ABA对水稻愈伤组织、不定胚发育及其植株再生的影响

以长期培养的水稻愈伤组织为材料,用不同浓度的ABA对其进行了前处理,对愈伤组织的结构变化、植株再分化率、不定胚和器官分化的形成进行了研究。结果表明,经10 mg/L ABA前处理的愈伤组织外缘部分表现出禾本科类不定胚形成前期的形态结构,10 mg/L ABA预处理不仅能使分化时间缩短1周,而且使植株再生率明显提高,说明ABA对细胞再分化进程有明显的促进作用。

DREB转录因子研究进展

DREB转录因子即干旱应答元件结合蛋白质,它能特异结合启动子中含有DRE/CRT顺式元件,激活许多逆境诱导基因的表达,增强植物对逆境的忍耐力。介绍DREB转录因子与DRE顺式作用元件的关系,DREB转录因子与DRE元件的结合特异性,DREB的结构特点和功能,DREB转录因子的表达调控,DREB转录因子的克隆及鉴定等方面的研究进展,简述DREB转录因子对调控逆境诱导基因的表达具有非常重要的作用,在提高植物综合抗逆性方面将有巨大的应用前景。同时,指出DREB转录因子在信号转导、作用机理及基因表达等方面的复杂性。

外源激素对一个新的棉花极端矮化突变体AS98植株生长和酶活性的影响

【目的】探索棉花极端矮化突变体AS98株高性状对不同外源激素的敏感性,进而确定该突变体属于哪种激素缺陷型。【方法】以突变体AS98和正常型品种LHF10W99为材料,用不同浓度的GA3、IAA和BR处理AS98,比较分析不同处理条件下AS98株高、节间长度和叶片数的变化;同时,分析AS98在GA3和PP333处理后,α-淀粉酶活性、POD活性、SOD活性等的变化。【结果】表明没有用激素处理的突变体AS98的平均株高、节间长度、铃重、子指,均显著低于正常基因型LHF10W99,但是其相同时期的叶片数和衣分等性状与LHF10W99差异不显著;100mg·L-1的外源GA3连续处理后,AS98的株高和节间长度明显高于未处理的AS98对照,差异达极显著水平,而且其株高达到了正常基因型对照LHF10W99水平。但不同浓度IAA和BR处理后,AS98株高与未处理的AS98对照相比,差异不显著。回归分析也表明AS98的株高和节间长度与外源GA3具有显著的正相关性,而与外源IAA和BR的相关性不显著。此外,研究还表明GA3能诱导AS98的α-淀粉酶活性提高,降低SOD和POD活性,PP333能诱导AS98的α-淀粉酶活性降低,提高SOD和POD活性。【结论】综上可见,AS98是一个株高极端矮化、叶片为正常阔叶的新型棉花矮化突变体;AS98的株高对GA3敏感,连续用GA3处理可以恢复其株高,而且GA3和PP333均能诱导AS98的α-淀粉酶活性发生敏感性反应,AS98是一个GA3敏感型矮化突变体。

干旱对稻米品质的影响研究

用13个杂交水稻组合及恢复系,研究了水稻开花与灌浆结实期持续干旱对稻米品质的影响,结果表明干旱可降低稻米加工品质,其中对整精米率的影响最大;干旱对粒形影响不大,但极显著增加垩白米率和垩白度,从而降低稻米的外观品质;干旱还可影响稻米的蒸煮和食用品质,使稻米的糊化温度提高,胶稠度变硬,直链淀粉含量降低。提出优质米生产首先应选用优质品种,同时,应选择温光条件和水源条件均好的生产基地,栽培上应搞好灌浆结实期的水分管理,特别注意保持后期的田间水分,不能断水过早。

脱落酸对水稻愈伤组织糖类代谢及相关酶活性的影响

以水稻愈伤组织为材料，研究了外源脱落酸（ABA）对糖类代谢及相关酶活性的影响。ABA处理可促进淀粉和非还原糖在愈伤组织中的积累，以10～12mg／LABA作用效果最为显著。愈伤组织在处理培养期间，淀粉和非还原糖含量的动态变化受ABA影响明显。ABA能降低还原糖水平以及果糖与葡萄糖的比例，抑制磷酸葡萄糖同分异构酶（PGI）和转化酶的活性，增加磷酸葡萄糖变构酶（PGM）和淀粉磷酸化酶活性。试验结果表明，ABA对糖类代谢和相关酶活性的影响效果在处理的1～7d最为明显。推测非还原糖含量的升高可能是ABA促进其积累和抑制转化酶活性所致，淀粉含量升高的原因可能是ABA增强了淀粉磷酸化酶的活性，果糖与葡萄糖比值的降低可能是由于ABA对PGI活性抑制和对PGM活性促进的双重影响。

