个菌系和黑白轮枝菌的2个菌系的酯酶同工酶进行了研究.结果表明,采用酯酶同工酶法可区分黑白轮枝菌与大丽轮枝菌,也可区分棉花黄萎病菌中的落叶型与非落叶型.     

转AlNHX1基因大豆后代遗传稳定性及耐盐性分析

为了获得耐盐性有所提高的转AlNHX1基因大豆后代材料,以已获得的转AlNHX1基因的6个株系中的3个株系后代为研究对象,通过分别对这3个株系转基因大豆各后代进行PCR分子检测并结合耐盐性鉴定,以分析外源基因在转基因大豆中遗传稳定性和耐盐性.结果表明:AlNHX1基因在转基因植株的后代中遗传;选取3个株系中部分阳性植株做耐盐性检测,结果表明:转基因大豆耐盐性状均好于野生型大豆.在150mmol/L NaCl胁迫下,转基因大豆叶片中维持了相对较高的K+/Na+比值,相对含水量较野生型提高了9%,而渗透势降低了39%,表明转基因大豆具有较好的吸水和保水能力;在盐胁迫下,超氧化物歧化酶(SOD)与过氧化物酶(POD)活性较野生型大豆分别提高了45%与69%.综上,通过耐盐筛选获得的转AlNHX1基因大豆具有较强的耐盐性.     

新疆黑白轮枝菌与大丽轮枝菌核糖体基因ITS区的克隆和序列分析

采用真菌核糖体基因内转录间隔区域(ITS)通用引物ITS1和ITS4扩增黑白轮枝菌与大丽轮枝菌核糖体基因的ITS,并对PCR产物进行了克隆和序列比较。实验结果表明,黑白轮枝菌和大丽轮枝菌的ITS区都由541个碱基组成;供试的2个黑白轮枝菌菌株的ITS碱基序列同源性为100%,供试的2个大丽轮枝菌的ITS碱基序列同源性为99.82%,有1个碱基的差别。黑白轮枝菌和大丽轮枝菌核糖体ITS碱基序列同源性为99.40%,供试的黑白轮枝菌与供试的大丽轮枝菌至少有6个碱基的差别,且差异所在区域较集中。     

抑制NtVTC1基因的表达延缓烟草生长发育

目的研究VTC1通过调控细胞内抗坏血酸(Ascorbic acid, AsA)的合成参与植物生长发育和响应逆境的重要功能。方法构建烟草VTC1基因的RNAi干扰表达载体RNAi-NtVTC1并转化烟草,通过抑制烟草VTC1基因的表达分析其影响植物发育的重要功能。结果将构建的干扰载体RNAi-NtVTC1转化烟草,成功获得了转基因株系RI。半定量PCR(RT-PCR)和实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测结果表明转基因烟草株系RI中NtVTC1基因的表达显著被抑制。AsA含量测定结果表明:与野生型烟草相比,转基因烟草株系RI的AsA含量均显著降低,为野生型的30%～40%。对烟草的表型观察发现,转基因烟草株系RI的发育显著受到抑制,尤其是在植株整体发育、叶片延展发育、开花等方面表现出显著延迟的表型。烟草抗氧化系统酶活性测定结果表明:转基因烟草株系RI中抗氧化系统酶活性如抗坏血酸过氧化物酶(APX)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、过氧化物酶(CAT)和谷胱甘肽还原酶的酶活性(GR)都显著降低。结论 VTC1基因在植物的生长发育过程中发挥着重要作用,为进一步深入研究VTC1基因的功能提供了良好参考。     

大丽轮枝菌拮抗芽孢菌株的分离、鉴定及两株菌抑菌特性研究

从新疆和硕连作棉田根际土壤中分离到146株芽孢细菌.29株对大丽轮枝菌(Verticillium dahliae Kleb)具有拮抗作用的菌株中有9株拮抗性极强.经鉴定,9株拮抗性极强的菌株中有2株属短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus),7株与枯草芽孢杆菌(B.subtilis)相近.抑菌特性实验表明:J-02和J-15的抑菌高峰分别出现在衰亡期和稳定期,对pH的耐受范围分别为5~9和7~9;J-02的热稳定性较好,J-15对温度较敏感,但100℃处理后仍有抑菌活性;J-02能够抑制大丽轮枝菌芽管伸长形成菌丝,J-15可导致大丽轮枝菌菌丝畸形,失去产孢能力.盆栽实验表明,J-02和J-15这2株拮抗菌对棉花黄萎病有明显防治作用.综合结果表明J-02和J-15均有作为棉花黄萎病生防菌的潜能.     

