华南象草Pp4CL基因的克隆及其转基因烟草木质素含量分析

为探究华南象草(Pennisetum purpureumcv.Huanan)木质素合成关键酶基因的调控机制,通过同源克隆得到华南象草4-香豆酸:CoA连接酶基因(Pp4CL)的cDNA序列,长度为1 943bp,其中编码区序列1 662bp。Pp4CL蛋白由553个氨基酸组成,分子量为59.57kD,等电点为5.2,属于疏水性蛋白。该蛋白含有AMP结合结构域,属于AFD ClassⅠ超家族。在系统进化分析中,Pp4CL与At4CL1、Os4CL1遗传距离最近,聚为一支。Pp4CL氨基酸序列具有SSGTGLPKGV和GEICIRG等2个保守基序,是典型的植物4CL。构建原核表达载体pGEX-4CL,得到约88kD的Pp4CL-GST融合蛋白,为Pp4CL酶活性测定及Western免疫印迹分析奠定了基础。同时构建植物表达载体pBA-4CL,并通过叶盘法对烟草进行了遗传转化,得到3个转基因阳性株系(OX-9、OX-7、OX-4),它们中叶柄木质素总含量分别比非转基因植株(对照)提高了10.0%、16.2%和94.6%,茎秆基部节木质素总含量分别比对照提高了0.9%、4.0%和13.5%。研究结果表明,Pp4CL蛋白与木质素合成有关,过表达Pp4CL基因能够显著提高植株木质素含量。该研究结果为华南象草木质素改良工作打下了基础,同时也为深入开展牧草分子育种提供了依据。

华南象草PpCAD基因的亚细胞定位及其在转基因烟草中的异源表达

该研究根据已克隆的华南象草(Pennisetum purpureum cv.Huanan)肉桂醇脱氢酶(CAD)基因PpCAD的cDNA序列,构建亚细胞定位载体pAN580-PpCAD,用PEG介导法转化象草原生质体,以探究PpCAD蛋白在细胞内的定位;同时构建植物过表达载体pBA002-PpCAD,通过农杆菌介导法在烟草中异源表达,以研究PpCAD基因与植物木质素合成的关系。结果显示:(1)PpCAD定位在象草原生质体的细胞质内;(2)过表达载体pBA002-PpCAD转化烟草后获得27株转基因烟草,其中25株PCR鉴定为阳性;(3)半定量RT-PCR检测6株转基因烟草后发现,PpCAD基因在不同植株的表达量存在差异,通过Southern杂交检测后发现该差异与目的基因插入的拷贝数有关;(4)6株转基因烟草和野生型烟草表型上没有明显差异,除目的基因多拷贝插入的植株OEC6外,木质素含量有不同程度的提高,最高比野生型提高了56.50%。研究表明,PpCAD是一个细胞质蛋白,在烟草中过表达PpCAD能够提高植株木质素含量,表明PpCAD基因参与了植物的木质素合成,可用于象草的木质素调控研究。

多年生黑麦草对干旱-低温交叉适应的生理响应

草坪草在冬季的时候常常面临着干旱和低温的双重胁迫,严重影响着春季返青时草坪草的质量。为了探讨多年生黑麦草的干旱-低温胁迫交叉适应的生理机制,以多年生黑麦草"爱神特(Accent)"为植物材料,设置3个水分梯度,土壤相对含水量分别为30%(重度胁迫)、60%(中度胁迫)、100%(良好浇水)。处理5d后在人工气候箱中进行低温处理(2℃)15d。低温胁迫使多年生黑麦草的叶片相对含水量、叶绿素含量显著降低,电解质渗漏、脯氨酸、可溶性总糖、抗氧化酶的含量增加。3种水分处理条件下,经过中度干旱处理后的多年生黑麦草的叶片相对含水量、叶绿素含量的降低幅度减小,但脯氨酸、可溶性糖、抗氧化酶的含量增加显著。实验结果表明多年生黑麦草对干旱-低温胁迫具有交叉适应能力。适当地进行干旱处理有利于提高多年生黑麦草对低温胁迫的适应能力。但值得注意的是,严重的干旱处理会造成过度伤害,致使植株更快死亡。

