大豆耐盐相关QTLs鉴定和功能基因研究进展

大豆(Glycine max (L.) Merill)是重要的粮食作物和经济作物,盐胁迫能造成大豆产量的大幅度降低。本文综述了通过正向遗传学手段获得的大豆耐盐数量性状位点(Quantitative trait locus, QTL)以及通过反向遗传学方法获得的大豆耐盐功能基因方面的研究进展。目前,正向遗传学发掘基因主要有图位克隆(Map-based cloning)和全基因组关联分析(Genome-wide association study, GWAS)两种方案,其中通过图位克隆在大豆中已经获得了6个耐盐QTL位点并且定位了1个重要的耐盐基因;利用GWAS在大豆中获得了1个耐盐功能基因。利用反向遗传学在大豆中获得了大量的耐盐相关功能基因并在模式植物中验证了其功能,主要包括离子转运蛋白基因和转录因子基因。这些研究为揭示大豆耐盐分子机制以及通过分子标记辅助育种或转基因技术创制耐盐大豆奠定了基础。     

小麦耐盐种质的筛选鉴定和耐盐基因的标记

通过对 40 0份材料的芽期、苗期鉴定 ,筛选出 11份耐盐性较强的普通小麦 (TriticumaestivumL .)、小麦和黑麦 (SecalecerealeL .)、小麦和延安赖草 (Leymuschinensis (Trin .)Tzvel.)杂交后代材料 ,其中耐盐性突出的材料有 :普通小麦品种“红蚂蚱”、“科遗 2 6”、“希望”(Hope) ;小麦与黑麦杂交后代材料 98_46、98_113、98_131;小麦与延安赖草杂交后代材料 98_16 0、98_16 1、98_16 3。耐盐性表现最突出的材料是 98_113和 98_16 0。细胞学鉴定和原位杂交及醇溶蛋白酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳 (A_PAGE)分析和低分子量谷蛋白SDS_PAGE分析 ,证明 98_113是稳定的小麦 黑麦二体附加系 ,但具体附加的是黑麦的哪条染色体还不清楚 ;98_131是小麦 黑麦 1B/ 1R易位系。结合其他 1B/ 1R材料的耐盐表现 ,提出了黑麦 1R染色体短臂上存在耐盐基因的可能性。对 (98_16 0×BanacakaMska)F2 代分离群体苗期抗盐鉴定分析 ,表明在这一杂交组合中的耐盐性状可能由一个主效基因控制。应用SSR标记技术 ,筛选到了与 98_16 0耐盐性状连锁的SSR标记WMS6 7和WMS2 13,它们与耐盐基因的遗传距离分别为 13.9cM (centMorgan)和 31.0cM。结合小麦SSR图谱分析 ,将该主效抗性基因定位在 5BL上。     

ERF类转录因子OPBP1基因的超表达提高烟草的耐盐能力

ERF是植物中的一类重要的转录因子,参与调节植物的生长,发育以及抗胁迫等过程,对一烟草OPBP1基因（属于ERF类基因）的烟草转化,获得了该基因超表达的植株,转基因植株明显地增加了耐盐能力,Northern杂交结果表明,OPBP1基因有不同程度的表达,而且表达丰度与其耐盐性有一定的正相关性,凝胶阻滞实验结果证明OPBP1融合蛋白能特异地与含GCC盒的DNA序列结合,这些结果说明OPBP1基因可能作为一转录因子来调节烟草耐盐相关的基因。     

大豆出苗期和苗期对盐胁迫的响应及耐盐指标评价

比较了4个大豆品种出苗期和苗期的耐盐性,测定150 mmol/L NaCl胁迫下的株高、下胚轴长、侧根数、地上干/鲜重、根干/鲜重、MDA含量、SOD活性、游离Pro含量,并将幼苗移栽到田间生长至成熟。结果表明:出苗期和苗期盐胁迫下4个品种的株高都显著降低、地上干/鲜重和根干/鲜重降低;出苗期胁迫侧根数减少,下胚轴长降低;而苗期胁迫侧根数增加,下胚轴长升高。未胁迫条件下,出苗期和苗期耐盐性强的品种22021-1的MDA含量和SOD活性高于耐盐性弱的品种22293-1。胁迫后,22021-1的MDA含量降低、SOD活性升高,其MDA含量分别比对照低51.03%和21.45%,SOD活性比对照高5.85%和45.77%;22293-1的MDA含量出苗期比对照高58.97%,苗期基本无变化,SOD活性出苗期和苗期升高都不显著。MDA和SOD可以作为大豆耐盐性筛选指标。早期的短时胁迫对不同耐盐性大豆品种的经济产量影响不同。     

