为探究不同干旱胁迫时间处理下，二倍体马铃薯材料对干旱胁迫响应的分子机制，挖掘抗旱相关基因。以高抗旱二倍体资源A90为试验材料，利用转录组测序技术对PEG-6000胁迫下不同时间的差异表达基因进行分析，通过GO富集、KEGG通路分析与转录因子预测参与马铃薯干旱胁迫响应的差异表达基因，初步挖掘抗旱调控关键基因；并通过RT-qPCR对3个抗旱候选基因进行逆境胁迫表达分析。结果表明：A90在20%PEG-6000胁迫处理3,6,24 h与对照相比，共有2 519个差异表达基因，这些基因主要富集在植物激素信号转导、谷胱甘肽代谢、苯丙烷生物合成、戊糖和葡萄糖醛酸相互转化等抗旱相关过程中。并且显著富集在通路上的340个共差异表达基因中有53个基因注释到了RLKs、AP2/ERF和Tify等15个转录因子家族中，其中StST/K1、StERF1和StTify1的表达量较高，有可能是抗旱调控关键基因。基因StST/K1和StERF1受到干旱和低温胁迫主要在材料的根和叶中上调表达，基因StERF1在盐胁迫下在材料的根、茎和叶中均上调表达；基因StTify1在受到干旱在材料的茎和叶中上调表达，受到盐胁迫在材料的根、茎和叶中均上调表达，但在低温胁迫下只在材料的茎中下调表达。由此说明，筛选出的3个基因均能够对干旱、盐和低温胁迫产生响应，可为今后马铃薯抗旱分子育种中相关抗旱候选基因研究提供一定的理论基础。

【目的】综合运用不同抗旱评价指标，筛选大豆优异抗旱种质，发掘重要抗旱基因，为大豆抗旱分子育种提供理论基础。【方法】利用188份大豆种质资源，于2018、2019、2020和2021年测定正常供水和干旱胁迫下的单株荚数、单株生物量和单株产量，利用抗旱指数、改进抗旱指数、加权抗旱系数和加权抗旱指数等参数鉴定大豆种质的抗旱性，通过全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS）检测与大豆抗旱参数显著相关的SNP(single nucleotide polymorphisms)标记，并结合干旱胁迫下大豆幼苗叶片基因表达谱分析，筛选抗旱候选基因。【结果】188份大豆种质资源的抗旱指数、改进抗旱指数、加权抗旱系数和加权抗旱指数存在广泛变异，分别利用逐级分类法将供试材料划分为5个等级。其中，辽豆15、辽豆69、辽豆14、金杖子黄豆、中黄606、科新3号、Koreane 4等7份种质在不同评价方法中均被鉴定为一级抗旱。对抗旱指数、改进抗旱指数、加权抗旱系数和加权抗旱指数进行GWAS分析，共定位到15个显著关联的SNP位点能够在多环境下稳定表达，这些位点对表型变异的贡献率为12.46%—25.60%。在显著SNP位点上、下游各200 kb区间内共有注释基因226个。通过对抗旱品种辽豆14和干旱敏感型品种辽豆21在干旱胁迫下进行转录组测序和实时荧光定量PCR分析，鉴定出32个注释基因受干旱胁迫诱导显著差异表达。其中，Glyma.02G182900、Glyma.04G012400、Glyma.06G258900、Glyma.15G100900、Glyma.01G172600、Glyma.04G012300、Glyma.01G172200和Glyma.04G010300等8个候选基因分别编码钙依赖性蛋白激酶、通用应激蛋白A、G型凝集素S受体样丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶、蛋白磷酸酶2C、异黄酮还原酶、异黄酮还原酶同源物、生长素蛋白和b ZIP转录因子。【结论】综合运用不同抗旱参数，在188份大豆种质资源中筛选出7份抗旱种质资源，鉴定了15个与抗旱参数显著关联的SNP位点，并鉴定出抗旱候选基因8个。

