烟草抗旱相关基因的研究进展

干旱是制约烟草正常生长发育的主要因素之一,也是非生物胁迫中的重点研究领域。为揭示烟草抗旱的分子改良效果及作用机制,介绍了烟草抗干旱胁迫的相关基因,从转录因子、信号传递、抗旱功能基因等3个方面综述了烟草抗旱相关基因的研究进展,发现目前的烟草抗旱相关基因研究中存在技术方法单一、烟草自身基因研究较少、缺乏纵向深入试验等问题,并对未来的研究前景如多种分子生物学技术的集成利用、烟草抗干旱胁迫的响应机制、构建烟草抗旱基因资源库的构建等进行了展望。     

烟草低温早花相关基因NtDUF599的表达及功能分析

为研究烟草低温诱导早花的作用机制,利用转录组分析筛选获得了烟草低温早花相关基因NtDUF599。NtDUF599基因编码一个包含236个氨基酸的未知功能蛋白,受低温诱导高表达。构建该基因的RNAi干扰(RNA interference,RNAi)载体,并通过农杆菌介导法进行烟草遗传转化,获得10个转基因株系。将转基因株系和非转基因对照株系在苗期低温(12℃)处理10 d后,在正常条件下生长至现蕾期。结果显示,转基因烟株的现蕾时间比对照提前10 d左右,且叶片数目减少。本研究首次发现DUFs(Domain of unknown functions)基因参与烟草低温诱导早花过程。     

烟草DGAT3基因响应冷胁迫应答的功能研究

二脂酰甘油酰基转移酶（Diacylglycerol acyltransferase,DGAT）是催化三脂酰甘油（TAG）合成途径的关键酶,在植物生长发育和逆境胁迫响应中具有重要的作用。本研究从普通烟草品种K326中克隆得到NtDGAT3基因,利用荧光定量PCR技术分析不同组织中和低温胁迫下NtDGAT3的表达规律。同时,利用CRISPR/Cas9技术制作NtDGAT3敲除植株,对其耐冷性进行了分析。结果表明,NtDGAT3在烟草根、茎、叶中均有表达,且叶部表达量最高;NtDGAT3受冷胁迫强烈诱导,说明该基因可能对冷胁迫有响应。低温处理试验结果表明,敲除突变体ntdgat3对冷敏感,突变体叶片离子渗漏率及丙二醛含量的变化幅度显著高于野生型烟草;在ntdgat3中,膜脂代谢关键基因PLDα1的表达水平显著高于野生型烟草,而PLDδ的表达水平显著低于野生型烟草。以上结果表明,NtDGAT3基因通过PLDα1和PLDδ的表达参与调节植物低温响应。     

烟草盐胁迫与耐盐相关基因的研究进展

盐胁迫是非生物胁迫中的重点研究领域，在盐胁迫下，植物体内通过激发抗盐基因的表达来增强植物的耐盐能力。本文介绍了烟草耐盐胁迫的作用机制，从离子转运、渗透调节、抗氧化性、信号传导与表达调控、保护细胞免受胁迫伤害等5个方面系统地综述了烟草耐盐相关基因的研究进展，并对未来烟草盐胁迫的研究方向进行了展望。      

基于营养液自动循环系统的烟草育苗方式

为解决烟草漂浮育苗中由于营养液静止不动而导致的根系生长受阻及烟苗生长不均匀的问题,对现有育苗设施进行了改造,研发了营养液循环系统,增加自动循环装置,并研究了基于营养液循环系统的烟草育苗方式.结果表明:与常规育苗方式对比,循环系统育苗营养液中的溶解氧浓度增加至2.24mg/L,烟苗根长、根系生物量显著提高,且生长速度加快,成苗期比对照(CK)提早9d,烟苗叶绿素、可溶性蛋白、游离氨基酸含量升高,生理素质提高.因此,营养液循环系统育苗方式有利于烟草壮苗的培育.     