盐爪爪耐盐相关基因的cDNA-AFLP分析

以不同浓度NaCl(0、100、200、300、400和500 mmol/L)处理生长了4周的盐爪爪(Kalidium foliatum),48h后取其幼嫩叶片用于RNA提取,并进行了cDNA-AFLP表达差异分析.结果表明,用256对引物扩增出连续性差异片段155条,按照NaCl浓度升高的顺序,划分为8种差异带类型,即强→弱"、弱→强"、有→无"、无→有"、有→无→有"、无→有→无"、强→弱→强"和弱→强→弱".测序后获得176个新表达序列标签(ESTs),已将长度大于100 bp的162个ESTs登录到GenBank,登录号为HO205290~HO205450.经BLAST序列比对分析发现,盐爪爪的耐盐性可能与能量、新陈代谢、防御、转运、转录和翻译等相关蛋白有关.     

杜氏盐藻的耐盐机制研究进展和基因工程研究的展望

概述了杜氏盐藻（Dunaliella salina）的耐盐机制和基因工程的研究进展。盐藻的耐盐机制十分复杂,短时间内通过细胞体积的改变来调节渗透压平衡,之后通过甘油的合成与转化恢复细胞正常形态和大小。渗透调节过程中,还涉及到蛋白质的合成。cDNA文库和基因组文库已经建立;几种基因已被克隆,如碳酸酐酶基因和硝酸还原酶基因等;GUS（β_葡糖苷酸酶）基因已成功地转入盐藻细胞内。另外,对盐藻的基因工程作了简单的展望。     

杜氏盐藻的耐盐机制研究进展和基因工程研究的展望

概述了杜氏盐藻 (Dunaliellasalina)的耐盐机制和基因工程的研究进展。盐藻的耐盐机制十分复杂 ,短时间内通过细胞体积的改变来调节渗透压平衡 ,之后通过甘油的合成与转化恢复细胞正常形态和大小。渗透调节过程中 ,还涉及到蛋白质的合成。cDNA文库和基因组文库已经建立 ;几种基因已被克隆 ,如碳酸酐酶基因和硝酸还原酶基因等 ;GUS(β_葡糖苷酸酶 )基因已成功地转入盐藻细胞内。另外 ,对盐藻的基因工程作了简单的展望     

嗜盐菌耐盐机制相关基因的研究进展

嗜盐微生物能够在高盐环境中生存,其耐盐机制一直是微生物学家研究的热点。目前嗜盐微生物耐盐机制的研究主要集中在细胞吸K+排Na+作用、胞内积累小分子相容性溶质及嗜盐酶的氨基酸组成特性三个方面。文章从基因水平综述了嗜盐菌的耐盐机制,并对其在高盐废水处理上的应用进行讨论与展望。     

园艺植物耐盐细胞突变体的筛选和鉴定

本文介绍了园艺植物耐盐细胞突变体获得途径及其耐盐性鉴定的研究进展。     

植物抗旱耐盐基因的研究进展

近几年许多与植物抗旱耐盐相关基因被克隆和分析,同时通过转基因技术将这些基因转到植物中异源表达,能显著提高转基因植物的抗旱耐盐能力。这些基因主要包括渗透调节基因、蛋白类基因(如信号传导中的蛋白激酶基因)及转录因子等。在逆境条件下,渗透调节基因通过合成脯氨酸、甜菜碱、糖类和多胺类等渗透调节物质维持植物中的渗透平衡;蛋白激酶基因产物是细胞信号传导中的组分,这些基因能促进植物对干旱失水反应和逆境信号的传递,启动抗逆基因的表达;转录因子通过与相关基因的特异性结合来调控其表达,进而产生相关调控蛋白等物质增强植物在逆境中的生存能力。本文主要综述了这三类抗逆基因的研究现状及其生物学机理,讨论并分析这些基因在应用中尚待解决的问题,为发掘更多的抗逆性的基因资源和进一步开展分子育种工作提供参考。     

