向日葵转录因子HB-12的定位分析及过表达验证

向日葵转录因子HB-12属于HD-Zip I类转录因子家族,在植物逆境胁迫应答中发挥着极其重要的作用。该研究构建HB-12基因瞬时表达载体并进行亚细胞定位分析,表明HB-12基因定位于细胞核。构建HB-12基因植物超表达载体转化野生型烟草获得了转基因植株。进行了Na Cl胁迫对转基因烟草耐盐性检测、生理生化指标测定和胁迫相关基因的表达分析。结果表明,Na Cl胁迫条件下,转基因烟草叶色失绿程度较野生型的轻,分化情况较野生型的好,生长速度和生根率均较野生型的高;转基因烟草叶绿素和脯氨酸含量及POD和SOD活性均高于野生型烟草;与野生型烟草相比,转基因烟草P5CS、POD、Mn SOD和Gu Zn SOD相对表达水平显著提高。这说明,向日葵HB-12在转基因烟草中的过量表达可抑制叶绿素降解酶的活性,降低叶绿素的分解,还可诱导脯氨酸合成酶基因P5CS及抗氧化相关基因POD、Mn SOD和Gu Zn SOD的上调表达,促进脯氨酸的生物合成,增强POD和SOD的活性,提高烟草抵抗盐害的能力。该研究结果将为进一步探讨植物的耐盐机理及改良作物的耐盐性状奠定基础。     

人工合成甘蓝型油菜早期世代及其亲本对盐胁迫的生理响应

以白菜‘矮抗青’(基因组AA)和‘中花芥蓝’(基因组CC)及其人工合成异源四倍体甘蓝型油菜(AACC)的早期世代(F1~F4)为实验材料,采用水培方法分别比较它们在100、200mmol/L NaCl处理下的生理指标差异。结果表明:(1)在盐胁迫条件下,‘中花芥蓝’植株的生物量、脯氨酸和叶绿素含量、抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性均最低,而相对电导率、MDA含量则最高。在100mmol/L NaCl处理下,F2代植株的生物量、叶绿素含量、SOD活性最大,MDA含量最低;在200mmol/L NaCl处理下,F4代的生物量、叶绿素含量、POD活性最大,MDA含量最低。研究发现,亲本‘矮抗青’的耐盐特性高于亲本‘中花芥蓝’,它们的杂种后代(异源四倍体)遗传了AA基因组的耐盐特性,从而比二倍体亲本具有更强的抵御盐胁迫的能力。     

陆地棉GhCDPK1基因响应干旱胁迫的功能初探

钙依赖性蛋白激酶(CDPKs)是一类重要的钙信号感受蛋白和响应蛋白,在植物干旱、低温、盐碱等非生物胁迫应答中起着重要的调控作用。为探讨陆地棉GhCDPK1基因在干旱胁迫下所起的作用,该研究利用实时荧光定量PCR技术分析了PEG模拟干旱胁迫下该基因的表达量,发现GhCDPK1基因受干旱胁迫诱导。通过构建植物表达载体pCAMBIA2300-GhCDPK1,采用农杆菌介导的叶盘法转化模式植物烟草,发现干旱胁迫下转基因植株保水能力明显高于野生型植株,叶绿素、脯氨酸、可溶性蛋白含量及POD、SOD活性也高于野生型植株,而丙二醛含量低于野生型植株。研究结果表明,GhCDPK1基因作为正向调控因子响应干旱胁迫诱导,过表达GhCDPK1基因可以使植株积累更多的渗透调节物质、增强抗氧化系统酶的活性和维持细胞膜的稳定性来提高植物抵御外界干旱胁迫的能力。     

异源表达番茄LeMPK3基因提高烟草的抗低温胁迫能力

促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号系统在植物应对环境胁迫中发挥重要作用。为了探讨LeMPK3基因在低温胁迫中的功能,我们从番茄中分离了LeMPK3基因并将其转化到烟草中,获得了异源表达LeMPK3基因的转基因烟草。RT-PCR分析结果表明,番茄幼苗在低温和高温胁迫及外源物质——过氧化氢(H2O2)、茉莉酸甲酯(MeJA)和水杨酸(SA)处理下LeMPK3基因的表达量提高。在烟草中异源表达LeMPK3基因可以提高超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性,增加脯氨酸和可溶性糖的含量,增强逆境相关基因的表达。说明异源表达番茄LeMPK3基因提高烟草对低温的抗性。     

