荒漠植物花花柴HTR基因家族表达模式及其增强细菌抗逆性分析

【目的】荒漠植物花花柴具有耐盐碱、耐高温等优异的广谱抗逆性,是新疆珍贵的天然抗逆植物种质资源。挖掘花花柴耐极端温度和耐盐基因,系统分析其在高温、低温和高盐胁迫下表达模式以及抗逆性,对于利用该基因增强作物抗逆性、稳产性、丰产性,促进荒漠植物基因资源的发掘利用都具有重要意义。【方法】采用盆栽花花柴幼苗进行不同时长的高温(45℃)、低温(4℃)和高盐(400 mmol/L Na^(+))胁迫处理,采集幼苗的根、茎、叶组织,利用RT-PCR等技术克隆花花柴HTR基因家族(KcHTRs),分析KcHTRs基因表达情况,同时通过原核表达体系分析其抗逆性以及表达蛋白质的最佳诱导条件。【结果】(1)从荒漠植物花花柴高温转录组数据中筛选并克隆了KcHTR基因家族的7个成员,通过构建原核表达载体并诱导表达,明确其cDNA长度在708~789 bp之间,所表达的蛋白质分子量在27~29 kD之间;(2)发现在大肠杆菌BL21最适生长温度37℃下该家族蛋白的最佳诱导表达体系:OD600为0.8,IPTG诱导浓度为0.5 mmol/L,诱导时间为8~10 h;(3)通过对重组大肠杆菌的模拟高温、低温、盐胁迫处理,结果显示KcHTRs能够在一定程度上增强宿主对高温、低温和高盐的耐受性。【结论】KcHTRs具有优异的广谱抗逆性,主要具有耐极端温度的抗逆性,且能够积极响应花花柴植株应对逆境胁迫。

柽柳再生和转化体系的建立及瞬时转化TcSYP121基因功能分析

【目的】建立柽柳再生及遗传转化体系并分析瞬时转化柳树突触融合蛋白(TcSYP121)基因功能,为筛选柽柳分子抗性育种候选基因及盐碱土的改良和生态修复提供理论参考。【方法】通过单因素筛选最佳外植体、消毒处理、各阶段(初代、分化、增殖和生根)的培养基类型及激素浓度建立柽柳再生体系;通过正交试验分析影响转化体系的4个因素(预培养时间、侵染时间、共培养时间和农杆菌浓度);通过PCR扩增及电泳结果验证柽柳转化体系;瞬时转化TcSYP121基因获得过表达植株(OE)和病毒诱导的基因沉默植株(VI),进行表型观测、植物超氧阴离子染色液(NBT)和二氨基联苯胺法(DAB)染色并测定盐腺直径和盐腺密度、叶绿素含量、超氧化物酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性及TcSYP121基因相对表达量,分析TcSYP121基因的功能。【结果】最优外植体为柽柳嫩茎段,最适宜次氯酸钠(NaClO)消毒浓度为5%,最佳消毒时间为5 min,最适合的初代培养基为MS培养基,最佳分化培养基为MS+1.0mg/L6-BA+0.1mg/LNAA,最佳增殖培养基为MS+1.5mg/L6-BA+0.1mg/LIBA,最佳生根培养基是1/2MS+0.5mg/L IBA。转化体系中正交试验结果为最佳预培养时间是2 d,最佳侵染时间是5 min,最佳共培养时间是2 d,最佳农杆菌浓度OD600为0.8,抗生素头孢霉素(Cef)浓度为300 mg/L,卡那霉素(Kan)筛选压为30 mg/L。PCR扩增及电泳结果显示,利用该遗传转化体系可获得阳性转基因植株。瞬时转化TcSYP121基因柽柳的耐盐功能分析结果显示,在盐胁迫下,VI和对照(CK)柽柳中叶绿素含量显著下降(P<0.05),而OE下降不显著(P>0.05);OE柽柳SOD和POD活性均高于VI与CK,且OE中Tc SYP121基因的相对表达量高于CK和VI。【结论】建立了柽柳的再生体系和遗传转化体系,通过对柽柳进行瞬时转化获得过表达和沉默表达柽柳,证实TcSYP121基因能够提高柽柳耐盐性。

