小花碱茅HKT2;1基因全长cDNA的克隆与生物信息学分析

Na+是盐渍化土壤中主要的毒害离子,对植物生长发育和农业生产构成严重威胁。高亲和性K+转运蛋白HKT2;1在控制高等植物Na+吸收,增强K+的选择性,进而提高耐盐性方面发挥着重要作用。本研究以拒盐型牧草小花碱茅为材料,采用RT-PCR和RACE(rapid amplification of cDNA ends)方法克隆到HKT2;1基因,并命名为PutHKT2;1。该基因全长1 919bp,包含1个长1 638bp的开放阅读框(ORF),编码546个氨基酸,推测分子量为60.5kDa,等电点PI为9.07。与其他植物HKT2;1氨基酸序列同源性多在66%以上,核苷酸序列同源性都在75%以上。PutHKT2;1可能跨膜11次,二级结构分析表明,PutHKT2;1蛋白含有47.99%α-螺旋、5.13%β-转角、31.87%无规则卷曲和15.01%延伸链。PutHKT2;1基因全长cDNA的克隆及其生物信息学分析为进一步揭示小花碱茅拒盐的分子机制奠定了基础。

拒盐型盐生植物小花碱茅肌动蛋白基因片段的克隆及序列分析

本研究根据其它植物Actin基因的保守序列设计一对简并性引物,以拒盐型盐生植物小花碱茅根部总RNA为模板,采用RT-PCR的方法扩增出Actin基因片段并克隆到PUCm-T载体,阳性克隆经PCR检测后进行测序,在GenBank中注册;序列分析结果表明:该片段长约600bp,编码198个氨基酸;所得序列与GenBank中注册的其它植物Actin基因序列同源性均在84%以上,与其它肌动蛋白的氨基酸序列同源性达94%以上。

不同放牧率下小花碱茅可溶性碳水化合物和氮素含量的变化

在东北松嫩草原上通过小区围栏放牧,对不同放牧率下小花碱茅可溶性碳水化合物和氮素含量的变化进行了分析。结果表明,小花碱茅在生长季初期茎基部的可溶性碳水化合物含量最低,随着季节推移逐渐增加;一定程度的放牧有利于牧草可溶性碳水化合物的提高,促进牧草再生。氮素含量在生长季初期最大,然后随季节推移逐渐降低;适当放牧能够刺激根对土壤中氮素的吸收,使其向地上部分转移,提高牧草的营养价值。

小花碱茅组织培养植株再生体系的建立

以小花碱茅成熟种子为外植体,研究了脱颖处理和不同激素配比对愈伤组织诱导和分化的影响,成功建立了其组织培养植株再生体系。结果表明,种子脱颖处理显著提高了种子发芽率,降低了污染率;诱导愈伤组织的最佳培养基为添加5.0mg/L 2,4-D的MS培养基,诱导率可达55.2%,2周可见白色愈伤组织;最佳芽分化培养基为添加1.0mg/L 6-BA和0.5mg/L NAA的MS培养基,分化率可达31.7%,同时伴随根毛的发生,生根率达81.7%,诱导时间为2周;分化后的再生苗移植于1/2MS培养基上,100%生根,炼苗移栽后可全部成活。从小花碱茅种子诱导愈伤组织到植株再生共需16周左右。小花碱茅组织培养植株再生体系的建立为进一步探究小花碱茅耐盐碱分子机制奠定了基础。

盐生植物小花碱茅K^+通道PtAKT1基因片段的克隆及序列分析

为研究小花碱茅(Puainellia tenuiflora)K+/Na+选择吸收分子机制,根据已报道的其他植物AKT1基因的保守序列设计一对简并性引物,以小花碱茅根部总RNA为模板,采用RT-PCR方法克隆出AKT1基因,以期为小花碱茅AKT1全长基因的克隆、表达调控及其作物改良的研究奠定基础。序列分析结果表明:该基因长度大约为1019 bp,编码339个氨基酸;所得序列与GenBank中注册的高等植物AKT1基因序列的同源性均在85%以上,与其他AKT1的氨基酸序列同源性达73%以上。

小花碱茅HKT1;4基因片段的克隆与序列分析

为研究小花碱茅(Puccinellia tenuiflora)拒Na+的分子机制,根据GenBank中已登录的植物HKT1;4基因保守序列设计一对简并引物,从小花碱茅幼根中提取总RNA,采用RT-PCR方法扩增出HKT1;4基因片段并连接到pMD19-T Simple载体上,经亚克隆,PCR阳性检测后测序,得到一段长629 bp的序列。序列分析表明,该片段编码209个氨基酸,与GenBank中注册的高等植物HKT1;4基因核苷酸序列同源性在74%以上,与HKT1;4蛋白氨基酸序列同源性在60%以上,最后将其命名为PutHKT1;4。