激素对陆地棉矮化突变体AS98的生理影响

分别用外源激素GA3、BR和IAA处理棉花极端矮化突变体AS98,比较分析突变体内源激素GA、IAA、ZR和ABA的含量、α-淀粉酶、POD和SOD活性变化,探索该矮化突变体的矮化机理。结果显示,施用外源GA3能显著增加AS98叶片GA、IAA、ZR和ABA的含量,GA的相对变化值(VR)为60.4%～64.5%,IAA的VR为6.8%～12.3%,ZR的VR为11.7%～30.7%,ABA的VR为45.7%～82.3%;低浓度外源IAA对AS98的内源GA和IAA的合成具有一定的促进作用,其VR分别为49%和0.67%,外源IAA对ZR的合成具有抑制效应,其VR为-21.5%～-30.2%,对ABA的合成具有一定的促进效应,其VR为5.1%～35.4%;外源BR对AS98的内源GA和ABA的合成具有促进作用,其VR分别为25.3%～30.4%和3.0%～65.6%,对ZR的合成具有抑制作用,其VR为-32.1%～-40.9%,而对IAA的合成具有明显的浓度效应,低浓度促进IAA合成,高浓度抑制IAA合成。外源GA3对AS98的α-淀粉酶活性影响具有浓度效应,低浓度具有促进作用,0.3μmol/L的GA3使α-淀粉酶活性提高82%。PP333对α-淀粉酶活性具有抑制作用,1.2μmol/L的PP333使α-淀粉酶活性降低42%,而且PP333对α-淀粉酶活性的抑制作用可以通过施用GA3得到恢复。PP333对SOD活性有促进作用,1.5μmol/LPP333SOD活性提高35%,而GA3对SOD活性具有抑制作用,1.5μmol/L使SOD活性降低48%。结果表明,AS98是一个GA缺陷型矮化突变体,施用外源GA3能使促进和抑制生长的内源激素显著增加,同时,使α-淀粉酶活性增加,POD和SOD活性降低,而PP333对α-淀粉酶活性的抑制作用可以通过施用GA3得到恢复。

水稻抗旱生理及抗旱相关基因的研究进展

干旱缺水是影响水稻生长发育的重要逆境因子。干旱胁迫会诱导水稻特定基因表达,这些基因的表达和调控能使水稻抵御干旱胁迫的伤害。筛选和培育抗旱的水稻品种不但可在很大程度上节约用水,而且有利于增产稳产和减少环境污染。在此,简要概述了水稻抗旱生理、抗旱机制和抗旱相关基因一些进展,为提高水稻抗旱性和抗旱育种提供相关参考。

一个水稻NADPH氧化还原酶相似基因的克隆及表达分析

采用荧光差显(fluorescent differential display,FDD)技术,比较分析了干旱处理与未处理水稻叶片及根中的mRNA表达,并利用H.A.Yellow-PAGE(含0.1%H.A.Yellow)再分离与大矩阵(macroarray)筛选相结合的方法,发现1个与拟南芥NADPH氧化还原酶高度相似(96%)的差异片段。该基因的cDNA全长为1423bp,编码一个具有345个氨基酸残基的多肽。在正常情况下该基因表达量很低,而在干旱处理中高表达。讨论了干旱胁迫下NADPH氧化还原酶基因的可能功能。

