转录因子调控番茄抗旱性研究进展

番茄原产自热带地区，是全世界栽培面积最大的蔬菜之一。农业生产上，干旱胁迫是限制番茄产量和品质的主要制约因素。因此，挖掘抗旱基因用于番茄抗旱育种意义重大。番茄的抗旱性状是由多基因控制的复杂性状，而转录因子能通过转录级联效应同时调控干旱胁迫响应通路上的多个基因来调节植物的抗旱性，是培育抗旱番茄品种的重要遗传资源。本文对近年来有关转录因子调节番茄抗旱性和参与干旱胁迫响应的最新研究成果进行了归纳总结，综述了bHLH、MYB、NAC、bZIP、ERF、WRKY、HD-Zip等家族转录因子调控番茄响应干旱胁迫的研究进展。在干旱胁迫下，这些转录因子参与的调节网络主要涉及脱落酸(ABA)和活性氧等相关通路。对转录因子在培育番茄抗育品种中的应用进行了讨论，提出增强转录因子遗传改良在时空水平的特异性用于抗旱番茄品种选育的方法，旨在为番茄抗旱育种研究提供新思路。     

高温干旱下蔬菜主要问题及病虫害防治(中)

总结梳理了湖南益阳市种植基地、农户、专业合作社等反馈的各种田间问题,分析了高温干旱下苦瓜、丝瓜、南瓜等瓜类以及豇豆、毛豆等豆类蔬菜出现的主要问题及具体的应对措施。     

过表达ZmIBH1-1提高玉米苗期抗旱性

【目的】干旱是严重影响玉米生长发育进程的一个重要因素。挖掘玉米抗旱相关基因,通过转基因功能验证和转录组分析,解析关键基因在响应干旱胁迫过程中的分子调控机制,为抗旱分子育种和遗传改良提供理论依据。【方法】以玉米自交系B104（WT）为背景材料,利用农杆菌介导方法构建过表达ZmIBH1-1转基因株系（ZmIBH1-1-OE）;通过对转基因植株进行草铵膦抗性筛选、标记基因和目的基因PCR检测,以及运用实时荧光定量PCR检测目的基因的表达情况,鉴定阳性植株和株系;以WT和ZmIBH1-1-OE转基因株系为材料,通过干旱处理（20% PEG6000）,进行表型鉴定和耐旱生理生化指标测定,验证ZmIBH1-1的抗旱功能;通过对干旱胁迫下玉米4叶期转录组的比较分析,鉴定出差异表达的基因（differentially expressed genes,DEGs）;结合DAP-seq（DNA affinity purification sequencing）分析,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的下游靶基因,利用基因组可视化软件IGV（integrative genomics viewer）分析ZmIBH1-1蛋白结合候选靶基因的位置,然后通过Dual-Luciferase试验验证ZmIBH1-1蛋白与靶基因的调控关系。【结果】通过玉米遗传转化获得12个转化事件;T₃代中,能同时检测到标记基因Bar和目的基因ZmIBH1-1的植株有458个,实时荧光定量PCR检测结果表明,ZmIBH1-1-OE中ZmIBH1-1的表达量显著高于WT,株系3和株系8表达量最高,将其自交获得T₄代转基因株系用于后续试验。在干旱胁迫条件下,ZmIBH1-1-OE株系存活率、叶片相对含水量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量及其生理生化指标（超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性）均显著高于WT,说明玉米中过量表达ZmIBH1-1赋予玉米更高的耐旱性。转录组分析结果表明,WT与ZmIBH1-1-OE株系在干旱胁迫下有1 214个差异表达基因;Gene Ontology（GO）功能富集分析结果表明,差异表达基因主要涉及生物过程、细胞组分和分子功能,如在生物过程中主要涉及到光合作用、应激响应、脱水响应等;KEGG富集分析表明,差异表达基因主要参与植物激素信号传导、新陈代谢等过程。结合转录组显著差异表达基因和DAP-Seq分析所得到ZmIBH1-1蛋白的靶基因,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的11个候选靶基因,包括2个钙信号相关基因、3个半胱氨酸代谢相关基因、1个bHLH转录因子、1个应激响应蛋白、1个谷胱甘肽转移酶、1个氧化还原过程蛋白和2个乙烯响应因子;基因组可视化结果显示ZmIBH1-1蛋白可以结合靶基因启动子区;随后通过Dual-Luciferase试验进一步表明,ZmIBH1-1蛋白可以直接作用于11个候选靶基因,其中,ZmIBH1-1蛋白可以促进ZmCa-M、ZmSYCO、ZmbHLH54、ZmGlu-r1、ZmCLPB3和ZmP450-99A2的表达,抑制ZmAGD12、ZmCYS、ZmCYSB、ZmERF-107和ZmEIN3的表达。此外,在干旱胁迫下NAC、WRKY、MYB等转录因子在ZmIBH1-1-OE和WT株系中也存在差异表达。【结论】ZmIBH1-1的过表达可以增强玉米苗期的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控乙烯信号通路中的ZmERF-107和ZmEIN3的表达提高玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控钙信号相关基因ZmCa-M和ZmAGD12增强玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白可能通过间接调控NAC、WRKY、MYB等转录因子响应干旱胁迫。     

