植物小分子信号肽参与非生物逆境胁迫应答的研究进展

植物小分子信号肽(small signaling peptides, SSPs)是一类蛋白长度小于120个氨基酸的小肽,作为新型信号分子在植物应答非生物逆境胁迫中发挥重要的作用。植物中含有千余种SSPs,多种多样的结构特点、修饰过程与不同受体的结合发挥其特异的功能,参与植物与环境之间的互作。挖掘鉴定植物SSPs功能基因,解析它们应答非生物逆境胁迫的调控机制,对增强植物抗性、改善植物生长具有重要的理论与实践意义。植物SSPs主要包括胞外非分泌型小肽、胞内非分泌型小肽、胞外翻译后修饰分泌型小肽和胞外富含半胱氨酸分泌型小肽四大类。介绍了四类植物SSPs的结构、特征;阐述了它们以SSP配体结合LRR-RLK受体激酶完成信号转导过程,以激活下游抗性基因表达为模式的调控机制;重点综述了它们在干旱、高温、盐渍、营养等非生物逆境胁迫应答中的生物学功能及调控机制。最后讨论了植物SSPs未来研究的方向和有待解决的问题,还对SSPs类生长调节剂的开发前景进行了展望,旨在为提高植物应对环境胁迫和实现农业可持续发展提供新的思路和路径。

小麦体细胞杂种山融3号耐盐相关SSR标记的筛选和初步定位

【目的】寻找并定位与小麦耐盐性有关的SSR标记。【方法】选取耐盐性强的体细胞杂交新品种山融3号为试验材料。以山融3号为母本,盐敏感的常规品种济南17为父本,配制杂交组合(01组合)。利用SSR-BSA(bulkedsegregantanalysis)方法对01组合F2代分离群体苗期耐盐性进行鉴定,并结合小麦SSR图谱分析,标记其耐盐相关位点。【结果】通过遗传分析和χ2检验表明:01组合中的耐盐性状可能由一个主效基因控制。应用SSR标记技术,筛选到了与山融3号耐盐性状连锁的SSR标记Xgwm304。【结论】SSR标记Xgwm304位点与主效耐盐基因间的遗传距离为24.41cM,该主效耐盐基因定位于5A染色体的短臂上。

植物耐盐相关基因及其耐盐机制研究进展

植物的耐盐性是一个复杂的数量性状,涉及诸多基因和多种耐盐机制的协调作用。本文综述了近年来国内外在植物耐盐分子方面的研究成果与最新进展。Na+/H+反向转运蛋白、K+转运体HAK和K+转运的调控基因AtHAL3a、高亲和性K+转运体HKT等通过调控植物体内离子跨膜转运,重建体内离子平衡来抵御盐渍伤害;Δ'-二氢吡咯-5-羧酸合成酶(P5CS)和Δ'-二氢吡咯-5-羧酸还原酶(P5CR)基因、胆碱单加氧酶(CMO)和甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因、1-磷酸甘露醇脱氢酶(mtlD)和6-磷酸山梨醇脱氢酶(gutD)基因以及海藻糖合成酶基因等通过合成渗透保护物质维持细胞的渗透势、清除体内活性氧和稳定蛋白质的高级结构来保护植物免受盐渍胁迫伤害;植物细胞中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶、抗坏血酸-谷光苷肽循环中的酶等在清除细胞内过多的活性氧方面起重要作用;水通道蛋白基因与晚期胚胎发生丰富蛋白(LEA蛋白)基因参与多种胁迫的应答,它们与保持细胞水分平衡相关;另外,与离子或渗透胁迫信号转导相关受体蛋白、顺式作用元件、转录因子、蛋白激酶及其它调控序列可以启动或关闭某些胁迫相关基因,使这些基因在不同的时间、空间协调表达,以维持植物正常的生长和发育。本文还在小结中从整体水平上阐述了植物感受盐渍胁迫和其应答的基本分子机理。为植物耐盐机理的进一步研究及培育耐盐植物奠定了理论基础。