<正>小麦（Triticum aestivum L.）是全球最重要的粮食作物之一，在全球气候变化和水资源紧缺的背景下，干旱缺水成为限制小麦生产最主要的逆境因子之一，选育抗旱节水品种是小麦应对环境胁迫的重要途径。小麦的抗旱性研究涉及多个方面，包括小麦不同生长时期抗旱指标的建立、抗旱基因的挖掘与鉴定、抗旱相关优异等位基因的挖掘和利用、抗旱品种的筛选与评价等。从多个维度综合研究小麦抗旱性，有利于理解小麦的生长适应机制，加速抗旱品种的选育与推广，

对138份来源于3个水稻与旱稻杂交的F1组合的花培材料进行水、旱栽培处理,筛选出抗旱、丰产的粳稻种质资源,并进行籼粳性分析、抗旱性鉴定。结果表明,双亲之一为抗旱型品种,其花培后代有50%左右的抗旱型植株;大部分花培后代的抗旱性呈连续分布,个别株系表现双向超亲分离,抗旱性状受微效多基因控制。在N6培养来源于3个组合的花培植株多数表现为粳型,少数偏籼型。最后还对水稻抗旱性鉴定指标进行了讨论。

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...

[目的]克隆小麦Ta WRKY28基因,通过农杆菌浸染法将其转化至拟南芥,研究转基因拟南芥植株生理生化指标变化,探究其在抵御非生物胁迫中的作用。[方法]采用RT-PCR方法,从小麦百农207 cDNA中克隆得到TaWRKY28基因,利用ProtParam等软件对其氨基酸序列进行生物信息学分析;利用实时荧光定量PCR方法,分析TaWRKY28基因的组织表达特异性及在NaCl、ABA、H_2O_2、干旱和低温逆境胁迫下的表达情况;构建基因超表达载体,通过花序浸染法转化拟南芥,选取TaWRKY28基因相对表达量较高的转基因T_3拟南芥株系,测定拟南芥超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的活性以及丙二醛(MDA)、H_2O_2和脯氨酸含量,研究TaWRKY28对拟南芥抗旱性的影响。[结果]成功克隆获得小麦TaWRKY28基因,该基因ORF全长为978 bp,编码325个氨基酸,相对分子质量为34.87 ku,理论等电点为9.27,含有1个WRKY保守结构域和1个C_2H_2锌指结构域,属于WRKY基因家族的第Ⅱ类成员。序列系统进化分析结果显示,小麦TaWRKY28与大麦HvWRKY2亲缘关系最近。亚细胞定位显示该基因位于细胞核中。qRT-PCR结果表明,TaWRKY28在小麦根、茎、叶、雌蕊和雄蕊组织中均有表达,但具有组织特异表达性,在叶中表达量最高,雄蕊中次之,雌蕊中表达量最低,且受NaCl、ABA、H_2O_2、干旱和低温胁迫后TaWRKY28表达会增强。对TaWRKY28转基因拟南芥植株的抗旱性分析表明,在干旱条件下,转基因植株的表型优于野生型,SOD、POD活性和脯氨酸含量显著增加,而H_2O_2和MDA含量显著降低,转基因植株抗旱性显著提高。[结论]克隆了小麦TaWRKY28基因,该基因可以增强转基因拟南芥植株的抗旱能力。

以优良玉米自交系综３１的幼胚为受体材料，采用农杆菌介导法将来自微生物耐辐射奇球菌（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓ ｒａＤｉｏＤｕｒａｎｓ）的抗旱基因ｉｒｒｅ转入玉米幼胚组织细胞中，转化后的细胞通过抗性筛选，分化再生成苗。结果表明，经特异Ｐｃｒ检测，４２株植株转入了ｉｒｒｅ基因，有２９株收获种子。Ｔ＿１代在温室大棚控制水肥试验及脯氨酸等生理生化指标检测表明，转基因植株具有良好的耐旱特性，为抗旱玉米新品种选育提供了较好的亲本材料。

