利用转基因技术培育抗旱杨树新品种是改善干旱地区生态环境的有效途径之一.该研究对已整合外源SacB基因的银腺杂种杨株系进行半定量RT-PCR和温室水分胁迫试验.研究结果表明,在所测定的7个转基因株系中,外源SacB基因均成功转录mRNA;转基因株系叶片中积累了SacB基因表达产物(果聚糖);在干旱胁迫条件下,转基因株系的生长量、生物量和叶片含水量明显高于对照.相关分析表明转基因株系生长量、生物量和叶片含水量与果聚糖积累量呈极显著正相关,说明SacB基因的导入提高了转基因杨树对水分胁迫的抗性.

【目的】Lon1蛋白酶具有降解叶绿体和线粒体内氧化蛋白、维持细胞正常代谢的功能。在分析蓝莓VcLon1时空表达模式的基础上,利用烟草遗传转化技术结合干旱生理分析,揭示蓝莓VcLon1的生物学功能,为运用生物技术培育蓝莓抗旱品种提供理论基础,并为其他植物抗旱机制研究提供基础信息。【方法】在从南高丛蓝莓‘夏普蓝’中克隆得到VcLon1全长(Gen Bank登录号:MF972079)的基础上,利用DNAMAN、MEGA4.0、Wo LF PSORT和Protparam等生物信息学软件及在线程序预测VcLon1序列及蛋白结构特征,分析比对氨基酸序列同源性并构建其同源蛋白序列进化树;同时,采用实时荧光定量PCR分析蓝莓VcLon1在不同组织及干旱条件下的表达模式;最后,构建表达载体,遗传转化本氏烟,以野生型、VcLon1超表达这2种基因型本氏烟为材料,进行干旱处理并分析二者在生物量生长、光合生理及氧化胁迫水平等方面的差异。【结果】1)PCR扩增得到VcLon1的ORF序列长2 982 bp,该序列编码993个氨基酸,预测蛋白的理论等电点为5.44,分子量为109.5 kDa。VcLon1编码的蛋白序列含有1个典型的AAA+结构域,属于AAA+超家族,定位分析编码蛋白在叶绿体和线粒体中表达,该蛋白与葡萄、苹果等Lon1蛋白酶亲缘关系较近。2)利用实时荧光定量PCR对VcLon1的表达量分析,发现其在‘夏普蓝’蓝莓各组织中均有表达,老叶中的表达量显著低于嫩叶,干旱胁迫显著提高蓝莓VcLon1的转录水平。3)干旱胁迫下各株系本氏烟生长均受到抑制,但VcLon1超表达植株均较野生型生长健壮,其中又以VL-6长势最佳,其叶片未发黄且根系发达,其株高、干质量分别比野生型高36.66%、114.29%。4)干旱胁迫下野生型本氏烟叶绿体肿胀明显且部分基粒片层结构模糊,分层不明显,而VcLon1超表达本氏烟仅部分叶绿体基粒片层空隙增大,其叶绿体超微结构未出现明显损伤,且叶片叶绿素含量高于野生型。同时,野生型本氏烟胞内线粒体普遍出现肿胀、变形,嵴断裂、解体并空泡化的现象,而VcLon1超表达本氏烟的线粒体仍维持正常椭球形。5)在氧化胁迫水平方面,VcLon1超表达植株干旱胁迫下的MDA含量均比野生型低34.38%~49.68%,且其叶片中H2O2的积累也较低,而野生型叶片的褐色面积明显上升。羰基化蛋白含量也呈现相似的变化趋势,VcLon1超表达本氏烟比相同条件下的野生型低36.89%,这可能由于VcLon1超表达植株各株系中SOD、GR、APX及POD等抗氧化酶的活性普遍显著高于野生型所致。【结论】干旱胁迫下,南高丛蓝莓‘夏普蓝’内VcLon1的运作机制可能是通过维护细胞膜系统及叶绿体的正常形态结构,同时通过降解线粒体内羰基化蛋白质,使线粒体结构保持完整、能量代谢等功能得以正常维护,减少活性氧自由基(ROS)的产生及维护抗氧化酶类活性,从而有效地降低细胞器内ROS的产生与积聚,并最终降低胞内的氧化胁迫水平,维持正常植物代谢,提高其抗旱能力。

