【目的】NAC类转录因子是植物特有的最大的转录因子家族之一,广泛参与植物的生长发育过程,并在植物响应盐、干旱等多种非生物胁迫的过程中发挥至关重要的调控作用。本研究拟从盐生木本植物刚毛柽柳中克隆获得一个NAC转录因子基因,研究该基因的耐盐、抗旱功能,以期为研究木本植物NAC转录因子的抗逆分子机制奠定理论基础。【方法】在刚毛柽柳NaHCO_3胁迫转录组数据库中筛选获得一个NAC转录因子基因,将其命名为ThNAC24(GenBank登陆号:KF031949)。利用生物信息学工具将其与其他9个物种的NAC蛋白进行多序列比对,与拟南芥105个NAC蛋白进行进化树分析。分别用300 mmol·L~(-1) NaCl和400 mmol·L~(-1)甘露醇对刚毛柽柳进行胁迫,在胁迫6、12、24和48 h后分别取刚毛柽柳根及叶组织。通过实时荧光定量RT-PCR(qRT-PCR)技术分析盐、干旱胁迫下ThNAC24基因在不同胁迫时间点及不同组织的表达情况,初步鉴定其是否响应盐、干旱胁迫。为进一步研究ThNAC24基因的抗逆功能,分别构建植物过表达(pROKⅡ-ThNAC24)及抑制表达(pFGC5941-ThNAC24)载体。利用农杆菌介导的高效瞬时遗传转化体系获得ThNAC24基因瞬时过表达(OE)、抑制表达(IE)及对照(Control)刚毛柽柳植株。在盐、干旱胁迫下分析比较了ThNAC24基因瞬时过表达、抑制表达及对照刚毛柽柳植株的二氨基联苯胺(DAB)和氯化硝基四氮唑蓝(NBT)染色情况,过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性,及电解质渗透率、失水率及丙二醛(MDA)含量,鉴定ThNAC24基因的耐盐、抗旱功能。【结果】ThNAC24基因的开放阅读框为1 023 bp,编码340个氨基酸。多序列比对结果显示ThNAC24在N端的氨基酸序列相似度比较高,具有NAC家族的序列特征;系统进化树分析结果显示ThNAC24与ANAC103和ANAC082的亲缘关系较近。qRT-PCR结果显示:盐胁迫下,ThNAC24基因上调表达,在根组织中胁迫12 h表达量最高,而叶组织中胁迫24 h的表达量最高;干旱胁迫下,ThNAC24基因上调表达,在根组织中胁迫6 h表达量最高,在叶组织中胁迫12 h的表达量最高。ThNAC24基因在刚毛柽柳根和叶组织中均有表达且响应盐和干旱胁迫。过表达ThNAC24基因显著降低了刚毛柽柳H_2O_2和超氧阴离子含量,增强了POD和SOD酶的活性,从而减少活性氧(ROS)的积累。过表达ThNAC24基因能够降低刚毛柽柳在逆境胁迫下的电解质渗透率、失水率及MDA的积累,从而保护细胞膜结构的完整性。【结论】刚毛柽柳ThNAC24基因能够响应盐、干旱胁迫,过表达ThNAC24基因植株通过增强POD和SOD活性,进而提高ROS清除能力,减少细胞受损或死亡,从而提高刚毛柽柳的耐盐及抗旱能力。

【目的】脯氨酸在植物对盐和干旱胁迫应答中起重要的渗透调节作用,增加植物体内脯氨酸含量可以提高植物抗逆性。吡咯啉-5-羧酸还原酶(P5CR)是合成脯氨酸的重要还原酶,本研究拟从抗旱耐盐植物刚毛柽柳中克隆获得1个ThP5CR基因,研究该基因的抗逆功能,为该基因用于林木基因工程育种奠定理论基础。【方法】以"Pyrroline 5 Carboxylate Reductase"作为关键词,对实验室前期构建的刚毛柽柳转录组序列进行比对查找获得ThP5CR基因c DNA序列,并通过RT-PCR和测序验证克隆获得的ThP