烟草幼苗应答低温胁迫的转录组和蛋白质组分析

【背景和目的】低温是烟草育苗过程中遇到的主要逆境之一,对培育适龄健壮的幼苗具有不利影响,为探究烟草应答低温胁迫的分子机理。【方法】将烟草幼苗进行低温胁迫处理不同时间,通过转录组、蛋白组联合分析低温胁迫下的应答事件。【结果】随着低温处理时间的增加,应答低温胁迫的基因数目不断增加。低温处理下,差异表达基因主要富集到与磷酸化、乙烯途径以及光合作用相关的信号通路,而差异表达蛋白也同时富集到与光合作用相关通路。此外,本研究鉴定到5种参与低温应答的多肽,其中低温处理12 h后的Nitab4.5＿0000037g0360多肽在转录组与蛋白组中同时被鉴定到,可能在低温应答过程中起重要作用。【结论】本研究挖掘了烟草幼苗应答低温的基因和蛋白,并为后续挖掘多肽在低温应答过程中的功能提供了理论基础。     

零度低温对转SOD或POD基因烟草的影响

通过对盆栽9叶龄的3个烟草近等基因系进行0℃低温处理.分别测定处理在第1、2、3和4 d烟草叶片的生理生化指标,观察各种处理恢复生长7 d后烟草的生物量.结果表明,随着低温处理时间的延长,丙二醛含量、可溶性糖和蛋白质含量逐渐升高;SOD活性和生物量显著下降;而POD活性开始有所升高随后下降.实验结果说明,0℃低温处理严重抑制了烟草的正常生长和发育.     

草菇响应低温胁迫的差异蛋白质组学分析

为了研究草菇(Volvariella volvacea)响应低温胁迫的机理,以草菇子实体为研究材料,利用同位素标记相对和绝对定量蛋白质组学技术分析低温处理后差异表达的蛋白质。本研究定量到2 455种蛋白质,其中有64种上调和268种下调的差异蛋白质。基因本体分析表明差异蛋白质主要分布在细胞部分,参与细胞过程和代谢过程,与结合和催化活性等分子功能有关。京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)代谢通路分析表明差异蛋白质富集在57条KEGG代谢通路中。同源蛋白簇(clusters of orthologous groups of proteins,COG)分析表明328种差异蛋白质获得注释并分为22种COG功能。草菇响应低温胁迫的差异蛋白质参与的代谢过程十分复杂,包括能量代谢、水解酶活性、海藻糖代谢、氨基酸代谢过程、氨肽酶活性、丝裂原活化蛋白激酶信号通路、活性氧代谢和膜脂代谢等。通过实时荧光定量核酸扩增检测技术验证了甘油醛-3-磷酸脱氢酶和NADH-泛醌氧化还原酶在转录水平的表达变化,结果表明这两种差异蛋白质的转录水...     

烟草抗PVY~N突变株eIF4E基因的克隆及表达差异分析

为了明确抗马铃薯Y病毒病的相关基因、进一步揭示其抗病机制,以烟草高抗马铃薯Y病毒脉坏死株系(Potato virus Y vein necrosis strain,PVYN)突变株SN01和SN02为试验材料,研究了突变株的抗病相关基因翻译起始因子4E(e IF4E)在寄主中的抗病作用。结果表明:从抗病突变株SN01和SN02中克隆到目的全长基因,分别命名为e IF4E01与e IF4E02,其开放阅读框ORF长度均为669 bp,编码222个氨基酸;利用MAGA4.1和CLUSTAL软件进行序列同源性比对分析表明,e IF4E01和e IF4E02与已报道的烟草e IF4E(Gen Bank:AY702653.1)基因序列相似度均达到99%,其开放阅读框序列完全一致。并与甜椒、番茄、拟南芥等物种的e IF4E家族基因也具有高度同源性;Real-time PCR结果表明,在PVYN侵染初期(接种后0~9 d),突变株SN01和SN02中的e IF4E基因表达量明显低于其感病亲本NC89和K326。说明这两个抗病突变株中的e IF4E基因的抑制表达与烟草对PVYN的抗性密切相关。     

烟草细胞质雄性不育相关基因nad7的生物信息学分析

编码线粒体呼吸链复合物Ⅰ亚基的had7基因最后两个外显子缺失,会导致烟草表现为细胞质雄性不育(CMS).采用生物信息学方法,分析了不育型和野生型烟草中nad7基因在其编码蛋白各结构层次上存在的差异.结果表明,nad7基因最后两个外显子缺失可导致其编码蛋白缺失泛醌氧化还原酶(NADH)的结构域,极可能成为影响线粒体呼吸链复合物I完整性的关键因素,从而可能成为导致烟草CMS的根本原因之一.     

