转OvDREB2B基因陆地棉鉴定及其对水分渗透胁迫的分析

通过花粉管通道技术,以该实验室自育陆地棉品系TH₁和TH₂为材料,将诸葛菜(Orychophragmus vidaceus)抗逆转录因子OvDREB2B基因构建到植物表达载体后,导入棉花基因组,经卡那霉素筛选和分子鉴定表明目的基因已整合到棉花基因组中并表达。将T₁代转基因植株和受体对照在温室中栽培,待植株生长至四叶一心时,用不同渗透势的PEG-6000水溶液进行渗透胁迫处理,分析探讨转基因植株的抗旱效果及其抗旱机理。结果显示:当渗透势为0和0.5 MPa处理时,转基因植株和对照无明显差异;当渗透势为0.8 MPa和1.1 MPa处理时转基因植株较对照抗旱性明显提高。当渗透势为1.1 MPa处理96 h时,对照植株F_v/F_m降至0.2左右,而转基因植株仍正常生长,F_v/F_m值约为0.51,而且初始荧光（F₀）值、净光合速率（P_n）、胞间CO₂浓度（C_i）、蒸腾速率（T_r）等一系列参数转基因植株都明显优于对照,表明DREB2B基因能够提高棉花对水分胁迫的耐受性。     

天山雪莲LEA14基因克隆及功能分析

从天山雪莲叶片低温诱导的EST文库中获得了1个胚胎发育晚期丰富蛋白基因(LEA)cDNA全长序列。序列分析表明,该基因含有1个468bp编码155个氨基酸的开放阅读框。NCBI保守域预测此蛋白属于LEA_2家族,命名为SiLEA14。系统进化分析表明,该蛋白与北柴胡的LEA-2蛋白亲缘关系最近。荧光定量PCR结果显示,SiLEA14表达量在低温、盐和干旱胁迫条件下迅速升高。亚细胞定位结果表明,SiLEA14蛋白定位于细胞核中。利用农杆菌介导法将该基因导入烟草,测定并分析转基因植株在冷冻和盐胁迫处理下的生理指标,结果表明,SiLEA14基因在烟草中的过量表达提高了烟草的抗冻和耐盐能力。     

转大肠杆菌过氧化氢酶基因棉花的抗旱生理研究

以导入大肠杆菌过氧化氢酶基因KatE的T3代转基因棉花为供试材料,经卡那霉素检测和PCR鉴定,将筛选出的阳性转基因植株与对照棉花进行整个生育期的持续水分胁迫处理直至收获,比较材料间的生理生化指标的差异,鉴定转基因植株的耐旱能力。结果显示:(1)干旱胁迫持续至初蕾期时,转基因棉花与对照植株间各项抗旱生理指标差异均未达到显著水平。(2)水分胁迫持续至盛蕾和盛花期时,转基因棉花叶片相对含水量、光系统Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)、CAT活性,以及叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均显著或极显著高于对照植株,叶绿素含量也都明显高于对照植株。干旱胁迫持续至吐絮期时,转基因棉花的株高、果枝数和铃数均显著或极显著高于对照植株,且转基因棉花和对照的籽棉产量分别比正常灌溉处理降低57.5%和60.1%,全生育期的水分胁迫严重影响了棉花籽棉产量,但转基因棉花的籽棉产量仍显著高于对照。研究表明,在新疆石河子当地自然降水(干旱胁迫)条件下,转KatE基因棉花表现出了较好的生理和生长优势,KatE基因有助于提高棉花的抗旱性。     

转天山雪莲sikPIP3基因烟草的获得及抗逆性鉴定

利用PCR技术从实验室建立的天山雪莲DNA文库中克隆了天山雪莲质膜水孔蛋白基因sikPIP3,构建了植物表达载体pBI121-sikPIP3,通过农杆菌介导法转化烟草品种NC89,经PCR和RT-PCR检测证明目的基因成功导入并得到了表达,采用水分胁迫进行抗旱分析和采用冷冻胁迫进行抗寒性分析。结果显示:(1)克隆出具有水孔蛋白基因特性的sikPIP3基因。(2)经断水干旱处理,转基因烟草的生长表型优于野生型烟草,特别是在断水9d的情况下,野生型烟草已经完全萎蔫,转基因烟草萎蔫症状较轻;生理指标测量结果显示,转基因烟草的相对电导率和MDA的含量低于野生型烟草,相对含水量和CAT活性高于野生型烟草。试验表明转sikPIP3烟草的抗旱性高于野生型烟草。(3)经不同温度胁迫处理,转基因烟草的生长表型优于野生型烟草,特别是在-4℃冷处理6h情况下,野生型烟草已经完全萎蔫,转基因烟草只出现少量伤斑;生理指标分析结果表明,转基因烟草的相对电导率和MDA的含量低于野生型烟草,CAT活性高于野生型烟草。试验表明转sikPIP3烟草的抗寒性高于野生型烟草。综合结果表明:sikPIP3基因在抗逆基因工程方面具有较高的应用前景。     

