香蕉钙调蛋白基因MaCAM在非生物胁迫下的表达分析

为研究香蕉钙调蛋白基因MaCAM的功能,对香蕉幼苗进行盐、低温和干旱胁迫处理,利用荧光定量PCR技术分析香蕉根中钙调蛋白基因MaCAM在上述不同非生物胁迫条件下的表达特性.盐胁迫处理后MaCAM表达随时间延长为先增加后降低趋势,在处理4 h时表达量最高;低温胁迫处理后,MaCAM的表达量随温度降低呈梯度增加,在温度降至5℃时表达量在处理范围内达最大值;干旱胁迫处理后,MaCAM的表达量随胁迫程度增加也是呈梯度增加,重度干旱胁迫时在处理范围内表达量最高.说明香蕉中的钙调蛋白基因具有响应非生物胁迫的能力,可能在香蕉适应盐、低温和干旱等胁迫逆境中发挥重要作用,参与了香蕉幼苗抗逆性调控.     

玉米逆境胁迫响应基因ZmbZIP71的克隆与表达分析

从玉米抗旱自交系CN165中克隆得到了与逆境胁迫相关的bZIP（Basic Leucine Zipper Protein）基因ZmbZIP71。ZmbZIP71基因的开放阅读框为471 bp,编码156个氨基酸,相对分子量为17.59 kDa,等电点pI为9.24。ZmbZIP71蛋白包含真核生物中高度保守的bZIP结构域。ZmbZIP71基因编码区的基因组序列全长为1050 bp,包括2个外显子和1个内含子。利用实时荧光定量PCR方法分析ZmbZIP71基因在玉米不同组织中的表达差异及其在非生物胁迫下的表达模式,结果表明,该基因在雄穗和雌穗中的表达量较高,并且受干旱、低温和ABA的胁迫诱导上调表达,在盐胁迫下下调表达。     

苗期玉米叶片光合特性对水分胁迫的响应

以2个抗旱性不同的玉米品种为材料进行盆栽试验,在苗期设置4个水分梯度,研究气体交换和叶绿素荧光参数及光响应特征。结果表明:随水分胁迫的加剧,除细胞间CO2浓度(Ci)和非光化学淬灭(qN)上升外,其它参数均下降,先玉335(XY335)各参数的变化幅度小于陕单902(SD902);轻度胁迫下品种间气体交换参数差异最大,严重干旱下叶绿素荧光参数差异最大;净光合速率(Pn)和相对电子传递速率(rETR)的光响应曲线拟合结果显示,水分胁迫导致玉米叶片最大光合速率和光能利用率下降,XY335各参数的下降幅度小于SD902;轻度干旱下Pn光响应拟合参数品种间差异最大,严重干旱下rETR光响应拟合参数差异最大。综上表明,水分胁迫导致玉米叶片对强光的敏感性增加,干旱和光抑制对光系统Ⅱ造成的叠加伤害随干旱加重和品种抗旱性弱而加剧,是制约光合作用的主要原因;旱区强光下的玉米幼苗应及时补水,以避免严重干旱和高光强的叠加伤害。     

PEG模拟干旱胁迫下马铃薯茎段转录组分析

该研究以‘青薯9号’马铃薯无菌苗为材料,采用转录组测序技术分析模拟干旱胁迫下马铃薯茎段的差异表达,探究茎段在干旱胁迫下的分子机制。结果表明:(1)不同程度干旱胁迫下,马铃薯叶片脯氨酸、可溶性糖以及可溶性蛋白含量明显增加;马铃薯茎段差异表达基因下调的数量均多于上调,其中3种处理条件下共有的差异表达基因有657个。(2)GO富集分析表明,马铃薯茎段差异表达基因主要集中在氧化还原过程、激素响应、氧化还原酶活性以及糖基水解酶活性;Pathway富集分析表明,马铃薯茎段差异表达基因主要集中在植物激素信号转导、苯丙酸生物合成、玉米素生物合成、苯丙氨酸代谢、淀粉和蔗糖代谢以及次生代谢产物的生物合成。(3)实时荧光定量PCR验证结果表明,6个差异表达基因在不同程度干旱胁迫中的差异表达与转录组分析的结果基本一致,证明转录组数据的可靠性。该结果对进一步研究马铃薯干旱胁迫响应机制有一定参考价值,也丰富了马铃薯抗旱育种的基因资源。     