低钾胁迫下烤烟苗期叶片的差异蛋白及其生物信息学分析

  目的  探究低钾胁迫下烤烟苗期叶片的差异表达蛋白, 并对其进行生物信息学分析, 为烟草品种选育与栽培调控奠定基础。  方法  分别在低钾和正常钾环境下培育烤烟高钾品系HKDN-5, 提取苗期烟叶总蛋白, 进行酶解, 液相色谱串联质谱和label-free蛋白定量分析。  结果  (1) 与正常钾相比, 低钾胁迫中发现101个差异表达蛋白(差异倍数大于1.5倍), 其中表达下调的有52个, 上调的有49个。(2)差异表达蛋白主要参与碳水化合物代谢、氨基酸代谢和脂质代谢等途径。其中, 上调蛋白具有碳水化合物运输和代谢相关功能的数量最多, 下调蛋白具有翻译后修饰、蛋白质转换和伴侣蛋白等相关功能的数量最多。  结论  物质代谢和应激反应相关蛋白在低钾胁迫下发生差异表达。      

渗透调节提高白肋烟种子抵御吸胀冷害能力研究初报

吸胀阶段的低温严重抑制白肋烟种子的正常萌发,渗透调节作为种子处理措施,能有效地提高白肋烟种子吸胀阶段的抗冷性.在白肋烟种子遭遇吸胀冷害后进行发芽试验,播种后第4天对照(CK)的发芽百分率仅为15.5%,而经过渗透调节处理的种子发芽百分率就已经达到了85.2%～93.3%,极显著高于对照(CK),在发芽势与发芽率方面,渗透调节处理的种子均极显著高于对照(CK).     

烤烟伸根期对低温胁迫的生理响应

【目的】研究低温胁迫对伸根期的烤烟生理特性的影响。【方法】采用盆栽方式,在人工培养箱中对耐冷性不同的烤烟品种红花大金元（低温不敏感型）和K326（低温敏感型）进行低温胁迫处理,研究不同低温胁迫时间烤烟的渗透调节物质、保护酶活性、多酚代谢、光合速率和光合色素等的变化情况,筛选出适用于烤烟耐冷性鉴定的指标。【结果】随低温胁迫时间的延长,烤烟的净光合速率和叶绿素耐冷系数呈下降趋势,下降速率与低温胁迫程度呈正相关,与品种的耐低温能力呈负相关;丙二醛和相对电导率耐冷系数在低温胁迫的前3 d随胁迫时间的延长呈上升趋势,上升速率与品种耐低温能力呈负相关;过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、多酚氧化酶（PPO）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性和可溶性蛋白、可溶性糖及总酚耐冷系数随低温胁迫时间的延长先升高后下降,低温不敏感型材料上升速度高于低温敏感型材料。相关分析表明,低温胁迫下,烟叶相对电导率耐冷系数与叶绿素、净光合速率、SOD活性的耐冷系数呈极显著负相关,与可溶性蛋白、POD活性、PAL活性的耐冷系数呈显著负相关,与丙二醛、叶绿素a/b的耐冷系数呈显著正相关。主成分分...     

烟草青枯病抗性基因的遗传分析及RAPD标记

选用高感青枯病品种"红花大金元"与高抗青枯病品种"Ti448A"配制杂交组合,采用温室苗期叶片人工注射法接种鉴定两亲本及其杂交后代F₁、F₂、BC₁P₁代的青枯病抗性表现,结果表明抗病亲本材料Ti448A的抗病性由一对显性基因控制。依据混合群体分组分析法(BSA)建立抗青枯病基因池和感青枯病基因池,通过RAPD试验,从近200个随机引物中筛选出一个在两池间具有多态性的引物S503,用双亲、F₁、F₂单株DNA进行RAPD试验证明了该引物扩增出的特异性片段S503-750是一个与抗青枯病基因连锁的RAPD标记,利用JOINMAP (version 1.4)软件计算得此标记与抗青枯病基因间的重组率为5.984%,连锁距离为6.261 cM。      

