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采用RT-PCR技术克隆大豆紫色酸性磷酸酶(Purple acid phosphatase,PAP)基因,并对基因及其编码蛋白进行生物信息学分析,为植物磷高效转基因育种及分子机制解析提供候选基因。结果表明:从低磷处理14d的‘中黄15’cDNA中克隆获得一条开放阅读框1 395bp的基因,经保守域分析发现该基因属于紫色酸性磷酸酶类,命名为GmPAP14(GenBank No.JN967626)。对基因编码蛋白进行生物信息学分析发现,GmPAP14编码1条含有464个氨基酸残基的多肽链,分子量约53.1kD,理论等电点6.14,且含有紫色酸性磷酸酶所特有的5个保守基序和7个金属离子结合位点。进一步分析发现GmPAP14具有跨膜结构与信号肽,定位于质膜或分泌到胞外。经系统发育树分析显示GmPAP14与苜蓿MtPAP1及大豆GmPAP1具有同源性,预测可能与植物磷素高效吸收利用有关。 相似文献
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为获得磷高效利用转基因大豆新材料,构建紫色酸性磷酸酶基因GmPAP14超表达载体pBI121-GmPAP14与pCAMBIA3301-GmPAP14,通过农杆菌介导子叶节转化技术将2个载体分别转入高产优质大豆品种,并分析了GmPAP14在转基因植株内的表达情况。结果显示,利用PCR和DNA测序分析可检测到转化植株中的目的条带,其中,转入p BI121-GmPAP14载体的保豆3号阳性植株有6株;转入pCAMBIA3301-GmPAP14载体的中豆32有9株,冀豆12有11株,农大豆2号20株。进一步将上述T0植株自交,目前已获得T_1转基因后代;经实时定量PCR检测,部分株系的GmPAP14表达量显著高于野生型对照,说明GmPAP14已整合到大豆基因组,并能够在转录水平正常表达。 相似文献
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大豆紫色酸性磷酸酶基因GmPAP4启动子结构与活性分析 总被引：2，自引：0，他引：2
【目的】克隆GmPAP4启动子(PAP4-pro),并分析其表达特性,为进一步研究其作用机制奠定基础。【方法】依据GmPAP4 c DNA序列(Gen Bank No.HQ162477),通过比对大豆参考基因组,设计特异引物,克隆GmPAP4启动子序列,通过PLACE与Plant CARE在线生物信息学数据库预测该启动子相关调控元件。构建GmPAP4启动子驱动GUS表达载体(PAP4-pro-GUS)并转化根癌农杆菌GV3101;通过Floral dip法将PAP4-pro-GUS转化拟南芥,利用卡那霉素(Kan)抗性筛选和特异引物的PCR鉴定,最终获得T3转基因拟南芥。通过对T_3转基因拟南芥不同组织GUS染色,分析启动子的组织表达特性,将T3转基因拟南芥通过适磷和植酸磷处理,20 d后,取其根部进行GUS活性和表达分析,研究启动子对不同磷环境的响应。