星星草脱氢抗坏血酸还原酶（PtDHAR）cDNA的克隆及表达分析

脱氢抗坏血酸还原酶是抗坏血酸代谢循环中的关键酶,在多种植物中与抗胁迫相关。为了获得抗盐碱植物星星草中该基因序列,利用RACE技术,从星星草中克隆出脱氢抗坏血酸还原酶基因（PtDHAR）的cDNA全长序列,其GenBank登录号为HM125046。PtDHAR cDNA核苷酸序列长度为987bp,开放阅读框为639bp,编码213个氨基酸。该基因编码的氨基酸序列与水稻、小麦等禾本科作物具有很高的同源性。Northern杂交分析表明,该基因在盐碱胁迫下表达量显著升高。     

星星草耐盐碱生理机制的初步研究

对盐碱胁迫下星星草幼苗光全特性,蒸腾速率,水分利用效率,电解质外渗率,Ｎａ＾＋和Ｋ＾＋含量,可溶性盐含量,游离脯氨酸含量和可溶性糖含量的研究结果表明,在低浓度盐碱胁迫下,星星草幼苗的抗起因三性是以其具有一定的耐盐光合蒸腾特性,和较强的渗透调节能为基础。     

cDNA微阵列技术研究干旱胁迫下星星草基因的表达

运用cDNA微阵列技术研究干旱胁迫下星星草基因的表达。制备了载有660条星星草单一基因的cDNA微阵列。分别对干旱胁迫和对照星星草的mRNA进行荧光标记,并与载有星星草基因的cDNA微阵列进行杂交,通过芯片的杂交信号强度分析,共获得22个下调表达和17个上调表达的基因。BLASTX分析表明这些基因按功能可以分为脱水保护、信号转导与调控、活性氧清除、代谢、核糖体蛋白等几大类。发现了一些与干旱胁迫相关的功能未知基因和新基因。     

过量表达星星草PtSOS_1提高拟南芥的耐盐性

将星星草中分离的质膜型Na+/H+逆向转运蛋白基因PtSOS1(GenBank登录号EF440291)构建到pGWB2植物表达载体上,转化拟南芥,获得抗卡那霉素的抗性植株.PCR和Northern检测表明,PtSOS1已整合到拟南芥基因组中并过量表达.耐盐性实验表明,PtSOS1过量表达提高了拟南芥植株的耐盐性.盐分测定表明,盐胁迫下PtSOS1转基因植株中Na+积累低于野生型的,K+含量则高于野生型的,转基因植株中K+/Na+比值高于野生型.     

陆地棉GhPS2基因的克隆和表达分析

卤代酸脱卤酶(HAD)在调节植物生长发育和响应磷缺乏胁迫方面具有重要作用。该研究基于前期陆地棉根部低磷胁迫基因差异表达序列数据分析,以陆地棉新陆早19为材料,对GhPS2基因进行克隆,并对其基因组DNA与cDNA测序分析,借助生物信息学方法分析GhPS2的基因结构和进化关系;采用荧光定量PCR(qRT-PCR)的方法检测该基因于根、茎、叶、花4个器官的基因表达量变化和低磷胁迫下0,4,12,24,72 h的相对表达。结果表明,(1)成功获得陆地棉GhPS2基因,该基因的开放阅读框序列长度813 bp,编码270个氨基酸,存在3个内含子,属于HAD家族,其中存在1个保守结构域名为Put-Phosphatase。(2)序列比对和进化分析显示,陆地棉GhPS2与其他棉种PS2、榴莲PS2的相似性分别为93%和83.15%。(3)qRT-PCR结果表明,GhPS2基因在根中表达量最高,其次是茎和花,在叶中表达量最低,该基因在低磷胁迫4 h时相对表达量达到最高值,低磷胁迫72 h时是适磷处理的16.66倍。研究表明,GhPS2基因属于低磷胁迫响应基因,在棉花响应低磷胁迫过程中具有重要作用。     

星星草质膜型Na+/H+逆向转运蛋白基因的克隆和特性分析

用RT-PCR及RACE方法从盐生植物星星草中分离了Na^＋／H^＋逆向转运蛋白基因的cDNA（PtSOS1,GenBank登录号EF440291）,PtSOS1的cDNA长度为3775bp,5’非翻译区为69bp,3’非翻译区为292bp,开放阅读框为3414bp,编码1137个氨基酸。氨基酸同源性分析表明,PtSOS1与小麦、水稻和拟南芥质膜型Na^＋／H^＋逆向转运蛋白的一致性分别为88％、79％和66％。预测分析表明,PtSOS1具有11个跨膜结构区域,基因组DNA的Southern分析表明PtSOS1是单拷贝基因。半定量RT-PCR结果显示,PtSOS1的mRNA受盐胁迫上调表达,暗示PtSOS1可能在星星草较强的抗盐碱能力中起作用。     

盐碱胁迫下星星草种子萌发过程中氮代谢的初步研究

对不同浓度Ｎａ２ＣＯ３胁迫下星星草种子萌发过程中可溶性蛋白质,游离氨基酸及游离脯氨酸含量的变化进行了研究。结果表明：无盐胁迫下,伴随种子的萌发过程,可溶性蛋白质,游离氨基酸含量不断增加。     

