不同油莎豆品种在山东种植的产量与品质研究

油莎豆是一种特色油料作物,具有抗逆性强、产量高、营养品质好的特点。本团队从多个省份引进6个油莎豆品种,研究其在山东的产量和品质表现。结果表明:6个品种都能在山东正常生长发育,其中吉林大长粒和河北大圆粒两个品种产量较高,且块茎较大易于收获。大粒品种吉林大长粒的平均粒重达到1.09 g,产量达到13713.3kg/hm^(2)。云南小长粒的含油量最高,达到24.9%,其含糖量、产量等方面也表现良好。因此,河北大圆粒、吉林大长粒和云南小长粒均有推广种植价值。本研究可为山东地区的油莎豆栽培和品种培育提供参考。

栅藻Desmodesmus sp.SNN1处理生活污水及油脂积累研究

利用生活污水培养微藻可去除污水中的氮、磷等污染物,有效缓解水体富营养化,生活污水培养微藻可以实现水质净化和生物质生产耦合。文章以前期筛选的栅藻Desmodesmus sp.SNN1为目标藻种,研究了初始pH、初始接种量等条件对生活污水处理及油脂积累的影响,并优化了培养条件。结果表明:栅藻Desmodesmus sp.SNN1处理生活污水最佳条件为初始pH=9.0、微藻初始接种量=0.6,在此条件下培养12 d后污水的化学需氧量、氨氮、总氮、总磷的去除率分别为47.98%、99.93%、97.29%和97.13%,最终生物量可达1.34 g/L;微藻生产油脂的最佳培养条件为初始pH=9.0、初始接种量=0.1,在优化条件下培养12 d后,油脂比例和油脂产量分别为29.54%、291.33 mg/L。

谷子SiRLK35基因克隆及功能分析

为探讨谷子(Setaria italica L.)耐旱抗逆机制,解析类受体蛋白激酶(receptor like protein kinase,RLKs)基因功能,进而为培育谷子抗逆新品种提供依据,本文以干旱处理的谷子"豫谷1号"为材料,通过i TRAQ技术筛选到1个干旱响应的类受体蛋白激酶基因,命名为SiRLK35。以谷子RNA反转录的单链cDNA为模板,经PCR扩增获取SiRLK35基因全长序列。应用qRT-PCR方法,对SiRLK35在NaCl、PEG、ABA、GA、Me JA等不同处理下的表达模式进行分析。进一步构建基因原核表达载体pET28a-SiRLK35,结合斑点法对SiRLK35的抗盐能力进行初步评价。同时构建过表达载体p CAMBIA1301P-SiRLK35转化水稻,并对转基因植株抗盐能力进行检测。结果显示:胁迫及激素处理均可不同程度诱导SiRLK35基因的表达;斑点法研究结果显示,在相同NaCl浓度的LB平板上,含有SiRLK35基因的原核表达载体的大肠杆菌菌株生长状态较阴性对照好,SiRLK35具有一定的抗盐能力;获得的转SiRLK35基因水稻植株对盐胁迫的耐受性高于对照。SiRLK35基因对不同胁迫均可以产生响应,但对盐胁迫的响应较为明显,推测该基因可能在谷子的抗盐及抗逆过程中发挥作用。

NaCl处理谷子萌发期种子的转录组学分析

【目的】谷子具有抗旱、耐贫瘠的特性,逐渐成为研究禾本科作物的模式作物。本研究以前期筛选并获得的谷子耐盐品种和敏感品种为材料,通过RNA-Seq测序筛选鉴定谷子的盐胁迫响应基因,揭示其响应盐害机制,为培育谷子抗盐新种质提供理论依据。【方法】对14个谷子品种进行了萌发期抗盐筛选。谷子不同品种的种子经150 mmol·L-1NaCl处理萌发培养7 d后,分别统计各品种种子的萌发率、根长和芽长,综合各项指标鉴定到豫谷2为耐盐品种、安04为盐敏感品种。以这两个品种盐胁迫前、后萌发期种子为材料,应用RNA-Seq进行转录组测定,分析鉴定盐害下差异表达基因(differentially expression gene,DEG),并对DEG进行GO和KEGG功能富集分析。同时应用qRT-PCR对随机挑选的15个DEG表达模式进行验证,并与RNA-Seq结果进行相关性分析。【结果】耐盐品种豫谷2、盐敏感品种安04种子经盐胁迫处理后,分别鉴定出2786个和4413个DEG;其中,每个品种在NaCl处理前及处理后分别鉴定出1470和3826个DEG。GO和KEGG聚类分析显示,NaCl处理下参与信号转导、抗氧化、有机酸的合成及转运以及次生代谢等相关的DEG在谷子萌发期种子应对盐胁迫响应过程中具有关键性的作用,DEG主要集中在胁迫响应、离子的跨膜转运、氧化还原、次生代谢及有机酸、多胺、苯丙烷的合成等过程。qRT-PCR对15个DEG表达模式的检测结果与RNA-seq结果相关系数为0.8817。其中编码离子通道的基因(HKT)、过氧化物酶基因(POD)、黄烷酮-3-羟化酶基因(FL3H)、MYB转录因子基因等在豫谷2中表达量较高,显示其在谷子萌发期种子响应盐胁迫中可能发挥一定作用。【结论】谷子耐盐品种及盐敏感品种的种子对盐胁迫的响应程度具有一定的差异性,且品种对盐害的耐受能力主要与基因对胁迫的响应程度相关,而与DEG的数量相关性不大。