【结果】克隆了GmPAP4上游启动子序列,通过PLACE与Plant CARE在线生物信息学数据库预测显示,GmPAP4启动子除含有启动子核心的调控元件外,还含有(1)组织特异调控元件:as1(根系特异表达调控元件)和Skn-1_motif(胚乳特异表达调控元件);(2)应答元件:TC-rich repeats(逆境胁迫反应调控元件)和Box-W3(真菌应答相关调控元件);(3)结合位点:MBS(MYB转录因子的结合位点)等。不同组织GUS染色结果显示,转基因拟南芥整个根系GUS染色较深,茎、叶中仅微管组织有较明显GUS染色,花瓣微管组织中也能观察到微弱GUS染色。定量PCR结果显示,植酸磷处理条件下转基因拟南芥根系GUS表达比适磷处理提高了1.3倍(P0.05);同时GUS活性测定显示,与适磷处理相比,植酸磷处理条件下转基因拟南芥根系GUS活性提高了1.9倍(P0.05)。【结论】获得大豆GmPAP4启动子,通过不同组织GUS染色和不同磷环境GUS表达分析显示该启动子主要在根部且受低磷信号诱导表达,为诱导型启动子。 相似文献
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磷高效野生大麦拔节期对植酸态有机磷的利用 总被引：1，自引：0，他引：1
【目的】探讨磷高效野生大麦对植酸态磷的吸收利用能力,分析植酸态磷处理对不同磷效率野生大麦生长、磷素吸收及根际土壤特征的影响,为阐明低磷胁迫下磷高效野生大麦对有机磷的利用机理提供理论依据。【方法】低磷土壤盆栽条件下,以前期筛选得到的野生大麦磷高效基因型IS-22-30、IS-22-25和磷低效基因型IS-07-07为供试材料,有机磷源为植酸钠,设3个施磷水平,即不施磷（CK）、施磷（P）15 mg·kg-1土（Po15）、30 mg·kg-1土（Po30）,研究拔节期有机磷处理对不同磷效率野生大麦生物量、磷素积累量、根系酸性磷酸酶和植酸酶活性、根际土壤酸性磷酸酶和植酸酶活性及有机磷各组分含量的影响。【结果】（1）随有机磷水平提高,野生大麦生物量和磷素积累量均显著增加,而根冠比呈减小趋势。各处理下,磷高效基因型生物量、磷素积累量和根冠比均大于低效基因型。且随着有机磷水平的提高,磷高效基因型生物量和磷素积累量增幅较大。（2）随有机磷水平降低,野生大麦根系酸性磷酸酶和植酸酶活性均显著增加。各处理下,磷高效基因型根系酸性磷酸酶和植酸酶活性显著高于低效基因型,分别是低效基因型的1.15-1.24倍和1.18-1.34倍。（3）野生大麦根际土壤酸性磷酸酶与植酸酶的活性明显高于非根际,且随有机磷水平提高,土壤酶活性呈显著增加的趋势。各处理下,磷高效基因型根际土壤酸性磷酸酶和植酸酶活性显著高于低效基因型,是低效基因型的1.23-1.33倍和1.15-1.30倍。（4）随有机磷水平提高,野生大麦根际、非根际土壤各有机磷组分含量显著增加。磷高效基因型根际与非根际土壤活性有机磷和中活性有机磷含量显著低于磷低效基因型,而中稳性有机磷和高稳性有机磷含量无基因型差异。由于对有机磷的耗竭,根际土壤有机磷各组分含量低于非根际。磷高效基因型根际土壤活性较强的活性有机磷和中活性有机磷出现明显亏缺,其亏缺范围为0.64-1.12 mg·kg-1和13.8-33.9 mg·kg-1。【结论】磷高效野生大麦基因型通过根系或根际微域微生物分泌更多的酸性磷酸酶和植酸酶,提高根际土壤中活性有机磷和中活性有机磷生物有效性,从而具有较强的有机磷吸收利用能力,更能适应有效态磷缺乏的土壤环境。 相似文献
5.
