转基因地被菊晚粉抗旱生理特性研究

对转太行菊OtMYB基因晚粉进行干旱胁迫和复水处理,以野生型晚粉和野生太行菊为对照,测定不同水分胁迫下叶片的叶绿素、可溶性蛋白、丙二醛、游离脯氨酸、可溶性糖的含量和膜透性,比较外源OtMYB基因表达对转基因晚粉抗旱性的影响.结果表明:随胁迫时间的延长,三者叶片中叶绿素含量均呈下降趋势,丙二醛含量、游离脯氨酸含量和相对电...     

甜菜M14品系咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶提高植物抗逆性功能分析

为研究甜菜M14品系咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶基因(BvM14-CCoAOMT)的功能,本研究采用叶盘法将M14品系咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶基因转化烟草,获得T1代转基因植株,而后以野生型及转空载体植株为对照,分别在对照、100 mmol/L NaCl、200 mmol/L NaCl、100 mmol/L甘露醇及200 mmol/L甘露醇的培养条件下进行植株生理指标的抗逆性分析。研究发现在100 mmol/L NaCl、200 mmol/L NaCl盐胁迫条件下,转基因植株的鲜重、木质素含量以及叶绿素含量均显著高于对照植株。此外,研究结果表明转基因植株在100 mmol/L甘露醇胁迫条件下根长和叶绿素含量显著高于对照植株,如转基因植株的根长和叶绿素含量分别为0.68 cm和 0.31 mg,而野生型植株的根长和叶绿素含量分别为0.51 cm 和0.18 mg。研究结果表明转M14品系咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶基因烟草植株对盐和干旱胁迫具有较强抗性,这为进一步深入研究M14品系咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶基因功能奠定重要基础。     

转rd29A基因国槐试管苗对盐胁迫的生理响应

以转rd29A基因国槐株系及其受体亲本植株为材料,在NaCl胁迫下,分别在处理后不同时间测定了耐盐生理指标。结果表明： 在0.6%NaCl胁迫下,国槐植株内可溶性糖含量、脯氨酸含量,丙二醛（MDA）含量以及相对电导率都随NaCl胁迫时间的延长而增加：与受体亲本植株材料相比,转基因株系的可溶性糖、和细胞膜稳定提高,丙二醛、脯氨酸含量降低。说明转rd29A基因的国槐植株耐盐性得到提高。     

转PvP5CS1基因拟南芥植株对干旱和盐胁迫的反应

为探索普通菜豆脯氨酸合成酶基因P5CS1在植物渗透胁迫中的作用,本研究应用农杆菌介导法,将PvP5CS1基因转入拟南芥,获得6株阳性转基因株系;通过检测转基因植株与野生型植株在干旱和盐胁迫下种子发芽率,幼苗脯氨酸含量、株系电导率、相对根长和成株死亡率,分析了PvP5CS1基因的表达对改善拟南芥抗渗透胁迫的效应。结果表明,在150 mmol L^-1 NaCl和150 mmol L^-1甘露醇渗透胁迫下,转基因植株平均相对发芽率分别是野生型的1.6倍和1.62倍;150、250 mmol L^-1甘露醇和150 mmol L^-1 NaCl处理下,转基因拟南芥植株平均脯氨酸含量分别是野生型的2.68、1.30和1.30倍;平均相对电导率分别是野生型植株的85%、77%和85%;平均相对根长分别是野生型植株的1.2、1.3和1.2倍;300 mmol L^-1 NaCl处理下,转基因植株的平均死亡率为42%,显著低于野生型(90%)(P<0.05);干旱胁迫下,转基因植株的平均死亡率为56%,显著低于野生型(70%)(P<0.05),说明PvP5CS1基因在拟南芥中的表达明显改善了转基因植株的抗旱性和耐盐性。     