过表达ZmSKIP基因提高烟草抗低温胁迫的能力

以野生型和过表达ZmSKIP基因烟草为试材, 研究了低温胁迫下过表达ZmSKIP对烟草抗氧化能力的影响。测定了不同低温处理时间下过表达ZmSKIP转基因烟草T3代植株和野生型植株抗氧化酶如超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）活性和丙二醛（MDA）含量以及相对电导率, 结果表明, 低温下, 相对于野生型植株, 转基因烟草具有较高的抗氧化酶活性和较低的相对电导率和MDA含量, 说明过表达ZmSKIP提高了转基因植株的耐低温胁迫能力。     

转基因烟草在PEG6000模拟干旱胁迫条件下的生理响应

该研究以转高山离子芥的CbPLDα、CbPLDβ基因烟草为材料,研究了渗透调节物质和保护酶系对PEG6000溶液模拟干旱胁迫的响应机制.结果表明:渗透调节物质脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白分别以各自不同的响应方式在干旱胁迫下增强转基因烟草的抗旱性,且在所有浓度PEG6000模拟的干旱胁迫下,转基因烟草的脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白的含量始终显著高于野生型烟草(P<0.05).说明干旱胁迫下两种转基因烟草的渗透调节能力要强于野生型烟草.保护酶系中,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)在减轻干旱胁迫下转基因烟草膜脂过氧化伤害中起到协同互补作用,而过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)在干旱胁迫下转基因烟草清除过氧化氢机制中发挥主要作用,说明保护酶系在抵制干旱胁迫和保护转基因烟草免受干旱伤害方面具有重要的生物学功能,这从生理角度揭示了高山离子芥CbPLDα、CbPLDβ响应干旱的生理生态机理.综上,高山离子芥CbPLDα、CbPLDβ基因参与了干旱胁迫下烟草的膜稳定性调节、渗透调节物质的积累和抗氧化酶系的调控.该研究结果为提高植物抗旱性研究及应用提供了新的基因资源,对于加强PLD功能研究、补充植物抗干旱理论及抗低温干旱育种种质资源的开发利用具有重要意义.     

外源硅对干旱胁迫下烟草幼苗生长、叶片光合及生理指标的影响

采用营养液水培法,研究了施用不同浓度外源硅(0、0.5、1.0 mmol/L)对干旱胁迫(10%PEG、20%PEG)下烟草幼苗生长、叶片光合特性和生理指标的影响。结果表明:干旱胁迫严重抑制了烟草幼苗生长和光合作用,膜质稳定性降低和引起氧化应激反应;施用不同浓度外源硅有效改善了干旱胁迫下烟草幼苗生长,均表现为株高、叶面积、根系体积、根系干重和地上部干重等生长指标增加,提高叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b和类胡萝卜素含量,显著提高净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)并降低胞间CO2浓度(Ci),膜质过氧化产物MDA含量显著降低,提高叶片含水量、膜稳定性系数和渗透调节物质(脯氨酸、可溶性糖)含量,显著提高SOD、POD和CAT等抗氧化酶活性,而且1.0 mmol/L Si处理对干旱胁迫下烟草幼苗生长和生理特性的影响显著优于0.5 mmol/L Si处理。以上结果说明,施用外源硅能提高干旱胁迫下烟草幼苗光合作用、抗氧化和渗透调节能力,缓解干旱胁迫对烟草幼苗的伤害,促进其生长。     

转NtFer1基因粳稻空育131抗Fe~(2+)胁迫能力分析

旨在研究烟草铁蛋白基因NtFer1功能,提高粳稻抗逆性等。利用农杆菌介导法将NtFer1基因转入粳稻空育131,经抗性筛选、PCR、Southern杂交、Northern杂交和RT-PCR检测等,表明外源基因已整合到空育131基因组中,并能够在子代稳定遗传表达。在缺铁和铁过量条件下培育T2代转基因植株,缺铁条件下转基因株系抗氧化酶活性(SOD、POD)、叶绿素相对含量、叶片总铁含量和根系生长量均显著高于对照,而丙二醛(MDA)含量显著低于对照;铁过量条件下转基因株系抗氧化酶活性(SOD)、叶片总铁含量、糙米总铁含量和根系生长量均显著高于对照,而MDA含量和稻瘟病叶瘟指数显著低于对照。表明铁蛋白基因NtFer1能够提高转基因植株抗氧化胁迫能力和稻瘟病抗性,增加植株铁离子储藏能力,增强植株缺铁胁迫的耐性和铁过量胁迫的抗性。     