研究大豆不同磷素基因型在缺磷胁迫条件下叶片SOD、CAT、POD活性及MDA含量的变化。结果表明,磷高效基因型‘铁7555’和‘辽豆13号’保护酶活性升高或升幅较大,磷低效基因型‘凤59-15’和‘辽豆11号’则活性下降或变化不明显,低磷胁迫下大豆叶片SOD和POD活性升高。 相似文献
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【目的】克隆苹果紫色酸性磷酸酶相关基因MdPAP10,研究其组织表达模式和低磷响应,并进一步研究MdPAP10在低磷条件下的功能,为深入研究MdPAP10在果树中参与紫色酸性磷酸酶分泌和影响磷吸收的分子机理奠定基础。【方法】本研究以‘嘎啦’苹果（Malus×domestica‘Royal Gala’）为试材,利用同源序列比对和PCR技术,克隆苹果紫色酸性磷酸酶相关基因MdPAP10。通过NCBI分析MdPAP10的蛋白质结构并获得白梨、桃和草莓等10个物种的PAP10氨基酸序列,利用MEGA5.0构建系统进化树。利用qRT-PCR检测MdPAP10在苹果不同组织的表达情况和对低磷胁迫的响应特性。将MdPAP10连接到植物过表达载体pBI121,转化LBA4404农杆菌,用于侵染苹果愈伤组织。通过在抗性培养基上筛选和PCR鉴定,获得MdPAP10转基因愈伤组织。在低磷培养基上培养MdPAP10转基因愈伤组织检测其酸性磷酸酶积累情况以及对低磷胁迫的耐受性和磷含量。最后利用qRT-PCR检测MdPAP10转基因愈伤组织中磷相关基因的表达量。【结果】克隆获得苹果紫色酸性磷酸酶基因MdPAP10（基因序列号：MDP0000272096）,开放阅读框为1 332 bp,编码含有443个氨基酸的蛋白。蛋白质结构分析显示,MdPAP10包含一个信号肽和一个磷酸酶结构域。基因结构分析显示,MdPAP10含有5个外显子和4个内含子。进化树分析显示,苹果MdPAP10与白梨PbPAP10同源性最高,亲缘关系最近。表达分析显示,MdPAP10在根、茎、叶、花、果中均有表达,并且在根中的表达量最高。MdPAP10对低磷条件有明显响应,在根中表达量逐渐升高,在6 h达到最大后逐渐下降;在叶中的表达量始终低于对照组。MdPAP10转基因愈伤组织在低磷条件下能够明显促进酸性磷酸酶的分泌。在低磷条件下培养转基因愈伤组织20 d发现过表达MdPAP10提高了愈伤组织对低磷胁迫的耐受性,并且提高了对磷的吸收。qRT-PCR结果显示,过表达MdPAP10能够明显促进苹果磷相关基因的表达。【结论】MdPAP10能够对低磷胁迫有明显响应,在低磷条件下能够促进磷吸收和酸性磷酸酶的分泌。MdPAP10在响应低磷胁迫过程中发挥着重要的正调控作用。 相似文献
7.
[目的]本研究旨在解析大豆DREB(dehydration responsive element-binding protein)转录因子基因GmDREB8与干旱胁迫的关系，为DREB转录因子参与大豆干旱胁迫的分子机制研究奠定基础，也为大豆耐旱转基因育种提供新的基因资源。[方法]以大豆品种‘天隆1号’为试材，通过荧光定量PCR(RT-qPCR)分析10个DREB基因在干旱胁迫诱导下的表达模式及GmDREB8在大豆不同组织和植物激素处理下的表达。采用生物信息学方法分析GmDREB8保守基序和亚细胞定位。通过农杆菌介导的烟草瞬时表达体系进行GmDREB8蛋白的亚细胞定位。分别在拟南芥中异源表达GmDREB8和利用VIGS(virus-induced gene silencing)技术在大豆中沉默GmDREB8,分析该基因在拟南芥和大豆干旱胁迫中的功能。[结果]10个DREB基因在干旱胁迫下都被诱导表达，但这10个基因间表达谱存在差异。筛选并克隆得到GmDREB8,其位于大豆17号染色体上，含有1个AP2结构域，蛋白相对分子质量为19.79×103,pI为9.76。Gm... 相似文献
8.
