乙烯在植物应答水分胁迫和病原菌浸染中的作用

文章介绍乙烯在植物应答水分胁迫及病原菌侵染中作用的研究进展。

乙烯利调控甘蔗基因差异表达研究

【目的】建立并优化乙烯利调控甘蔗基因差异表达的cDNA-AFLP分析体系和银染体系,利用该技术对乙烯利处理的甘蔗进行基因差异表达研究,探讨乙烯利调控甘蔗生长的分子机理。【方法】以甘蔗品种ROC16为材料,在甘蔗生长40d左右时,叶面喷施200mg/L乙烯利溶液(对照为清水)0、3、6、12、24、48h后,分别取甘蔗叶片提取总RNA,建立cDNA-AFLP分析体系和银染体系;利用193对引物组合对乙烯利处理和对照的甘蔗叶片RNA混合池的样品进行差异表达分析,对部分差异转录片段进行回收、克隆、反向Northern杂交验证、序列分析和功能分析等。【结果】经cDNA-AFLP体系反应扩增,乙烯利处理和对照每个样品的扩增条带数均在35～80之间,处理和对照之间条带多态性明显。在反向Northern杂交验证分析中,24个测试样品中有11个无差异,假阳性率高达46%;在乙烯利作用下,甘蔗的CHI、GST、ARP、LHC、核结合蛋白基因以及一批未知基因差异表达,其中CHI、GST、LHC和核结合蛋白基因是与促进植物的抗病抗逆、提高光合作用等密切相关的因子。【结论】cDNA-AFLP技术是研究乙烯利诱导甘蔗相关基因差异表达和调控的一种较有效方法,具有可行性。乙烯利可能是通过调控甘蔗体内GST、CHI、ARP和LHC等基因的表达,从而表现出促进甘蔗生长、提高光合作用、增强抗病抗逆性等生理效应。

乙烯利调控甘蔗生长前期基因表达初报

在甘蔗(Saccharum of ficinarum L.)生长前期分别叶面喷施200mg L-1乙烯利和清水,利用cDNA-AFLP技术分析甘蔗经不同处理后体内基因表达的差异情况,以期通过对差异表达基因进行序列分析和功能分析,探讨乙烯利调控甘蔗生长的分子机理。结果表明:经乙烯利处理后的甘蔗叶片,cDNA-AFLP的扩增产物多态性丰富,基因表达差异显著;部分差异片断序列与抗病、抗逆及促进光合作用等相关基因具有较高的同源性。

草莓叶片再生体系的建立

以广西草莓的主栽品种丰香无菌苗的叶片为外植体 ,接种在一系列改良 MS培养基上进行培养。实验结果表明 :丰香在 MS+TDZ2 .0 mg/ L+IAA0 .2 5 m g/ L 培养基培养时 ,叶片再生频率达到 88%以上 ,适合于进行遗传转化研究。

甘蔗乙烯受体基因Sc-ERS的克隆与序列分析

根据已知乙烯受体基因的序列信息,设计1对简并引物和1对特异引物,对甘蔗叶片基因组DNA进行PCR扩增,获得1个甘蔗乙烯受体基因(Sc-ERS)的片段,其大小为4310 bp,包含1个由5个外显子和4个内含子组成的4219 bp大小的完整编码区。Sc-ERS编码区与玉米乙烯受体ERS1基因(AY359578)、水稻乙烯受体ERS1基因(AY043031)编码区的同源性分别为91.4%、61.6%;推导Sc-ERS编码的蛋白包含636个氨基酸残基,与玉米、水稻乙烯受体基因所编码蛋白的氨基酸同源性分别为94.1%、89.4%。其推导蛋白结构分析结果显示,Sc-ERS编码的蛋白和玉米、水稻ERS1所编码的蛋白相同,在N段保守区含有3个跨膜结构,并由3个跨膜结构、GAF结构、HisKA和HATPase_c组成功能域。核苷酸序列分析和蛋白质结构分析结果表明,Sc-ERS基因属于ERS1基因。

