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过表达马铃薯气孔密度调节因子StEPF1增强拟南芥抗旱性

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分子植物育种 2021年第11期19卷 3698-3708页

作者：康乐可庆波西华师范大学环境科学与工程学院南充637002

表皮模式因子1(epidermal patterning factor 1,EPF1)是气孔发育的负调控因子,对于植物生长发育和环境胁迫响应至关重要。为了明确马铃薯EPF1在气孔发育过程中的功能,本研究从‘大西洋’(Atlantic)马铃薯品种中克隆得到气孔密度表皮模... 详细信息

表皮模式因子1(epidermal patterning factor 1,EPF1)是气孔发育的负调控因子,对于植物生长发育和环境胁迫响应至关重要。为了明确马铃薯EPF1在气孔发育过程中的功能,本研究从‘大西洋’(Atlantic)马铃薯品种中克隆得到气孔密度表皮模式因子St EPF1,并对该基因的表达特性及功能进行分析。亚细胞定位显示StEPF1主要定位于细胞间隙并且它在顶端未展开叶中表达最多。StEPF1基因表达量在一天中呈现周期性变化,长日照条件下(16/8 h,光照/黑暗),在授时因子为20 h时表达量达到最高。聚乙二醇(PEG)模拟干旱胁迫、脱落酸(ABA)和NaCl胁迫处理后,其表达水平均呈现出持续降低的趋势。功能鉴定表明,过量表达StEPF1基因的拟南芥(E1)植株相对于野生型(WT)植株的气孔密度显著降低,E1植株的光合速率也随之降低。此外,与野生型相比(WT),E1植株离体叶片的水分散失速率和H2O2含量也显著降低。干旱胁迫下,E1株系的光合速率、气孔导度和瞬时水分利用效率(iWUE)都显著高于野生型拟南芥。综上结果可知,表皮模式因子St EPF1在调控植物气孔密度和抗旱性上具有重要作用,本研究结果为后期通过调节StEPF1基因的表达,培育抗旱节水型马铃薯株系提供理论基础。

关键词：气孔密度 StEPF1基因抗旱性马铃薯

马铃薯块茎膨大期不同程度干旱后复水的源库补偿效应

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应用生态学报 2019年第11期30卷 3777-3786页

作者：刘溢健任建宏殷俐娜邓西平可庆波王仕稳西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学生命科学学院陕西杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100

旱后复水的补偿效应在多种作物的不同生育时期都存在,是植物抵抗逆境胁迫和伤害的重要自我调节机制,也是对有限水分高效利用的体现.本研究在马铃薯块茎膨大期进行两轮干旱后复水处理,明确马铃薯补偿效应产生的干旱胁迫阈值,并从源-库角... 详细信息

旱后复水的补偿效应在多种作物的不同生育时期都存在,是植物抵抗逆境胁迫和伤害的重要自我调节机制,也是对有限水分高效利用的体现.本研究在马铃薯块茎膨大期进行两轮干旱后复水处理,明确马铃薯补偿效应产生的干旱胁迫阈值,并从源-库角度探索马铃薯旱后复水补偿效应产生的缘由.试验选取‘大西洋’马铃薯脱毒组培苗为材料,设置充分供水(W)、轻度干旱后复水(D1-W)、中度干旱后复水(D2-W)和重度干旱后复水(D3-W)4个水分处理并经过两个循环.结果表明:在经过两轮轻度干旱复水后,马铃薯产量表现出超补偿效应,水分利用效率和产量比充分供水分别提高了17.5%和6.3%;中度水分胁迫表现出近等量补偿效应,产量与充分供水差异不大,而水分利用效率提高了8.4%;而重度水分胁迫没有表现出产量补偿效应.不同程度的干旱胁迫均降低马铃薯叶片叶绿素含量、净光合速率、叶面积等源的大小和活性,而在复水后,轻度和中度胁迫出现了超补偿和补偿效应,增强了源的供应能力.同时,适度干旱后复水显著增强了块茎(库)中蔗糖-淀粉代谢途径关键酶的活性,提高了库活性,进而表现为块茎平均重量的增加.综上,马铃薯块茎膨大期适度的水分亏缺在复水后源-库均存在补偿和超补偿效应,以此来弥补干旱带来的损失,最终在产量上表现为补偿或者超补偿效应,并显著提高了水分利用效率.

