转甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因棉花的获得及其耐盐性鉴定
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果树耐盐性研究进展摘要:果树在长期的进化过程中,形成了丰富的遗传多样性,存在大量特异的资源,蕴藏着珍贵的特有基因。
加强对这些资源遗传多样性研究,挖掘有价值基因,阐明果树耐盐蛋白的功能及调控机制在科学研究上具有重要的意义。
植物耐盐性是一个受多基因控制的数量性状,克隆耐盐相关基因,通过遗传工程手段提高果树的抗盐性,培育耐盐碱果树品种还有待进一步的努力。
关键词:果树;耐盐性;研究;进展1 果树耐盐机制1.1 渗透调节盐胁迫下,果树的渗透调节主要通过积累无机离子和小分子有机物质实现的,特别是轻度和中度盐胁迫条件下主要由渗透调节作出响应,从而降低根际区土壤水势。
对积累无机离子获得渗透调节的果树来讲,排盐越有效,其主动渗透调节的能力越差。
参与果树渗透调节的无机离子主要有Na+、K+和Cl-,但这几种离子在不同的果树中是不同的。
有些果树选择K+而排除Na+,有些果树选择Na+而排除K+。
虽然盐胁迫可引起Cl-含量的增加,但有人认为Cl-是作为平衡Na+或K+电荷的物质被动进入细胞内,对植物的渗透调节作用不大。
果树体内积累更多的无机离子将影响果实的品质,有机物质的积累显得更为重要。
在果树中发现有多种相溶性有机物质,如含N化合物(脯氨酸、甜菜碱、氨基酸、多胺)和糖类及其衍生化合物等。
这些相溶性物质可以维持细胞膨压,而且能稳定细胞中酶分子的活性构象,保护酶免受盐离子的直接伤害,以及能量和N的利用库。
1.2 离子的选择吸收盐土植物和淡土植物根系细胞质都不能忍受高浓度的盐,因此在盐条件下这些植物或者是限制过多的盐进入(即拒盐),或者是把Na+离子分配到各个不同组织中从而便利代谢功能(即分配原理)。
限制过多的Na+进入到根系细胞或者木质部的一种途径是维持一个最佳的细胞质K+/Na+比值。
一般地,在轻度或中度盐害条件下,拒盐是十分有效的,但是高盐条件下盐土植物通过分配原理抵抗盐胁迫。
拒盐是相对的,无论是耐盐还是盐敏感的果树,细胞内都含有一定浓度的Na+。
1--生物技术•遗传育种 引用格式:刘之熙,闵 军,刘三雄,等. 水稻香味基因Badh2的功能和效应分析[J]. 湖南农业科学,2023(10):1-6. DOI:DOI:10.16498/ki.hnnykx.2023.010.001水稻(Oryza sativa L .)是世界上最重要的粮食作物之一,全世界有近 30 亿人口以水稻为主食[1]。
香米不仅在蒸煮后清香可口,更具有很高的营养价值。
同时香米在国际市场上广受欢迎,价格比非香大米高2倍以上,这也为香稻研究提供了广阔的市场前景。
香稻含有多种挥发性化合物,有学者发现直接与水稻香味相关的挥发性物质为2-乙酰1-吡咯啉(2-acetyl-1-pyrroline ,2-A'P )[2-3]。
由于甜菜碱醛脱氢酶基因Badh2功能的缺失,翻译提前终止而产生无功能的BADH2蛋白,中断了2-AP 合成底物γ-氨基丁醛的代谢,使其转而生成了香味物质2-AP [4]。
Badh2基因位于8号染色体上[5],由 15 个外显子和 14 个内含子组成,常见的突变类型为第7外显子8 bp 缺失和3个SNP 差异导致的移码突变,以及第2外显子上7 bp 缺失造成的翻译提前终止[6-7]。
随着香味基因的克隆和香稻资源的收集,共发现有20余种badh2的等位基因[8-11]。
除了编码区 SNPs 或 InDels 引起非同义突变或移码框突变而导致无功能的BADH2蛋白产生的变异类型外,还有一些Badh2基因的变异发生在内含子区、启动子区及5'UTR 区,携带这些变异类型的水稻品种大多散发独特的香气。
笔者前期利用二代测序技术对3个香稻品种XW13、YZX 及XW17进行全基因组测序,发现3个香稻品种的Badh2基因序列一致,在编码区无明显变异的情况下,启动子区距离ATG -1487 bp 处有一个8 bp 的插入突变,这种变异类型在已测序并公开发表的76份香稻资源的Badh2基因序列中也有发现,命名为 badh2-p [12]。
第一章根底知识1. 什么是基因?答:“基因〞为英语“gene〞的音译,是DNA〔脱氧核糖核酸〕分子中含有特定遗传信息的一段核苷酸序列的总称,是具有遗传效应的DNA分子片段,是控制生物性状的根本遗传单位,是生命的密码,记录和传递着遗传信息。
所有的基因都由4种碱基组成。
地球生物包括动物、植物、微生物,数量巨大,种类繁多,形态各异,生存环境和生活习性各不一样,这都是由基因控制的。
“种瓜得瓜、种豆得豆〞是人们对这种现象的高度概括,即物种的生物学特征和特性是由基因决定的,是可以遗传的。
一个基因编码一个蛋白质,蛋白质的功能决定生物体所表现出来的特征特性。
