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低温胁迫下漯麦163的生理生化变化及抗寒基因表达分析

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麦类作物学报 2023年第10期43卷 1298-1303页

作者：曹燕燕葛昌斌廖平安崔江宽黄杰郭春强王君卢雯瑩漯河市农业科学院河南漯河462300 河南农业大学植物保护学院河南郑州450002

为明确拔节期低温对小麦新品种漯麦163的生理生化以及抗寒基因表达特性的影响,以漯麦163及其母本漯麦6010为材料,于拔节期在人工智能低温室进行低温胁迫,分析低温胁迫对两品种叶片叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性和脯氨酸含量的影... 详细信息

为明确拔节期低温对小麦新品种漯麦163的生理生化以及抗寒基因表达特性的影响,以漯麦163及其母本漯麦6010为材料,于拔节期在人工智能低温室进行低温胁迫,分析低温胁迫对两品种叶片叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性和脯氨酸含量的影响,并对抗寒相关基因(SOD、WCS120、LEA和P5CS)的表达模式进行分析。结果表明,持续低温胁迫下,两个品种的叶绿素含量均显著下降,SOD活性和脯氨酸含量均呈现先升后降的变化趋势。对抗寒相关基因的表达模式进行分析,发现与对照(低温处理0 d)相比,低温胁迫下,SOD和WCS120基因的表达量在两品种中于处理后不同时间点均显著下降;LEA基因的表达量在漯麦6010中于处理后不同时间点显著下降,而在漯麦163中于低温处理1 d后显著提高;P5CS基因的表达量在漯麦163于低温处理3 d后以及在漯麦6010于低温处理2 d和3 d后均显著提高。结合大田观察,发现漯麦163和漯麦6010均具有较强的耐倒春寒能力,可作为抗寒性亲本种质资源。

关键词：小麦拔节期抗寒性生理生化抗寒基因

青海茄参转录组和蛋白组分析及相关抗寒基因的克隆

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青海茄参转录组和蛋白组分析及相关抗寒基因的克隆

作者：宋帅青海大学

学位级别：硕士

冬季连续的低温影响着蔬菜的产量和品质,在我国北方地区尤为严重。随着生物技术的迅速发展,分子育种技术已成为研究和改良蔬菜抗逆性的重要手段。青海茄参分布于青海和西藏的高海拔、寒冷地区,蕴藏着丰富的抗寒基因资源。因此,为深入了... 详细信息

冬季连续的低温影响着蔬菜的产量和品质,在我国北方地区尤为严重。随着生物技术的迅速发展,分子育种技术已成为研究和改良蔬菜抗逆性的重要手段。青海茄参分布于青海和西藏的高海拔、寒冷地区,蕴藏着丰富的抗寒基因资源。因此,为深入了解低温胁迫下青海茄参叶片中基因和蛋白的表达分布、变化规律、调控方式及其分子适应性等方面的独特性,挖掘青海茄参中抗寒相关基因和代谢途径。本研究利用高通量转录组测序技术结合TMT标记的方法对0℃低温胁迫处理12 h前后青海茄参叶片的转录组与蛋白组进行了分析,具体研究结果总结如下:1.通过对比0℃低温胁迫处理12 h前后青海茄参叶片转录组表达谱的变化,共获得了大约2203万条高质量的clean reads,总共含大约6.6 Gb的碱基,Q30碱基百分比均在92%及以上,GC含量为42%～43%。两个时间点的叶片共检测出差异表达的基因2914个,包含1919个上调基因,995个下调基因。对它们进行代谢通路富集分析,发现这些差异基因主要存在于光合、冷调节信号转导、抗寒生理代谢等与胁迫应答有关的通路中。通过分析相关通路中差异基因的功能,筛选出了部分与青海茄参抗寒相关的候选基因。2.利用TMT标记的方法对与转录组测序相同的青海茄参叶片样品进行了蛋白组的测序分析,构建了青海茄参叶片的蛋白组数据库,共获得10379个青海茄参叶片中蛋白的相关信息,通过质量检测证明了所获得蛋白的可靠性。0和12 h的样本中共筛选出了231个差异蛋白,其中上调表达的蛋白质有35个,下调表达的蛋白质有196个。对差异蛋白进行分类和功能分析,发现细胞组分和胁迫响应注释的差异表达蛋白较多,代谢通路主要集中在二萜类生物合成、黄酮类生物合成等次生代谢物合成途径。通过与转录组的数据进行联合分析,发现了19个与转录组相关的蛋白质,其中9个呈现出与转录组一致的变化趋势,而另外10个则呈现出相反的变化趋势。KEGG注释分析表明有5对相关子被分别注释到了黄酮类生物合成、光合作用、脂肪代谢、二萜类生物合成和碳代谢通路中。从表达趋势相同的相关子中筛选出了McACT基因作为联合分析的候选基因进行进一步分析。3.选取联合分析的候选基因McACT采用RT-PCR的方法进行基因克隆。获得McACT的开放阅读框长度(ORF)为1323 bp,总共编码了440个氨基酸,蛋白质的分子量为50229.99 k Da,理论等电点为6.65,预测分析表明该蛋白具有稳定性和亲水性。经过结构域分析发现其不具有信号肽和跨膜结构域。亚细胞定位预测其最有可能位于细胞质当中,属于BAHD家族的第Ⅳ亚族胍丁胺香豆酰转移酶中的一员。实时荧光定量的结果表明,0℃低温胁迫下的青海茄参叶片中McACT基因在24 h内的相对表达量先上升后下降,在12 h达到最高,对低温胁迫具有积极的响应并起到正调控的作用。

