双拷贝固氮结瘤基因的大豆根瘤菌R.fredii基因工程菌的耐…

用热处理消除了快生型大豆根瘤菌Ｒ．ｆｒｅｄｉｉＵＳＤＡ１９４的非共生质粒,获得了突变株Ｈｏ４,以Ｈｃ４为受体菌,以Ｅ．ｃｏｌｉＨＢ１０１Ｅｃ８３（ＰＬＡＦＲＩ．ｎｏｄｎｉｆ）为供体菌,Ｅ．ＣｏｌｉＰＲＫ２０１３为助体,进行三亲本杂交,得到双重ｎｏｄｎｉｆ基因拷贝的杂合子Ｈｃ４－８。用它们完成共生固氮结瘤试验,结果表明,在初花期Ｈｃ４的固氮酶活性比出发株ＵＳＤＡ１９搞７５．７％Ｈｃ４－８比ＵＳＤＡ１     

脲酶抑制剂氢醌对大豆结瘤、固氮和木质部溶质氮形态的影响

首次报导了在白浆土和砂壤土上使用氢醌(HQ)抑制土壤脲酶活性,有效地缓解尿素分解产物及其随后的氧化产物对大豆结瘤和固氮活性的抑制效应,结果表明:1.HQ浓度在40PPM以内对大豆幼苗生长及初生结瘤表现促进作用;进一步提高HQ浓度将使大豆根系生长受阻变态而阻止结瘤。2.HQ(10—50PPM)提高了离体活性大豆根瘤类苗体悬液的耗氧量(79.4—86.1％)和琥珀酸脱氢酶活性(124.7—138.4％)。3.盆栽和田间试验证实,由于HQ缓解了尿素的分解,从而颇大减轻了尿素对大豆结瘤和固氮(乙炔还原活性)的抑制效应;通过大豆木质部中溶质氮形态(酰胺、酰脲和硝酸盐)的分析进一步证实了,大豆植株从根部向地上部运输的氮素形态同土壤氮转化强度和根瘤固氮强度(酰脲相对丰度)之间的紧密联系。4.由于麦秸还田土壤脲酶活性提高,故应提高HQ剂量;与此同时,通过麦秸的“氮因子效应”便能完全解除尿素对大豆结瘤固氮的抑制,并为大豆籽实发育提供了丰富的土壤氮源。     

拟南芥AtNHX6基因启动子的克隆及表达分析

为了探明拟南芥内膜反向转运体AtNHX6基因的组织表达模式,从基因组中克隆了AtNHX6基因开放阅读框(ORF)上游侧翼调控区1 922bp序列,并成功构建AtNHX6基因启动子与GUS融合表达载体pCAM-BIA1381-proNHX6-GUS,通过农杆菌花序浸染法转化野生型拟南芥获得T3代纯合转基因拟南芥株系,经PCR检测扩增得到2 187bp目的条带。利用组织染色法鉴定转基因拟南芥的GUS表达模式发现,在子叶、下胚轴和花中GUS活性显著。在这些广泛表达的部位中,微管系统中的表达最为显著,真叶中只有局部检测到GUS表达;在根中GUS在根毛和侧根生长部位表达;在未成熟果荚中只有在果荚顶端和基部存在GUS活性,成熟果荚中只在果柄检测到GUS表达;在花中,雄蕊的花丝和花粉粒及雌蕊的柱头中检测到GUS表达。GUS染色分析结果表明,AtNHX6基因启动子与GUS的融合表达载体成功构建并正常启动GUS基因表达,且AtNHX6基因主要在拟南芥的子叶、下胚轴、根、花、果荚中的微管系统、根毛和侧根生长部位以及花丝、花粉、柱头中表达。     

壳聚糖对NaCl胁迫下菜用大豆叶绿体蛋白的影响

壳聚糖(CTS)能有效增强植物对盐胁迫的耐受性,但CTS在蛋白质组水平上对菜用大豆幼苗响应盐胁迫的影响尚不清楚.本研究用200 mmol·L-1 CTS和蒸馏水分别喷洒菜用大豆'绿领特早'幼苗叶片,诱导5d后进行NaCl胁迫和无NaCl胁迫营养液处理,在NaCl处理第3天取样提取幼苗叶片叶绿体蛋白,进行同位素标记相对和...     

