马铃薯块茎膨大期叶片响应干旱与复水的转录组分析

以榆林市农科所提供的‘冀张薯8号’组培苗为试验材料,在马铃薯对水分比较敏感的块茎膨大期进行干旱与复水处理,利用RNA-seq技术分析马铃薯叶片在干旱胁迫和水分刺激下的基因表达谱,采用q-RT-PCR技术验证RNA-seq数据的可靠性。结果表明:随机选取的16个基因与转录组数据高度一致,进一步证明转录组数据的可靠性。在分子水平上,水分胁迫使马铃薯叶片中基因表达大幅调整,与ABA及环境胁迫诱导的基因、膜脂代谢相关基因大幅上调,复水后快速恢复。经KEGG富集分析,水分胁迫下叶片差异表达基因主要富集于次生代谢生物合成途径、植物激素信号转导、淀粉和蔗糖代谢等过程。复水后,与蛋白质合成、转录调控、吸水能力和有毒物质清除有关的基因大幅上调表达,以适应马铃薯干旱后复水的快速恢复以及补偿生长的要求。研究结果可为抗旱抗逆性的品种改良提供基因资源,同时为深层次揭示马铃薯抗旱机理提供理论基础。

高产胸苷磷酸化酶的大肠杆菌的诱变筛选

目的:大肠杆菌(Escherichia coli)产生的胸苷磷酸化酶能够促进胸苷转化为胸腺嘧啶,是合成核苷类药物的关键酶。本研究利用紫外线诱导法诱变大肠杆菌使其高产胸苷磷酸化酶,并筛选出3株能够高产该酶的菌株。方法:紫外诱变采用二次照射法,第1次照射60s后停止照射10min后,各继续照射5~30s梯度时间,增加大肠杆菌的正突变率。结果:筛选出E17、E23、E32三株产胸苷磷酸化酶量较高的菌株。结论:经过紫外诱变筛选后,这3株大肠杆菌产胸苷磷酸化酶的能力比原始菌株强,并且可以稳定遗传。

干旱与复水对马铃薯块茎膨大期碳氮转运的影响

为探讨干旱及复水对马铃薯块茎膨大期碳氮物质转运影响的生理机制采用盆栽控水法研究了干旱胁迫、旱后复水过程中马铃薯叶片与块茎中碳水化合物、氮素同化物以及碳氮转运相关酶活性的变化规律结果表明:干旱胁迫下马铃薯叶片蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性显著增强增幅为 54.9%可溶性糖与蔗糖含量显著增加分别增加 84%、25%块茎蔗糖与淀粉含量显著下降分别降低 25%、11.8%复水后叶片可溶性糖含量变化较小叶片SPS活性仍保持较高水平块茎中蔗糖合成酶(SS)活性下降6.25%(P<0.05)蔗糖与淀粉含量分别增加21.8%、29.8%干旱胁迫下马铃薯叶片中硝酸还原酶(NR)活性下降49.3%谷氨酰胺合成酶(GS)活性与对照差异不显著叶片游离氨基酸与可溶性蛋白质含量分别降低 29.4%、38.4%全氮含量降低 13%块茎中游离氨基酸与可溶性蛋白质含量增加 16.8%、270.9%复水后叶片中 NR 与 GS 活性高出对照3.5%、12.1%叶片游离氨基酸、可溶性蛋白质以及全氮含量仍保持较低水平块茎游离氨基酸、可溶性蛋白含量较高增幅分别为 24.6%、178.4%全氮含量增加与对照差异不显著说明干旱胁迫显著阻碍了马铃薯碳水化合物与氮素同化物的合成与转运使马铃薯叶片碳水化合物积累但干旱促进了氮素向块茎转运块茎中的碳氮比下降复水后马铃薯植株能够快速修复干旱胁迫造成的损伤表现为块茎中淀粉含量增多块茎碳氮比增加。

转IbLEA 14基因杨树增强耐旱性的生理机制

晚期胚胎蛋白富集蛋白(LEA)可作为多功能蛋白参与对多种非生物胁迫的响应。前期研究表明,过量表达甘薯IbLEA14基因能够增强转基因甘薯愈伤组织的耐渗透压和盐胁迫能力。为研究转IbLEA14基因杨树增强耐旱性的生理机制,本试验选取转IbLEA14基因杨树与非转基因杨树(NT)为材料,采用盆栽控水法,进行土壤干旱胁迫与复水处理,测定其形态与生理生化指标。结果表明:(1)干旱胁迫下,转IbLEA14基因杨树与NT株高增长、总生物量积累均受到抑制,但转基因杨树生长状况优于NT;与NT相比,转IbLEA14基因杨树叶片净光合速率较高,丙二醛(MDA)和过氧化氢(H2O2)含量较低,较高的脯氨酸(Pro)含量与较低的渗透势保障了转基因杨树较强的保水能力以及较高的叶片相对含水量。(2)复水后,较干旱条件下而言,转IbLEA14基因杨树叶片相对含水量增加,净光合速率升高,MDA和H2O2含量降低,Pro含量下降,渗透势升高。研究表明:转IbLEA14基因杨树可减轻干旱胁迫对植株细胞膜及光和系统的伤害,复水后能够更好地修复细胞膜系统与光合系统,加快恢复速度。因此,转IbLEA14基因杨树的耐旱性与旱后复水的恢复能力更好,更具有抗旱性优势。该研究结果将为杨树耐旱育种及应用提供理论依据,未来有望在改善土壤沙漠化方面发挥重要作用。