关键词：青海茄参转录组蛋白组抗寒基因

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抗寒基因ICE1的克隆与转化烟草的研究

抗寒基因ICE1的克隆与转化烟草的研究

作者：黄文功黑龙江八一农垦大学

学位级别：硕士

低温冷害使许多植物生存受到严重危害,全球每年因低温冷害造成的农作物损失高达数千亿元,研究并提高植物抗寒能力具有重要的理论意义和现实意义。随着人口的增长和耕地面积的不断减少,提高作物的产量越来越受到人们的广泛关注,而气候条... 详细信息

低温冷害使许多植物生存受到严重危害,全球每年因低温冷害造成的农作物损失高达数千亿元,研究并提高植物抗寒能力具有重要的理论意义和现实意义。随着人口的增长和耕地面积的不断减少,提高作物的产量越来越受到人们的广泛关注,而气候条件是影响作物产量的重要因素之一。冷害一直制约着作物产量的提高,较为严重的冷害甚至造成作物绝产,如果能培育出抗寒作物品种,就可能延长作物的生育期,也会抵御骤然低温对作物造成的不良影响,对提高作物的产量有着非常重要的意义。因此,培育抗寒的作物品种无疑是一种最佳的选择。由于植物抗逆性状本身的复杂性及其与数量性状位点连锁关系的复杂性,采用传统的育种方法以获得优良品种已经十分困难。随着生物技术的发展,导入外源基因提高植物抗逆性已成为现代植物育种的主要手段。近年来转基因植物的研究取得了巨大进展,已获得转基因植物百余种,涉及50多个物种。目前,人们从拟南芥中克隆到了抗寒基因,构建植物表达载体转化拟南芥,提高了阳性拟南芥植株的抗寒性。本研究从拟南芥的RNA中克隆到抗寒基因,同时从拟南芥的基因组DNA中克隆到冷诱导启动子rd29A,将ICE1分别连上CaMV35S启动子和冷诱导启动子rd29A,分别构建成植物表达载体pBin35SICE1和pBinrd29ICE1,二者同时通过农杆菌介导的方法转化烟草。通过抗性筛选(诱导生芽,诱导生苗,诱导生根),移栽等过程,获得了100多棵抗性转基因再生烟草植株,通过PCR鉴定大约有44%为阳性。本研究为烟草抗寒育种提供种质资源。

关键词：抗寒基因 ICE1 克隆转化烟草

异色瓢虫低温胁迫下过冷却点变化及抗寒基因表达分析

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中国农业科学 2016年第4期49卷 677-685页

作者：邬梦静徐青叶刘雅施兴荣沈祺达杨萌萌王世贵唐斌杭州师范大学生命与环境科学学院

【目的】异色瓢虫(Harmonia axyridis)是一种重要的捕食性天敌昆虫资源,在东北地区以成虫越冬,具有非常强的抗寒能力。以过冷却点和抗寒基因的m RNA水平变化作为瓢虫抗寒性能指标,探索低温胁迫提高瓢虫抗寒的作用。【方法】将野外采集... 详细信息

