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盐胁迫对花生幼苗离子动态及耐盐基因表达的影响

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作物学报 2023年第9期49卷 2373-2384页

作者：徐扬张岱康涛温赛群张冠初丁红郭庆秦斐斐戴良香张智猛山东省花生研究所山东青岛266100 河北农业大学植保学院河北保定071001 泰安市农业科学院山东泰安271001 河北省农林科学院河北石家庄050050

不同花生品种的耐盐能力各有差异,本研究以耐盐花生品种花育25 (Huayu 25,HY25)和盐敏感品种花育20(Huayu 20,HY20)为材料,利用非损伤微测技术,测定盐胁迫下花生幼苗根尖中Na^(+)、K^(+)、Ca^(2+)、NH_(4)^(+)、NO_(3)^(–)、Cl^(–)的... 详细信息

不同花生品种的耐盐能力各有差异,本研究以耐盐花生品种花育25 (Huayu 25,HY25)和盐敏感品种花育20(Huayu 20,HY20)为材料,利用非损伤微测技术,测定盐胁迫下花生幼苗根尖中Na^(+)、K^(+)、Ca^(2+)、NH_(4)^(+)、NO_(3)^(–)、Cl^(–)的流速;并同期检测了幼苗的生长性状、主要耐盐基因的表达及渗透调节物质(可溶性糖、脯氨酸)含量的变化,以明确花生的耐盐能力与离子吸收、转运及抗逆调控的关系。结果表明:(1)盐胁迫下Na^(+)内流减弱,外排速率增加,K~+内流提高,但是相对而言,HY25的Na~+外排速率及K~+内流速率均高于HY20,表明HY25通过排Na^(+)保K^(+)提高耐盐性;(2)盐胁迫促进Ca^(2+)迅速内流,并且耐盐品种比盐敏感品种Ca^(2+)内流速率更高,可能与耐盐有关;(3)盐胁迫导致两品种NO_(3)^(–)外排,但耐盐品种HY25的外排流速更低,表明HY25可通过减缓NO_(3)^(–)的流失以抵御盐胁迫的危害;(4)盐胁迫促使耐盐品种HY25 Cl^(–)外排,但盐敏感品种Cl^(–)的内流速率提高,表明HY25可通过加快Cl^(–)的外排减轻Cl^(-)的毒害;(5)盐胁迫显著诱导耐盐品种HY25耐盐相关基因Ah NHX1、Ah HA1、Ah SAMDC1、Ah Lea D的表达,可帮助其提高盐耐受性。综上,HY25的高耐盐能力与较强的离子稳态和较高的耐盐基因表达量密切相关。明确盐胁迫下花生根系的离子流动规律和抗逆机制,将为改善盐碱地花生出苗、立苗、健苗及其调控技术的建立提供理论支撑。

关键词：花生盐胁迫动态离子流耐盐基因非损伤微测技术

亚精胺对盐胁迫下园林杭白菊生长发育和耐盐基因表达的影响

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分子植物育种 2023年第8期21卷 2715-2721页

作者：于晓莹齐阳阳张少伟卢伟娜河南农业职业学院园艺园林学院郑州451450

为了揭示亚精胺(Spd)对盐胁迫下园林杭白菊(Chrysanthemum morifolium)生长发育和耐盐基因表达的影响。本研究使用100 mmol/L NaCl对杭白菊进行盐胁迫,在盐胁迫的第一天对杭白菊叶面喷施1.0、1.5和2.0 mmol/L的亚精胺溶液,共处理4次。处... 详细信息

为了揭示亚精胺(Spd)对盐胁迫下园林杭白菊(Chrysanthemum morifolium)生长发育和耐盐基因表达的影响。本研究使用100 mmol/L NaCl对杭白菊进行盐胁迫,在盐胁迫的第一天对杭白菊叶面喷施1.0、1.5和2.0 mmol/L的亚精胺溶液,共处理4次。处理8 d后,测量杭白菊株高、鲜重、干重和可溶性蛋白含量。检测了叶片中超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量和Na+和K+含量。通过RT-qPCR检测了叶片中质膜内在蛋白1 (CmPIP1)和质膜内在蛋白2 (CmPIP2)的mRNA水平。结果显示,叶面喷施1.0、1.5和2.0 mmol/L的亚精胺溶液升高了株高、鲜重、干重和叶片可溶性蛋白含量。叶面喷施1.0、1.5和2.0 mmol/L的亚精胺溶液升高了叶片SOD和POD活性,降低了MDA含量。叶面喷施1.0、1.5和2.0 mmol/L的亚精胺溶液降低了叶片Na+含量和Na+/K+比值,升高了K+含量。叶面喷施1.0、1.5和2.0 mmol/L的亚精胺溶液升高了叶片CmPIP1和CmPIP2 mRNA相对表达量。本研究表明叶面喷施亚精胺可促进盐胁迫下杭白菊的生长发育,其机制可能与CmPIP1和CmPIP2的基因表达的上调有关。

