甘蓝型油菜RPD3/HDA1基因家族鉴定及早熟相关基因挖掘

该研究运用生物信息学方法鉴定甘蓝型油菜RPD3/HDA1基因家族,检测了其在‘黔油早2号’和‘中双11’中的表达水平及2个品种在低温(4℃)和ABA胁迫下该家族基因的表达特征,以探讨RPD3/HDA1基因在甘蓝型油菜中的潜在功能,为早熟油菜抗逆性遗传改良提供理论基础和候选基因。结果表明:(1)在甘蓝型油菜全基因组中共鉴定到28个RPD3/HDA1基因,将其命名为BnHDA1~BnHDA28,聚类为4个亚家族,同一亚家族成员的基因结构较为相似;在该基因家族中共检测到16对复制基因,均为片段重复。(2)顺式作用元件预测统计中共发现675个元件与植物激素、环境胁迫和光响应有关。(3)qRT-PCR分析显示,RPD3/HDA1基因在‘黔油早2号’中的表达量均高于‘中双11’;低温胁迫下,‘黔油早2号’和‘中双11’中RPD3/HDA1基因呈差异表达,与‘中双11’相比,RPD3/HDA1基因在‘黔油早2号’中的下调幅度较大;ABA处理后,RPD3/HDA1基因在2个品种中表达模式不一致,‘黔油早2号’中大部分RPD3/HDA1基因表达量较‘中双11’下调幅度小。研究认为,RPD3/HDA1基因可能在油菜开花中发挥调节作用,而且可能通过激素信号通路和防御信号通路参与油菜的生长发育和防御反应的调节。     

葡萄蔗糖转化酶基因家族的生物信息学及响应逆境胁迫分析

蔗糖转化酶(invertase, INV)在植物生长发育和抵御胁迫中发挥着重要作用。研究从葡萄基因组数据库中鉴定出19个蔗糖转化酶基因,对基因结构和编码蛋白质的理化性质进行生物信息学分析,并利用qRT-PCR技术分析基因在不同激素和非生物胁迫条件下的表达特征,为进一步探索葡萄INV基因家族参与葡萄逆境响应提供了一定的理论依据。结果表明,(1)该基因家族编码蛋白的氨基酸长度在150～766 aa之间,理论等电点介于4.43～9.1之间,亚细胞定位预测发现其主要在细胞质中表达,此外液泡和细胞壁也存在部分基因表达;(2)共线性结果显示VvCINV与其他5个物种复制频率较高;(3)保守基序分析表明VvCwINV包含了所有的保守基序,且Glyco＿32和Glyco＿hydro＿100是VvINV基因主要结构域;(4)组织特异性表达分析发现多数基因在葡萄生长发育进程中都有表达;(5)qRT-PCR分析结果显示,VvINV基因家族在叶片中对激素处理和非生物胁迫的响应出现上调,VvCINV1在50 mg/L GA₃和10%PEG处理后上调表达极显著,VvCINV4在盐胁迫、ABA...     

大叶杨干旱和水淹胁迫的转录组分析

大叶杨（Populus lasiocarpa）是中国特有的杨属物种,干旱和水淹是影响大叶杨生长和分布范围的两个关键因子。AP2/ERF转录因子家族在植物响应非生物胁迫中发挥重要作用。本研究采用转录组测序、生物信息学分析手段并结合分子实验验证初步鉴定了参与大叶杨干旱和水淹胁迫响应的关键基因。研究结果显示：（1）在大叶杨中分别鉴定到3,986/385个响应干旱/水淹胁迫的差异表达基因,其中包括237个同时响应干旱和水淹胁迫的差异表达基因。（2）在大叶杨中共鉴定到205个AP2/ERF家族成员,系统发育分析表明其在大叶杨中主要分为5个亚家族,并显著富集于差异表达基因中。（3）筛选部分胁迫前后差异表达的PlAP2/ERF基因进行qRT-PCR实验,经证实这些基因在大叶杨受到干旱/水淹胁迫时均可被诱导表达。综上,大叶杨在水淹胁迫下的差异表达基因数量明显少于干旱胁迫,AP2/ERF基因家族的部分基因参与到大叶杨干旱/水淹胁迫的应激表达过程。     