花生质体型酰基载体蛋白基因5′侧翼调控序列的克隆与分析

采用染色体步移技术分别克隆3个花生质体型酰基载体蛋白(ACP)基因的5′侧翼调控区序列,AhACP1、AhACP4和AhACP5基因5′上游序列分别为535、1400和1180 bp;利用5′RACE方法确定了这3个基因的转录起始位点,分别位于起始密码ATG上游–71、–92和–71 bp处。利用生物信息学软件分析了花生ACPs启动子区包含的主要调控元件,发现尽管花生AhACP4和AhACP5基因在根、茎、叶、花和不同发育期种子中的基本表达模式相似,但它们的启动子中包含各自特有的顺式元件,AhACP4启动子区包含根或芽顶端分生组织表达调控元件WUS,而AhACP5启动子区则含有侧芽萌动和伸展所需的多个关键调控元件E2FB、TELO BOX和UP1,推测它们的表达具有组织和发育阶段特异性。在进化上,花生AhACP4与拟南芥AtACP4可能为直系同源基因,但它们的表达模式产生了分歧,AhACP4为组成型表达,AtACP4主要在叶中表达;与AtACP4启动子相比,花生AhACP4启动子区中参与光调控相关元件明显减少。

直线电机轨道交通系统的地面电阻制动仿真

通过对列车进行的牵引计算、对地面电阻制动的功率确定和地面电阻制动斩波器的设置计算机仿真分析,介绍直线电机驱动城市轨道交通列车起制动频繁,为了减少车载设备,降低列车重量,减少直线电机功率要求,以及地铁隧道内的温升,所以采用地面电阻制动。

小麦与高冰草体细胞杂种耐盐新品系的盐胁迫应答cDNA差异表达分析

用银染DDRT-PCR技术分析了小麦济南177和小麦与高冰草体细胞杂种耐盐品系杂3号在盐胁迫前后基因的差异表达情况。并通过反向Northern杂交筛选，获得27个阳性片段。从中选出10个候选片段进行序列分析，这些序列信息表明，其表达与盐胁迫应答有一定关系。Northern杂交验证了差异片段wrsi-1在耐盐品系杂3号的根中受盐诱导，可能为胁迫早期应答基因。

双抗TMV和CMV转基因番茄后代的遗传分析

通过对转ＴＭＶ和ＣＭＶ双价外壳蛋白基因番茄Ｔ１代群体和Ｔ２代株系进行ＰＣＲ及ＰＣＲ－Ｓｏｕｔｈｅｒｎ鉴定，并分别进行温室及田间抗病毒试验，结果表明，Ｔ１代工程番茄植株中确有ＣＭＶ—ＴＭＶ双价外壳蛋白基因的遗传和分离，其遗传行为符合显性单基因的孟德尔遗传。Ｔ２代部分株系ＣＭＶ—ＴＭＶ双价ＣＰ基因已获得稳定遗传，共获得了３个遗传稳定的番茄株系。

农杆菌介导抗虫CpTI基因的花生遗传转化及转基因植株的再生

通过农杆菌(Agrobacteriumtumefaciens)Ti质粒介导途径,将抗虫CpTI基因转入花生,经过诱导分化获得转基因再生植株。PCR检测及Southern杂交鉴定结果表明,外源CpTI基因已整合到大部分再生花生植株的基因组中。通过抗虫性检测试验,转基因花生具有一定的抗虫性。

植物金属硫蛋白及其重金属解毒机制研究进展

金属硫蛋白是一类分子量较小、富含Cys的金属结合蛋白,广泛分布于生物界。近年来从植物中克隆到许多编码金属硫蛋白的基因,并在研究基因表达模式、组织表达特异性以及基因结构,如启动子、内含子在染色体上的定位等方面取得了一定进展,但对其功能的研究还处于起步阶段。很多实验表明,植物金属硫蛋白可以通过其大量的Cys残基螯合重金属并清除活性氧,使植物免受氧化损伤。文章介绍了植物金属硫蛋白的分类、特征、基因结构及其在植物重金属解毒中的作用。