一氧化氮对豆科植物结瘤及固氮的影响机制

豆科植物-根瘤菌共生过程受双方基因复杂且精细的调控, 能够产生特异的根瘤结构并可将大气中的惰性氮气(N₂)转化为可被植物直接利用的氨态氮。结瘤与固氮受多种因素影响, 其中, 一氧化氮(NO)作为一种自由基反应性气体信号分子, 可参与调节植物的许多生长发育过程, 如植物的呼吸、光形态建成、种子萌发、组织和器官发育、衰老以及响应各种生物及非生物胁迫。在豆科植物中, NO不仅影响寄主与菌共生关系的建立, 还参与调控根瘤菌对氮气的固定并提高植株氮素营养利用效率。该文主要从豆科植物及共生菌内NO的产生、降解及其对结瘤、共生固氮的影响和对环境胁迫的响应, 阐述了NO调控豆科植物共生体系中根瘤形成和共生固氮过程的作用机制, 展望了NO信号分子在豆科植物共生固氮体系中的研究前景。     

三峡库区水体中固氮微生物多样性及其影响因素

【目的】研究分析不同时空条件下三峡库区水体固氮微生物多样性,并探讨其与地球化学参数的相关性。【方法】采集三峡库区不同时间(三月份和六月份)和空间(干流与支流)的水体样品,对其进行地球化学参数分析,并通过构建克隆文库分析样品中固氮功能基因(nifH)的多样性进而探讨其与水体地化参数的相关关系。【结果】统计分析显示三峡库区水体固氮微生物α-多样性和群落组成具有时空差异。支流水体样品的固氮微生物α-多样性高于干流水体样品;六月水体样品的固氮微生物α-多样性高于三月水体样品。三峡库区三月水体样品中的固氮微生物群落以Proteobacteria (50.3%)和Firmicutes (40.0%)为主;六月水体样品的固氮微生物群落以Proteobacteria(48.4%)、Firmicutes(25.4%)和Cyanobacteria(19.0%)为主。Mantel检验结果显示:固氮微生物群落结构的差异与温度、pH和DIC等地球化学参数具有显著(P0.05)相关性,其中温度和pH的相关性系数最大。【结论】三峡库区固氮微生物的种群结构和多样性具有时空差异,影响三峡水库水体中固氮微生物群落结构与多样性的主要环境因素为温度和pH,同时浊度、DIC、氨氮也对库区水体固氮微生物群落结构和多样性有一定的影响。     

外源壳聚糖对NaCl胁迫下菜用大豆光合作用及荧光特性的影响

采用蛭石栽培,以耐盐性不同的2个菜用大豆[Glycine max(L.)Merr.]品种为试材,研究外源壳聚糖对NaCl胁迫下幼苗叶片光合及叶绿素荧光参数的影响,探讨外源壳聚糖调控菜用大豆光合作用的生理机制。结果显示:(1)外源壳聚糖通过诱导非气孔因素显著缓解了盐敏感品种‘理想高产95-1’(LX)在胁迫第6、9、12天时净光合速率(Pn)的下降,但胁迫第15天该作用消失;通过同时诱导气孔因素和非气孔因素缓解了耐盐品种‘绿领特早’(LL)在胁迫第3、6天时Pn的下降,其后Pn下降的缓解则主要通过诱导非气孔因素实现,且LL的Pn较盐处理的增幅均高于同期的LX。(2)外源壳聚糖阻止了LX在盐胁迫第12天、LL在胁迫第15天时非光化学猝灭系数(NPQ)的下降;外源壳聚糖显著缓解了LL在盐胁迫第15天时光化学猝灭系数(qP)、实际光化学效率(ФPSⅡ)的下降。(3)无盐条件下,外源壳聚糖在处理早期通过诱导气孔导度(Gs)、qP及ФPSⅡ等气孔和非气孔因素显著提高了两品种菜用大豆的Pn,但中、后期该作用消失。研究表明,菜用大豆具有潜在的抗逆性,外源壳聚糖在NaCl胁迫下对菜用大豆的作用与无盐条件下不同;壳聚糖只有在菜用大豆受到盐胁迫伤害时才可诱导其潜在的抗盐性,但其诱导途径、诱导时效、诱导效果因品种耐盐性不同而异;耐盐品种LL具有较强、持久且多元的潜在抗逆能力,这可能是其经壳聚糖诱导后能维持相对较高Pn的重要原因之一。     