火龙果溃疡病菌实时荧光定量PCR内参基因的筛选

火龙果溃疡病是由火龙果溃疡病菌引起的重要真菌病害,近年来在世界火龙果产区的爆发严重影响了火龙果产业的发展。为研究火龙果溃疡病菌响应逆境胁迫的基因表达和功能,需要筛选火龙果溃疡病菌在各种条件下表达稳定的内参基因。以火龙果溃疡病菌菌株LJ02为研究对象,以在马铃薯葡萄糖液体培养基（PDW）培养的菌丝体为对照组,以在LB培养基培养的菌丝体和分别在添加过氧化氢、吡唑醚菌酯和苯醚甲环唑的PDW培养的菌丝体为处理组。利用实时荧光定量PCR技术以及内参基因稳定性评估软件（geNorm、NormFinder、Bestkeeper和RefFinder）,评估18个候选内参基因（CYT1、SDH2＿1、TBCC、SUI1、RPL19、PPH、ATP5B、UBE2＿16、RPL13、UBE2＿2、PRS17、SUCLA2、ATP5A、TUB1＿2、ACT1、EFTU、EF1A和GAPDH）的表达稳定性。结果显示,火龙果溃疡病菌的18个候选基因在上述培养条件下的Ct值介于14.80-24.66之间,表达水平适中;稳定性最高的内参基因是CYT1,其次为SUI1,GAPDH和ACT1的稳定性最差;最少使用2个内参...     

六个东方铁筷子品种对干旱胁迫的生理响应及抗旱性评价

研究人工控水模拟干旱胁迫条件下6个东方铁筷子品种的生理和叶片解剖结构的变化特征,并利用隶属函数法对其抗旱性进行评价,筛选出与抗旱性关联较大的生理及叶片解剖结构指标。结果表明：随着干旱胁迫程度增加,6个东方铁筷子品种的叶片厚度、单位质量叶面积和可溶性蛋白水平显著下降,净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均先上升后降低,胞间CO₂浓度下降,叶片相对电导率、丙二醛和过氧化氢含量均升高,可溶性糖、脯氨酸含量和抗氧化酶活性均先升高后降低。随着干旱胁迫程度增加,栅栏组织厚度与海绵组织厚度比以及气孔密度均增加。脯氨酸、可溶性糖、栅栏组织厚度与海绵组织厚度比等指标与抗旱性关系密切,可作为评价东方铁筷子抗旱性的重要指标。‘银莲花红’和‘银莲花红斑’抗旱能力优异,可为未来的抗旱新品种培育提供优良亲本材料。     

5-羟色胺在红树植物秋茄幼苗抗寒中的作用

5-羟色胺(5-HT)不仅能参与植物的生长发育,还可以延缓衰老及应对非生物胁迫。为探明5-HT在调控红树林抗寒中的作用,以红树植物秋茄为试验材料,研究抗寒锻炼和喷施DL-4-氯苯丙氨酸(p-CPA, 5-HT合成抑制剂)对低温胁迫下秋茄幼苗叶片气体交换参数、CO₂响应曲线(A/Ca)和内源植物激素含量的影响。结果表明：低温胁迫显著降低了秋茄幼苗叶片5-HT、叶绿素、内源生长素(IAA)、赤霉素(GA)和脱落酸(ABA)含量,减弱了其利用CO₂的能力,降低了净光合速率,抑制了初始羧化效率。低温胁迫下施用外源p-CPA降低了秋茄幼苗叶片光合色素、内源各激素和5-HT含量,加剧了低温胁迫对秋茄幼苗叶片光合功能的伤害。抗寒锻炼可有效降低低温胁迫下秋茄幼苗叶片内源IAA含量,促使植株产生更多的5-HT,提高了叶片光合色素、GA、ABA含量和初始羧化效率,提升了光合碳同化能力,最终提高了秋茄幼苗叶片的光合作用;抗寒锻炼下喷施p-CPA会显著抑制秋茄幼苗叶片5-HT合成,促进IAA产生,同时降低光合色素、GA、ABA含量和初始羧化效率,减弱抗寒锻炼对红树林...     

