过表达拟南芥NPR1增强黄瓜对枯萎病和白粉病的抗性

【背景】黄瓜易感多种病害,特别是枯萎病和白粉病,化学药物防治虽然有效但因残留高和不易降解而被限制使用,培育广谱、持久抗病的黄瓜品种是解决这一难题的根本策略。病程相关基因非表达子1(nonexpressor of pathogenesis-related genes 1,NPR1)是系统获得性抗性(systemic acquired resistance,SAR)中的关键调控因子,参与调控多种防御相关基因的表达,影响植物的抗病能力。【目的】在黄瓜中过表达AtNPR1,探究转基因黄瓜对枯萎病和白粉病的抗性,为培育抗病能力更强、更持久的黄瓜品种提供试验依据。【方法】通过克隆拟南芥AtNPR1,构建AtNPR1过表达载体,利用农杆菌介导法转化黄瓜,获得过表达AtNPR1的转基因黄瓜植株,利用实时荧光定量PCR方法测定转基因植株中相关防御基因的表达量。选择T0代转基因植株进行枯萎病的抗性鉴定,T1代转基因植株进行白粉病的抗性鉴定,测定转基因植株接种枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.sp.cucumerinum)和白粉病菌(Golovinomyces cichoracearum)后,超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)等抗氧化酶活性变化及丙二醛(malondialdehyde,MDA)、活性氧(reactive oxygen species,ROS)含量的变化。【结果】成功获得8株T0代转基因植株,OE#4和OE#5为AtNPR1高表达植株,OE#3为AtNPR1低表达植株;通过对转基因植株中相关防御基因的表达量分析发现,过表达AtNPR1的转基因植株中多个相关防御基因表现更强、更快的表达,并且防御基因的表达量与AtNPR1在转基因植株中的表达量呈正相关。其中,PR1、PR4和WRKY70的表达量上调极为显著。转基因植株的抗病性鉴定结果表明,在枯萎病和白粉病的胁迫下,转基因植株表现出更显著的抗性,发病缓慢、症状轻微,病斑面积显著低于野生型(WT)植株。转基因T0代植株OE#4和OE#5在接种枯萎病菌3 d后未出现明显病斑,接种7 d后出现灰褐色病斑,但未呈现萎蔫等状态;WT植株在接种3 d时出现灰褐色病斑并且轻微萎蔫,7 d时叶片出现严重萎蔫。接种白粉病菌7 d后,T1代植株OE#2和OE#7和WT植株均出现病斑,但OE#2和OE#7植株病斑面积显著低于WT植株;接种15 d后WT植株出现叶片黄化失绿,而转基因植株OE#2和OE#7病情较轻。与WT植株相比,接种病原菌后,转基因植株中MDA含量较低,SOD、POD、CAT活性保持较高水平,ROS含量累积较少。【结论】黄瓜中过表达AtNPR1可以提高黄瓜对枯萎病和白粉病的抗性。

低温胁迫对三种冷季型草坪草脯氨酸含量及膜透性的影响

采用5℃、-5℃和-10℃的低温胁迫处理紫羊茅、优异和抢手股等三种冷季型草坪草,以电导法测定叶片膜透性、茚三酮比色法测定叶片脯氨酸含量,分析二者在低温胁迫下的变化规律。结果表明,三种低温胁迫使三种草坪草叶片内脯氨酸含量均有极显著的增加,5℃和-10℃胁迫下,增加量为抢手股最高,紫羊茅和优异接近,-5℃胁迫下增加量为抢手股>优异>紫羊茅,且相互间没有显著差异,-10℃的胁迫没有高于而是显著低于-5℃的胁迫,并与5℃相近。低温胁迫下膜透性的增加表现为紫羊茅<抢手股<优异,而且胁迫的温度越低,膜透性越高,但5℃的低温对紫羊茅没有造成显著的膜透性增加。

水杨酸浸种对紫羊茅抗冷性的影响

以0.25、0.5、1.0、2.0、4.0mmol/L五种浓度的水杨酸(salicylic aid,SA)浸泡处理冷季型草坪草紫羊茅(Featua fubra L.)种子,测定了经过4℃低温胁迫48h后紫羊茅体内脯氨酸含量、丙二醛含量和电解质渗出率。结果表明,适当浓度的水杨酸能够增加紫羊茅叶片脯氨酸含量,减缓膜脂过氧化产物丙二醛的积累,降低电解质渗出率,有助于提高紫羊茅抗冷能力。