大叶补血草质膜Na~+/H~+逆向转运蛋白基因SOS1的克隆及对番茄的遗传转化

根据大叶补血草(Limonium gmelinii(Wildl.)Kuntze)SOS1基因序列(登录号:EU780458)设计特异性引物,通过RT-PCR方法从叶片中克隆得到质膜Na+/H+逆向转运蛋白基因LgSOS1,将该基因重组于质粒pCAMBIA1390的CaMV35S启动子下游,构建含LgSOS1基因植物表达载体pCAMBIA1390-LgSOS1。通过根癌农杆菌介导法转化番茄(Lycopersicon esculen-tum),在1.2 mg/L6-BA、0.2 mg/L IAA、20 mg/L潮霉素和200 mg/L羧苄青霉素的MS培养基上进行选择培养,从抗性愈伤组织中获得再生植株。经PCR和RT-PCR检测,初步证实LgSOS1基因已整合至番茄的基因组中。     

天山雪莲PsaH基因的克隆及序列分析

Ps I H(Subunit H of photosystem I)是属于光合系统I亚族的分子量约10 kD的内在膜蛋白,是真核生物特有的3个组成光合系统I的亚基之一,在植物光合作用中起重要作用。从天山雪莲(Sasussured involucrataKar.et Kir)叶片全长cDNA文库中,筛选克隆得到PsaH基因。序列分析表明,该基因的开放阅读框为432 bp,编码143个氨基酸,包括由47个氨基酸组成的转运肽和96个氨基酸组成的成熟PS I H。预测该蛋白质相对分子量为15.04 kD,理论等电点(Theoretical pI)为9.81,存在一个跨膜结构。序列比对表明,SikPsaH编码蛋白与蓖麻(Ricinus communis)、毛果杨(Populus trichocarpa)PsaH基因编码的蛋白质具有83.3%的相似性。系统进化树显示,天山雪莲与石蒜(Lycoris radiata)亲缘关系最近。。     

响应面分析法优化乙酸乙酯萃取番茄红素条件的研究

采用响应面方法对番茄酱提取番茄红素过程中的乙醇预处理方法、萃取剂萃取时间等工艺条件进行了优化。采用Central Composite Design(CCD)设计法,对超声波提取法和微波提取法中的乙醇预处理、萃取剂萃取时间、超声波或微波萃取功率、溶剂量4个因素对番茄红素提取率的影响进行评价。结果显示,最佳提取方法为超声波提取法,无水乙醇∶番茄酱的2.05∶1(V/W);乙酸乙酯∶番茄酱10.1∶1(V/W);提取时间为490 s;超声波提取功率为405 W;提取率为94.42%。微波提取最佳方法为,无水乙醇∶番茄酱的2.11∶1(V/W);乙酸乙酯∶番茄酱10.1∶1(V/W);提取时间为372.6 s;微波提取功率为569.5 W;提取率为81.51%。     

天山雪莲SiICE2基因克隆及抗寒性分析

该研究以天山雪莲(Saussurea involucrata)的转录组数据为基础,利用Premier 5.0设计1对特异性引物SiICE2-Up和SiICE2-Down,以天山雪莲cDNA为模板克隆得到天山雪莲SiICE2基因的开放阅读框(ORF),对其进行生物信息学分析;构建植物表达载体pCAMBIA2300-35S-SiICE2-Nos,利用农杆菌介导法导入番茄(Lycopersicon esculentum),通过PCR和RT-PCR对转化植株进行验证,qRT-PCR分析转SiICE2基因番茄株系SiICE2基因的相对表达量;将转SiICE2基因型和野生型番茄在0℃处理后,进行抗寒性分析。结果表明:(1)成功克隆得到天山雪莲SiICE2基因,其大小为462bp,共编码153个氨基酸,系统进化分析发现SiICE2蛋白与菜蓟(Cynara scolymus L)亲缘关系最近。(2)成功构建了植物表达载体pCAMBIA2300-35S-SiICE2-Nos,经农杆菌介导法侵染番茄,PCR鉴定表明共有9株为转SiICE2基因番茄植株。(3)膜生理指标测定结果显示,随着低温处理时间的增加,转SiICE2基因型番茄的相对电导率、丙二醛含量均显著低于野生型,在处理时间为24h时,转SiICE2基因型番茄相对电导率比野生型低31.7%,丙二醛含量比野生型低4.2μmol/g。(4)抗氧化酶活性测定结果显示,随着低温处理时间的增加,转SiICE2基因番茄植株的POD、CAT和SOD活性均呈现持续递增趋势,野生型呈先逐渐升高后降低的趋势,且各处理时间内转SiICE2基因番茄的POD、CAT和SOD活性均显著高于野生型。研究发现,天山雪莲SiICE2基因可以显著增强非低温驯化番茄的抗寒性。     