在有机体的生长和发育过程中,基因表达在转录、转录后和翻译水平都受到严格地调控。转录调控是基因表达调控的第一步,曾被认为是基因表达的主要调控机制,但是随着对转录后调控机制越来

翻译起始因子是一类翻译起始所必需的特异蛋白因子,前期研究表明柽柳翻译起始因子(The IF1A)基因能对外界盐和干旱等非生物胁迫做出响应,且过表达The IF1A基因能提高酵母和烟草的抗旱耐盐能力。为进一步研究The IF1A基因的抗逆机制,本研究通过酵母双杂交对柽柳翻译起始因子(The IF1A)基因的互作蛋白进行了筛选,共获得5个互作蛋白,分别为RNA聚合酶βII亚基(RNA polymerase beta II subunit)、ATP合成酶CF1α亚基蛋白(ATP synthase CF1 alpha subunit protein)、细胞色素b6/f复合物亚基IV(cytochrom...

【目的】锌指蛋白(ZFP，Zinc Finger Proteins)是植物中的一类重要的转录调控因子，在植物生长发育、逆境胁迫应答等方面具有重要的作用。通过分析刚毛柽柳Tamarix hispida锌指蛋白基因ThZFP3的耐盐、抗旱功能，为林木抗逆遗传改良提供了理论基础。【方法】在通过蘸花法获得过表达ThZFP3转基因拟南芥；在NaCl和Mannitol(甘露醇)胁迫下，观察转基因和对照拟南芥的萌芽成活率、根长、鲜质量和表型变化；在利用农杆菌瞬时转化体系获得瞬时过表达(OE)、抑制表达(RNAi)和对照(Control)转基因刚毛柽柳，胁迫下分别对三种转基因柽柳进行组织化学染色和抗逆相关生理指标测定，鉴定ThZFP3基因的抗旱、耐盐能力。【结果】在胁迫条件下，转基因拟南芥的萌芽成活率、根长、鲜质量和长势均优于野生型，表明ThZFP3基因可提高转基因拟南芥的抗旱耐盐能力；过表达ThZFP3基因显著增强了刚毛柽柳中POD和SOD的活性，从而减少活性氧(ROS)的积累；过表达ThZFP3基因可以减少刚毛柽柳中MDA的积累、降低电解质渗透率，保护细胞膜的完整。【结论】过表达ThZFP3基因可以提高刚毛柽柳体内ROS清除能力，降低细胞损伤程度，从而提高刚毛柽柳的抗旱耐盐能力。

过氧化还原蛋白(Prxs)是植物体内重要的抗氧化酶。为深入研究Prx基因在柽柳非生物胁迫中的作用,从柽柳cDNA文库中获得了2条Prx的单一序列ThPrx1与ThPrx2,其中ThPrx1为部分序列,ThPrx2为全长序列。生物信息学分析表明,2条ThPrx与植物Prx同源基因的氨基酸序列具有较高的同源性,并且ThPrx1和ThPrx2分别属于Prx的PrxⅡ和2-CysPrxs亚家族。通过实时定量PCR对这2个ThPrx基因在不同非生物胁迫(NaCl、PEG、CdCl2、低温及ABA)处理的柽柳根和叶中的表达模式分析显示,2个ThPrx基因在胁迫下的表达模式不同:NaCl、PEG和ABA均能...

