马铃薯StSnRK2.1基因克隆与生物信息学分析

SnRK2基因对植物的逆境胁迫具有重要的调节作用,以马铃薯‘陇薯3号’(Solanum tuberosum)为试材,采用RT-PCR方法从马铃薯试管苗中克隆得到1个SnRK2.1基因cDNA,命名为StSnRK2.1,提交GenBank注册,注册号为JX280911。通过生物信息学分析,该基因开放阅读框全长1 008 bp,编码335个氨基酸。预测蛋白质分子量约为37.77 kD,等电点为5.37,蛋白质二级结构预测α-螺旋42.39%,延伸链16.42%,β-折叠7.46%,无规卷曲33.73%,具有疏水性,为膜内蛋白。亚细胞定位显示该基因出现在细胞质及微体中的可能性较大。肽链可能有7处丝氨酸磷酸化位点,2处苏氨酸磷酸化位点,以及3处酪氨酸磷酸化位点,因此推测该基因在植物抗逆中有重要的作用。

不同玉米自交系耐深播性评价及遗传多样性分析

为了筛选玉米耐深播鉴定指标,探讨耐深播综合评价方法并挖掘耐深播种质类群,本研究采用PVC管盆栽试验,在3,15和20cm三种深播处理下,测定各自交系的出苗率、中胚轴长、胚芽鞘长、中胚轴与胚芽鞘之和、苗长、根长,利用隶属函数法综合评价51份玉米自交系的耐深播性,并用70对SSR标记对其遗传多样性进行了分析。结果表明,随着播种深度的增加,各自交系的中胚轴长、胚芽鞘长、中胚轴与胚芽鞘之和大体呈增加趋势,而出苗率降低,苗长及根长先下降后增加。不同播深条件下,玉米自交系幼苗性状的方差分析表明,出苗率、中胚轴长、胚芽鞘长、中胚轴与胚芽鞘之和、苗长、根长与自交系间的差异极显著;同时5个性状（出苗率、中胚轴长、胚芽鞘长、中胚轴与胚芽鞘之和、苗长）与播深以及5个性状与自交系和播深间相互作用的差异极显著;同时根长与播深之间的差异达到显著水平,但是根长与自交系和播深间相互作用的差异不显著。另外,不同播深处理下各性状的相关分析表明,在3cm播深条件下的出苗率与中胚轴、中胚轴和胚芽鞘之和、苗长3个表型性状呈正相关;而在15和20cm播深下,出苗率与中胚轴长、胚芽鞘长、中胚轴与胚芽鞘之和、苗长、根长都极显著正相关。利用隶属函数法筛选出了6份强耐深播系,11份中等耐深播系。同时,利用70对SSR标记共检测出222个等位基因,平均3.17个,多态性信息量平均为0.579,幅度为0.265~0.801,遗传相似系数幅度为0.496~0.946,并将供试自交系划分成两大优势群或6个亚群,其中四平头亚群（SPT）、兰卡斯特亚群（Lan）和旅大红骨亚群（LRC）的耐深播性较强,出苗率、中胚轴长、胚芽鞘长、中胚轴与胚芽鞘之和、苗长、根长表现良好,含有较多的强或中等耐深播系,是重要的耐深播种质类群。

外源一氧化氮对铅胁迫下玉米幼苗的缓解作用

为探讨Pb胁迫下外源一氧化氮(NO)对玉米幼苗伤害的缓解作用,利用室内盆栽试验研究了外源NO供体硝普钠(SNP)对铅(Pb)处理下玉米(Zea mays)幼苗生长及生理特性的影响。结果表明:与对照相比,1.0mmol·L-1Pb处理明显抑制了玉米幼苗的生长,减缓了玉米幼苗可溶性蛋白和可溶性糖含量的积累,抗氧化酶活性下降,叶绿素含量减少,丙二醛(MDA)含量增加、质膜透性增大;添加0.1 mmol·L-1的SNP明显缓解了Pb胁迫对玉米幼苗生长的抑制作用,提高Pb胁迫下超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性,增加了幼苗叶绿素和脯氨酸含量,促进了可溶性糖和可溶性蛋白的积累,降低了MDA含量、细胞质膜的透性。外源NO对Pb胁迫下玉米生长有一定的缓解作用,可以增强玉米幼苗对Pb毒害的抗性。