盐生植物小花碱茅外整流K^+通道SKOR基因片段的克隆及序列分析

为研究小花碱茅(Puccinellia tenuiflora)K+/Na+选择性运输的分子机制,根据已知的外整流K+通道高度保守区设计一对简并性引物,以小花碱茅根总RNA为模板,采用RT-PCR方法克隆SKOR基因片段。序列分析结果表明,该基因片段长度为555bp,编码185个氨基酸;该序列与其他已报道的高等植物SKOR核苷酸序列的同源性在66%以上,氨基酸序列同源性在55%以上。

基于遗传算法的投影寻踪模型对小花碱茅最佳收获期的判定

针对小花碱茅实际生产中最佳收获期难于客观确定的问题,提出基于加速遗传算法的投影寻踪模型用于解决小花碱茅(Puccinellia tenuiflora)最佳收获期的判定问题,该模型通过优化指标投影方向,将多维数据指标(样本评价指标)转换到低维子空间,并根据投影函数值的大小评价出各样本的优劣,最大限度地避免了权重矩阵取值的人为干扰。结果表明:初花期收获各指标投影函数值最大,这个时期收获的牧草具有相对较高的营养价值和产量,并具有相对较低的粗纤维含量,因而这个时期收获综合评价值最高。图1,表2,参18。

拒盐型牧草小花碱茅PutHKT2;1基因表达模式分析

本研究以拒盐型盐生牧草小花碱茅(Puccinellia tenuiflora)为材料,采用RT-PCR方法对小花碱茅PutH-KT2;1基因表达模式进行研究,以期阐明其在盐胁迫下拒Na+的分子机制。结果表明,PutHKT2;1基因表达存在组织特异性,主要在根中表达,地上部表达量相对较低;K+饥饿处理条件下,在根中的表达量最高;在1mmol.L-1 K+或无K+条件下,根中PutHKT2;1表达量随着盐浓度的增大而减少。由此推断,PutHKT2;1蛋白主要在根部发挥作用,主要用于控制Na+吸收,增强K+选择性吸收能力,从而维持地上部较高的K+/Na+,提高其耐盐性。

小花碱茅(Puccinellia tenuiflora)生长后盐碱土壤4种水解酶活性的变化

研究人工种草后盐碱土壤酶学特征的变化,可以为盐碱草地提高产草能力提供生物学理论依据。因此以种植小花碱茅不同年数的盐碱草地为研究对象,分析其土壤纤维素酶、脲酶、蛋白酶和磷酸酶活性的变化。结果发现,在小花碱茅同一生育期内,4种酶活性呈现不同的动态变化规律;小花碱茅生长不同年数后,磷酸酶活性先增加后下降,纤维素酶和脲酶活性下降,蛋白酶活性增加。进一步相关分析表明,小花碱茅生长后,土壤纤维素酶活性和脲酶活性显著正相关(P<0.01),和蛋白酶活性显著负相关(P<0.05);脲酶活性和蛋白酶活性显著负相关(P<0.05),而磷酸酶活性和其他酶活性间没有显著的相关关系。这说明小花碱茅生长后,盐碱草地4种水解酶活性的季节动态和年际动态规律不同,有必要对其内在机制进行进一步研究。

不同利用方式对小花碱茅无性系种群数量特征的影响

采用从大样本随机挖取单个无性系的调查和测定方法,分析了松嫩平原小花碱茅无性系构件的结构及生长规律。结果表明,开花期小花碱茅无性系构件由营养株和生殖株组成,其中火烧样地的生殖株数量平均值为打草样地的1.36倍;但打草样地的营养株数量、营养株生物量平均值大于火烧样地,分别为火烧样地的1.61、2.44倍。在小花碱茅无性系构件的关系中,生殖株的数量和生物量均随着丛径的增大呈线性增长。

野生小花碱茅种子发芽生理研究

野生小花碱茅种子发芽生理特性研究是进行种子生理特性选育的前提,从温度和水分两方面进行研究,试验表明:浸种水量和浸种时间对小花碱茅种子发芽影响不显著。变温条件是影响小花碱茅种子发芽的主导因素,最适宜的变温发芽条件为10～25℃,其次是10～20℃,高温20～85℃影响种子发芽。在恒温条件下,碱茅种子发芽率极低,15℃恒温条件下野生小花碱茅的发芽率仅为3.0％。