【目的】低磷和铝毒胁迫是酸性土壤中限制作物生产的重要因素。植物NTL转录因子参与调控多种环境胁迫(包括铝毒胁迫)的适应性机制,本文探究GmNTLs调控大豆Glycine max根系响应低磷胁迫的功能。【方法】通过RT-qPCR分析大豆15个GmNTLs基因在根系响应低磷胁迫的表达模式,进一步构建了GmNTL1/4/7/8/10/12共6个GmNTLs基因的拟南芥超量表达材料,探究GmNTL成员在拟南芥根系中响应低磷胁迫的功能。【结果】系统进化树及组织表达模式分析结果表明,GmNTLs家族分3个亚族,各亚族成员在大豆中组织表达模式不同。RT-qPCR结果表明,低磷处理12 d显著提高了GmNTL1/4/7/8/10/12在大豆根系中的表达。在拟南芥中超量表达不同GmNTL基因对低磷的响应不同。高磷处理下,超量表达GmNTL4/10/12拟南芥的鲜质量显著增加;低磷处理时,超量表达GmNTL4显著提高拟南芥鲜质量,而超量表达GmNTL1/12拟南芥的鲜质量显著降低。同时,仅超量表达GmNTL12拟南芥的主根长显著缩短,而超量表达其他基因对拟南芥植株的主根长无明显影响。【结论】GmNTLs参... 相似文献
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【目的】草甘膦是世界上用途最广的除草剂之一,磷是玉米生长发育所必需的大量营养元素,培育抗草甘膦兼具高效磷素吸收利用的复合性状对玉米生产有重要意义.【方法】构建由Ubiquitin1启动子驱动的两种叶绿体转运肽/CP4 EPSPs融合基因,和根特异性启动子GLU1P驱动的植酸酶基因phyA2双价植物表达载体,通过农杆菌介导法对玉米茎尖进行转化.对转基因植株进行实时定量PCR(RT-qPCR)分析、不同浓度草甘膦检测以及丙酮-磷钼酸铵法测定.【结果】获得9株阳性转基因植株;发现不同转运肽对EPSPs基因的表达量影响不同,且对草甘膦的抗性也不同;转基因植株植酸酶活性比野生型植株平均提高18.7倍.【结论】本研究为获得具有草甘膦抗性和磷素高效吸收利用复合性状的转基因玉米优良种质奠定了基础. 相似文献
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以植物表达载体pCamE(GenBank No.:JX841315)为基本骨架,HA蛋白YPYDVPDYA为标签序列,构建可分别融合目标蛋白N端与C端表达载体pCHAN与pCHAC,并增加有利外源基因插入的酶切位点,使之成为含有7个常见限制性内切酶(PstⅠ、SpeⅠ、XbaⅠ、Bam HⅠ、KpnⅠ、SmaⅠ、ApaⅠ或SalⅠ)单一识别位点的通用型标签载体;为验证该载体实用性,将项目组自主克隆的大豆紫色酸性磷酸酶GmPAP14(GenBank No.:JN967626)连接至上述载体,并转入拟南芥;经PCR检测与测序分析获得T2转基因株系,HA标签抗体Western blotting结果发现转pCHAN-GmPAP14、pCHAC-GmPAP14拟南芥可获得目的蛋白融合HA标签杂交条带,而对照无该条带出现,证明2个HA标签载体能够稳定融合外源基因编码蛋白N端与C端,且可在转基因植物中正常翻译表达,为植物蛋白分离纯化及相关领域研究提供了稳定可靠的通用型融合标签载体资源。 相似文献
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利用农杆菌介导的带一片子叶的胚尖转化法将耐低温相关转录因子基因GmWRKY21转入‘浙春5号’和‘中黄13’两个大豆品种中,以探讨通过转基因手段创造耐低温种质的可能性。转基因植株经目的基因的PCR检测和转化T-DNA区域构建特异性的PCR检测得以确认。转基因植株较非转基因对照表现出明显的耐低温性：胁迫处理前和处理后转基因植株相对电导率均显著低于对照植株;在恢复生长以后,转基因植株均能正常生长、开花、结荚,而非转基因对照在处理后的7～10 d内枯萎死亡。试验结果初步表明GmWRKY21基因已经成功导入大豆基因组中并参与了对低温的胁迫应答,进而提高了大豆的抗低温胁迫能力。 相似文献