植物激素在大叶落地生根胎生苗无性繁殖过程中的作用

植物的生长和发育是指未分化的分生组织成为成熟植物组织结构的过程。在这个过程中,生长素和细胞分裂素都扮演着非常重要的角色。由于国内外研究对胎生苗产生过程中,这两种激素的作用存在争议,没有形成一致的结论。而且关于植物激素对大叶落地生根胎生苗无性繁殖的作用还未进行过研究,所以本文对此进行了深入研究。通过施用生长素和细胞分裂素、以及相应的激素抑制剂,统计胎生苗发生的时间、数量和叶幅变化情况。生长素(2,4-D)诱导产生的胎生苗发育不完整,胎生苗很难继续发育成长。而细胞分裂素(6-BA)诱导产生的胎生苗发育完整,能成长为成年植株。生长素和细胞分裂素同时作用时,两者拮抗作用不明显,但以生长素的作用为主。生长素抑制剂(TIBA),不会阻碍胎生苗的产生,但会使叶片发育出现畸形(胎生苗叶片不是对称产生)。细胞分裂素抑制剂(PR)抑制在切割叶片中胎生苗的产生。以完整叶片为外植体,实验结果表明细胞分裂素对控制胎生苗产生时间起决定性作用,经过PR处理的外植体,胎生苗产生所需时间是最短的;以切割叶片为外植体,当抑制细胞分裂素以后(PR)处理,胎生苗就不能产生,强有力的说明了在胎生苗的产生过程中,细胞分裂素是引起胎生苗产生的关键因子。在胎生苗的发育过程中,首先起作用的激素也是细胞分裂素,6-BA处理的胎生苗叶片直径明显大于其他处理。

利用观赏植物物候预测草坪杂草发生

杂草影响草坪美观,还会使草坪丧失功能,防治杂草的关键是要掌握杂草的发生时间,但由于草坪杂草植株矮小,生育期短导致其不易辨认及观察。本研究以探究常见观赏植物物候与杂草爆发之间的对应关系为前提,自2012年11月至2014年4月间,采用样线样方结合的方法调查了广州地区草坪杂草发生情况,以及常见观赏植物的物候特点。结果显示:样地中,杂草群落具有类似的分布模式,以多年生杂草为主,一年生杂草次之,二年生杂草最少;与草坪草具有相似生活型或具有类似的生物学特性的杂草,容易在环境选择过程中被保留下来,成为主要杂草;夏季是杂草爆发的高峰时期。木棉(Bombax malabaricum)初花期可以预测白花蛇舌草的(Hedyotis diffusa)爆发;猫尾木(Dolichandrone cauda-felina)初花期可以预测红花酢浆草(Oxalis corymbosa)、黄花酢浆草(Oxalis pes-caprae)、黄鹌菜(Youngia japonica)爆发;杜英(Elaeocarpus decipiens)盛花期、葱兰(Pouzolzia zeylanica)盛花期可以预测雾水葛(Pouzolzia zeylanica)的2个爆发期等。

象草PpCCR基因正、反义表达载体的构建及对烟草的转化

象草(Pennisetum purpureum)是一种广泛种植于热带和亚热带地区的多年生资源植物,但其木质素含量过高,影响了对其的开发与利用。为探讨肉桂酰辅酶A还原酶(Cinnamoyl-Co A Reductase,CCR)基因对木质素合成的影响,本研究以华南象草为材料,构建了CCR基因正反义表达载体,并利用农杆菌侵染法转化烟草。通过Wiesner和Maule染色法对转基因植株进行木质素的组织化学染色。结果发现,转基因植株的木质素单体组成并没有明显改变;但Pp CCR过表达烟草,转基因株系木质化细胞增多;Pp CCR反义表达烟草,转基因株系木质化细胞排列相对松散。同时反义表达CCR,在木质素含量下降最明显的植株中茎秆呈红褐色。上述结果表明,CCR对木质素的合成起重要作用,这为进一步对象草进行遗传改良奠定了基础。

大叶落地生根谷氨酸脱羧酶基因(KdGAD)的克隆与表达

为研究大叶落地生根中胎生苗发育的分子机制,利用RACE-PCR技术从大叶落地生根中克隆了1个新的谷氨酸脱羧酶基因(Kd GAD)。该基因开放阅读框长度为1 509 bp,编码502个氨基酸残基,分子量为5.657×104,等电点为5.43。其氨基酸序列与蓖麻的同源性最高,与人参的进化关系最近,含有保守的Ser(S)-x-x-Lys(K)基序和Trp(W)残基。实时荧光定量PCR分析结果表明,该基因在大叶落地生根的茎中表达量最高,且受渗透胁迫(甘露醇处理)的诱导下调表达。

大叶落地生根组氨醇脱氢酶基因克隆及表达分析

组氨醇脱氢酶将组氨醇氧化成组氨酸,是组氨酸合成途径中的最后一步,调控植物的生长和发育过程。为了更好地理解大叶落地生根中胎生苗调控的分子机制,利用RACE-PCR技术从大叶落地生根中克隆了1个新的组氨醇脱氢酶基因KdHDH。该基因编码的蛋白质具有483个氨基酸残基,分子量为52 130,等电点为5.78,其开放阅读框长度为1 452 bp。KdHDH蛋白与葡萄、拟南芥、蓖麻等植物的蛋白相似性都很高,聚类分析结果表明该蛋白与甜菜和菠菜的遗传距离最近。实时荧光定量PCR分析结果表明,该蛋白基因在大叶落地生根的根中表达量最高,且受渗透胁迫(甘露醇)的诱导下调表达。