星星草cDNA文库构建和金属硫蛋白(MT-1)基因的克隆

以受NaHCO3胁迫后的星星草叶片组织为材料构建了cDNA文库,文库的初始滴度为2.0×106pfu,重组率为95%,平均插入片段长度为0.8kb,扩增后文库的滴度为4.0×109pfu.mL-1.文库克隆随机测序获得了星星草的金属硫蛋白(MT-1)基因的全长cDNA序列,显示文库中含有一定量的全长基因.MT-1基因全长622bp,其中5'非翻译区57 bp,3'非翻译区343 bp,开放读码框长222 bp,编码73个氨基酸,氨基酸序列中具有植物MT-1蛋白特有的金属响应元件(MRE)序列,MT-1蛋白的分子量为7.814 kD,理论等电点为4.72.     

大麦铁蛋白基因(HvFer1)cDNA的克隆和表达

根据玉米铁蛋白ZmFer1的氨基酸序列,采用同源序列法进行序列拼接和引物设计,RT-PCR扩增获得了1个源自二叶期大麦叶片mRNA的大麦铁蛋白基因cDNA片段,HvFer1(GenBank登录号为EF440353)。HvFer1全长1023 bp,5′非翻译区56 bp,3′非翻译区202 bp,开放阅读框编码254个氨基酸。序列分析表明,此蛋白与已知植物铁蛋白高度同源,相似性介于56.7%～83.7%之间,N端具27个氨基酸的信号肽,C端(84～247)具有1个类似铁蛋白的功能域。RT-PCR表达谱分析显示,HvFer1在大麦的茎、叶、幼穗和幼根均能表达,茎和幼穗中表达量略高些。此外,HvFer1受PEG和盐胁迫的强烈诱导表达,中度铁胁迫也可不同程度地增加HvFer1的表达量。     

大鲵铁蛋白重链FTH基因的克隆、鉴定及表达分析

从大鲵皮肤cDNA文库中,筛选出大鲵铁蛋白重链AdFTH的cDNA序列,其全长为864 bp,开放阅读框为531 bp,编码176个氨基酸,5'和3'非翻译编码区（Untranslated region,UTR）分别为120 bp和214 bp,预测蛋白质的分子量为20.6 kD,理论等电点PI为5.41,预测蛋白无信号肽及跨膜结构,在5'-UTR的2251 bp处有一个特殊的铁反应元件（Iron response element,IRE）。同源性和系统进化分析表明,铁蛋白重链在进化上有着较高的保守性。实时定量PCR结果表明,大鲵铁蛋白重链mRNA在各个组织中广泛表达,其中肝脏的表达量高于其他8种组织,表明肝脏是大鲵主要的参与铁储存代谢的器官。成功构建了大鲵铁蛋白重链的重组表达载体pET32a-AdFTH,利用大肠杆菌Escherichia coli BL21表达系统和Ni2+亲和层析方法,获得了纯度较高的重组大鲵铁蛋白,并证实重组大鲵铁蛋白（Recombinant AdFTH protein,rAdFTH）具有氧化和吸收铁离子的功能,为进一步制备AdFTH抗体了解其在大鲵体内的多种作用机制打下坚实的基础。       

差异显示技术研究NaHCO_3胁迫下星星草基因表达

用差异显示技术研究NaHCO3胁迫下星星草(Puccinelliatenuiflora)基因的表达。经ReverseNorth-ern检测,获得了7个差异表达的基因片段。其中,6个为胁迫后诱导表达,1个为胁迫后抑制表达。序列同源性分析表明,胁迫诱导表达的6个基因片段中,1个与钙依赖性蛋白激酶(CDPKs)基因同源性较高,其余5个可能为新序列,胁迫后抑制表达的基因片段与假定的adaptor蛋白基因同源性较高。本研究为进一步研究星星草的抗盐机理奠定了基础。     

碱胁迫下耐碱植物星星草体内柠檬酸特异积累现象

对碱胁迫(0-175 mmol/L Na2CO3)下星星草(Puccinellia tenuiflora (Griseb.) Scribn.et Merr.)体内柠檬酸的积累规律及其相关胁变指标进行分析测定.实验结果证明:积累柠檬酸是星星草对碱胁迫特有的生理反应.盐胁迫(0-400 mmol/L NaCl)下,柠檬酸含量反而稍有下降.柠檬酸积累量随碱胁迫强度增大而增大,低胁迫强度时积累量上升缓慢,当胁迫强度大于100 mmol/L Na2CO3时,积累量明显上升.柠檬酸积累与胁迫时间之间呈直角曲线关系,一定胁迫强度下胁迫4 h后即可测出柠檬酸含量明显上升,约48 h后渐趋最大值.碱胁迫144 h后星星草各部位中柠檬酸含量从高到低的顺序依次是老叶、成熟叶、老叶鞘、幼叶鞘、幼茎、老茎和幼叶.成熟叶中柠檬酸随碱胁迫强度增大而逐渐上升,老叶和叶鞘中的柠檬酸在碱胁迫强度大于125 mmol/L后急剧上升,茎中柠檬酸含量无明显增高,幼叶中柠檬酸含量基本不变.实验证明,碱胁迫下积累的主要是柠檬酸,其他有机酸无明显变化.     