OsRPK1基因过表达和RNA干涉对水稻苗期耐盐性的影响

水稻OsRPK1基因属于富含亮氨酸重复序列的类受体蛋白激酶,在盐胁迫下其表达量暂时升高后出现明显下降。前期研究表明, OsRPK1基因过表达会造成拟南芥非生物胁迫耐受性明显降低。本研究对OsRPK1基因在水稻中实现过表达和RNA干涉,进而对OsRPK1的抗逆性功能加以探究。结果表明, OsRPK1基因表达量增加时,水稻幼苗表现为耐盐性下降;RNA干涉则使水稻幼苗表现为耐盐性增加。盐胁迫后OsRPK1过表达植株脯氨酸含量低于野生型、MDA含量和相对电导率显著高于野生型,而OsRPK1-RNAi水稻植株的脯氨酸含量显著高于野生型、MDA含量和相对电导率显著低于野生型。因此, OsRPK1基因的表达量对水稻耐盐性具有明显影响,脯氨酸含量及细胞质膜受破损程度的改变可能是造成转基因水稻耐盐性变化的内在原因。本研究为进一步阐明OsRPK1基因的抗逆作用机制奠定了基础,对于通过调整该基因表达改良水稻的耐盐性具有重要意义。     

盐胁迫下转过表达HS转录因子苜蓿突变体的生理生化变化

为了研究抗逆HS转录因子基因的功能,本研究采用叶片离体盐胁迫的处理方法,比较了转基因苜蓿突变体chs1、chs2植株的生理生化变化。结果显示:在盐胁迫下,与对照相比,野生型苜蓿可溶性糖含量增加了2.68%,转基因chs1突变体增加了6.37%,chs2增加了12.36%;野生型苜蓿脯氨酸含量增加了27.91%,chs1突变体增加了37.17%,chs2增加了53.30%;野生型苜蓿丙二醛含量增加了12.58%,chs1突变体增加了7.31%,chs2增加了6.49%;野生型苜蓿细胞质膜透性增加了185.96%,chs1突变体增加了124.76%,chs2增加了119.61%;野生型苜蓿SOD活性降低了4.05%,chs1降低了2.75%,chs2降低3.27%;野生型苜蓿POD活性降低了16.62%,chs1降低了3.54%,chs2降低了16.43%。综合分析认为,转基因chs突变体的耐盐性强于野生型植株。因此,HS转录因子基因可以用于其它作物的耐盐育种。     

转大豆GmPRP和SbPRP基因烟草对非生物胁迫耐受能力分析

为实现PRPs基因在植物抗逆基因工程中的应用,将大豆中的2个脯氨酸富集蛋白基因GmPRP和SbPRP构建到植物表达载体pRI101上,通过叶盘法转化烟草。共获得GmPRP阳性转基因烟草2株,SbPRP阳性转基因烟草4株。对转基因烟草植株进行高盐、干旱和低温胁迫处理。结果表明,高盐处理后,SbPRP转基因烟草的脯氨酸含量和可溶性糖含量分别显著和极显著高于野生型,丙二醛含量极显著低于野生型。干旱处理对GmPRP和SbPRP转基因烟草脯氨酸含量、可溶性糖含量和丙二醛含量的影响均不明显。低温处理后,GmPRP和SbPRP转基因烟草的脯氨酸含量均极显著高于野生型,丙二醛含量均低于野生型。由此推测SbPRP可以提高转基因烟草的耐盐性和耐寒性,GmPRP可以提高转基因烟草的耐寒性,为后续SbPRP和GmPRP的应用奠定基础。     

转betA基因的小黑杨花粉植株耐盐性分析

甘氨酸甜菜碱是植物细胞内一种重要的调渗物质,盐胁迫下,甘氨酸甜菜碱的积累可以保护细胞内蛋白质的结构和功能,降低细胞水势,从而增强植物自身的耐盐能力。从大肠杆菌中克隆的胆碱脱氢酶基因(betA)是甘氨酸甜菜碱合成的关键酶基因,该基因编码的胆碱脱氢酶(CDH)可将胆碱一步合成为甜菜碱。本实验室已将胆碱脱氢酶基因(betA)转入到小黑杨花粉植株基因组中,并最终获得了4个转基因株系。本研究以4个转betA基因株系(TB1、TB2、TB3、TB4)及非转基因对照为试材,在浓度为1.2%的NaCl盐胁迫下,测定其甜菜碱含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量,并调查试材的盐害情况,计算盐害指数,目的是为了研究转基因株系的耐盐效果,从中筛选出耐盐能力较强的转基因株系。试验结果表明,4个转基因株系的甜菜碱含量均高于非转基因对照;在1.2%NaCl胁迫下TB1、TB2、TB4的超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性均高于非转基因对照,TB3低于对照;TB1、TB4的丙二醛含量低于对照,TB2、TB3与对照相近。进一步的盐害分析表明4个转基因株系中的TB1和TB4株系的盐害指数低于对照的42.1%和33.4%,TB2、TB3与对照无显著差异。综合各转基因株系的耐盐性及生理指标测定结果,4个转基因株系中,TB1、TB2的耐盐性明显优于对照,有希望用于盐碱地造林及推广。     