关键词：干旱胁迫复水补偿效应源-库

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转codA基因杨树耐旱性增强的生理机制

应用与环境生物学报 2017年第1期23卷 60-66页

作者：孙振玫李红兵张丽娟可庆波王仕稳郭尚洙邓西平西北农林科技大学林学院杨陵712100 西北农林科技大学水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室杨陵712100 西北农林科技大学生命科学学院杨陵712100 韩国生命工学研究院大田305-806

研究转胆碱氧化酶(codA)基因杨树对干旱胁迫的响应机制可为杨树耐旱育种及应用提供理论依据.在盆栽条件下研究土壤干旱胁迫及复水对转基因杨树(T)和野生型(NT)生长的影响及叶片中MDA、H_2O_2、甜菜碱含量和抗氧化酶活性等生理指标的影响... 详细信息

研究转胆碱氧化酶(codA)基因杨树对干旱胁迫的响应机制可为杨树耐旱育种及应用提供理论依据.在盆栽条件下研究土壤干旱胁迫及复水对转基因杨树(T)和野生型(NT)生长的影响及叶片中MDA、H_2O_2、甜菜碱含量和抗氧化酶活性等生理指标的影响.结果显示:(1)干旱胁迫后,转基因杨树和野生型的株高、总生物量增长都减慢,但转基因杨树生长状况优于野生型且复水后恢复较快;胁迫5周后,转基因杨树地上地下部的干重分别降低了21.01%和22.97%,而野生型地上地下部的干重则较对照分别降低了47.21%和52.11%,与正常供水相比,转基因植株地上地下部的干重显著高于野生型.(2)杨树叶片中过氧化氢(H_2O_2)、丙二醛(MDA)含量在干旱胁迫后先增加后降低,复水后继续下降,但转基因杨树积累量低于野生型;干旱胁迫下,转基因杨树叶片中游离脯氨酸和甜菜碱的含量显著高于野生型,干旱胁迫3周后,转基因杨树叶片中甜菜碱含量是野生型的2.38倍.(3)随干旱时间延长,杨树叶片中SOD、POD、CAT和APX酶活性逐渐增加,复水后下降,除POD外,转基因杨树抗氧化酶活性普遍高于野生型.本研究结果说明渗透调节物质含量的增加及抗氧化能力的增强是转基因杨树耐旱性和复水后恢复能力增强的内在生理机制.

关键词：胆碱氧化酶转基因杨树干旱胁迫耐旱性甜菜碱

三种转基因甘薯响应PEG-6000模拟干旱胁迫的生理性差异

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植物生理学报 2023年第7期59卷 1339-1350页

作者：牟舒敏张丽娟李红兵关月明可庆波张岁岐郭尚洙邓西平西北农林科技大学资源环境学院陕西杨陵712100 西北农林科技大学水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨陵712100 西北农林科技大学生命科学学院陕西杨陵712100 韩国生命工学研究院韩国大田305-806

干旱是农作物生长的重要影响因子。通过综合比较3种转基因甘薯对干旱胁迫响应的差异,阐明它们应对干旱胁迫的生理响应机制,为后续培育抗旱性强的甘薯品种奠定基础。在15%PEG-6000模拟的干旱胁迫条件下,分别以氧化诱导型启动子SWPA2驱动... 详细信息