普通野生稻(Oryza rufipogon Grif.)抗稻褐飞虱新基因的鉴定与利用

稻褐飞虱(BPH,NilaparvatalugensSt#l)是中国和世界稻区最严重的水稻害虫之一,发现和利用新抗性基因和进行抗性种质创新对于稻褐飞虱抗性品种的培育具有重要的意义。本研究进行了1200多份普通野生稻(OryzarufipogonGriff)种质对多种BPH生物型的抗性鉴定,获得了30份抗性资源,其中6份对分布于世界主要稻区的稻褐飞虱生物型1和2、孟加拉、湄公河(越南)、九龙江(越南)、潘特纳加(印度)等6种生物型或其中5种具有广谱高抗性。遗传分析证明了这些种质对BPH生物型2和九龙江生物型的抗性受2对重复作用隐性基因控制,对潘特纳加生物型的抗性受1对隐性基因控制,表明抗源对不同褐飞虱生物型具有不同的遗传机制。普通野生稻材料2183存在的2对隐性基因很可能是新发现的基因,因为在这些染色体区域还没报道有BPH抗性基因,这两对基因暂命名为bph18(t)和bph19(t)。研究总共培育出143份抗性创新种质和6份抗性品系或高产优质杂交水稻组合,这些优良的抗性创新种质为培育抗性新品种建立了坚实的基础。

干旱后复水对甘蔗伸长期生理生化特性的影响

【目的】研究干旱后复水对甘蔗生理生化特性影响,进一步揭示甘蔗受水分胁迫的响应机理,为甘蔗抗旱育种和甘蔗抗旱遗传改良研究提供参考依据。【方法】以桂糖11号为材料,在温室人工控水条件下,测定干旱及复水后叶片脯氨酸、丙二醛(MDA)、超氧阴离子、可溶性糖、脱落酸(ABA)和可溶性蛋白质含量及脯氨酸脱氢酶(Pro DH)、Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽还原酶(GSH-R)、多胺氧化酶(PAO)活性等生理指标,探讨甘蔗伸长期在水分胁迫下生理响应机理。【结果】在干旱胁迫下,除可溶性蛋白含量和Pro DH活性外,GT11叶片MDA、可溶性糖、超氧阴离子、脯氨酸、ABA含量及POD、CAT、SOD、GSH-R、P5CS和PAO活性均明显高于对照处理;复水后,除可溶性蛋白含量和CAT、SOD活性外,叶片中其他生理指标均逐渐下降至稍高于对照水平。在甘蔗伸长生长期,随着干旱胁迫的加重,GT11叶片中超氧阴离子、MDA、脯氨酸、可溶性糖和ABA含量均呈不同程度的增加趋势,POD、PAO和GSH-R等酶活性明显上升,而可溶性蛋白质含量和CAT活性下降,P5CS、Pro DH活性被抑制。恢复供水后,甘蔗叶片中超氧阴离子、MDA、ABA和脯氨酸含量及P5CS、POD、SOD、GSH-R和PAO等酶活性出现不同程度下降,而可溶性蛋白质含量和CAT活性出现上升;可溶性糖含量呈先下降后上升的变化趋势,Pro DH活性则呈先上升后下降的变化趋势。【结论】在伸长期干旱胁迫条件下,抗旱甘蔗品种GT11具有较强的生理调控和自我修复能力,其膜损伤、渗透调节、保护酶系统、内源激素等均对干旱胁迫有积极的响应。

利用间歇浸没式生物反应器进行甘蔗组培快繁的研究

以甘蔗(新台糖22号)茎尖脱毒组培苗为材料,利用间歇浸没式生物反应器(TIBs)进行组培快繁的技术体系研究.结果表明:TIBs系统可使甘蔗组织培养一代增殖40倍以上,远远高于传统方法;TIBs系统以第3代继代的材料为宜;10～15株/瓶的接种密度最有利于组培苗的增殖;激素选择与传统方法相似,0.5～1.0 mg/L 6-BA适合甘蔗组织的增殖,4 mg/L NAA有利于根的诱导;浸没间歇频率以浸没1 min间歇3 h处理的增殖和生长表现比较优异,而6 h时则有利于根的诱导和根的生长.