棉花过表达超氧化物歧化酶基因对植株耐盐性的影响

为了探讨棉花过表达SOD基因的遗传效应,利用Gen Bank数据库中棉花胞质SOD基因的核酸序列,设计1对特异引物,克隆了棉花胞质Cu/Zn-SOD基因,构建了植物双元表达载体;采用农杆菌介导的子叶腋芽遗传转化新技术,获得了过量表达的转基因棉花植株。利用PCR扩增报告基因和Southern Blotting证明目标基因已经整合到棉花基因组上;转基因材料T1种子的耐盐性发芽试验表明,在NaCl胁迫下,与对照(非转基因)相比,转基因材料主根平均长度、芽平均长度和侧根平均数量均大于阴性对照,转基因植株与阴性对照相比,转基因植株叶片的MDA含量明显降低,叶绿素总量增加,脯氨酸含量略降低,SOD活性明显提高;转基因植株荧光定量PCR扩增证实目标基因在转基因材料中呈现组成性表达。在棉花中过量表达胞质Cu/Zn-SOD基因,能增加植株SOD活性,减轻盐分胁迫造成的细胞膜质过氧化,增强植株抵御盐分胁迫的能力。     

利用AH1基因的遗传转化改良紫花苜蓿耐盐性

由于盐胁迫严重限制了苜蓿的产量,研究构建了沙打旺(Astragalus adsurgens Pall)解螺旋酶基因AH1的植物表达载体p Cambia-AH1,并利用农杆菌介导法将目的基因转化到紫花苜蓿(Medicago sativa L.)中,旨在获得抗盐胁迫能力强的转基因植株。半定量RT-PCR检测和Northern杂交表明AH1基因在5个转基因株系中稳定表达。在盐胁迫条件下,与野生型对照植株相比,AH1转基因株系对中度盐胁迫(200 mmol/L Na Cl)具有较强的耐受性。而且,在中度盐胁迫条件下(200 mmol/L Na Cl),转基因植株累积了大量的游离脯氨酸和可溶糖。研究表明AH1基因可以改善植物盐渗透调节能力,从而导致了AH1转基因植株的抗盐胁迫能力的提高。     

过量表达小麦超氧化物歧化酶(SOD)基因对烟草耐盐能力的影响

利用前期克隆的小麦超氧化物歧化酶(SOD)基因TaSOD1.1和TaSOD1.2, 构建融合上述基因编码阅读框(ORF)的双元表达载体。采用农杆菌介导的遗传转化技术, 获得了过量表达TaSOD1.1和TaSOD1.2的转基因烟草植株。研究表明, NaCl处理下, 与对照相比, 转基因植株伤害较小, 叶片失绿面积较少, 植株长势明显增强, 叶片的SOD活性均明显提高, 而MDA含量明显降低。转基因植株的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量, 以及可溶性糖和可溶性蛋白含量也表现与SOD活性相同的趋势。表明在烟草中高表达小麦TaSOD1.1和TaSOD1.2基因, 通过外源基因在转录水平上的调节, 能增加植株SOD活性, 减轻盐分胁迫造成的细胞膜质过氧化, 增强植株抵御盐分胁迫的能力。     

转MvNHX1和MvP5CS基因棉花耐盐抗旱性比较与育种价值分析

通过对花粉管通道法获得的T7转MvNHX1基因的10个棉花株系和转MvP5CS基因的3个棉花株系与对照非转基因棉花D5在温室内盐和干旱胁迫下的发芽率、生理生化指标以及田间花期干旱胁迫下农艺性状和纤维品质进行分析发现:温室内盐和干旱胁迫后,转基因棉花叶片叶绿素含量、脯氨酸含量均高于对照,而丙二醛含量低于对照;田间花期干旱胁迫下,2种转基因植株果枝数、有效果枝数、铃数、有效铃数、铃重、子棉、皮棉、衣分、子指和衣指均高于对照,说明转MvNHX1基因和转MvP5CS基因植株在干旱逆境下的产量高于非转基因;经花期干旱胁迫后,2种转基因棉花的纤维断裂伸长率、短纤维率、马克隆值和纺纱一致性指数优于非转基因棉花D5。综合分析表明:2种转基因棉花的耐盐抗旱性均有提高,其中转MvNHX1基因棉花的耐盐性优于转MvP5CS基因棉花植株,而转MvP5CS基因棉花植株的抗旱性优于转MvNHX1基因棉花植株。     