关键词：亚精胺盐胁迫杭白菊生长发育耐盐基因 CmPIP1 CmPIP2

人工合成耐盐基因NLEAs提高拟南芥的耐盐性

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分子植物育种 2023年第21期21卷 7037-7043页

作者：王欣慧曹雪松韩肃磊桑笠然曹高燚包曙光李明陈小强谢晓东丁博天津农学院农学与资源环境学院天津市作物抗逆的机理及遗传改良国际联合研究中心天津300384

盐害是影响农业生产的非生物胁迫之一。植物中的胚胎晚期富集蛋白(LEA)是在逆境中发挥作用的一类生物活性分子。通过对模式植物拟南芥中的LEA蛋白家族进行生物信息学分析,利用生物合成学手段,人工合成了具有亲水抗逆潜力的Novel LEA (NL... 详细信息

盐害是影响农业生产的非生物胁迫之一。植物中的胚胎晚期富集蛋白(LEA)是在逆境中发挥作用的一类生物活性分子。通过对模式植物拟南芥中的LEA蛋白家族进行生物信息学分析,利用生物合成学手段,人工合成了具有亲水抗逆潜力的Novel LEA (NLEAs)。为了进一步验证人工合成的NLEAs基因在植物抵抗盐胁迫中的能力,本研究通过遗传转化将10个筛选出的人工合成亲水短肽基因在模式植物拟南芥中进行功能验证。对转基因拟南芥进行氯化钠胁迫实验,筛选出NLEA41、NLEA44、NLEA63和NLEA98这4个人工合成的NLEAs基因具有提高植物抵抗盐胁迫的能力。测定结果显示,这4个转基因阳性植株的过氧化氢(H2O2)含量、丙二醛(MDA)含量明显低于野生型植株,超氧化物歧化酶(SOD)活性明显高于野生型植株,确定了人工合成的NLEAs基因可以提高拟南芥的抗氧化能力,从而提高了转基因拟南芥的耐盐性。本研究为新型强耐盐基因的获得与应用提供了新的思路,丰富了耐盐基因资源。

关键词：耐盐基因载体构建转基因耐盐性

芝麻NAC转录因子基因SiNAC77的克隆及耐盐功能分析

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生物技术通报 2023年第11期39卷 308-317页

作者：张玉娟黎冬华宫慧慧崔新晓高春华张秀荣游均赵军胜山东省农业科学院经济作物研究所济南250100 中国农业科学院油料作物研究所农业农村部油料作物生物学与遗传育种重点实验室武汉430062

NAC转录因子在植物生长发育及盐胁迫响应过程中具有重要的调控作用。芝麻SiNAC77参与盐胁迫响应过程。克隆芝麻SiNAC77并分析其耐盐功能,为芝麻耐盐育种提供分子基础和基因资源。克隆SiNAC77的全长CDS序列,利用生物信息学软件对其基因... 详细信息

NAC转录因子在植物生长发育及盐胁迫响应过程中具有重要的调控作用。芝麻SiNAC77参与盐胁迫响应过程。克隆芝麻SiNAC77并分析其耐盐功能,为芝麻耐盐育种提供分子基础和基因资源。克隆SiNAC77的全长CDS序列,利用生物信息学软件对其基因序列和氨基酸序列特征进行分析。构建SiNAC77过表达载体,利用农杆菌介导法转化拟南芥。对过表达株系的耐盐表型和生理生化指标进行分析。结果表明,成功克隆了长度为1008 bp的SiNAC77 CDS序列,编码335个氨基酸,相对分子量为135.93 kD,预测等电点为4.91,含有33个潜在的磷酸化位点;启动子区域含有MBS、STRE、ARE、ABRE和TCA等多个非生物胁迫及激素响应元件。成功构建了SiNAC77过表达载体,并转化拟南芥,获得12个独立的转基因阳性株系。在盐胁迫下,与野生型拟南芥相比,过表达株系的种子发芽率、初生根长度、鲜重均显著提高,转基因株系中Na~+/K~+和相对MDA含量显著降低,相对SOD和POD抗氧化酶活性则显著增强。过表达芝麻SiNAC77可以增强抗氧化酶活性,减少离子毒害和氧化损伤,提高转基因植株的耐盐性。

