谷子PP2C基因家族的特性

PP2Cs(2C type protein phosphatases)是一种单体丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶,在真核生物中,PP2Cs在脱落酸(ABA)、茉莉酸(JA)、水杨酸(SA)等激素信号传导途径中起着重要的调控作用。本研究通过序列比对,从谷子基因组中筛选出80个PP2C候选基因,聚类分析将其分为12个亚族(A、B、C、D、E1、E2、F1、F2、G、H、I、J)。与拟南芥PP2C基因家族比对表明,A^I为2个物种共有的亚族,J亚族只存在于谷子基因组中,L亚族只存在于拟南芥中。将谷子A亚族的10个成员命名为SiPP2CA1-10。基因表达谱分析表明,A亚族基因不同程度受ABA、干旱、高盐、低温和低氮诱导表达,其中,SiPP2CA6、SiPP2CA8在5种处理下诱导表达量都高。对10个A亚族成员的启动子分析发现,在这些基因的启动子序列中含有多种参与逆境胁迫应答的顺式作用元件,其中,SiPP2CA5、SiPP2CA6、SiPP2CA7、SiPP2CA8的启动子中含有参与低氮胁迫响应的元件。进一步研究发现,SiPP2CA8主要在根部表达,且在低氮胁迫下一直有较高的表达水平。亚细胞定位结果显示SiPP2CA8定位在细胞膜、细胞质、细胞核中;双分子荧光互补试验(BiFC)结果表明,SiPP2CA8与一个ABA受体类似蛋白SiRCAR3(基因号为Si018317m.g)在细胞膜、细胞质及细胞核上互作,表明SiPP2CA8在谷子中可能参与ABA信号传导过程。

不同水分胁迫下转TaEBP基因小麦株系拔节期抗旱性研究

以两个转TaEBP基因小麦株系及相应受体对照品种为材料,采用盆栽控水法研究了水分胁迫对转基因小麦拔节期抗旱相关生理生化指标的影响,并结合隶属函数法对转基因株系的抗旱性进行了综合评价。结果显示:随着水分胁迫加剧,各参试品种(系)的相对含水量、叶绿素含量、光合速率、气孔导度呈下降趋势,转基因小麦下降幅度较小;胞间CO2、丙二醛含量、质膜相对透性呈上升趋势,受体对照品种上升幅度更大;转基因小麦的脯氨酸含量显著高于对照品种。应用隶属函数法综合评价结果表明,转TaEBP基因小麦株系G221、G258比其受体对照具有较高的抗旱能力。

小麦成熟胚高频再生基因型筛选及再生体系研究

以目前生产上主栽或主推的、具有优良农艺性状的18个黄淮麦区冬小麦品种(系)和2个西北春麦区春小麦品种为材料,对它们成熟胚再生能力进行比较,从中筛选出再生频率高的基因型,并探讨不同接种方法、麦草畏质量浓度、细胞分裂素和干燥处理等对小麦成熟胚愈伤组织诱导和分化频率的影响。结果表明,小麦成熟胚愈伤组织诱导率普遍较高,为66.7%～100.0%,而分化率普遍较低,为3.6%～35.8%。基因型间差异显著,其中愈伤组织分化率较高的基因型有泛麦8号、周麦27和邢麦6号,绿苗分化率超过30%;采用胚十字形切割法接种小麦成熟胚愈伤组织分化率较高,达到54.5%～73.3%;诱导培养基中麦草畏的诱导效果显著优于2,4-D。在麦草畏质量浓度为2～4mg/L时有利于愈伤组织诱导和分化;成熟胚愈伤组织转入不含激素或含有2mg/L 6-BA或KT的分化培养基中时,分化率分别达到38.5%,45.8%和37.0%,较其他细胞分裂素和质量浓度处理分化率高,而愈伤组织分化前干燥处理6h和未干燥处理的差异不显著,干燥12h分化率明显降低。

