无苞芥锌指蛋白基因OpZFP提高烟草耐盐性的研究

旨在研究C2H2型锌指蛋白在植物生长发育、非生物胁迫信号转导过程中的作用。前期从新疆无苞芥中克隆的一个单锌指基因Op ZFP,利用叶盘法将Op ZFP基因转入普通烟草中。半定量RT-PCR表明,在转基因植株中Op ZFP基因能够高效表达。烟草耐盐性分析显示,在高盐胁迫下,转基因植株的根长要长于野生型植株,且转基因烟草丙二醛(MDA)的含量要明显低于野生型植株;并且高盐胁迫处理,野生型烟草离体叶片叶绿素降解率高于转基因植株。这些结果表明,过量表达Op ZFP的转基因植株可以提高植物对盐胁迫的抗性。     

转柽柳晚期胚胎富集蛋白基因烟草T1代的耐盐性评价

目的:验证转柽柳晚期胚胎富集(LEA)蛋白基因烟草T1代的耐盐性。方法:采用盐胁迫方式,对转柽柳LEA蛋白基因烟草T1代的6个株系及非转基因对照烟草T1代进行不同浓度NaCl胁迫处理,分析了NaCl胁迫下转基因烟草的生长量、根系的发育及盐害程度。结果:各转基因烟草T1代组培苗在150mmol/L的NaCl培养基上根系生长良好,平均增重(鲜重)是非转基因对照的7.72倍,平均高生长是非转基因对照的3.51倍,盐害指数低于或等于50%;而非转基因对照烟草T1代组培苗生长缓慢,根系几乎不能生长发育,盐害指数达65%。结论:柽柳LEA蛋白基因的导入提高了T1代烟草的耐盐性。     

过量表达菊花DmDREBa基因提高转化烟草耐低温能力

各种环境因素,如干旱、高盐、激素和低/高温等非生物胁迫对植物的生长发育造成很大影响。DREB转录因子在植物抵抗非生物胁迫中起到关键作用。本研究通过根癌农杆菌介导的叶盘转化法将菊花DmD REBa基因导入烟草中并进行了耐低温能力分析。研究利用PCR的方法鉴定出了43株转基因阳性植株。随机选取其中9株转基因植株,有7株在RNA转录水平能够表达。Southern杂交检测表明,DmD REBa基因以1~3个拷贝形式随机插入到烟草基因组中。胁迫处理结果表明,DmD REBa基因明显增强了转基因烟草抵抗低温能力。通过叶片上下表皮气孔密度检测,发现转基因烟草的蒸腾失水量远远低于对照野生型。进一步对低温胁迫下转基因烟草的丙二醛含量进行测定分析,发现转基因烟草丙二醛含量比野生型烟草低22.29%。综上结果表明,DmD REBa基因能够提高转基因烟草对低温的耐受能力,为菊花DREB转录因子的深入研究提供理论依据,并为进一步解析菊花DREB基因功能奠定基础。     

异源过表达胡杨PeDWF4基因提高烟草对非生物胁迫的耐性

本研究以烟草为材料异源过表达了胡杨PeDWF4基因,选取T1代的转基因阳性植株和野生型烟草幼苗水培培养50 d后对其分别施加100 mmol/L Na Cl、100 mmol/L甘露醇和100μmol/L Cu SO4进行处理,通过测定其植株生物量、叶绿素含量、抗氧化酶系统酶SOD和POD活性,渗透调节物质(脯氨酸,可溶性糖和可溶性蛋白)含量等,研究在不同非生物胁迫下PeDWF4转基因烟草对胁迫的生理生化响应及过量表达PeDWF4基因对其抗逆方面的影响和作用。结果表明,(1)异源过表达PeDWF4基因可显著提高转基因烟草的植株鲜重和生物量;(2)在3种胁迫下,转基因烟草通过减少叶片内叶绿素的降解,增加抗氧化系统酶SOD和POD活性以及提高渗透调节物脯氨酸等的含量等方式来减少非生物胁迫对自身的伤害。以上结果表明,异源表达PeDWF4基因可能是通过提高了转基因烟草內源的BR含量,从而提高了烟草对于以上3种非生物胁迫的耐性。     