关键词：芝麻盐胁迫 NAC转录因子耐盐基因功能分析

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基于转录组学的甜菜耐盐基因挖掘

基于转录组学的甜菜耐盐基因挖掘

作者：武颖洁内蒙古农业大学

学位级别：硕士

甜菜(Beta vulgaris L.)是我国主要的糖料作物之一,其种植区主要分布于东北、西北、华北等干旱-半干旱地区,是内蒙古具有地区特色和优势的重要经济作物。随着全球气候变化,土壤盐渍化越来越严重,是制约作物种植和产质量提升的重要因素... 详细信息

甜菜(Beta vulgaris L.)是我国主要的糖料作物之一,其种植区主要分布于东北、西北、华北等干旱-半干旱地区,是内蒙古具有地区特色和优势的重要经济作物。随着全球气候变化,土壤盐渍化越来越严重,是制约作物种植和产质量提升的重要因素。研究盐胁迫条件下甜菜生理及分子响应机制,深入揭示甜菜适应盐胁迫的机理,可为进一步培育耐盐性甜菜品种提供理论依据和技术支撑。本研究从50份甜菜品种中筛选耐盐品种和盐敏感品种作为试验材料,对其幼苗进行Na Cl处理,通过转录组数据挖掘参与甜菜响应盐胁迫的关键候选基因并加以验证,比较分析盐胁迫前后生理生化变化。取得研究结果如下:(1)耐盐品种和盐敏感品种甜菜幼苗盐胁迫转录组测序分析发现,耐盐品种在盐胁迫前后叶、根中的差异表达基因(DEGs)上调表达基因数目分别为2237和2545,下调表达基因为2545和3056;盐敏感品种盐胁迫前后叶、根中上调表达基因数目分别为936和994,下调表达基因为994和3244。盐胁迫处理后两个品种间共有6712个DEGs(3173个上调,3539个下调)。这些基因主要参与了细胞代谢、生物调节、响应刺激、催化活性和离子转运等多个过程。(2)盐胁迫耐盐和盐敏感品种转录组学比较分析,经筛选与基因表达验证,发现与3个叶绿素合成相关基因(CHLG、CHLM、GSA)、5个与渗透调节相关基因,其中3个脯氨酸代谢相关基因(P5CS1、P5CS2、PDH)和2个甜菜碱合成相关基因(C MO、BADH)、3个与活性氧清除系统相关基因(SOD、CAT、APX、GSS)、5个与离子转运相关的基因(NHX1、KUP13、V-Hppase、ATPase4、TPK1)对盐胁迫响应显著,可作为耐盐性遗传改良的候选基因。(3)盐胁迫后,耐盐品种在盐胁迫下的叶绿素含量、鲜重和根系中K含量的下降幅度小于盐敏感品种;APX和CAT抗氧化酶活性、氧化型谷胱甘肽含量、过氧化氢含量、脯氨酸、甜菜碱、蔗糖、果糖、葡萄糖、可溶性糖含量以及叶中K含量均显著高于盐敏感品种,叶中Na含量则显著低于盐敏感品种。综上所述,耐盐品种盐胁迫后表现出的渗透调节能力强、维持较高的抗氧化酶活性和叶绿素含量高、生物膜稳定性和Na/K平衡好、是甜菜具有较高耐盐能力的生理基础,与之代谢相关的基因是甜菜的耐盐基因。

关键词：甜菜盐胁迫转录组耐盐基因生理指标

过表达NtGCN2基因提高烟草耐盐能力的研究

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中国烟草学报 2023年第4期29卷 85-95页

作者：史啸天李怡博卢子琦闫筱筱杨永霞贾宏昉马啸张松涛河南农业大学烟草学院/烟草行业烟草栽培重点实验室河南郑州450002 中国烟草总公司重庆市公司丰都分公司重庆丰都408200

【目的】为研究NtGCN2过表达对烟草耐盐性的影响,探究其参与盐胁迫应答机理。【方法】采用不同浓度Na Cl溶液处理NtGCN2转基因烟草植株,测定其生理生化指标和耐盐相关基因的表达,探究NtGCN2参与调控盐胁迫的生理与分子机制。【结果】(1)... 详细信息