一个新的玉米NAC类基因(ZmNAC1)的克隆与分析

NAC转录因子是近十年来新发现的具有多种生物功能的植物特异转录因子,在植物生长发育、激素调节和抵抗逆境等方面发挥着重要的作用。本研究利用电子克隆方法,结合RT-PCR分析,从玉米中克隆了一个与NAC类基因同源的cDNA序列,命名为ZmNAC1(GenBank登录号:EU224278),该序列长度为1029bp,具有单一的完整开放阅读框架(ORF,26～907bp),推测编码蛋白含有293个氨基酸,分子量为32.3kDa,等电点为8.65。半定量RT-PCR分析表明,ZmNAC1可以被低温、聚乙二醇(Polyethylene glycol,PEG)、高盐和ABA诱导。这些结果表明,ZmNAC1可能参与植物逆境反应。本研究是有关玉米NAC转录因子基因的首次报道。

花生AhFAD2基因的多态性及其与籽粒油酸/亚油酸比值间的相关性

高油酸低亚油酸的花生油稳定性好、营养价值高,培育高油酸/亚油酸比值(O/L)的花生品种一直是花生育种的重要目标。为深入了解控制花生O/L比值的遗传基础,提高花生品质育种效率,对鲁花14等13个花生品种Δ12脂肪酸脱氢酶AhFAD2基因的编码区进行了序列分析。结果表明,该基因在13个花生品种中皆存在3类转录本,即AhFAD2A、AhFAD2B和假基因。台山珍珠、台山三粒肉、江田种、Chico、05-21063、白沙1016的基因型是OL1OL1OL2OL2;临桂麻壳、飞龙乡、勾了种、鲁花14、花育19、花育23的基因型是ol1ol1OL2OL2;鲁花11的基因型可能存在OL1ol1杂合等位位点。在个别品种中AhFAD2A基因的若干位置存在多态性;AhFAD2B基因相对保守,所测13个花生品种的核苷酸序列基本相同。结合13个花生栽培品种籽粒中O/L比值测定的结果,初步探讨了基因多态性与O/L比值之间的关系,同时对假基因可能存在的功能进行了讨论。

高等植物脯氨酸代谢研究进展

很多植物在胁迫条件下可以通过增加合成、减少降解而在体内累积大量脯氨酸,这对于调节渗透平衡、防止渗透胁迫对植物造成伤害、清除自由基、保护细胞结构具有重要意义。脯氨酸合成、降解相关酶的编码基因大都已经克隆到,但对脯氨酸在植物发育中的具体作用、胁迫条件下脯氨酸累积的分子机理了解还比较少。概述了植物控制脯氨酸合成、降解相关酶的编码基因的研究进展情况。

花生^(60)Co-γ辐射诱变和突变体库的构建

为了获得花生新种质,对花生干种子进行60Co-γ辐射诱变处理并构建花生突变体库,获得了一些有价值的突变体材料,如高油突变体、高蛋白突变体、大种子和小种子突变体、大叶和小叶突变体、卷叶突变体等。通过分析这些突变体的不同性状发现,辐射处理对株高、叶片形态、含油量、蛋白含量、单株结荚数、单粒重、油亚比、出仁率等性状的影响极为显著。对7个性状(单株果仁重、蛋白含量、亚油酸含量、油酸含量、含油量、单粒重和单株荚果重)进行相关性分析,结果表明,油酸含量与亚油酸含量为高度线性相关;含油量与蛋白含量、亚油酸含量、油酸含量均为显著性相关;而含油量与单株荚果产量呈低度线性相关。这些突变体的获得为今后进行花生遗传育种以及机理研究提供了可靠的原材料和中间材料,也为花生功能基因组学研究提供了丰富的材料。

花生LEC1基因的克隆及表达研究

通过构建花生未成熟种子cDNA文库,结合大规模EST测序,从花生中克隆了LEC1基因2个成员的全长cDNA序列。序列分析表明,花生中LEC1的2个成员的序列在B结构域高度保守,属于LEC1型HAP3亚基。不同植物中LEC1基因在B结构域以外的序列差异很大。利用花生cDNA芯片和半定量RT-PCR对花生LEC1进行表达研究表明,LEC1在种子中高水平表达,在种子发育的不同时期表达有差异。