异源表达AtCYSa基因烟草的耐盐和抗虫特性分析

植物半胱氨酸蛋白酶抑制剂在植物防御生物与非生物胁迫过程中发挥着重要的作用。拟南芥中的半胱氨酸蛋白酶抑制剂AtCYSa基因的表达能够受到多种胁迫的诱导,且在拟南芥中过量表达AtCYSa基因可以增强转基因拟南芥抵御盐、干旱和氧化等非生物胁迫的能力。为了进一步探究AtCYSa基因的功能以及在烟草中的应用,构建了植物表达载体pCAMBIA 1302-AtCYSa。通过PCR以及RT-PCR验证共获得4株阳性转基因烟草,选择其中3株转基因烟草进行盐胁迫处理和抗虫活性实验。在盐胁迫处理中,100mmol/L NaCl和200mmol/L NaCl处理组的丙二醛含量显著低于野生型对照组。伊文思蓝染色和细胞相对活性结果表明,转基因烟草的细胞活性比野生型烟草明显偏高。这说明在盐胁迫处理下,AtCYSa基因的表达能够起到保护转基因烟草的作用。抗虫活性研究发现,实验组的幼虫总重均呈明显的下降趋势,且幼虫死亡率显著高于对照组。这些结果表明,AtCYSa基因在烟草中的过量表达能够增强转基因烟草的耐盐以及抗虫的能力。     

拟南芥AtUNE12基因的耐盐功能初探

bHLH转录因子家族成员在植物生长发育、生理代谢及非生物胁迫响应过程中起重要作用。本研究选取拟南芥抗逆相关bHLH转录因子家族中AtUNE12基因为研究对象,对其进行耐盐功能初探。首先构建AtUNE12基因的植物过表达载体（pROKⅡ-AtUNE12）,通过农杆菌介导的浸花法转化拟南芥,利用qRT-PCR技术检测获得T₃代AtUNE12过表达转基因植株。在盐胁迫下,分析过表达AtUNE12与野生型拟南芥长势、根长及鲜重;比较过表达AtUNE12与野生型植株的电解质渗透率、失水率、MDA含量、POD与SOD活性及H₂O₂含量,鉴定AtUNE12基因是否具有耐盐能力。结果表明：过表达AtUNE12基因降低了拟南芥植株的失水率、电解质渗透率及MDA含量,保护细胞膜结构的完整性;增强了POD与SOD活性,降低了拟南芥植株内的H₂O₂含量,进而增强拟南芥植株的ROS清除能力,从而提高拟南芥的耐盐能力。     

芝麻NAC转录因子基因SiNAC77的克隆及耐盐功能分析

NAC转录因子在植物生长发育及盐胁迫响应过程中具有重要的调控作用。芝麻SiNAC77参与盐胁迫响应过程。克隆芝麻SiNAC77并分析其耐盐功能,为芝麻耐盐育种提供分子基础和基因资源。克隆SiNAC77的全长CDS序列,利用生物信息学软件对其基因序列和氨基酸序列特征进行分析。构建SiNAC77过表达载体,利用农杆菌介导法转化拟南芥。对过表达株系的耐盐表型和生理生化指标进行分析。结果表明,成功克隆了长度为1 008 bp的SiNAC77 CDS序列,编码335个氨基酸,相对分子量为135.93 kD,预测等电点为4.91,含有33个潜在的磷酸化位点;启动子区域含有MBS、STRE、ARE、ABRE和TCA等多个非生物胁迫及激素响应元件。成功构建了SiNAC77过表达载体,并转化拟南芥,获得12个独立的转基因阳性株系。在盐胁迫下,与野生型拟南芥相比,过表达株系的种子发芽率、初生根长度、鲜重均显著提高,转基因株系中Na⁺/K⁺和相对MDA含量显著降低,相对SOD和POD抗氧化酶活性则显著增强。过表达芝麻SiNAC77可以增强抗氧化酶活性,减少离子毒害...     