天山雪莲SiSAD基因与拟南芥AtFAB2基因转化烟草的抗寒性分析

通过转基因烟草(Nicotiana tabacum)验证天山雪莲(Saussurea involucrata)?9硬脂酰-ACP脱饱和酶基因Si SAD与拟南芥(Arabidopsis thaliana)中同源基因At FAB2的抗寒性功能。利用农杆菌介导法将植物表达载体PSi SAD:At FAB2和PSi SAD:Si SAD导入烟草,然后将2种转基因和野生型烟草分别置于20°C、10°C、5°C、0°C及-2°C下处理2小时,检测其相对电导率、丙二醛(MDA)含量、叶绿素荧光参数(Fv/Fm)及脂肪酸含量。将-2°C处理2小时后的植株置于25°C培养1周进行生长恢复实验。结果表明,生长恢复实验中转Si SAD基因烟草的恢复效果显著优于转At FAB2基因和野生型烟草。在0°C和-2°C处理2小时后,转Si SAD、At FAB2基因型和野生型烟草的相对电导率和丙二醛含量呈现显著递增趋势;转Si SAD、At FAB2基因型烟草的Fv/Fm显著高于野生型烟草,其中,转Si SAD基因烟草的Fv/Fm显著高于转At FAB2基因烟草。转At FAB2基因型和野生型烟草的油酸(C18:1)含量随着温度的降低逐渐升高后降低并在0°C时达到最高值;而转Si SAD基因型烟草C18:1含量持续升高,并在-2°C时达到最高值,其含量分别是转At FAB2基因型和野生型烟草的1.58倍和1.7倍。以上结果表明,天山雪莲?9硬脂酰-ACP脱饱和酶基因Si SAD与拟南芥中同源基因At FAB2均可以显著增强非低温驯化烟草的抗寒性,但是Si SAD基因效果显著优于At FAB2。     

转CBF_1基因棉花的耐旱生理研究

以转CBF_1基因棉花及其野生型棉花为材料,设置轻度(900 mL)、中度(400 mL)、重度(300 mL)和对照(1 200mL)浇水处理的不同干旱胁迫和复水处理,考察各种处理后对盆栽植株不同部位叶片光合性能和离体叶片在暗处理条件下叶绿素含量的变化,以及在大田苗期、蕾期、花期、铃期断水胁迫对棉花产量的影响,为转基因抗旱棉花新品种的培育提供理论依据。结果表明:(1)在盆栽试验中,随着干旱胁迫时间的延长和复水3d处理,各浇水处理的转基因和野生型棉花叶片净光合速率(P_n)、原初光能转化效率(F_v/F_m)表现出先降低后增加的变化趋势,受到胁迫后对顶部叶片的影响比中部叶片大,且转基因棉花叶片保留数量显著高于野生型棉花;它们的离体叶片叶绿素a、叶绿素b的含量随着干旱胁迫时间的延长而逐渐下降,但转基因棉花的下降速率显著低于野生型棉花。(2)在田间试验的苗期、蕾期、花期、铃期干旱胁迫下,各干旱胁迫处理的转基因植株的皮棉产量、衣分、种子质量、株高均显著高于野生型棉花;转基因棉花的籽棉产量分别比正常灌溉处理降低了78.4%、55.1%、12.7%、8.3%,野生型棉花则分别降低了80.4%、55.4%、19.2%、14.4%,不同时期的水分胁迫严重影响了棉花籽棉产量,但是转基因棉花的籽棉产量显著高于野生型棉花。研究认为,在不同干旱胁迫条件下,转CBF_1基因棉花表现出优良的生长和生理优势,可提高棉花的耐旱性。