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磷是植物生长发育必须的元素,然而多数土壤中可利用磷的含量却很少能满足作物的需要,因而作物磷素营养研究成为广泛研究的课题。目前,磷素营养的研究已深入到分子水平。在磷缺乏时,植物根和茎中发现了许多磷缺乏特异性表达的基因,包括高亲和力磷转运子、有机酸的分泌相关基因、酸性磷酸酶、TPSI1/Mt4基因家族等。这些磷缺乏特异性基因的表达对植物吸收利用磷起到重要作用。磷缺乏特异性表达基因的研究为了解植物适应磷胁迫的机制、提高磷利用率改良作物奠定了基础。 相似文献
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【目的】挖掘大豆Glycine max MADS转录因子家族成员GmMADS4基因信息，分析其结构及功能。【方法】通过生物信息学分析，对GmMADS4基因进行基因结构、编码蛋白信息、保守结构域、系统进化树以及互作蛋白预测等分析。利用烟草叶片瞬时转化法分析亚细胞定位，通过RT-qPCR进行组织部位及响应缺素的表达模式分析，利用下胚轴复合植株转化法分析超量表达GmMADS4对转基因毛根生长的影响。【结果】GmMADS4基因开放阅读框长732 bp，编码蛋白相对分子质量为28 000；保守结构域含有MADS-box和K-box，属于II型MADS家族成员，与拟南芥的AtAP3相似性较高；GmMADS4在大豆多个部位均有表达，且在花和种子中的表达量较高；缺氮和缺磷处理均显著增加GmMADS4在叶和根部的表达量；GmMADS4主要定位在细胞核，超量表达GmMADS4显著增加转基因毛根的可溶性磷含量。【结论】GmMADS4属于大豆II型MADS家族成员，具有核定位功能，可能在大豆种子和花的发育过程中发挥作用，并参与大豆根部缺磷响应及磷稳态调节。 相似文献
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【目的】盐胁迫是影响植物生长发育的不利环境因子。蛋白激酶PKS5作为植物盐超敏感信号转导途径的重要组分,在植物响应盐胁迫过程中具有重要调节功能。本文旨在生理水平和分子水平上,探究胡杨PePKS5基因在植物耐受盐胁迫过程中的调节作用。【方法】克隆胡杨PePKS5基因,并在拟南芥中过表达,获得T3代转基因拟南芥纯合体。观察盐胁迫下转基因拟南芥株系的耐盐表型,测定其过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶活性及盐胁迫响应基因的表达量。利用非损伤微测技术测定转基因拟南芥株系根尖Na+、K+动态离子流,利用激光共聚焦显微镜观测转基因拟南芥株系根尖Na+和H2O2含量。测定盐处理后转基因拟南芥土培幼苗的叶绿素荧光参数、光合参数等生理指标,揭示PePKS5基因在盐胁迫下对拟南芥的生理调节作用。构建亚细胞定位载体,通过瞬时转化烟草,对PePKS5蛋白进行亚细胞定位观测。【结果】(1)PePKS5基因的CDS序列编码417个氨基酸,PePKS5氨基酸序列与... 相似文献
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不同大豆基因型耐低磷能力的评价 总被引：2，自引：0，他引：2
采用水培方法,在低磷(LP)和高磷(HP)水平下,对河北省广泛种植的17个大豆品种进行了比较研究,旨在筛选大豆耐低磷基因型,为合理布局大豆种植品种,提高土壤磷素利用率提供试验依据。结果表明:‘中黄15’、‘中黄19’、‘Nf37’与‘中黄10’、‘冀黄13’相比,在根干重、冠干重、根系活性吸收表面积、植株磷含量、分泌性酸性磷酸酶活性等方面差异显著,确定了‘中黄15’、‘中黄19’、‘Nf37’为耐低磷基因型,‘中黄10’和‘冀黄13’为不耐低磷基因型。 相似文献