沉默大豆GmWRKY33B基因导致大豆抗病性降低

WRKY转录因子基因家族是植物特有的转录因子,在防御中起着重要作用。通过生物信息学分析,本研究在古四倍体大豆(Glycine max)基因组中找到一对同源性高达93%的WRKY33同源基因,并将其命名为GmWRKY33B。从GmWRKY33B的两个同源基因保守区域选取一个315 bp片段构建至菜豆豆荚斑驳病毒(bean pod mosaic virus, BPMV)沉默载体(BPMV-VIGS)上,以期同时沉默上述2个GmWRKY33B基因。结果表明,同时沉默2个GmWRKY33B基因并不显著改变沉默植株的表型,但却显著降低了大豆对大豆斑点病菌以及大豆花叶病毒的抗性,说明GmWRKY33B在大豆免疫反应中起正调控作用。激酶分析表明,GmWRKY33B沉默植株中flg22诱导的GmMPK6的磷酸化水平较空载体BPMV-0植株显著降低,说明GmWRKY33B可以通过调控GmMPK6的激酶活性而参与大豆的免疫反应。抗毒素为大豆中主要起防御作用的植保素,而大豆异黄酮类特异性异戊烯基转移酶(prenyltransferase, PT)基因家族是参与大豆抗毒素生物合成的主要基因,许多PT基因启动子区含有与WRKY特异性结合的W-box序列。在丁香假单胞菌pv.甘氨酸(Pseudomonas syringae pv. glycinea, Psg)侵染条件下,4个PT基因的表达水平在沉默株系中显著降低,说明GmWRKY33B参与PT基因的转录激活。综上所述,GmWRKY33B通过调控GmMPK6的激活以及调控大豆抗毒素生物合成途径中关键酶编码基因的表达而参与免疫反应。     

缺磷条件下低分子量有机酸对大豆氮积累和结瘤固氮的影响

采用砂培方法在温室条件下研究了低分子量有机酸柠檬酸、草酸、苹果酸及3种酸的混合物对大豆植株氮素积累、结瘤和固氮的影响.结果表明：低分子量有机酸对大豆植株氮素积累有显著的抑制作用,使大豆地上部各时期氮素积累量的降低幅度分别为：苗期17.6%～44.9%,花期29.8%～88.4%,鼓粒期9.18%～69.6%,成熟期2.21%～41.7%;低分子量有机酸对大豆根瘤生长和固氮能力也有显著影响,表现为使根瘤数量、根瘤固氮酶活性和豆血红蛋白含量显著降低,降低幅度分别为11.4%～59.6%,80.5%～91.7%和11.9%～59.9%,从而使大豆的固氮效率降低,最终导致大豆的固氮量较对照显著降低(降低幅度9.71%～64.5%).低分子量有机酸对大豆氮积累、根瘤生长和固氮能力的抑制作用随浓度的增加而增加.3种有机酸中,草酸的抑制作用相对大于柠檬酸和苹果酸,3种有机酸混合后,抑制作用加强.     