红梨PybHLH基因过表达提高烟草NaCl抗性的研究

为探究过表达云南红梨bHLH转录因子对烟草抗盐性的影响,从红梨红色果皮中分离了bHLH转录因子基因PybHLH.亚细胞定位表明PybHLH蛋白定位于细胞核.以转基因PybHLH烟草和野生型烟草为材料,进行了NaCl胁迫对转基因PybHLH烟草生理生化影响研究及其相关酶基因的表达分析.表明PybHLH转基因烟草具有一定的耐盐性,一方面表现为随着盐胁迫时间延长,PybHLH转基因烟草中总可溶性糖、可溶性总蛋白和游离脯氨酸含量的增加,H2O2含量降低;另一方面表现为脯氨酸生物合成关键酶基因P5CS、抗氧化相关基因MnSOD、CuZn-SOD和POD、胁迫相关基因HSP和HSP cherpron和ABA抗盐信号途径基因NAC等均呈上调表达趋势.PybHLH的过表达提高了烟草的耐盐性,这将为进一步研究植物的耐盐机制及耐盐植物新品种的开发奠定基础.     

转金属硫蛋白基因(MT_1)烟草耐NaCl胁迫能力

为明确柽柳(Tamarix sp.)金属硫蛋白(MT1)基因过量表达对提高植物耐NaCl能力的作用,对转MT1因烟草进行分子检测和生理特性分析,结果表明具有卡那霉素抗性的转基因植株经RT-PCR Southern杂交均表现为阳性,说明外源MT1基因已整合到烟草基因组,并且得到了表达。金属硫蛋白基因的过量表达提高了转基因烟草植株的耐NaCl能力,表现为在含有150mmol/L和300mmol/L NaCl的MS培养基上,转基因植株的株高和鲜重均明显优于非转基因株系;在生理性状上表现为转基因植株丙二醛(MDA)含量明显低于非转基因株系,而超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性比非转基因株系明显增加。     

表达SmERF1调节烟草种子大小及耐盐性

【目的】ERF转录因子生物功能广泛,在调控植物生长发育和响应胁迫中发挥重要作用。前期研究显示,丹参SmERF1参与植物响应胁迫反应。该研究旨在进一步明确SmERF1潜在的生物功能,并为药用植物抗性及种子发育研究奠定基础。【方法】该研究采用农杆菌介导的方法在模式植物烟草中异源表达了丹参SmERF1基因;通过抗性相关酶活性变化检测,对转基因植株抗性进行评价;通过酶联免疫方法和qPCR方法分析GA和ABA等激素含量及合成途径关键酶基因的表达变化。【结果】(1)表达SmERF1的烟草植株在幼苗期表现出生长缓慢、生物量和叶绿素减少,而在其他生长阶段与对照植株没有明显差异;此外,表达SmERF1的烟草植株种子比野生对照的种子小、轻;(2)在盐处理下,转基因烟草株系中脯氨酸含量、SOD和POD活性高于对照株系,而MDA含量低于对照株系,转基因烟草株系表现出较高的耐盐性;(3)在转烟草株系中,ABA含量上调,GA水平降低。实时定量PCR结果显示,表达SmERF1调节了与植物激素生物合成相关的关键酶基因的表达,如NtSDR、NtGA20ox、NtACO和NtACS。【结论】SmERF1通过ABA依赖途径...     

过表达秋茄C2H2型锌指蛋白基因KcZFP提高烟草耐盐性

基因转录调节是植物对非生物胁迫适应机制的一个重要方面,转录调节因子在胁迫信号转导途径中调节下游基因的表达,在建立植物对胁迫适应性过程中起到重要作用.锌指蛋白是功能多样的转录调节因子蛋白家族,家族成员在植物响应非生物胁迫方面扮演着重要角色.本研究以秋茄C2H2型锌指蛋白编码基因KcZFP为目的基因,在烟草中过表达KcZFP,分析C2H2型锌指蛋白在植物耐盐性中的作用.研究结果显示:转基因株系中,KcZFP表达量显著提高.过表达KcZFP的烟草植株的耐盐性明显提高,在200 mmol/L NaCl处理的条件下,KcZFP过表达烟草中脯氨酸水平远高于野生型植株.对光合作用参数比较分析显示,在KcZFP过表达植株中净光合速率受盐胁迫的影响小于野生型植株,光合系统在一定程度上得到了保护.研究结果说明KcZFP作为转录调节因子参与了植物的渗透调节,对植物的耐盐性具有贡献.     

