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摘要:以紫花苜蓿(Medicago sativa)龙牧806为材料,采用盆栽试验,测定接种摩西球囊霉(Glomus mosseae)后紫花苜蓿生长情况.利用碱胁迫处理5、8 d相对含水量、相对电导率、叶绿素含量、丙二醛(MDA)、抗氧化酶活性、脯氨酸和可溶性糖含量等指标,分析接种丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)对提高苜蓿耐碱性的作用.结果表明,正常情况下,接种摩西球囊霉菌苜蓿株高、根长及分支数均高于对照组,叶绿素含量、根中MDA含量,SOD、POD和CAT酶活、脯氨酸含量、可溶性糖含量均高于对照组;碱胁迫后,接种摩西球囊霉可提高紫花苜蓿根和叶中抗氧化酶(POD、SOD和CAT)活性、渗透调节物质(可溶性糖和脯氨酸)含量,降低丙二醛(MDA)含量和细胞膜透性.丛枝菌根真菌摩西球囊霉通过增强紫花苜蓿抗氧化能力,降低碱胁迫对苜蓿造成的损伤,并通过渗透调节能力提高接种苜蓿耐碱性.研究为紫花苜蓿盐碱地种植提供理论依据....
摘要:以紫花苜蓿龙牧806为试验材料,设置未接种菌(NI)和接种耐碱苜蓿中华根瘤菌CCBAU 81024(RI)两组,采用pH 8.5 100 mmol·L-1 NaHCO3溶液碱胁迫处理,分别测定胁迫0、5、8 d时生长及生理指标,确定接种耐碱根瘤菌对紫花苜蓿耐碱性的影响.结果表明,正常培养条件下,RI组紫花苜蓿叶绿素和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)酶活性、脯氨酸(Pro)和可溶性糖含量均高于NI组,且丙二醛(MDA)含量低于NI组.碱胁迫处理后,RI组与NI组植株相比,其MDA含量,相对电导率均保持在较低水平,脯氨酸积累,可溶性糖含量增加;SOD、POD、CAT表现出较NI更高的酶活.接种耐碱根瘤菌可提高紫花苜蓿耐碱性及抗氧化能力,增强渗透调节能力,降低细胞膜损伤程度....
摘要:光合作用影响着植物的生长发育及产量,并在盐碱胁迫响应中起到积极作用.前期研究将光合途径中野生大豆来源的GsPPCK1和GsPPCK3基因转入苜蓿,所获得转基因苜蓿耐碱性提高.从光合作用和有机酸积累角度探索转GsPPCK1和GsPPCK3基因苜蓿耐碱性增强的生理机制.结果表明,碱胁迫9d后,叶绿素的相对含量下降,转基因株系P1-5、P3-8与未处理相比变化并不显著,分别下降了11.27%、13.30%,而非转基因株系的叶绿素含量下降了39.11%.转基因株系P1-5、P3-8光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)及胞间CO2浓度(Ci)在胁迫处理后也有下降趋势,但下降的幅度仅为非转基因植株下降幅度的1/2.光合途径中NADP-苹果酸脱氢酶、NADP-苹果酸酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶、丙酮酸正磷酸二激酶、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶等关键酶的酶活及有机酸(苹果酸、柠檬酸、草酰乙酸、磷酸烯醇式丙酮酸)含量在碱胁迫处理后均呈上升趋势,而转基因株系P1-5、P3-8的光合酶活和4种有机酸含量与非转基因对照相比上升极显著(P<0.01).PEPC(Medtr49079860.1)、NADP-ME(Medtr8g014390.1)、NADP-MDH(Medtr1g043040.1)、PPDK(Medtr49118350.1)及Rubisco(Medtr4g021210.1)基因的表达呈先上升后下降趋势,转基因株系中基因的表达变化较非转基因对照更为显著(P<0.01).由此表明,在正常情况下,GsPPCK1和GsPPCK3基因的超量表达并未影响植物的光合作用,但是在碱胁迫下,转基因苜蓿的光合作用受碱胁迫的抑制较小,这一过程可能与PEPC酶的激活有关.另外,光合中间产物有机酸含量的显著上升对维持细胞内pH值的稳定也起到重要作用....
摘要:磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvate carboxylase,PEPC)是一种广泛存在于自然界中的代谢酶,在高等植物中参与光合作用的碳固定、生物合成前体的供应、pH的调控等多种生物学过程.本研究通过生物信息学方法,识别、筛选、获得蒺藜苜蓿(Medicago truncatula) PEPC (MtPEPC)的氨基酸序列Medtr2g076670.2,并对与Medtr2g076670.2相似的25个豆科PEPC基因进行系统进化树分析.着重对4个MtPEPCs和6个GmPEPCs基因进行功能域分析、蛋白二级结构域预测及组织表达特异性分析,以推测蒺藜苜蓿PEPC基因的功能.结果表明,该10个基因分为两个Group分支,两个分支中存在不同的亚细胞定位信号,并且两个分支中大豆基因在地上和地下组织之间存在差异.通过蛋白相互作用的预测分析,PEPC蛋白可与苹果酸脱氢酶(malate dehydrogenase,MDH)、丙酮酸激酶(pyruvate kinase,PK)及2个未知蛋白存在相互作用;在碱胁迫下,GsPEPCs基因与苹果酸脱氢酶基因是“共表达”基因.可以推测,PEPC对碱胁迫的反应,可能是通过调节有机酸含量实现的.通过对MtPEPC蛋白和GmPEPC蛋白的生物信息学分析,获得了其相应的分子生物学特征,为PEPC蛋白在碱胁迫反应中的功能提供理论依据....
