玉米毛状根再生植株干旱胁迫与复水条件下膜质过氧化水平变化

选用毛状根再生植株及自交系P131为材料,研究玉米毛状根再生植株在干旱胁迫及复水处理条件下活性氧(ROS)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)的变化,探究玉米毛状根再生植株的膜脂过氧化水平.结果表明:干旱胁迫8 d,和正常供水水平比,玉米毛状根再生植株和对照组植株ROS含量分别增加14.3%和35.4%.CAT和GSH-PX的含量不断增加,和ROS的变化趋势相似,对照组植株均高于玉米毛状根再生植株.复水后,两种植株CAT和GSH-PX以及ROS都迅速下降,干旱胁迫4 d、6 d处理的玉米毛状根再生植株迅速恢复到接近正常供水水平,干旱胁迫8 d含量略高于正常水平,且不同干旱胁迫处理之间的含量差异较小;但对照组植株不同干旱胁迫处理之间的含量差异较大.     

拟南芥SnRK2.2/2.3激酶参与调节镉胁迫响应的机制探究

为探究拟南芥SnRK2.2和SnRK2.3基因对Cd胁迫响应的分子机制. 以野生型（WT）、双突变体SnRK2.2/2.3、过表达SnRK2.2和过表达SnRK2.3的转基因植物为材料,研究SnRK2.2和SnRK2.3基因与Cd胁迫响应的关系.发现过表达两个基因可以提高拟南芥对Cd的耐受性,表现为可以减少Cd、丙二醛（MDA）及活性氧（ROS）的累积量,增加抗氧化酶CAT、POD和SOD的活性. qRT PCR结果显示在Cd胁迫下,两种过表达植株中铁转运蛋白IRT1和转录因子FIT、bHLH038和bHLH039表达水平受到明显抑制,ABA合成相关基因AAO3和NCED3的表达量显著上调.在Cd胁迫下,两种过表达植株中ABA含量显著高于WT和双突变体. 以上结果表明：拟南芥遭受Cd胁迫时,SnRK2.2和SnRK2.3基因通过下调IRT1基因表达从而减少植物对Cd的吸收,同时通过增加内源ABA含量来缓解Cd对植物的毒害.     

玉米毛状根再生植株的光能高效利用机制初探

玉米(Zea mays L.)是世界第三大粮食作物,也是重要的能源、饲料植物.本研究以玉米毛状根再生植株为材料,吉单35自交系为对照,探究了玉米毛状根再生植株叶片在光化学过程中光系统Ⅱ(PSⅡ)的最大光合效率(F_v/F_m)、光系统Ⅱ的潜在活性(Fv/Fo)、光化学淬灭系数(qp)、非光化学淬灭系数(NPQ)等叶绿素荧光特性.结果显示,玉米毛状根再生植株叶片的4种叶绿素荧光特性均优于对照,说明毛状根再生植株具有较高的光能利用效率,能积累更多干物质,从而提高产量.本研究为深入探究玉米毛状根再生植株的光能高效利用机制奠定基础.     

外源茉莉酸对盐胁迫下玉米光合特性的影响

玉米(Zea mays L.),为禾本科玉米属一年生单子叶植物,是全球种植范围最广、产量最高的谷类作物,居三大粮食之首.植物激素被认为在调节植物对逆境胁迫的响应中起关键作用,其中茉莉酸(JA)被认为可调节应激反应,影响植物生长和发育.为研究外源JA对盐胁迫下玉米光合特性的影响,本研究以玉米植株为实验材料,采用1/2 Hoagland液体培养基培养玉米植株,待植株生长到五叶期时,以50 mmol/L NaCl胁迫2 d,之后每24 h叶面喷施1 mmol/L JA,连续喷施2 d,探究在盐胁迫下外施JA对玉米植株的根系形态、光合特性及叶绿素荧光特性的影响.在盐胁迫下,施用外源JA时,玉米植株的Pn增加了31.0%,Gs增加了32.2%.ΦPSII和Fv/Fm显著提高.结果表明JA处理促进了盐胁迫条件下玉米植株根系生长发育,提高了光合系统的能力.外源JA可以减少盐胁迫引起的PSII反应中心的损伤,促进光化学电子的转移,保证碳同化反应的正常化.本研究确定了外源JA对玉米盐胁迫的缓解机理,为缓解玉米盐害提供理论和技术依据.     

