干旱胁迫下棉花幼苗转录因子BES1/BZR1对外源油菜素内酯的响应表达特征

植物激素油菜素内酯(Brassinosteroid,BR)具有提高植物抗旱性的作用,该研究探讨干旱胁迫下外源喷施BR对棉花干旱胁迫响应基因表达的影响。采用PCR方法从棉花‘新陆早17号’幼苗克隆获得1个干旱胁迫响应转录因子基因,命名为GhBES1/BZR1(GenBank登录号KP272000)。序列分析表明GhBES1/BZR1基因开放阅读框为960bp,编码319个氨基酸,理论分子量为34.3kD,理论等电点为8.95。保守结构域分析显示,该基因编码的蛋白具有一个DUF822保守结构域。利用2.5%PEG-6000对棉花‘新陆早17号’幼苗进行干旱胁迫处理24h,再分别喷施水、BR和Z(BR抑制剂),qRT-PCR分析结果表明,PEG-6000干旱胁迫下用BR处理3h后,GhBES1/BZR1基因表达量明显提高,当BR处理6和12h时,GhBES1/BZR1基因的表达量较3h时明显下降。研究认为,在干旱胁迫下对棉花喷洒BR,GhBES1/BZR1基因能够快速表达以响应干旱胁迫,外源喷施BR有助于提高棉花的抗旱能力。

沉默茉莉酸甲基转移酶(GhJMT)基因对棉花幼苗生理指标的影响

【目的】通过病毒诱导的基因沉默技术(VIGS)沉默棉花茉莉酸甲酯转移酶(Gh JMT)基因,分析Gh JMT基因在干旱胁迫下的功能。【方法】利用PCR技术扩增获得450 bp的Gh JMT沉默基因片段,与p TRV-RNA2质粒连接构建成重组载体p TRV-Gh JMT,转化农杆菌(GV3101),侵染的棉花幼苗1个月后再进行PEG6000干旱胁迫处理24 h,检测干旱胁迫下棉花幼苗的含水量、光合色素含量及渗调物质、抗氧化物、丙二醛(MDA)浓度和酶活性的变化。【结果】显示沉默Gh JMT后棉花幼苗叶片中可溶性糖、抗坏血酸(ASA)、甜菜碱、脯氨酸含量和超氧化物气化酶(SOD)活力分别降低了42.1%、36.6%、69.4%、71.6%和16.67%,而MDA、O2-和H2O2含量则分别增加了0.43、1.45和0.59倍。【结论】棉花Gh JMT基因的沉默能够直接影响干旱胁迫后棉花幼苗的抗旱生理生化特性,降低棉花的抗旱能力。

喷施2,4-表油菜素内酯(EBR)提高棉花抗旱生理响应性的研究

植物激素油菜素内酯能够提高植物的抗旱性。本研究通过PEG6000模拟干旱胁迫,探讨在干旱胁迫下喷施2,4-表油菜素内酯(EBR),对棉花成苗渗透胁迫、氧化胁迫的影响。结果表明,棉花成苗喷施0.5 mg/LEBR后,ASA、GSH含量、叶绿素a、b、a+b含量、可溶性蛋白、甜菜碱及脯氨酸含量显著提高,SOD、POD、CAT的酶活性提高;而渗透势、相对电导率、MDA、O2-、H2O2的含量显著下降。说明外源EBR处理能够通过提高干旱胁迫下棉花成苗的渗透调节物质含量、抗氧化酶活性、抗氧化剂含量,促进光合作用,降低ROS水平,增强棉花成苗的抗旱能力。

利用VIGS技术沉默GhBES1基因对棉花幼苗生理指标的影响

沉默基因有助于研究基因在逆境胁迫下的功能。通过对棉花Gh BES1基因进行沉默位点的分析,确定Gh BES1基因沉默片段为650 bp,设计特异性引物,利用PCR克隆从‘新陆早17号’棉花中获得650 bp的基因片段。经KpnⅠ和XbaⅠ双酶切后与p TRV-RNA2质粒连接构建成重组载体p TRV-Gh BES1,转化农杆菌(GV3101)后,侵染干旱胁迫处理的棉花幼苗。结果表明,与p TRV-00相比,携带沉默Gh BES1基因的棉花幼苗的脯氨酸和可溶性糖明显降低,分别降低了50.47%和39.51%。丙二醛(MDA)含量增加了1.84倍。叶绿素a叶绿素b和类胡萝卜素、含水量和甜菜碱也都有一定的下降。研究说明利用VIGS技术沉默Gh BES1后,干旱胁迫处理的棉花幼苗的生理生化指标均表现为进一步下降,表明Gh BES1可能与棉花抗旱性有密切的相关性。

喷施油菜素内酯对棉花类固醇5α^-还原酶基因(GhDET2)在干旱胁迫下表达影响的分析

为了解植物类固醇5α--还原酶基因（DET2）作为油菜素内酯（BR）生物合成途径中限速酶的作用。利用RACE技术克隆获得棉花的Gh DET2基因,并进行生物信息学分析,然后对棉花‘新陆早17号’幼苗使用PEG6000模拟干旱胁迫24 h,进行不同浓度油菜素内酯（brassinolide,BR）的喷施处理,分析Gh DET2基因在棉花幼苗根、茎、叶中的表达情况。序列分析表明Gh DET2基因的开放阅读框有774 bp,编码257个氨基酸。荧光定量分析结果显示,用BR处理棉苗3 h和6 h后Gh DET2基因表达量在叶中明显提高,而在根和茎中只略微提高,12 h和24 h时Gh DET2基因表达量较前期还有所降低。喷施BR在短时间内促进Gh DET2基因表达量的升高,推测BR喷施能够短期高效地增强棉花的抗旱能力。