【目的】利用转基因技术研究转录因子OsbZIP60的生物学功能,为培育抗逆水稻、减轻高温干旱对水稻的伤害奠定基础。【方法】构建水稻OsbZIP60的过表达载体pHB-OsbZIP60,通过根癌农杆菌介导的遗传转化法将其导入水稻品种日本晴,通过观察转基因植株和野生型植株在胁迫条件下的表型差异,分析其生物学功能。采用半定量PCR和荧光定量PCR检测OsbZIP60的表达模式以及其在转基因植株中的表达水平。【结果】在转基因植株中,OsbZIP60表达量明显高于野生型日本晴植株。OsbZIP60的表达受热信号诱导,在热激条件下,转基因植株的OsbZIP60表达量进一步升高。OsbZIP60在水稻各组织...

为研究水稻赤霉素20-氧化酶2(OsGA20ox2)基因的过量表达对水稻株高和生长发育的影响,通过RT-PCR扩增OsGA20ox2基因并构建该基因的过量表达载体pS12Q,采用农杆菌介导法遗传转化水稻,获得了高秆转基因植株。获得T0代的85株中,对其叶片基因组DNA进行Hyg基因扩增,发现其中2株为转基因植株且表现为高秆。分析其T2代表型,高秆植株与对照相比,株高增加9.41%(P<0.05);穗颈长增加15.62%(P<0.05);倒1节间长度增加8.46%(P<0.05);穗长增加7.98%(P<0.05);穗粒数增加6.8%(P<0.05);分蘖数增加了12.5%(P<0.05);百粒...

为研究在水、旱稻差异表达的抗旱候选基因、解释旱稻抗旱的分子机理,本研究选取已获得的水、旱稻干旱胁迫处理基因表达谱中在旱稻中高表达的候选基因,对其编码区和启动子区进行测序分析,以期比较可能的抗旱相关基因在水、旱稻基因组水平上的异同。根据水、旱稻差异表达结果,筛选出8个旱稻高表达基因。通过测序分析发现7个基因在水、旱稻间没有差异,只有一个候选基因OsMIP在典型水稻(日本晴、越富)和典型旱稻(IRAT109、毫格劳)启动子区之间存在18个SNP和1个Deletion的序列差异,说明在干旱胁迫下,旱稻高表达基因中只有少数存在序列上的差异。为进一步验证OsMIP的启动子区在水、旱稻间的序列差异,利用国...

以转基因和野生型水稻为材料,通过农杆菌介导法将AtNHXS1转到水稻植株中花11号中,分析在盐胁迫下Na+、K+含量的变化,对两者耐盐性进行比较,并对转基因株系进行分子鉴定和转录表达分析。结果表明:PCR初步鉴定得到了20个转基因株系,随机挑选2个PCR阳性株系进行Southern blot鉴定,确定AtNHXS1以单拷贝的形式成功插入到水稻基因组中。耐盐性分析表明,在盐胁迫条件下,转基因水稻植株的生长状况、干质量、鲜质量、Na+含量显著优于或高于野生型水稻植株;此外,300mmol/L NaCl处理下,转基因水稻植株能够正常存活,而野生型水稻5d内几乎全部死亡。将300mmol/L NaCl...

利用５６个不同来源的水稻品系，在温室抗旱筛选平台通过孕穗期干旱胁迫，测定光合作用、蒸腾速率、抗活性氧等８个生理指标，结合隶属函数分析方法对所有材料进行综合抗旱能力评价，并调查了待测品系在干旱处理与对照条件下主要产量相关的农艺性状。干旱处理后的气孔阻抗值和冠层温度显著高于正常处理，表明水稻幼穗分化期干旱胁迫处理主要影响水稻的光合和蒸腾作用。利用主成分分析和隶属函数分析方法对水稻品系抗旱性进行了综合评价，最终筛选出３个幼穗分化期高抗水稻品系。同时，对产量相关农艺性状的分析结果表明，产量性状中的结实率与综合抗旱能力Ｄ值显著相关，可作为衡量水稻幼穗分化期抗旱性的产量性状指标。