干旱胁迫下不同品种杨树矿质离子含量变化

【目的】了解杨树在干旱胁迫下矿质离子分布及其动态变化。【方法】以吴屯杨、新疆杨和荷兰杨为实验材料,在中度和重度干旱条件下测定了根、茎、叶和质外体的K^+、Ca^2+、Na^+和Mg^2+等4种离子含量的变化。【结果】干旱胁迫使K^+、Ca^2+和Na^+离子含量上升,Mg^2+含量下降,其中K^+和Ca^2+含量自胁迫开始明显升高,Na^+含量则在中度胁迫之后明显增加。离子在各器官分布情况为:K^+主要分布于杨树的叶片,Ca^2+、Na^+和Mg^2+主要分布于杨树根部,且离子分布存在品种间差异,荷兰杨和新疆杨中K^+分布为:叶>根>茎,而吴屯杨体内K^+分布则为:叶>茎>根;3种杨树中Ca^2+分布均为:根>叶>茎;吴屯杨和荷兰杨中Na^+分布为:根>茎>叶,新疆杨则为:根>叶>茎;在Mg^2+的分布上吴屯杨和新疆杨较为类似即:根>叶>茎,而荷兰杨为叶>根>茎。【结论】干旱胁迫下杨树首选吸收的离子是K^+和Ca^2+,K^+主要分布在杨树的叶片中,其次是根部,Ca^2+主要分布在杨树的根部。重度干旱胁迫下,杨树开始吸收Na^+,储存在杨树的根部。不同品种杨树之间离子的分布和吸收都存在品种差异。质外体作为离子的运输通道,在各干旱条件下运输4种矿质离子至杨树的其他部位,Mg^2+存在滞留在质外体中的情况。本研究可为植物在干旱胁迫下矿质离子吸收和分布的研究提供理论依据。     

林分尺度上的森林火险动态评估

以林分为空间单元,动态评估小班尺度潜在森林火灾风险对于火灾预防管理实践具有重要作用。研究以云南临沧市临翔区多年采脂思茅松林分为对象,采集多年未采脂、采脂条件下的林分因子样本,以火源可及性、死可燃物载量、林分易燃性,以及坡度、坡向、地表湿润度为评估变量,构建小班尺度上的森林火险评估模型,分别评估林分在全国火险等级模型下的基础火险值(BHX)、未采脂条件下的静态火险值(SHX)及采脂条件下动态火险值(DHX)。在地理信息系统(GIS)支持下,利用地图模拟表达采脂活动引起林分可燃物载量和易燃性、火源密度等增加下的火险动态变化格局,并分析林分森林火险等级大幅变化原因。研究结果表明:研究区所有林分具有一致的基础森林火险值(BHX),危险性大;林分可燃物条件差异造成的未采脂林分静态火险值差异较大,大部分小班处于高火险等级;林分因采脂经营活动使各小班火险值呈现不同程度的增加,林分火险等级主要集中在极高火险,火险上升比率大于25%的林分面积超过60%;过度、非规范的采脂经营活动是林分火险等级增加的主要原因。林分是森林经营活动的基本单位,火险评估精细化至不同经营水平下的林分小班尺度,研究对基层林火管理及其它经营措施下火险动态评估具有一定的参考及借鉴价值。     

祁连山保护区西端气象因子与阔叶林火险等级相关性分析

通过对祁连山保护区西端阔叶林可燃物含水率与气象因子关系分析,采用统计回归法,建立了阔叶林可燃物含水率与气象要素关系模型,以阔叶林死体可燃物引燃含水率为基准,结合燃烧实验,确定了祁连山保护区西端阔叶林森林火险等级对应的气象因子,结果表明:森林可燃物含水率模型模拟效果较好,引入森林可燃物含水率气象预测模型可提高森林火险气象指数模型的应用效果,为祁连山保护区西端阔叶林火灾预测预防提供了科学依据。     

干旱胁迫对药用绿化植物千里光和密蒙花生长的影响研究

为筛选利用抗旱性较高的乡土植物用于边坡生态修复,通过盆栽试验研究滇中地区常见的密蒙花和千里光在干旱胁迫条件下的抗旱性,对干旱胁迫下植株的生长状况及各种酶活性、丙二醛和脯氨酸含量等有关生理指标进行研究。结果表明,在断水干旱胁迫下,千里光幼苗忍耐干旱环境的能力强;密蒙花幼苗在断水干旱胁迫前期调节能力较好,在后期抗旱能力减弱,植株生长受到严重抑制。     

基于多源遥感数据的河套灌区干旱时空演变特征

利用中国气象局陆面数据同化系统（CLDAS）验证了2015—2016年土壤水分主动-被动微波数据集（SMAP）在河套灌区的适用性，基于土壤水分亏缺指数（SWDI ）和干旱周百分比（PDW）分析了作物生育期内灌区农业干旱时空演变规律，通过两个参考指标检验了SWDI在河套灌区的精度。结果表明：（1）SMAP在河套灌区的适用性较好；区域尺度上，SMAP和CLDAS的相关系数为0.65；栅格尺度上，约有69%的栅格表现良好（R>0.5），且多集中在灌区西南部和东北部。（2）严重干旱主要发生在4月下旬到5月中旬、7月下旬到8月下旬以及9月中旬到10月中旬，主要集中在灌区的西南部、中部和东部；2015—2016年PDW值略有增大，干旱事件的持续时间有所延长。（3）大气水分亏缺量（AWD）表征的气象干旱在时间上显示2 a内灌区干旱月份为5—8月；空间上，除去地形原因，SWDI和AWD的相关性较为显著，且有一半格点通过了显著性水平为0.01的显著检验，表明基于SWDI对河套灌区进行干旱状况分析具有较高的可信度。