【目的】干旱是限制小麦生产最主要的逆境因子之一。挖掘、鉴定优异抗旱新种质、克隆抗旱新基因，以期丰富我国小麦抗旱遗传基础，为小麦抗旱遗传改良提供材料。【方法】以198份从国际干旱地区农业研究中心（ICARDA）引进的抗旱种质为材料，采用PEG-6000模拟干旱方法，通过调查苗期干旱和正常条件下的地上部鲜重、地下部鲜重、生物量和根冠比4个性状，鉴定、评价其抗旱性，结合660K SNP芯片对其抗旱性进行全基因组关联分析，发掘抗旱性相关染色体区间及关联位点，结合干旱胁迫下根等多组织的表达量数据，筛选抗旱性相关基因，最后以强抗旱性品系IR214和干旱敏感品系IR36为材料，利用qRT-PCR方法对候选基因进行验证，并分析关键候选基因的优异单倍型。【结果】干旱胁迫下，小麦的生长发育受到显著抑制，各性状表型均显著低于正常对照，不同小麦品系间也表现出显著差异，4个性状在2种处理下均呈现正态分布，变异系数为0.363—0.760，多样性指数为0.310—0.400；基于加权隶属函数值（D值）综合评价各个品种的抗旱性，发现品系IR214的D值最大，为0.851，其次为IR92、IR213、IR235和IR218等，它们可作为新的优异抗旱种质；在此基础上，通过全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS），共检测到102个与4个性状抗旱系数显著关联的SNP位点，表型变异解释率范围为1.07%—38.70%，其中，与地上部鲜重相关的位点60个、地下部鲜重相关位点1个、生物量相关位点36个以及根冠比相关位点5个；基于基因组注释信息，筛选到31个抗旱相关基因，结合根等不同组织的RNA-seq数据，筛选出4个抗旱候选基因，对差异表达的候选基因进行qRT-PCR验证，鉴定到2个关键抗旱候选基因；最后，分析候选基因的单倍型效应，发现TraesCS6A02G048600的AX-86174509位点，2种基因型在抗旱性状上具有显著差异，是潜在的功能位点。【结论】共检测到102个与苗期抗旱性显著关联的位点，筛选出TraesCS5B02G053500和TraesCS6A02G048600 2个关键候选基因，TraesCS6A02G048600的AX-86174509位点是潜在的抗旱性功能位点。

为了进一步了解玉米ZmERD基因,基于旱胁迫转录组数据,筛选出5个ZmERD基因。将这些基因编码的蛋白质与拟南芥16个ERD蛋白进行进化分析发现,GRMZM2G181206和GRMZM2G128641基因编码的蛋白质分别与AT4G02900和AT1G32090基因编码的蛋白质同源性较高。时空表达分析发现,GRMZM2G109201、GRMZM2G181206和GRMZM2G12864基因属于组成型表达,GRMZM2G134192基因属于特异型表达,只在花药中高表达。属于ERD6亚家族的GRMZM2G109201基因在旱敏感型(B73)和抗旱型(郑58)自交系中均表达,且郑58中表达量显著高于B73;随着旱胁迫时间的延长,GRMZM2G109201基因在B73中表达量差异不显著,但在郑58中表达量升高幅度达到显著水平。亚细胞定位显示,GRMZM2G109201基因编码的ZmERD6蛋白定位于质膜。推测GRMZM2G109201基因参与旱胁迫,且被正向诱导。

[目的 ]：对银腺杨（Populus alba×P. glandulosa‘84k’）组氨酸激酶PagHK3a基因敲除株系的抗旱性进行评价，同时探究PagHK3a基因在杨树响应干旱胁迫过程中的分子调节机制。[方法 ]：利用5%PEG模拟干旱胁迫处理继代25 d的野生型银腺杨（WT）及其PagHK3a基因敲除株系（C1和C2）组培苗，处理3h后采用实时定量PCR(Quantitative real-time PCR)方法测定各株系叶片PagHK3a基因、PagHK3a下游基因、干旱胁迫响应基因及抗氧化基因的表达水平；利用称重控水法对各株系盆栽苗进行3个梯度的温室干旱胁迫处理，包括正常浇水（土壤相对含水量：70%～75%）、中度干旱（40%～45%）以及重度干旱（25%～30%），干旱胁迫4周后测定WT及C1、C2株系的瞬时光合参数、过氧化氢（H2O2）及丙二醛（MDA）含量、过氧化物酶（POD）及超氧化物歧化酶（SOD）酶活性、株高和地径等生理生化及生长指标。[结果 ]：在温室中度干旱条件下，C1和C2株系株高生长量均显著高于WT，而在重度干旱条件下，这两个株系的株高生长量与WT相比均无显著差异。分析光合参数发现，在中度干旱条件下，基因敲除株系C1和C2气孔导度及胞间CO2浓度均显著高于WT，但在重度干旱胁迫条件下只有C2株系胞间CO2浓度显著高于WT；在中度干旱胁迫条件下C1株系瞬时净光合速率显著高于WT，在重度干旱胁迫条件下，C2株系瞬时净光合速率显著高于WT。同时生化指标测定结果显示，在中度干旱条件下基因敲除株系C1和C2中MDA及H2O2含量显著低于WT，而在重度干旱胁迫时，仅C2株系显著低于WT；对比分析各株系抗氧化酶活性发现，正常供水条件下，C1株系叶片POD酶活性以及C2株系SOD酶活性显著高于WT，在中度干旱胁迫条件下，C1株系这两种保护酶活性均显著高于WT，而C2株系仅在重度干旱胁迫下显著高于WT。另外，在PEG模拟干旱胁迫处理下，基因敲除株系C1和C2叶片组氨酸激酶基因PagHK3a及其下游响应调节蛋白PagRR2、PagRR15基因表达量与WT相比均显著下调；而干旱胁迫响应基因PagNAC3以及过氧化物酶合成基因POD1的表达则显著上调，超氧化物歧化酶合成基因SOD4的表达与WT相比无显著差异。[结论 ]：在PagHK3a基因敲除株系中，PagHK3a基因及细胞分裂素信号传导途径中响应调节因子基因PagRR2、PagRR15表达均较WT显著降低，而胁迫响应基因PagNAC3及POD合成基因POD1表达显著升高；同时，在中度干旱条件下PagHK3a基因敲除株系的气体交换能力更强，MDA以及H2O2含量更低，株高生长量更大，从而具有更强的抗旱能力。