为了研究转BADH脱氢酶基因水稻的抗旱性,以受体亲本中花8和水稻旱作品种开系7及陆稻品种白珍珠作对照,于塑料营养钵中培养幼苗至五叶期进行干旱胁迫,测定了转BADH基因水稻品系52-7,51-15幼苗的生理生化变化。结果表明,干旱胁迫下,水稻幼苗细胞膜透性增加,膜脂过氧化产物MDA含量以及氨基酸、可溶性糖和游离脯氨酸含量提高,可溶性蛋白质含量降低,POD活性提高。但52-7和51-15细胞膜透性较小,MDA积累较少,蛋白质、氨基酸含量的变化幅度较小,可溶性糖、游离脯氨酸含量的增加幅度较大,POD和SOD活性较高。52-7,51-15与中花8具有相同的POD同工酶谱,与开系7和白珍珠有差异。干旱胁...

通过逆境诱导型启动子rd29B为驱动,分别构建出含有抗逆调节转录因子CBF1基因的表达载体pBAC122,pBAC127,其中pBAC127以CaMV35S启动子驱动的bar基因作为选择标记。用高压氦气基因枪PDS1000/He分别将表达载体导入多年生黑麦草(Lolium perenne)品种Topgun的幼胚、成熟胚和愈伤组织。经除草剂Bialaphos抗性筛选和植株再生,获得了36棵转基因植株。经PCR,Dot-blotting的分子检测,CBF1基因已整合到多年生黑麦草部分转基因株系的基因组中。用5种不同浓度的除草剂涂抹黑麦草叶片,非转基因植株表现为不抗,而转基因植株最高可以抗到135~...

【目的】谷子锈病是影响其产量和品质的重要因素之一。鉴定谷子抗锈病相关的MYB转录因子,为谷子抗锈病机理研究奠定基础。【方法】利用real-time PCR技术,检测9个SiMYBs转录因子基因在(1)谷子孕穗期根、茎、叶和穗4个部位的表达情况,(2)在谷子抗(resistance,R)、感(susceptibility,S)锈病反应120 h内的表达丰度差异,(3)在植株外接水杨酸(salicylic acid,SA)和茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)后24 h内的表达变化;比较SiMYBs基因在谷子R、S、SA与MeJA 4种反应中的表达模式;选择抗病相关SiMYBs基因进行转录激活活性检测和亚细胞定位。【结果】SiMYB100在叶部表达量最高,其余8个基因均在根部表达量最高,SiMYB074最显著。5个基因的表达与抗病相关:SiMYB074和SiMYB202受锈菌侵染诱导表达,抗病反应早期的表达量明显高于感病反应;SiMYB041和SiMYB177在抗病反应早期下调表达,后期上升至接种前,而感病反应中保持低水平表达;SiMYB100在接种后的48 h内,抗病、感病反应表达模式相反。在响应外源激素SA和MeJA反应中,SiMYBs基因的表达量均发生不同程度的变化。4个基因(SiMYB074、SiMYB100、SiMYB174和SiMYB202)在R、SA与MeJA反应中的表达模式一致,不同于S反应。5个抗病相关SiMYBs基因具有转录激活活性,其编码蛋白质定位于细胞核中。【结论】鉴定到SiMYB041、SiMYB074、SiMYB100、SiMYB177和SiMYB202 5个基因的表达与谷子抗锈病相关;SiMYB074与SiMYB100在谷子生长发育和抗病过程中都发挥一定的功能;SiMYB074、SiMYB100、SiMYB174和SiMYB202 4个基因可能通过SA和JA信号途径参与谷子的早期抗病反应。

为获得美国白蜡CBF基因的全长序列,根据不同物种CBF基因保守区域设计简并引物,利用RT-PCR和RACE技术进行试验。结果表明:其编码区为675bp,编码224个氨基酸。通过氨基酸序列同源比发现,美国白蜡CBF基因编码的氨基酸序列包含一个完整CBF蛋白的特征序列—AP2保守结构域,同时又存在单个氨基酸残基或基序的替换、插入和缺失;进化树分析表明:FaCBF与木本植物同处一个进化树分枝,其中,FaCBF基因与大叶钻天杨的CBF基因相似性最高;低温胁迫试验表明:FaCBF相对表达量随时间的延长而逐渐升高,在12h时,相对表达量达到最高,随后随时间的延长而逐渐降低。结果显示低温可以诱导FaCBF基...

