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转基因甘薯旱后复水的修复机制和叶片喷施H_2O_2的效果

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干旱地区农业研究 2011年第4期29卷 13-18页

作者：董永会邓西平郭尚洙西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室/生命科学学院陕西杨凌712100 韩国生命工学研究院

对转入铜/锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn SOD)和抗坏血酸氧化酶(APX)基因的甘薯和非转基因甘薯进行PEG胁迫处理(PE组)和H2O2处理后再胁迫处理(PE+组),对比胁迫后两个处理组及其对照组的抗氧化酶活性、MDA与H2O2的变化情况。得出胁迫和复水前期... 详细信息

对转入铜/锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn SOD)和抗坏血酸氧化酶(APX)基因的甘薯和非转基因甘薯进行PEG胁迫处理(PE组)和H2O2处理后再胁迫处理(PE+组),对比胁迫后两个处理组及其对照组的抗氧化酶活性、MDA与H2O2的变化情况。得出胁迫和复水前期,转基因植株抗氧化酶活性和光合速率高于非转基因植株,MDA和H2O2含量则低于非转基因植株,复水后期抗氧化酶活性下降较快,出现较高的光合速率以及较低的MDA和H2O2含量;PE+组比PE组表现出了较强的抗氧化酶活性,也出现较高的MDA和H2O2含量和较低光合速率。研究表明:转基因甘薯更具有抗旱优势;H2O2预处理后有加重其胁迫程度的趋势。

关键词：甘薯转基因干旱复水过氧化氢(H2O2)

过表达IbOr基因甘薯增强抗盐性的生理机制

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应用与环境生物学报 2017年第1期23卷 54-59页

作者：张丽娟李红兵孙振玫王仕稳郭尚洙邓西平西北农林科技大学生命科学学院杨陵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 西北农林科技大学林学院杨陵712100 韩国生命工学研究院大田305-806

明确转基因甘薯对盐胁迫响应的生理机制,开发种植耐盐性强甘薯对有效利用盐渍化土地和缓解能源危机具有重要的理论与实践意义.以过表达IbOr基因甘薯及其非转基因甘薯为实验材料,通过室内水培试验,研究150mmol/L NaCl胁迫不同时期甘薯叶... 详细信息

明确转基因甘薯对盐胁迫响应的生理机制,开发种植耐盐性强甘薯对有效利用盐渍化土地和缓解能源危机具有重要的理论与实践意义.以过表达IbOr基因甘薯及其非转基因甘薯为实验材料,通过室内水培试验,研究150mmol/L NaCl胁迫不同时期甘薯叶片光合参数和抗氧化酶活性等变化规律.结果显示,随着盐胁迫时间延长,甘薯叶片中叶绿素、类胡萝卜素含量及叶片净光合速率(P_n)、气孔导度、胞间CO_2浓度、蒸腾速率都显著降低,但转基因甘薯降低幅度更小.盐胁迫3 d后,转基因甘薯叶片中O_2—·和MDA含量分别为61.23μg/g FW和22.51μmol/g FW,而非转基因植株叶片中O_2—·和MDA含量分别达到80.56μg/g FW和31.92μmol,分别是转基因甘薯的1.31和1.42倍,相比于非转基因植株,盐胁迫后转基因甘薯叶片中具有较低水平的O_2—·和MDA含量.甘薯叶片中SOD、POD和CAT的活性在胁迫后都表现出先升高后降低趋势,且转基因甘薯的酶活性显著高于非转基因甘薯.Na^+含量在盐胁迫后也显著升高,胁迫9d后,转基因和非转基因植株叶片中Na^+含量分别达到25.44 mg/g DW和35.08 mg/g DW,分别是处理前的11.47倍和14.83倍,并且转基因甘薯Na^+含量显著低于非转基因甘薯.以上结果说明盐胁迫下转基因甘薯具有较低的活性氧含量并且膜脂的损伤较小,保持了相对较高的叶绿素含量且含较高类胡萝卜素含量进而维持相对较强的光合作用;转基因甘薯抗盐性的增强很可能通过提高甘薯抗氧化胁迫的能力来实现.

关键词：转基因甘薯盐胁迫净光合速率蒸腾速率类胡萝卜素抗氧化酶

甘薯块根膨大后期β-淀粉酶和淀粉含量相关性分析

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食品工业科技 2013年第19期34卷 93-96页

作者：陈显让李红兵康乐郭尚洙邓西平西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100 西北农林科技大学林学院陕西杨凌712100 韩国生命工学研究院韩国大田305-806

为了研究甘薯β-淀粉酶和淀粉含量相关性,对不同基因型的甘薯薯块在果实膨大期到收获期期间淀粉率和β-淀粉酶活性进行测定。结果表明:多数甘薯薯块淀粉率呈升高趋势,升幅为1到5个百分点,而β-淀粉酶活性多呈下降趋势,并且不同品系间的... 详细信息