转柽柳晚期胚胎富集蛋白基因烟草的耐低温性分析

目的:验证转柽柳晚期胚胎富集蛋白(LEA蛋白)基因烟草对低温的忍耐程度。方法:采用低温方式,对转LEA蛋白基因烟草的11个株系及非转基因对照烟草组培苗和大棚盆栽苗进行胁迫处理,测定其相对电导率和丙二醛含量。结果:烟草组培苗在非胁迫条件下,转基因和非转基因对照烟草的相对电导率、丙二醛含量无显著差异;在0℃胁迫条件下,非转基因对照烟草的相对电导率和丙二醛含量均明显高于转基因烟草。大棚盆栽烟草在-4℃条件下,各转基因烟草的相对电导率、丙二醛含量与0℃胁迫时均变化不大;但非转基因对照烟草相对电导率高于0℃胁迫的25.2%,丙二醛含量高于0℃胁迫的59.29%。结论:柽柳LEA蛋白基因的导入提高了烟草的耐低温能力。     

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。     

甲基紫精胁迫下转TheIF1A基因烟草的活性氧代谢

真核翻译起始因子e IF1家族基因具有一定的抗逆调节能力。前期研究表明柽柳The IF1A基因能提高转基因植物的抗旱耐盐胁迫能力。本研究旨在对该基因的抗氧化能力进行分析,探讨The IF1A基因是否具有抗氧化能力。组织化学染色结果显示,甲基紫精胁迫下转The IF1A基因烟草叶片、保卫细胞、根尖积累的活性氧明显少于野生型烟草(WT),H2O2含量测定结果也表明转基因株系的H_2O_2含量显著低于非转基因株系。此外,甲基紫精胁迫下转The IF1A基因烟草的CAT活性、POD活性显著高于WT株系,表明过表达The IF1A可能通过提高保护酶活性来调节体内活性氧清除能力进而改善植株活性氧积累,提高抗氧化能力。     

杨树HDA902基因在低温胁迫应答反应中的功能

组蛋白去乙酰化酶在植物非生物胁迫应答反应中具有重要的调控作用。利用RT-PCR的方法从毛果杨中克隆了组蛋白去乙酰化酶基因HDA902。利用农杆菌介导法将其遗传转化到烟草中,并对转基因植株进行低温耐受性分析。研究结果表明,HDA902在烟草中的表达显著提高了转基因株系对低温的耐受性。叶片NBT和DAB染色结果表明,在低温处理后转基因烟草比野生型烟草产生较少的活性氧。丙二醛和脯氨酸含量测定结果表明,在低温条件下,转基因烟草叶片的脯氨酸含量显著高于野生型烟草,而丙二醛含量显著低于野生型烟草。这些研究结果表明,HDA902参与低温胁迫应答反应,其过量表达提高了植株耐低温的能力。     

白桦BpERF98基因的遗传转化及非生物胁迫应答反应

非生物胁迫严重影响植物的生长发育,植物通过内部的分子调控机制抵御这种伤害,其中转录因子发挥了至关重要的作用。从野生型白桦（Betula platyphylla）叶片克隆BpERF98基因,通过农杆菌介导法获得过表达BpERF98的转基因白桦植株。测量转基因白桦和野生型白桦在低温、冻害和盐胁迫下的生理指标并进行差异性分析。通过分析发现,在非生物胁迫下转基因白桦的丙二醛含量及相对电导率均低于野生型株系,且转基因株系SOD和POD活性的增长明显高于野生型株系。结果表明,过表达BpERF98基因可以提高白桦对非生物胁迫的抵御能力,这为研究白桦在非生物胁迫下形成的分子机制及白桦抗性分子育种提供了依据。     