ABP1:生长素结合蛋白中的超级明星

涵盖拟南芥、玉米等模式植物中生长素信号传递过程中涉及到生长素结合蛋白(Auxin Binding Protein,简称ABP1)的研究进展和最新实验技术。ABP1是一种在植物中广泛存在的低丰度糖蛋白,多以一种β桶为主的同源二聚体的形式出现,C端则能自由地与其它蛋白相互作用。ABP1这种蛋白大多位于内质网腔,也有少量存在于质膜上或附近和细胞壁中。但是,只有位于质膜的ABP1才有生长素结合能力,参与激活多种针对生长素的早期电化学反应。然而,ABP1不像其它受体能控制基因的开关,这就无法解释生长素那形形色色的强大功能。因此,ABP1还不能叫做生长素受体。但是,也不能否认这样一种可能,那就是ABP1位于另一条与基因调控相平行的细胞学信号传递途径中,或至少有关联。到目前为止,在植物生长发育过程中ABP1相当重要,这是勿庸质疑的了,然而,ABP1到底扮演着一个什么样的角色,却还不甚明了。

水稻愈伤组织中脱落酸特异诱导蛋白的纯化及分析

用硫酸铵分级沉淀、离子交换(DEAE-Sepharose和TSK-gel)的方法,结合SDS-PAGE和2D电泳(two-dimension electrophoresis)技术,从水稻愈伤组织中分离并精制了两个分子量相同(24.5 kD),等电点分别为6.1和6.9的脱落酸(ABA)特异诱导蛋白。Western-blot印迹分析发现,这两个蛋白在不同组织中的表达差异明显。A1(pI 6.1)蛋白在ABA处理的水稻愈伤组织和种子胚中表达,但在未经ABA处理的材料(包括幼芽、愈伤组织)和白色干燥性愈伤组织中没有检测到表达;A2(pI 6.9)蛋白在经ABA处理材料、种胚和白色干燥性愈伤组织中检测到表达,在未经ABA处理的材料中没有检测到表达。推测这两个蛋白可能在胚(或不定胚)的形成过程中起重要作用。

棉花极端矮化突变体AS98性状与分子标记分析

AS98是从一个棉花海陆种间杂交后代中发现的自然突变体,该突变体株高极端矮化,株高仅为25.6cm,叶片为正常阔叶。但是与正常棉花品种LHF10W99比,AS98的铃重、籽指显著减小,净光合速率降低,分别降低68.88%、49.45%和29.69%;遗传分析表明AS98的极端矮化性状受一对不完全显性基因控制;利用SSR和AFLP分子标记方法,以AS98与正常型品种LHF10W99杂交的F2分离群体为分子标记群体,发现一个与该极端矮化性状连锁的SSR标记(GH537)和一个AFLP标记E4M13(E-ACA,M-CGA),与AS98的矮化性状的遗传距离分别为4.9cM和9.7cM。通过对其农艺性状及其分子标记定位研究,可为该材料在棉花育种的应用提供理论指导。

一个水稻钙调素结合蛋白基因OsCaMBP的克隆及表达分析

通过荧光差异显示和RT-PCR技术，克隆到一个新的水稻钙调素结合蛋白基因OsCaMBP。序列分析表明，该基因cDNA序列全长2094bp，编码一个具有569个氨基酸残基的多肽，推测分子量为63．2kD；在OsCaMBP蛋白的N端存在IQ钙调素结合构象，与其他植物中的钙调素结合蛋白的相似性介于38．25％-47．28％。在热激处理15min、30min、1h或2h后，该基因在水稻的叶、根和叶鞘中表达量急剧增加；此外，该基因表达量也受低温调控而增加。

一个水稻小G蛋白OsRan1的克隆及表达分析

逆境对于水稻产量和品质有很大影响,研究在逆境下水稻基因的表达变化对于研究水稻抗逆有着重要意义。运用荧光差异显示(Fluorescence Differential Display,FDD)技术,从低温处理的水稻中克隆到OsRAN1基因并通过半定量PT-PCR分析该基因在低温和高盐逆境下的表达。该基因cDNA序列全长为984bp,含有一个编码221个氨基酸残基的开放阅读框,推测分子量为25.0KD,此氨基酸序列具有GTPase活性区域,属于小G蛋白Ran亚家族,通过氨基酸相似性比对发现,Ran家族氨基酸序列高度保守,OsRAN1与TaRAN1和AtRAN1相似性分别达到98.19%和92.76%。通过半定量PT-PCR分析,发现在低温胁迫下,OsRAN1在根和叶鞘中表达量均有增加,尤其是高盐胁迫下根中OsRAN1表达量有迅速升高然后降低的变化。推测该基因在水稻逆境应答中起着重要作用。