不同SSR标记检测技术及其在花生栽培种遗传多样性分析中的应用

以85份花生栽培种为材料,分别应用银染法和荧光检测法检测9对SSR引物的扩增产物。比较结果显示,荧光检测法具有灵敏度高、检测结果准确、效率高等优点。聚类分析表明,银染法与荧光检测法分别能够区分74个、82个花生品种,并分别聚成8个、9个类群;荧光检测法的聚类结果虽然反映的品种间遗传多样性较低,但与品种类型、产地及其亲缘关系相关程度更高,表明荧光检测数据更精确、可靠。遗传多样性分析发现,地方品种的遗传多样性指数最高,其次为多粒型育成品种,表明我国地方品种和多粒型育成品种蕴藏了丰富的优异性状,有利于对其挖掘和利用。

二酰基甘油酰基转移酶(DGAT)研究进展

二酰基甘油酰基转移酶(DGAT)是生物体内TAG合成过程中的关键酶,它的作用是催化二酰甘油加上脂肪酸酰基形成三酰甘油。本文介绍了DGAT的分类、亚细胞定位、功能、底物特异性和调控,并展望了DGAT研究在油料作物品种改良方面的应用前景。

花生总RNA提取方法比较研究

通过对2种RNA提取方法(改良CTAB法和Trizol法)和2种RNA提取试剂盒(AXYGEN总RNA提取试剂盒和TIANDZ总RNA提取试剂盒)进行比较研究,以期获得质量较好的花生不同器官的总RNA,为后续分子生物学实验奠定基础。实验结果表明,与TRIZOL法及2种RNA提取试剂盒相比,改良CTAB法提取的花生总RNA完整性好,得率高,稳定性好,并且无DNA污染,可以进一步满足半定量RT-PCR等实验需要。

农杆菌介导的花生Δ^(12)脂肪酸脱氢酶基因AhFAD2 RNAi抑制表达遗传转化研究

以成熟花生种子萌动4d的上胚轴为受体材料,采用农杆菌介导的转化方法,将倒位重复Δ12脂肪酸脱氢酶基因AhFAD2片段分别与CaMV35S启动子和种子特异性表达的大豆凝集素启动子相连导入花生。经PCR检测证实含有AhFAD2倒位重复基因片段的RNAi抑制表达框架已成功转入花生。

花生AhDGAT2a基因启动子的克隆和功能验证

二酰甘油酰基转移酶(DGAT)是三酰甘油(TAG)合成途径的限速酶,对脂肪酸合成的调节具有关键作用。为了研究AhDGAT2a的表达调控,利用Genome Walking方法从鲁花14基因组中克隆了AhDGAT2a上游5￠侧翼调控区1200 bp序列,即AhDGAT2a启动子(pAhDGAT2a)序列,并利用生物信息学软件分析其包含的调控元件,发现其含有多个TATA-box和CAAT-box、光调控元件、胁迫防御相关元件和激素响应元件。用pAhDGAT2a构建pAhDGAT2a:GUS植物表达载体并转化烟草品种SR1。利用组织染色法鉴定转基因烟草的GUS表达模式,发现在转基因烟草的各个器官均有GUS酶活,在柱头、花药和幼嫩种子中表达量较高,说明pAhDGAT2a具有一定的组成型启动子活性。

利用远缘杂交培育半匍匐密枝型高产花生新品系

花生是我国重要的油料作物。为将野生花生的优异基因导入栽培花生,采用远缘杂交方法,将黑花生(A.hypogaeaL.)与野生花生A.monticola进行杂交,获得一个高产株系。该株系平均单株产量为普通花生的4倍,株型由亲本黑花生的直立、疏枝型转变为半匍匐、密枝型。另外,该株系生育期稍长,花量大,花色深,荚果数量多,单枝有效结果范围大约20~25cm。不同株系间荚果果型差异明显,大部分株系果型与黑花生相似。种皮颜色由粉到紫各不相同。种子大小差异明显。研究认为利用半匍匐密枝株型培育高产花生品系(种)是可行的。