为了研究胚胎发育后期丰富蛋白基因OsLEA2的功能,利用PCR方法扩增目的基因,采用基因重组、蛋白质表达和抗逆性分析对OsLEA2基因进行研究。结果表明,构建的原核表达载体pET32a-OsLEA2,转化到E.coli BL21中,得到表达OsLEA2融合蛋白的工程菌;SDA-PAGE分析表明融合蛋白的分子量约为29.4 kDa。OsLEA2的表达增强了大肠杆菌对高盐、高温、低温和紫外照射等非生物胁迫的抗性。该研究为进一步改良作物品种、提高农作物的抗逆性奠定基础。

以白杨双交杂种无性系为材料 ,在水分胁迫条件下 ,对无性系生理和生长差异进行研究的基础上 ,建立了抗旱性筛选的指标体系 ,对无性系进行了抗旱性鉴定 ,并对代表干旱适应能力指标及抗旱生产力指标进行了比较分析 ,筛选出了叶片失水率、渗透调节能力、蒸腾速率、净光合速率、苗高和单叶面积 6项指标 ,用于无性系对干旱适应性和抗旱生产力的综合鉴定指标

为尽快培育出适宜我国干旱荒漠地区大面积推广的耐盐冰草新品种,试验以经PCR和Southern blot杂交检测的含有p5CS基因的蒙农杂种冰草植株为材料,用Northern blot检测目的基因在转化植株中的表达;并用1.5%NaCl盐溶液进行胁迫处理确定转化植株的耐盐性。结果表明:转基因冰草植株与DIG标记探针杂交呈现明显的杂交带;盐胁迫下,游离脯氨酸含量增加较快,质膜透性、丙二醛含量增加较小,SOD活性较高。说明p5CS基因能够在冰草基因组的转录水平上表达,表达植株的耐盐性明显增加。

对导入透明颤菌血红蛋白(vitreoscilla hemoglobin,VHb)基因vgb银腺杂种杨进行Southern印记杂交和RT-PCR检测,证实vgb基因已整合到杨树基因组中,并在转录水平上得到表达。在温室对4个转基因株系及对照盆栽扦插苗进行模拟持续淹水胁迫试验,研究淹水条件下植株的生长及生理性状。结果表明,随着淹水时间的延长苗木逐渐死亡,对照植株在淹水17天后死亡率达66.67%,而4个转基因株系死亡率均低于50.00%,其中T81最低,只有25.00%;同时4个转基因株系在淹水胁迫时能够保持较高的叶绿素含量,并且膜质过氧化物MDA含量均低于对照植株;涝渍胁迫下转基因株系生长受抑制程...