花生AhARF 基因家族鉴定与表达分析

生长素响应因子(Auxin response factor,ARF)是生长素信号转导途径中的一类重要转录因子,在种子萌发、器官形成、果实成熟、胚胎发生等多个生长发育过程发挥作用。为了揭示花生基因组中AhARF基因家族的特征,本研究利用生物信息学方法从花生基因组中鉴定了62个花生AhARF家族基因,它们不均匀分布于除1号和11号之外的其他18条染色体上,在A和B亚基因组对应关系的染色体上数目大体相同。依据系统发生关系,62个花生AhARFs与拟南芥AtARFs家族基因共同聚在除ClassIII(仅包含拟南芥AtARFs)外的其余4个分支。共线性分析共检测到33对片段重复基因,其Ka/Ks比值均小于1,受到环境压力的纯化选择。本研究还分析了它们的理化性质、蛋白保守结构域等特征。此外,基于22个组织转录组数据,绘制了62个花生AhARF家族基因的表达模式热图。进一步应用qRT-PCR方法,分析了可能与萌发相关的4个AhARF基因(AhARF10、AhARF20、AhARF23和AhARF46)的时空表达模式。本研究可为种子萌发相关AhARF基因的挖掘与功能鉴定提供基础。

AhFAD2B基因MITE标记在高油酸花生选育中的应用

高油酸花生因其优质的油脂组成,越来越受到食品、油脂加工、种业等领域的青睐。然而,目前我国育成的高油酸品种遗传背景狭窄,拓宽遗传背景、开发相应的分子标记,有利于高效选育性状优异、适应性广的高油酸花生新品种。本研究针对具有F458背景的花生AhFAD2B基因的MITE插入突变,开发了用以辅助鉴定真杂种及后代材料的MITE分子标记。该方法运用1轮常规PCR反应和普通琼脂糖凝胶电泳就可以区分出3种基因型,简便易行、成本低、稳定性好,显著提高了目标性状选择效率。同时,以耐盐性强、油食兼用型北方大花生品种宇花2号(YH2)做母本,高油酸花生潍花25号(WH25)作父本,配制杂交组合,利用系谱法逐代进行田间农艺性状筛选,并运用MITE标记辅助进行F1真杂种和后代单株基因型鉴别,获得了5个半直立型和1个直立型高油酸花生新品系。并且,对这些品系主要种子品质性状和耐盐性进行了调查分析。

水稻蛋白激酶基因启动子OsSRLp的分离及特性分析

【目的】为研究水稻中I型酪蛋白激酶基因Os SRL启动子的结构及功能,【方法】以水稻中花11基因组DNA为模板,经PCR扩增获得基因上游约1600 bp序列,命名为启动子Os SRLp。应用PLACE在线软件,分析序列中的顺式作用元件,同时构建含有GUS报告基因的植物表达载体,转化水稻。【结果】Os SRL为组成型表达,Os SRLp含有调控生殖发育、激素应答及逆境响应等多种顺式作用元件。Os SRLp驱动的GUS报告基因在根、茎中均有所表达,在小穗中表达丰度较高,而在其他组织中表达丰度较低。【结论】Os SRLp为组成型启动子,其下游调控基因Os SRL可能参与水稻发育及生殖过程。

四翅滨藜的抗逆性及其应用研究进展

四翅滨藜[Atriplex canescens(Pursh)Nutt.]又称灰毛滨藜,具有速生、耐干旱、耐贫瘠、抗盐碱等优良特性,是荒漠化和盐碱地改良的优良木本饲料植物。本文就四翅滨藜的形态学特征、表型变异、土壤改良和水土保持作用、牧草价值、抗逆基因挖掘和功能解析,以及盐碱、干旱、低温胁迫抗性等方面进行综述,旨在为利用该物种进行荒漠、滩涂、盐碱地治理和饲料生产提供科学依据。