［目的］拟南芥ＧＨ３－５和ＧＨ３－６基因属于生长素早期应答基因ＧＨ３基因家族。ＧＨ３－５基因过表达植株ＧＨ３．５－１Ｄ和ＧＨ３－６基因过表达植株Ｄｆｌ１－Ｄ都表现出生长素响应缺失的表型，然而与野生型对照相比两者的抗旱能力却完全相反。研究ＧＨ３－５基因的抗旱机制，将能解释两者抗旱表型完全相反的原因。［方法］采用液相色谱－质谱联用技术测定了干旱胁迫后ＧＨ３．５－１Ｄ、Ｄｆｌ１－Ｄ及其对应野生型中水杨酸的含量，同时检测了ＧＨ３．５－１Ｄ／ＮａＨ Ｇ和ＧＨ３．５－１Ｄ／Ｎｐｒ１两种双突变体的抗旱性。［结果］与野生型相比，干旱胁迫后Ｄｆｌ１－Ｄ中水杨酸（Ｓａ）的含量没有差异，而ＧＨ３．５－１Ｄ中Ｓａ的含．．．

【目的】Annexins是原核生物和真核生物中普遍存在的一大类膜联蛋白家族,能够参与氧化胁迫、热胁迫、干旱胁迫和盐胁迫等许多胁迫响应过程。但在胡杨中,对膜联蛋白家族在抗逆性中的作用情况还缺乏了解。本文研究胡杨Anneixn1在植物耐受渗透胁迫和干旱中的作用。【方法】本研究对渗透胁迫诱导的PeAnn1基因表达进行检测,对Pe Ann1进行相关生物信息学分析,与毛白杨、拟南芥、大豆和水稻膜联蛋白基因家族成员进行序列比对和系统进化树分析,以过表达PeAnn1拟南芥(PeAnn1-OE1和PeAnn1-OE2)、Annexin1突变体(atann1)和野生型拟南芥(WT)为实验材料,利用不同浓度甘露醇处理(0、150、200、250、300 mmol/L)模拟渗透胁迫,并对各株系进行土壤干旱和复水处理,测定了不同处理株系的萌发率、根长、叶绿素含量及荧光参数、过氧化氢含量、抗氧化酶活性和基因表达等指标,分析了不同基因型拟南芥的抗旱性。【结果】短期渗透胁迫处理诱导了胡杨叶片中PeAnn1基因的上调表达。PeAnn1基因序列与毛白杨PtAnn1相似度最高,与PtAnn1亲缘关系较近。在甘露醇培养基上,过表达PeAnn1拟南芥的生存率和根长生长受到明显的抑制,且随着甘露醇浓度的升高,差异显著(P <0.05)。复水后,PeAnn1转基因拟南芥光合参数的恢复程度也较低。在渗透胁迫下,转基因植株抗氧化物酶SOD、POD、CAT的活性以及编码基因的表达量显著低于野生型和突变体,不能清除过多活性氧,导致氧化伤害。【结论】以上结果表明,过表达PeAnn1降低了拟南芥对水分逆境的抗性。