为了研究甘薯β-淀粉酶和淀粉含量相关性,对不同基因型的甘薯薯块在果实膨大期到收获期期间淀粉率和β-淀粉酶活性进行测定。结果表明:多数甘薯薯块淀粉率呈升高趋势,升幅为1到5个百分点,而β-淀粉酶活性多呈下降趋势,并且不同品系间的酶活性差异较大。相关性分析表明,甘薯膨大后期,薯块中淀粉率变化和β-淀粉酶活性变化有一定相关性,但不同基因型的相关性正负和显著性有所区别。

关键词：甘薯果实膨大期收获期淀粉率淀粉酶活性

叶片喷施H2O2以及转入Cu/Zn SOD和APX基因对甘薯幼苗冷后恢复的作用

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中国农业科学 2010年第7期43卷 1379-1388页

作者：伍小兵成雨洁邓西平郭尚洙西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室韩国生命工学研究院

【目的】研究转入铜/锌超氧化物歧化酶(Cu/ZnSOD)和抗坏血酸氧化酶(APX)基因甘薯幼苗在短时间冷胁迫处理后的恢复过程中与其非转基因对照株比较是否具有抗冷优势,以及用外源过氧化氢(H2O2)于冷胁迫前预处理甘薯叶片能否增强幼苗的冷后... 详细信息

【目的】研究转入铜/锌超氧化物歧化酶(Cu/ZnSOD)和抗坏血酸氧化酶(APX)基因甘薯幼苗在短时间冷胁迫处理后的恢复过程中与其非转基因对照株比较是否具有抗冷优势,以及用外源过氧化氢(H2O2)于冷胁迫前预处理甘薯叶片能否增强幼苗的冷后恢复能力。【方法】以转入Cu/ZnSOD和APX基因的甘薯幼苗及其非转基因对照株为试验材料,研究在5℃下冷胁迫一夜(12h)后,植株的细胞膜透性、各种抗氧化酶活性以及光合作用的各项指标的变化过程,以了解植株的冷后恢复情况;以及用1.0mmol·L-1H2O2于冷胁迫前4h叶片喷施预处理对其抗冷性的影响。【结果】(1)在短时间(12h)冷胁迫后的很短时间(2h)内,非转基因植株的APX、SOD、CAT(过氧化氢酶)这3种抗氧化酶活性及类胡萝卜素含量显著降低,膜透性升高,光合色素以及光合电子传递链受到破坏,光合速率显著下降;在经过26h的室温恢复后,植株的上述3种抗氧化酶活性及类胡萝卜素含量都得到显著提升,但膜透性继续增加,光合电子传递链得到修复,而光合色素却显著下降,光合作用恢复。(2)与非转基因对照植株相比较,转基因植株在冷胁迫后表现出较高的上述3种抗氧化酶活性及类胡萝卜素含量、较低的膜透性、较强的光合色素以及光合电子传递系统保护能力,其光合速率也相对较强。(3)用1.0mmol·L-1H2O2预处理组的植株对比未预处理的对照株,在冷胁迫后的恢复过程中,表现出了较强的SOD与APX酶活性的恢复能力,较低的MDA产生量以及膜透性,且冷处理后植株的生长状况更加良好。【结论】转基因植株在冷胁迫处理中较非转基因对照表现出较强的冷耐受性,在冷后恢复过程中也显示出更强的恢复能力,转基因甘薯幼苗更具有抗冷优势;用1.0mmol·L-1H2O2预处理植株能够显著提高甘薯幼苗的冷后恢复能力,增强其抗冷性。

关键词：甘薯过氧化氢(H2O2) 转基因抗冷性

渗透胁迫诱导转Cu／ZnSOD和APX基因甘薯根系差异蛋白质组学研究

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西北农林科技大学学报（自然科学版） 2013年第10期41卷 88-96页

作者：康乐李红兵陈显让郭尚洙邓西平西北农林科技大学林学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌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 韩国生命工学院环境生物技术研究中心韩国大田305-806

【目的】利用蛋白质组学手段,研究短期渗透胁迫条件下,转Cu/Zn SOD和APX基因甘薯(T)及非转基因甘薯(NT)根系蛋白质的表达差异。【方法】以水培转Cu/Zn SOD和APX基因甘薯(T)及非转基因甘薯(NT)根系为材料,用100g/L PEG6000渗透胁迫处理2... 详细信息

【目的】利用蛋白质组学手段,研究短期渗透胁迫条件下,转Cu/Zn SOD和APX基因甘薯(T)及非转基因甘薯(NT)根系蛋白质的表达差异。【方法】以水培转Cu/Zn SOD和APX基因甘薯(T)及非转基因甘薯(NT)根系为材料,用100g/L PEG6000渗透胁迫处理24h,以未胁迫的NT为对照,提取根总蛋白,进行双向电泳分离,考染法凝胶染色,扫描凝胶图像用于软件检测。【结果】在T、NT和对照中分别检测到836,812,881个蛋白点;t测验发现,与对照相比,T和NT有34个蛋白点丰度发生1.5倍以上显著变化(P1.5,Quality>80)。经基质辅助激光解析飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)分析,34个差异表达蛋白点中23个得到了有效鉴定。在鉴定的23个蛋白中,有10个蛋白在T和NT中共同上调或下调表达,包括ATP合酶F1β亚基、烯醇酶、26S蛋白酶体调节亚基6、ACC合成酶2等;另外13个蛋白在T和NT中表达各异,包括核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶结合蛋白β亚基和蔗糖合成酶等。【结论】10个在T和NT中共同上调或下调表达的蛋白,是甘薯应答渗透胁迫的普遍应答蛋白,反映了T和NT根系对短期渗透胁迫共同的响应机制;另外13个在T和NT中表达各异的蛋白,表明转基因使甘薯根系蛋白质在短期渗透胁迫下表现出特异的响应机制。

