抗旱耐盐植物功能基因发掘及其在棉花育种中的应用

充分利用和发挥棉花抗旱、耐盐、耐瘠薄的能力,推广盐碱地和瘠薄地植棉,是解决粮棉争地矛盾,保障棉花有效供给的现实途径。通过培育耐旱、抗盐的棉花品种,有效开发利用旱地和盐碱地资源植棉潜力很大。理论和实践皆证明,利用传统育种方法培育耐旱、抗盐品种十分困难,而基因工程与常规育种相结合,当是提高棉花抗旱耐盐性的必经之路。虽然,迄今国内外已获得多个转基因耐旱、抗盐棉花材料,但是这些转基因材料离生产应用都还有很大距离。本研究综述了对模式植物拟南芥、水稻和盐生植物的研究,获得的关于植物耐盐分子机理的信息,以及棉花中的耐逆相关基因及转基因耐逆研究,探讨综合利用已知信息的技术手段,获得转基因抗旱、耐盐棉花新种质的途径,对于棉花抗逆育种,具有前瞻性的重要意义。

旋蒴苣苔CDPK基因家族鉴定与特征分析

钙依赖蛋白激酶(CDPKs)是植物特有的一类丝氨酸/苏氨酸型蛋白激酶。CDPK在介导植物生长发育和逆境信号转导中具有重要作用。大多数高等植物无法耐受极度脱水状态,然而旋蒴苣苔进化出独特的耐脱水机制,能够耐受体内水分丧失90%以上,且复水后迅速恢复生活状态。为揭示旋蒴苣苔CDPK基因在生长发育与抗旱防御机制中的作用,本研究基于旋蒴苣苔基因组数据,在全基因组水平利用生物信息学工具对CDPK基因家族成员进行鉴定,并对其系统进化、基因结构、染色体定位等进行分析并对部分基因进行功能预测。本研究鉴定了旋蒴苣苔CDPK基因家族,并对其进行相关分析,为在基因组范围内研究CDPK基因在旋蒴苣苔抗旱逆境响应中的功能提供了理论基础。

生物信息学手段鉴定和分析蒺藜苜蓿基因组中水孔蛋白基因家族

植物水孔蛋白不仅调控水分运输,同时还可以在植物细胞间传递气体如CO2,和营养物质如硼(B)、硅(Si和活性氧(ROS)),是多功能的蛋白质。植物水孔蛋白的功能对于植物生长和非生物胁迫的反应也起到重要的作用。对蒺藜苜蓿基因组序列进行检索和筛选,共鉴定出46个水孔蛋白基因。蒺藜苜蓿水孔蛋白基因大小较为集中均一(绝大多数由200~400个氨基酸编码)。等电点的分布则较为分散,从最小pH 4.80(Medtr5g-012810.1)到最大pH 9.83(Medtr4g049340.1),均有分布,并无明显的集群特征。蒺藜苜蓿水孔蛋白基因的结构较为一致(2~4个内含子)。结合染色体定位和系统进化分析,蒺藜苜蓿二号染色体上同一位点的两对基因,分别是Medtr2g017570.1和Medtr2g017610.1,Medtr2g017590.1和Medtr2g017620.1,基因序列几乎完全一致。应该是由于基因扩增产生的。而Medtr2g017590.1和Medtr2g017620.1两个基因的表达模式,虽然有差别,但是聚集在一个表达模式聚类分枝上。这两个基因功能上的相互关系,很值得进一步的研究。