相对定量和绝对定量-以CsSAMDC基因表达分析为例

以无芒隐子草干旱诱导的cDNA文库中获得的SAMDC序列为基础,应用实时荧光定量RT-PCR技术同时结合相对定量和绝对定量方法,以分析无芒隐子草SAMDC基因在不同组织、不同胁迫梯度下的表达为案例,详细介绍并比较相对定量和绝对定量在基因表达方面的应用.分别采集无芒隐子草幼苗自然干旱0,2,4,6,8,10d以及恢复浇水1,4d的叶片和根系材料,相对定量采用2-ΔΔCT.法;以相应基因的质粒扩增产物为标准品制作标准曲线,对定量PCR的引物浓度进行了优化,而后筛选最稳定的内参基因,以内参基因获得的标准化因子对绝对定量数据进行标准化.相对定量2-ΔΔCT法结果显示CsSAMDC基因在干旱胁迫8d后,叶片中的表达量为胁迫前的0.62±0.13倍,根中的表达量为胁迫前的5.93±0.71倍.绝对定量表明,CsSAMDC基因只在胁迫第8d和第10d的根组织中检测到表达量显著增大,胁迫第4～6d和恢复浇水后1～4d,CsSAMDC基因在叶和根组织中的表达较对照降低.相对定量和绝对定量在DsSAMDC基因表达研究中显示相对一致的趋势.     

非生物逆境胁迫下ZmCIPK10基因表达分析

干旱、高盐、低温、高温等非生物逆境严重影响植物的生长发育,研究参与逆境胁迫应答基因具有重要的理论意义和应用价值。从玉米中克隆了一个CIPK蛋白激酶基因,暂时命名为ZmCIPK10。该基因全长2 730 bp,转录长度2 100 bp,编码438个氨基酸。顺式元件分析发现在基因启动子区域存在ABRE、HSE、TC-rich repeats等推测的逆境顺势元件。荧光实时定量PCR结果表明ZmCIPK10在干旱、低温、盐胁迫下表达量上调,在ABA、高温胁迫下表达量下调。研究结果初步证实ZmCIPK10基因响应非生物逆境胁迫,为ZmCIPK10参与植物逆境信号途径及其功能研究提供理论依据。     

不同低温胁迫下草莓叶片FaGR基因表达分析

为进一步探明草莓谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase,GR)基因在低温胁迫下的表达调控模式,以揭示其作用机理和抗逆机制,该研究以草莓栽培品种‘丰香’植株为对象,分别用0、2、4、6、8、10℃低温胁迫以及室温(25℃)作为对照处理24h,从处理植株的新鲜幼嫩叶片中提取总RNA并反转录成cDNA,采用半定量PCR及荧光定量PCR两种定量方法,分析FaGR基因在不同低温胁迫下的表达差异。结果表明:半定量PCR方法与荧光定量PCR方法的结果基本一致。FaGR的相对表达量受到不同低温胁迫和不同程度的诱导,在8℃和10℃低温胁迫下表达量上调,均高于对照水平,且在8℃低温胁迫下相对表达量最高;当温度为6℃时,FaGR表达量急剧下降,当温度低于6℃时,FaGR表达量随着温度的降低而逐渐降低,并低于对照水平;在0℃相对表达量时降至最低水平,约为最大表达量的一半。这说明半定量PCR结果准确可靠,可广泛应用于基因表达研究,而且FaGR表达量受到低温诱导,但不同低温处理对FaGR的表达量诱导程度不同。FaGR相对表达量在一定范围内的低温胁迫下增加,但在此低温范围外的低温胁迫下则降低,该研究表明6℃低温为临界值。以上结果为进一步调控该基因表达提供了科学依据,同时为提高植物抗逆能力提供了基础资料。     

贵州白山羊DRA和DRB1基因的表达差异分析

本研究旨在利用实时荧光定量PCR技术检测贵州白山羊DRA和DRB1基因在心、肝、肾以及免疫组织共9种动物组织中的相对表达差异。分析数据得到,贵州白山羊DRA、DRB1基因在9种组织中均有表达,在脾组织中两个基因的表达量均明显高于其他组织,在心、肝、肾和颌下腺四中组织中DRA和DRB1基因的表达量均明显低于其他组织,其中在心和肝两种组织中表达量最低。结果表明,在5种免疫组织中除颌下腺外,DRA和DRB1基因的表达量都较高且都在脾脏组织中高表达。     

成纤维细胞生长因子21的研究进展

以无芒隐子草干旱诱导的cDNA文库中获得的SAMDC序列为基础,应用实时荧光定量RT-PCR技术同时结合相对定量和绝对定量方法,以分析无芒隐子草SAMDC基因在不同组织、不同胁迫梯度下的表达为案例,详细介绍并比较相对定量和绝对定量在基因表达方面的应用。分别采集无芒隐子草幼苗自然干旱0、2、4、6、8、10d以及恢复浇水1、4d的叶片和根系材料,相对定量采用2 -△△CT法;以相应基因的质粒扩增产物为标准品制作标准曲线,对定量PCR的引物浓度进行了优化,而后筛选最稳定的内参基因,以内参基因获得的标准化因子对绝对定量数据进行标准化。相对定量2 -△△CT法结果显示,CsSAMDC基因在干旱胁迫8d后,叶片中的表达量为胁迫前的0.62±0.13倍,根中的表达量为胁迫前的5.93±0.71倍。绝对定量表明,CsSAMDC基因只在胁迫第8d和第10d的根组织中检测到表达量显著增大,胁迫第4～6d和恢复浇水后1～4d,CsSAMDC基因在叶和根组织中的表达较对照降低。相对定量和绝对定量在CsSAMDC基因表达研究中显示相对一致的趋势。     