cDNA微阵列技术研究NaHCO3胁迫下星星草基因表达谱

为研究NaHCO3胁迫下星星草基因的表达,分别将荧光染料Cy5-dCTP和Cy3-dCTP用反转录方法标记在处理和对照星星草cDNA上制成探针,并与载有星星草基因的cDNA芯片进行杂交。通过对芯片的杂交信号强度分析来研究基因的表达情况。分析结果显示,共有25个基因在NaHCO3胁迫处理前后差异表达,其中17个基因在NaHCO3胁迫下表达下调,8个基因在NaHCO3胁迫下表达上调。生物信息学分析表明这些基因的功能涉及了信号传导与转录调控、细胞防御、细胞代谢等多个方面。从而获得了NaHCO3胁迫下星星草的基因表达谱,定量地阐述了NaHCO3胁迫和非胁迫条件下星星草基因的差异表达情况。     

松嫩草原碱茅(Puccinellia tenuiflora)热值和能量动态的研究

碱茅植株热值的季节变化出现3个峰值,并依次降低,最大值在5月初。茎、叶、穗和立枯体热值的季节变化不规则,茎和叶最大值均在5月初,最小值茎在7月初,叶在6月初;穗最大值在7月中旬,最小值在6月初;立枯体最大值在8月初,最小值在7月中旬。在整个生长季表现为穗热值＞叶＞茎＞立枯体。碱茅种群地上部能量现存量的季节变化,呈单峰曲线,峰值出现在9月初,为6967.75kJ/m^2。不同季节能量在各器官中的分配比率为,5月份为叶＞茎;6月份为茎＞叶;7月初至中旬为茎＞叶＞穗＞立枯体;8月初至9月初为茎＞叶＞立枯体＞穗;9月中旬为立枯体＞叶＞茎＞穗。能量现存量垂直结构,地上部为从地表至20cm高度逐渐增加,最大值在10－20cm层占地上部能量现存量的36.13%,然后逐渐下降,地下部的变化规律为随着浓度增加能值逐渐减小,最大值在0－10cm层占地下部能量现存量的69.01%。     

生长不同年数星星草光合能力的比较研究

对松嫩盐碱草地上人工种植生长１年、２年、３年、６年的星星草和野生的天然星星草,在星星草光合速率最高的抽穗期测定了光－光合速率曲线,比较了不同生长年数星星草的光合能力。不同生长年数星星草的光－光合速率曲线均近似为双曲线,但又有各自的特点。１年生星星草的光补偿点和光饱和点最低,光饱和光合速率和低光强下的光强系数最高。６年生星星草的光补偿点和光饱和点最高,光饱和光合速率和低光强下的光强系数也最低。据此推定不同生长年数星星草的光合能力由强到弱的顺序为１年生星星草＞２年生星星草≥３年生星星草＞天然星星草＞６年生星星草。     

牡丹不定根形成相关基因PsARRO-1的克隆及表达分析

不定根发生相关加氧酶基因（adventitious rooting related oxygenase,ARRO—1）被认为是木本植物不定根形成的分子标记之一,属不定根发生起始阶段的特异表达基因。本实验以牡丹‘乌龙捧盛’为材料,运用RT-PCR和RACE相结合的方法克隆得到一个ARRO-1的全长cDNA序列,命名为PsARRO-J（GenBank登录号KJ620008）。PsARRO-1cDNA序列的开放阅读框长度为900bp,编码299个氨基酸。氨基酸序列同源性分析结果显示与拟南芥、毛果杨、苹果、梅花等植物有较高的相似性。利用实时荧光定量PCR对该基因在牡丹‘凤丹白’试管苗及实生苗的表达情况分析表明,PsARRO-1在试管苗及实生苗的根、茎、叶、花中均有不同程度的表达,根中的平均表达量大于其他部位,且实生苗中的整体表达量一般高于试管苗中的表达量。试管苗中,PsARRO-1在根中的表达量变化趋势明显,生根诱导初期表达量平稳且微弱,第10天开始上调表达,第15天和第40天分别出现两次峰值;实生苗中,PsARRO-1在根中的表达量在取样初期就开始快速上升,第10天达到峰值,之后迅速回落。这与牡丹不定根的发生过程基本一致,说明PsARRO-1与牡丹不定根的形成密切相关。     

退化草原碱茅的生物量与环境因子动态关系的研究

碱茅在退化草原上的生长具有明显的季节变化规律 ,生物量最大值在 8月份 ( 98.4g/m2 )。通径分析表明 :土壤水解氮、有效磷 ,速效钾 ,pH ,含水量和电导率在 8种环境因子中对碱茅的生长 ,无论直接影响 ,还是间接影响都是很重要的