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。

以马铃薯合作–88为材料,通过向土壤中分别加入巨大芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌溶液,结合水分亏缺灌溉(DI)进行土壤盆栽试验,比较水分亏缺状态下细胞分裂素生产菌处理对马铃薯幼苗农艺性状、生理生化特性的影响。结果表明:加入细胞分裂素生产菌后,马铃薯的水分利用率及其抗旱特性比对照均有显著提高,加入枯草芽孢杆菌后,马铃薯的根长、根干重、根系活力和干物质储存量均比加入巨大芽孢杆菌的要高。

培育大穗型品种是我国超级杂交稻主要育种目标之一,但大穗型水稻品种常存在结实率过低或结实不稳定等严重问题,而旱害常成为上述问题产生的直接原因。以21份大穗型水稻父本品种为供试材料,采用盆栽法,从花粉母细胞减数分裂期开始进行连续10d的干旱处理(控制土壤相对含水量至40%~50%),研究了结实率和每穗总粒数的变化。结果表明,干旱处理后品种的结实率和每穗总粒数降低,敏感品种降低幅度显著大于强耐旱品种。试验共筛选出8个大穗型强耐旱父本材料,10个耐旱型父本材料,3个敏感型父本材料。其中R527和9 311选的结实率和总粒数在干旱条件下都表现良好。2个耐旱性差异品种的授粉生物特性分析发现,干旱处理后各品...

通过远缘杂交将蔊菜的抗逆性状转移到甘蓝型油菜中，对油菜种质创新研究具有重要意义。本研究以生产上应用的抗旱性存在差异的３个甘蓝型油菜品种为对照，采用盆栽模拟干旱胁迫的方法，对１５份与蔊菜属间杂交产生的甘蓝型油菜新材料进行苗期抗旱性综合评价。结果显示：１苗期干旱胁迫严重抑制油菜植株生长，使得苗高变矮，全展叶数和绿叶数减少，叶片萎蔫，生物量下降；干旱对植株鲜重影响最为严重，其次是苗高和叶片萎蔫程度。２通过主成分分析和隶属函数法，将全展叶数、绿叶率、未萎蔫叶片率、苗高、根长、地上部分鲜重、根鲜重、植株总鲜重、地上部分干重、根干重和植株总干重等１１个性状指标值转化成单一的综合评价值（Ｄ值），客观、科学、．．．

选用来自9个国家的17份偃麦草和中间偃麦草种质材料,在日光温室模拟旱境胁迫条件下,通过土壤干旱法,开展了苗期抗旱性鉴定研究,分析测定了植株叶片的相对含水量、细胞膜透性、脯氨酸含量、丙二醛含量等理化指标,综合评定了17份种质材料的抗旱性强弱,并针对上述4个理化指标变化率,通过赋分分级的办法将其划分为较强、中等、较弱3个抗旱性级别,抗旱性强的种质材料包括Ag-2,Greenar,AJC-320,Reliant,1;抗旱性中等的种质材料包括2,Clarke,D-2111,Slate,DT-3175,D-1483,X93035;抗旱性较弱的种质材料包括D-1987,699,D-939,D-3244,V...

【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。

【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。

以1年生元宝枫、木槿、紫荆和紫藤为材料,通过盆栽控水试验,研究不同土壤含水量对幼苗株高、叶片数、生物量分配、光合与叶绿素荧光特性等的影响,以及4个树种的抗旱性。结果表明,除茎生物量比外,比叶重、叶片蜡质含量、叶片气孔密度、光合和叶绿素荧光参数等可作为木本植物抗旱性的评价指标。运用隶属函数法对抗旱能力进行综合评定,元宝枫、木槿、紫荆和紫藤的综合评价值分别为0.617、0.455、0.493和0.292,抗旱性依次为元宝枫>紫荆>木槿>紫藤。