拟南芥钾转运突变体atkup12鉴定及非生物胁迫的敏感性检测

[目的]鉴定获得拟南芥HAK/KUP/KT高亲和钾离子转运突变体atkup12,通过检测种萌期atkup12突变体在低钾、盐及氧化胁迫下的生长指标以初步明确拟南芥AtKUP12基因是否参与植物对非生物胁迫的响应。[方法]以拟南芥atkup12突变体基因组和总RNA反转后的cDNA为模板,通过PCR扩增确定AtKUP12基因T-DNA插入失活的纯合突变体。将野生型和atkup12突变体点种于0.5μmol/L低钾、不同NaCl浓度和1μmol/L甲基紫精的胁迫培养基,测定并比较突变体与野生型拟南芥在根长、种子萌发率及子叶绿化率间的差异。[结果]利用双引物法,结合反转录PCR,在DNA及RNA水平鉴定获得了AtKUP12基因的纯合突变体。低钾胁迫下,atkup12突变体种苗的根长比较野生型拟南芥短40%左右,较野生型受到了显著抑制;不同NaCl浓度胁迫下,atkup12突变体种子的萌发率较野生型显著降低;1μmol/L甲基紫精显著的抑制了突变体种苗的子叶绿化率。[结论]成功鉴定获得了AtKUP12基因T-DNA插入失活的纯合突变体,且AtKUP12基因的缺失会增加植物对盐、低钾及氧化等非生物胁迫的敏感性。     

拟南芥耐旱、耐高盐突变体sdt1的获得

在有20000个独立转化株系的拟南芥(Arabidopsis thaliana)激发标签突变体库中,筛选到1 株耐旱、耐盐突变体sdt1(high-salinity and drought tolerant 1)。实验结果表明在连续26d不浇水的干旱胁迫条件下,sdt1可保持正常生长而野生型全部萎蔫死亡。此外,在外施150 mmol/L NaCl水溶液的高盐胁迫条件下．sdt1可正常生长,而野生型全部死亡。在0．5xMS培养基上进行的发芽实验表明sdt1对内源和外施ABA的敏感性均低于野生型,为一个ABA不敏感突变体。对叶片失水率的测定结果表明,在干旱胁迫下sdt1的失水率显著小于野生型。Southern杂交结合sdt1的遗传分析表明该突变体为紧密相邻的2个T-DNA串联插入,对突变的功能基因有待进一步分子鉴定。     

生长素信号转导途径与植物胁迫反应相互作用的证据(英)

生长素影响植物多种生理过程 ,有报道显示生长素可能影响植物对逆境胁迫的反应。我们利用cDNA阵列技术鉴定拟南芥 (Arabidopsisthaliana (L .)Heynh .)的生长素应答基因 ,发现多个胁迫应答基因受生长素抑制 ,包括ArabidopsishomologofMEKkinase1(ATMEKK1) ,RelA/SpoThomolog 3(At_RSH3) ,Catalase 1(Cat1)和Ferritin 1(Fer1) ,说明生长素可调节胁迫应答基因的表达。此外 ,我们还证明吲哚乙酸 (IAA)合成途径中的腈水解酶基因nitrilase 1(NIT1)和nitrilase 2 (NIT2 )受盐胁迫诱导 ,提示在逆境条件下IAA的合成可能随之增加。我们利用生长素不敏感突变体研究生长素与逆境反应相互作用的信号转导 ,发现胁迫应答基因在野生型和生长素不敏感突变体auxinresistant2 (axr2 )中可被盐胁迫诱导 ,而在auxinresistant1_3(axr1_3)中则不被诱导 ,说明生长素与逆境胁迫反应的相互作用可能发生在泛素途径。     