肉苁蓉研究进展与产业化现状

肉苁蓉作为著名的补益中药,具有补肾阳、益精血、润肠通便、抗衰老、提高记忆力、保护神经、保肝等多方面的作用,被称为"沙漠人参",广泛应用于中医临床处方、中成药和保健产品等方面。本文从功能成分、药理作用、人工栽培及产品开发等方面综述了近年来肉苁蓉的研究进展及产业化现状,可为肉苁蓉的规模化种植、临床应用、产业化开发提供参考,最后讨论了通过在盐碱地上种植肉苁蓉实现盐碱地高效生态利用的潜力和可行性。

谷子类受体蛋白激酶基因SiRLK35的克隆及原核表达

本研究以"豫谷1号"c DNA为模板,通过PCR技术获得类受体蛋白激酶基因SiRLK35(NCBI登录号:XM_004956247.2)的全长序列。生物信息学分析显示,该基因编码蛋白由392个氨基酸残基构成,包含一个S_TKc保守结构域以及一个TFS2N结构域,含3个跨膜结构域,N端有信号肽。SiRLK35基因经Bam HⅠ、SalⅠ双酶切后,利用p ET-28a构建原核表达载体,转化大肠杆菌菌株BL21(DE3),经0.5 mmol/L IPTG于25℃诱导12 h后,在44.6 k D处得到一明显诱导表达蛋白条带,表达产物与预期相符,证明SiRLK35基因可在大肠杆菌中诱导表达。该结果为进一步研究SiRLK35基因功能奠定基础。

水稻突变体库的构建及部分性状分析

利用不同技术创制突变体是作物遗传改良和功能基因组学研究的重要途径。本研究利用强磁场对水稻品种圣稻15进行辐射诱变,在构建水稻突变体库的基础上,经多年种植及筛选,获得93份在性状上与对照有明显差异的突变体。其差异表型主要集中在叶色、叶片形态、株高、抽穗期、穗型、粒型等方面。这些材料作为新的种质资源,将有助于水稻功能基因组学的研究及遗传育种。

谷子胁迫诱导型启动子SiRLK35P的分离及生物信息学分析

本研究以谷子"豫谷1号"为材料,结合相关数据库检索,以谷子幼苗提取的基因组DNA为模板,经PCR特异扩增SiRLK35上游1 893 bp调控序列,命名为SiRLK35P。结合PLACE数据库,对SiRLK35P进行生物信息学分析,并对其诱导表达情况进行了预测。结果显示,SiRLK35P中含有ABRELATERD1(ACGT)、GCCCORE(GCCGCC)等多种顺式作用元件,部分元件已知与不同逆境胁迫及应答相关,预测该启动子可能参与谷子胁迫响应,调控下游基因在胁迫等逆境条件下的表达水平,从而对谷子在胁迫下的应答进行调控。该研究为定向改良谷子抗逆特性、培育谷子抗逆新品种提供了候选材料。

干旱胁迫下谷子的转录组分析

谷子作为我国的传统优势作物,具有抗旱、耐瘠薄、基因组小等突出优势,已逐渐发展为研究禾本科作物新的模式作物。利用高通量RNA-seq技术,我们对干旱胁迫6 h和6 d的谷子进行转录组测定,筛选表达差异基因。结果显示,干旱胁迫后的差异基因主要富集在生物学通路及代谢通路中,其中编码蛋白激酶、磷酸酶、信号转导组分、转录因子、功能蛋白等基因的表达变化较明显。尤其在干旱胁迫6 d后,谷子中E3泛素连接酶介导的泛素蛋白酶体途径被明显激活。该研究对于筛选谷子抗旱基因进而揭示谷子的抗旱机制提供了重要依据。

水稻细胞色素P450基因OsDWARF48调控株高的功能分析

本研究以水稻中花11为材料克隆了一个P450家族基因,命名为OsDWARF48。该基因在水稻中为组成型表达,在幼胚中的表达量最高;并且其表达受到BR的抑制。进一步以获得的基因过表达及反义转基因植株为材料,对株高进行测量,结果显示,OsDWARF48反义转基因株系株高明显矮于对照,而过表达转基因株系OE3株高明显高于对照。通过对水稻内源生长素、油菜素内酯和赤霉素的含量测定,发现3种激素在反义转基因株系中含量均下降,在过表达转基因株系OE3中含量均上升,表明OsDWARF48通过调控BR合成及信号转导途径,进而与GA和IAA协同作用调控水稻株高。

应用定量蛋白质组学对谷子干旱响应蛋白的研究

谷子是我国的传统优势作物,具有抗旱、耐瘠薄、高光效以及基因组小、生育期短等突出优势,受到国际遗传学界的高度重视,已迅速发展成为功能基因组研究新的候选模式作物。但目前在蛋白质水平上解析谷子干旱响应的研究还较少。本研究利用TMT(tandem mass tags)体外同重同位素标记的相对与绝对定量技术,筛选并鉴定谷子干旱响应蛋白。研究发现谷子干旱响应差异蛋白主要参与胁迫响应、碳代谢、光合作用和蛋白合成等相关代谢途径。该研究对于深入解析谷子的抗旱机制,培育抗旱耐逆谷子新品种具有重要意义。

