[目的]快速碱化因子(rapid alkalinization factor， RALF)是植物特有的肽类激素，在植物的生长发育过程中发挥重要作用，但其是否参与调控植物对镉胁迫反应过程，还未见报道。本文旨在研究豌豆PsRALF33基因对镉胁迫的响应及功能。[方法]采用RT-PCR方法克隆PsRALF33基因，通过生物信息学分析、转录组测序技术、荧光定量PCR分析(quantitative real-time PCR， RT-qPCR)、烟草瞬时转化和酵母功能互补试验等方法研究其功能。[结果]PsRALF33蛋白分子量为16.1 kDa，与蒺藜苜蓿MtRALF33蛋白具有较高的同源性，达到72.48 %；PsRALF33蛋白定位在细胞膜上，主要在豌豆主根中表达，并受茉莉酸(jasmonic acid， JA)和水杨酸(salicylic acid， SA)诱导表达；PsRALF33蛋白的YISY基序中I位点在诱导细胞提高其对镉的耐受性方面发挥功能，表现在该位点在减轻烟草对镉胁迫敏感性、提高酵母镉敏感突变株对镉胁迫的耐受性方面发挥作用。[结论]本研究成功鉴定了豌豆PsRALF33基因，并初步表明其参与调控植物对镉胁迫反应过程，为今后利用转基因技术遗传改良豌豆提供基础数据。

通过测定高温胁迫下豌豆(Pisum sativumL.)幼苗电导率、丙二醛(MDA)、抗坏血酸(Vc)变化及下胚轴生长,探讨高温胁迫影响豌豆生长发育的生理原因。结果表明,高温胁迫使豌豆细胞膜完整性受损,抗氧化剂含量下降,膜脂更多地被过氧化,下胚轴生长受到抑制。豌豆对高温胁迫的以上生理响应可能是高温导致豌豆品质下降和减产的重要生理原因。

为探讨大豆Gmb HLH041转录因子在应答镉胁迫中的作用,根据前期的镉胁迫前后大豆根系转录组测序结果,筛选获得响应Cd胁迫的Gmb HLH041基因,利用NCBI和Phytozome数据库,结合生物信息学软件对Gmb HLH041基因进行预测分析,并通过q RT-PCR的方法检测大豆根系中Gmb HLH041基因在50μmol/L Cd SO4胁迫0,24 h的表达情况。结果显示,Gmb HLH041基因编码542个氨基酸,相对分子质量为61.17 ku,理论等电点为5.89。二级结构预测结果显示,该氨基酸序列主要以无规则卷曲(39.48%)、α-螺旋(37.27%)和伸展链(16.61%)的形式存在,从拟南芥b HLH家族中的12个亚家族中挑选了24个b HLH蛋白并结合其他物种中亲缘关系较近的b HLH蛋白,对Gmb HLH041进行系统进化树分析发现,Gmb HLH041与野生大豆和狭叶羽扇豆的b HLH041蛋白亲缘关系较近,Gmb HLH041划分到拟南芥b HLH家族第4亚族Ⅳd中。根据进化树的分析结果,选取与Gmb HLH041亲缘关系最近的Gsb HLH041、Lab HLH041以及拟南芥第4亚族Ⅳd中的AT5G56960进行多重比对,结果显示,Gmb HLH041含有一个保守的b HLH结构域;荧光定量PCR结果显示,Gmb HLH041基因在50μmol/L Cd SO4胁迫24 h后表达量极显著上升,说明Gmb HLH041基因在Cd胁迫应答中可能发挥着重要的作用。

贝类对重金属有较强的富集能力和耐受力,说明在贝类体内具有重金属积累、贮存和解毒的特殊机制,可能存在复杂的功能基因应激表达调控网络。近年来,国内外关于贝类镉胁迫功能基因的研究逐渐增多,主要有抗氧化酶、金属硫蛋白和热休克蛋白等,但相较于其它物种鉴定得到的功能基因数量还是太少、功能研究不够系统和深入。随着人们对环境保护和食品安全的重视,伴随着生命科学新技术的不断涌现,相关功能基因的研究也必将不断加深,而这对于更好的认识并掌握细胞生命活动的运作机制、弄清贝类重金属胁迫应激表达通路及分子调控网络,以及准确评价和预测