生长素信号转导途径与植物胁迫反应相互作用的证据

生长素影响植物多种生理过程,有报道显示生长素可能影响植物对逆境胁迫的反应.我们利用cDNA阵列技术鉴定拟南芥(Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.)的生长素应答基因,发现多个胁迫应答基因受生长素抑制,包括Arabidopsis homolog of MEK kinase1 (ATMEKK1),RelA/SpoT homolog 3 (At-RSH3),Catalase 1 (Cat1) 和Ferritin 1 (Fer1),说明生长素可调节胁迫应答基因的表达.此外,我们还证明吲哚乙酸(IAA)合成途径中的腈水解酶基因nitrilase 1 (NIT1) 和nitrilase 2 (NIT2) 受盐胁迫诱导,提示在逆境条件下IAA的合成可能随之增加.我们利用生长素不敏感突变体研究生长素与逆境反应相互作用的信号转导,发现胁迫应答基因在野生型和生长素不敏感突变体auxin resistant 2 (axr2) 中可被盐胁迫诱导,而在auxin resistant 1-3 (axr1-3)中则不被诱导,说明生长素与逆境胁迫反应的相互作用可能发生在泛素途径.     

钙传感蛋白互作激酶CIPK14参与拟南芥盐和ABA胁迫应答调节

钙和蛋白激酶在植物胁迫应答过程中起重要作用．本研究以拟南芥蛋白激酶CIPKl4的T—DNA插入突变体为材料,系统研究了CIPK14基因在不同组织与生长发育期的表达情况,和CIPKl4基因的钙调节属性及其在胁迫应答过程中的作用．研究发现CIPKl4基因在拟南芥根、茎、叶、花各组织器官中都有所表达,其中花器官和根部表达量较为显著;不同阶段比较发现CIPKl4在幼苗期具有较高的转录水平．研究同时发现,ABA和盐胁迫能激活CIPKl4基因的转录;CIPKl4T-DNA插入突变体中一系列胁迫应答基因的转录水平全都不同程度地降低或表达滞后,说明CIPKl4基因在胁迫应答中起作用．另外,CIPKl4突变体的种子萌发和根伸长对各种渗透胁迫敏感,并且ABA合成抑制剂哒草伏（Norflurazon）能部分恢复突变体对ABA,盐等的敏感表型．进一步证明CIPKl4是胁迫应答相关基因．研究还发现,CIPKl4的转录受到极端浓度下外源钙离子的激活,另外在一定胁迫条件下,突变体中RD29A基因的表达对外源钙离子浓度变化不敏感,说明CIPKl4基因功能缺失降低了受钙调节的胁迫相关基因对外源钙的敏感性．相应的表型分析发现,突变体种子萌发和根伸长与野生型相比对外源钙敏感性下降,进一步证明CIPKl4基因接受钙信号调节,并作用于拟南芥ABA和盐胁迫应答信号途径,激活胁迫相关转录因子．     

生长素信号转导途径与植物胁迫反应相互作用的证据

生长素影响植物多种生理过程,有报道显示生长素可能影响植物对逆境胁迫的反应。我们利用cDNA阵列技术鉴定拟南芥（Arabiopsis thaliana (L.)Heynh.）的生长素应答基因,发现多个胁迫应答基因受生长素抑制,包括Arabidopsis homolog of MEK kinasel（ATMEKK1）,RelA/SpoT homolog 3(At-RSH3),Catalase 1(Cat1)和Ferriitn 1(Fer1)。说明生长素可调节胁迫应答基因的表达,此外,我们还证明吲哚乙酸（LAA）合成途径中的腈水解酶基因nitrilase 1(NIT1)和nitrilae 2（NIT2）受盐胁迫诱导,提示在逆境条件下1AA的合成可能随之增加,我们利用生长素不敏感突变体研究生长素与逆境反应相互作用的信号转导,发现胁迫应答基因在野生型和生长素不敏感突变体auxin resistant 2（axr2）中可被盐胁迫诱导,而在auxin resitant1-3（axl-3)中则不被诱导,说明生长素与逆境胁迫反应的相互作用可能发生在泛素途径。     

铜绿假单胞菌多重耐药基因的筛选及鉴定

[目的]研究铜绿假单胞菌中与耐药性相关的基因.[方法]筛选转座突变体文库中对多种抗菌药物敏感的突变体,通过随机PCR、核苷酸测序及序列比对确定突变体中转座子的插入位点及其破坏的基因.[结果]筛选得到2株对多种抗菌药物敏感的突变体,其中被破坏的基因分别为功能未知的新基因PA2580和PA2800.[结论]PA2580和PA2800可能分别通过参与细胞氧化还原作用和细胞壁合成进而与铜绿假单胞菌耐药性相关.     

