干旱胁迫下冬小麦不同品种萌发特性差异的研究

干旱是影响小麦生产的重要逆境,可以造成萌发成苗质量下降。为了解当前小麦品种在干旱胁迫下的种子萌发特性,采用沙培控水法研究了生产上应用广泛的128个小麦品种的干旱萌发特性;筛选出干旱萌发特性差异显著的6个小麦品种(山农28号(SN28)、长6878(C6878)、烟农19(YN19)、山农23号(SN23)、鑫麦296(XM296)和新麦38(XM38))进行干旱胁迫下种子萌发过程中的生理生化分析。结果表明,根据活力指数的耐旱系数进行聚类分析,将128个小麦品种的干旱萌发特性分为好、较好、中等、较差、差5类。山农28号和长6878等18个干旱萌发特性好的小麦品种种子萌发快,幼苗整齐健壮;新麦38、乐麦185等26个干旱萌发特性差的小麦品种种子萌发慢、萌发时间分散、发芽率低且幼苗整齐度差。进一步对不同干旱萌发特性的小麦品种进行生理生化指标测定表明,干旱萌发特性好的山农28号和长6878干旱萌发前期大分子修复基因TDP1表达水平显著高于对照;干旱萌发前期POD活性也显著高于对照;α-淀粉酶和半胱氨酸蛋白酶活性受干旱影响较小,萌发后期的可溶性蛋白含量显著高于对照。而干旱萌发特性差的鑫麦296和新麦38在干旱胁迫下种胚DNA和蛋白质修复基因表达水平上升相对滞后;在干旱胁迫下的半胱氨酸蛋白酶活性显著降低。上述结果表明,干旱萌发特性好的小麦品种在干旱胁迫下萌发成苗过程中种胚大分子修复能力和种子抗氧化能力强,贮藏物质动员早,最终种子萌发速度快,出苗质量高。

植物分子育种方法研究进展

综述了各种植物外源遗传物质转移方法 ,就其原理和各自特点作了概述 .并且展望了各种转基因方法的应用前景 。

“三化一自”农业生物学实验教学平台的创建

山东农业大学农业生物学国家级实验示范中心通过优化教学资源配置、引进多媒体和网络教学和设立开放实验室,推动传统实验教学与多媒体教学、网络教学及第二课堂等多种教学方式的融合,实现了教学管理的信息化、教学手段的现代化和教学方式的多元化,有力促进自主式实验教学质量的提高。

小麦籽粒品质性状影响面条品质的通径分析

以 2 4个山东省种植面积较大的小麦品种为材料 ,对 17个影响面条品质的主要小麦籽粒品质性状进行多元线性回归分析 ,在此基础上对 11个影响较大的品质性状进行通径分析 ,研究其对面条品质影响力的大小及直接效应和间接效应 ,以期为小麦品质有种。

花生干旱胁迫响应基因的数字表达谱分析

以抗旱性强的花生品种丰花5号为材料,利用Solexa高通量测序技术对15%PEG处理后的花生叶片cDNA文库进行差异基因表达谱分析。结果表明,转录组基因表达表现出高度的不均一性和冗余性,低于10个拷贝的标签占总标签种类的73.1%,但其表达量只占总标签表达量的9.0%。根据已知序列信息鉴定出935个差异表达基因,其中64.5%下调表达。基因功能分析表明,差异表达基因广泛涉及糖、蛋白、核酸和脂类等生物大分子代谢、能量代谢以及次生代谢过程。在花生干旱响应基因表达谱分析中,发现9个类黄酮代谢相关基因在干旱胁迫下显著上调表达,其中4个编码类黄酮合成酶类,3个编码甲基转移酶,2个编码MYB转录因子。通过半定量RT-PCR对花生苯丙氨酸解氨酶基因(AhPAL)表达分析表明,15%PEG干旱胁迫6h诱导该基因显著表达。推测类黄酮代谢在花生干旱胁迫响应中起重要作用。

