烟草NtCCX2基因的克隆与表达分析

以野生型K326土培烟草为试验材料,对NtCCX2基因进行克隆与表达模式分析,明确其在烟草响应镉等胁迫应答中的作用。结果表明,NtCCX2基因全长2 464 bp,CDS区1 926 bp,编码641个氨基酸,具有CCX家族显著的特征,在跨膜区有2个α-重复区域：α1模式基序GNGAPD和α2模式基序G(N/D)SxGD。NtCCX2基因具有明显的时空表达特性,在幼苗期和旺长期叶中的相对表达量最高,在成熟期根和花中的相对表达量较高。NtCCX2基因启动子含有脱落酸（ABA）等激素信号以及抗逆相关的响应元件,在根和叶中的表达除了受干旱、盐和镉胁迫诱导外,还对ABA、茉莉酸甲酯（MeJA）和乙烯利产生不同的响应。其中,ABA处理2 h后,NtCCX2基因在根中相对表达量是0 h的3.7倍;MeJA处理8 h后,叶中NtCCX2基因相对表达量是0 h的2.1倍;乙烯利处理2 h后,NtCCX2基因在根和叶中相对表达量均增加。降镉灵等降镉药剂能够下调该基因的表达。     

巨桉EgrCBF3基因的克隆与逆境响应表达分析

【目的】克隆巨桉(Eucalyptus grandis)抗逆相关基因EgrCBF3(GenBank登录号:JQ068829)的全长cDNA序列,分析EgrCBF3在低温、干旱、脱落酸(ABA)处理和高盐条件下的表达。【方法】利用RT-PCR结合RACE技术,克隆巨桉抗逆相关基因EgrCBF3全长cDNA序列;分析正常条件下,巨桉根、茎和叶中EgrCBF3的表达情况;同时采用qRT-PCR,分析不同低温(0,2,4,6,8℃)和4℃处理不同时间(2,4,8,24和48h),以及干旱、ABA和高盐等逆境条件下EgrCBF3的响应表达情况。【结果】EgrCBF3cDNA全长1 161bp,含有1个675bp的ORF,编码224个氨基酸,包含1个AP2结构域。该基因编码的蛋白与蓝桉中的CBF蛋白同源性最高,达97%。EgrCBF3在巨桉的叶、茎和根中均有表达,但表达量无明显差异。对不同低温和4℃不同处理时间条件下EgrCBF3表达的qRT-PCR分析表明,EgrCBF3基因受低温诱导,在2℃条件下诱导表达量最强;在4℃条件下随低温时间的延长,其诱导表达特性不变,仅略有波动。在100μmol/L ABA、200mmol/L NaCl和干旱处理条件下,EgrCBF3的表达不受ABA和盐胁迫的影响,但在干旱胁迫下被诱导。【结论】EgrCBF3响应低温胁迫诱导,同时可能也参与了干旱胁迫的逆境响应机制。     

大豆核因子GmNF-YA13基因的克隆及功能分析

【目的】探究大豆核因子GmNF-YA13基因在大豆应对非生物胁迫中的生物学功能,为GmNF-YA13基因在抗逆育种中的应用奠定基础。【方法】以大豆北豆9号和烟草NC89的种子为供试材料,将大豆培养至第一片三出复叶展开后,分别进行干旱、高盐、低温和脱落酸（ABA）处理,通过实时荧光定量RT-PCR（qRT-PCR）对GmNF-YA13在以上4种非生物胁迫下的相对表达量进行检测,并对GmNF-YA13进行克隆及生物信息学分析,将GmNF-YA13转化烟草,并对转基因烟草中抗逆相关基因（NtABA2、NtOsmotin、NtAPX2、NtSOD、NtCAT1和NtCaMK3）的表达量进行qRT-PCR检测。【结果】干旱、高盐、低温和ABA处理均能不同程度诱导GmNF-YA13的表达,其中干旱胁迫和ABA处理对GmNF-YA13的诱导效果尤为显著。GmNF-YA13位于大豆基因组13号染色体,开放阅读框915 bp,编码含有304个氨基酸的蛋白质,该蛋白质分子量75.14 ku,等电点5.10。GmNF-YA13蛋白序列包含一个保守的DNA结合结构域。蛋白系统进化分析结果表明,GmNF-YA13与GmNF-YA7和拟南芥AtNF-YA1亲缘关系较近。启动子顺式作用元件预测分析结果表明,GmNF-YA13启动子区含有3个ABA响应元件ABRE、1个厌氧诱导元件ARE、1个防御和胁迫反应元件TC-rich repeats及1个干旱诱导的MYB转录因子结合位点MBS。GmNF-YA13在大豆叶片中的相对表达量最高。同时构建GmNF-YA13植物表达载体,并将GmNF-YA13转化烟草,获得3株转基因烟草植株。转基因烟草中抗逆相关基因表达量检测结果显示,转基因烟草中的NtABA2、NtOsmotin和NtAPX2相对表达量均显著高于野生型烟草,转基因烟草中NtSOD、NtCAT1和NtCaMK3的相对表达量与野生型烟草差异不显著。【结论】GmNF-YA13与大豆干旱、高盐、低温等非生物胁迫之间关系密切,GmNF-YA13可能通过促进抗逆相关基因表达量的升高以提高转基因烟草的抗逆性。     