转GhDREB小麦株系‘G鲁麦23’抗旱性分析

以T6代转抗旱相关基因GhDREB小麦株系‘G鲁麦23’及其受体对照‘鲁麦23’为材料,通过PEG-6000人工模拟干旱胁迫处理观察小麦萌发期胚芽鞘长度、胚根数、胚根长度,采用大田不同水分处理试验研究其不同生育时期的生理生化、形态指标与抗旱指数,以明确转基因材料的抗旱性.结果表明:(1)在种子萌发期20%(W/V)PEG-6000干旱胁迫条件下,‘G鲁麦23’及其受体对照‘鲁麦23’的胚芽鞘长度、胚根长度和胚根数均比非胁迫时降低,且‘G鲁麦23’的降幅较小但均显著高于受体对照;(2)与对照鲁麦23相比,‘G鲁麦23’具有较高的叶片相对含水量和可溶性蛋白含量;(3)随干旱胁迫程度的增强‘G鲁麦23’与‘鲁麦23’株高均有不同程度的降低,但G鲁麦23株高始终高于‘鲁麦23’;在不浇水条件下,‘G鲁麦23’穗叶距显著长于‘鲁麦23’;而3种水分处理下‘G鲁麦23’与‘鲁麦23’穗长几乎没有变化;(4)‘G鲁麦23’在不浇水和浇1次水条件下分别比对照增产11.68%和9.05%,其抗旱指数为1.22,属较强抗旱等级,表现出比‘鲁麦23’更强的抗旱、节水性能.

提高冬小麦花药愈伤组织诱导效率的研究

为了进一步提高小麦花药愈伤组织的诱导效率,以12个黄淮麦区冬小麦杂交F1代为供试材料,比较了不同诱导培养基、培养方式和花药接种密度与共培养子房数等因素对花药愈伤组织诱导及分化的影响。结果表明:CHB培养基诱导效果最好,C17次之,而N6和W14效果较差,不同基因型对不同培养基的反应不同,但大多数材料在CHB和C17培养基上反应较好;培养基附加较低浓度的2,4-D(0.5 mg/L)时有利于形成胚状体并在诱导培养基上一步成苗;液体培养时愈伤组织诱导率最高但对愈伤的进一步分化不利,固体和双层培养时的诱导率最低,而半固体培养时不仅有利于愈伤组织诱导而且对其分化较好,是小麦花药培养的较好方式;花药与子房共培养可以显著提高愈伤组织诱导率,花药接种密度较低(2～2.4枚/mL)时较多的子房(20个)可以起到显著的促进作用,花药接种在高密度(6～7.2枚/mL)或中密度时(4～4.8枚/mL)10个或10个以上的子房诱导效果较好。

谷子转录因子基因SiNAC45在拟南芥中对低钾及ABA的响应

NAC（nascent polypeptide-associated complex）转录因子在植物生长发育和非生物胁迫响应等过程中发挥重要的调控作用,目前,关于NAC转录因子参与耐低钾胁迫的研究报道很少。本研究在前期工作对低钾胁迫的转录组测序基础上,对筛选出的一个低钾胁迫下表达量上调的NAC类转录因子基因SiNAC45进行了深入研究。结果表明,SiNAC45基因全长1383 bp,编码461个氨基酸,分子量为50.7 k D,等电点为6.92。SiNAC45在20~100个氨基酸之间有一段NAM保守结构域。系统进化树结果显示,SiNAC45位于NAC基因家族的第1亚族。基因表达谱分析显示,SiNAC45主要在谷子根部表达,并且能够被低钾和ABA诱导表达。亚细胞定位结果显示SiNAC45定位于细胞核。基因功能分析结果显示,在不同浓度低钾处理下,和野生型拟南芥相比,SiNAC45转基因拟南芥的根长和植株鲜重显著增加,说明过表达SiNAC45可以提高转基因植物对低钾胁迫的抗性。下游基因表达分析结果显示,在SiNAC45转基因植物中两种重要的钾离子转运体基因AKT1和HAK1的表达显著提高,证明SiNAC45通过调控植物钾离子转运体基因的表达影响植物对低钾胁迫的耐性。种子萌发试验结果显示,SiNAC45转基因拟南芥与野生型拟南芥相比对ABA的敏感性降低,说明SiNAC45可能负调ABA信号。