近5年马铃薯基因组及重要性状基因研究进展

马铃薯是保障我国粮食安全的重要补充。高质量的参考基因组和重要性状形成基因是分子育种工作的两个核心要素。相对于水稻、小麦、玉米等作物分子育种的迅猛发展,马铃薯还处于常规育种向分子育种的转型阶段,尤其需要构建高质量参考基因组,挖掘并充分利用重要性状调控基因在辅助育种中的作用。简要总结了近5年上述两方面的国内外研究现状和重要成果,简要分析了我国马铃薯分子育种面临的瓶颈问题,以期为马铃薯遗传育种等研究提供参考。

植物耐盐性研究进展

概述了盐胁迫下植物的生理生化反应机理,在此基础上阐述了渗透调节、离子区域化、大分子蛋白、基因表达的调控、保护酶相关基因利用转基因技术转化植物的研究进展,旨在为开展植物耐盐研究、选育耐盐新品种提供参考。

84K杨树耐盐基因转化研究

在已建立了 84K杨叶片外植体再生系统的基础上 ,利用叶盘法首次开展了 84K杨双价耐盐基因 mtl D/gut D的转化研究 ,经诱导不定芽及诱导生根阶段卡那霉素 (选择性抗生素 )连续筛选 ,获得了 1 6株卡那霉素抗性转化植株。抗性植株经 PCR检测 ,有 4株呈阳性。耐盐实验表明 ,3株阳性植株抗 Na Cl能力比对照有不同程度提高。

转BADH基因水稻幼苗抗盐性研究

以转甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因水稻品系52-7的受体亲本中花8号、旱作品种开系7和陆稻白珍珠为对照,分别用含0、5、7 g?L-1NaCl的水稻专用营养液培养水稻幼苗,对转BADH基因水稻品系52-7的抗盐性及其机理进行研究.结果表明:在正常培养条件下,转基因水稻幼苗比对照品种长势旺,根系活力强,可溶性糖和叶绿素含量高,抗氧化酶SOD和POD活性高.在盐胁迫条件下,水稻幼苗生长减慢,根冠比值减小,根系活力增强;膜透性和丙二醛(MDA)含量增加,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性提高;脯氨酸和可溶性糖含量升高,叶绿素含量下降,蛋白质分解加强;且随着盐浓度的升高各指标变化幅度增加.与对照品种比较,转基因水稻幼苗在盐胁迫下的生长量和根冠比较大,电解质相对渗出率和MDA含量较低,蛋白质和叶绿素分解较少,表现出较强的抗盐性.盐胁迫下转基因水稻幼苗比对照品种具有更高的脯氨酸和可溶性糖含量以及SOD和POD活性,使其抗盐性强.

mtlD/gutD双价基因转化美洲黑杨×青杨的研究

利用叶盘法开展了mtlD gutD双价基因转化美洲黑杨×青杨的研究 ,经诱导不定芽及诱导生根阶段卡那霉素 (选择性抗生素 )连续筛选 ,获得了 38株卡那霉素抗性植株。抗性植株经PCR检测 ,2 8株呈阳性。对其中 5株PCR阳性植株进行Southern及Western杂交 ,有 4株二者均呈阳性 ,证明双价基因成功整合到美洲黑杨×青杨基因组中并得到表达。耐盐实验表明这

mtlD/gutD双价耐盐基因转化秦美猕猴桃的研究

在已建立的秦美猕猴桃叶片最佳再生系统的基础上 ,利用叶盘法和基因枪相结合的方法进行了秦美猕猴桃双价耐盐基因 m tl D/gut D的转化研究 ,经诱导不定芽及诱导生根阶段卡那霉素 (选择性抗生素 )连续筛选 ,获得了 2 0株卡那霉素抗性转化植株。抗性植株经 PCR检测 ,有 6株呈阳性。耐盐试验表明 4株阳性植株抗 Na-Cl能力比对照均有不同程度提高。 PCR及耐盐试验初步证明耐盐基因转化获得成功。

抗旱、耐盐基因类型及其机理的研究进展

不良的环境因子如干旱、盐碱等严重影响着农作物的正常生长发育和产量,培育高抗性和高产优质的粮食作物,成为缓解世界粮食安全的有效途径。文章就目前国内外在抗旱、抗盐碱等抗逆基因的类型、作用机理以及相关转基因作物存在的问题进行了综述。