侵染葫芦的黄瓜绿斑驳花叶病毒广西分离物分子鉴定

从广西南宁市郊温室大棚中的葫芦[Lagenaria siceraria(Molina)Stand.]上采集到一个表现脉绿、花叶症状的病毒样品,ELISA检测表明,该样品与黄瓜绿斑驳花叶病毒(Cucumber green mottle mosaic virus,CGMMV)有密切的血清学关系,利用RT-PCR方法从样品中扩增获得约500bp的DNA片段,序列分析表明,该片段是CGMMV的外壳蛋白基因,暂将该病毒分离物定名为GX-BG。外壳蛋白基因核苷酸序列系统进化树分析表明,已报道的CGMMV主要分为3大群体,GX-BG与中国辽宁分离物(CGMMV-LN)分别属于不同的群体。

甘蔗蔗糖磷酸合成酶SPSⅢ基因表达的初步研究

【目的】了解蔗糖磷酸合成酶基因在甘蔗中表达特性及其对甘蔗糖分积累影响的作用机理。【方法】以甘蔗品种桂糖28号(GT28)、拔地拉、新台糖20号(ROC20)、新台糖22号(ROC22)为供试材料,选取0叶、+1叶、幼嫩叶鞘、幼茎,通过半定量RT-PCR法对甘蔗SPSIII基因的表达进行分析。【结果】SPSIII在4个甘蔗基因型中的0叶、+1叶、幼嫩叶鞘和幼茎中均有表达,在GT284个不同部位的表达量较低,在拔地拉4个不同部位表达较均匀,在ROC204个部位中以嫩叶鞘的表达较高,在ROC22中以幼茎的表达较高。【结论】SPSIII在4个甘蔗基因型中的0叶和+1叶、幼嫩叶鞘和幼茎中均有表达,但SPSIII表达因甘蔗基因型不同而有所差异。

高通量测序技术在香蕉抗枯萎病研究中的应用

文章综述了香蕉枯萎病的危害及防治、高通量测序技术的发展及其在香蕉抗病研究中的应用,发现香蕉受枯萎病菌侵染与JA信号途径有关,编码乙烯合成酶ACC氧化酶的基因和乙烯应答转录因子(ERF)在病原菌侵染香蕉后强烈表达。因此,今后可利用高通量测序技术对香蕉基因组进行研究,在香蕉基因组已经测序完成的基础上,通过转录组分析技术挖掘香蕉抗性突变体抗枯萎病的基因资源,获得香蕉抗性突变体抗Foc4的基因和位点;通过比较基因组学与生物信息学相结合,准确定位物种表型变异相关的基因组区域,加速香蕉中未知功能基因的挖掘和利用;克隆并研究控制重要抗性基因,掌握其抗病规律,为生产中防控香蕉枯萎病提供依据和指导,从而加速抗病品种的选育过程,获得抗性持久的新品种。

普通野生稻稻褐飞虱抗性在水稻改良中的利用研究

本文报道了普通野生稻稻褐飞虱抗源的杂交利用技术及其获得的一大批抗性创新种质和育种品系。研究了杂交后代性状分离、不同杂交方式、抗性鉴定时期和花药培养的抗性育种效果,证明了复交和回交方式、花药培养获得纯合体、以及早期(F2)抗性鉴定是在育种上利用的关键技术措施。本项目还配制了大量(293个)杂交组合,进行稻褐飞虱抗性创新品系的选育工作,对选育出的493个遗传稳定品系进行抗性鉴定、运用RAPD标记对筛选出的143份抗性育种品系进行分子标记多态性分析,从中首次获得了一大批(120份)具有DNA分子标记多态性(遗传多样性)的抗性创新种质,为今后培育抗性品种打下基础。研究还初步培育出5个具有生产应用价值的高产(或优质)抗稻褐飞虱育种品系和杂交稻组合。