香蕉泛素结合酶基因MaUCE2在非生物胁迫下的表达分析

为了研究泛素结合酶(ubiquitin-conjugating enzyme)E2和植物抗逆性的关系,对香蕉苗进行了非生物胁迫(干旱、低温、盐胁迫)处理,利用荧光定量PCR技术分析了香蕉泛素结合酶基因MaUCE2在不同胁迫条件下的表达特性。结果表明,MaUCE2表达量随着干旱程度的加重而逐步上升,在高度干旱胁迫下MaUCE2的表达量最高;低温胁迫可以诱导MaUCE2的表达,其表达量随着温度的降低而逐步升高,当温度降低到5℃时,MaUCE2的表达量最高;而在盐胁迫下,MaUCE2的表达量与对照相比略有上升,上述结果表明MaUCE2基因表达受非生物胁迫的诱导。     

干旱胁迫对苗期大豆异黄酮合成的影响

以不同耐旱性的2个大豆品种(高耐旱JP-6、低耐旱JP-16)为研究材料,采用高效液相色谱和实时荧光定量PCR技术,分析不同时间持续干旱胁迫下,大豆叶片和根系中异黄酮的积累变化及关键酶基因的表达情况.结果表明:大豆根部异黄酮含量显著高于叶部,而异黄酮关键酶基因的表达量则在叶片中更高,耐旱品种JP-6根部的异黄酮积累量更大.随着干旱胁迫持续时间的增加,不同耐旱品种的异黄酮合成与积累变化规律存在显著差异:强耐旱品种JP-6的根和叶中,异黄酮积累量均呈现先下降后升高的趋势;而弱耐旱品种JP-16则相反,异黄酮积累量在不同部位中均呈现先上升后降低的趋势;除JP-6叶中C4H、4CL、IFS2等异黄酮合成上游基因外,其他不同品种、不同部位的关键酶基因表达量均随着干旱胁迫持续时间的增加,呈现先下降后上升的趋势.大豆叶片是异黄酮的主要合成部位,大豆根部也存在少量的异黄酮合成.弱耐旱大豆根部的异黄酮合成和最终积累量均较低,强耐旱品种则较高.根部异黄酮积累量高的大豆品种,其耐旱性更强.     

Differential expression of candidate genes for lignin biosynthesis under drought stress in maize leaves

In order to provide information for the development of molecular selection markers for drought tolerance improvement, the methods of prometric analysis, quantitative real-time PCR and field evaluation were employed for the identification of the differential expression of candidate genes under drought stress in maize. At seventeen, twenty-four and forty-eight hours of polyethylene glycol-simulated drought stress at the seventh leaf stage, leaf samples were collected from two drought-tolerant inbred lines for prometric analysis by two-dimensional electrophoresis and peptide mass fingerprinting. Fifty-eight proteins out of more than 500 were found in response to drought stress. Three drought-induced spots 2506, 3507 and 4506 showed sequence similarity with cinnamyl alcohol dehydrogenase, cytochrome protein 96A8 and S-adenosyl-L-methionine synthase, respectively. The expression of two key enzymes to lignin biosynthesis was quantified by quantitative real-time PCR among three drought-tolerant and one drought-sensitive inbred lines under drought stress and well-watered control conditions. After a decrease at the beginning of drought stress, the expression of cinnamyl alcohol dehydrogenase and caffeateO-methyltransferase recovered at twenty-four hours of the drought stress in the three drought-tolerant lines, but not in the drought-sensitive lines. Leaf lignin content, anthesis-silking interval and grain weight per plant were investigated with six inbred lines of varying drought tolerance under drought stress and well-watered control. Drought tolerance coefficients of these three characters were calculated and the correlation coefficients among these drought tolerance coefficients were estimated. Significant difference in leaf lignin content was found among the inbred lines and in response to drought stress. Close correlations were observed between the drought tolerant coefficients for leaf lignin content and grain weight per plant, and between the drought tolerant coefficients for leaf lignin content and anthesis-silking interval. These results indicate that leaf lignin content is a useful index for evaluation of drought tolerance in maize. Molecular selection markers can be developed on the basis of differential expression of the candidate genes and applied to maize improvement for drought tolerance.     