紫羊茅内源脯氨酸和可溶性糖含量季节变化的研究

以自然条件下生长的冷季型草坪草羊茅属的紫羊茅为材料,跟踪测定春、秋两季内的脯氨酸和可溶性糖含量。结果表明:脯氨酸和可溶性糖的含量在春季均表现为逐渐降低,秋季逐渐升高。取材当日的气温与可溶性糖含量之间呈显著和极显著负相关,而与脯氨酸含量间相关表现不显著。

不同氮水平对原产地和入侵地飞机草(Chromolaena odorata L.)DNA甲基化的影响

为探究原产地和入侵地飞机草DNA甲基化多态性的变化和氮营养水平对飞机草DNA甲基化多态性的影响,本文用水培法分别培养来自原产地墨西哥和入侵地西双版纳的飞机草(Chromolaena odorata L.),对两地飞机草进行了高氮(315 mg·L-1)、正常(中)氮(210 mg·L-1)和低氮(105 mg·L-1)3种氮水平处理,采用MSAP(甲基化敏感扩增多态性)技术测定试材的DNA甲基化水平。结果表明,无论是原产地还是入侵地的飞机草,在高氮和低氮处理条件下均发生了DNA甲基化水平和模式的改变;且入侵地飞机草DNA甲基化水平高于原产地飞机草,飞机草DNA甲基化水平都随着氮供应水平的升高而升高。本研究为从表观遗传角度揭示外来植物的入侵机制提供依据。

喷施水杨酸缓解镉对黑麦草毒害作用的研究

为了研究水杨酸缓解重金属镉对黑麦草的毒害作用,采用盆栽模拟方法测定喷施外源水杨酸后在镉胁迫处理下黑麦草的生理指标的变化情况。研究结果表明:喷施100、200、300mg/L3种浓度水杨酸对镉胁迫下黑麦草叶绿素含量没有显著影响,但能够提高黑麦草叶片中重要的渗透调节物质脯氨酸和可溶性糖含量,其中200mg/L浓度水杨酸对脯氨酸的提高作用显著高于其他浓度;喷施水杨酸也能够显著提高SOD、POD、CAT等多种抗氧化酶的活性,降低电解质渗透率和丙二醛含量,各浓度之间作用程度差异不显著,200、300mg/L浓度的作用更大一些。上述生理指标的测定说明喷施水杨酸可以缓解镉对黑麦草的毒害作用。

低温胁迫下三种冷季型草坪草的抗寒性变化

本试验采用短期(24h内)低温(5℃)胁迫处理紫羊茅、优异和抢手股等三种冷季型草坪草,以电导法测定叶片膜透性、茚三酮比色法测定叶片脯氨酸含量、蒽酮比色法测定可溶性总糖含量,分析三项指标的变化规律,并以此来判断三种草坪草抗冷的能力。结果表明,在5℃低温胁迫下,草坪草叶片内脯氨酸含量增加,增加量为紫羊茅>优异>抢手股,可溶性糖的含量增加,增加量为抢手股>优异>紫羊茅,膜透性的增加表现为紫羊茅>优异>抢手股,综合评价三种草坪草的抗冷性能为抢手股>优异>紫羊茅。膜透性、脯氨酸和可溶性糖含量在24h的增加过程上还表现出以下特点,即低温处理1h内增加较小,1-3h明显增加,3-9h增加平缓、甚至有所降低,9-24h又出现显著的增加。

喷施多效唑对盐胁迫下紫羊茅脯氨酸含量和膜透性的影响

本文采用50 mg.L-1、100 mg.L-1和200 mg.L-1等3种浓度的多效唑喷施1%盐胁迫下的冷季型草坪草紫羊茅(Featua fubraL.),以电导法测定叶片膜透性、茚三酮比色法测定叶片脯氨酸含量,探讨多效唑提高紫羊茅耐盐胁迫能力的效果。结果表明:只有50 mg.L-1浓度的多效唑可以使紫羊茅的脯氨酸含量极显著增高,但对膜透性的影响表现出随多效唑浓度增高膜透性也增高。