盐响应信号途径SOS与植物K^+吸收关系

【目的】在盐胁迫条件下研究SOS突变体K+吸收的变化,旨在解析植物高盐胁迫响应与K+吸收的关系。【方法】以SOS信号途径的3个主要基因sos1、sos2、sos3突变体和野生型拟南芥(WT)为试验材料,在含有不同Na+/K+浓度比例的培养基上处理试验材料,观察各突变体与WT的表型差异,进行根系扫描、测定植物的RGR(相对生长率),植株体内Na+、K+的含量,计算植株体内Na+/K+浓度比值,同时,利用qRT-PCR分析K+转运体基因AKT1、AKT2、SKOR在突变体和WT间的表达差异。【结果】不同浓度K+进行处理时,突变体和WT之间没有明显差异;在30 mmol.L-1NaCl处理下,植株形态、RGR和体内Na+/K+浓度比值,体内K+浓度的测定结果显示,当K+浓度从0.2 mmol.L-1增加到60 mmol.L-1时,K+浓度增加缓解了高盐胁迫对突变体生长的抑制作用。所有植株体内的Na+/K+值降低,体内K+浓度提高。在相同处理条件下,突变体的Na+/K+值高于WT,WT体内K+浓度高于突变体;当K+浓度升高到80 mmol.L-1时,突变体的生长又重新受到抑制。所有植株体内的Na+/K+值升高,体内K+浓度降低。3个K+转运体AKT1、AKT2、SKOR的real-time PCR分析结果显示,在30 mmol.L-1NaCl处理时,在低钾条件下(0.2 mmol.L-1K+)AKT1和SKOR表达比较低,而高钾条件下(20.05 mmol.L-1K+或者60 mmol.L-1K+)AKT1、AKT2、SKOR的表达量没有明显差异,这3个基因的表达方式在突变体之间没有明显的差异。【结论】在中度盐胁迫条件下,外界K+浓度增加可以缓解盐胁迫对植物生长造成的抑制作用,但是当外界一价阳离子的总浓度高于110 mmol.L-1时,拟南芥的生长重新受到抑制。SOS信号途径对植物K+吸收没有直接的调节作用。

谷子转录因子SiNF-YA6的过表达提高转基因植株对低氮胁迫的抗性

【目的】核转录因子Y(nuclear transcription factor Y,NF-Y)属于一类广泛存在于真核生物中的转录因子基因家族,参与植物生长发育、胁迫响应等过程,但其参与低氮胁迫响应的研究尚未报道。从抗旱及耐瘠薄的谷子中分离出一个新的NF-Y类转录因子基因Si NF-YA6,对其表达模式和生物学功能进行分析。【方法】通过对谷子低氮处理前后的转录组差异表达谱分析,鉴定出一个受低氮诱导表达明显上调的的NF-Y类转录因子A亚基基因Si NF-YA6。利用DNAMAN和MEGA6.0软件对Si NF-YA6进行系统进化树分析;通过Real-time PCR方法分析Si NF-YA6在不同处理条件下的表达模式;并将Si NF-YA6蛋白进行亚细胞定位;通过Si NF-YA6转化拟南芥,对Si NF-YA6的功能进行鉴定。【结果】Si NF-YA6全长714 bp,编码237个氨基酸,包含一个由62个氨基酸组成的CBF保守域。系统进化树分析结果表明,NF-YA类蛋白家族一共分为6个组,Si NF-YA6属于第5组。Si NF-YA6与一个水稻NF-YA类蛋白(Os03g07880)同源性最高(77.4%)。Si NF-YA6表达模式分析结果显示,Si NF-YA6在受到低氮胁迫时,其表达量显著上调,在处理5 d时,其表达量达到最高,较处理前表达量上调约5倍。同时Si NF-YA6在高盐、干旱、ABA处理条件下的表达量也呈现上升趋势。Si NF-YA6对于SA、GA处理无明显响应。组织特异性表达分析显示,Si NF-YA6主要在谷子的根部表达。蛋白亚细胞定位结果显示,Si NF-YA6主要定位于植物的细胞核及细胞膜上。低氮胁迫抗性试验结果显示,在未处理条件下,Si NF-YA6转基因拟南芥与野生型拟南芥长势无明显差异,但在低氮(总氮含量为1 mmol·L-1)处理条件下,Si NF-YA6转基因拟南芥的总根长及主根长均明显高于野生型拟南芥,鲜重也明显大于野生型植株,并达到显著性差异(P<0.01),表明过表达Si NF-YA6显著提高转基因植物耐低氮胁迫的能力。下游基因表达分析结果显示在Si NF-YA6转基因拟南芥中氮转运相关基因(NRT2.1和NRT2.4)的表达量显著提高。同时,Si NF-YA6转基因拟南芥对于高盐与干旱胁迫的抗性与野生型拟南芥无明显差异。【结论】过表达谷子NF-Y类转录因子基因Si NF-YA6通过提高氮转运基因的表达显著提高转基因植株在低氮条件下的抗性。