棉属野生种旱地棉苏氨酸醛缩酶基因GarTHA的克隆及功能验证

盐胁迫是影响作物生长和发育的重要因素之一。一些棉属野生种具有较好的耐盐性, 是开展棉花耐盐性机制研究以及改良陆地棉耐盐性的重要资源。本研究基于cDNA-AFLP技术分离获得的旱地棉(Gossypium aridum)盐胁迫下差异表达片段序列信息, 经电子克隆技术和RT-PCR方法克隆了旱地棉苏氨酸醛缩酶基因cDNA全长, 命名为GarTHA (GenBank登录号为KC167360)。该cDNA全长为1 018 bp, 包含一个822 bp的完整ORF, 编码273个氨基酸残基, 蛋白质分子量为82.57 kD, 等电点为4.89。GarTHA基因与杨树PtTHA基因同源性最高, 为84.6%。为进一步验证其功能, 利用拟南芥逆境胁迫启动子rd29A构建植物表达载体, 将GarTHA基因的完整ORF转入拟南芥中, 获得转基因植株并进行了耐盐性鉴定。结果表明, 在盐胁迫下转基因拟南芥种子的发芽率明显高于野生型, 且转基因植株的根长显著高于野生型。说明GarTHA基因可能参与植物的盐胁迫反应, 从而提高植物抗逆性。     

转盐地碱蓬SsDREB基因烟草的抗逆生理机制分析

为了研究盐地碱蓬SsDREB基因在转基因烟草中的功能,探究转基因烟草的抗逆生理机制,我们构建了Ss-DREB基因的植物高效表达载体pCAMBIA2301-SsDREB,并通过农杆菌介导法将其导入烟草NC89中,通过Kan抗性、PCR及RT-PCR 筛选鉴定阳性苗;对转基因烟草苗进行高盐、干旱等抗逆性分析,同时测定在不同浓度 NaCl 和PEG6000处理后转基因烟草叶片的净光合速率( Pn )、气孔导度( Gs )、光能转化效率( Fv/Fm )、实际光量子效率(φPSⅡ)以及脯氨酸和可溶性糖的含量。结果表明：通过Kan抗性、PCR及RT-PCR筛选鉴定,最终获得12个株系转基因阳性苗。转基因植株的抗逆性与对照相比明显提高。在不同浓度NaCl和PEG6000处理下,对照和转基因苗的Pn和Gs随着处理浓度的提高均呈现逐渐下降趋势,但在相同浓度处理下转基因苗的Pn和Gs均比对照高;随着NaCl处理浓度的增大,对照和转基因植株的Fv/Fm和φPSⅡ均逐渐降低,但转基因苗的降低幅度比对照小;随着PEG处理浓度的提高,对照和转基因植株的Fv/Fm逐渐降低,但转基因苗的降低程度较对照小,而φPSⅡ下降趋势基本相同。在不同浓度NaCl和PEG处理后,转基因植株和对照植株脯氨酸和可溶性糖含量均随着NaCl处理浓度的增加而提高,但是转基因植株较对照植株增高更快。     

NaCl胁迫对转CHB101基因玉米幼苗生长的影响

以转CHB101基因及非转基因玉米自交系为试验材料,采用Hoagland营养液水培方法,研究在不同浓度的NaCl胁迫下,转CHB101基因玉米及非转基因玉米幼苗生长状况及生理指标差异。结果表明:转基因玉米自交系幼苗的生长状况优于对照。随着NaCl胁迫浓度的增加,转基因玉米自交系幼苗的根长、地上及地下部分含水量、根系脱氢酶活力、叶绿素含量都高于非转基因系幼苗,并且变化幅度较小;高盐胁迫下,转基因玉米幼苗的丙二醛含量变化幅度小于非转基因,脯氨酸含量、可溶性糖含量高于非转基因。以上结果说明导入的CHB101基因增强了玉米的耐盐性。     

