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。     

过表达胡杨XTH基因能够提高烟草抗旱性

胡杨是典型的抗旱树种。挖掘和鉴定胡杨的耐旱基因对于提高植物抗旱性具有重要意义。木葡聚糖内转糖苷酶/水解酶（XTH）是植物细胞壁重构过程中的关键酶,在植物逆境胁迫响应中发挥重要作用。我们前期已从胡杨叶片中克隆了PeXTH基因。本文利用Real-time PCR检测PeXTH基因在干旱胁迫下的表达水平。在此基础上,构建植物表达载体pMDC85-PeXTH,通过农杆菌介导法将PeXTH基因转入烟草,分析过表达PeXTH基因烟草的抗旱性。研究发现,胡杨叶片中PeXTH基因的表达受干旱胁迫诱导。干旱处理后,转PeXTH基因烟草的萌发率明显高于野生型烟草;与野生型植株相比,转基因植株的叶片失水速率明显降低。干旱胁迫下,转基因烟草的气孔开度仅为野生型烟草的51.2%～53.6%。结果表明,过表达PeXTH基因能够提高烟草的抗旱性。本研究丰富了对胡杨PeXTH基因功能的认识,为植物抗旱分子育种提供了重要的基因资源。     

过量表达谷胱甘肽转移酶基因对转基因拟南芥抗旱能力的影响

盐地碱蓬谷胱甘肽转移酶基因（OST）在拟南芥中过量表达后,在干旱胁迫下,转基因拟南芥植株的干重比野生型植株高,其总谷胱甘肽含量和谷胱甘肽库的氧化水平都比野生型植株的高,而丙二醛含量则比野生型的低。这些显示转基因拟南芥的抗干旱胁迫能力有所增强。     

DREB类转录因子介导的烟草抗非生物胁迫特性研究

检测并分析了转BnDREB1-5基因烟草叶片的持水性能,上、下表皮气孔大小和密度及叶绿素含量,并在自然失水7 h后检测了细胞的离子泄漏状况。结果表明:转基因烟草叶片单位时间内每平方厘米的失水量是野生型烟草叶片的62%;上表皮的气孔大于野生型,而气孔开度小于野生型;野生型烟草叶片上的气孔密度接近转基因烟草的1.5倍;野生型烟草叶片的叶绿素含量比转基因烟草叶片高29%;野生型烟草叶片的质膜相对透性是转基因烟草叶片的1.4倍。     

转PvP5CS2基因烟草对干旱胁迫的反应

为了验证普通菜豆脯氨酸合成酶基因PvP5CS2在改善作物抗旱性方面的作用,构建了普通菜豆PvP5CS2基因的烟草表达载体pCAPE2-PvP5CS2,利用农杆菌将PvP5CS2导入烟草,获得15株阳性转PvP5CS2基因植株。干旱胁迫条件下,转基因烟草植株和野生型植株叶片中脯氨酸含量、叶片相对含水量和萎蔫叶片数的差异均达到极显著水平。转基因烟草的脯氨酸含量、叶片相对含水量分别是野生型的2．30倍和1．26倍,而萎蔫叶片数只相当于野生型的90％。表明超表达PvP5CS2基因的烟草植株在干旱胁迫条件下能积累较多的脯氨酸,抗旱性得到初步改善。     

高表达miR396小分子导致拟南芥花柱头弯曲

MicroRNAs（miRNAs）是大小约21个碱基、内源、非编码的小分子RNA。以拟南芥（Arabidopsis thaliana）miR396小分子为研究对象,分别克隆到了miR396小分子的两个前体（MIR396a,MIR396b）,得到了转基因植株。通过转基因植株的遗传学研究发现,高表达miR396小分子导致转基因拟南芥的花柱头弯曲。花柱头的弯曲影响了角果的正常发育。另外,Northern杂交结果表明转基因拟南芥花部位的miR396及其前体的表达量与对照相比显著增加。这些结果表明高表达miR396小分子可以导致拟南芥花柱头弯曲。     

拟南芥黑芥子酶TGG1对抗旱性的作用

为阐明拟南芥中黑芥子酶TGG1对抗旱性的影响,构建了35S启动子驱动的TGG1过表达载体,并将其转入拟南芥获得了转基因植株。以野生型和过量表达TGG1的转基因植株为材料,进行干旱胁迫实验,结果显示,在甘露醇模拟的干旱胁迫下35S∶TGG1种子平均发芽率显著高于野生型,平均相对电导率则显著低于野生型;自然干旱胁迫下,35S∶TGG1的相对失水速率显著慢于野生型,而干旱复水后的平均存活率则显著高于野生型。对气孔的观察结果表明,过表达TGG1的转基因植株气孔对ABA处理具有更高的敏感性,气孔关闭程度显著高于野生型植株。以上研究结果表明,过量表达TGG1基因可显著提高拟南芥的抗旱能力,而且其抗性机制很可能与气孔在逆境下的关闭程度有关。     