【目的】异色瓢虫(Harmonia axyridis)是一种重要的捕食性天敌昆虫资源,在东北地区以成虫越冬,具有非常强的抗寒能力。以过冷却点和抗寒基因的m RNA水平变化作为瓢虫抗寒性能指标,探索低温胁迫提高瓢虫抗寒的作用。【方法】将野外采集到的异色瓢虫通过0、5和10℃3种不同温度,进行2、12和24 h 3种时间的低温胁迫处理,测定过冷却点的变化,得到最佳低温胁迫条件。以室内饲养的异色瓢虫作为对照组,分别在5℃低温条件下储存10、20和30 d,测定过冷却点变化和存活情况。根据转录组和数字表达谱(digital gene expression,DGE)数据分析确定6个重要抗寒基因,选择18S作为内参基因,采用实时荧光定量PCR检测异色瓢虫6个重要抗寒基因在低温胁迫和保存时m RNA水平上的相对表达量,分析其在抗寒过程中所起的作用。【结果】5℃低温胁迫12 h能够显著降低异色瓢虫的过冷却点。在低温保存过程中,低温胁迫组异色瓢虫过冷却点和存活率低于未进行低温胁迫组。实时荧光定量PCR检测发现HSP21.4、trehalase、transketolase、ATP-grasp fold domain protein和dopa decarboxylase在低温胁迫过程中表达量上调,而erythrocyte binding protein的表达量下调。且在低温保存过程中HSP21.4一直处于高表达状态,显著高于未进行低温胁迫组,其余5个基因在低温保存过程中处于低表达状态,显著低于未进行低温胁迫组。【结论】低温胁迫能够降低异色瓢虫的过冷却点,但不一定能够提高夏季野外耐高温异色瓢虫的存活能力。HSP21.4和erythrocyte binding protein分别通过高表达和低表达来提高异色瓢虫的抗寒能力,而trehalase、transketolase、ATP-grasp fold domain protein和dopadecarboxylase通过在低温胁迫过程中高表达,保护异色瓢虫抵御寒冷环境。

关键词：异色瓢虫低温胁迫抗寒基因定量表达低温储存

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植物抗冻蛋白和抗寒基因表达的调控

植物生理学通讯 2003年第6期39卷 555-560页

作者：郭惠红高述民李凤兰郭蔚岚北京林业大学生物学院北京100083

综述了植物抗冻蛋白及抗寒基因表达调控的最新研究进展。

关键词：抗冻蛋白抗寒基因表达调控

温度胁迫下烟粉虱MED隐种与亚洲Ⅱ3隐种三个抗寒基因表达模式的分析

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植物保护 2018年第1期44卷 52-58页

作者：申晓娜吕志创李有志刘万学万方浩湖南农业大学植物保护学院长沙410128 中国农业科学院植物保护研究所植物病虫害生物学国家重点研究室北京100193

烟粉虱Bemisia tabaci具有强的温度耐受性,但烟粉虱入侵种MED隐种与本地种亚洲Ⅱ3隐种在我国的地理分布上存在巨大的差异。因此本研究以烟粉虱MED隐种和亚洲Ⅱ3隐种为研究对象,采用qRT-PCR技术分别检测两种烟粉虱3个抗寒基因(erythrocyt... 详细信息

烟粉虱Bemisia tabaci具有强的温度耐受性,但烟粉虱入侵种MED隐种与本地种亚洲Ⅱ3隐种在我国的地理分布上存在巨大的差异。因此本研究以烟粉虱MED隐种和亚洲Ⅱ3隐种为研究对象,采用qRT-PCR技术分别检测两种烟粉虱3个抗寒基因(erythrocyte binding protein,trehalase,dopadecarboxylase)在5个梯度温度胁迫下mRNA水平上的相对表达量,分析其在高低温胁迫过程中表达量的变化,探索抗寒基因在烟粉虱MED隐种成功入侵并广泛分布于各气候区域中所起的作用。研究结果表明这两种烟粉虱隐种体内,3个抗寒基因均显著受低温诱导。但相对于AsiaⅡ3隐种,低温胁迫下烟粉虱MED隐种体内的3种抗寒基因能更快速地做出响应,且基因上调或下调的量也相对较多。

关键词：烟粉虱温度胁迫抗寒基因 qRT-PCR 定量表达

二、四倍体不结球白菜抗寒基因表达及生理生长特性

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南京农业大学学报 2014年第5期37卷 41-46页

作者：王雅美张蜀宁郑于莉徐丽娟侯喜林南京农业大学园艺学院/作物遗传与种质创新国家重点实验室江苏南京210095

对低温胁迫下二、四倍体不结球白菜的抗寒基因表达及相关生理生长特性进行比较,为耐寒四倍体品种的生产提供理论依据。对二、四倍体不结球白菜进行(4±1)℃低温处理,比较其在0、2、6、12和24 h时3个抗寒相关基因CBF3、COR15和ZAT10的表... 详细信息