干旱是农作物生长的重要影响因子。通过综合比较3种转基因甘薯对干旱胁迫响应的差异,阐明它们应对干旱胁迫的生理响应机制,为后续培育抗旱性强的甘薯品种奠定基础。在15%PEG-6000模拟的干旱胁迫条件下,分别以氧化诱导型启动子SWPA2驱动的转Cu/Zn SOD&APX基因株系、组织特异型启动子SPO驱动的转IbMYB1基因株系和组成型启动子CaMV 35S驱动下的转IbOr基因株系及其各自的野生型对照为供试材料,研究了干旱胁迫条件下3种转基因甘薯的光合指标和抗氧化酶的变化特征,明确3种基因型的抗旱机理。结果表明:随着胁迫时间的延长,3种甘薯品种的净光合速率(Pn)、叶绿素含量和类胡萝卜素含量都持续降低,但3种转基因株系比非转基因对照降幅小,其中转Cu/Zn SOD&APX基因甘薯降幅最小。3种甘薯品种的花青素含量、H2O2和MDA含量都随胁迫时间的延长呈上升趋势,但转基因株系比非转基因对照的H_(2)O_(2)和MDA含量升幅小,其中转Ib MYB1基因甘薯花青素累积约为胁迫前的2.5倍左右。干旱胁迫后,甘薯叶片中类胡罗卜素含量随胁迫时间的延长而降低,转IbOr基因株系类胡萝卜素含量显著高于对照。甘薯的抗氧化酶(SOD、POD、APX、CAT)活性随胁迫时间的延长呈先升后降的趋势,其中,转Cu/Zn SOD&APX基因株系的抗氧化酶活性升高幅度最大,抗氧化能力最强。干旱胁迫后转IbMYB1甘薯DPPH清除能力一直维持在较高水平,表明非酶促抗氧化能力较强。综合分析表明转Cu/Zn SOD&APX株系抗旱性最强,转IbMYB1基因株系次之,转IbOr基因株系抗旱性较弱。转Cu/Zn SOD&APX基因甘薯通过较强的抗氧化酶活性以减轻氧化伤害作用,从而保持较高的叶绿素含量和类胡萝卜素含量,进而维持较高的净光合速率,提高抗旱性。转IbMYB1基因株系主要通过非酶促的抗氧化剂花青素含量的提高和较强的DPPH清除能力以保护叶绿体,从而增强光合能力,提高抗旱性。而转IbOr基因株系主要通过类胡萝卜素含量的累积来清除活性氧,保护叶绿体结构,减少膜脂氧化损伤,从而提高对干旱胁迫的抗性。

关键词：转基因甘薯 PEG-6000模拟干旱胁迫抗氧化剂酶活性光合速率

三种转基因甘薯株系响应盐胁迫的生理机制分析

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分子植物育种 2024年

作者：牟舒敏张丽娟李红兵关月明可庆波张岁岐郭尚洙邓西平西北农林科技大学资源环境学院西北农林科技大学水土保持科学与工程学院黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室西北农林科技大学生命科学学院韩国生命工学研究院

为了探索盐胁迫下三种转基因甘薯的生理性差异，本研究利用转Cu/Zn SOD&APX、IbMYB1、IbOr基因株系和各自野生型株系为材料，通过室内水培实验，探究100 mmol/L的NaCl胁迫下各甘薯光合指标、抗氧化系统以及Na+离子浓度和Na+/K+的差异性... 详细信息

为了探索盐胁迫下三种转基因甘薯的生理性差异，本研究利用转Cu/Zn SOD&APX、IbMYB1、IbOr基因株系和各自野生型株系为材料，通过室内水培实验，探究100 mmol/L的NaCl胁迫下各甘薯光合指标、抗氧化系统以及Na+离子浓度和Na+/K+的差异性变化，明确三种转基因甘薯抗盐性的内在机理。研究结果表明：转Cu/Zn SOD&APX、IbMYB1、IbOr基因均对提高甘薯抗盐性起到正向的促进作用，但三种转基因甘薯之间抗盐性差异较大。转Cu/Zn SOD&APX、IbMYB1、IbOr基因株系分别通过维持较高的抗氧化酶活性、花青素含量、类胡萝卜素含量和较低的Na+/K+比率，有利于降低活性氧水平、缓解膜脂损伤和离子毒害，从而维持叶片较高的光合能力来提高甘薯的抗盐性。另外，综合分析表明：转Cu/Zn SOD&APX基因甘薯株系抗盐性较强，转IbMYB1基因株系次之，转IbOr基因株系抗盐性最弱。研究转基因甘薯响应盐胁迫的生理机制为抗盐甘薯育种提供理论依据。

关键词：转基因甘薯盐胁迫光合速率抗氧化酶活性离子毒害

头孢青霉素和羧苄青霉素对大豆子叶节茎再生的影响

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黑龙江八一农垦大学学报 2011年第5期23卷 17-20页