杨树HDA902基因在低温胁迫应答反应中的功能

组蛋白去乙酰化酶在植物非生物胁迫应答反应中具有重要的调控作用。利用RT-PCR的方法从毛果杨中克隆了组蛋白去乙酰化酶基因HDA902。利用农杆菌介导法将其遗传转化到烟草中,并对转基因植株进行低温耐受性分析。研究结果表明,HDA902在烟草中的表达显著提高了转基因株系对低温的耐受性。叶片NBT和DAB染色结果表明,在低温处理后转基因烟草比野生型烟草产生较少的活性氧。丙二醛和脯氨酸含量测定结果表明,在低温条件下,转基因烟草叶片的脯氨酸含量显著高于野生型烟草,而丙二醛含量显著低于野生型烟草。这些研究结果表明,HDA902参与低温胁迫应答反应,其过量表达提高了植株耐低温的能力。     

无苞芥锌指蛋白基因OpZFP提高烟草耐盐性的研究

旨在研究C2H2型锌指蛋白在植物生长发育、非生物胁迫信号转导过程中的作用。前期从新疆无苞芥中克隆的一个单锌指基因Op ZFP,利用叶盘法将Op ZFP基因转入普通烟草中。半定量RT-PCR表明,在转基因植株中Op ZFP基因能够高效表达。烟草耐盐性分析显示,在高盐胁迫下,转基因植株的根长要长于野生型植株,且转基因烟草丙二醛(MDA)的含量要明显低于野生型植株;并且高盐胁迫处理,野生型烟草离体叶片叶绿素降解率高于转基因植株。这些结果表明,过量表达Op ZFP的转基因植株可以提高植物对盐胁迫的抗性。     

氯化胆碱对盐胁迫黄瓜幼苗渗透调节物质及活性氧代谢系统的影响

以盐敏感型黄瓜品种津春4号为材料,采用水培方法研究了叶面喷施不同浓度(0.5、1.0和1.5 mmol·L-1)氯化胆碱(CC)对NaCl胁迫(75 mmol·L-1)下黄瓜幼苗鲜重、叶片叶绿素、渗透调节物质含量及活性氧代谢系统的影响.结果表明:(1)单独CC处理可提高黄瓜叶片的叶绿素、可溶性糖和可溶性蛋白含量以及过氧化氢酶(CAT)与过氧化物酶(POD)活性,降低O2·-产生速率,但对植株鲜重及超氧化物岐化酶(SOD)活性影响不大;(2)NaCl胁迫处理增加了黄瓜幼苗叶片中可溶性糖和可溶性蛋白含量,增强了SOD、POD和CAT活性,提高了O2·-产生速率及丙二醛(MDA)的含量,但同时降低了叶绿素含量与植株鲜重;(3)盐胁迫前CC预处理可缓解黄瓜幼苗叶绿素含量和植株鲜重的下降、以及MDA含量和O2·-产生速率的上升趋势,且进一步提高了盐胁迫下黄瓜叶片中SOD、POD和CAT活性.因此,适宜浓度的氯化胆碱可显著提高盐胁迫下黄瓜叶片的抗氧化酶活性,提高清除活性氧的能力,缓解盐胁迫对黄瓜幼苗细胞膜的伤害,增强黄瓜幼苗的耐盐性.     

硝酸盐水平对芹菜幼苗生理及生长特性的影响

以西芹‘文图拉’幼苗为试材,通过水培方式研究了不同浓度NO3-(0、1、5、10、15、50、100、150mmol·L-1)对芹菜植株生物量、养分含量、叶绿素、丙二醛(MDA)及两种渗透调节剂含量的影响。结果显示:(1)随着NO3-浓度的增加(1～50mmol·L-1),芹菜株高、生物产量、根冠比以及叶面积显著增加,植株对N、P、K养分的吸收和叶绿素明显提高,同时植株的MDA含量上升,POD和CAT的活性增强,可溶性糖和可溶性蛋白含量显著增加。(2)当NO3-浓度等于或大于100mmol·L-1时,芹菜的生物产量和叶绿素含量下降,植株对K、P养分的吸收降低,膜脂过氧化物MDA、可溶性糖和可溶性蛋白含量及SOD活性达到最高峰值,POD和CAT活性有所下降。研究表明,NO3-浓度为15mmol·L-1时最有利于芹菜植株的生长;NO3-浓度为100mmol·L-1时对植株生长产生了硝酸盐胁迫,导致膜脂过氧化伤害,但芹菜植株能通过调节抗氧化物酶活性及渗透调节剂的合成代谢抵御环境胁迫,从而表现出一定的硝酸盐耐受性。     

