【目的】通过转录组测序和分析,发掘美洲黑杨无性系‘中菏1号’耐镉关键功能基因,揭示美洲黑杨在镉胁迫下的响应机制。【方法】以‘中菏1号’为试验材料,通过沙培试验法对处在不同质量浓度(0 mg/L(ZH1C0),10 mg/L(ZH1C1),20 mg/L(ZH1C2))Cd~(2+)环境下的无性系进行胁迫处理,而后采集叶片,提取RNA,并使用Illumina HiSeq TM2500系统对转录组进行高通量测序。【结果】主成分分析确定PC1作为区分不同Cd~(2+)浓度样本的标准;经过差异表达分析,在ZH1C0和ZH1C2之间共检测到4 109条差异基因,其中2 741条基因显著上调表达,1 368条基因显著下调表达;在ZH1C1和ZH1C2之间检测到3 710条差异基因,其中1 969条基因显著上调表达,1 741条基因显著下调表达;不同数据库之间的注释表明Cd~(2+)不仅会影响叶绿体、线粒体等细胞器的微结构,而且会干扰光合作用和呼吸作用中的电子传递。转录因子分析发现,WRKY、MYB、ZIP、ERF、bHLH在镉胁迫响应和耐受中具有重要作用。【结论】在‘中菏1号’中,异戊二烯化植物蛋白在阻止Cd~(2+)进入细胞内部发挥了重要作用;谷胱甘肽不仅可以促进细胞内Cd~(2+)的螯合,还可以缓解细胞内的氧化胁迫;ABC家族蛋白和MATE家族蛋白是‘中菏1号’体内转移Cd~(2+)螯合蛋白的关键载体。

【目的】分析镉胁迫下中辽1号杨的转录水平,筛选差异表达基因,挖掘与镉胁迫相关的功能基因,为深入探索中辽1号杨对镉胁迫响应的分子机制提供理论依据。【方法】以中辽1号杨为试验材料,采用盆栽试验的方法将其扦插于土壤Cd含量为20 mg/kg(M20)的花盆中,以不加Cd为对照(CK),80 d后采集不同处理中辽1号杨叶片进行转录组测序,使用DESeq2软件筛选CK与M20处理中辽1号杨的差异表达基因,将得到的差异基因在基因本体数据库(gene ontology,GO)、京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)、蛋白相邻类聚簇数据库(clusters of orthologous groups of proteins,COG)中进行注释,分析差异表达基因在不同数据库中的注释信息。随机挑选6个差异表达基因(超氧化物歧化酶(SOD)、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(STK)、脱落酸(ABA)、T复合蛋白1(TCP1)、MYB基因(MYB)、丝裂原活蛋白激酶12(MAPK12)),利用Primer 5软件设计特异性引物进行实时荧光定量PCR(RT-q PCR)试验,检测这6个基因表达水平的变化,验证转录组结果的准确性。【结果】在CK和M20处理的中辽1号杨中,共发现3 812个差异表达基因,其中上调表达的有2 209个,下调表达的有1 603个。GO分析发现,差异表达基因注释到3大类49个功能组中,其中与代谢过程有关基因最多。转录组KEGG代谢通路分析发现,差异表达基因主要在信号转导途径、代谢途径和生物合成途径富集。COG分析发现,1 455个差异基因被注释到22种分类中,其中一般功能预测基因注释最多,其次是信号转导机制基因。结合各数据库分析结果发现,Cd胁迫下中辽1号杨转录组的注释结果中代谢过程和信号转导过程相关基因较多。镉胁迫下差异表达基因最多的家族是ABC、MYB、WRKY、b HLH和NAC基因家族,挖掘出与镉胁迫相关基因WRKY家族基因47(WRKY47)、硝酸盐转运蛋白基因(NRT)、ABC家族转运蛋白基因2(ABC2)、苹果酸脱氢酶(MDH)、谷胱甘肽S-转移酶基因(GSTs)、NAC家族基因2(NAC2)的表达量显著上调,MYB家族基因44(MYB44)、重金属相关异戊二烯化植物蛋白基因39(HIPP39)的表达量显著下调。RT-q PCR结果显示,随机挑选6个差异表达基因表达量的变化趋势与转录组测序结果一致。【结论】镉胁迫后中辽1号杨转录组的差异表达基因主要富集在代谢过程和信号转导过程,挖掘出与镉胁迫相关基因,分别是WRKY47、NRT、ABC2、MDH、GSTs、NAC2、MYB44、HIPP39,为深入探索杨树对镉胁迫响应的分子机制提供了理论依据。