2. 什么是转基因技术?答:转基因技术是利用现代生物技术,将人们期望的目标基因,经过人工别离、重组后,导入并整合到生物体的基因组中,从而改善生物原有的性状或赋予其新的优良性状。
除了转入新的外源基因外,还可以通过转基因技术对生物体基因的加工、敲除、屏蔽等方法改变生物体的遗传特性,获得人们希望得到的性状。
这一技术的主要过程包括外源基因的克隆、表达载体构建、遗传转化体系的建立、遗传转化体的筛选、遗传稳定性分析和回交转育等。
3. 什么是转基因生物?答:转基因生物是指通过转基因技术改变基因组构成的生物。
转基因生物又称为“基因修饰生物〞,英文是genetically modified organism,通常用英文缩写GMO来表示。
转基因生物还被称为基因工程生物、现代生物技术生物、遗传改良生物体、遗传工程生物体、具有新性状的生物体、改性活生物体等。
4. 什么是转基因食品?答:转基因食品是指以转基因生物为原料制作加工而成或鲜食的食品,按原料的来源可分为植物源转基因食品、动物源转基因食品和微生物源转基因食品。
例如用转基因大豆制成的大豆油、豆腐、酱油等豆制品,鲜食的转基因番木瓜,与利用转基因微生物所生产的奶酪等都是转基因食品。
5. 自然界中存在基因转移现象吗?答:基因转移现象在自然界中广泛存在,包括物种内和物种间的基因转移现象。
我国水稻抗逆性研究进展黄志谋;沈其文;蔡克桐;周慧梅【摘要】Progress of rice resistance research in China was concluded in the study based on exploitation of wild rice, breeding of hybrid rice,rnnew resistant rice variety, rice resistance gene, relation between hormone and rice resistance, effects of Si and Ca on yield increase, providingrnreferences for research of rice yield improvement.%从野生稻抗性的挖掘利用、杂交稻的选育及水稻新抗逆性品种、水稻抗逆功能基因研究、激素与水稻的抗逆性、矿质元素硅和钙对水稻抗逆性增产作用5个方面对我国水稻抗逆性研究进展进行了综述,为提高水稻产量的研究提供了参考.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2013(041)001【总页数】4页(P129-132)【关键词】水稻;抗逆性;育种;抗性基因;激素【作者】黄志谋;沈其文;蔡克桐;周慧梅【作者单位】湖北省咸宁市农业科学院,湖北咸宁437100;湖北省咸宁市农业科学院,湖北咸宁437100;湖北省咸宁市农业科学院,湖北咸宁437100;华中农业大学,湖北武汉430070【正文语种】中文【中图分类】S511水稻对各种胁迫(或称逆境)因子如抗寒、抗旱、抗盐、抗病虫害等抗御能力称为水稻抗逆性[1]。
近年来,全球自然灾害发生次数多、影响大。
同时人口增加、社会经济发展变化、水资源短缺、土壤盐碱荒漠化的趋势和农业劳动力短缺等日益加剧,由此带来的各种胁迫直接影响到水稻的生产、水稻面积和单产[2]。
植物耐寒机理与耐寒植物新品种培育王达;马纪【摘要】低温灾害是普遍存在的对植物造成严重伤害的自然灾害,研究植物耐寒的分子机理并积极培育耐寒植物新品种对农业等生产活动具有重要意义.主要介绍植物抵御低温时的生理生化变化和关键基因,以及抗冻蛋白在耐寒植物新品种培育中的应用,并探讨植物耐寒育种的发展趋势.【期刊名称】《生物技术通报》【年(卷),期】2012(000)001【总页数】7页(P7-13)【关键词】耐寒植物;育种;转基因;低温伤害;抗冻蛋白【作者】王达;马纪【作者单位】新疆大学生命科学与技术学院新疆生物资源与基因工程重点实验室,乌鲁木齐830046;新疆大学生命科学与技术学院新疆生物资源与基因工程重点实验室,乌鲁木齐830046【正文语种】中文在自然环境中,温度是影响植物生长、发育的关键因素,低温会导致植物受到严重损伤或使植株死亡。
低温灾害是农业、园林生产中一种严重且普遍存在的自然灾害。
据统计,1996年新疆北疆地区因夏季持续低温造成全疆棉花单产减产达7%左右;2001年北疆大部分棉区7月底出现的障碍型低温冷害致使北疆沿天山一带大部分棉区棉花单产减产幅度达30%-50%[1]。
低温灾害导致农林植物受伤害而造成巨大的经济损失,因此,研究植物抗寒性的生理机制并积极培育抗冻耐寒植物新品种,具有重要的理论意义和解决实际生产问题的应用价值。
研究表明,冷害引起的植物损伤首先发生在细胞膜系统[2]。
冷冻造成的脱水现象导致膜系统损伤[2,3]。
低温引起植物胞外或胞内结冰,由于胞外空间冰点较高且有一些杂质作为冰核,所以胞外先于胞内形成冰晶。