【目的】为了研究刚毛柽柳响应盐胁迫的作用机制,本研究以刚毛柽柳叶片为材料,对叶片总蛋白质的提取方法进行优化,探究出适用于双向电泳的刚毛柽柳叶片总蛋白质的提取方法,并建立NaHCO_3胁迫下刚毛柽柳叶片差异蛋白质的表达谱。【方法】本研究比较了改良Tris-三氯乙酸,改良Tris-三氯乙酸+PVP40,改良Tris-三氯乙酸+丙酮和植物蛋白提取试剂盒法4种提取植物蛋白质的方法提取刚毛柽柳叶片总蛋白质的差异,并利用蛋白质双向电泳用技术研究NaHCO_3胁迫后刚毛柽柳叶片蛋白质表达变化,建立了盐胁迫下刚毛柽柳叶片差异蛋白表达谱。【结果】采用改良Tris-三氯乙酸法提取刚毛柽柳叶片蛋白质,利用该方法可获得高质量的蛋白质样品,所得到的双向电泳凝胶图谱中蛋白质分离效果好、图谱分辨率高,通过Image Master 2D Platinum 7.0凝胶分析软件对NaHCO_3处理0和12 h的双向电泳凝胶图谱进行分析,获得了25个响应盐胁迫的差异表达蛋白质,并分析了差异表达蛋白量的变化。【结论】研究结果表明,利用改良Tris-三氯乙酸法提取刚毛柽柳叶片蛋白质适用于双向电泳体系,该方法可以用于对刚毛柽柳叶片蛋白质组学的研究。本研究建立了NaHCO_3胁迫下刚毛柽柳叶片差异蛋白质的表达谱,为进一步分析刚毛柽柳耐盐分子机制奠定了基础。

根据GenBank中毛白杨钙离子依赖型脱氧核糖核酸酶(PtCDD)基因序列,以毛白杨形成层区域的cDNA为模板,经PCR扩增出该基因上游637 bp的cDNA片段。将该片段与PET-30b(+)载体连接,构建杨树PtCDD基因片段原核表达载体并进行表达研究,获得大量的PtCDD-(HIS)6融合蛋白。并进一步对该蛋白进行纯化和功能检测。结果表明:PtCDD基因片段能够在大肠杆菌体内表达出具有DNase功能的蛋白,克服了因表达全酶可能强烈降解DNA所带来的不能最终获得表达产物的问题,为今后PtCDD蛋白的抗体制备以及进一步研究奠定了基础。

【目的】获得割手密SsREMO-1a基因全序列，开展组织特异表达、qPCR分析、亚细胞定位研究，研究转SsREMO-1a基因拟南芥的表型变化以及CAT基因的表达模式。【方法】以海南甘蔗野生种（割手密Sp-24）为材料，通过PCR、纯化、克隆和测序验证后获得完整的割手密SsREMO-1a基因序列。对苗期正常生长的割手密进行干旱胁迫处理，于胁迫处理后0、1、2、3、4和5 d收集幼嫩叶片、根和茎等组织进行组织特异表达分析和qPCR分析。采用烟草亚细胞定位技术、基因遗传转化技术等对SsREMO-1a的表达情况进行组织定位和功能分析。构建pBI221-SsREMO-1a-GFP融合表达载体，通过农杆菌转化烟草进行细胞定位分析。构建过量表达载体pCAMBIA 1304-SsREMO-1a，利用农杆菌转化法将SsREMO-1a导入拟南芥，观测干旱胁迫后0、1、2、3、4和5 d植株表型以及CAT-1基因表达量。【结果】SsREMO-1a基因全长均为738 bp，开放读码框（ORF）564 bp，编码187个氨基酸；组织特异性表达表明，SsREMO-1a在根、茎、叶中均有表达；qPCR分析结果表明，该基因受干旱胁迫的诱导并呈显著上调表达；亚细胞定位结果表明，SsREMO-1a蛋白定位于细胞膜上；共获得11个转基因拟南芥株系，抗旱性鉴定表明转基因植株能够提高植株的抗旱能力；转基因植株CAT-1基因表达量显著升高。【结论】SsREMO-1a能够提高植株的抗旱能力，对CAT-1基因具有一定的调控作用。

【目的】从华东葡萄抗白粉病株系‘白河-35-1’中克隆VpMYBR1基因,并进行基因表达与功能分析,为揭示抗白粉病机制提供理论依据。【方法】采用RT-PCR和RACE技术克隆VpMYBR1基因cDNA全长序列,并利用半定量和定量RT-PCR技术进行不同器官和不同处理后的表达分析;通过花序浸染法转化拟南芥,对转基因及未转化对照植株抗白粉病鉴定、台盼蓝染色和抗病标记基因表达分析研究基因功能。【结果】VpMYBR1基因cDNA序列全长539 bp,有228 bp的完整开放阅读框,编码75个氨基酸,包含1个Sant/myb结构域,GenBank登录号为HQ284197;VpMYBR1基因在‘白河-35...