盐生植物小花碱茅CYP86A基因的RNAi载体构建

拒盐型盐生植物小花碱茅根系具有高度木栓化的内皮层可能是其抵御盐胁迫的重要策略之一。本研究以盐胁迫下小花碱茅幼苗的根为材料,采用RT-PCR方法扩增到木栓质生物合成关键基因CYP86A的RNAi靶片段,以中间载体pHANNIBAL和植物表达载体pART27为基础,采用酶切连接结合In-Fusion的克隆方法成功构建了以35S启动子驱动,含PtCYP86A基因片段反向重复序列的RNAi植物表达载体pARC,为利用RNAi技术深入探究根系木栓化在小花碱茅拒盐中的功能奠定基础。

松嫩平原小花碱茅无性系分蘖株数量特征的定量研究

通过对两生境小花碱茅独立分蘖丛的取样调查,定量地分析了松嫩平原小花碱茅无性系的数量特征。结果表明,打草地小花碱茅营养株数量是保护样地的1.33倍,保护样地生殖株数量、分蘖苗数量分别为打草样地的1.71倍、1.11倍,表明打草有利于营养生长。两样地小花碱茅无性系分蘖株数量、生物量与丛径之间均呈直线正相关系,其相关系数均达到了极显著水平(P<0.01)。

NaCl和Na_2CO_3对盐地碱蓬和小花碱茅幼苗生长的比较研究

研究不同浓度NaCl和Na2CO3对耐盐植物盐地碱蓬和耐碱植物小花碱茅幼苗生长、叶片光合放氧速率、叶片中丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响。结果表明:随着NaCl浓度的升高,盐地碱蓬的鲜干重、光合放氧速率以及SOD活性都出现先升高后降低的趋势,而叶片中MDA含量仅在高盐度下增加;小花碱茅的鲜干重、光合放氧速率以及SOD活性不断降低,MDA含量不断增加。而随着Na2CO3浓度的增加,盐地碱蓬和小花碱茅的鲜干重、光合放氧速率、SOD活性都不断降低;而MDA含量不断增加,但盐地碱蓬的变化幅度大于小花碱茅。结果表明Na2CO3对2种植物的胁迫都要大于NaCl对二者的胁迫。

NaCl和Na_2CO_3胁迫对小花碱茅种子萌发及幼苗生长的影响

研究不同浓度的NaCl和Na2CO3胁迫对小花碱茅(Puccinellia tenuiflora)种子萌发率及幼苗生长状况的影响,结果表明:小花碱茅的种子萌发率随着盐碱浓度的增加而降低,NaCl胁迫下的萌发率下降趋势大于Na2CO3胁迫,说明影响小花碱茅种子萌发率的主要原因是渗透胁迫;随着NaCl和Na2CO3浓度的升高,小花碱茅幼苗生长变弱。

同德小花碱茅（星星革）

品种来源：1971年在青海省同德县巴滩地区采集的野生种，经30多年的栽培驯化而成。 品种特征特性：禾本科碱茅属多年生草本植物。株高45～70cm，茎直立，基部节间膝曲，疏丛型；叶片线性，长5～16cm，宽0．15～0．40cm，叶舌膜质截平，长约0．1cm。圆锥花序，开展，长10～18cm，主轴平滑，下部节分枝3～6枝。耐寒、耐旱、耐盐碱，在pH值8．5～9．0的土壤中生长良好。

不同利用方式对小花碱茅生殖株数量特征的影响研究

分析两种利用方式对小花碱茅生殖株数量和生物量的影响,结果表明,火烧有利于生殖株数量的积累,并且两样地其生殖株数量、生物量与丛径间均呈极显著直线正相关关系,相关关系均已达到了极显著水平(P<0.01),反映了小花碱茅无性系生殖株的数量与生物量均受丛径大小的严格制约。

中性盐胁迫对小花碱茅种子萌发特性的影响研究

本试验采用纸上发芽法,用0 mmol/L、60 mmol/L、120 mmol/L、180 mmol/L、240 mmol/L摩尔比为9∶1的Na2SO4和NaCl混合盐溶处理,对盐胁迫条件下小花碱茅种子的萌发特性进行研究。结果表明,混合盐胁迫对小花碱茅种子的萌发有抑制作用,当混合盐浓度低于120 mmol/L时,对小花碱茅种子的发芽率、发芽指数及活力指数的影响较小;当浓度高于180 mmol/L时,对小花碱茅种子的发芽率、发芽指数及活力指数的抑制作用明显增强。所以在浓度为120～180 mmol/L时可能有一个临界浓度,影响小花碱茅种子萌发。

小花碱茅茎适应盐胁迫的显微结构研究

小花碱茅的茎对盐胁迫的适应性在显微结构上主要表现为茎的角质层、表皮层及机械组织加厚 ;维管束贴近茎边缘分布 ,髓腔所占比例较大 ;维管束的排列不很规则 ;维管束数目明显增多 。