马铃薯SGT3基因表达及其启动子功能分析

鼠李糖转移酶(rhamnosyltransferase SGT3)是植物糖苷生物碱合成的关键酶,它主要调控α-茄碱和α-查茄碱从其β形式的转化。本文研究马铃薯栽培种SGT3基因的表达特点及其启动子的功能。实时定量PCR结果发现在红光照射24h后,SGT3的表达量是黑暗处理的26.8倍,说明红光显著诱导了SGT3的表达;为进一步分析该基因的光调控机理,本项研究克隆到SGT3上游长度为2449bp的启动子序列,通过分析发现该启动子的转录起始位点位于翻译起始位点上游-152bp,同时确定了该启动子核心序列及上游增强子、抑制子序列,受病原菌、损伤、干旱、ABA激素及一系列光调控的顺式元件。构建不同长度(349,572,979,1312和1870bp)的该启动子驱动报告基因GUS的植物表达载体并转化烟草。结果证明,不同长度的SGT3启动子都可以启动GUS表达,但没有CMV35S启动的GUS表达量高;其中在P572和P979的表达强度较高,这可能与该片段含有启动子的正调控元件(GATA BOX,5′UTRPY-RICH STRETCH)有关,GUS表达强度在P1312和P1870中明显减弱,预测到该区段存在抑制基因表达的负调控元件(WRKY710S);SGT3启动子的组织特异性实验表明GUS染色主要集中在烟草叶片的叶脉部分,茎中的表皮、韧皮部及木质部,但髓部几乎不表达,根中主要分布在根冠、分生区以及维管束组织中。上述结果为将来研究SGT3在糖苷生物碱合成过程中的调节功能提供了依据。

不同玉米自交系耐深播能力的差异分析

以45个玉米自交系为材料,在播深10cm和15cm条件下,研究了出苗率、根数、根长、中胚轴长、胚芽鞘长、中胚轴和胚芽鞘之和、苗长与玉米耐深播性的关系。结果表明,随着播深的增加,根长、中胚轴长、胚芽鞘长、中胚轴和胚芽鞘之和大体呈增加趋势,而出苗率、根数、苗长呈下降趋势。不同播深条件下出苗率和胚芽鞘长度的变异系数较大;而根长、根数和中胚轴的变异系数较小。在10cm播深条件下的出苗率与胚芽鞘长、根长和苗长显著相关,而15cm条件下的出苗率与中胚轴长、中胚轴和胚芽鞘之和、根数、根长、苗长显著相关。15cm播深条件下的鉴定结果可以反映不同品种的耐深播能力。因此,在15cm条件下,用出苗率、根数、根长、中胚轴长、中胚轴和胚芽鞘之和以及苗长按耐深播性强弱将45份自交系分成3组;同时,将45份自交系划分为Lancaster、四平头、PA、PB、BSSS和旅大红骨共6个亚群,其中Lancaster(Lan)、四平头(SPT)、PA的出苗率、根数、根长、中胚轴长、中胚轴和胚芽鞘之和以及苗长较高,含有较多耐深播系和中等耐深播系,为重要的耐深播种质类群。

北方白菜型冬油菜花器特性及农艺性状与含油量的相关性

为研究北方白菜型冬油菜花冠直径与千粒重及含油量之间的相关性,以20份不同的白菜型冬油菜为材料,测定花器大小、农艺性状、种子含油量及蛋白质含量,并对控制花器特征基因mf 6、apetala和myb进行实时荧光定量PCR分析。结果表明:花冠直径受雌蕊直径影响较大,主成分分析提取的3个主成分可综合为花器各性状长度、雌蕊直径和花器各性状宽度;以花冠直径为指示性状,将20份白菜型冬油菜花冠划分为3类群;相关性分析表明,花冠直径与千粒重呈极显著正相关,相关系数0.663;千粒重与含油量呈极显著正相关,与蛋白质含量呈显著负相关。相较于小花,mf 6在大花中相对表达量上调了151.63%,而apetala和myb分别下调了83.80%和72.70%。北方白菜型冬油菜品种间花器大小存在显著差异;在育种中可通过增加花冠直径来提高千粒重,进而增加油菜产油量,培育高含油量白菜型冬油菜品种。mf 6、apetala和myb基因对白菜型冬油菜花器生长发育均具有一定调控作用。