[硕士论文] 许慧慧
生物学;植物学 东北农业大学 2018(学位年度)
摘要:紫花苜蓿是中国重要的多年生的豆科植物,其具有高产、营养成分多样化及抗逆性强的特点,但恶化的土地条件仍限制了苜蓿的产量。多个研究表明RCI2/PMP3类基因作为多基因家族普遍存在于植物中,可响应多种非生物胁迫,包括低温、干旱、盐,且被激素诱导。且多个研究表明RCI2/PMP3基因在植物中的超量表达可通过提高膜的稳定性及保持细胞内的离子平衡来增加抗多种非生物胁迫的耐力。关于RCI2类基因在苜蓿中的超量表达是否可以提高苜蓿抗非生物胁迫的能力仍是未知的。本研究从紫花苜蓿中克隆了MsRCI2A,MsRCI2B和MsRCI2C基因,构建了三个植物表达载体以连接目的基因。通过根癌农杆菌介导的遗传转化方法转化紫花苜蓿子叶节,并通过分子生物学技术对所筛选的抗性植株进行检测。分析了MsRCI2A、MsRCI2B、MsRCI2C基因超量表达对苜蓿耐碱性的影响,为培育出耐逆性转基因苜蓿提供重要的理论依据以及为促进畜牧业的蓬勃发展奠定基础。
  本研究的主要研究结果如下:
  1.在紫花苜蓿中克隆了RCI2类基因家族成员MsRCI2A、MsRCI2B、MsRCI2C基因,蛋白质分子质量分别为5.931-kDa、5.946-kDa、6.05-kDa,它们的序列高度同源,都对碱、干旱、低温胁迫和ABA诱导产生响应,但它们对每种胁迫响应程度不同,并且在根和叶中具有不同的表达模式。本研究构建了三个连接目的基因植物表达载体,采用农杆菌介导的遗传转化方法转化紫花苜蓿的子叶节。每个基因分别获得了两株超量表达的植株。
  2.对转基因株系及野生型株系扦插扩繁,对各株系进行100mM NaHCO3(pH调至8.5)处理。经碱处理15d后,超量表达MsRCI2A、MsRCI2B、MsRCI2C基因的各株系仍能保持良好的生长状态,而WT株系的生长受到了明显的抑制,叶片变得枯黄且萎蔫。并且碱处理后超量表达MsRCI2A、MsRCI2B、MsRCI2C基因的各株系相对于非转基因株系有更高的叶绿素含量,积累了更高水平的可溶性糖含量且抗氧化物酶SOD、POD及CAT的活性更高,而丙二醛的含量及相对电导率更低。在未处理和碱胁迫处理5d、10d时,超量表达MsRCI2A,MsRCI2B和MsRCI2C基因的各株系比非转基因株系积累了更多的脯氨酸,但碱胁迫处理15d时,由于非转基因株系受损伤的程度更为严重,以至于积累更多的脯氨酸响应胁迫。
  3.分析了碱处理后各转基因株系中的碱胁迫相关基因H+-ATPase及与所转基因相同源的RCI2类基因的表达情况。相对于对照条件下,碱胁迫处理12h后,H+-ATPase在WT及超量表达MsRCI2B基因株系B13与B19中的表达削弱,在超量表达MsRCI2A基因株系A12、A22中略有上调,而在超量表达MsRCI2C基因的株系C2、C10中的表达呈显著上调趋势。有趣的是,碱胁迫处理12h时,MsRCI2A、MsRCI2B、MsRCI2C基因在野生型株系中的表达呈上调趋势,MsRCI2A、MsRCI2B基因在超量表达MsRCI2C基因株系C2与C10中呈上调表达趋势,其中MsRCI2A基因上调的程度较野生型大,而MsRCI2B、MsRCI2C基因在超量表达MsRCI2A基因株系A12、A22中的表达受到了抑制,MsRCI2A、MsRCI2C基因在超量表达MsRCI2B基因株系B13、B19中的表达受到了抑制。
摘要:为研究根瘤共生对紫花苜蓿(Medicago sativa)耐碱性及有机酸含量的影响,本研究以龙牧806为材料,用200 mmol/L NaHCO3胁迫处理正常植株与接种根瘤菌植株0、4、6、8天,分别测量根中苹果酸、柠檬酸、琥珀酸、草酸、酒石酸、乙酸的含量.结果表明,根瘤共生有效的提高了苜蓿对盐碱胁迫的耐性;正常植株在胁迫第4天时,苹果酸、柠檬酸、草酸、酒石酸的含量大幅度显著下降,而后小幅度减少,胁迫第8天时有所提高,琥珀酸则在胁迫第6天大幅度下降,后稍有增加;相对于正常植株来说,接种根瘤菌的植株,有机酸含量波动较小,草酸和酒石酸平稳减少,柠檬酸和琥珀酸随着胁迫时间延长,含量逐渐增加,胁迫第6天达到最高值,然后减少,苹果酸在胁迫第4天时含量增加,而后逐渐减少.综上所述,接种根瘤菌可减缓盐碱胁迫对植株根的伤害,共生根瘤提高苜蓿的耐碱性一部分是通过调节有机酸含量的变化实现....
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