谷子及其根际土壤微生物群落对铬胁迫的响应机制

重金属铬(Cr)污染对农田中农作物产生毒害作用并破坏土壤微生物群落稳态,但不同农作物及其根际土壤微生物群落对Cr胁迫的响应机制均有所差异。该研究在时间序列上分析Cr胁迫对谷子(正名:粱, Setaria italica)长势、谷子差异表达基因(DEGs)的功能途径及土壤微生物群落结构和功能等方面的影响,阐明谷子及土壤微生物群落的响应机制,为Cr胁迫下的谷子生长及污染土壤的生态修复治理提供理论依据。基于室内盆栽实验,以谷子幼苗和种植谷子的土壤为实验材料,在Cr胁迫前(CK)及胁迫后6 h和6 d (Cr＿6h、Cr＿6d)的时间序列上分别进行样本采集,同时测量幼苗生理性状指标及土壤理化指标。通过转录组分析,研究Cr胁迫时间序列上谷子幼苗基因表达及所富集的功能途径的变化趋势;通过高通量测序分析,研究Cr胁迫时间序列上土壤微生物群落结构、物种多样性、群落功能的动态变化过程及与土壤理化性质的相关性。结果发现:1)转录组分析结果表明Cr胁迫诱导基因表达上调(上调DEGs 54%); Gene Ontology (GO)富集分析表明DEGs在CK和Cr＿6h、Cr＿6h和Cr＿6d样本对中与光合作...     

褪黑素对盐胁迫下普通菜豆芽期核酸修复的调控机制

普通菜豆(Phaseolus vulgaris)是重要的食用豆作物, 然而其极易受盐胁迫危害, 导致产量下降。褪黑素能提高植物耐盐能力。为探明外源褪黑素调控普通菜豆耐盐能力的机制, 以普通菜豆品种奶花芸豆(GZ-YD014)为实验材料, 设置水(W, 对照)、盐胁迫(S)和盐胁迫+100 µmol∙L^-1褪黑素(M+S) 3个处理。结果发现, 盐胁迫抑制了普通菜豆胚根的生长, 使其长度、表面积、体积以及直径显著降低, 外源褪黑素可缓解盐胁迫对普通菜豆胚根生长的抑制。外施褪黑素显著降低盐胁迫下活性氧积累和丙二醛(MDA)含量, 提高保护酶(过氧化物酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶以及抗坏血酸过氧化物酶)活性, 增加渗透调节物质(可溶性糖和可溶性蛋白)以及生长素(IAA)、赤霉素(GA)和玉米素(ZT)的含量, 降低脱落酸(ABA)含量。通过转录组分析挖掘出217个差异表达基因(DEGs), DEGs在GO富集中显著(P-value<0.05)富集到核酸相关条目上, 在KEGG富集中显著(P-value<0.05)富集到核酸损伤修复(包括碱基切除修复、错配修复以及核苷酸切除修复)通路。qRT-PCR以及RAPD分析结果表明, 核酸损伤修复通路为外源褪黑素调控普通菜豆耐盐能力的一种机制。该研究揭示了外源褪黑素对普通菜豆芽期耐盐能力的调控机制, 可为褪黑素应用于盐胁迫下普通菜豆增产提供理论依据。     

缺铁敏感度不同的大豆品种对缺铁的适应机制

与供铁处理相比,对缺铁敏感的大豆品种“哈８３”幼苗在缺铁胁迫条件下根际没有酸化现象,根系对Ｆｅ（Ⅲ）的还原能力也没有明显增强。但抗缺铁的大豆品种“８７０１”幼苗根际则严重酸化,根系对Ｆｅ（Ⅲ）的还原能力显著增强;加入能抑制根系Ｈ＋－ＡＴＰ酶活性、减弱根际酸化作用的Ｈ＋－ＡＴＰ酶抑制剂正钒酸钠会降低根系对Ｆｅ（Ⅲ）的还原能力;说明根际酸化与根系还原Ｆｅ（Ⅲ）能力相互联系,初步证实根细胞原生质膜Ｈ＋－ＡＴＰ酶和缺铁诱导的还原酶相互偶联的假说。     

渗透胁迫下稻苗中铁催化的膜脂过氧化作用

在－０．７ＭＰａ渗透胁迫下,水稻幼苗体内和Ｈ２Ｏ２大量产生,Ｆｅ２＋积累,膜脂过氧化作用加剧。水稻幼苗体内Ｆｅ２＋含量与膜脂过氧化产物ＭＤＡ含量呈极显著的正相关。外源Ｆｅ２＋、Ｆｅ３＋、Ｈ２Ｏ２、Ｆｅ２＋＋Ｈ２Ｏ２、ＤＤＴＣ均能刺激膜脂过氧化作用,而铁离子的螯合剂ＤＴＰＡ则有缓解作用。ＯＨ的清除剂苯甲酸钠和甘露醇能明显地抑制渗透胁迫下Ｆｅ２＋催化的膜脂过氧化作用。这都表明渗透胁迫下水稻幼苗体内铁诱导的膜脂过氧化作用主要是由于其催化Ｆｅｎｔｏｎ型Ｈａｂｅｒ－Ｗｅｉｓｓ反应形成ＯＨ所致。