干旱对水稻生物钟基因和干旱胁迫响应基因每日节律性变化的影响

内源生物钟的节律运动不仅调控植物的生长发育,而且在调控植物响应和适应环境过程中发挥重要的作用。为了解水稻(Oryza sativa L.)干旱胁迫响应基因和生物钟基因在干旱条件下每日表达变化情况,本文利用实时荧光定量PCR方法研究旱稻品种IRAT109在干旱胁迫下相关基因的表达变化。结果表明,干旱胁迫导致早晨生物钟基因OsPRRs、OsLHY和OsZTL1的表达量显著下降,振幅减弱;同时导致夜晚生物钟基因OsTOC1、OsGI和OsELF3整体表达量升高,振幅增强,但对OsFKF1基因影响不大。同样,大部分水稻干旱胁迫响应基因在干旱胁迫后整体表达量显著升高,但OsDST基因表达量下降;同时大部分抗逆基因周期性表达被扰乱,但OsCIPK12、OsCDPK7和OsDREB1A依然保持24 h内震荡。本研究结果表明干旱胁迫能影响生物钟元件的基因表达,这种互相影响改变了部分基因每日的震荡变化。     

干旱胁迫下发菜光合作用相关基因差异表达分析

该研究以不同失水处理的发菜为研究材料,以充分吸水状态的发菜为对照,利用高通量测序技术和qRT PCR技术检测了干旱胁迫下发菜光合作用相关基因差异表达规律,并对光合色素和酶活在干旱胁迫下的变化进行了研究。结果表明：(1)发菜在不同程度干旱胁迫下有113个光合作用相关基因差异表达,其中失水30%、75%和100%的发菜分别有44个、74个和91个光合作用相关基因差异表达。(2)随着干旱胁迫程度的加深藻胆素、叶绿素a和类胡萝卜素含量逐渐降低,Rubisco活性随着干旱胁迫程度的增强先上升后下降,GAPDH活性随着干旱胁迫的增强呈现下降的趋势。研究表明,发菜通过光合作用相关基因的差异表达调控光合作用以适应干旱胁迫。该研究结果对进一步研究发菜干旱胁迫响应机制及其耐旱光合机理奠定了基础。     

山杜英和黧蒴幼苗对干旱胁迫(PEG)的生理响应

以山杜英(Elaeocarpus sylvestris)和黧蒴(Castanopsis fissa)幼苗为试验材料,利用聚乙二醇6000(PEG-6000)人工模拟水分胁迫环境,设置三个胁迫强度处理(轻度、中度、重度)、三个胁迫持续时间处理(12h、24h、36h),以不加PEG-6000的1/2Hoagland营养液中的苗木作为对照,对2个树种幼苗的叶片相对含水量、相对电导率、脯氨酸含量、叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量和可溶性糖含量进行了测定,研究了水分胁迫对这2种幼苗的影响。结果表明:随着水分胁迫强度的加深及持续时间的延长,2种幼苗叶片相对含水量出现下降趋势,黧蒴的含水量下降更为显著;2种树种幼苗叶片内相对电导率呈波动性上升,黧蒴在轻度胁迫时相对电导率有大幅增加;2种幼苗的脯氨酸含量显著增加,叶绿素含量呈小幅波动,SOD活性先升后降,可溶性糖含量呈现波动性上升;山杜英叶片的MDA含量增加较缓慢,而黧蒴叶片的MDA含量大幅度增加。研究表明幼苗山杜英比黧蒴抗旱性强,叶片相对含水量、相对电导率和MDA含量可作为评价这2种苗木抗旱性的依据。     

甜菜碱对干旱胁迫下湖北海棠超微弱发光及抗氧化能力的影响

以盆栽4年生的苹果砧木湖北海棠（Malus hupehensis）为试材,叶面喷施100 mmol·L^-1的甜菜碱,研究外源甜菜碱对干旱胁迫下湖北海棠叶片超微弱发光（UWL）、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢（H₂O₂）、脯氨酸（Pro）及甜菜碱（GB）含量的影响.结果表明,轻度干旱胁迫下,叶片UWL强度提高,但随着干旱胁迫程度的加重而下降,至严重干旱胁迫时UWL明显低于正常供水处理;H₂O₂、MDA含量随干旱胁迫加重而升高;SOD和POD活性随胁迫加重而升高,但至重度干旱时下降.与单独干旱处理相比,叶片喷施甜菜碱显著提高了轻度和中度干旱胁迫叶片的UWL（分别提高35.27%和43.95%）、SOD和POD活性,降低了H₂O₂和MDA含量;促进了Pro和GB的积累.表明甜菜碱及通过甜菜碱诱导的脯氨酸积累,能够提高干旱胁迫下叶片的抗氧化能力,减轻过氧化损伤,对叶片细胞起到保护作用.