低分子量有机酸对大豆磷积累和土壤无机磷形态转化的影响

采用土培试验方法研究了低分子量有机酸（柠檬酸、草酸、苹果酸及其混合酸）对大豆磷积累和土壤无机磷形态转化的影响。结果表明：低分子量有机酸促进了大豆植株磷的吸收积累,大豆不同生育时期,不同有机酸对大豆磷的吸收积累均有促进作用,但作用效果有差异;外加低分子量有机酸使无机磷总量、难溶态磷（Ca₁₀-P、Al-P和O-P）含量均显著降低,而可溶态磷的Ca₈-P含量显著增加,柠檬酸和草酸使Ca₂-P含量显著增加,表明低分子量有机酸促进了土壤难溶态磷向可溶态磷转化,作用大小顺序为柠檬酸＞草酸＞混合酸＞苹果酸;同时,大豆根系分泌物也促进部分难溶态磷向可溶态磷转化,使无机磷总量、除Ca₂-P外的其他无机磷组分均有所降低,按磷释放比例的大小来看,对大豆吸磷的贡献大小顺序为O-P＞Fe-P＞Ca₁₀-P＞Al-P＞Ca₈-P＞Ca₂-P.     

陆地棉GhCSN6A基因克隆及低磷胁迫下的表达

该研究基于陆地棉根部低磷胁迫基因表达谱芯片差异表达序列结果及基因组数据库,对表达差异序列ES816317进行克隆,利用生物信息学分析其核苷酸及蛋白序列,并通过qRT-PCR技术检测其组织表达模式和在低磷胁迫下的相对表达特征,为解析棉花GhCSN6A的生物学功能奠定基础,并为棉花磷高效基因工程育种提供基因资源。结果表明：(1)成功获得陆地棉GhCSN6A基因,该基因的开放阅读框全长为948 bp,编码315个氨基酸;GhCSN6A蛋白为COP9信号小体复合亚基6a,属于MOV34蛋白超家族,具有MPN＿CSN6结构域,定位于细胞核。(2)序列比对和进化分析显示,陆地棉GhCSN6A与木槿HsCSN6A、拟南芥AtCSN6A的相似性分别为95.87%和84.54%。(3)qRT-PCR分析表明,GhCSN6A基因在陆地棉的根、茎、叶、花中均有表达,且在叶中表达水平最高,但叶与根中的表达无显著差异;GhCSN6A基因在低磷处理24 h时根中相对表达量最低,但低磷处理72 h时根中的相对表达量最高达到了适磷(对照)处理的2倍。研究推测,陆地棉GhCSN6A基因在棉花响应低磷胁迫过程中具有重要作...     

氮处理对大豆根瘤固氮能力及GmLbs基因表达的影响

共生根瘤的固氮效率受外界氮素的严格调控。除固氮酶活性外,豆血红蛋白(Lb)浓度亦是反应固氮能力的重要指标。为明确氮水平对生物固氮作用的影响,以大豆(Glycine max)为材料,在低氮(0.53 mmol·L–1)条件下接种根瘤菌,30天后再进行高氮(5.3、10、20、30和40 mmol·L–1)处理7天,分析L...     

Effects of Meloidogyne incognita on Nitrogen Fixation in Soybean

The effects of a North Carolina population of Meloidogyne incognita on N₂ fixation on root-knot-susceptible ''Lee 68'' and moderately resistant ''Forrest'' soybean were evaluated 50, 75, I00, and 135 days after inoculation with nematodes. Nematodes stimulated N₂ fixation in Lee 68 by 50 days and in Forrest by 75 days. At all other intervals, N₂ fixation was either depressed or unaffected by nematodes. Additional observations indicate that the susceptibility of Lee 68 is associated with greater rates of penetration by larvae and more favorable responses of host tissues to nematodes than occur in Forrest. With time, however, the histological reactions of both hosts became less favorable for nematode development. Resistant or hypersensitive responses became common in Forrest by 75 days but not in Lee 68 until 90 days after inoculation. This population of M. incognita may stimulate N₂ fixation at a specific time interval and depress it at others; therefore, disease of susceptible soybeans caused by this nematode is probably not primarily due to a net loss of fixed nitrogen but to pathogenicity similar to that which occurs on nonlegume hosts.     