【目的】干旱是严重影响玉米生长发育进程的一个重要因素。挖掘玉米抗旱相关基因,通过转基因功能验证和转录组分析,解析关键基因在响应干旱胁迫过程中的分子调控机制,为抗旱分子育种和遗传改良提供理论依据。【方法】以玉米自交系B104(WT)为背景材料,利用农杆菌介导方法构建过表达ZmIBH1-1转基因株系(ZmIBH1-1-OE);通过对转基因植株进行草铵膦抗性筛选、标记基因和目的基因PCR检测,以及运用实时荧光定量PCR检测目的基因的表达情况,鉴定阳性植株和株系;以WT和ZmIBH1-1-OE转基因株系为材料,通过干旱处理(20%PEG6000),进行表型鉴定和耐旱生理生化指标测定,验证ZmIBH1-1的抗旱功能;通过对干旱胁迫下玉米4叶期转录组的比较分析,鉴定出差异表达的基因(differentially expressed genes,DEGs);结合DAP-seq(DNA affinity purification sequencing)分析,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的下游靶基因,利用基因组可视化软件IGV(integrative genomics viewer)分析ZmIBH1-1蛋白结合候选靶基因的位置,然后通过Dual-Luciferase试验验证ZmIBH1-1蛋白与靶基因的调控关系。【结果】通过玉米遗传转化获得12个转化事件;T_3代中,能同时检测到标记基因Bar和目的基因ZmIBH1-1的植株有458个,实时荧光定量PCR检测结果表明,ZmIBH1-1-OE中ZmIBH1-1的表达量显著高于WT,株系3和株系8表达量最高,将其自交获得T_4代转基因株系用于后续试验。在干旱胁迫条件下,ZmIBH1-1-OE株系存活率、叶片相对含水量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量及其生理生化指标(超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性)均显著高于WT,说明玉米中过量表达ZmIBH1-1赋予玉米更高的耐旱性。转录组分析结果表明,WT与ZmIBH1-1-OE株系在干旱胁迫下有1 214个差异表达基因;Gene Ontology(GO)功能富集分析结果表明,差异表达基因主要涉及生物过程、细胞组分和分子功能,如在生物过程中主要涉及到光合作用、应激响应、脱水响应等;KEGG富集分析表明,差异表达基因主要参与植物激素信号传导、新陈代谢等过程。结合转录组显著差异表达基因和DAP-Seq分析所得到ZmIBH1-1蛋白的靶基因,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的11个候选靶基因,包括2个钙信号相关基因、3个半胱氨酸代谢相关基因、1个bHLH转录因子、1个应激响应蛋白、1个谷胱甘肽转移酶、1个氧化还原过程蛋白和2个乙烯响应因子;基因组可视化结果显示ZmIBH1-1蛋白可以结合靶基因启动子区;随后通过Dual-Luciferase试验进一步表明,ZmIBH1-1蛋白可以直接作用于11个候选靶基因,其中,ZmIBH1-1蛋白可以促进ZmCa-M、ZmSYCO、ZmbHLH54、ZmGlu-r1、ZmCLPB3和ZmP450-99A2的表达,抑制ZmAGD12、ZmCYS、ZmCYSB、ZmERF-107和ZmEIN3的表达。此外,在干旱胁迫下NAC、WRKY、MYB等转录因子在ZmIBH1-1-OE和WT株系中也存在差异表达。【结论】ZmIBH1-1的过表达可以增强玉米苗期的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控乙烯信号通路中的ZmERF-107和ZmEIN3的表达提高玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控钙信号相关基因ZmCa-M和ZmAGD12增强玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白可能通过间接调控NAC、WRKY、MYB等转录因子响应干旱胁迫。

【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。

绝大多数观赏山茶花属于设施栽培植物,因环境湿热易造成病虫害出现,导致观赏价值降低,影响种植效益。为了提高抗虫性,根据山茶同源序列设计特异性引物,利用同源克隆和3',5'-RACE技术,从杜鹃红山茶嫩叶组织中克隆出半胱氨酸蛋白酶抑制剂(Cysteine proteinase inhibitor,CPI)基因,命名为Ca CPI,基因全长579 bp,开放阅读框306 bp,编码101个氨基酸,分子量为11.078 k Da,等电点p I=6.72。利用实时荧光定量PCR方法对杜鹃红山茶根、茎、叶中该基因的表达特性进行分析,结果表明,Ca CPI基因在叶中的表达量较高,其次为茎,在根中表达量较低,...

利用转基因技术将多种抗病基因共同转入毛白杨中以提高其抗性,从而获得毛白杨抗病新品种是目前解决杨树真菌病害的主要研究方向之一。本研究通过根癌农杆菌介导的二次遗传转化,将来源于球孢白僵菌几丁质酶基因Bbchit1转入过量表达无色花色素还原酶基因LAR3转基因毛白杨中,实时定量PCR显示Bbchit1与LAR3均能有效表达,离体抗病试验显示Bbchit1+LAR3共表达转基因毛白杨细胞粗提液对杨树叶枯病菌具有明显抑制作用,进一步将叶枯病菌接种在转基因和非转基因毛白杨叶片上培养30天,转基因植株的感病面积均低于非转基因植株且Bbchit1+LAR3共表达转基因株系抗病效果更明显。上述抗病试验结果表明:...