【摘 要】
:
非生物胁迫是苹果生产中面临的众多威胁之一,筛选抗逆相关基因是当代育种研究的重要目标。细胞分裂素(CKs)是一类腺嘌呤衍生物,参与植物生长发育、应对外界环境变化。CKs在植物内的合成与降解受到精密调控。CKs合成受异戊烯基转移酶和细胞分裂素活化酶等调控,而细胞分裂素氧化酶/脱氢酶(CKX)是目前唯一已知不可逆降解CKs的酶。该酶在植物中由一个小的基因家族所编码,模式植物拟南芥(Arabidopsis
【基金项目】
:
国家重点研发计划(2018YFD1000200); 国家自然科学基金(31972378); 国家现代苹果产业技术体系(CARS-27);
论文部分内容阅读
非生物胁迫是苹果生产中面临的众多威胁之一,筛选抗逆相关基因是当代育种研究的重要目标。细胞分裂素(CKs)是一类腺嘌呤衍生物,参与植物生长发育、应对外界环境变化。CKs在植物内的合成与降解受到精密调控。CKs合成受异戊烯基转移酶和细胞分裂素活化酶等调控,而细胞分裂素氧化酶/脱氢酶(CKX)是目前唯一已知不可逆降解CKs的酶。该酶在植物中由一个小的基因家族所编码,模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa L.)中发现CKX参与植物根系发育、衰老、开花以及非生物胁迫等进程。因此,研究苹果(Malus×domestica)CKX基因家族参与根生长发育以及盐胁迫的相关机制有助于抗逆基因筛选。本研究比对拟南芥AtCKXs蛋白序列发现苹果10个CKX蛋白,选定主要在根中特异表达的MdCKX5.2作为研究对象。利用农杆菌转化法获得转基因拟南芥与苹果愈伤组织,以分析MdCKX5.2功能。最后通过外源细胞分裂素、盐以及干旱处理分析该基因如何参与植物应对外界环境变化进程。主要研究结果如下:1.MdCKX5.2可能参与根发育以及非生物胁迫响应。染色体定位信息分析发现规模基因复制事件,多物种进化树分析发现苹果CKX蛋白与桃(Prunus persica L.)中最相近。半定量RT-PCR结果表明MdCKX基因家族的组织表达模式呈多样性,MdCKX5.2主要在根中表达。启动子顺式作用元件分析发现该基因含有较多胁迫相关元件。2.MdCKX5.2影响根生长发育机理。分析异位表达MdCKX5.2基因拟南芥根部性状,发现其相对野生型根部更长,侧根数增多。利用杂交手段获得MdCKX5.2与生长素、CKs报告基因的双转拟南芥,发现其根部细胞分裂素信号减弱,生长素信号增加。q RT-PCR结果表明,转基因拟南芥PIN基因的表达水平提高。3.MdCKX5.2影响植物开花与衰老。发现MdCKX5.2异位表达拟南芥开花相对野生型提前,莲座叶数量显著减少。q RT-PCR结果表明开花相关基因表达量显著提高。同时发现其衰老进程加快,叶绿素含量相对野生型显著降低。4.MdCKX5.2基因的CKs响应。MdCKX5.2在大部分类型CKs处理下上调表达,但对反式玉米素(ZT)有最强响应。不同浓度ZT处理转基因拟南芥,发现根系发育受抑制,侧根发育对ZT敏感性较低,而主根敏感。5.MdCKX5.2参与非生物胁迫调控。q RT-PCR结果表明,MdCKX5.2响应干旱及盐处理。非生物胁迫下,转基因‘王林’愈伤鲜重增加,丙二醛含量以及相对电导率降低。相对于野生型,干旱处理的转基因拟南芥存活率显著提高;盐处理的转基因拟南芥幼苗主根长、侧根数、鲜重以及叶绿素含量显著增高。q RT-PCR分析发现,过表达MdCKX5.2上调盐胁迫下ABA信号通路、钙离子信号通路、盐离子转运蛋白以及磷脂酶等相关基因的表达水平。
其他文献
为明确节水补灌条件下中穗型和大穗型小麦品种分蘖发生和成穗机理、不同茎蘖产量形成的光合生理机制,于2019-2020和2020-2021小麦生长季,分别在山东省泰安市山东农业大学实验农场和山东农业大学汶阳田现代农业产业园进行大田试验。采用裂区设计,主区为品种,分别为中穗型品种济麦22(J22)和大穗型品种山农23(S23);副区为补灌水平,分别为全生育期不灌水(W0)、节水补灌(W70,播种期、拔节