外源水杨酸对低温胁迫下低温敏感性不同的烤烟品种烟叶生理特性的影响

  目的  探究低温胁迫下外源水杨酸对低温敏感型不同烤烟品种叶片生理特性的影响,并筛选最佳外源水杨酸的缓解浓度。  方法  以低温不敏感型品种红花大金元及低温敏感型品种K326为材料,通过盆栽试验研究不同浓度外源水杨酸对4℃低温胁迫下红花大金元和K326叶片相对电导率（REC）、丙二醛（MDA）含量、抗氧化酶活性、渗透调节物质含量及多酚代谢的影响。  结果  低温胁迫下,2个低温敏感性不同的烤烟品种的相对电导率、丙二醛含量、多酚氧化酶活性及苯丙氨酸解氨酶活性均显著上升,其中,K326的丙二醛含量上升幅度远大于红花大金元,达94.07%;而3个抗氧化酶活性均被显著降低,K326的可溶性糖含量及总酚含量、红花大金元的可溶性蛋白含量均显著上升。施加外源水杨酸后,K326及红花大金元的叶片相对电导率及丙二醛含量均显著降低,而3个抗氧化酶活性及苯丙氨酸解氨酶活性均显著上升,红花大金元的可溶性糖含量及可溶性蛋白含量、K326的总酚含量均显著上升;当外源水杨酸浓度为50~100 mg/L时对各个指标的缓解效果较好。  结论  外源水杨酸浓度50 mg/L处理对红花大金元及K326的缓解效果均达到最佳。      

不同低温贮藏方式下贡柑的非靶标代谢组学研究

目的 探究不同低温贮藏方式下贡柑的非靶标代谢组学变化。方法 利用超高效液相色谱-质谱法(ultra performance liquid chromatography-mass spectrometry, UPLC-MS)对不同低温(-80、-20和4℃)贮藏处理的贡柑样品进行非靶标代谢组学分析,筛选贡柑果皮和果肉中的差异代谢物。结果 借助UPLC-MS技术的正离子模式和负离子模式,可分别实现贡柑中617种和483种代谢物的分析。贡柑非靶标代谢组学分析表明,经不同低温贮藏处理的贡柑组别之间均具有多种上调或下调的差异代谢物,并筛选获得贡柑果皮(或果肉)中的共有差异代谢物。贡柑中差异代谢物涉及到与柑橘水果中多糖类、黄酮类、生物碱类、多酚类等组分的代谢通路。结论 低温贮藏下贡柑的非靶标代谢组学研究,为贡柑的低温保鲜及其组分代谢研究奠定了基础。     

聚乙二醇处理对烟草种子活力及幼苗抗冷性的影响

将烟草种子用聚乙二醇(PEG)浸种处理后播种发芽,幼苗培养至大十字期时进行低温处理。试验结果显示,低温使烟草幼苗叶片叶绿素含量与呼吸速率显著下降,增加了细胞膜透性和膜脂过氧化产物--丙二醛含量,过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性也不断下降。PEG浸种处理后,可促进种子萌发,增强幼苗生长势,提高种子活力。PEG浸种的超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性较对照均有所提高,并减少了种子在低温吸胀过程中电解质与有机物质的渗漏量及渗漏速率。表明用PEG处理能增强烟草幼苗的抗冷性。      

烟草品种对马铃薯Y病毒抗性遗传分析

选用6个对PVY抗性有差异的烟草品种,采用完全双列杂交方法,研究了烟草对PVYN抗性遗传规律。结果发现:烟草PVYN抗性符合加性-显性遗传模型。参试品种间一般配合力(GCA)和特殊配合力(SCA)存在极显著差异,V.SCR的GCA最高,其次是VAM,是对PVYN抗性的高值亲本,K326的GCA最低,其次是NC95,是对PVYN抗性的低值亲本。通过V.SCR×K326和VAM×TN86组合证明了V.SCR和VAM两个亲本的SCA均表现较高,有进一步研究利用的价值。参试品种的显性基因和隐性基因数量不同,V.SCR的抗性和NC95的感病性是由显性基因控制的,TN86的抗性和K326的感病性是由隐性基因控制的,环境对显性基因的表达有较大影响。狭义遗传力较高(h_N2),2003年为81.7%,2004年为74.43%,表明抗性基因可以通过基因累加的方式在后代中表现出来,宜早代选择。