大丽轮枝菌VDmef2基因抗逆及致病相关性分析

【目的】分析转录因子VDmef2在大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)中的功能。【方法】通过农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的基因重组法获得了VDmef2基因的定点敲除突变体,然后分析了该突变体在不同碳源及逆境条件下的表型以及大丽轮枝菌在MIM培养基上微菌核的形成情况,还分析了大丽轮枝菌对陆地棉(Gossypium hirsutum)的致病力。【结果】大丽轮枝菌转录因子VDmef2定位于细胞核。VDmef2基因突变后,大丽轮枝菌微菌核形成能力降低,同时对H_2O_2更加敏感,也丧失了对陆地棉的致病力。【结论】转录因子VDmef2与大丽轮枝菌微菌核形成、耐氧化及致病力有关。     

大丽轮枝菌VDmef2基因抗逆及致病相关性分析

【目的】分析转录因子VDmef2在大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)中的功能。【方法】通过农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的基因重组法获得了VDmef2基因的定点敲除突变体,然后分析了该突变体在不同碳源及逆境条件下的表型以及大丽轮枝菌在MIM培养基上微菌核的形成情况,还分析了大丽轮枝菌对陆地棉(Gossypium hirsutum)的致病力。【结果】大丽轮枝菌转录因子VDmef2定位于细胞核。VDmef2 基因突变后,大丽轮枝菌微菌核形成能力降低,同时对H2O2更加敏感,也丧失了对陆地棉的致病力。【结论】转录因子VDmef2与大丽轮枝菌微菌核形成、耐氧化及致病力有关。
     

转基因抗虫棉花木质素含量及其生物合成关键酶活性研究

通过盆栽试验,以不同转基因抗虫棉花及其亲本对照为供试对象,研究木质素含量及其生物合成关键酶活性.结果表明:与非转基因棉花比较,在蕾期及铃期,转基因抗虫棉花Z30,CCRI41,SGK321叶片、茎秆组织中的木质素含量及叶片内的苯丙氨酸解氨酶和过氧化物酶活性发生了一些变化,但其显著性改变仅特异性地发生在某些品种、某些组织或某些时期内.在蕾期,转Bt基因棉花Z30茎秆组织中的木质素含量比其常规棉对照Z16显著下降,幅度达34.96%;转CpTI-Bt棉花CCRI41茎秆组织和SGK321叶片组织中的木质素含量比其常规棉对照显著下降,幅度分别为27.15%,13.22%.所有供试转基因抗虫棉花的木质...     

棉花黄萎病菌T-DNA插入突变体功能基因及生物学性状分析

【目的】分析棉花黄萎病致病菌相关基因的功能揭示其中致病机制。【方法】通过ATMT法构建了大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)650个T-DNA插入突变体。利用hiTAIL-PCR技术获得17株T-DNA插入体侧翼基因序列,通过blast比对分析表明,其中16个基因序列编码酶或蛋白。【结果】突变体的生物学性状与野生型菌株Vd991相比,出现黄色菌丝型2株,中间菌丝型6株;部分突变体在生长速率(7株)、产孢量(14株)和粗毒素产量(4株)上都发生了具有统计学意义的变化(p0.05);致病力测定表明,9株突变体的致病力较野生型有所降低,在p0.05水平具有统计学意义。【结论】该研究为大丽轮枝菌致病基因的筛选和鉴定提供了理论基础。     