煤炭灰分含量对发热量的影响分析

煤炭灰分是影响煤炭发热量的主要因素之一,大量数据表明两者之间存在线性关系。以平顶山煤田为例,通过分析主采煤层二、四、五煤的灰分与发热量化验结果,验证了煤炭灰分与发热量之间的线性负相关关系,并建立了简单、易操作且预测精度较高的发热量预测模型。

谷子非特异性磷脂酶C基因SiNPC4的克隆及功能分析

非特异性磷脂酶C(NPC,nonspecific phospholipase C)水解磷脂酰胆碱或磷脂酰乙醇胺产生第二信使二酰甘油(DAG),NPC类基因在植物处于干旱、高盐、低磷等非生物胁迫条件下时发挥重要的作用,并参与脱落酸(ABA)、油菜素内酯(BL)等激素信号传导途径。本研究以谷子品种龙谷25为试验材料,通过序列比对,克隆到一个新的NPC类基因,命名为Si NPC4。该基因被定位在谷子第8条染色体上,编码区全长2877 bp,由3个外显子和2个内含子组成,编码512个氨基酸,蛋白分子量为56.77 k D。系统进化树分析表明该基因位于NPC基因家族第3亚族,保守结构域分析表明该蛋白含有保守的磷脂酶结构域和4个基序。亚细胞定位结果显示,Si NPC4蛋白被定位在细胞质、细胞膜、细胞核中。基因表达谱分析结果表明,该基因主要在谷子根部表达,并受干旱、盐、低温、黑暗、ABA、BL、赤霉素(GA)和茉莉酸甲酯(Me JA)等的诱导表达。将Si NPC4基因转入拟南芥中,转基因拟南芥与野生型拟南芥相比对ABA和BL激素的敏感性降低,推测该基因可能作为负调控因子参与植物对ABA和BL激素的响应过程。在干旱和高盐处理下,过表达植株与野生型植株长势没有明显差异。

浅谈概率积分法在煤矿开采沉陷预测中的适宜性应用

煤矿地下开采后,地表在采空区范围内会出现不同程度的移动和变形。概率积分法因其参数易确定、实用性强,在地表沉陷预测中应用最广。以平煤二矿为例,选取合适参数计算其地表沉陷值,并与地表移动观测站数据进行对比研究,验证概率积分法在煤矿地面沉陷预测中的适宜性。

河南平顶山煤田十二矿石炭—二叠系含煤性及影响因素分析

平顶山煤田地处伏牛山东端与华北平原西南缘的交接部位,地势西高东低,西部为低山丘陵,东部过渡为冲积平原。十二矿位于平顶山煤田东部,含煤地层属石炭、二叠系含煤岩系;其中石炭系上统太原组(C2t)、二叠系下统山西组(P1s)、下石盒子组(P1x)、上统上石盒子组(P2s)为含煤地层,总厚度794.00m。含煤46层,煤层总厚度25.31m,含煤系数3.18%,其中石炭系上统太原组(C2t)、二叠系下统山西组(P1s)、下石盒子组含可采与局部可采煤层8层。自下而上共划分为九个煤段。

煤矿热害井地一体化防治工程应用及研究

随着煤矿生产向深部发展,井下热害问题已严重影响煤矿的生产安全及经济效益。为了满足煤矿日益复杂的热害治理需求,在分析煤矿热害成因及治理现状的基础上,采用地面集中降温系统保温钻孔管路工程,用保温钻孔输送冷媒并配合传统通风、井下空调制冷等降温措施,取得了良好的井下降温效果。工程实践结果表明,防治工程地面施工具有制冷覆盖范围广、施工限制条件少、设备维护费用低及减少井下交叉作业人员等优点,能够实现热害防治与煤矿生产的有序衔接,同时保障了矿山的安全生产和经济效益。项目的成功实施为煤矿热害井地一体化防治提供了具体的工程实践参考。