【目的】为研究NtGCN2过表达对烟草耐盐性的影响,探究其参与盐胁迫应答机理。【方法】采用不同浓度Na Cl溶液处理NtGCN2转基因烟草植株,测定其生理生化指标和耐盐相关基因的表达,探究NtGCN2参与调控盐胁迫的生理与分子机制。【结果】(1)NtGCN2基因表达受到盐胁迫(100 mmol·L^(-1)Na Cl)的调控,在烟草中过表达NtGCN2可以提高转基因烟草的耐盐性。(2)盐胁迫下NtGCN2的过表达能够维持转基因烟草植株较高的光合作用速率和叶绿素含量,提高抗氧化相关基因表达和酶活性,增加了游离脯氨酸含量,降低了MDA的含量。(3)NtGCN2通过提高耐盐相关基因的表达和调节Na^(+)/K^(+)离子平衡增强转基因植株的耐盐性。【结论】NtGCN2通过提高烟草抗氧化能力、维持较高的光合作用速率和叶绿素含量、增强耐盐相关基因表达、调节Na^(+)/K^(+)平衡,改变植物生理状态,提高了转基因烟草的耐盐能力。

关键词：盐胁迫 GCN2 烟草耐盐基因

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小麦耐盐基因的标记和标记的克隆

Acta Genetica Sinica 2002年第4期29卷 343-349页

作者：翁跃进陈道明中国农业科学院作物品种资源研究所北京100081

普通小麦 (TriticumaesticumL .)耐盐农家品种茶淀红与盐敏感品种农大 85 0 2 1杂交 ,对杂交后代 14 1株F2 分离个体进行耐盐性鉴定。通过遗传分析和卡方检验证实小麦耐盐农家品种茶淀红含有一个主效耐盐基因 ,杂交后代符合 1∶2∶1的... 详细信息

普通小麦 (TriticumaesticumL .)耐盐农家品种茶淀红与盐敏感品种农大 85 0 2 1杂交 ,对杂交后代 14 1株F2 分离个体进行耐盐性鉴定。通过遗传分析和卡方检验证实小麦耐盐农家品种茶淀红含有一个主效耐盐基因 ,杂交后代符合 1∶2∶1的分离规律。依据混合群体分组分析法 (BulkedSegregateAnalysis ,BSA)建立耐盐基因池和盐敏感基因池 ,通过RAPD实验 ,从 5 2 0个引物中筛选出了一个在两池间具有多态性的引物OPZ0 9,用双亲、F1、F2 单株DNA进行RAPD实验证明了该引物扩增出的特异性片段OPZ0 9 5 90是一个与茶淀红耐盐基因连锁的RAPD标记 ,用JOINMAPVersion 1 4计算基因与标记间的重组值为 5 6 74 % ,连锁距离为 6 5 5 7cM。从琼脂糖凝胶回收OPZ0 9 5 90与载体pUCm T连接 ,并转入受体菌JM10 9,对克隆片段测序表明其实际大小为 5 91bp ,故此小麦茶淀红耐盐基因的RAPD标记为OPZ0 9 5 91。

关键词：小麦 BSA RAPD 标记耐盐性克隆耐盐基因

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甘薯耐盐性研究进展

江苏农业科学 2024年第8期52卷 23-31页

作者：郭慧慧潘祥华蒋元斌林丛发徐绍翔宁德市农业科学研究所福建宁德355017

甘薯是世界上重要的粮食、饲料及工业原料作物,具有适应性强、产量高等优良特性。了解甘薯在盐胁迫条件下的耐盐机制,筛选耐盐种质资源,培育耐盐品种,对提高盐碱地利用率具有重要的实践意义。本文主要从甘薯耐盐种质资源筛选与鉴定、耐... 详细信息