甘蔗抗虫转基因研究进展

甘蔗是世界最重要的糖料作物,但日益严重的虫害给甘蔗产量及品质造成了重大损失。目前甘蔗抗虫转基因育种已成为甘蔗抗虫育种最有效的途径之一。近年来,美国、澳大利亚、巴西、南非、古巴、泰国、印度、新加坡、中国及一些国际大型公司等都相继开展了甘蔗抗虫转基因研究,主要集中于转Bt基因、GNA基因、PI基因等甘蔗材料的筛选,并获得一批抗蔗茎螟的CryⅠA(b)转化植株、抗Chilo infuscatellus的转Cry1Ab基因甘蔗植株、抗绵蚜的转GNA基因甘蔗植株、抗甘蔗白螟的转PⅠ基因甘蔗植株、抑制蛴螬幼虫生长的转PiⅡ和GNA基因甘蔗无性系G87、UP87及600多份转cry1C*基因甘蔗无性系,部分学者还对转Bt基因甘蔗植株的生理、抗虫性和农艺性状进行了研究。由于抗虫转基因甘蔗研究起步晚,受抗虫基因来源及知识产权保护等方面的限制,其研究进展缓慢,目前尚未培育出优良的甘蔗抗虫品种并推广种植。今后需对外源基因在转基因甘蔗无性后代中的整合、遗传表达特性及甲基化修饰等影响表达的各种因素进行综合研究,提高外源基因在甘蔗无性繁殖中遗传和表达的稳定性;此外,还需对抗虫转基因甘蔗的抗虫机理进行系统、深入的研究,为筛选出优良的、稳定遗传的抗虫甘蔗品种并在生产中推广应用提供理论依据和育种材料。

科研单位大型仪器设备管理探讨

如何管理好大型仪器设备是当前大多数科研单位所面临的共性问题,仪器设备的管理水平直接影响到科研事业的发展。分析了新形势下科研单位大型仪器设备管理的现状及存在问题,从科研单位大型仪器设备的管理制度建设、管理人员的队伍建设、专人管理负责制、仪器设备共享、购置论证管理等方面,探讨了如何加强科研单位大型仪器设备的科学管理,以提高设备利用率,并提出了几点解决问题的对策和措施。

融合杀虫基因对甘蔗的遗传转化

【目的】利用MAR序列介导转基因表达及融合杀虫基因,以期克服外源基因失活,增强抗虫基因表达能力,延缓昆虫抗性的发生,获得高抗虫转基因甘蔗植株。【方法】以甘蔗品种ROC25为材料,进行愈伤组织、芽苗分化和生根的Hyg抗性筛选试验。利用农杆菌介导,将含MAR序列介导融合杀虫基因(AVAc-CpTI)导入甘蔗基因组。【结果】愈伤组织增殖、出芽时Hyg的最佳筛选浓度为50mg/L,生根时Hyg的最佳筛选浓度为30mg/L。获得13个MAR序列介导转基因表达基因系,48株Southern杂交阳性甘蔗植株;获得8个无MAR序列介导转基因表达基因系,7株Southern杂交阳性甘蔗植株。MAR序列介导转基因表达使转化过程中转基因系的获得数量提高了62.5%。【结论】建立了ROC25的潮霉素抗性筛选体系;MAR序列介导融合杀虫基因进行甘蔗遗传转化,可提高甘蔗外源基因转化效率。

干旱胁迫对甘蔗根系碳氮代谢的影响

【目的】探究甘蔗根系响应水分变化的碳氮代谢生理应答机理,为后续研究甘蔗的抗旱性和高产栽培研究提供参考。【方法】以新台糖22号为试验材料,在大棚中采用桶栽方式,模拟自然干旱胁迫过程,在处理开始后第0、1、3、5、7、9、11、15、19和25 d采样并测定土壤水含量及甘蔗根系的水含量、碳水化合物和氮同化产物含量及关键酶活性,分析各项指标干旱胁迫后的动态变化趋势。【结果】干旱胁迫下,甘蔗根系水含量逐渐降低,至干旱胁迫第25 d时,根系水含量降至19.42%,较第0 d(75.64%)时降低56.22%(绝对值)。随着干旱胁迫时间的延长,氮代谢中脯氨酸和游离氨基酸含量随着干旱程度的加重而逐渐增加,于干旱处理第25 d时均达最高值,分别为85.69和20.08 mg/gFW,而硝酸还原酶活性变化呈前期降低、中期升高、后期又逐渐下降的波动变化趋势。碳代谢中的可溶性糖含量波动升高,干旱胁迫第19 d时达最高值(4.47 mg/gFW),干旱胁迫第25 d时出现回落;淀粉含量与可溶性糖含量变化趋势相反,干旱胁迫第25 d时淀粉含量降至最低值(0.55 mg/gFW),但淀粉酶活性逐渐升至最高值[18.15 mg/(gFW·min)]。【结论】干旱胁迫下甘蔗根系通过调节碳氮代谢关键酶活性、碳水化合物和氮同化物含量从而避免干旱对根系的伤害,保障甘蔗正常生长发育,但根系只能在一定时间范围内抵御干旱胁迫造成的伤害,因此需要在干旱初期阶段做好防范措施。