干旱、盐胁迫对济麦22生长及CKX4基因表达的影响

为探究逆境胁迫对小麦生长发育以及CKX4基因表达情况的影响,以济麦22为试验材料,测定不同浓度PEG干旱胁迫和NaCl盐胁迫下济麦22的生长量、叶绿素含量、根细胞活力、叶绿素荧光参数以及TaCKX4基因表达量。结果表明:胁迫处理后的各生理指标与对照相比差异具有统计学意义,其中40%PEG胁迫下济麦22幼苗长势最差;济麦22 PSⅡ的实际量子产量(Y(Ⅱ))和光化学淬灭系数(qp)均表现为随着处理溶液浓度增加而降低的趋势;重度干旱和盐胁迫下TaCKX4基因表达量各自组间的差异均具有统计学意义,分别在0.5和1 h转录达到最高水平,基因均上调5倍左右,表明小麦受胁迫24h内CKX4基因表达上调,促进细胞分裂素降解以保证植株正常生长发育。本研究通过测定干旱和盐胁迫下济麦22的生长发育以及CKX4基因的表达情况,发现其外在表型、内在生理和CKX4基因表达均受到显著影响,验证了CKX4基因通过上调表达量抑制细胞分裂素累积,促进根的生长发育和对养分的吸收而适应逆境,可对后续研究耐逆性强的优质小麦提供数据和理论支持。     

玉米毛状根再生植株灌浆期籽粒淀粉合成关键酶活性动态变化

选用毛状根再生植株及自交系吉单35为材料,研究玉米灌浆期淀粉合成关键酶ADPGPPase、UDPGPPase、SSS、GBSS、SBE的动态变化.结果表明:籽粒生长过程中,毛状根再生植株与吉单35玉米ADPGPPase、UDPGPPase、SSS、GBSS和SBE的活性变化趋势相似,均呈"先升高再下降"的趋势,但是毛状根再生植株中5种酶的活性均高于吉单35.毛状根再生植株淀粉合成酶的活性增加,从而有效地促进玉米籽粒淀粉的积累.     

玉米毛状根再生植株根系的植物内源激素动态变化研究

为了解不同时期的玉米毛状根再生植株根系生长发育与内源激素之间的关系,比较玉米毛状根再生植株与野生型材料根系的植物内源激素的含量差异,探析植物内源激素在玉米毛状根再生植株根系生长过程中的生理功能.以玉米毛状根再生植株为供试材料,采用高效液相色谱法(HPLC)分析苗期、拔节期、抽雄期、灌浆期、成熟期的根中的水杨酸(SA)、生长素(IAA)、玉米素(ZT)、赤霉素(GA_3)和脱落酸(ABA)的含量.结果表明,毛状根再生植株的根系的内源激素SA、ZT、IAA显著高于野生型,GA_3与ABA则反之.在玉米根系生长发育不同时期,内源激素间相互作用调控地上部植株及籽粒的形成.     

盐胁迫下蚕豆不同组织实时荧光定量PCR内参基因的筛选

为筛选出蚕豆盐胁迫下不同组织中表达稳定的内参基因,本研究以不同浓度氯化钠胁迫下的蚕豆叶片、茎、根为材料,利用实时荧光定量PCR技术检测ELF1A、ACT2、GAPA、18S rRNA、TUA和CYP2六个候选内参基因的表达情况;通过Ct值分析、及GeNorm、NormFinder、BestKeeper软件综合分析候选内参基因表达稳定性。结果表明:在不同浓度氯化钠处理下,蚕豆叶片中候选内参基因表达稳定性由高到低排序为ACT218S rRNACYP2ELF1AGAPATUA;蚕豆茎中候选内参基因表达稳定性由高到低排序为CYP2ACT2ELF1AGAPA18S rRNATUA;蚕豆根中候选内参基因表达稳定性由高到低排序为CYP2ELF1A18S rRNAACT2TUAGAPA。本研究确定的蚕豆在盐胁迫下不同组织中适宜的内参基因,可为后续研究与盐胁迫相关功能基因提供理论依据。     

碳饥饿和盐胁迫处理过表达OsAtg8a水稻转化植株的基因表达分析

为了探究Os Atg8a在水稻碳饥饿和盐胁迫过程中的作用,通过农杆菌介导法获得了过表达Os Atg8a的水稻转化植株.分别对野生型植株和转基因植株进行碳源饥饿处理0、8、16、24和48 h,发现碳饥饿处理时间为0、8、16、24 h时野生型植株和转基因植株中基因表达量均没有发生明显变化,处理48 h时,过表达Os Atg8a植株的Os Atg1a、Os Atg4a、Os Atg8a、Os Atg13a、Os Atg16a和Os TOR基因表达量均显著高于对照植株.盐胁迫处理组合下,发现250 mmol/L Na Cl处理4 h的过表达Os Atg8a植株中,Os Atg8a和Os Atg16a的表达量较未处理的转基因植株表达量明显增加,Os Atg8a的表达量较野生型增加了36倍.针对过表达Os Atg8a转化植株在无碳源和高盐胁迫过程中相关自噬基因表达量明显升高的结果,推测Os Atg8a基因在水稻抗非生物胁迫的过程中具有重要的作用.     