拟南芥热激启动子(HSP18.2)在水稻中的启动效率探讨

从拟南芥中克隆热激蛋白基因HSP18.2的启动子区域,构建了由HSP18.2启动子引导的GUS融合基因,并经农杆菌介导导入籼稻愈伤组织中。对热激和常温条件下转基因籼稻愈伤组织中GUS活性的比较测定表明,HSP18.2启动子在热激条件下可驱动GUS报告基因在转基因愈伤组织中高效表达,而常温条件下GUS活性在检测水平以下,证明HSP18.2启动子在籼稻中对基因的调控十分灵敏。

野棉花叶活性组分抑制酵母菌的研究

本研究以野棉花叶为原料,采用正己烷（料液比1∶20 g/m L）脱脂处理后,以甲醇（料液比1∶25 g/m L）为提取剂提取,经大孔吸附树脂Diaion HP-20层析柱,以抗酵母菌活性为筛选方法获得100%甲醇洗脱液为抗菌活性组分。通过牛津杯法和微量稀释法测定野棉花叶活性组分对供试菌株的抑菌活性、最小抑菌浓度和最低杀菌浓度,采用杀菌曲线和透射电镜初步探究其对酵母菌生长的影响。结果表明,野棉花叶活性组分的浓度为10 mg/m L时,对黑曲霉和酿酒酵母均具有抑制效果,抑菌圈直径分别为：黑曲霉9.20 mm,酿酒酵母15.10 mm。但对不同种酿酒酵母的抑菌活性有所不同,抑菌圈直径范围为14-17 mm,所测得的最小抑菌浓度为29.30-58.60μg/m L,最低杀菌浓度为117.20-468.80μg/m L。杀菌曲线结果表明,活性组分的抑菌作用主要表现在酵母菌的生长对数期;透射电镜观察的结果表明其通过破坏酵母菌细胞壁或细胞膜的结构,导致酵母菌内容物外泄使得细胞死亡。

立枯丝核菌(水稻纹枯病菌)G蛋白β亚基基因的克隆与特性分析

由立枯丝核菌Rhizoctonia solani引起的水稻纹枯病(rice sheath blight)是水稻三大病害之一。G蛋白β亚基(G-protein beta-subunit)编码的蛋白作为重要的信号传导蛋白,在其致病分子机制中起着重要作用。为了解G蛋白β亚基基因的作用方式,本文根据同源物种G蛋白β亚基相关序列设计引物,通过PCR(polymerase chain reaction)和RT-PCR(reverse transcriptase PCR)技术,获得了以水稻为寄主的立枯丝核菌G蛋白β亚基(G-protein beta-subunit of rice Rhizoctonia solani,简写gbrrs1)的基因序列和开放阅读框ORF(open reading frame)(GenBank登录号EU267677)。该基因全长1867bp,含有4个内含子和5个外显子,各内含子长度在54bp-65bp,且序列均符合5′-gt……ag-3′模式。开放阅读框1047bp,编码348aa,推测的蛋白质分子量为38.23kDa,等电点为6.54。该蛋白质具有2个alpha-helix和7个betasheet的二级结构,每个beta sheet又包含4个beta-strand。gbrrs1在N端有2个alpha-helix,紧接着是由7个beta sheet由无规则卷曲连接形成的桶形结构。GenBank Blast结果表明,gbrrs1与四种真菌生物G蛋白β亚基的氨基酸序列同源性较高,与Lentinula edodes(AAT74567.1)、Coprinopsis cinerea(EAU92269)、Ustilago maydis(AAN33051)和Filobasidiella neoformans(AAD03596)的一致性分别达到了89%、88%、81%和81%。将gbrss1的开放阅读框克隆于原核融合表达载体pGEX-4T-2中,经异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导,获得了相应蛋白的表达。