陆地棉MGDG基因家族低磷胁迫下的表达分析

单半乳糖甘油二酯(monogalactosyl diacylglycerol, MGDG)是植物光合膜的重要组成成分,在植物抵御不利环境过程中具有调控作用。研究利用生物信息学方法对陆地棉MGDG基因家族(GhMGDs)进行了全基因组鉴定,并验证其在低磷胁迫下的表达规律,为明确MGDG基因在陆地棉低磷胁迫中的作用奠定基础。结果表明:(1)该基因家族在陆地棉中有17个成员,氨基酸残基在435~888 aa之间,理论等电点在6.00~9.67,均含有6~8个内含子。(2)系统进化分析表明,该基因家族可分为A型和B型MGDG合成酶,各亚族内各成员基因结构和保守基序的数量和分布基本一致。(3)17个MGDG基因在7条染色体上呈现不均匀分布,二级结构均显示该家族主要由α-螺旋和无规则卷曲所组成。(4)qRT-PCR分析结果显示,MGDG基因在陆地棉4个不同组织中表达量有差异,其中GhMGD2、GhMGD12和GhMGD16在根的表达量最高,GhMGD7、GhMGD9和GhMGD10在叶的表达量较高。陆地棉MGDG家族GhMGD2、GhMGD7、GhMGD9、GhMGD10、GhMGD12和GhMGD16 6个候选基因均受低磷胁迫的诱导表达,GhMGD2基因在低磷处理72 h表达量是适磷处理的72倍。     

氮素形态配比对菜用大豆籽粒膨大过程中氮碳同化的影响

以菜用大豆品种‘理想95-1'为试材,通过蛭石盆栽试验研究了氮素不同形态配比对菜用大豆籽粒膨大过程中碳氮代谢的影响.结果表明:营养液中增加适当的铵态氮比例(25%～50%)有利于菜用大豆的生长发育,菜用大豆植株和荚果干鲜重、干物率显著增加,尤以硝铵比为75∶25最为显著.在高比例的硝态氮(100%)或铵态氮(75%)处理下,菜用大豆籽粒的硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性分别显著升高,氮代谢显著增强,可溶性蛋白含量迅速增加,但同期的籽粒淀粉酶活性较低,可溶性糖和淀粉含量显著下降,碳代谢受到显著抑制.在硝铵比为75∶25时,菜用大豆籽粒氮代谢强度适中,同期碳代谢显著增强,籽粒可溶性糖和淀粉含量显著升高,能维持籽粒正常的生理代谢,有利于菜用大豆籽粒发育过程中营养物质的积累.可见,硝态氮和铵态氮配比能显著影响菜用大豆籽粒发育过程中的碳氮代谢,籽粒碳氮代谢与其产量密切相关,可通过调节硝铵比来获得理想菜用大豆产量.     

CO2浓度和磷对不同种植方式玉米大豆生长效应研究

通过顶置光源植物生长室控制380和760 μmol·mol-1 2个CO2浓度水平,研究了磷缺乏与正常供磷条件下,CO2浓度升高对玉米/大豆间作、玉米单作和大豆单作3种种植模式下作物株高、茎粗、叶面积及干物质积累的影响.结果表明:(1)CO2浓度升高能显著增加单/间作玉米、大豆的株高、茎粗、叶面积、根干重、地上部干重及总干重.(2)CO2浓度升高对供磷水平下单、间作玉米大豆的株高、茎粗、叶面积及干物质积累量增加的正效应均大于缺磷处理.(3)两种CO2浓度下,间作大豆与单作大豆生长差异不显著,而间作玉米较单作玉米有明显的生长优势,且供磷和CO2浓度的升高均能够促进这种优势.     