【目的】高温高湿、重金属等非生物胁迫是制约大豆生产,影响种子发育和品质的重要因素。通过对大豆GmHMADP的研究,揭示其在重金属镉、铜和高温高湿胁迫下的表达水平以及功能,以期为培育高活力的逆境耐受性大豆新品种提供理论依据和实践基础。【方法】利用Primer Premier 5.0软件设计引物,以宁镇1号和湘豆3号2个品种叶片的cDNA为模板,分离大豆GmHMADP全长cDNA序列。通过NCBI网站BLAST对GmHMADP同源性氨基酸序列进行搜索,并用DNAMAN软件进行氨基酸序列比对。同时,以XhoⅠ和SalⅠ为酶切位点构建35S::GmHMADP-GFP融合表达载体,分析其在烟草叶肉细胞的瞬时表达,进行亚细胞定位。利用实时荧光定量PCR技术对GmHMADP的组织特异性表达及其在高温高湿和CuSO_4、CdCl_2处理下的表达进行分析。以XbaⅠ和Bam HⅠ为酶切位点,利用p BI121载体,构建融合表达载体,将GmHMADP在野生型拟南芥中过表达,获得3个纯合的T3转基因株系,对高温高湿胁迫下拟南芥的种子活力以及过表达拟南芥植株对铜、镉胁迫的耐受性进行分析。【结果】获得大豆GmHMADP全长cDNA序列,该基因包含1个996 bp的完整开放阅读框,具有4个外显子和3个内含子。多序列比对结果表明,GmHMADP氨基酸序列含有2个金属离子结合位点特征序列CXXC。亚细胞定位结果表明GmHMADP蛋白定位于细胞膜与细胞核上。组织特异性分析结果表明,GmHMADP在宁镇1号和湘豆3号2个品种的发育和成熟中的种子中表达量较高。与相应的对照组相比,在宁镇1号种子中,高温高湿胁迫48、96和168 h后,GmHMADP的表达量显著(P<0.01)升高;湘豆3号中,GmHMADP的表达量在不同浓度Cu~(2+)、Cd~(2+)的诱导下均显著(P<0.01)升高。GmHMADP过表达拟南芥株系经高温高湿胁迫后的发芽势、发芽率及种子活力均显著(P<0.01)高于野生型植株;经Cu、Cd胁迫后,转基因拟南芥株系的根长和干重均显著(P<0.05)高于野生型植株。【结论】GmHMADP参与高温高湿胁迫下种子活力的形成并响应Cu、Cd胁迫,在拟南芥中过表达GmHMADP可提高拟南芥的种子活力以及对Cu、Cd胁迫的耐受性。

【目的】根据前期基因家族鉴定分析得到OfWRKY120,对该基因盐胁迫响应的功能进行分析,为桂花盐胁迫下的调控机制研究奠定基础。【方法】利用生物信息学方法对OfWRKY120保守结构域、系统进化进行分析,并采用qRT-PCR技术研究盐胁迫下OfWRKY120在桂花叶片中的相对表达量。构建OfWRKY120超表达载体,使用亚细胞定位、酵母自激活检测等探究其特性,将该基因瞬时转化本氏烟草后,对烟草进行盐处理,利用DAB、NBT染色和相关生理指标的测定,解析瞬时转化OfWRKY120对本氏烟草耐盐性的影响。【结果】OfWRKY120基因全长为1 422 bp,编码474个氨基酸,存在WRKY superfamily保守结构域。盐胁迫能够激活桂花叶片中OfWRKY120的表达,在72 h时相对表达量最高,与对照有显著差异。亚细胞定位结果表明,OfWRKY120定位于细胞核。酵母自激活结果 显示OfWRKY120无自激活活性。盐胁迫后,OfWRKY120瞬时过表达植株的超氧阴离子(O_2~(-·))和脯氨酸含量显著高于空载对照,且DAB和NBT染色表现出更深的颜色。本氏烟草中的qRT-PCR结果显示,OfWRKY120显著降低了NbCAT的表达,而显著提高了NbP5CS1、NbP5CS2和NbP5CR的表达。【结论】OfWRKY120过表达增加了盐胁迫下本氏烟草中活性氧(ROS)的含量,导致植物对盐胁迫的敏感性提高。

近年来,土壤重金属污染已成为严重的环境问题,对作物生产、粮食安全和人类健康构成巨大威胁。镉(Cd)由于在环境中具有潜在的毒性和高流动性,使其成为重金属中毒性最大、分布最广泛的污染物之一。玉米作为我国和世界上主要的农作物,具有生物量大,叶片、茎秆Cd富集能力高,其向籽粒转运能力较低的特点,是比较理想的Cd污染土壤修复植物。玉米生长会受到Cd胁迫浓度、胁迫时期及环境条件的影响,且品种间存在差异,不同品种对Cd毒害的耐受性不同。本文在介绍玉米对Cd吸收、转运方式及其在不同器官分布的基础上,着重阐述了Cd对玉米生长发育和对水分代谢、矿质养分代谢、光合作用和呼吸作用等主要代谢过程的影响;并从耐逆性和避逆性两方面探讨了玉米对Cd的耐受机制。结合已有研究发现,现阶段主要以不同玉米品种对Cd胁迫的生理生化响应及其耐Cd差异比较研究为主,对其存在差异的生理、尤其分子机制还缺乏深入研究;同时,对玉米Cd耐受性评价标准不一致,是以生长受到影响的程度还是以器官中镉含量作为品种对镉耐受性的判断标准还有待于商榷。未来这些问题的解决将为利用生物技术手段培育适合不同Cd污染区域的玉米品种,实现玉米产业的可持续发展奠定基础。