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植物磷转运蛋白是植物磷营养中必需的一种膜蛋白。植物磷转运子在植物根系中负责磷的吸收、转运,其表达受磷调控,磷元素广泛存在于动植物组织中,是植物生长所必需的大量无机营养元素之一,在诸多代谢过程中都起着举足轻重的作用。在植株中,磷素通过磷酸盐转运蛋白吸收和转运,该蛋白在调控植株对磷素吸收、利用效率等方面具有重要作用。植物基因组中含有大量推测的以基因家族的形式存在的编码磷转运蛋白基因。目前已知的磷转运子分为五大家族Pht1、Pht2、Pht3、Pho1和Pho2。文中主要综述了水稻、大豆、玉米、小麦、拟南芥、番茄、苜蓿、马铃薯中Pht1家族的结构、功能及表达调控方面的研究进展。 相似文献
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不同基因型小麦品种磷素利用效率研究 总被引：2，自引：2，他引：0
本试验以黑龙江省主栽的4个基因型不同的小麦品种为试材,通过不同梯度磷素处理,对各产量性状耐缺磷系数及其各生育期磷素积累量的变化规律进行研究。结果表明：供试的4个小麦品种对磷素有不同的响应力,其中龙麦30属于磷高效利用型、龙麦26属于磷高效吸收型、克丰10是中间类型、而龙麦19为磷低效型。低磷胁迫对不同磷效基因型小麦各性状的耐低磷系数具有显著的影响。缺磷条件下,对中间类型和磷低效型品种的耐低磷系数抑制作用明显大于磷高效型品种。不同生育期磷素积累量变化趋势研究表明,小麦对磷素的吸收主要集中在抽穗以前,在开花期最低,随着生育进程又呈上升趋势。同时,在土壤基础磷肥偏低时,磷高效基因型小麦植株内磷素积累量和利用效率要显著大于磷低效基因型小麦。 相似文献
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《南京农业大学学报》2020,(5)
[目的]本研究通过对大豆E3泛素连接酶基因GmPUB1的克隆及在拟南芥中异源表达,探究E3泛素连接酶在大豆生长发育和非生物胁迫中的作用。[方法]克隆大豆E3泛素连接酶基因GmPUB1,并对其进行生物信息学分析。利用qRT-PCR技术分析该基因在不同组织中以及不同胁迫处理下的表达模式。通过洋葱表皮细胞瞬时表达系统对GmPUB1蛋白进行亚细胞定位分析。在拟南芥中异源表达GmPUB1并对其表型进行分析。[结果]GmPUB1基因(Glyma.14g212200)的CDS序列为1 320 bp,编码439个氨基酸且该蛋白相对分子质量和等电点分别为48.63×10~3和8.35。qRT-PCR分析发现GmPUB1在开花后30 d的种子中表达最高。在PEG3350、NaCl、4℃及JA等非生物胁迫诱导下,GmPUB1均上调表达。GmPUB1蛋白在整个细胞内分布。过表达GmPUB1的转基因拟南芥株系的千粒质量显著提高,氨基酸含量发生改变,尤其甲硫氨酸含量显著升高,种子萌发率降低。转基因拟南芥株系具有耐盐性,但对干旱以及ABA敏感。[结论]GmPUB1基因可参与调控种子生长发育并响应逆境胁迫。 相似文献
19.
通过在大豆基因组数据库中比对,获得大豆LAZ1基因家族成员,开展生物信息学分析与表达模式检测,并利用转基因拟南芥进行基因功能验证。结果显示:共鉴定到17个大豆LAZ1基因,即GmLAZ1-1~ GmLAZ1-17。这17个GmLAZ1基因不均匀地分布在大豆的12条染色体上,在进化树上可分为3个亚家族,同一亚家族成员具有类似的基因和蛋白结构。顺式作用元件预测结果表明,大豆LAZ1家族基因启动子上存在很多与非生物胁迫相关的元件,如ABRE、ARE、LTR、G-box等。半定量PCR检测结果显示,GmLAZ1-5、GmLAZ1-9、GmLAZ1-11和GmLAZ1-13在盐处理后的大豆幼苗中表达上调。在拟南芥中过表达GmLAZ1-9基因增强了转基因植株的耐盐性。这些发现可为进一步探究其他LAZ1基因的功能与分子机制提供依据。 相似文献
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利用农杆菌介导法将从哥伦比亚生态型拟南芥中克隆得到的热激转录因子A2基因导入地被菊‘北林黄’中,经抗生素筛选和分子检测,获得了8株阳性转化株系。利用RT-PCR方法对阳性转化株检测表明,其中7个株系中外源基因得到表达;高温胁迫处理结果也显示,转基因植株耐热胁迫能力显著高于非转基因植株。本文通过将外源AtHsfA2基因导... 相似文献