集胞藻Synechocystis sp. PCC 6803 slr1501的克隆及原核表达分析

组蛋白乙酰基转移酶上调表达与抗逆性有一定相关性。集胞藻Synechocystis sp.PCC 6803 Slr1501是一个未知蛋白,预测其属于组蛋白乙酰基转移酶GNAT家族N-乙酰基转移酶。为了进一步明确slr1501基因功能,本研究从集胞藻6803中克隆slr1501基因,成功构建了pET-28a(+)-slr1501原核表达载体,并转化至大肠杆菌BL21(DE3)进行分析。经1 mmol/L IPTG诱导2 h后Slr1501蛋白成功表达,表达量随诱导时间的延长而增加,且主要以包涵体形式表达。Western blot检测结果显示Slr1501重组蛋白特异性表达。本试验结果为进一步研究该基因的功能奠定了基础。

荧光素酶互补法对谷子中SiPKS32/SiCaBP5的互作研究

盐害极大影响了作物的产量和品质。SOS信号途径作为植物耐盐性的重要信号通路,主要包括三类基因,即SOS1、SOS2和SOS3,其中SOS2和SOS3复合物的形成,对于激活SOS1从而行使SOS信号通路维持离子稳态及参与植物抗盐胁迫的功能具有重要作用。谷子作为抗逆耐贫瘠作物,解析其是否存在SOS信号途径及其在盐胁迫下的响应模式具有重要意义。本研究参考已知SOS2、SOS3基因序列,在谷子中同源克隆SOS2基因SiPKS32、SOS3基因SiCaBP5,并进一步构建了SiPKS32、SiCaBP5基因与荧光素酶片段cLUC、nLUC的融合表达载体,利用烟草瞬时荧光素酶互补系统分析基因互作情况。结果显示,SiPKS32与SiCaBP5共侵染烟草可产生荧光,基因间存在互作。该结果为探索谷子中是否存在SOS信号通路及其调控网络,进而为利用基因工程手段培育抗逆作物新品种奠定基础。

水稻羧酸酯酶基因OsCDAP的克隆及表达分析

羧酸酯酶是一大类水解酶家族,催化短链脂肪酸酯键水解,在植物中参与除草剂代谢、信号分子激活、植物胁迫响应等过程。前期通过感染黑条矮缩病水稻数字表达谱鉴定到一个在病毒侵染后表达明显上调的羧酸酯酶基因。本研究以水稻中花11为材料克隆了该基因,将其命名为OsCDAP。生物信息学分析显示,该基因属于羧酸酯酶家族,与烟草中羧酸酯酶Nthsr203J的相似性最高,可达95%。组织表达模式分析显示,该基因在水稻茎中表达量最高,且为赤霉素诱导表达,并受赤霉素合成抑制剂PAC的抑制。该研究为进一步解析羧酸酯酶基因功能奠定了基础。

花生生长素响应因子基因AhARF3的克隆与表达分析

生长素响应因子(auxin response factor, ARF)是调控生长素响应基因表达和信号转导的一类转录因子,在植物生长发育的各个阶段均起重要的调节作用。本研究基于花生种子萌发前后转录表达差异分析,克隆到1个生长素响应因子基因AhARF3。序列分析结果显示,该基因的ORF区为2 115 bp,编码704个氨基酸,推测相对分子量为72.92 kD,等电点6.86。不同器官表达谱分析结果显示,AhARF3为组成性表达,茎中的表达量最高,根与花中的表达量较低且近似,干种子中最低。种子萌发过程的表达分析显示,萌发10~72 h的种子中AhARF3表达量均比干种子中极显著增加,尤其是萌发48~72 h,AhARF3的表达水平不仅比萌发前期各阶段种子中的大幅上调,与根、茎、叶、花及各发育阶段的种子相比,也具有明显的表达优势。

水稻羧酸酯酶OsCDAP的生物学功能初探

本课题组在对水稻病害的研究中,鉴定并克隆到一个羧酸酯酶基因OsCDAP。为进一步研究该酯酶生物学功能,构建了OsCDAP植物过表达载体,通过农杆菌介导的方法转化水稻"中花11"。转基因水稻表型分析显示,过表达转基因水稻植株株高略高于对照,其第一节间长度明显长于对照,而第五节间长度明显短于对照,其他节间长度差异不明显;OsCDAP过表达株系的剑叶夹角明显大于对照。进一步对转基因水稻GA和BR合成及信号转导相关基因进行分析,发现部分基因的表达发生改变。本试验结果显示OsCDAP可通过调控内源GA和BR的含量及参与相关信号途径调控水稻节间长度及叶夹角大小,进而对水稻的生长发育产生影响。