甘蓝型油菜CCCH基因BnaA07g26050D的克隆及表达分析

油菜是我国重要的油料作物,它的产量受到各种逆境胁迫的影响.我们之前的研究表明,拟南芥CCCH锌指蛋白At C3H14控制植株生长发育的诸多过程.在本研究中,我们证实甘蓝型油菜CCCH基因Bna A07g26050D(At C3H14的同源基因)响应盐胁迫和干旱胁迫.Bna A07g26050D蛋白C端包含两个串联的CX8CX5CX3H结构域,在酵母中具有转录激活活性,类似于At C3H14.将Bna A07g26050D融合GFP转化拟南芥原生质体,发现其主要定位于细胞质和P-body中.qRT-PCR检测Bna A07g26050D基因的组织表达模式,结果表明该基因主要在上部茎、根和花中大量表达,而在其他组织中表达较低.此外,qRTPCR证实Bna A07g26050D基因在盐胁迫和干旱胁迫下表达量都明显上调,证明该基因可能参与干旱和盐胁迫.我们的研究为利用基因工程技术培育耐盐、旱油菜新品种提供了基因源.     

F-box基因FOF2在拟南芥盐和冷胁迫响应中的功能分析

FOF2为F-box蛋白家族成员,其生物学功能尚不清楚.采用实时荧光定量PCR和生理学实验相结合的方法,对FOF2基因的表达模式及其在拟南芥抗盐和冷胁迫响应中的作用进行了分析.研究发现,FOF2在拟南芥根、茎生叶和果荚中表达较高,并且其表达受盐和冷胁迫诱导.FOF2过表达株系对盐胁迫敏感,与野生型相比种子萌发率低、幼苗主根较短;相反,fof2突变体对盐胁迫的敏感性则减弱.FOF2过表达和缺失突变体种子萌发对冷胁迫无响应,但其主根在冷处理中分别比野生型短或者长.盐处理下,FOF2过表达株系中盐胁迫反应相关基因的表达量显著降低,fof2突变体中则升高;冷处理下,FOF2过表达株系中冷胁迫反应相关基因的表达量显著升高,fof2突变体中则降低.结果表明,FOF2在植物抗盐胁迫响应中起负调控作用,在抗冷胁迫响应中则可能起正调控作用.     

水杨酸对盐胁迫下玉米根系的影响

玉米(Zea mays L.)是禾本科一年生单子叶植物,是重要的粮食作物和饲料作物.本研究以玉米品种吉单35自交系为材料,利用水培法培养玉米种子,待其生长到五叶期时施加100μmol Na Cl胁迫2 d后,每隔24 h叶面喷施1 mmol/L的水杨酸,共喷施2次;利用Win Rhizo 2012 b根系分析系统对玉米根系的总根长、总投影面积、总根表面积、根尖数和交叉数进行测定.结果表明,盐胁迫下,根系各项形态学指标均明显降低,而外施水杨酸后各项指标均得到明显缓解,说明水杨酸提高了玉米根系耐盐性.本研究为探究水杨酸对植物盐胁迫的缓解作用提供理论基础.     

低温胁迫对乐都紫皮大蒜生长及果聚糖代谢关键酶基因的影响

果聚糖的代谢过程不仅影响大蒜的产量和品质,也能有效地提高大蒜植株的抗逆性。为探讨低温胁迫对大蒜生长和果聚糖代谢酶基因表达的影响,本试验以乐都紫皮大蒜为试验材料,在正常培养(25℃)和低温胁迫(4℃)下探究大蒜幼苗处理0、3、6、9和12 d时的生长指标变化特征及蔗糖∶蔗糖1-果糖基转移酶基因(1-SST)与果聚糖外切水解酶基因(1-FEH)的表达特性。结果表明:(1)低温胁迫对乐都紫皮大蒜幼苗生长产生了抑制作用,胁迫3 d时,乐都紫皮大蒜幼苗的株高、最大叶长、最大叶宽和茎高分别比对照降低了43. 45%、42. 22%、17. 63%和58. 10%,随后降低幅度变缓。(2)随着胁迫时间的延长,低温处理使1-SST基因和1-FEH基因表达量显著升高,且在胁迫第6天时达到最高值。1-SST基因和1-FEH基因的表达量分别是对照的45倍和7. 56倍; 1-FEH基因表达量显著低于1-SST基因的表达量,故低温胁迫下果聚糖代谢酶关键基因的表达过程是一个"以合成为主,以水解为辐"的过程。低温胁迫抑制了乐都紫皮大蒜幼苗的生长,胁迫第6天是幼苗响应低温的关键时期,并推测乐都紫皮大蒜主要通过增强果聚糖的合成来响应低温胁迫。     