水稻苗期耐盐突变体的遗传分析及基因定位

在籼稻品种R401辐射诱变的M2群体中筛选到一个苗期耐盐突变体, 在150 mmol/L的NaCl溶液处理下对照植株枯萎死亡, 而突变体植株依然存活。以粳稻品种Nipponbare(不耐盐)和耐盐突变体作亲本, 构建了一个F2群体, 调查该群体在150 mmol/L的NaCl溶液胁迫下的表现, 发现Nipponbare和耐盐突变体苗期耐盐性的差异受单个主基因控制, 耐盐为隐性, 将该基因暂时命名为SST(t)。利用该F2群体, 采用集团分离分析(Bulked segregant analysis, BSA)法将SST(t)定位在第6染色体上, 进一步对F2群体中137个典型的耐盐单株的分子标记进行分析, 将该基因定位在InDel标记ID26847和ID27253之间, 约2.3 cM (或406 kb)的区间内, 与两标记分别相距1.2 cM和1.1 cM。     

球孢白僵菌T-DNA突变体库的构建及高温和高渗敏感型突变体的筛选

摘要：【目的】筛选对高温和高渗等逆境胁迫敏感的球孢白僵菌T-DNA随机插入突变体,并克隆相关基因,为研究杀虫真菌适应逆境的分子机理奠定基础。【方法】利用逆境胁迫的方法从球孢白僵菌的T-DNA随机插入突变库中筛选对高温和高渗敏感的突变体,进而利用YADE (Y-shaped adaptor dependent extension)技术克隆相关基因。【结果】筛选得到5个对高温和高渗敏感的突变体。其中2个（212和2550）对高温敏感,在32oC下生长完全受抑;其它3个突变体对高渗胁迫敏感。突变体212的分生孢     

拟南芥低盐敏感突变体的筛选

通过对ein3-1功能缺失型突变体种子进行EMS诱变,筛选到47株盐敏感突变体。根据对盐敏感程度的不同将其分为3类,分别为低盐超敏感突变体(low concentration of salt hyper-sensitive mutants,lsh),低盐中等敏感突变体(low con-centration of salt moderate-sensitive mutants,lsm)和低盐弱敏感突变体(lowconcentration of salt slight-sensitive mutants,lss)。以其中一株lss-3为例,进行了深入研究。根据遗传分析和生理试验表明,lss-3是以ein3-1为背景的隐性双突变体,而且具有比Col-0和ein3-1更加敏感的盐表型。三重反应表明,lss-3与ein3-1类似,表现出对ACC不敏感的表型。推测lss-3突变的基因可能与乙烯信号途径组分EIN3有关,也可能与之无关,仅是参与抗盐的一个新基因。     