刚毛柽柳ThPP2C基因的克隆和表达分析

蛋白磷酸酶2C（PP2C）是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶,在体内以单体形式存在,由它催化的可逆磷酸化反应是细胞信号转导的重要组成部分,这一过程几乎参与所有的生理和病理过程。本研究从柽柳中克隆获得一条PP2C基因,命名为ThPP2C。该基因开放读码框（ORF）长849 bp,编码282氨基酸,推测蛋白质分子量为30.54 kDa,理论等电点为7.13。qRT-PCR结果显示,0.4 mol·L^-1 NaCl、20%（w/v） PEG₆₀₀₀、150 μmol·L^-1 ABA和100 μmol·L^-1 JA胁迫处理后,ThPP2C基因在刚毛柽柳根和叶中的表达均发生了明显改变,但时空表达模式不完全相同。NaCl、ABA和JA处理后ThPP2C基因在叶中都表现为下调表达。而根中,NaCl和JA胁迫后主要表现为上调表达。ABA处理早期表达下调,随后表达量逐渐增加。与其他3种胁迫不同的是,PEG₆₀₀₀处理后ThPP2C基因在根中明显下调,而在叶中胁迫早期表现不明显,48 h后被高度诱导。表明ThPP2C基因可能参与了刚毛柽柳高盐、干旱以及激素处理的适应过程,但其功能还有待进一步验证。     

柽柳bZIP基因调控耐盐相关基因的表达

本研究探讨了柽柳（Tamarixhispida）bZIP（basicleucine zipper）基因对抗逆基因表达的调控。我们比较了非盐胁迫和盐胁迫条件下非转基因和转bZIP基因植株的SOD、POD、ATPase、GST、LTP和LEA等基因表达量的变化。结果表明,在非胁迫条件下,bZIP转录因子可能直接调控了poxN1、TOBPXD、TOBLTP和ltp1基因的表达,而其他基因的表达可能不受bZIP转录因子的直接调控。在盐胁迫下,bZIP转录因子能够直接或间接地调控部分抗逆基因的表达,使它们的表达量显著增强。     

刚毛柽柳ThDREB基因在酵母中的表达及抗逆能力分析

DREB蛋白能特异地与DRE（dehydration responsive element）顺式作用元件结合,从而调控下游多个与逆境相关基因的表达,在植物对多种逆境胁迫的应答反应中起重要调节作用。为了研究刚毛柽柳ThDREB基因是否具有抗逆功能,将ThDREB基因插入到酵母表达载体pYES2中构建成重组载体,转入酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中获得重组型酵母。分别比较转ThDREB基因酵母和转空载体对照酵母在山梨醇、H₂O₂、CdCl₂、NaCl、Na₂CO₃、MgCl₂、-20℃胁迫处理之后的存活能力。结果显示,ThDREB基因能有效提高转基因酵母的抗干旱、盐、碱、氧化、重金属及低温胁迫的能力,表明ThDREB基因可能参与了柽柳多种抗逆调控过程。     

塔里木河下游地下水位对柽柳叶绿素荧光特性的影响

选取塔里木河下游3处地下水埋深6m的监测井位作为研究点,结合典型生态监测断面的地下水位监测数据,分析不同地下水埋深处柽柳的叶绿素荧光特性和光系统的光合活性.结果表明:随着地下水埋深加大和干旱胁迫加剧,柽柳叶片的实际光化学效率、电子传输速率和光化学猝灭等参数普遍下降;非光化学猝灭和调节性能量耗散量子产量等参数显著升高,而最大光量子产量总体处于相对适宜状态.干旱胁迫下柽柳的PSII光合活性随地下水埋深增大而下降,捕获光能的过剩程度加剧,发生光抑制的几率增大,其自身良好的抗旱性和自我调节机制,使光系统II尚未发生显著光损伤.     