有机胺(PTMAC)对盐胁迫小麦幼苗抗氧化能力的影响

旨在研究有机胺( PTMAC)对盐胁迫小麦幼苗叶片内源保护酶活性及叶绿素、可溶性蛋白含量的影响,采用不同浓度的PTMAC进行种子浸泡和叶面喷施处理,并在幼苗两心一叶时进行100 mmol/ＬNaCl胁迫.结果表明,与未处理的样品相比,不同浓度的PTMAC均能显著提高盐胁迫下幼苗叶片中SOD、POD和CAT的活性,同时降低MAD的含量.PTMAC为10 mg/L时,MDA降低了12.21％;PTMAC为20 mg/L时,SOD、POD、CAT活性分别提高了434.71％、194.49％和227.27％,叶绿素含量提高了24.4％;PTMAC为50 mg/L时可溶性蛋白提高了12.68％.结果显示,在试验浓度范围内(PTMAC为20 mg/L),能大大地提高盐胁迫小麦幼苗叶片中内源保护酶的活性,提高叶绿素和可溶性蛋白的含量,从而提高小麦的抗氧化能力,改善光合性能,促进其生长.     

亚精胺浸种对番茄幼苗抗盐碱的生理特性研究

以番茄耐盐碱品种‘金鹏一号’和盐碱敏感品种‘中杂9号’为试验材料,采用营养液水培的方法,设置正常营养液栽培(对照CK)、100mmol/L盐碱溶液胁迫、100mmol/L盐碱溶液胁迫+0.1mmol/L亚精胺(Spd)浸种、100mmol/L盐碱溶液胁迫+0.25mmol/L Spd浸种4种处理,研究外源Spd对番茄幼苗株高和茎粗的相对生长率、叶片和根系含水量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性以及丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)、叶绿素含量的影响。结果显示:(1)单独盐碱胁迫下,两品种番茄幼苗叶绿素含量、株高和茎粗的相对生长率、叶片和根系相对含水量较对照均降低,而其MDA、Pro含量、SOD和POD活性显著增加。(2)外源Spd浸种处理较盐碱胁迫下能够增加番茄幼苗的株高和茎粗的相对生长率、叶片和根系的相对含水量、Pro及叶绿素含量,进一步提高SOD和POD的活性,降低其MDA含量,能有效缓解盐碱胁迫对番茄幼苗的伤害。(3)在100mmol/L盐碱胁迫条件下,0.25mmol/L Spd浸种处理对番茄幼苗受到的盐碱胁迫伤害的缓解效果更佳,并且这种缓解作用对盐碱敏感品种‘中杂9号’幼苗的效果更加明显。研究表明,在盐碱胁迫下,番茄幼苗的生长受到一定程度的抑制,但外源Spd浸种能够通过调节渗透调节物质含量、增强抗氧化酶活性来减轻盐碱胁迫的伤害,维持植物体的正常生理代谢功能,从而提高番茄幼苗抵抗盐碱胁迫能力,有效缓解盐碱胁迫的伤害,并以0.25mmol/L Spd浸种处理缓解效果更佳,且这种缓解作用对盐碱敏感品种‘中杂9号’幼苗效果更明显。     

转BADH基因水稻幼苗抗盐性研究

以转甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因水稻品系52-7的受体亲本中花8号、旱作品种开系7和陆稻白珍珠为对照,分别用含0、5、7 g?L-1NaCl的水稻专用营养液培养水稻幼苗,对转BADH基因水稻品系52-7的抗盐性及其机理进行研究.结果表明:在正常培养条件下,转基因水稻幼苗比对照品种长势旺,根系活力强,可溶性糖和叶绿素含量高,抗氧化酶SOD和POD活性高.在盐胁迫条件下,水稻幼苗生长减慢,根冠比值减小,根系活力增强;膜透性和丙二醛(MDA)含量增加,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性提高;脯氨酸和可溶性糖含量升高,叶绿素含量下降,蛋白质分解加强;且随着盐浓度的升高各指标变化幅度增加.与对照品种比较,转基因水稻幼苗在盐胁迫下的生长量和根冠比较大,电解质相对渗出率和MDA含量较低,蛋白质和叶绿素分解较少,表现出较强的抗盐性.盐胁迫下转基因水稻幼苗比对照品种具有更高的脯氨酸和可溶性糖含量以及SOD和POD活性,使其抗盐性强.