油菜素内酯浸种对盐胁迫番茄种子萌发的影响及其生理机制

为揭示油菜素甾醇类化合物提高作物耐盐的效应和机理,研究了10^-11、10^-10、10^-9、10^-8、10^-7、10^-6、10^-5 mol/L 2,4-表油菜素内酯（EBL）浸种处理对0、50、100、150、175 mmol/L NaCl胁迫7 d的番茄种子萌发、生长、溶质积累、抗氧化代谢的影响。结果显示：NaCl浓度越高的盐胁迫下,10^-9 mol/L EBL浸种可体现出越显著的促进番茄种子萌发的效应;在所有处理下,EBL浸种浓度过高,即10^-6、10^-5 mol/L EBL,均表现出对种子萌发的抑制效应。盐胁迫下种子萌发后,一定浓度的EBL浸种可表现出明显的增加种子胚根和下胚轴长,提高萌发种子鲜重和种子活力指数,其中10^-9 mol/L EBL浸种处理促进效果最适;EBL浸种浓度过高,则表现出抑制效应。150 mmol/L NaCl胁迫或非盐胁迫下,10^-9 mol/L EBL浸种均可降低萌发种子体内的O₂^·-、H₂O₂、丙二醛（MDA）和脯氨酸（Pro）含量;盐胁迫下,10^-9 mol/L EBL浸种可显著提高萌发种子可溶性糖（SS）和可溶性蛋白（SP）的含量。150 mmol/L NaCl胁迫或非盐胁迫下,10^-9 mol/L EBL处理可不同程度促进番茄种苗超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性的上升。综上所述,盐胁迫下,一定浓度范围内的EBL浸种可明显促进番茄种子萌发或成苗,其中以10^-9 mol/L EBL浸种的效果最好,主要是因为EBL施用可积极促进番茄种子萌发中物质转化,SS和SP等溶质积累增多,增强其渗透调节能力;同时SOD和POD酶活增强,缓解盐胁迫导致番茄种子萌发中的次生氧化胁迫。     

重组大肠杆菌BL21(pET28a-eIF5A)的抗逆性分析

目的:分析重组大肠杆菌BL21(pET28a-eIF5A)的抗逆性。方法:将来源于柽柳的eIF5A基因构建到原核表达载体pET28a中,在原核表达的基础上,利用分光光度计检测重组大肠杆菌BL21(pET28a-eIF5A)的抗逆性。结果:BL21(pET28a-eIF5A)的抗盐碱性明显高于对照菌株BL21(pET28a),其中重组大肠杆菌BL21(pET28a-eIF5A)的抗NaCl的临界浓度为0.8mol/L,抗NaHCO3的临界浓度为0.52mol/L,不具有抗AgNO3和抗旱性。结论:重组大肠杆菌BL21(pET28a-eIF5A)具有良好的抗NaCl和NaHCO3特性,该抗性的证明为eIF5A基因在植物抗逆基因工程中的应用提供了资料。     

决明GRAS基因家族全基因组鉴定及其在盐和干旱胁迫条件下的表达分析

目的: 基于决明(Senna tora L.)全基因组数据,对GRAS家族成员、理化性质、基因结构、进化关系以及胁迫条件下的表达模式进行鉴定和分析。方法: 将决明基因组蛋白数据与拟南芥GRAS成员进行比对,分别利用TBtools、MEGA-X、CLUSTALW、MEME等生物信息学软件和工具,对决明GRAS基因家族成员进行分析。利用qRT-PCR(quantitative real-time PCR)检测干旱和盐胁迫条件下决明根中GRAS基因的表达情况。结果: 50个StGRAS分为9个亚家族,不均等地分布在13条染色体上。结构分析表明,StGRAS34和StGRAS12分别与蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)结瘤信号蛋白NSP1和NSP2高度同源。StGRAS的启动子区域多含有与胁迫响应、激素调节等相关的响应元件。qRT-PCR结果表明,在盐胁迫条件下,StGRAS表达具有明显差异;在干旱胁迫条件下,绝大多数检测基因能够快速响应,表达显著升高;两种胁迫条件下,StGRAS28和StGRAS29表达趋势互补,具有协同调控关系。结论: GRAS基因家族能够广泛参与胁迫响应,其中StGRAS28与StGRAS29可能共同参与介导决明根的盐与干旱胁迫应答,StGRAS34和StGRAS12分别作为决明共生结瘤的NSP1和NSP2,可能与增强结瘤因子信号诱导相关,这为进一步挖掘和研究GRAS基因在决明响应胁迫和共生固氮过程所发挥的作用提供了基础。     

Effect of NaCl and mannitol iso-osmotic stresses on proline and free polyamine levels in embryogenic Fraxinus angustifolia callus