对低温胁迫下二、四倍体不结球白菜的抗寒基因表达及相关生理生长特性进行比较,为耐寒四倍体品种的生产提供理论依据。对二、四倍体不结球白菜进行(4±1)℃低温处理,比较其在0、2、6、12和24 h时3个抗寒相关基因CBF3、COR15和ZAT10的表达差异以及保护酶活性和渗透调节物质含量,在田间自然条件下比较其光合特性、冻害指数和农艺性状。结果表明:抗寒相关基因CBF3、COR15和ZAT10在四倍体叶片中的表达量显著高于二倍体。低温胁迫下,二、四倍体的保护酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性及渗透调节物质含量变化均表现为先升后降的单峰曲线,12 h达到峰值,四倍体始终高于二倍体。四倍体的叶绿素a、叶绿素b及叶绿素a/b均高于二倍体,二、四倍体净光合速率、气孔导度和蒸腾速率的动态变化趋势基本一致,且四倍体均高于二倍体(P<0.05)。四倍体单株质量、叶质量/叶柄质量和小区产量等9个农艺性状显著或极显著高于二倍体,冻害指数差异显著。结论:同源四倍体不结球白菜对低温环境的适应性和光合产量均高于二倍体。

关键词：不结球白菜四倍体抗寒基因保护酶光合特性农艺性状

覆雪对不同秋眠型紫花苜蓿生理特性及抗寒基因表达的影响

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中国草地学报 2021年第5期43卷 18-26页

作者：苏力合张凡凡王旭哲宋磊齐江姣俞雪贺婷婷马春晖石河子大学动物科技学院新疆石河子832003

为明确田间覆雪对不同秋眠型紫花苜蓿生理特性及抗寒基因表达的影响,选择秋眠型紫花苜蓿肇东(1级)、半秋眠型紫花苜蓿Archer(5级)及非秋眠型紫花苜蓿WL903(9级),测定越冬期间苜蓿的越冬率、根部渗透调节物质(可溶性糖、脯氨酸)含量、抗... 详细信息

为明确田间覆雪对不同秋眠型紫花苜蓿生理特性及抗寒基因表达的影响,选择秋眠型紫花苜蓿肇东(1级)、半秋眠型紫花苜蓿Archer(5级)及非秋眠型紫花苜蓿WL903(9级),测定越冬期间苜蓿的越冬率、根部渗透调节物质(可溶性糖、脯氨酸)含量、抗氧化物酶(超氧化物歧化酶、过氧化物酶)活性以及抗寒相关基因(CAS 15A、DREB1、NAC3)表达。结果表明:冬季积雪可提高不同秋眠级紫花苜蓿的越冬率。覆雪状态下紫花苜蓿主根可溶性糖和脯氨酸含量、以及超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性均高于不覆雪状态;紫花苜蓿DREB1基因的表达量在秋眠型苜蓿(肇东)中最高,CAS15A和NAC3基因的表达量在半秋眠型苜蓿(Archer)中最高。

关键词：紫花苜蓿秋眠级抗寒基因

中国野生葡萄抗寒基因的RAPD标记及其序列分析

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中国农学通报 2010年第10期26卷 30-37页

作者：张剑侠熊燕王跃进朱自果农业部西北园艺植物种质资源利用重点实验室陕西省农业分子生物学实验室西北农林科技大学园艺学院陕西杨凌712100

以抗寒性存在差异的83份葡萄种质及3个杂交组合玫瑰香（Vitis vinifera）×黑龙江实生（***）、北醇（***×***）自交、燕山-1（*** hanensis）×河岸-3（*** Beaumont）的F1代122株为试材,进行了中国野生葡萄抗寒基因RAPD标记的研究。... 详细信息

以抗寒性存在差异的83份葡萄种质及3个杂交组合玫瑰香（Vitis vinifera）×黑龙江实生（***）、北醇（***×***）自交、燕山-1（*** hanensis）×河岸-3（*** Beaumont）的F1代122株为试材,进行了中国野生葡萄抗寒基因RAPD标记的研究。通过对110个随机引物的筛选,获得了2个与中国野生山葡萄抗寒基因相连锁的RAPD标记S241-670和S238-800。通过克隆、测序,这2个RAPD标记的实际长度分别是717bp和854bp,因此重新命名为S241-717和S238-854,其序列的GenBank登录号分别为GQ338290和GQ338289。经序列分析,S241-717与29条欧洲葡萄全基因组鸟枪序列有77%~97%的同源性,S238-854与6条欧洲葡萄全基因组鸟枪序列有82%~100%的同源性;二者分别编码欧洲葡萄的一种假定蛋白。RAPD标记S241-717和S238-854可用于葡萄抗寒育种的早期分子标记辅助选择。

关键词：中国野生葡萄抗寒基因 RAPD标记序列分析