旱、盐胁迫下棉花3个转录因子基因的表达与生理指标相关性分析

土壤干旱及盐渍化对植物生长发育具有重要影响,筛选棉花抗旱性和耐盐性的基因资源十分重要。以2个抗旱耐盐和2个敏旱敏盐棉花品种为材料,通过qRT-PCR检测3个转录因子GhHsfA7、GhbZIP15和GhNAC2在转录水平的表达差异,同时分析5个常用抗旱、耐盐性鉴定生理指标变化及这3个基因表达与生理指标间的相关性。结果表明,PEG胁迫6 h及NaCl胁迫3 h下,3个转录因子基因GhHsfA7、GhbZIP15和GhNAC2优势表达,且在敏感型棉花中的相对表达量显著低于耐受型品种。旱、盐胁迫下,棉花生理指标与对照之间存在显著或极显著差异,并且耐受型棉花品种中Pro、SOD及POD相对变化均大于敏感型品种,而MDA和EL相对变化均小于敏感型品种。相关性分析表明,GhHsfA7、GhbZIP15、GhNAC2与生理指标MDA、Pro、SOD、POD、EL间具有显著或极显著的相关性,因此可将转录因子GhHsfA7、GhbZIP15和GhNAC2的表达作为棉花抗旱耐盐性鉴定的分子指标,为棉花抗旱耐盐性研究奠定基础。

花铃期干旱胁迫对棉花陆海RIL群体光合的影响

以陆地棉材料(中07)和海岛棉材料(新海20)构建的F 2∶6陆海RIL群体为试验材料,在花铃期采用田间干旱胁迫方法对群体材料进行干旱胁迫处理,通过测定群体材料的光合性状,采用主成分分析、聚类分析和综合抗旱评价体系相结合的方式,对陆海RIL群体材料进行抗旱性鉴定及评价。结果表明:不同棉花材料在花铃期受到干旱胁迫后,各指标反应程度不同,其中A、E、WUE的变化较为明显。通过D值聚类分析,将棉花材料分为4个类群,第Ⅰ类群为强抗旱型,有21份材料;第Ⅱ类群为抗旱型,有7份材料;第Ⅲ类群为干旱敏感型,有26份材料;第Ⅳ类群为干旱极敏感型,有16份材料;并得到群体中比亲本中07抗旱性更强的材料和比亲本新海20抗旱性更敏感的材料。

梭梭叶苞状虫瘿结构特征和生长发育研究

该研究采用形态和显微结构观察方法,并结合基于转录组测序和差异表达基因富集分析,研究梭梭叶苞状虫瘿的生长发育特点以及梭梭叶苞状虫瘿与梭梭之间的相互关系,为昆虫与植物协同进化和梭梭虫害防治提供理论依据。结果表明:(1)叶苞状虫瘿的生长发育阶段可以分为3个时期,生长期、形成期和衰亡期。(2)在生长期和形成期的叶苞状虫瘿与梭梭同化枝、鳞叶部位的解剖结构有明显的差别:生长期叶苞状虫瘿的表皮细胞外的角质层损伤,但表皮细胞完整、形态差异不大、排列紧密,没有栅栏细胞组织和花环结构,只有含水量较高的海绵组织,且细胞比同化枝和鳞片小而密,细胞数量是鳞片中的2倍左右,维管柱直径比同化枝和鳞片小;形成期叶苞状虫瘿的表皮细胞外的角质层受到严重损伤,表皮细胞不完整、形态差异大、排列疏松,海绵组织含水量严重减少,维管组织不明显。(3)梭梭叶苞状虫瘿中与植物细胞正常发育相关、光合作用相关的基因富集下调表达,与胁迫相关基因富集上调表达。研究认为,梭梭的叶苞状虫瘿只为促进木虱的生长发育,在提高梭梭光合作用方面没有作用。

海岛棉生长调控因子GRF基因家族的全基因组及表达分析

本研究利用生物信息学方法,从海岛棉(Gossypium barbadense)基因组中鉴定获得35个海岛棉生长调控因子(GbGRF)转录因子家族成员,并对其理化性质进行分析。结果表明,GbGRF家族成员编码的肽链平均为424个氨基酸,分子量26.36~65.64kDa,等电点在5.89~9.63,GbGRF家族成员都为不稳定蛋白(蛋白不稳定指数>40),均表现为亲水性,且均具有完整的特征结构域QLQ(Gln、Leu、Gln)和WRC(Trp、Arg、Cys)。GbGRF家族成员含有3~5个外显子,基于系统进化关系将GbGRF家族分为4组,且与拟南芥(Arabidopsis thaliana)GRF家族的亲缘关系更为接近。不同组织转录组数据分析结果表明,该家族在胚珠(开花当天)发育中显著表达,实时荧光定量结果显示,GbGRF32在开花当天及开花后第5天的相对表达量显著高于其他纤维发育时期,结果与表达图谱结果基本一致,推测该基因可能在纤维发育起始阶段起重要作用。

梭梭14-3-3蛋白基因HaFT-5、HaFT-6克隆及表达分析

14-3-3蛋白是生物体内重要的调节蛋白,对细胞代谢及循环、信号传导、转录调节、蛋白跨膜转运、以及生物胁迫和非生物胁迫等多种生理过程均有重要的调节作用。本研究用RT-PCR从梭梭中克隆2个14-3-3蛋白基因,分别命名为Ha FT-5、Ha FT-6。用q RT-PCR分析Ha FT-5、Ha FT-6基因在不同处理后的表达。研究显示,Ha FT-5全长501 bp,编码139个氨基酸;Ha FT-6全长647 bp,编码226个氨基酸。在干旱、高盐、ABA、IAA处理后梭梭Ha FT-5和Ha FT-6基因后呈现不同的表达模式。综上所述,这2个基因可以响应逆境胁迫和2种激素信号,本研究可为进一步探索梭梭的抗逆分子机制提供了理论基础。

棉花陆海重组自交系群体花铃期抗旱性鉴定及评价

以陆地棉材料(中07)和海岛棉材料(新海20)构建的F2:6陆海重组自交系群体为试验材料,分别于2018年、2019年的7月份在石河子144团采用田间干旱胁迫的方法,在花铃期对棉花陆海重组自交系群体进行干旱胁迫处理,通过测定农艺性状和产量相关性状,采用方差分析、主成分分析、聚类分析等相结合的方式,对陆海重组自交系群体进行抗旱性鉴定及评价。由主成分分析可知,陆海重组自交系群体在干旱胁迫状态下铃数、皮棉、有效果枝数和衣分变化较为明显。根据抗旱性度量值(D值)进行聚类,将陆海重组自交系群体材料划分为4个类群:第Ⅰ类群为抗旱型,是HL-44、HL-48、HL-13等16个株系;第Ⅱ类群为中抗旱型,是HL-21、HL-8、HL-19等19个株系;第Ⅲ类群为干旱敏感型,是HL-11、HL-12、HL-3等29个株系;第Ⅳ类群为干旱极敏感型,是HL-10、HL-18、HL-31等8个株系。并鉴定出亲本中07属于抗旱型材料,新海20属于抗旱敏感材料。同时发现群体材料中有比亲本中07抗旱性更强的株系有5个,在抗旱型类群;比亲本新海20抗旱性更敏感的株系有8份,在极敏感型类群。说明该陆海重组自交系群体在抗旱性方面不仅有亲本陆地棉和海岛棉的遗传特性,还有超越亲本的遗传特性。为今后研究海陆重组自交系群体的抗旱性提供了基础。