小黑麦是由小麦和黑麦属间杂交经染色体加倍而成的一个新物种,兼具了小麦籽粒品质好、高产和黑麦抗病耐逆的特点。同时小黑麦分蘖众多、茎叶生长旺盛、生物产量高,其适应性广、耐盐碱能力和抗寒性突出,能将冬闲田充分利用,特别是在冬春枯草季节可为牛羊提供优质青贮饲料。因此,饲用小黑麦已经成为禾本科中优质饲草作物之一而被广泛种植和推广。本研究对28份六倍体小黑麦的田间生长发育动态、生物产量及耐盐特性进行了鉴定,同
茎秆倒伏是小麦产量提高及品质改善的重要限制因子。木质素为小麦茎秆提供刚性抗折力,主要由紫丁香基木质素(S型)、愈创木基木质素(G型)以及对羟苯基木质素(H型)三种单体构成。木质素含量及单体构成显著影响小麦茎秆抗倒伏性。羟基肉桂酰辅酶A转移酶(HCT)在木质素苯丙烷合成途径中位于对香豆酰辅酶A合成S、G型木质素单体的关键位置,决定木质素单体的碳源流向,其基因表达量改变会影响木质素单体含量及比例。小麦
小麦是我国最主要的粮食作物之一,在我国农业生产中占据重要地位,小麦的高产稳产关系着国家粮食安全与农业经济的发展。小麦白粉病是常见的小麦病害之一,推广抗病品种是防治白粉病最有效的手段。然而,由于白粉病菌群体变异快,同时小麦单一抗性基因不断缺失,导致白粉病愈发严重。因此,研究白粉病菌与小麦互作机制,挖掘抗病基因,培育抗病新品种意义重大。白粉病菌侵染小麦后,产生的附着胞可以穿透细胞壁形成吸器,从寄主细胞
棉花是世界上重要的经济作物之一,其生长过程容易受到多种逆境胁迫。虽然棉花具有较强的耐盐性,但长期以来盐胁迫仍是影响棉花生长发育,限制棉花产量和品质的重要因素。长链非编码RNA(long noncoding RNAs,lncRNAs)是一类功能性RNA分子,在生物体内以RNA分子的形式从多个水平参与不同生物学进程的调控,具有调节植物生长发育和增强植物抗逆性的生理作用,目前在棉花中仅有少数关于lncR
种子萌发成苗是作物生长、发育、繁殖的基础,提高种子的出苗速率和出苗整齐性有利于苗全苗壮,是作物高产的基础,但关于玉米出苗特性的基础研究相对薄弱。本研究利用两个玉米自然群体(群体1-301份自交系、群体2-372份自交系),对玉米出苗特性相关性状进行表型分析,进一步对出苗速率及其相关性状作关联分析,并利用出苗速率极端的材料,进行出苗期间的转录水平的差异分析,最终综合全基因组关联分析(GWAS)和RN
苹果作为我国主要的经济作物之一一直受到很多人的关注,随着科技水平的发展以及人民生活质量的提高,大家对于高品质苹果的需求也逐渐上升,而苹果轮纹病是危害苹果果实品质,严重影响苹果产量的元凶之一。苹果采摘期和贮藏期是苹果轮纹病发病的高峰期,一旦发病,苹果果实的食用价值和营养价值就会受到损害,前期投入的人力物力资源也会有所浪费,而贮藏期果实发病甚至会导致更大的资源浪费。明确轮纹病菌如何侵染苹果细胞以及其在
试验于2019-2020年和2020-2021年冬小麦生长季在山东省泰安市道朗镇玄庄村(116°54′E,36°12′N)试验田进行。试验以济麦229为材料,设置2个氮肥水平,分别为240 kg hm-2(传统施氮量,N1)、144 kg hm-2(在传统施氮量的基础上减氮40%,N2);2个喷氮时间,分别为花后7 d(T1)、花后21 d(T2);以及0%、2%、6%、10%四个尿素喷施浓度,分
合理施用氮肥可以提高小麦产量,但过量施氮会降低氮素利用效率,并导致土壤、地下水、空气污染和温室气体排放等环境问题。提高氮素利用效率对于降低氮肥用量和环境污染、实现小麦高产高效生产具有重要意义。宽幅播种可以通过提高小麦地上部氮素积累量和氮素吸收效率协同提高小麦产量和氮素利用效率,其较强的氮素吸收能力为挖掘小麦高产高效栽培的氮肥减施潜力、降低环境污染提供了可能。本试验于2019-2020和2020-2
苹果是我国北方地区栽培面积最大、产量最高的水果,土壤盐渍化和氮肥施用不当是影响苹果生产的重要因素。引起土壤盐渍化的主要是氯化钠,在氯化钠胁迫中,除了钠离子外,氯离子(Cl-)也起非常重要的作用。氯离子通道(CLCs)是一类阴离子转运蛋白,除了调控细胞Cl-运输外,也调控其他阴离子(如硝酸根,NO3-)等的跨膜运输。本研究在苹果CLC基因家族鉴定出9个CLC成员的基础上,从平邑甜茶扩增出MhCLC-