作者：可庆波王丽艳王艳张春涛殷奎德黑龙江八一农垦大学生命科学技术学院大庆163319

试验通过向茎诱导培养基和茎伸长培养基中添加不同浓度的头孢青霉素(Cef)和羧苄青霉素(Cb)来研究二者对大豆子叶节茎再生潜在的影响。一定浓度的Cef或Cb对大豆子叶节部位茎的再生有促进或抑制作用。不同基因型大豆的最适Cef或Cb添加浓... 详细信息

试验通过向茎诱导培养基和茎伸长培养基中添加不同浓度的头孢青霉素(Cef)和羧苄青霉素(Cb)来研究二者对大豆子叶节茎再生潜在的影响。一定浓度的Cef或Cb对大豆子叶节部位茎的再生有促进或抑制作用。不同基因型大豆的最适Cef或Cb添加浓度不同。培养基中添加100 mg.L-1 Cef或120 mg.L-1 Cb能显著提高垦农18号(K18)子叶节部位丛生芽的诱导及可伸长茎的生成和伸长;150 mg.L-1 Cef对垦农4号(K4)子叶节部位茎的再生有显著的促进作用1,20 mg.L-1 Cb和200 mg.L-1 Cb分别显著提高K4丛生芽的再生和随后可伸长茎的生成及伸长。经121℃高压灭菌处理的Cef和Cb对大豆子叶节部位丛生芽的诱导和可伸长茎的生成及伸长有显著的抑制作用。

关键词：羧苄青霉素头孢青霉素子叶节茎再生大豆

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用键参数函数法研究卤代甲烷的热力学性质

武汉工程大学学报 2009年第9期31卷 16-19页

作者：赵鹏可庆波吴启勋青海民族大学化学与生命科学学院青海西宁810007 黑龙江八一农垦大学生命科学技术学院黑龙江大庆163319

根据键长、电负性与化合物性质的联系构建了两个新的键参数X、B,用键参数X,B与70种卤代甲烷的标准生成焓、标准吉布斯自由能、标准熵、等压热容等热力学性质进行关联(采用SPSS13.0软件处理数据);结果表明:该法所得预测值准确,具有计算简... 详细信息

根据键长、电负性与化合物性质的联系构建了两个新的键参数X、B,用键参数X,B与70种卤代甲烷的标准生成焓、标准吉布斯自由能、标准熵、等压热容等热力学性质进行关联(采用SPSS13.0软件处理数据);结果表明:该法所得预测值准确,具有计算简单,相关性好等显著特点,有一定的推广应用价值.

关键词：键参数卤代甲烷热力学性质

马铃薯气孔密度表皮模式因子的克隆和功能分析

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马铃薯气孔密度表皮模式因子的克隆和功能分析

马铃薯气孔密度表皮模式因子StSTOMAGEN的克隆和功能分析

科技创新与扶贫攻坚——陕西省农作物学会第二届会员代表大会暨2019年学术年会

作者：王艳丽谢天王仕稳邓西平可庆波水土保持研究所西北农林科技大学

马铃薯(Solanum tuberosum L.)是我国重要的粮食作物之一,然而干旱等逆境严重影响了马铃薯的品质和产量。因此,培育强抗旱性与高效水分利用效率兼得的马铃薯品种对保障我国粮食安全具有重要意义。气孔是植物与外界环境进行气体交换和水...