南林895杨抗旱耐盐基因DREB1C的转化

以美洲黑杨杂种优良无性系南林895杨为转基因受体材料,利用农杆菌介导法转化与逆境胁迫相关的DREB1C基因。经潮霉素筛选,共获得80株抗性植株,经PCR及RT-PCR检测有30株抗性植株呈阳性,初步证明DREB1C基因已整合到南林895杨基因组中。抗性试验结果初步表明,转基因植株的抗旱、耐盐性均有所提高。

百合转S6PDH基因植株的抗盐性鉴定

对农杆菌介导S6PDH基因导入麝香百合的转化植株和对照进行盐胁迫处理,通过测定相关生理指标,对其抗盐性进行评价。研究结果表明:随着盐胁迫(10 g/L NaCl)时间延长,转化苗叶片与对照的电导率和MDA含量均呈上升趋势,可溶性蛋白含量均下降,同时SOD、POD、CAT、APX酶活性均呈先升后降趋势;但在整个胁迫过程中,转化苗电导率和MDA含量均小于对照,可溶性蛋白含量比对照高,且具有比对照更高的酶活性,通过差异显著性分析,差异达显著水平。说明转化苗已经明显表现出了较强的抗盐性。

小麦耐盐相关基因TaSTK的克隆

利用RACE方法,从小麦耐盐突变体RH8706-49中扩增获得小麦丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(Triticum aestivumserine-threonine protein kinase)基因TaSTK的全长cDNA序列,含1 958 bp,其中开放阅读框1 431 bp,编码476个氨基酸。其编码区基因组DNA全长为4 095 bp,含5个外显子。该基因的全长cDNA序列及基因组序列均已提交GenBank数据库(登录号:DQ103756和DQ341377)。经过NCBI比对发现该基因的氨基酸序列与丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶、酪氨酸蛋白激酶、蛋白激酶都具有较高的同源性。Northern杂交检测表明,TaSTK在小麦中属于盐诱导增强型基因,并且在耐盐材料RH8706-49中诱导增强程度高于敏盐材料H8706-34。TaSTK的杂交信号非常弱,表明TaSTK在小麦幼苗的叶片组织中属于低表达的基因类型。

棉花耐盐性及抗氧化性研究进展

棉花(Gossypum hirsutum L.)具有一定的耐盐能力,但盐分过量会对棉花造成离子毒害、渗透胁迫和氧化危害。棉花能够通过调控Na+/H+反向转运蛋白将盐离子排出胞质或区隔在液泡内,以减轻离子毒害;还能通过调节渗透相关基因合成脯氨酸、甜菜碱等小分子物质及LEA保护蛋白来进行渗透保护调节。棉花通过抗坏血酸-谷胱甘肽循环途径及提高体内超氧化物歧化酶、谷胱甘肽还原酶等的活性,清除活性氧物质。总结了棉花在耐盐和抗氧化机制方面的研究结果,探讨了棉花耐盐和抗氧化机制之间的相互关系,为提高棉花抗性水平的研究提供理论依据。

转甜菜碱醛脱氢酶基因提高烟草抗旱及耐盐性

将甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因与组成型启动子CaMV35S启动子融合,构建了植物表达质粒pBIBB。通过根癌农杆菌介导将BADH基因导入烟草,经PCR、Southern杂交、Northern杂交证明BADH基因已整合到烟草基因组中并在转基因植株中转录和表达。测定转基因植株叶片中甜菜碱醛脱氢酶活性,结果显示对照植株没有BADH酶活性,转基因植株的各个株系间甜菜碱醛脱氢酶比活力差异较大,范围在0.1～1.0Umg-1间。转BADH基因的烟草在盐胁迫和聚乙二醇(PEG)胁迫条件下生长状态良好,生长势强于未转基因植株,说明BADH基因能在异源植物中正常翻译、表达和用于植物抗旱、耐盐基因工程的研究。

水稻抗旱机理和抗旱育种研究进展

水资源短缺正成为制约中国水稻生产持续发展的重要因素,培育抗旱性强的水稻品种,不但能够节约水资源,而且有利于稳产增产、节约能源。日益深入的干旱胁迫响应基因及QTL定位研究的积累为进行抗旱育种提供了依据和基础。对水稻在干旱胁迫下的伤害机理和抗旱的分子机制以及水稻抗旱育种研究进展等方面进行了总结和综述,以期为今后进一步深入研究抗旱机理及抗旱育种提供理论依据。今后应加强对稻属抗旱基因资源的有效发掘、评价、创新和利用,进一步发挥抗旱分子标记辅助选择在抗旱育种实践中的作用,改良水稻根系,结合常规育种技术和现代生物技术,提高栽培稻的抗旱性。