通过温室中控制浇水量的方法 ,对 12个美洲黑杨无性系间总生物量、长期水分利用效率 (WUEL)的差异 ,及WUEL 差异与叶片稳定碳同位素组成 (δ1 3C)的相关性进行研究。结果表明 :水分胁迫下各无性系的总生物量均显著下降 ,而δ1 3C明显上升 ;同等水分处理下 ,无性系间总生物量、WUEL 差异显著 ,J2 、J6 、J7、J8、J9是生物量大、WUEL 高的优良无性系 ;δ1 3C的差异在水分处理间达到极显著水平 ,在无性系间也达到显著水平 ,均方的比较结果显示水分是引起δ1 3C差异的主要因素 ;同等水分处理下δ1 3C和WUEL 正相关 ,各水分处理下二者的相关系数都在0 7...

以美洲黑杨与大青杨6个杂种无性系1年生扦插苗为材料,对其5℃连续5d低温胁迫过程中若干生理指标的变化规律进行研究。结果表明,随着胁迫时间的延长,6个无性系叶绿素含量和最大光能转换效率逐渐降低,丙二醛含量保持逐渐上升趋势,而可溶性糖与可溶性蛋白含量均呈现出先上升后下降的趋势。此外,各指标6个无性系间差异明显:无性系DU146和DU147叶绿素含量、最大光能转换效率、可溶性糖以及可溶性蛋白含量在胁迫过程中均相对较高,而丙二醛含量及其增加倍数相对较低,说明其具有较强的光合作用及低温耐受能力;其次是无性系DU136和DU165;而无性系DU135和DU150光合作用及低温耐受能力较弱。

【目的】为研究重金属Cd对林木生理生化特性的影响,探讨林木对Cd胁迫的响应机制,为日渐严重的土壤重金属污染治理提供依据。【方法】对黑杨派的5个无性系进行沙培试验,测定其地径和苗高生长量及8个生理生化指标,评价不同无性系抗Cd2+胁迫的能力。【结果】镉胁迫导致无性系的CAT及MDA含量较CK呈先增加后减少的趋势;POD和SOD活性较CK也呈先增大后减小的变化趋势,其中L35、鲁林9号、鲁林16号的POD活性始终排在前3位;随着镉处理浓度的增加,无性系L35、I-107和中菏1号的脯氨酸及可溶性糖含量较CK均呈现逐渐上升趋势,而叶绿素含量均呈先增加后减少的趋势,L35、I-107和中菏1号的叶绿素含量始终排在前3位。各无性系的地径和苗高在Cd胁迫下存在差异,苗高达到显著水平,而地径未达到显著水平,表明参试无性系苗高性状较地径对Cd的胁迫更为敏感。【结论】利用主成分分析对5个无性系生长量及生理生化指标进行综合评价,L35、中菏1号和I-107的抗重金属Cd能力较强,可作为修复重金属镉污染土壤的理想无性系。

【目的】研究重金属镉(Cd)对黑杨派无性系生物量及镉离子含量的影响,探讨无性系对Cd胁迫的响应机制,为治理日渐严重的土壤重金属污染治理提供依据。【方法】对黑杨派的5个无性系进行沙培试验,分别测定其生长量、不同器官生物量及Cd~(2+)含量,评价不同无性系抗Cd胁迫的能力。【结果】随着Cd~(2+)质量浓度增加,胁迫后苗高与地径均呈下降趋势,各无性系苗高性状较地径对Cd胁迫更为敏感;胁迫后叶片数量整体呈下降趋势。通过对不同无性系叶片生物量均值分析发现,无性系I-107、L-35、中菏1号排在前3位,除15 mg/L Cd~(2+)质量浓度外,在其他质量浓度胁迫下差异均达显著水平。随着Cd~(2+)质量浓度增加,不同无性系茎生物量与根生物量变化趋势一致,整体先降低,后升高再降低。对不同质量浓度Cd~(2+)胁迫下茎与根生物量的均值进行分析,发现无性系I-107、鲁林9号、L-35的茎生物量排在前3位,I-107、鲁林16号、L-35的根生物量排在前3位。各无性系茎中Cd~(2+)含量随Cd~(2+)质量浓度的增加均有不同程度升高,其中无性系I-107较对照增长率最大,其次为鲁林9号。在最高质量浓度胁迫下,鲁林9号的茎中Cd_2~+含量较其他无性系差异达显著水平。不同无性系叶片和根中Cd~(2+)含量随质量浓度增加均有不同程度升高,在最高质量浓度胁迫下,无性系I-107、中菏1号、鲁林9号中叶片Cd~(2+)含量较对照增长率排在前3位。无性系中菏1号、I-107、L-35中根Cd_2~+含量较对照增长率排在前3位。总生物量呈先升高再降低的趋势,总Cd~(2+)含量呈先升高再降低再升高的趋势。【结论】利用主成分分析对5个无性系生长量、生物量及Cd~(2+)含量进行综合评价,发现无性系I-107、鲁林9号和L-35的抗重金属Cd能力较强,可为重金属Cd污染土壤的治理与修复提供试验材料。