黑龙江省高中生物学实验现状的调查与思考

改革师范院校生物专业的课程,使其更好地适应“新课标”下素质教育的需要,必须首先了解当前高中生物教学的现状。为此我们利用教育实习,在黑龙江省部分高中调查了生物学实验课的设课和授课现状,内容包括教师和学生对生物学实验课的认识、授课内容、授课状况、采用的教学方法、实验室设备和管理方法等。本文报道该调查的结果,并在对结果分析基础上,提出了针对中学教学的改革建议。

居室花卉的选择及其作用

随着人民生活条件的富足和文化修养的提高,用色彩缤纷、姿态万千的花卉来装点居室环境已经成为人们生活中不可缺少的一部分,它能给人们的现代居室环境营造清新、舒适、赏心悦目、充满生机的空间。

黄瓜NBS类型抗病基因同源序列的克隆与分析

简要报道利用简并引物从黄瓜基因组DNA中分离得到15条NBS类型RGA,登录GenBank获得登录编号分别为AY555482-AY555495和AY545993。其中10条为可通读序列,与已报道的甜瓜RGA有较高的同源性。

假苍耳的地理分布及潜在适生区预测

外来入侵植物假苍耳在中国东北部地区快速蔓延,威胁自然生态系统的结构并对人们的健康产生危害。本研究通过野外调查获得假苍耳在东北地区的分布范围,采用Maxent模型软件对假苍耳在我国及世界的潜在适生区进行预测,运用ArcGIS软件中的自然间断点分级法进行适生等级分类,ROC曲线评价Maxent模型预测的准确性,并结合刀切法及环境变量反应曲线判断分析影响假苍耳分布的主要环境变量。结果表明,假苍耳的适生区较广,扩散范围可能继续增大。我国的华北地区、东北地区、华东地区、华中地区、西南地区、西北地区均存在适生区,高度适生区主要分布在我国的黑龙江省、吉林省、辽宁省、内蒙古自治区、山西省、陕西省、河南省、河北省、山东省、北京市、天津市、新疆维吾尔自治区。世界范围内除南极洲外均存在假苍耳的适生区,高度适生区主要在北美洲的加拿大和美国,非洲的摩洛哥,欧洲的西班牙、克罗地亚、匈牙利、斯洛伐克、波黑、塞尔维亚、马其顿、保加利亚、格鲁吉亚、亚美尼亚和阿塞拜疆,亚洲的土耳其、伊朗、哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦、中国、朝鲜、韩国和日本。上述适生区预测显示出假苍耳适宜生长在年均温度较高,最冷月份最低温和最冷季度平均温度较低的中纬度地区。

重金属铅镉对濒危植物中华水韭(Isoetes sinensis)DNA甲基化的影响

为研究古老植物对重金属胁迫的分子水平的响应,探究重金属对濒危植物DNA甲基化影响的特点,选择两种重金属Pb和Cd对濒危植物中华水韭进行胁迫处理,每种重金属设置3个处理浓度,胁迫处理至第28 d选取叶片,采用MSAP(甲基化敏感扩增多态性)技术测定DNA甲基化程度。试验结果表明:重金属铅和镉均能够对中华水韭DNA甲基化产生影响,甲基化总体水平基本一致(对照、Pb处理和Cd处理分别为46.96%、48.23%和48.1%),但全甲基化水平(Pb处理是28.34%,Cd处理是20.25%)均低于对照(33.91%),而半甲基化水平(Pb处理是19.89%,Cd处理是27.85%)均高于对照(13.04%)。甲基化增强的变化,以无甲基化或内外侧胞嘧啶半甲基化向内外侧胞嘧啶全甲基化变化的模式为主。去甲基化的变化,以内外侧胞嘧啶全甲基化向无甲基化或内侧胞嘧啶半甲基化或全甲基化变化的模式为主。铅和镉胁迫在导致中华水韭DNA甲基化增强所占比率方面几乎相等(39.04%和39.71%),而在去甲基化所占比率方面镉(46.86%)高于铅(33.92%)。