非生物胁迫下山腊梅CpCBF基因的表达模式分析

为探讨腊梅CpCBF基因在非生物胁迫下的响应机制,对山腊梅幼苗分别进行低温、干旱、NaCl和ABA处理,利用qRT-PCR技术对CpCBF基因的表达进行检测。结果表明:腊梅CpCBF基因能快速响应低温、盐、干旱和ABA胁迫,其中对低温和干旱的响应较为显著和持久。4℃低温处理12h后,其表达量达峰值;对于干旱胁迫,处理6h后表达量最大。初步推测CpCBF基因可能在腊梅抵御低温、干旱和高盐等非生物胁迫时发挥重要作用。     

外源MeJA对低温下紫苏脂肪酸合成及FAD3基因表达的调控

[目的]茉莉酸甲酯(MeJA)是调节植物应激反应的天然植物生长调节物质,探讨其对低温胁迫下紫苏幼苗抗冷性的影响,为紫苏抗逆机制的研究提供理论依据。[方法]以紫苏品种"晋紫苏1号"为试验材料,在其长出4片真叶后分别进行4℃低温胁迫和0.025mmol·L~(-1 )MeJA+4℃低温胁迫处理,分析处理0、3、6、9、12、24h后紫苏幼苗叶片中脂肪酸组分及含量、相对电导率、丙二醛含量以及ω-3脂肪酸脱氢酶基因(FAD3)的相对表达量。[结果]MeJA+4℃处理后,不饱和脂肪酸C18∶3的含量急剧上升,处理6h时为对照的6.96倍,且不同处理条件下,紫苏叶片总脂肪酸含量均显著上升;经外源MeJA处理后,随着低温胁迫时间的延长,相对电导率和MDA含量都比4℃胁迫处理时显著降低;MeJA+4℃胁迫处理3h时FAD3基因的表达量达到最高,为对照的15.9倍。[结论]在外源MeJA协同低温处理下,诱导FAD3基因高量表达,不饱和脂肪酸含量增加,紫苏细胞膜完整性较好,幼苗抗冷性增强。     

巨桉EgrCIN1响应非生物逆境的分析

  目的  对巨桉Eucalyptus grandis中特有的低温响应基因EgrCIN1 (Eucgr.B02882)序列及其表达特征进行分析,并探索其在植物低温响应中发挥的功能,以丰富桉树抗寒基因资源。  方法  利用生物信息学手段分析EgrCIN1基因、蛋白序列的特征和启动子上的顺式作用元件信息;采用实时荧光定量PCR (RT-qPCR)技术分析EgrCIN1在巨桉不同组织及4 ℃不同时间、干旱、300 mmol·L?1氯化钠(NaCl)、100 μmol·L?1脱落酸(ABA)和100 μmol·L?1茉莉酸甲酯(MeJA)处理下植株叶片中的表达特征;通过EgrCIN1::GFP载体瞬时转化烟草Nicotiana tabacum进行亚细胞定位;并构建CaMV35S启动子驱动的过表达载体异源转化拟南芥Arabidopsis thaliana,获得3个转基因纯合株系后,对其进行?6 ℃低温、0.5 μmol·L?1ABA等逆境处理,分析EgrCIN1在低温胁迫响应中发挥的功能。  结果  EgrCIN1是巨桉中特有的基因,不含内含子,没有跨膜结构,启动子含有多个与逆境响应相关的顺式作用元件。该基因在茎和叶片中都有表达,而在根中不表达;在叶片中其表达受低温处理强烈诱导;同时,干旱、高盐和ABA等非生物逆境因子也能诱导叶片中EgrCIN1的表达,其编码蛋白被定位在叶绿体中。拟南芥中EgrCIN1过表达转基因株系对低温耐受性提高,对外源ABA敏感程度增强。  结论  EgrCIN1是在叶绿体表达,并可能通过ABA依赖途径参与植物低温胁迫响应,提高植物对低温的抗性。图8表2参27     

