干旱胁迫下转ClNAC9基因露地菊品种‘纽9717’叶片光合及叶绿素荧光特性的比较

对干旱胁迫0~15 d露地菊(Chrysanthemum morifolium Ramat.)品种‘纽9717’(‘Niu 9717’)野生型和3个转ClNAC9基因株系(ClNAC9-5、ClNAC9-6和ClNAC9-13株系)叶片的叶绿素含量、光合参数和叶绿素荧光参数进行了比较和分析。结果表明:干旱胁迫0~15 d,野生型和3个转ClNAC9基因株系叶片中叶绿素含量总体上呈先升高后降低的变化趋势。与干旱胁迫0 d相比较,除初始荧光(F_o)和非光化学淬灭系数(qN)外,干旱胁迫15 d时3个转ClNAC9基因株系叶片的叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)、最大荧光(F_m)、可变荧光(F_v)、PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ潜在光化学活性(F_v/F_o)和光化学淬灭系数(qP)的降幅均小于野生型。总体上看,干旱胁迫15 d,3个转ClNAC9基因株系叶片的叶绿素含量、Pn、Gs、Tr、WUE、F_m、F_v、F_v/F_m、F_v/F_o、qP和qN值显著高于野生型,而F_o值显著低于野生型。研究结果显示:将ClNAC9基因转入露地菊品种‘纽9717’可以增强该品种对干旱胁迫的耐受性,其中,ClNAC9-5和ClNAC9-6株系对干旱胁迫的耐受性较强,ClNAC9-13株系对干旱胁迫的耐受性较弱,但均强于野生型。

细叶百合LpWRKY20基因的克隆和表达分析

从细叶百合(Lilium pumilum)中克隆得到LpWRKY20基因,该基因ORF全长为1899bp,编码632个氨基酸,属于WRKY家族Group1;蛋白相对分子量约为68.36ku,理论等电点为5.45,为亲水性蛋白没有跨膜结构;同源氨基酸序列分析显示与海枣(Phoenix dactylifera)同源性达到62%;亚细胞定位显示其在细胞核内表达,具有一般转录因子特性。qRT-PCR分析显示随着鳞茎低温(4℃)储藏时间的增加,该基因的表达量逐渐升高并且在S4时期达到最大,表明其参与调控百合鳞茎休眠解除进程,为进一步了解该基因功能奠定基础。

转露地菊CgDREB22基因的烟草抗逆性分析

DREB转录因子是AP2/ERF转录因子的一个亚家族,主要参与植物对干旱、高盐和低温等逆境的分子应答机制。前期研究从露地菊中分离出一个CgDREB22基因,构建植物过表达载体并用农杆菌介导法转化烟草。对获得的T1代转基因烟草种子和幼苗进行高盐(150 mmol·L^-1 NaCl)、干旱(150 mmol·L^-1甘露醇)、低温(4℃)等处理,进而观察表型并测定相关生理指标。结果表明:在低温、干旱和高盐胁迫下,转基因烟草幼苗鲜重和根长都低于野生型;在高盐和干旱胁迫下,转基因烟草幼苗脯氨酸含量、抗氧化物酶[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)]活性均显著低于野生型。综上说明,露地菊CgDREB22基因在植物受到非生物胁迫的过程中起负调控的作用。

露地菊(Chrysanthemum×grandiflora)CgDREB基因克隆和生物信息学分析

DREB转录因子在植物抗逆过程中起关键性作用,它可以激活一系列抗逆功能基因的表达从而综合提高植物的抗逆性。为探究露地菊DREB基因的功能,本研究通过结合RNA-Seq和RT-PCR技术从露地菊‘纽9717’中克隆得到CgDREB基因,并对该基因及其蛋白进行生物信息学和表达模式分析。结果显示,CgDREB基因ORF全长450 bp,编码149个氨基酸,预测蛋白相对分子量16.742 kD,理论等电点9.32,为亲水性蛋白,没有跨膜结构,无信号肽。功能结构域分析表明其具有一个高度保守的AP2/ERF结构域。同源性分析其属于AP2/ERF转录因子家族DREB亚组A-5组。蛋白质二级结构中无规则卷曲占57.05%,α-螺旋占28.86%,延伸链占10.07%,β-转角占4.03%。三级结构显示其以单体蛋白结构存在。RT-qPCR分析表明,高盐、干旱、低温和ABA均能诱导CgDREB基因的表达。本研究为深入了解露地菊A-5组DREB转录因子及其抗逆调控机制提供基础,为露地菊品种改良提供理论依据。

基于高通量测序的露地菊(Chysanthemum×grandiflora)盐胁迫转录组分析

为揭示露地菊生长发育及耐盐胁迫的应答机制和分子基础,本研究以盐胁迫处理的露地菊及其对照为材料,使用Illumina Hiseq2500高通量测序平台对转录组进行测序,分别获得了60370448和71415448条Clean reads,通过序列拼接组装得到45591条Unigene,平均长度724 bp。有37675条Unigene在七大数据库(COG,GO,KEGG,KOG,Pfam,Swiss-Prot,NR)中得到注释。通过比对露地菊盐胁迫处理组和对照组样品间Unigene的表达量及在各数据库中的注释情况,统计得到:有4143条差异表达基因获得注释;有2441条差异表达基因在GO数据库中获得功能注释;注释到COG数据库中的2281条差异表达基因依据功能可分为25类;有1062条差异基因映射到KEGGPathway数据库中,涉及了199个代谢通路,包括核糖体途径、植物激素信号传导途径、淀粉蔗糖代谢、碳代谢、氨基酸的生物合成等。本研究获得的转录组数据将有助于揭示露地菊生长发育及耐盐胁迫的应答机制和分子基础,及相关抗性基因的挖掘和分子辅助育种等方面的研究。