【目的】异形叶性是植物为适应环境在同一植株上产生多种形态成熟叶片的现象。胡杨是典型的木本异形叶植物,前人研究发现,胡杨异形叶片间展现出不同的生理特性及环境适应性。本研究拟通过对胡杨异形叶差异表达miRNA及其靶基因功能的分析,揭示胡杨叶片形态及其生理变化的分子调控机制。【方法】以成年胡杨披针形叶和锯齿卵圆形叶为实验材料,通过高通量测序对其miRNA的表达模式及差异表达miRNA的靶基因功能进行比较研究。【结果】共获得6个高质量的sRNA文库,各文库有效序列占原始序列的56%～81%。通过比对,共鉴定517个已知miRNA和127个新预测miRNA,主要长度分布区间为20～22 nt,其中的389个miRNA匹配至54个已知的miRNA家族。两种形态叶片共同检出的miRNA有369个,与披针形叶片相比,锯齿卵圆形叶中7个miRNA上调表达,15个下调表达。通过靶基因预测及功能分析,发现差异表达miRNA参与调控胡杨异形叶的抗逆相关途径,如对盐胁迫的响应,磷酸肌醇代谢,角质、软木脂和蜡的生物合成,碱基切除修复和RNA降解等代谢途径。利用实时荧光定量PCR验证了5个差异表达miRNA的表达趋势与高通量测序结果一致,通过PCR检测发现差异表达miRNA与其靶基因存在一定的负调控关系。【结论】胡杨异形叶中miRNA表达模式存在差异。其中,调控植物生长发育的保守的miR167、miR166及调控植物抗逆性的miR172在锯齿卵圆形叶中表达量上调,参与植物逆境响应的保守的miR169、miR396在锯齿卵圆形叶中下调表达,推测差异表达miRNA引起了异形叶间形态的差异,同时使锯齿卵圆形叶对不利环境具有较强的耐受性。这与我们前期有关胡杨异形叶形态与生理特性的研究结果相一致。

MYB转录因子广泛参与植物的生长、发育、生理代谢的调控及胁迫应答,它们均具有保守的MYB结构域。GmMYBJ7是从大豆中分离获得的一个新的MYB基因(GenBank登录号:DQ902864)。亚细胞定位检测结果表明,Gm-MYBJ7蛋白定位于细胞核中;半定量RT-PCR检测结果显示,在紫外辐射、高盐及干旱(PEG)等非生物胁迫处理下,GmMYBJ7在大豆品种吉林3号中的表达量明显降低;构建植物表达载体pCAMBIA2301-GmMYBJ7,利用农杆菌介导法转化烟草NC89,在GmMYBJ7的阳性转化受体中,总黄酮的含量则明显减少。推测GmMYBJ7可能通过对类黄酮生物合成的调控参与植物的基础生...

【目的】分析干旱处理下苹果HYL1基因（MdHYL1）在苹果中的表达情况，并初步分析过量表达MdHYL1转基因苹果根系的生长情况，以了解MdHYL1在干旱中的功能特性。【方法】从金冠苹果中克隆出MdHYL1基因，对其进行干旱下的表达分析、系统进化分析和组织特异性表达分析；利用Gateway技术构建植物过表达载体pGWB414-MdHYL1，通过根癌农杆菌介导法转化苹果无性系GL-3，经卡那霉素筛选，采用PCR和RT-qPCR技术鉴定阳性转基因株系，并对转基因株系的根系生长情况进行观测。【结果】MdHYL1