NaCl和Na2CO3胁迫下的高粱MAPKs基因家族表达模式

通过在全基因组水平上进行NaCl和Na2CO3胁迫下高粱MAPKs基因表达模式的研究, 探索高粱MAPKs基因在胁迫条件下参与信号传导的机理. 结果
表明, 从高粱基因组中鉴定出16个MAPKs基因, 命名为SbMPKs. 这些SbMPKs在NaCl和Na2CO3胁迫下的表达模式明显不同, 表明中性盐胁迫诱导的信号响应不同于碱性盐. 在NaCl胁迫下, 除了SbMPK13的表达量在12 h时达到最大值外, 所有高粱MAPKs基因在24 h内表达持续上调; 在Na2CO3胁迫下, 只有SbMPK3,SbMPK10和SbMPK13表达上调, 表明这3个基因可能与高粱碱性盐胁迫应答反应有关. 系统发育分析表明, SbMPK13属于C组MAPKs基因, 并且与水稻中受脱落酸（ABA）和盐胁迫诱导表达的OsMAPK2亲缘关系较近, 进一步证实了SbMPK13可能是参与高粱盐胁迫应答的重要调控基因.     

番茄转录因子SlWRKY53的分离及生物学功能鉴定

构建番茄SlWRKY53的过量表达载体,通过农杆菌介导转入番茄（Solanum lycopersicum）品种Ailsa Craig（AC+）,获得转基因阳性植株.定量分析显示,这些转基因株系中SlWRKY53基因表达量显著高于野生型.表型分析显示,转基因植株对盐胁迫抗性强于野生型.对抗病性进行检测,转基因植株抗性稍强,但与野生型相比无明显差异.由此推测番茄SlWRKY53基因的过量表达能够一定程度增强植株抵抗盐胁迫的能力.     

盐胁迫下棉花根系的转录组分析及耐盐基因筛选

为揭示棉花耐盐分子机制，筛选出棉花盐胁迫应答相关基因.文章从4个新疆主栽棉花品种中筛选得到一个对盐胁迫具有强耐受性的‘新陆中69号’，并在盐胁迫下对棉花根系进行了转录组分析.结果表明:有891个基因表达量上调，666个基因表达量下调；GO富集分析结果表明:差异表达基因数量较多的主要集中在分子功能、细胞组分、生物学过程中；KEGG分析结果表明:差异表达基因主要参与木质素生物合成和植物MAPK信号通路.     

AtVDAC2参与拟南芥盐胁迫信号应答过程

为了探索VDAC在盐胁迫信号传递途径中可能的传递关系,以AtVDAC2转基因拟南芥过量表达和抑制表达株系为材料,初步探索盐胁迫过程中该基因参与信号传递的方式.实验分析了NaCl处理对种子萌发的影响、Ca²⁺对NaCl胁迫下种子萌发的影响,以及NaCl对气孔运动的影响和盐胁迫相关基因的表达水平.实验结果指出,AtVDAC2基因表达水平变化影响了拟南芥对NaCl的敏感性:高表达的AtVDAC2使得拟南芥种子对NaCl敏感性提高,种子萌发率降低,气孔关闭较快;而低表达的AtVDAC2使得拟南芥对NaCl敏感性降低,种子萌发率高,气孔不易关闭.在NaCl胁迫下添加Ca²⁺,提高了敏感株系种子的萌发率,因而推测Ca²⁺帮助AtVDAC2转基因拟南芥过量表达株系平衡下游的胁迫应答.用实时荧光定量PCR检测盐胁迫应答相关基因SOS1,SOS2的表达水平,发现AtVDAC2的高表达引起了下游应答基因SOS1,SOS2表达水平的相应提高;相反AtVDAC2的抑制表达则导致SOS1,SOS2表达水平下降.由此说明,AtVDAC2参与了拟南芥盐胁迫应答过程.     