干旱胁迫下甘蔗苗期根系全长cDNA文库构建及EST序列分析

【目的】构建甘蔗根系全长cDNA文库,并进行测序,为分离克隆甘蔗抗旱候选基因奠定基础。【方法】在干旱胁迫条件下,以新台糖22号甘蔗根系为材料,采用SMART技术构建cDNA文库,并进行EST序列分析。【结果】文库构建质量鉴定结果显示,文库库容量为1.0×106PFU/mL,重组率约95%,文库插入片段长度在500～2000bp,平均长度约1102.1bp。挑选526个阳性克隆进行单向测序后,共获得523个ESTs序列,去除载体、接头序列以及长度低于100bp的序列后,进行聚类分析并组装,共得到468个Uni-ESTs,其中congtig29个,singlets439个,分别占总数的6.5%和93.5%。通过与NCBI非冗余蛋白库进行BLASTX比对,发现444个Uni-ESTs在GenBank有同源序列,占94.87%;获得24个未知蛋白功能基因,占5.13%。【结论】构建了干旱胁迫下甘蔗苗期根系全长cDNA文库,获得523个ESTs序列和468个Uni-ESTs,并获得一批新的未知蛋白功能基因。

MAR序列介导野苋菜凝集素基因在白菜中的表达

以‘丰顺’白菜带柄子叶为转化受体,用带有MAR(Matrix Attachment Region)和不带MAR的两种植物表达载体进行农杆菌介导转化野苋菜凝集素基因(Amaranthus viridisL.agglutinin,AVA)获得转基因的抗蚜小白菜。分析MAR序列介导对转基因表达的影响。表明利用MAR序列介导AVA基因表达,获得转基因植株的数量比对照提高29.63%;转AVA基因白菜对桃蚜(Myzus persicae)的群体发展有一定的抑制作用,平均抑制率为55.8%;MAR序列介导AVA基因表达的转基因植株中,该基因的表达水平比对照高,并且不同转基因单株间AVA基因表达差异比对照小。

利用间歇浸没式生物反应器进行果蔗组培快繁

以果蔗(Badila)茎尖脱毒组培苗为材料,利用间歇浸没式生物反应器(Temporary immersion bioreactors TIBs)进行组培快繁的技术体系的研究。结果表明:(1)使用TIBs系统进行甘蔗组织培养一代增殖较传统方法高出10倍以上;(2)TIBs系统以第4代继代材料为宜;(3)接种密度在10～15株/L培养基最有利于甘蔗组培苗的增殖和生长;(4)TIBs系统中6-BA浓度为0.5～1.0mg/L时适合于增殖培养,NAA浓度为4mg/L时有利于根的诱导;(5)浸没间歇频率在1min/3h时增殖和生长表现较为优异,1min/6h时有利于根的诱导和根的生长。

适于双向电泳分析的水稻纹枯病菌菌体蛋白提取方法的比较

为建立水稻纹枯病菌菌体蛋白的双向电泳技术,获得分辨度高、重复性好的双向电泳图谱。采用了酚抽提法、TCA/丙酮沉淀法和丙酮沉淀法进行水稻纹枯病菌菌体蛋白质的提取,利用17 cm、pH 5～8的IPG胶条对样品进行双向电泳,用PDQuest 8.0软件对电泳图谱进行分析,确定电泳的最佳参数。结果显示:采用17 cm、pH 5～8的IPG胶条能得到较好的双向电泳图谱;同一样品的三种不同蛋白提取方法(酚抽提法、TCA/丙酮沉淀法和丙酮沉淀法)分别得到1278、885、827个蛋白质点。酚抽提法能有效去除样品中的盐分和小分子的干扰,得到背景清晰的蛋白图谱;TCA/丙酮沉淀法和丙酮沉淀法所得图谱有一定的杂质干扰,同时TCA/丙酮沉淀法和丙酮沉淀法有蛋白点缺失,尤其在碱性端存在明显缺失现象。研究结果建立了一套适于水稻纹枯病菌菌体蛋白的可靠提取方法和双向电泳体系,为进一步研究其蛋白质组学奠定了基础。