玉米小分子热激蛋白ZmHSP17.7基因的克隆与功能分析

植物热激蛋白是一类代表性高温响应蛋白。以玉米种质POB21为材料,克隆了一个CDS序列长度为477 bp的小分子热激蛋白基因。该基因编码的蛋白含158个氨基酸,具有HSP20蛋白典型的ACD结构域,预测的等电点为5.36,分子量为17.746 k D,被命名为Zm HSP17.7。在水稻、拟南芥等植物基因组中都有其同源基因,进化和亚细胞定位分析表明,此基因属CI类小分子热激蛋白家族成员。Northern杂交分析表明,高温快速诱导Zm HSP17.7基因表达,15%PEG模拟干旱胁迫不诱导该基因表达,但在复合胁迫下干旱增强了高温的诱导效果。外源ABA也不影响该基因的表达。与野生型拟南芥相比,超表达Zm HSP17.7的转基因拟南芥在种子萌发和植株生长过程中表现出更强的高温和干旱耐受性,说明该基因可以在植物防御高温、干旱及复合胁迫中发挥一定作用。

表达马铃薯Y病毒外壳蛋白基因的转基因烟草抗病机制

根据已报道的马铃薯Y病毒坏死株系 (PVYN)核苷酸序列 ,克隆了PVYN外壳蛋白 (CP)基因 ,通过根癌农杆菌 (Agrobacteriumtumefaciens)LBA4 4 0 4介导的方法 ,转化烟草NC89,获得了 38株PCR呈阳性的转基因植株 .攻毒试验发现 ,转基因植株对PVYN的抗性水平存在着差异 ,其中有 4株表现为高度抗病性 .Southernblot表明 ,PVYN CP基因已经整合到烟草染色体中 ,转基因的拷贝数与植株的抗病性成正相关 .Northernblot表明 ,PVYN CP基因在RNA水平上得到了表达 ,而且PVYNCPRNA在细胞中的积累量与转基因植株的抗病性呈明显的负相关 .Westernblot表明 ,高度抗病植株未检测到转基因CP蛋白质 ,而抗病和感病植株都检测到了PVYN CP蛋白 ,且不同抗性的转基因植物中转基因蛋白质的积累有一定的差异 .实验结果表明 ,表达PVYN CP基因的转基因烟草其抗病机制类似于转录后的基因沉默 ,即抗病性可能是RNA介导的 .图 7表 1参

蜂蜜中糖的薄层展开剂的研究与应用

建立了蜂蜜中糖的薄层色谱分析法。色谱条件:冰醋酸 氯仿 95%乙醇(体积比为21∶23∶15)为流动相,固定相为涂布于薄层板上的硅胶G 0 2mol/L醋酸钠溶液。对多个蜂蜜样品和果糖、葡萄糖、蔗糖标准品进行上行展开,并用苯胺 二苯胺 磷酸显色剂显色。结果表明:真蜜图谱上出现5个色斑,其中果糖呈火红色,葡萄糖呈纯蓝色,蔗糖呈紫色,麦芽糖和多聚葡萄糖呈蓝色。将样品色斑的颜色、深浅度和Rf值与标准糖进行比较,能判断蜂蜜中的还原糖总含量和蔗糖含量,同时也能了解其他少量多糖的存在情况。通过与真蜜图谱比较,能直观迅速地鉴别伪劣假蜜。该法可以同时测定多个蜂蜜样品中各自的还原糖和蔗糖含量,为蜂蜜打假提供一个直观快速的综合宏观分析法。

抗虫、抗除草剂转基因玉米的获得及遗传研究

利用PIG基因枪 ,将cryIA(b)基因和bar基因 ,采用共转化法导入玉米自交系的幼胚中 ,经PPT筛选 ,获得抗性愈伤组织并再生植株。除草剂抗性检测、点杂交和Southern杂交分析表明 ,在多数转基因植株中cryIA(b)基因和bar基因共整合 ,且呈孟德尔单位点显性基因连锁遗传。Northern杂交及ELISA检测表明 ,cryIA(b)基因在转录和翻译水平进行了有效的表达。

鸡蛋清溶菌酶提取工艺的改进

创新改革了鸡蛋清溶菌酶的纯化、浓缩和干燥工艺。通过调整透析液的pH值,加入磷酸盐、再调整其pH值,然后离心去除杂质得到纯化液。将纯化液在(40±2)℃下真空旋转蒸发,变浊时倒出、冷冻,25℃以下真空干燥。产品呈淡黄色,活性范围13 539～15 741 U/mg、平均为 14 021U/mg,与超滤浓缩、冷冻干燥产品的活性(14 610 U/mg)基本一致。产率(0.724 8 g/kg蛋清)比报道的工艺高19.75倍。