With the aim to differentiate the ionic and osmotic components of salt stress, short and long-term changes in free polyamines and proline induced by iso-osmotic concentrations of NaCl (0.1 mol/L and 0.2 mol/L) and mannitol (0.2 mol/L and 0.4 mol/L) were determined in Fraxinus angustifolia callus. The peculiarities of the short-term responses were: i) a very early (30 min) and temporary increase in Putrescine (Pu) and Spermine (Spm) as a consequence of salt treatment, and ii) a continuous accumulation of Spermidine (Spd) and Spm in response to mannitol. The changes of Proline (Pro) were quite limited both in the short and in the long term, and generally occurred later than Polyamine (PAs) changes took place, suggesting a regulatory mechanism of PAs metabolism on Pro biosynthesis. In the long-term, no drastic accumulations of Pro or PAs in response to NaCl and mannitol were observed, suggesting that their physiological role is unlikely to be that of osmo-compatible solutes in this plant system. The salt induced a higher callus growth inhibition effect than did mannitol and this inhibition was associated with the reduction of endogenous levels of PAs, especially Pu. However, while a diverging time course was observed under lethal salt concentration (0.2 mol/L NaCl), a high parallelism in the endogenous changes of Pro and Pu was observed under all non-lethal conditions (control--0.2 and 0.4 mol/L mannitol--0.1 mol/L NaCl). Therefore the synchronous changes of Pro and Pu can be considered as a physiological trait associated with cell survival. These results indicate a strong metabolic co-ordination between PAs and Pro pathways and suggest that the metabolic fluxes through these pathways start competing only when the stress level is high enough to be lethal for cells.     

杜梨胆碱单加氧酶基因克隆及胁迫表达

为了解梨砧木—杜梨对非生物胁迫的防御机制,采用RT-PCR、RACE和长片段PCR技术从杜梨幼苗中获得1个甜菜碱合成相关的胆碱单加氧酶基因(PbCMO),运用生物信息学方法分析序列特点,并通过跨内含子引物进行半定量RT-PCR研究其在非生物胁迫下的表达情况。结果表明:(1)PbCMO基因cDNA序列编码区长1 227bp,编码由408个氨基酸组成的多肽。其对应基因组DNA序列长2 928bp,由10个外显子和9个内含子组成。其推导的多肽预测的等电点为6.19,相对分子质量为46.27kD,具备Rieske型铁硫[2Fe-2S]簇结合区域和非血红素单核态铁配位点序列,与枸杞CMO蛋白相似性最高(71%)。(2)PbCMO在幼苗根和叶中均为诱导型表达,100mmol/L氯化钠、10%(W/V)聚乙二醇、180mmol/L甘露醇或20μmol/L脱落酸处理后其表达量明显上调,表明PbCMO对盐碱、干旱、渗透胁迫和ABA均存在表达响应,可能参与杜梨应对非生物胁迫的转录调节。     

Identification of amplified restriction fragment polymorphism (AFLP) markers tightly linked to the tomato Cf-9 gene for resistance to Cladosporium fulvum

Using the technique of amplified restriction fragment polymorphism (AFLP) analysis, and bulked segregant pools from F₂ progeny of the cross Lycopersicon esculentum (Cf9)× L. pennellii , approximately 42 000 AFLP loci for tight linkage to the tomato Cf-9 gene for resistance to Cladosporium fulvum have been screened. Analysis of F₂ recombinants identified three markers which co-segregated with Cf-9 . The Cf-9 gene has recently been isolated by transposon tagging using the maize transposon Dissociation ( Ds ). Analysis of plasmid clones containing Cf-9 shows that two of these markers are located on opposite sides of the gene separated by 15.5 kbp of intervening DNA. AFLP analysis provides a rapid and efficient technique for detecting large numbers of DNA markers and should expedite plant gene isolation by positional cloning and the construction of high-density molecular linkage maps of plant genomes.