冰晶溶液比液态溶液的水势低得多,并且温度越低水势差值越大,因而胞内的水分通过质膜流出,导致细胞严重脱水[4]。
脱水会对细胞造成严重伤害,包括膜结构的改变和功能的丧失。
脱水后升温,原生质迅速膨胀而裂解;脂分子双层被破坏,部分膜脂疏水头部聚在一起形成直径2 nm的六角锥形结构(lamellar-hexagonal- phasertransitions,HexII);在经低温驯化的原生质体中,可以观察到膜片跳跃(fracture-jump lesion, Fjl)现象,可能是由于质膜与其他细胞膜,尤其叶绿体被膜融合而引起。
转耐盐基因GhNHX1棉花株系耐盐性初步鉴定吴霞;吴长艾;上官小霞;马燕斌;翟晓菊;李燕娥【摘要】In this study, the cotton lines of transgenic GhNHX1 gene were analyzed and showed good resistance to salt stress in the salt content of 0.5%~1.5%. The germination rate, biological fresh weight and seedling emergence of transgenic cotton line 4092 were better than the control R15 cotton plant in the different conditions of salt concentration. So the results indicated that GhNHX1 gene would be a good candidate gene to improve salt tolerance of cotton plant in the future.%通过农杆菌介导法转入棉花耐盐基因GhNHX1,初步研究结果表明,获得的转基因株系4092具有较好的耐盐性,其在盐含量0.5%~1.5%条件下,发芽率、生物鲜质量以及土壤中出苗率均优于受体R15,说明该基因在提高棉花的耐盐性方面具有一定利用价值.【期刊名称】《山西农业科学》【年(卷),期】2012(040)001【总页数】3页(P16-17,40)【关键词】陆地棉;耐盐性;GhNHX1基因【作者】吴霞;吴长艾;上官小霞;马燕斌;翟晓菊;李燕娥【作者单位】山西省农业科学院棉花研究所,山西运城044000;山东农业大学生命科学学院,山东泰安271018;山西省农业科学院棉花研究所,山西运城044000;山西省农业科学院棉花研究所,山西运城044000;山西省农业科学院棉花研究所,山西运城044000;山西省农业科学院棉花研究所,山西运城044000【正文语种】中文【中图分类】S562我国盐碱土壤的分布区域广阔,总面积为0.33多亿hm2,其中占耕地总面积10%以上的0.13多亿hm2具有农业利用潜力。
66农业科学水稻是最重要的谷物之一,也是世界上最受欢迎的单子叶植物模型,但近年来由于全球性的气候变暖、水资源的日趋匮乏,干旱等所造成的土壤次生性盐渍化使得水稻的种植情况不容乐观。
因此,选育能在盐分较高的环境中正常生长的水稻品种成为我们目前育种的主要目标之一。
但是目前,耐盐水稻育种的突破并不是很大。
研究表明,高盐分所造成的渗透胁迫及离子伤害可导致甘氨酸甜菜碱(GB)在许多不同的植物群中大量积累。
这种堆积被认为是抵御许多环境压力的一种保护机制。
何锶洁等认为甜菜碱对植物有保护作用,其保护作用体现在对呼吸酶和其他酶的保护上,且保护效果非常好,甘氨酸甜菜碱可以保护植物中蛋白质和膜的结构和功能来抵抗高温和渗透胁迫。
所以甜菜碱可以显著提高植物对胁迫的适应性和耐受性。
如果甜菜碱提高植物抗盐方面的研究能够有所突破,对于海水稻的推广以及我国粮食的增产也有很大的意义。
所以在甜菜碱对水稻本身生长发育的作用、能否促进种子萌发以及根系发育方面的研究也就尤为重要。
于是我们采用根施的方法对水稻进行培养,并经过多指标:POD、SOD、CAT、APX、MDA、根重根长等水稻抗逆性及根系指标的测量,下面将对本次实验进行叙述和结果分析。
1.材料与方法品种(系):临稻10处理方法:挑选饱满、大小一致的水稻种子,以去离子水浸泡置于28℃恒温箱中浸种,待其发芽。
待种子发芽后选取长势良好的种子插入96孔板中,采用霍格兰营养液配制不同浓度Nacl及甜菜碱(GB)溶液,置于培养箱中进行培养。
其中Nacl浓度(mmol/L)采用0、50、100、150的浓度梯度;GB采用10mmol/L,对照组不加GB。
指标测量:取长势良好水稻吸去根部多余水分。
剪下样品根部0.3g,设置3组重复,加入石英砂置于研钵中研磨成匀浆,其余根置于液氮中备用。
测量根部POD、SOD、CAT、APX、MDA指标并记录数据留下分析待用。
测定方法:首先进行表观数据测定,每组随机取5株样品测量根重和根长后取平均值进行记录各取标注好的研磨匀浆进行测量。