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。     

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。     

过表达抗miR98的OsmCSD2基因提高水稻的重金属抗性

CSD（Cu／Zn superoxide dismutases）基因在拟南芥中参与多种胁迫应答,而miR398是CSD基因响应胁迫的原因。此处,我们成功克隆出了水稻的OsCSD2基因,并根据密码子的兼并性,突变了miR398作用的位点,但不改变其氨基酸序列,得到新的抗miR398的OsmCSD2,构建过表达载体并转入水稻中。对阳性转基因株系的分子鉴定表明,过表达植株的OsmCSD2基因获得了高表达。在重金属铜胁迫下,转基因株系表现出良好的抗逆性,H2O2含量显著低于野生型。     

miR396-GRF模块参与植物逆境胁迫响应的研究进展

miR396-GRF模块是一类新型高效的植物生长发育调控模块。该模块中miR396通过负调控生长调节因子GRF,影响植物生长发育过程中的信号传导通路,并广泛参与植物对干旱、盐害、温度、UV-B等非生物胁迫,以及胞囊线虫和病原菌等造成的生物胁迫的响应过程。本文综述了miR396-GRF模块的调控网络和其参与植物抗逆响应的作用机理,并探讨了相关研究动态及存在的问题,旨在为进一步推动GRF相关研究提供理论参考。     

A role for the miR396/GRF network in specification of organ type during flower development,as supported by ectopic expression of Populus trichocarpa miR396c in transgenic tobacco

The MIR396 family, composed of ath‐miR396a and ath‐miR396b in Arabidopsis, is conserved among plant species and is known to target the Growth‐Regulating Factor (GRF) gene family. ath‐miR396 overexpressors or grf mutants are characterised by small and narrow leaves and show embryogenic defects such as cotyledon fusion. Heterologous expression of ath‐miR396a has been reported in tobacco and resulted in reduction of the expression of three NtGRF genes. In this study, the precursor of the Populus trichocarpa ptc‐miR396c, with a mature sequence identical to ath‐miR396b, was expressed under control of the CaMV35S promoter in tobacco. Typical phenotypes of GRF down‐regulation were observed, including cotyledon fusion and lack of shoot apical meristem (SAM). At later stage of growth, transgenic plants had delayed development and altered specification of organ type during flower development. The third and fourth whorls of floral organs were modified into stigmatoid anthers and fasciated carpels, respectively. Several NtGRF genes containing a miR396 binding site were found to be down‐regulated, and the cleavage of their corresponding mRNA at the miR396 binding site was confirmed for two of them using RACE‐PCR analysis. The data obtained agree with the functional conservation of the miR396 family in plants and suggest a role for the miR396/GRF network in determination of floral organ specification.     

龙眼miR396分子进化特性及响应蓝光的表达分析

关于蓝光对龙眼胚性愈伤组织miRNA组学研究中发现大量响应蓝光的miRNAs,挑选关键且差异表达的miR396a-3p_2和miR396b-5p进行分子进化特性分析,以进一步明确它们在龙眼响应蓝光过程中的作用。该研究对前体和成熟体进化树、前体二级结构、启动子顺式作用元件、靶基因预测及其响应蓝光表达模式等进行分析。结果表明:(1)由5p臂上形成的miR396成熟体序列保守性较高,由3p臂上形成的miR396成熟体序列特异性较大;茎序列的保守性高于环序列,5p臂上保守性高于3p臂。(2)miR396a-3p_2和miR396b-5p的启动子主要包括光、激素、生物和非生物胁迫响应元件,可能通过这些顺式元件在龙眼响应蓝光中起调控作用;其响应蓝光的靶基因或蛋白主要包括生长素调控因子(GRF2)、LRR类受体丝氨酸(FLS2)、乙烯不敏感蛋白(EIN3)和DNA定向RNA聚合酶α亚基(rpoA)等。(3)实时荧光定量PCR结果表明,miR396a-3p_2和miR396b-5p在不同光质的表达模式存在差异;在不同光强的蓝光条件下,miR396b-5p与其靶基因的表达趋势基本呈负相关,而miR396a-3p_2与rpoA的表达趋势未呈负相关,可能存在其他miR396家族成员或miRNAs同时调控,从而实现靶基因转录水平的调控。