施氮时期对酿酒葡萄叶片氮代谢酶及相关基因表达的影响

以10年生‘蛇龙珠’葡萄为材料,在萌芽期(S1)、新梢旺长期(S2)、开花期(S3)、果实第一次膨大期(S4)、副梢生长旺期(S5)和果实第二次膨大期(S6)分别一次性施入尿素300kg·hm-2,以不施氮肥为对照(CK),分析了花前5d(DBF5)、花后25d(DAF25)、花后55d(DAF55)和花后85d(DAF85)叶片的各项指标,以明确氮素施用时期对葡萄叶片氮代谢的调控与影响。结果表明:(1)S1和S2处理葡萄叶片中总氮及可溶性蛋白含量在DAF25时显著增加。(2)S3和S4处理的NR及GS活性在DAF85时显著高于其他处理;在DAF25时,S1和S2处理的GOGAT活性,以及S3和S4处理的GDH活性均显著高于同期对照和其他施肥处理。(3)各施肥处理叶片VvNR表达水平在不同时期均高于同期对照,S3处理VvNR表达水平在DAF25和DAF85时分别为对照的3.4倍和2.7倍;S3和S4处理的VvGS表达水平分别在DAF55和DAF85时达到最高值,S3处理的VvGOGAT和S4处理的VvGDH表达水平在DAF55和DAF85均显著高于其他处理,S3处理的VvGDH表达水平在DAF55和DAF85仅次于S4处理。研究表明,氮素通过诱导叶片氮素代谢基因的响应,从而调控叶片中氮素代谢酶活性增加,促进了氮素的积累,S3和S4处理在不同时期氮代谢酶活性和对应的基因表达水平均较高,更有利于叶片中氮素的转化和代谢。     

柱花草WRKY转录因子在低磷胁迫下的克隆与分析

该研究依据生物信息学分析,采用RT-PCR方法从格拉姆柱花草[Stylosanthes guianensis (Aubl.)]中克隆出1个WRKY转录因子基因,命名为StWRKY45。该基因最大开放阅读框(ORF)为924bp,编码307个氨基酸,分子量为35.62kD,等电点为9.81。系统进化树分析表明,StWRKY45属于WRKY转录因子第Ⅱ类WRKY基因,与拟南芥AtWRKY45、AtWRKY57亲缘关系最近。实时荧光定量PCR结果表明,在非磷胁迫下(对照),StWRKY45基因在柱花草幼苗的根、茎、叶中都有表达,但表达量均相对较低;在低磷胁迫下,StWRKY45基因在格拉姆柱花草根、茎、叶中的表达基本随胁迫时间的延长逐渐升高,且均在叶中的表达量最高;在低磷胁迫96h时叶、茎中的相对表达量均达到最高,分别是对照的20.47倍、9.38倍,但在低磷胁迫72h时根中的相对表达量达到最高,为对照的9.29倍。研究表明,StWRKY45基因受低磷胁迫诱导高表达,推测StWRKY45基因可能参与柱花草对低磷胁迫的响应。     

发菜G6PDH基因(GND)克隆及其干旱胁迫下的差异表达分析

由GND编码的葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PDH)是戊糖磷酸途径的关键酶。为了解发菜GND分子信息以及对干旱胁迫的响应机制,该研究设计了特异性引物克隆发菜GND全长,进行序列分析、原核表达和MALDITOF-TOF/MS鉴定,并对干旱胁迫下发菜GND的差异表达水平和G6PDH活性进行分析。结果表明:(1)发菜GND全长1 431bp(GenBank登录号为KX553955),与点形念珠藻(73102)的GND核苷酸序列相似性为96%,G6PDH氨基酸相似性为98%;氨基酸序列中第26和27位的Ile疏水性最强,在第302位的Arg亲水性最强,Thr有19个磷酸化位点,Ser有18个磷酸化位点,Tys有5个磷酸化位点,二级结构和三级结构主要由α螺旋、β折叠、β转角和随机卷曲构成。(2)将GND基因进行原核表达,获得47.23kD的外源表达蛋白G6PDH。(3)随干旱胁迫程度加剧,GND在转录水平的表达量和G6PDH活性均逐渐增加。研究结果为进一步探讨干旱胁迫条件下发菜GND表达调控奠定了基础。