烟草磷转运蛋白基因NtPHT2;1的克隆和表达分析

植物对磷酸盐的吸收与利用主要依靠磷转运蛋白,其中PHT2家族编码的低亲和磷转运蛋白主要负责植物在正常供磷条件下磷酸盐的吸收、转运与再利用。为了探究低亲和磷转运蛋白基因NtPHT2;1在烟草转运磷酸盐中的作用和表达模式,本研究以普通烟草K326的cDNA为模板,克隆得到NtPHT2;1,对该基因进行生物信息学分析和蛋白质的亚细胞定位,并通过荧光定量PCR技术对该基因在低磷等非生物胁迫下的基因表达模式进行分析。结果表明：（1）NtPHT2;1基因的全长为1 764 bp,编码587个氨基酸。（2）亚细胞定位结果表明,NtPHT2;1蛋白定位于叶绿体上。（3）同源性比对发现,NtPHT2;1蛋白与辣椒CaPHT2;1蛋白的同源性最高达到91.00%。（4）启动子分析表明,NtPHT2;1启动子含有参与调控植物衰老、逆境胁迫相关的顺式作用元件。（5）组织表达模式分析表明,NtPHT2;1在叶片中的表达量最高,新叶中的表达量比老叶中的高;在低磷诱导条件下,该基因的表达量与正常条件相比差异不显著。（6）不同非生物胁迫下的表达模式表明,在盐胁迫和干旱胁迫下,该基因的表达量显著降低。研究认为,NtPHT2;1基因主要是负责烟株正常生长发育条件下磷酸盐的转运与利用。     

过量表达番茄类囊体膜抗坏血酸过氧化物酶基因（StAPX）提高了烟草种苗的抗氧化能力

为了探讨叶绿体类囊体膜抗坏血酸过氧化物酶（tAPX）与其抗氧化性的关系,从番茄叶片中分离了叶绿体类囊体膜抗坏血酸过氧化物酶基因（StA跚并转入到烟草中。以野生型（WT）、转正义StAPX烟草株系T3-3和T3-6为试材,测定了外源过氧化氢诱导的氧化胁迫条件下APX酶活性、过氧化氢酶（CAT）活性、过氧化氢（H2O2）含量、叶绿素荧光参数及叶绿素含量等。Northern杂交显示StAPX因的表达受外源H2O2氧化胁迫的诱导。氧化胁迫下转基因烟草的APX酶活性和清除H2O2的能力都显著高于野生型,并且转基因烟草比野生型具有更高的PSII最大光化学效率及叶绿素含量。结果表明,．刚尸舶勺过量表达有助于提高外源H2O2诱导的转基因烟草的抗氧化能力。     

干旱胁迫下刚毛柽柳消减文库的构建及分析

以干旱胁迫下的刚毛柽柳根部组织cDNA为tester,正常生长的刚毛柽柳根部组织cDNA为driver,利用抑制性消减杂交技术(SSH)构建了干旱胁迫下刚毛柽柳根部组织的消减文库。文库克隆的重组率为95%,插入片段大部分集中在250~600 bp之间。通过对文库阳性克隆的随机测序,获得了如Mn-SOD、myb相关蛋白、锌指蛋白等17种与干旱胁迫相关的基因,它们涉及了植物的渗透调节、信号传递、转录调控、活性氧清除等方面。所得EST序列已被GenBank收录。实验为抗逆基因克隆和系统研究干旱胁迫下柽柳根部基因的表达奠定了基础。     

白桦BpbHLH112基因克隆及其启动子表达特性分析

克隆白桦BpbHLH112基因的编码序列，并进行生物信息学分析。通过实时荧光定量PCR技术分析该基因在不同胁迫处理下的表达模式，进一步克隆了BpbHLH112基因上游1 446 bp的启动子区域，序列分析表明，该区域含有多个逆境响应、激素响应以及信号转导等相关元件，通过构建BpbHLH112启动子片段融合GUS报告基因的表达载体并进行烟草瞬时转化，分析在不同胁迫处理条件下BpbHLH112启动子驱动GUS基因表达的活性，结果表明BpbHLH112启动子的表达能够被一些逆境胁迫因子诱导，本研究结果为深入研究BpbHLH112调控白桦应对非生物胁迫作用的分子机理提供了理论依据。