以一年生牧草箭筈豌豆(Vicia sativa)与绿麦草(Secale cereale)为研究对象,人工模拟不同水分胁迫对混播或单播牧草的影响。结果表明,水分胁迫16 d后箭筈豌豆单播的土壤含水量均显著高于其他混播处理和绿麦草单播(P <0.05);株高和叶长、叶宽的抗旱系数值均小于1,而根长的抗旱系数均大于1,表明在土壤水分胁迫的条件下,抑制了植物地上部的生长,促进了地下部根系的伸长生长;通过隶属函数法对箭筈豌豆与绿麦草的抗旱性进行综合评价得出,单播箭筈豌豆的抗旱性最强,试验设计的3个比例混播处理较单播而言没有明显的抗旱优势。

采用盆栽土培法,研究了31个甘蓝品种对镉(Cd)的耐性及对镉吸收和积累的差异。结果表明,在100 mg.kg-1Cd处理下,不同基因型甘蓝的耐性及吸收、积累镉能力具有显著差异。Cd对甘蓝地上部干重抑制率为-15.4%~91.3%,镉对地上部的抑制作用大于根系。甘蓝根系Cd含量为617~1 789 mg.kg-1,地上部Cd含量为47~183 mg.kg-1,根系Cd含量显著高于地上部。每盆根系Cd积累量为16~134μg,地上部为17~242μg。根系Cd含量与地上部干重的抑制率呈显著的正相关。

【目的】研究镉(Cd)胁迫下水禾Hygroryza aristata的生理响应，以利于水禾的保护利用。【方法】采用水培试验，设置2(T_1)、4(T_2)和6 (T_3) mg·L~(-1) 3个质量浓度镉胁迫处理，以不添加镉为对照(ck)，分别在处理0、4、8和12 d时，研究了不同镉胁迫处理对水禾的生长、光合生理和抗氧化酶活性的影响。【结果】随着镉质量浓度的增加，水禾株高呈逐渐降低的趋势，到处理12 d时，T_1、T_2和T_3的株高分别比对照降低了16.35%、21.27%和27.29%；根系总长度和根尖数均显著降低(P<0.05)，胞间二氧化碳摩尔分数(C_i)则显著升高(P

[目的]本文利用生物信息学手段从绿豆基因组中筛选谷胱甘肽过氧物酶（glutathioneperoxidase，GPX）基因家族成员，旨在探究其组织表达模式及其对若干胁迫的响应。[方法]利用生物信息学的手段对绿豆GPX家族的等电点、相对分子质量、共线性、上游顺式作用元件等方面进行分析，通过转录组测序和RT-qPCR进一步分析绿豆GPX基因家族的组织表达模式以及在不同逆境胁迫和激素下的表达水平。[结果]从绿豆基因组中筛选出8个GPX基因，它们不均匀地分布于1/2/3/5/10号染色体上。根据基因结构及基序分析发现，8个GPX的基因结构类似，均含有6个内含子区域，并且大部分GPX成员都具有UTR区。转录组以及RT-qPCR分析结果表明，多个GPX家族成员均能响应多种逆境胁迫。组织表达的分析结果显示，不同GPX家族成员在不同组织中呈特异性表达；GPX家族整体在绿豆中表达丰度较低，但表达量能被各种胁迫强烈诱导。[结论]在绿豆中共鉴定到8个GPX基因并根据其基因登录号将其命名为GPX1-8，GPX基因家族较为保守，GPX1-8上都含有3个保守motif。GPX2/3启动子都含有多个茉莉酸甲酯（Methyl Jasmonate，MeJA）响应元件，GPX4启动子含有6个连续的脱落酸（Abscisic Acid，ABA）响应元件。定量PCR的结果显示：GPX2/4/6在渗透胁迫下的表达受到强烈抑制，其表达量下降了50%-75%，而GPX8在渗透胁迫下的表达略微受到诱导，表达上调1.3倍，并且GPX8在ABA处理下的表达显著提高，表达上调约2倍，这与转录组测序的趋势相吻合。