基于Gene-Deletor系统的安全复合性状转基因烟草研究

本研究利用农杆菌介导法将带有水稻花粉特异启动子籼稻花粉过敏原基因(OSIPA)启动子驱动的Gene-Deletor外源基因清除系统,水稻Os GA3ox2(D18)启动子驱动水稻Os GA2ox1基因,玉米Ubiquitin启动子驱动BAR::GUS融合基因为筛选标记基因以及水稻Actin1启动子驱动驱动抗虫Cry1Ab基因复合性状植物表达载体p GM626-D18-Os GA2ox1遗传转化三星烟草。通过GUS组织化学染色及PCR分子鉴定,获得了43株转基因烟草植株。结果表明,水稻OsGA2ox1基因在烟草中表达能降低转基因烟草植株高度,但不影响植株生殖生长。转基因烟草对烟草斜纹夜蛾幼虫具有抗性,可抑制烟草斜纹夜蛾幼虫的取食与发育。以50 mg/L的除草剂Basta处理野生型和转基因烟草离体叶片,发现BAR基因提高了烟草抗除草剂的能力。对12株转基因烟草T0代花粉外源基因清除效率进行研究,发现部分烟草株系外源基因清除可达到100%,其他未完全清除外源基因株系的清除效率介于42.84%~99.97%之间。     

转PSAG12-ipt基因结缕草的获得及其衰老特性分析

将拟南芥中衰老特异启动子PSAG12控制下的ipt基因导入结缕草胚性愈伤组织,经抗性筛选、PCR扩增和Southern杂交,共获得37株转ipt基因植株．其中有6个转基因株系衰老延缓,绿色期延长,生育后期其体内细胞分裂素、可溶性糖、可溶性蛋白等含量明显高于野生型,而脱落酸的含量明显下降．通过测定离体叶片培养过程中光合速率的变化,也证实了转基因植株叶片衰老速度明显减慢．其中T1和T12两个转基因株系能延长绿色期达25d以上.     

转PSAG12-ipt基因结缕草的获得及其衰老特性分析

将拟南芥中衰老特异启动子PSAG12控制下的ipt基因导入结缕草胚性愈伤组织,经抗性筛选、PCR扩增和Southern杂交,共获得37株转ipt基因植株.其中有6个转基因株系衰老延缓,绿色期延长,生育后期其体内细胞分裂素、可溶性糖、可溶性蛋白等含量明显高于野生型,而脱落酸的含量明显下降.通过测定离体叶片培养过程中光合速率的变化,也证实了转基因植株叶片衰老速度明显减慢.其中T-1和T-12两个转基因株系能延长绿色期达25 d以上.     

水杨酸和镰刀菌酸对棉花 POD 和 PAL 的影响

比较了水杨酸和镰刀菌酸对棉花植株和棉花组织培养细胞中的过氧化物酶和苯丙氨酸解氨酶的影响,用镰刀菌酸和水杨酸分别处理棉花离体叶片,过氧化物酶与苯丙氨酸解氨酶的活性都提高,但是过氧化物酶同工酶不同．用水杨酸预处理棉花叶片可抑制镰刀菌酸的诱导作用．     

灌木柳SlSIP基因的克隆和功能验证

【目的】明确灌木柳碱性α-半乳糖苷酶基因(SlSIP)的结构特征和该基因在耐盐方面的生物学功能,为碱性α-半乳糖苷酶基因新的功能拓宽提供理论基础。【方法】 以灌木柳苏柳‘2345’(Salix jiangsuensis ‘2345’)盐胁迫48 h后的cDNA为模板,克隆了苏柳碱性α-半乳糖苷酶基因SlSIP。运用生物信息学方法分析其蛋白质结构、性质和亲缘关系,利用农杆菌介导法转入拟南芥中,通过实时荧光定量qRT-PCR方法鉴定转基因阳性植株的表达特性和盐胁迫条件下的生长状态,从而验证转基因植株的耐盐功能。【结果】该基因编码776个氨基酸,分子质量为84.88 ku,理论等电点为5.85,不稳定系数为35.74,亲水性平均系数-0.154, 定位于内质网膜上。SlSIP的保守结构域为WFGWCTW和IDDGWQ,催化活性位点为V。共得到11个T3代阳性转基因株系,qRT-PCR结果显示SlSIP在3个拟南芥阳性转基因株系中表达量最高,分别提高9、28、29倍。转基因株系在含85 mmol/L NaCl培养基上种子萌发率高于非转基因植株,且生长状态良好,但非转基因植株的叶绿素含量高于转基因株系。【结论】SlSIP基因属于GH27家族,不仅提高了种子萌发过程中的耐盐性,也参与了叶片发育和衰老的途径。