镉(Cd)作为生物非必需、毒性极强的蓄积性重金属,易通过食物链进入人体,严重威胁人类健康。扇贝相对于其他贝类具有特异性蓄积镉的能力,成为水产品安全领域关注的焦点。为了阐释扇贝高蓄积镉的分子机制,本研究以镉胁迫的栉孔扇贝(Chlamys farreri)消化盲囊组织为研究对象,通过转录组测序技术进行基因转录水平分析。通过比较转录组拼接获得105071个unigene和3800个差异基因,对所得unigene进行功能注释,发现这些基因集中在蛋白绑定、细胞黏附、免疫应答、细胞凋亡和能量代谢等方面。对这些蛋白的分

以美洲黑杨杂种F1代及亲本为研究材料,对叶面积、气体交换指标、气孔特征和Ru BP羧化酶活性等进行测定,以揭示美洲黑杨亲本与杂交子代的光合速率、气孔特征、RuBP羧化酶活性差异及其相互之间的关系,进而探讨美洲黑杨不同生长势子代形成的生物学机理。结果表明:与亲本和低亲子代相比,超高亲子代H1、H2的光合面积(单叶面积和单株叶面积)最大、光合生产率(平均超母本46.22%,超父本66.37%)、叶绿素含量最高(平均超母本280.09%,超父本452.29%)、Ru BP羧化酶活性最大(平均超母本20.79%,超父本58.56%),上、下表皮数量比和气孔频度最大,光饱和点最高(平均为2 189.33...

为了研究美洲黑杨Populusdeltoides(I 69)×欧美杨(P.euramericana(I 45)F1无性系各性状的遗传变异情况,利用美洲黑杨×欧美杨F1无性系第12年生的数据,对胸径、树高、材积、木材密度、湿心材比例、圆满度、利用率和弯曲度等8个性状进行了研究。结果表明,除弯曲度这一性状无性系之间差异不显著外,其他所有性状在各无性系之间都呈极显著差异。通过对遗传参数的估算可知,胸径、树高、材积、木材密度、湿心材比例、圆满度和利用率等性状的狭义遗传力分别为0 65,0 75,0 50,0 81,0 51,0 71和0 63,表明各性状为中等至高度遗传,各性状受遗传控制要强于环境的影...

【目的】本研究以10个黑杨派无性系为试验材料，研究其在干旱胁迫下的生长、生理生化特性的变化规律，分析不同无性系的抗旱能力，筛选出抗旱性强的优良无性系，旨在为干旱立地杨树品种选择提供依据。【方法】利用盆栽试验的方法模拟干旱胁迫，共设置4个水分梯度，测定10个无性系在不同缺水程度下的9个指标变化，探究不同程度的干旱胁迫对各无性系生长及生理指标的影响。【结果】持续干旱胁迫下，10个无性系之间的苗高增量、地径增量和生物量增量差别明显，其中无性系1733和1627与对照2025差异显著。除无性系1716外，其余各无性系的叶绿素含量呈先上升后下降的趋势，在轻度干旱时小幅度增加，在中度干旱和重度干旱时下降。各供试无性系叶片的细胞膜透性随干旱时间的延续呈升高趋势，在重度干旱胁迫下，细胞膜通透性增至最大，增幅最大是无性系1716、1722，增幅最小的是无性系1733、1641。丙二醛含量表现出先升高后下降的变化规律，在中度干旱时含量最高；超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性先升后降，在中度干旱下活性最大，与正常供水相比，无性系1627和1733的SOD活性升高幅度最大，无性系1733和1641的POD活性升高幅度最大。渗透调节物质积累随干旱程度的加重逐渐升高，在重度干旱下，游离脯氨酸（Pro）含量和增大幅度最高的均是无性系1627和1733，与对照2025差异显著。主成分分析表明，在重度干旱胁迫条件下，10个无性系的抗旱能力强弱依次为1733、1627、I-107、1641、1640、1725、1723、2025、1716、1722。【结论】干旱胁迫下10个无性系的各项指标变化不同，根据主成分分析结果，初步认为无性系1733和1627具有较强的抗旱性，可作为干旱立地的试验材料进行进一步研究。