甘薯是世界上重要的粮食、饲料及工业原料作物,具有适应性强、产量高等优良特性。了解甘薯在盐胁迫条件下的耐盐机制,筛选耐盐种质资源,培育耐盐品种,对提高盐碱地利用率具有重要的实践意义。本文主要从甘薯耐盐种质资源筛选与鉴定、耐盐性评价指标、耐盐性相关基因挖掘以及提高耐盐性的途径等4个方面,综述了近年来甘薯耐盐相关的研究进展。在甘薯耐盐种质资源筛选与鉴定方面,总结了目前已报道的强耐盐、中度耐盐、弱耐盐及盐敏感甘薯种质资源。在耐盐性评价上,将众多指标归结为形态学指标和生理生化指标两大类。在耐盐性相关基因挖掘上,总结了参与盐胁迫响应的基因,如C2结构域脱落酸相关基因IbCAR1、磷脂酰丝氨酸合成酶基因IbPSS1、蔗糖非发酵-1-相关蛋白激酶-1基因IbSnRK1、甘薯R2R3-MYB基因IbMYB308、海藻糖-6-磷酸合成酶(TPS)基因IbTPS等。在提高耐盐性的途径上,总结了现阶段常采用的2种方法,即施用外源物质及培育耐盐品种。目前甘薯的耐盐性在生理代谢、耐盐基因挖掘等研究中取得诸多成果,但在提高甘薯耐盐性途径上研究较少。针对这个问题,本文提出了相应的解决方法,以期为今后开展甘薯耐盐性研究、培育耐盐性强及综合性状优的甘薯品种提供理论参考。

关键词：甘薯种质资源耐盐基因盐胁迫耐盐品种

三种藜麦苗期耐盐评价及耐盐相关基因表达分析研究

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三种藜麦苗期耐盐评价及耐盐相关基因表达分析研究

作者：孙敏烟台大学

学位级别：硕士

土壤盐碱化是农作物品质降低、产量减少,甚至无法正常生长发育的主要因素,盐碱地种植盐生植物,有利于改良和利用盐碱土壤。藜麦是一种具有较强抗逆性且营养丰富的耐盐作物。本论文以‘烟藜1号’、‘烟藜2号’和‘烟藜3号’为供试品种,设... 详细信息

土壤盐碱化是农作物品质降低、产量减少,甚至无法正常生长发育的主要因素,盐碱地种植盐生植物,有利于改良和利用盐碱土壤。藜麦是一种具有较强抗逆性且营养丰富的耐盐作物。本论文以‘烟藜1号’、‘烟藜2号’和‘烟藜3号’为供试品种,设置5个梯度的NaCl溶液,分别为0(CK)、100(S1)、200(S2)、300(S3)、400(S4)、500(S5)mmol·L对藜麦幼苗进行盐胁迫。实验通过生理生化指标测定后根据隶属函数值法进行综合评价,再通过对相关耐盐基因CAT进行基因家族分析,荧光定量RT-q PCR法测定受胁迫时的基因表达量。实验结果及结论如下:(1)在短时间低浓度NaCl胁迫时(S1、S2组)变化不明显,‘烟藜1号’、‘烟藜3号’株高有所增加,具有一定生长促进作用,长时间高浓度NaCl处理时(S4、S5组)均出现叶片卷曲、失绿、脱水现象,其中‘烟藜2号’出现部分植株的倒伏,损伤程度最严重,耐盐性最差。(2)盐胁迫处理下,三种藜麦的Fv/Fo(潜在光化效率)、q P(光化学反应淬灭系数)、ΦPSII(实际光化学效率)和ETR(电子传递效率)均随着盐胁迫的加剧呈降低趋势;光合色素含量呈现先上升后下降的趋势;相对电导率、MAD(丙二醛)、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和HO含量均随着盐胁迫程度的加深而逐渐增加;SOD(超氧化物歧化酶)、POD(过氧化物酶)、CAT(过氧化氢酶)和APX(抗坏血酸过氧化物酶)均随着盐浓度的增加呈先升后降的趋势。(3)根据三个藜麦品种形态特征及各项生理指标的测定,对19个指标进行相关性分析,得出4个具有一定代表性的主要成分,用隶属函数法分析计算排名,按照耐盐性由强到弱排列为:‘烟藜3号’>‘烟藜1号’>‘烟藜2号’。(4)从藜麦基因组中鉴定出4个CAT家族成员,序列具有很高相似性,聚类在2个亚组,预测到响应脱落酸、防御和胁迫及干旱等11种相关顺式作用元件,推测参与调控藜麦非生物胁迫和生物胁迫等,其中CqCAT1、CqCAT2在叶柄、叶子、幼苗中表达量较高,CqCAT3、CqCAT4在花和未成熟的种子中表达量较多。RT-q PCR显示NaCl胁迫下,CqCAT1和CqCAT2在地上部分表达显著诱导,CqCAT3在地上部分的表达表现为短期诱导,根部类似。

关键词：盐胁迫藜麦综合评价耐盐基因 CAT