感染玉米矮花叶病毒后玉米叶片细胞超微结构的变化

利用透射电镜对感染玉米矮花叶病毒山东分离物 (MDMV SD)的不同抗性玉米叶片细胞超微结构进行了观察。结果表明 ,与健康植株相比 ,无论是在抗病品种鲁玉 16还是在感病的自交系鲁原 92细胞中 ,MDMV SD与玉米植株之间的互作都可以导致寄主发生明显的细胞病理学变化。但是 ,在抗病和感病植株中叶片细胞超微结构的变化存在明显差异。在抗病植株细胞中 ,虽然叶绿体、线粒体等主要细胞器的结构损伤较轻 ,但线粒体和过氧化物酶体的数量明显增多 ,细胞质中有风轮体、束状体和片层聚集体 3种内含体 ,存在于细胞质中的病毒粒子相对较少 ,胞间连丝数量少或几乎观察不到 ,未观察到细胞膜结构增生现象 ;在感病植株细胞中 ,叶绿体、线粒体损伤严重 ,叶绿体的类囊体肿胀 ,外膜破裂 ,细胞质内病毒粒子相对较多 ,并含有 4种内含体 ,即风轮体、束状体、片层聚集体和高电子密度体 ,细胞壁上的胞间连丝数量明显增多 ,受侵染细胞大量产生多泡体 。

玉米响应渗透胁迫的数字基因表达谱分析

以玉米种质POB21为材料,利用数字基因表达谱技术对15%PEG渗透胁迫处理后的玉米叶片cDNA文库进行差异基因表达谱分析。结果表明,转录组基因序列与参考基因组高度一致,基因表达呈现出高度不均一性和部分冗余性。从中筛选出1097个有效差异表达基因,其中795个表达上调,302个表达下调。GO功能显著性富集分析表明,3种细胞组分和分子功能中的3种糖基转移酶活性表现为富集。KEGG代谢分析表明差异表达基因广泛涉及糖、蛋白、核酸和脂类等生物大分子代谢、次生代谢、激素代谢以及能量代谢过程。脯氨酸代谢相关基因的差异表达分析表明,谷氨酸途径是胁迫诱导脯氨酸积累的主要方式。表达谱分析结果为玉米渗透胁迫响应分子机制的深入研究和功能基因的筛选奠定了基础。

转不可翻译PVY^N CP基因烟草的抗病性分析

我们曾报道表达不可翻译PVY^N CP基因的转基因烟草抗病性是由RNA介导的,其抗病性类似于转录后的基因沉默(PTGS)。本研究以这类不同抗性的Tn代转基因烟草植株为材料,对自交后的T1代转基因植株的遗传和抗病性进行了分析,并选取部分T_1代抗病株系自交留种。对T_2代RNA介导抗病性转基因植株进行了分子分析和一系列抗病性研究。结果表明,含1-2个转基因拷贝的T_0代感病植株,在T_1代中的Km抗性分离符合单位点插入的3∶1的遗传规律;含3个或3个以上转基因拷贝的T_0代中抗或高抗植株,在T_1代中的Km抗性分离符合多位点插入的15∶1或63∶1的遗传规律。大多数T_1、T_2代转基因植株的抗病性与转基因拷贝数成正相关,转基因在T_1、T_2代植株中能够转录表达,且转基因植株之间转基因mRNA在细胞质中的积累水平与转基因植株的抗病性成负相关。转基因植株的抗病性能够在T_1、T_2代中遗传,且T_2代转基因植株的抗病性具有以下特征:1)既抗病毒粒体又抗病毒RNA的侵染,且这种抗病性不受接种物剂量的影响;2)抗病谱较窄,只对PVY的某些株系具有高度抗病性;3)与传毒方式无关,既抗摩擦接种又抗带毒蚜虫接种;4)与植株的发育阶段没有关系。

植物中的金属蛋白酶FTSH

FTSH是一种对ATP和ZN2+依赖型金属蛋白酶,广泛存在于原核生物和真核生物中。具有高度保守的AAA结构域和ZN2+结合模块,在真核生物中是多基因家族。FTSH具有ATP酶活性、蛋白水解活性和分子伴侣活性,参与蛋白质质量平衡控制,还与热激、高渗、光胁迫、低温、病害等胁迫响应有联系。文章介绍FTSH基因的发现和分布、结构、FTSH的底物识别机制以及FTSH功能的研究概况。