马铃薯(Solanum tuberosum L.)是我国重要的粮食作物之一,然而干旱等逆境严重影响了马铃薯的品质和产量。因此,培育强抗旱性与高效水分利用效率兼得的马铃薯品种对保障我国粮食安全具有重要意义。气孔是植物与外界环境进行气体交换和水分交换的通道,精细地调控植物的蒸腾作用、光合作用和呼吸作用。气孔的发育过程涉及信号转导,细胞命运转化和细胞不对称分裂等重要的发育调控事件。表皮模式因子(EPFs)能与下游类受体膜蛋白和细胞表面类受体激酶共同作用调控气孔发育和形成。然而截至目前,针对马铃薯EPFs的研究尚未有报道。本研究从马铃薯品种’大西洋’(Atlantic)中克隆得到两种气孔密度表皮模式因子StEPF2与StSTOMAGEN,并对这两种基因的表达特性及功能进行了初步分析。系统进化树分析表明,StEPF2与StSTOMAGEN的氨基酸序列与其他物种的EPF2和STOMAGEN高度保守,都含有信号肽结构和6-8个保守的半胱氨酸残基。亚细胞定位结果显示StEPF2定位于细胞膜/间隙,而StSTOMAGEN在细胞核与细胞膜中都有表达。qRT-PCR结果显示,StEPF2与StSTOMAGEN在马铃薯的根、块茎、茎、叶中均有表达,且二者均在嫩叶中表达最多。有意思的是,这两种基因的表达量在一天中呈现周期性变化,长日照条件下(16/8 h,light/dark),在授时因子为20 h时表达量达到最高。PEG模拟干旱胁迫处理后,它们的表达量均在4 h达到峰值;而ABA和NaCl胁迫处理后,二者的表达水平均呈现出持续降低的趋势。随后,我们通过农杆菌介导的浸花法分别获得过量表达StEPF2与StSTOMAGEN基因的转基因拟南芥植株。通过PCR和chi-test等筛选分析,成功获得T3代转StEPF2纯合体(E2植株)14株和转StSTOMAGEN纯合体(ST植株)8株。后经qRT-PCR、Western-blot和预实验等,分别选取其中三个株系做后续研究。功能鉴定表明E2植株的气孔密度显著降低,而植株的抗旱能力显著提升;然而ST植株的气孔密度显著增多,同时植株的抗旱能力却显著低于野生型拟南芥。综上结果表明,表皮模式因子StEPF2和StSTOMAGEN二者在调控气孔密度和植株抗旱性上呈相反的作用,该结果为后期通过调节气孔密度表皮模式因子的表达,培育抗旱节水型马铃薯株系奠定理论基础。

关键词：

来源： cnki会议评论

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干旱地区农业研究 2020年第4期38卷 235-244页

作者：王艳丽谢天张春丽李娟娟刘溢健李红兵殷俐娜王仕稳邓西平可庆波西北农林科技大学生命科学学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学水土保持研究所陕西杨凌712100

为了研究马铃薯EPFL9/StSTOMAGEN基因在气孔发育过程中的功能,从马铃薯品种大西洋中克隆得到气孔密度表皮模式因子StSTOMAGEN,将其通过农杆菌介导的遗传转化方法,在拟南芥中异位表达,对该基因的表达特性及功能进行分析。结果显示:StSTOM... 详细信息

为了研究马铃薯EPFL9/StSTOMAGEN基因在气孔发育过程中的功能,从马铃薯品种大西洋中克隆得到气孔密度表皮模式因子StSTOMAGEN,将其通过农杆菌介导的遗传转化方法,在拟南芥中异位表达,对该基因的表达特性及功能进行分析。结果显示:StSTOMAGEN主要定位于细胞间隙和细胞核,并且它在顶端未展开叶中表达最多,表达量在1 d中呈现周期性变化,长日照条件下(16 h/8 h,光/暗),在授时因子为20 h时表达量最高;聚乙二醇(PEG)模拟干旱胁迫处理4 h后其表达量达到最高,而脱落酸(ABA)和NaCl胁迫处理后,其表达水平呈现出持续降低的趋势。功能鉴定表明,过表达StSTOMAGEN基因的拟南芥(ST)相对于野生型(WT)气孔密度增大63%~83%,光合速率增大36%~42%。此外,ST植株离体叶片的水分散失速率增大24%~55%,离体叶片H2O2含量也显著升高,约为野生型的50%~100%。干旱胁迫下,ST株系的光合速率、Fv/Fm和瞬时水分利用效率都显著低于野生型,其中光合速率降低55%~66%,Fv/Fm降低22%~50%,瞬时水分利用效率降低11%~12%。综上结果可知,表皮模式因子StSTOMAGEN通过正调控气孔密度而降低植物的抗旱性,该结果为后期通过基因编辑技术降低StSTOMAGEN基因的表达,培育抗旱节水型马铃薯新品种奠定理论基础。

关键词：气孔密度 StSTOMAGEN 抗旱性马铃薯