小麦耐盐突变体的分子生物学鉴定

利用Ｆ１花药培养、ＥＭＳ诱变和耐盐性反复筛选后已稳定９ 代的小麦耐盐突变体ＲＨ８７０６－ ４９、Ｈ８７０６－ ３４、Ｈ８７０６－ ４４、Ｈ８７０６－ ４８、Ｈ８７０６－ ５７ 及其亲本濮农３６６５、百农３０３９ 为材料,用生化标记（醇溶蛋白）及分子标记（ＲＡＰＤ）分析了各材料间的差异,发现突变体与亲本相比,不仅发生了蛋白质水平的变异,而且也在ＤＮＡ 水平上证明了突变的发生,从而为耐盐突变体的真实性提供了有力的证据,排除了盐适应的可能性; 经用２１８ 个引物对５ 个突变体之间的多态性进行ＲＡＰＤ分析,结果表明,它们之间的差异很小,其遗传背景相似,因而它们是一系列耐盐性不同的近似等位基因系     

植物耐盐的生理机制及基因工程新进展

在各种环境胁迫中,盐胁迫是造成作物减产的严重环境因素之一。主要从耐盐的生理机制和一些下游调节过程入手,包括:离子区隔化、渗透调节、激素调节、去毒化作用、光合途径的改变等,讨论了植物耐盐工程的新进展;同时还讨论了分子水平育种的影响因子。     

野生大豆资源对大豆疫病抗病性和耐病性鉴定

大豆疫病是大豆重要病害之一,在世界范围内导致严重经济损失。防治大豆疫病最有效方法是利用抗病或耐病品种。筛选抗性资源是发掘抗性基因和抗病育种的基础。本研究鉴定了野生大豆资源对大豆疫病的抗病性和耐病性,以期发掘优异抗源。苗期用子叶贴菌块方法鉴定104份野生大豆资源对两个不同毒力的大豆疫霉分离物PSJS2(毒力型:1a,1b,1c,1d,1k,2,3a,3b,3c,4,5,6,7,8)和PS41-1(毒力型:1a,1d,2,3b,3c,4,5,6,7,8)抗性,结果表明33份资源抗PS41-1,35份资源抗PSJS2,其中18份抗两个分离物。在抗病性鉴定基础性上,用菌层接种方法对选择的82份资源进行耐病性鉴定,发现7份高耐病性资源。这些结果表明,野生大豆中可能含有新的大豆疫病抗病和(或)耐病资源,这些抗病或耐病资源可以用于未来大豆抗病育种,以丰富大豆对大豆疫病的抗性遗传基础。     

九个水稻耐盐突变体的RFLP分析

用６ 个可能与水稻耐盐性有关的ＤＮＡ 探针对来自两个品系的５ 个耐盐突变株系、３ 个耐盐突变体及１ 个弱耐盐突变体进行ＲＦＬＰ分析。结果有８ 个耐盐突变体（株系）检测到ＤＮＡ 水平的变化,６ 个探针检测到具多态性的突变株系（体）的数目分别为ＲＧ４：６ 个;ＲＧ７１１：６ 个;Ｒａｂ１６：５ 个;Ｒａｂ１０Ｅ６：２ 个;Ｒａｂ２１：１ 个;ＳａｌＴ：２ 个;表明ＲＧ４、ＲＧ７１１ 及Ｒａｂ１６三个位点有可能与耐盐性突变相关。多态性图谱中７０．８％ 为２ 个以上的酶切图谱同时显示多态性,说明多数突变是由缺失、插入或重复造成的     

新疆盐生植物耐盐基因NHX转化甘蓝型油菜及其耐盐性的初步研究

以甘蓝型油菜带柄子叶为转化受体,通过根癌农杆菌EHA105(Agrobacterium tumefaciens)介导将盐角草(Salicornia)的Na /H 反向运输体基因NHX导入新疆主栽油菜1khp11品系,获得了抗卡那霉素的再生植株,并对影响遗传转化的一些关键因素进行了研究。实验结果表明:带柄子叶在含有2,4-D的培养基上经过2d短时间的预培养后在菌液浓度OD600为0.3时在28℃摇床浸染15min时卡那抗性绿苗率可达10%￣12%;经过抗性植株的PCR及RT-PCR检测证明外源基因已整合到油菜基因组中,并通过表型实验证实由于外源基因的导入提高了植株的耐盐能力。