拟南芥SB10基因在耐盐中的功能研究

为了研究拟南芥SB10基因在耐盐中的功能,我们利用CRISPR/Cas9技术构建载体敲除SB10基因,对转基因植株进行筛选成功获得SB10基因沉默的突变体材料。本研究通过观察突变体根长及萌发率等表型,测定突变体植株脯氨酸含量相关的抗逆生理指标,研究拟南芥SB10基因在耐盐中的功能。结果显示:NaCl胁迫下,sb10突变体的根长和萌发率明显高于野生型拟南芥,sb10突变体拟南芥植物体内脯氨酸含量明显高于野生型拟南芥。说明SB10基因功能的缺失可提高拟南芥植株的耐盐能力。该研究为SB10基因参与拟南芥植株耐盐中的分子作用途径及分析提供线索。     

转入反义ScP5CS基因烟草植株对PEG和NaCl处理的反应

以转入甘蔗脯氨酸合成酶基因ScP5CS反义片段的转基因烟草与野生型烟草为材料,研究PEG6000与NaCl处理对转基因与野生型烟草植株生长及其T0代种子萌发的影响。结果表明,在17mmol/L NaCl与1%PEG6000胁迫下转入ScP5CS反义基因片段的烟草植株矮小,叶片容易发黄,根系发育迟缓,根长缩短;转基因烟草T0代种子在200mmol/L NaCl胁迫时其发芽率明显受到抑制,并随着盐胁迫处理时间达到第55天时,在50mmol/L NaCl胁迫下其叶片严重黄化,而野生型与转入空载体株系则相反。PEG6000处理对转基因烟草T0代种子萌发影响不大。可见,甘蔗ScP5CS基因在烟草中的反义表达,部分抑制了烟草P5CS基因的活力。     

过表达截形苜蓿液泡膜H~+-PPase基因提高马铃薯的抗旱性

本研究以过表达截形苜蓿类型ⅠH~+-焦磷酸酶编码基因MtVP1的转基因马铃薯为材料,对其抗旱性进行了检测。结果显示:(1)在正常生长条件下,与野生型植株相比,两个转基因株系的叶片相对含水量、叶绿素含量、丙二醛含量和超氧化物歧化酶活性差异均不显著,而脯氨酸含量均高于野生型植株,其中OE2株系脯氨酸含量显著高于野生型植株。随着干旱胁迫的持续,两个转基因株系的叶片相对含水量、叶绿素含量的下降趋势平缓,其含量均显著高于野生型对照,且两个转基因株系的脯氨酸含量和SOD活性显著高于野生型对照,而转基因株系的MDA含量显著低于野生型植株。(2)转MtVP1马铃薯表现出表皮毛增多的新表型,茎和叶表面的表皮毛明显比野生型植株多。以上结果表明,Mt VP1基因的过表达提高了马铃薯的渗透调节能力,从而增强了马铃薯的抗旱性;还表明植物类型ⅠH~+-焦磷酸酶基因可能参与调控其他的代谢通路,具有更复杂的生理功能。     

过表达海马齿SpSOS1基因能增强转基因拟南芥的耐盐性

细胞膜Na~+/H~+逆转运蛋白SOS1在植物耐盐过程中起重要作用。本研究将盐生植物海马齿中的细胞膜Na~+/H~+逆转运蛋白基因SpSOS1构建到植物双元表达载体pCAMBIA1304上,采用农杆菌介导的方法将SpSOS1基因转入到拟南芥中,在含有50μg/mL潮霉素B的MS培养基上筛选转基因后代,结合目标基因和标记基因的PCR验证,获得了超表达的转基因拟南芥。利用T_3代转基因幼苗进行耐盐性分析。研究表明,转SpSOS1基因的拟南芥在50 mmol/L NaCl的培养基中发芽率在80%以上,明显高于野生型拟南芥的45%。转SpSOS1基因拟南芥幼苗的耐盐性明显提高,在100 mmol/L NaCl条件下能正常生长,具有较高的生物量、根长和侧根数,而野生型拟南芥在50 mmol/L NaCl的胁迫下明显萎蔫、失绿、甚至死亡。说明过表达SpSOS1基因显著提高了拟南芥的耐盐性。