[目的]本文旨在探讨不同观赏荷花品种间耐Cd性的差异，筛选优质荷花品种以作为植物修复Cd污染水体的材料基础。[方法]以园林水景中常用的6个大中型观赏荷花品种为试材，利用盆栽试验研究不同Cd处理水平（0、1、10、25mg·kg~(-1)）下各荷花品种生长及生理特性的变化。[结果]低（1mg·kg~(-1)）Cd处理促进了各荷花品种株高和立叶数的增长，中（10mg·kg~(-1)）Cd处理对‘风卷红旗’、‘中国红·北京’、‘珠峰翠影’的株高和立叶数有促进作用，但抑制其他3个品种的生长，经高（25mg·kg~(-1)）Cd处理后仅‘珠峰翠影’的株高和立叶数仍显著增长；不同Cd处理水平对各荷花品种冠幅和叶径的生长均产生了抑制效果。随Cd处理水平升高，各荷花品种叶片的叶绿素含量逐渐降低，相对电导率不断上升，超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性均呈现先上升后下降的趋势。其中，‘风卷红旗’、‘中国红·北京’和‘珠峰翠影’叶绿素含量及相对电导率受Cd胁迫的影响较其他3个品种小，且‘风卷红旗’和‘中国红·北京’的两种抗氧化酶活性仅在高Cd胁迫下才显著低于对照，而‘珠峰翠影’在各水平Cd处理下始终高于对照。对不同荷花品种Cd积累特性的分析表明，‘风卷红旗’和‘中国红·北京’的Cd积累量相对更高，而‘珠峰翠影’的Cd转运系数最高；荷花不同器官中Cd积累量由大到小表现为根、叶、根状茎。[结论]不同观赏荷花品种耐Cd能力差异较大，‘珠峰翠影’‘风卷红旗’‘中国红·北京’的耐Cd性相对更强，这3个耐性品种能通过根系阻挡与固定大量Cd或高效启动抗氧化系统清除Cd诱导产生过量ROS的方式抵御Cd胁迫。

【目的】研究黄瓜花叶病毒病(CMV)侵染胁迫下黄瓜重要功能基因表达和代谢途径响应。【方法】在结合气体交换和叶绿素荧光参数及抗性相关酶活性测定的基础上,应用农业部园艺植物生长发育与品质调控重点开放实验室自主开发的黄瓜cDNA芯片研究黄瓜在CMV侵染胁迫下的基因表达谱变化,并对其中5个具有代表性的基因通过实时荧光定量PCR(QRT—PCR)进行检测,以验证cDNA芯片杂交结果的可靠性。【结果】共获得67个差异表达显著的基因,其中42个基因下调表达,25个基因上调表达。这些差异表达的基因涉及了许多重要代谢途径。许多与光合作用、氮同化相关的基因受到明显的抑制;而一些防御相关基因和信号传导相关基因则诱导...

以淮麦33、淮麦29、淮麦20和周麦18 4个小麦品种为试验材料,研究在干旱胁迫下不同小麦品种幼苗的生理响应。结果表明,在20%PEG6000(w/v)渗透胁迫下,不同小麦品种的生理响应具有显著差异,幼苗地上部的生物量、叶片中叶绿素的含量、细胞膜脂氧化产物MDA含量、SOD活性、POD活性、可溶性糖及可溶性蛋白含量在不同品种间有显著差异。其中淮麦33明显优于其他品种,说明淮麦33小麦幼苗具有较强抗干旱的生理特性。

【目的】通过对巨桉中冷响应基因ＥｇｒＣｒ（ＥｕＣｇｒ．Ｂ０２８５７）的蛋白序列特征、亚细胞定位、低温等非生物逆境条件下的表达以及拟南芥中该基因超表达株系的表型分析，探讨ＥｇｒＣｒ基因在巨桉响应低温等非生物逆境中的作用。【方法】利用ＰｒｏｔＰａｒａｍ，ＰＳＩＰｒＥＤ，ｔｍＨｍｍ，ｍａｔ ＩｎＳＰＥＣｔｏｒ和ｍＥｇａ等生物信息学软件，预测ＥｇｒＣｒ编码蛋白结构特征、启动子上的重要顺式作用元件，并构建其同源蛋白序列进化树；同时，采用基因枪轰击洋葱表皮方法进行基因编码蛋白亚细胞定位分析；组织特异性表达及低温等非生物逆境及昼夜节律下的表达分析，分别采用半定量和定量ｒｔ－ＰＣｒ方法。通过构建３５Ｓ：：Ｅｇ．．．