[目的 ]研究杨树AG类基因(PtAG1及PtAG2)在杨树雄花发育过程中的作用,为杨树分子育种提供基础。[方法 ]以‘84K’杨(Populus alba×P. glandulosa ‘84K’)花芽为材料,对花芽发育过程连续采样,观察表型发育状况与测定PagAG2基因部位与表达量,通过石蜡切片、实时定量PCR、原位杂交等技术手段,对银腺杨‘84K’(Populus alba×P. glandulosa ‘84K’)PagAG2基因时空特异性进行研究,分析PagAG2基因表达模式。[结果 ]在‘84K’杨雄花发育过程中,花药逐渐成熟,在此过程中,PagAG2的表达量先增加后降低,并且在‘84K’杨组培苗根、茎、叶中也能够检测到该转录物。原位杂交结果显示:PagAG2在‘84K’杨雄花花药中表达,但在包围花药的周围组织中不表达。[结论 ]‘84K’PagAG2基因与‘84K’杨雄花花发育密切相关,有望作为基因工程改良杨树花粉的目标基因用于研究。但PagAG2是否参与杨树其他组织的生长发育调控,在相关育种工作中需要对其做进一步的基因功能分析。

[目的 ]研究杨树AG类基因(PtAG1及PtAG2)在杨树雄花发育过程中的作用,为杨树分子育种提供基础。[方法 ]以‘84K’杨(Populus alba×P. glandulosa ‘84K’)花芽为材料,对花芽发育过程连续采样,观察表型发育状况与测定PagAG2基因部位与表达量,通过石蜡切片、实时定量PCR、原位杂交等技术手段,对银腺杨‘84K’(Populus alba×P. glandulosa ‘84K’)PagAG2基因时空特异性进行研究,分析PagAG2基因表达模式。[结果 ]在‘84K’杨雄花发育过程中,花药逐渐成熟,在此过程中,PagAG2的表达量先增加后降低,并且在‘84K’杨组培苗根、茎、叶中也能够检测到该转录物。原位杂交结果显示:PagAG2在‘84K’杨雄花花药中表达,但在包围花药的周围组织中不表达。[结论 ]‘84K’PagAG2基因与‘84K’杨雄花花发育密切相关,有望作为基因工程改良杨树花粉的目标基因用于研究。但PagAG2是否参与杨树其他组织的生长发育调控,在相关育种工作中需要对其做进一步的基因功能分析。

分析了不同匍匐翦股颖草坪草品种在干旱环境下AsEXP1基因的表达状况,发现AsEXP1基因的表达与草坪草品种的抗旱性呈显著正相关关系,亦即在耐旱草坪草品种中表达,而在不耐旱草坪草品种中不表达。对耐热但不耐旱草坪草品种‘PennA-4’的进一步检测分析发现,AsEXP1基因经高温诱导表达后,显著增强了‘PennA-4’品种的耐旱性。

【目的】分析水稻强、弱优势组合的基因差异表达模式特征,探讨其与杂种优势之间的关系。【方法】以扬稻6号、明恢63、特青配置的9个杂种F1为材料,利用差异显示PCR技术(differential display polymerase chain reaction,DD-PCR)分别分析分蘖期(叶片)、孕穗期(幼穗)、抽穗期(剑叶)的基因差异表达模式。【结果】同一时期内强优势组G1(父本扬稻6号)、中优势组G3(父本特青)以及弱优势组G2(父本明恢63)在母本特异表达(UNP1)、父本特异表达(UNP2)、F1特异表达(UNF1)、F1特异缺失表达(ABF1)4个基因差异表达模式上存在明显差异;相关...

C2H2型锌指蛋白转录因子在激活胁迫相关基因、增强植物抗逆性方面具有重要的作用。以来自极端抗逆木本植物霸王C2H2型锌指蛋白转录因子基因(ZxZF)为外源基因,利用农杆菌介导法对欧美杨‘渤丰1号’进行遗传转化。经卡那霉素筛选获得80株抗性植株,通过PCR检测获得17株呈阳性植株,Southern印记杂交检测证实外源基因以单拷贝方式整合到5个转基因株系体内,RT-PCR及qRT-PCR分子检测表明,外源基因在4个转基因株系中成功表达。PEG模拟干旱胁迫试验结果初步表明,转基因株系叶片相对含水量和脯氨酸含量均显著高于非转基因植株10%以上,转基因株系抗旱性得到一定程度提高。研究表明ZxZF转录因子...

将“津引薯 8号”马铃薯薄片和含有CaMV35S启动子控制的类甜蛋白 (TLP)基因与紧密连锁的Ubiquitin启动子控制的bar标记基因的农杆菌双元表达载体进行共培养。切下马铃薯薄片表面产生的幼芽 ,用含有除草剂bialaphos的MS培养基进行初步筛选。当获得的生根抗性芽生长成株后用TLP蛋白抗体和TLP基因特异引物对成株进行间接ELISA检测和PCR检测。两种检测结果一致率为 90 % ,推断以bar基因为筛选标记、紧密连锁的外源类甜蛋白基因已经进入马铃薯基因组并得以表达