水稻中一个与OsHSP90互作的新基因特性分析

OsHSP90是水稻中一类可以在不同逆境条件下被诱导的基因。利用酵母双杂交系统,在水稻低温和干旱cDNA文库中筛选出1个与OsHSP90互作的未知基因,命名为OsHSPBP。序列分析表明,该基因全长1321 bp,编码一个具有244个氨基酸残基的多肽,推测分子量为25.5 kD。在OsHSPBP蛋白的97-132位氨基酸残基间存在tify功能域,185-211位氨基酸残基构成CCT_2基序,与其他植物中的同源蛋白相似性介于30.66%-70.40%。经分析,该基因启动子区域存在6种不同的逆境反应顺式作用元件。RT-PCR半定量结果表明,OsHSP90与OsHSPBP在逆境胁迫下,均能被不同程度地诱导并呈现相似的表达趋势,说明两者可能与水稻逆境胁迫的应答和信号传递有关。

水稻核糖体蛋白(OsRPL14)基因的克隆及表达分析

通过荧光差异显示(fluorescent differential display,FDD)以及RT-PCR技术,得到一个水稻核糖体蛋白基因。该基因的cDNA全长为565bp,编码一个具有134个氨基酸残基的多肽,推测分子量是15.4kD。与其他植物中核糖体蛋白L14的相似性为82.84%～88.06%,命名该基因为OsRPL14。在低温(8℃)及干旱条件处理下,该基因表达量在根和茎中都有比较明显的增加趋势。推测该基因在逆境反应中起着重要作用。

微量元素对川芎活性成分的影响

采用“3414”试验设计进行盆栽试验,研究叶面喷施B(硼)、Zn(锌)、Fe(铁)3种微量元素对川芎绿原酸、阿魏酸、阿魏酸松柏酯、藁本内酯及洋川芎内酯A 5种活性成分积累的影响,为川芎栽培中微量元素平衡施肥技术的形成奠定基础。结果表明,B不利于阿魏酸松柏酯、藁本内酯及洋川芎内酯A的积累,低质量浓度B(1 g/L)可促进绿原酸及阿魏酸积累,分别比不施B增加6.56%、2.22%,用量过高反而存在抑制作用。Zn不利于绿原酸、阿魏酸松柏酯、藁本内酯及洋川芎内酯A积累,高质量浓度Zn(4 g/L)水平下阿魏酸含量比不施Zn增加33.70%。低质量浓度Fe(1 g/L)水平下阿魏酸松柏酯、藁本内酯、洋川芎内酯A含量分别比不施Fe高5.34%、9.79%、12.23%;高质量浓度Fe(4 g/L)水平下绿原酸、阿魏酸含量分别比不施Fe处理高8.46%、6.98%。B、Zn对川芎5种活性成分积累存在负交互作用;B、Fe对阿魏酸积累存在负交互作用,对其他4种活性成分存在正交互作用;Zn、Fe对绿原酸、藁本内酯及洋川芎内酯A积累存在正交互作用,对阿魏酸及阿魏酸松柏酯积累存在负交互作用。故叶面喷施B、Zn、Fe肥未必能有效增加川芎活性成分含量,需控制好用量以免产生不利影响,栽培中应尽量少施或不施。

ESI-MS/MS方法检测拟南芥膜脂分子对机械伤害的响应

利用一种灵敏的、基于ESI-MS/MS(electrospray ionization tandem mass spectrometry)的脂类组学方法,测定了机械伤害诱导的拟南芥6种磷脂(phospholipids)、2种糖脂(glycolipids)、3种溶血磷脂(lysophospho-lipids)和约120种脂类分子的变化,探索了膜脂响应机械伤害的基本趋势。结果表明,机械伤害后磷脂酸(phosphatidic acid,PA)和3种溶血磷脂显著升高,而叶绿体膜上的糖脂减少;在测量的1小时范围内,不同脂类水解产生的磷脂酸分子的增加速度和强度不同,反映出它们经历了不同的生化过程。具体表现为:(1)叶绿体膜脂磷脂酰甘油(phosphatidylglycero,PG)分子34∶4PG水解的产物磷脂酸分子34∶4PA的积累速度明显慢于其它磷脂酸分子;(2)磷脂酸分子34∶6PA仅有少量的积累,其可能是由叶绿体膜脂单半乳糖二酰甘油(monogalactosyldiacylglycerol,MGDG)。分子34∶6MGDG和双半乳糖二酰甘油(digalactosyldi-acylglycerol,DGDG)分子34∶6DGDG水解产生,然而这两种糖脂含量明显下降,说明它们有可能还参与了其它的反应。脂类的摩尔百分组成没有剧烈的变化。