转LEA_3基因水稻的抗性分析

对转LEA3基因水稻植株进行了抗渗透胁迫能力分析。结果显示在相同胁迫条件下,转基因水稻植株的苗高、根长、离体叶片保水率、叶绿素含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、SOD活性均高于未转化的对照植株,表明转LEA3基因水稻对盐分和干旱胁迫有较强的抗性。

反义磷脂酶Dγ基因与几丁质酶基因转化美洲黑杨G2

建立美洲黑杨G2组培再生体系,确立美洲黑杨G2分化最适宜培养基和生根培养基。然后分别进行卡那霉素和潮霉素敏感性试验,利用叶盘法依次将反义磷脂酶Dγ(Anti_PLDγ)基因和几丁质酶(CH5B)基因转入美洲黑杨G2中。首先转入反义磷脂酶Dγ基因,经诱导不定芽及生根阶段卡那霉素(选择性抗生素)连续筛选,获得了21株卡那霉素抗性植株。抗性植株经PCR及PCR_Southern杂交检测,有13株均呈阳性,证明Anti_PLDγ基因成功整合到美洲黑杨G2基因组中。耐盐性试验表明,4株转基因植株抗NaCl能力比对照都有不同程度提高。选择4号株系继续转入几丁质酶基因,通过潮霉素(选择性抗生素)筛选不定芽及诱导生根获6株潮霉素抗性植株,经PCR及PCR_Southern杂交检测,6株均呈阳性,证明CH5B基因成功整合到美洲黑杨G2基因组中。由于CH5B基因与报告基因GUS处于同一开放阅读框(ORF)内,因此通过GUS基因的组织化学染色分析,证明了6株转化植株几丁质酶基因均获得正常表达。

水稻耐盐相关基因的克隆及转化研究进展

盐分是影响水稻生长发育的重要环境因素之一。伴随工业化进程及淡水资源的匮乏而出现的土壤盐碱化是当今水稻育种需要突破的一个难点。在此背景下,克隆耐盐基因和培育耐盐转基因水稻成为水稻育种的新的技术手段。作者在耐盐转基因水稻研究、耐盐相关新基因的克隆两个方面进行了综述,以期能使水稻育种科技人员对该领域有较为全面的了解,同时能为他们的科研工作提供一些借鉴。最后,对盐胁迫下转基因水稻的前景以及存在的问题进行了展望和讨论。

植物抗旱耐盐基因的研究进展

近几年许多与植物抗旱耐盐相关基因被克隆和分析,同时通过转基因技术将这些基因转到植物中异源表达,能显著提高转基因植物的抗旱耐盐能力。这些基因主要包括渗透调节基因、蛋白类基因(如信号传导中的蛋白激酶基因)及转录因子等。在逆境条件下,渗透调节基因通过合成脯氨酸、甜菜碱、糖类和多胺类等渗透调节物质维持植物中的渗透平衡;蛋白激酶基因产物是细胞信号传导中的组分,这些基因能促进植物对干旱失水反应和逆境信号的传递,启动抗逆基因的表达;转录因子通过与相关基因的特异性结合来调控其表达,进而产生相关调控蛋白等物质增强植物在逆境中的生存能力。本文主要综述了这三类抗逆基因的研究现状及其生物学机理,讨论并分析这些基因在应用中尚待解决的问题,为发掘更多的抗逆性的基因资源和进一步开展分子育种工作提供参考。

利用转基因技术创造甜菜耐盐新种质

采用农杆菌介导法将来源于E coli的胆碱脱氢酶 (CDH)基因 (betA)和来源于拟南芥的Na+ /H+antiport基因分别转入 5个糖甜菜品种的丛生芽细胞 ,获得了转基因植株。在耐盐性筛选中 ,转基因植株存活率高 ,部分植株生长较好 ,表现出比对照植株明显提高的耐盐性。在 2 %～ 3%NaCl胁迫下 ,少数转基因植株仍生长正常 ,显示出高耐盐性。本研究表明 ,转入在不同盐胁迫反应途径中起关键作用的酶基因均可提高甜菜耐盐性 。