花生植株类黄酮提取技术优化研究

分别以花生叶片、根系为材料,研究提取剂、料液比、提取时间、提取温度等因素对类黄酮提取效率的影响。结果表明,花生叶片根系干样类黄酮提取的最佳条件是：以70%乙醇作为提取剂,料液比为1∶233,25℃黑暗振荡提取18h,或者70%乙醇,60℃提取1h。花生叶片鲜样类黄酮提取的最佳条件是：以无水乙醇作为提取剂,料液比为1∶40,在25℃黑暗条件下提取18h,或者80℃提取1h。最后过滤提取液,用Al（NO3）3显色法进行类黄酮含量测定。不同花生品种叶片类黄酮含量差异显著,其变异范围为2.97～11.1mg/gDW,正常生长条件下农大818、大白玉、花育20号等品种叶片类黄酮含量较高。

小麦干热风抗性鉴定及热胁迫相关基因TaHSPs的表达分析

为鉴定黄淮麦区小麦品种干热风抗性以及不同抗性品种热激蛋白(TaHSPs)基因的表达差异,以98个小麦品种为试验材料,于花后10~20d进行人工模拟干热风处理,通过测定小麦不同生长时期的叶绿素含量、收获后的千粒重与籽粒品质,评价不同品种干热风抗性;对筛选出的干热风抗性不同的品种在出苗15d进行热胁迫处理,通过荧光定量PCR测定热胁迫0~4.5h内TaHSPs基因表达量的变化。结果表明,干热风处理后,供试小麦品种旗叶的叶绿素含量均降低,高抗干热风品种降幅较小,热敏感型品种降幅较大;供试小麦品种的千粒重均降低。山农23号等3个品种达到高、中抗干热风等级,且抗性比较稳定,师栾02-1为热敏感型品种。干热风处理后籽粒蛋白质含量升高,总淀粉含量降低,抗干热风小麦品种总淀粉相对含量降幅较小。不同小麦品种幼苗在热胁迫0~4.5h期间,TaHSPs基因表达量均为抛物线趋势,抗干热风品种在热胁迫1h时TaHSP16.9基因表达上调幅度大于热敏感型品种。对于TaHSP17.8基因,抗干热风品种在热胁迫期间,上调表达反应时间均早于热敏感型品种;在热胁迫0.5h时,山农23号、周麦18与泰山9818三个抗干热风品种基因表达均上调至590倍以上,而师栾02-1与济南17号的上调幅度在300倍以下。对于TaHSP23.6基因,山农23号的上调表达峰值远高于其他品种。对于TaHSP26.6基因,热敏感型品种在热胁迫后期的上调倍数高于抗干热风品种,师栾02-1与济南17号两个热敏感型品种在热胁迫4.5h时上调幅度均在4 000倍以上,而抗干热风品种山农23号、周麦18与泰山9818上调幅度均在3 000倍以下。

山东省保护地越冬茬番茄砧木的筛选

本研究选用山东保护地越冬茬番茄主栽品种玛瓦和保冠作接穗,以国内外选育的15个多抗性砧木品种进行嫁接试验。结果表明,嫁接可以有效提高番茄产量,并改变番茄果实的大小、色泽、硬度等品质;同时番茄熟性也发生变化。从中筛选出了最适合玛瓦和保冠嫁接的多抗性优良砧木品种。

灌浆期高温对小麦旗叶中SOD和GR活性及相关基因表达量的影响

以山农23和济麦20为试验材料,研究灌浆期（花后10-20 d）高温对小麦旗叶中超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽还原酶（GR）活性及相关基因表达量的影响。结果表明,在高温胁迫条件下,山农23的SOD活性一直显著高于对照,而济麦20的SOD活性变化呈先升高后降低的趋势。山农23中Fe-SOD和Mn-SOD表达量的变化与SOD活性的变化趋势相似,但Cu/Zn-SOD表达量的变化与SOD活性的变化趋势不同。济麦20中3个SOD基因表达量的变化均与SOD活性的变化基本一致。高温胁迫条件下两个小麦品种的GR活性均呈现先升高后降低的趋势,山农23中GR表达量的变化与GR活性的变化趋势基本一致,济麦20中GR表达量的变化早于GR活性的变化。总体来看,高温胁迫条件下山农23具有较强的抗氧化能力,Fe-SOD和Mn-SOD基因对SOD活性起主要作用,抗氧化酶相关基因对灌浆期高温胁迫的响应比酶活性更敏感。