外源DNA导入烟草后D_1代植株的蛋白质电泳分析

检测使用花粉管通道技术向受体烟草NC89导入供体烟草CV87的总DNA后 ,得到的D1代植株及其亲本蛋白质的PAGE和SDS PAGE的结果显示 ,供体、受体及D1代个体在PAGE和SDS PAGE的谱带上存在多态性。供体有特征谱带 ,DZ9811和QD9812等个体表现了供体的特征谱带。

黄瓜抗病基因类似序列(RGA)的同源性分析和Southern鉴定

使用ClustalW和DNAMAN3.0分析了本实验室克隆的15个黄瓜抗病基因类似序列(RGA)之间以及与烟草的N基因、亚麻的L6基因和拟南芥的RPS2基因之间的同源性,并对这些RGA进行了PCR和Southern验证与分析。结果表明:15个黄瓜RGA中,核苷酸序列同源性最高的是CsRGA2、CsR-GA4和CsRGA5,其次是CsRGA6、CsRGA7、CsRGA8和CsRGA9,CsRGA1和CsRGA3也存在较高的同源性;其余的RGA同源性较低。在氨基酸序列上也表现了相同的特征。与N、L6和RPS2等抗病基因的产物之间同源性最高46%,最低22%。根据核苷酸序列设计了15对特异引物,用PCR方法验证了所有黄瓜RGA的存在,其中CsRGA3在黄瓜品种间表现出多态性。利用特异引物PCR方法合成了15个黄瓜RGA的地高辛探针,与EcoRⅤ酶解的黄瓜‘215’、‘129’和‘L18’的基因组DNA进行Southern杂交,证实了各个RGA在基因组上的存在,同时发现,CsRGA9、CsRGA11～CsRGA15都是多拷贝,CsRGA3是单拷贝,其余为双拷贝。

基于数字基因表达谱筛选黄瓜中水杨酸诱导基因

本文通过筛选水杨酸诱导黄瓜叶片差异表达基因(DEGs),旨在揭示水杨酸提高黄瓜抗病性机制和信号转导过程。以抗霜霉病黄瓜东农649为试材,无菌培养幼苗至4叶期,喷施5 mmol·L-1的水杨酸,喷施前和喷施后3、12和24 h分别采取叶片,提取总RNA,制备c DNA文库,应用Illumina高通量测序技术对水杨酸处理前后的4个叶片c DNA文库进行差异基因数字表达谱分析。结果表明,SA诱导了多数与叶绿体和细胞壁相关基因的下调表达和多个与抗病相关基因的上调表达,对受体激酶、细胞色素P450、脂氧合酶和脂转运蛋白等信号转导相关基因的表达均有显著影响。本研究获取了丰富有效的数据,初步筛选的DGEs涉及到植物的PCD(程序性细胞死亡)、信号转导、系统获得性抗性(SAR)形成等过程,证实了SA与上述过程有密切关系,为最终揭示SA提高黄瓜抗病性机制奠定了基础。

喷施水杨酸对2种草坪草抗盐性的影响

本研究以紫羊茅和黑麦草为试材,研究喷施100、200和300mg/L3种浓度外源水杨酸(SA)后紫羊茅和黑麦草在1%盐胁迫下的细胞膜透性、脯氨酸含量、可溶性糖含量、丙二醛含量的变化以及超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性的变化。结果表明,喷施SA能够提高2种草坪草的脯氨酸含量和可溶性糖的含量,降低2种草坪草的电解质渗透率,降低细胞丙二醛含量,提高细胞SOD、POD、CAT的抗氧化酶活性,因此喷施SA能够提高草坪草抗盐性。最佳有效的SA处理浓度为200mg/L。

人工控制一品红花期的研究

对盆栽一品红进行遮光和施用多效唑两种处理以改变花期。遮光处理可使一品红的花期提前2 0d～ 30d(天 ) ,遮光最佳天数为 4 3d(天 ) ;遮光超过 4 5d(天 ) ,花芽分化反而不良。多效唑处理可使一品红花期延迟 5d～ 10d(天 ) ,处理的最适浓度 ,土施为 5 .0g(克 ) /盆 ,叶面喷施为 2 0 0mg/kg(毫克 /公斤 )。