报道了美洲黑杨I 69杨×小叶杨F1的 5个新无性系及亲本I 69水培苗对盐胁迫反应的试验结果。采用Hoagland Snhyder ( 1 933)溶液加氯化钠的盐胁迫液水培和随机区组试验设计方法 ,设 4个盐胁迫水平 (A ,B ,C ,D) ,其含盐量分加别为 1g·L-1,2g·L-1,3g·L-1和 0g·L-1,3次重复。试验结果表明 ,生物量、叶面积和苗高等是对盐胁迫反应比较敏感的指标。通过应用“坐标综合方法”对 9个生长指标综合评定 ,6个无性系的抗盐能力顺序为 80 1 1 7>80 1 0 5>80 1 0 6>I 69>80 1 0 8>80 1 2 1。表 8参 4

以西瓜品种和欣(HX)和黑媚娘(HMN)的幼苗叶片为材料,经60 mg/kg氯化镉溶液处理(以未经氯化镉溶液处理的为对照)后,采用Illumina测序技术对转录组进行高通量测序,探讨西瓜镉胁迫的分子机理。结果表明:在黑媚娘处理组(HMN)和对照组(HMNCK)中共检测到8 579条差异基因,其中有4 297条基因表达显著上调,4 282条基因表达明显下调;在和欣处理组(HX)和对照组(HXCK)中共检测到7 108条差异基因,其中有3 662条基因表达显著上调,3 446条基因表达显著下调;不同组间差异基因的维恩图表明,HMN和HX组间有5 656条差异基因;根据不同数据库的注释信息,发现西瓜体内与镉胁迫相关的差异表达基因主要包括响应光合作用、信号转导、次生物质代谢、转录因子等相关基因;转录因子MYB、AP2/EREBP、bHLH、NAC和WRKY家族可能在西瓜响应镉胁迫中具有重要作用。用q RT–PCR技术对随机挑选的7条基因进行荧光定量验证,结果与Illumina测序数据一致,证实了差异表达基因数据的有效性。

以10个旱柳Salix matsudana无性系为试验材料,研究了水溶液中镉胁迫时旱柳耐镉性性状的遗传特性、耐镉性强弱及叶片生理性状变化。结果表明:水溶液中镉质量浓度为30～60mg·L-1时,旱柳地上部镉质量分数、地上部生物量、根系生物量、地上部镉积累量、根系镉积累量和叶绿素质量分数等6个性状的耐镉性遗传力较高。在此条件下,10个旱柳无性系耐镉性强弱顺序为13号>8号>16号≈18号≈9号>2号≈4号>10号>3号>5号。镉胁迫下,旱柳叶片生理性状变化表现为:叶绿素和可溶性蛋白质量分数降低、膜透性减少、丙二醛质量分数增加、脯氨酸质量分数变化无一致规律。

分析干旱胁迫下枇杷叶片的转录组,挖掘功能基因并对其差异表达基因进行筛选和分析,为枇杷抗旱提供理论依据。利用新一代高通量测序技术测序,对测序结果进行de novo拼接、功能注释和ORF预测,将差异表达基因在COG、GO和KEGG数据库中进行比对注释。测序结果表明,获得转录本共88 530个,平均长度为740.64 bp,ORF41 748条。COG、GO和KEGG数据库将转录本分别划分为24,54个功能类别及291条代谢通路中。25 197个差异表达的基因在30条代谢通路中显著富集,与酶活性、激素合成代谢和

为了挖掘小麦响应草铵膦胁迫下的关键基因，解析关键基因及其家族成员染色体分布、表达模式等，以冬小麦津农6号为研究对象，喷施不同浓度的草铵膦，观察其药后表型；提取胁迫处理0,3,9 h的小麦叶片总RNA,进行转录组测序，筛选关键基因并对其表达量、结构及表达模式进行分析。结果表明：转录组分析发现草铵膦胁迫诱导TraesCS4A02G044000基因上调表达，序列分析表明，该基因位于小麦第4同源基因A基因组。蛋白结构域分析可知，该基因编码蛋白存在1个信号肽、1个DUF568结构域和1个b561结构域。此外，在该基因家族成员中挖掘出12个同时含有DUF568和b561结构域的基因，位于第4,5,7同源群，其中位于第4同源群A、B、D染色体的TraesCS4D02G265000、TraesCS4B02G265100和TraesCS4A02G044000基因在草铵膦胁迫诱导下显著上调表达，该3个基因均编码细胞色素b561。编码细胞色素b561的TraesCS4A02G044000及其同源基因在草铵膦胁迫下显著上调，表明b561在小麦受到草铵膦胁迫后产生了积极的响应，参与了草铵膦在小麦体内的代谢。