巨桉糖基转移酶基因EgrGATL1序列特征及表达分析

EgrGATL1（Eucgr.I01882）是巨桉Eucalyptus grandis糖基转移酶GT8家族中GATL子类GATL-a子组的成员,多参与细胞壁组分如果胶、木聚糖等的生物合成。实时定量聚合酶链式反应（qRT-PCR）分析表明:EgrGATL1在木质部和韧皮部的相对表达量较高;不同低温（-8,-4,0,4,8℃）和4℃不同时间（0,2,6,12,24,48 h）处理对EgrGATL1都有强烈诱导作用。4℃不同时间处理下,EgrGATL1基因共表达产物主要参与代谢途径分析数据库（KEGG）中的糖代谢和氨基酸代谢途径。干旱胁迫对EgrGATL1有诱导作用;100 μmol·L-1茉莉酸甲酯（MeJA）处理对EgrGATL1表达呈现瞬时诱导效应;200 mmol·L-1氯化钠（NaCl）和100 μmol·L-1脱落酸（ABA）对其表达有抑制作用,而且随处理时间延长,2种处理对EgrGATL1的抑制规律有很强同步性。这些结果说明:EgrGATL1有可能通过参与细胞壁组分生物合成和ABA等植物生长调节剂活性调控,在巨桉低温、干旱和高盐等非生物逆境响应过程中发挥一定作用。     

通过β-氨基丁酸激发效应增强烟草 对干旱和低温胁迫的耐受能力

为研究外源β-氨基丁酸(BABA)处理对烟草幼苗抗低温和抗干旱的调节作用,通过使用不同浓度BABA对烟草幼苗进行喷叶和灌根处理后,再进行干旱和低温胁迫处理,最后进行存活率的测定。结果表明,在受到干旱胁迫时,通过5 mmol·L~(-1)和10 mmol·L~(-1)外源BABA分别进行喷施和灌根处理后,烟草幼苗的存活率出现大幅升高;而在受到低温胁迫时,通过5 mmol·L~(-1)和10 mmol·L~(-1)外源BABA分别进行喷施和灌根处理后,其存活率也出现较大幅度的提高。分析认为,通过外源BABA处理后,可以有效提高烟草幼苗对于干旱和低温胁迫的耐受能力。     

梭梭HaNAC2的表达分析和抗逆功能鉴定

NAC是植物特有的转录因子家族之一,具有高度保守的NAC结构域,在植物生长发育和胁迫应答等过程中发挥着重要的调节功能。利用qRT-PCR技术对梭梭 HaNAC2在不同胁迫处理下的表达模式进行分析,并通过叶盘法转化烟草,在干旱、高温及高盐胁迫处理下对转 HaNAC2基因烟草进行抗逆性分析。结果表明 HaNAC2可响应模拟地表高温、模拟干旱、高盐胁迫,以及植物生长素(IAA)、脱落酸(ABA)处理,过表达 HaNAC2的转基因烟草在干旱、高温及高盐胁迫处理下具有更强的抗旱性、耐热性和耐盐性。     

木薯MePP2CAa基因克隆、表达及蛋白互作分析

为探究2C型蛋白磷酸酶（protein phosphatase 2C， PP2C）在木薯响应非生物胁迫过程中的作用，利用木薯Arg7叶片cDNA扩增MePP2CAa基因，分析该基因序列、启动子活性、不同逆境和激素处理下的表达模式以及与ABA受体PYLs之间的互作关系。序列分析结果显示，MePP2CAa基因全长1 311 bp，编码436个氨基酸，具有PP2C家族的结构域特征，与橡胶树和麻风树的PP2C序列同源性最高，分别为78.95%和74.09%，在C端保守；qRT-PCR分析结果显示，MePP2CAa基因在木薯储藏根中的表达显著高于茎、叶中的表达量；不同逆境和激素处理结果显示，甘露醇、NaCl、ABA、MeJA、低温和SA处理可以显著诱导MePP2CAa基因的表达；MePP2CAa基因启动子序列分析显示，启动子包含ABA应答元件（abscisic acid responsive element，ABRE）、MeJA响应元件、干旱诱导元件等；酵母双杂交结果显示MePP2CAa能够与MePYL1互作。以上结果表明，MePP2CAa基因可能响应木薯的非生物胁迫。