关键词：转基因甘薯蛋白质组学双向电泳基质辅助激光解吸飞行时间质谱

转多抗基因新疆大叶苜蓿光合生理特征对土壤水分变化的响应

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草业学报 2018年第11期27卷 95-105页

作者：李敏苏国霞熊沛枫康继月郭尚洙王智徐炳成西北农林科技大学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 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100 韩国生命工学研究院植物系统工程研究中心

以新疆大叶苜蓿及其为母本的4种转基因株系(SN:转AtNDPK2基因;SC:转codA基因;SOR:转IbOr基因;SAF:转AtABF3基因)为研究材料,通过盆栽控制试验,比较研究了不同土壤水分条件下始花期各株系苜蓿的光合和荧光参数特征。结果表明,随土壤含水... 详细信息

以新疆大叶苜蓿及其为母本的4种转基因株系(SN:转AtNDPK2基因;SC:转codA基因;SOR:转IbOr基因;SAF:转AtABF3基因)为研究材料,通过盆栽控制试验,比较研究了不同土壤水分条件下始花期各株系苜蓿的光合和荧光参数特征。结果表明,随土壤含水量从80%FC(田间持水量)降至40%FC,各株系叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)均呈下降趋势,叶片瞬时水分利用效率(WUEi)呈上升趋势。在40%FC时,各转基因株系Pn值(11.19～21.58μmol·m^(-2)·s^(-1))均显著(P<0.05)大于非转基因株系(6.06μmol·m^(-2)·s^(-1)),各株系间WUEi无差异但以转AtABF3基因株系最大(3.22μmol·mmol^(-1))。土壤水分降低过程中,各株系叶片初始荧光(Fo),最大光化学效率(Fv/Fm)和光化学淬灭系数(qP)值总体呈下降趋势,实际光化学效率(ΦPSⅡ)和表观电子传递效率(ETR)值呈先上升后下降,而非光化学淬灭系数(NPQ)值整体呈上升趋势。转基因株系qP值出现显著下降时的土壤水分含量(50%FC)低于非转基因(70%FC)苜蓿。在40%FC时,转基因株系Fv/Fm(0.78～0.82)值显著高于非转基因苜蓿(0.58)。总体表明,转多抗基因均不同程度地提高水分胁迫条件下新疆大叶苜蓿的光合性能,其中转codA基因株系可维持较高光合速率,转IbOr基因株系能维持较高光能利用能力,转AtABF3基因株系能够高效利用水分,转AtNDPK2基因株系总生物量最高。

关键词：多抗基因紫花苜蓿干旱胁迫光合特征荧光参数

转苜蓿MsOr基因烟草光合-光响应和光合-CO2响应曲线特征研究

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草地学报 2020年第1期28卷 20-30页

作者：赖帅彬潘新雅简春霞李军保郭尚洙徐炳成王智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凌712100 陕西省治沙研究所陕西榆林719000 韩国生命工学研究院植物系统工程研究中心韩国大田305-806 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100

为明确苜蓿(Medicago sativa)Orange基因的表达对植物光合作用的影响,以转Orange(MsOr)基因型烟草(TOR1与TOR2)和野生型烟草(WT)为研究材料,采用盆栽控制试验,比较研究了WT,TOR1和TOR2叶片光响应曲线和CO 2响应曲线,并测定其叶片类胡萝... 详细信息

为明确苜蓿(Medicago sativa)Orange基因的表达对植物光合作用的影响,以转Orange(MsOr)基因型烟草(TOR1与TOR2)和野生型烟草(WT)为研究材料,采用盆栽控制试验,比较研究了WT,TOR1和TOR2叶片光响应曲线和CO 2响应曲线,并测定其叶片类胡萝卜素含量。结果表明:直角双曲线修正模型可较好地拟合烟草光响应曲线和CO 2响应曲线;在一定光合有效辐射强度和CO 2浓度范围内,随光强和CO 2浓度增加,TOR1和TOR2的净光合速率均显著高于WT(P<0.05);TOR1和TOR2的最大净光合速率、光饱和点、CO 2饱和点、羧化效率、暗呼吸速率和光呼吸速率显著高于WT,而CO 2补偿点显著低于WT(P<0.05);TOR1和TOR2的叶片总类胡萝卜素含量约为WT的2倍。研究表明:苜蓿MsOr基因的表达促进了烟草植株叶片类胡萝卜素的积累,同时提高了其光能和CO 2利用能力,增强了植株对高光强、高CO 2浓度环境的适应能力。

关键词： MsOr基因类胡萝卜素光合作用最大净光合速率光响应曲线 CO 2响应曲线

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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