为挖掘红麻雄性不育核基因,解释红麻花蕾败育的分子机理,通过分析转录组数据,利用同源克隆的方法从红麻花药中克隆出拟南芥MALE STERILITY1(MS1)的同源不育基因,并命名为HcMS1基因。利用生物信息学方法对HcMS1蛋白进行结构、理化性质及亲缘关系等分析,并通过qRT-PCR分析HcMS1基因在红麻不育系、保持系不同时期的表达水平;构建过表达载体,利用叶盘法转化本氏烟草并对转基因烟草进行表型观察。HcMS1基因序列开放阅读框(ORF)为1 950 bp,编码649个氨基酸。生物信息学分析显示,HcMS1蛋白为亲水蛋白,定位在细胞核上且含有典型PHD-finger结构域,没有信号肽和跨膜区结构,与陆地棉MS1蛋白亲缘关系最近,其次为木槿MS1蛋白。qRT-PCR结果表明,HcMS1基因的表达量在保持系和不育系中均呈现先上升、后下降的趋势,且在红麻花蕾的四分体至单核期表达量最高,这与拟南芥中MS1基因表达模式一致;另外在保持系中基因的表达水平显著高于不育系,推测红麻败育与HcMS1基因的低量表达相关。通过遗传转化试验发现,HcMS1转基因烟草株型较矮,花萼大小不一,花筒长度缩短,并出现自交不结实的现象,说明红麻HcMS1基因的异源表达有影响本氏烟草正常育性的功能。从红麻花药中成功克隆出核不育相关基因HcMS1,并对其进行功能分析,为后续红麻雄性不育育种工作提供了一定的理论依据与基础。

【目的】以十字花科蔬菜害虫小菜蛾（Plutella xylostella）为研究对象，筛选参与小菜蛾代谢氯虫苯甲酰胺的主要细胞色素P450解毒基因，为阐明不同抗性水平小菜蛾对氯虫苯甲酰胺的抗性机理提供依据。【方法】利用叶片药膜法测定不同小菜蛾种群3龄幼虫对氯虫苯甲酰的抗性水平，通过转录组测序、insectbase数据库和小菜蛾基因组数据库筛选得到52个细胞色素P450基因。应用MEGA5.10软件对52个细胞色素P450基因进行进化分析，获得与抗药性密切相关的CYP3和CYP4家族P450基因。利用实时荧光定量PCR方法分析目的基因在小菜蛾室内筛选种群（HZY）和田间抗性种群惠州种群（HZ）、连州种群（LZ）、东升种群（DS）、钟落潭种群（ZLT）中的表达量，选用RNA干扰技术，采用注射法，验证在抗性种群中显著上调表达的CYP6BF1V4在小菜蛾抗氯虫苯甲酰胺中的功能。【结果】抗药性测定结果表明，LZ和HZ小菜蛾种群为中等水平抗性，ZLT、DS和HZY小菜蛾种群为高水平抗性。对52个细胞色素P450基因的系统发育树分析发现，小菜蛾拥有10个CYP4家族基因，28个CYP3家族基因，其中2个CYP4家族基因在HZ和HZY种群中的表达量显著高于敏感种群，4个CYP3家族基因表达量与小菜蛾抗性呈正相关，8个基因在中等水平抗性小菜蛾体内的表达量高于在高水平抗性小菜蛾体内的表达量。对田间种群进一步筛选得到6个与小菜蛾抗氯虫苯甲酰胺密切相关，在不同抗性种群中均上调表达的细胞色素P450基因，其中4个为CYP6家族基因（CYP6BF1V4、CYP6BF1V3、CYP6f1和CYP6B6）,2个为CYP9家族基因（CYP9G2.1和CYP9G2.2），以CYP6BF1V4的表达量最高，其在抗性种群中的表达量是在敏感种群中表达量的3.5—6.3倍。RNA干扰结果显示，沉默CYP6BF1V4能够显著提高小菜蛾对氯虫苯甲酰胺的敏感性。【结论】CYP6BF1V4、CYP6BF1V3、CYP6f1、CYP6B6、CYP9G2.1和CYP9G2.2可能在小菜蛾体内协同调控多功能氧化酶的表达，从而加快小菜蛾代谢氯虫苯甲酰胺的速度，提高小菜蛾对氯虫苯甲酰胺的抗性。