马铃薯近缘种Solanum etuberosum的耐盐性鉴定及相关基因的表达分析

以Solanum etuberosum(etb)和栽培马铃薯为材料,利用200 mmol/L NaCl溶液进行处理,发现etb与栽培马铃薯比较,耐盐性较强.并进一步检测了盐处理条件下etb的鲜重、叶片萎蔫度、相对电导率和叶绿素含量.对植株在0、6、12 h和24 h处理后进行转录组数据分析,发现与0 h比较,etb中共有3 587个基因表达上调,4 311个基因表达下调,其中3个时间点共有的差异表达基因为1 250个,差异表达基因主要富集在代谢途径以及次生代谢生物合成通路.通过Blast比对已知功能的基因,鉴定出了36个持续响应盐胁迫的差异表达基因,其中6个基因来自2C类蛋白磷酸酶(PP2C)家族,21个基因来自类钙调蛋白(CML)家族;还包括离子转运体阳离子质子交换蛋白(CHX20)、钾离子反向转运蛋白(KEA3)、钾离子转运蛋白(KT17)、离子通道钾离子四聚体通道蛋白(KCTD)、慢阴离子通道蛋白(SLAC1)、b型氯离子通道(CLC-b)和c型氯离子通道(CLC-c).对这些基因的表达量进行分析,发现大部分基因在盐胁迫下表达量持续降低,暗示其可能通过负调控参与响应盐胁迫.     

白桦BpGRAS1基因的克隆及耐盐功能分析

【目的】 GRAS转录因子是植物特有的转录因子家族之一,在植物响应盐、干旱等非生物胁迫中发挥重要的调控作用。从白桦(Betula platyphylla )中克隆GRAS转录因子基因,研究其耐盐功能,为研究木本植物GRAS转录因子的抗逆机制奠定理论基础。【方法】 在白桦转录组数据库中获得一个GRAS转录因子基因,命名为BpGRAS1 (GenBank 登录号: MN117546.1)。利用生物信息学进行多序列比对、构建进化树。分别构建植物过表达(pROKⅡ-BpGRAS1) 及抑制表达(pFGC5941-BpGRAS1) 载体。利用农杆菌介导高效瞬时遗传转化体系获得BpGRAS1基因瞬时过表达(OE)、抑制表达(IE) 及对照 (WT) 白桦植株。通过实时荧光定量RT-PCR(qRT-PCR) 技术分析盐胁迫下OE、IE及WT植株中BpGRAS1基因的表达情况,鉴定转基因植株中BpGRAS1的表达效率是否响应盐胁迫。在盐胁迫下比较了BpGRAS1基因瞬时过表达、抑制表达及对照白桦植株的电解质渗透率、失水率、丙二醛(MDA) 含量、过氧化物酶 (POD) 和超氧化物歧化酶 (SOD) 活性。【结果】 BpGRAS1基因的开放阅读框为1 425 bp,编码 474个氨基酸。BpGRAS1具有GRAS家族的序列特征,在C端的氨基酸序列相似度较高,与AtSHR亲缘关系较近。盐胁迫处理下,BpGRAS1的表达量升高,过表达植株中表达量高于对照,抑制表达植株中表达量低于对照,说明BpGRAS1受盐胁迫诱导,成功获得过表达及抑制表达植株。过表达BpGRAS1基因能降低白桦在盐胁迫下的电解质渗透率、失水率及 MDA 的积累,并显著增强了 POD 和 SOD 酶的活性,从而提高转基因植株的耐盐性。【结论】 BpGRAS1基因响应盐胁迫,过表达BpGRAS1基因降低了盐胁迫下植株细胞受损程度,通过增强POD 和 SOD 活性提高白桦的耐盐能力。     

藜麦内参基因筛选及盐胁迫相关基因表达分析

为了利用实时荧光定量PCR(quantitative Real-Time PCR,qRT-PCR)分析藜麦(Chenopodium quinoa Willd)相关基因表达,提高结果的准确性,筛选出稳定表达的内参基因至关重要.我们分别利用geNorm、NormFinder和Bestkeeper程序分析了6个藜麦候选内参基因在NaCl胁迫下表达的稳定性,并用实时荧光定量PCR技术对藜麦盐胁迫相关基因P5CS1和CMO基因相对表达量进行分析.结果表明,藜麦在NaCl胁迫下ACT-1和TUB-6做为内参基因表达最稳定,为最佳内参基因;藜麦P5CS1基因表达水平上调6倍左右,CMO基因上调30～40倍.本研究为NaCl胁迫下藜麦基因表达分析提供了可靠的内参基因,并且对NaCl胁迫下P5CS1和CMO基因表达情况做出初步分析.