AtsHsp17.6-CⅠ和AtsHsp17.6-CⅡ基因对非生物胁迫的应答研究

小分子热激蛋白是植物受到热胁迫后的主要表达产物之一,与植物细胞耐热有密切关系。该研究发现,拟南芥小分子热激蛋白基因AtsHsp17.6-CⅠ和AtsHsp17.6-CⅡ 除热激之外,重金属离子Ni⁺、Pb²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺和Al³⁺均能诱导这2个热激蛋白基因的表达;氧化胁迫和渗透胁迫同样也能诱导它们表达。该研究将由CaMV35S启动子驱动的这2个小分子热激蛋白基因导入拟南芥,RT-PCR分析表明,2个小分子热激蛋白基因在转基因植物中呈现组成型表达。实验结果表明,组成型表达小分子热激蛋白基因AtsHsp17.6-CⅠ的转基因植物表现出对6 μmol·L^-1 Cd²⁺胁迫、0.4% NaCl胁迫的耐受性。研究表明,这2个小分子热激蛋白基因可能参与着多种抗逆途径,推测其能够减轻或抵抗逆境胁迫引起的伤害并对其进行修复。     

番茄 DEAD-box RNA 解旋酶基因 SlDEAH1 的克隆及表达分析简

DEAD-box RNA解旋酶是一种特殊的RNA分子伴侣,参与了RNA代谢,包括前体RNA剪接、核糖体合成、RNA降解以及基因表达,并对植物的发育和抗性等也具有重要作用。根据已报道的拟南芥DEAD-box蛋白,通过同源比对,在NCBI据库中筛选得到一个DEAD-box RNA解旋酶同源蛋白,命名为SlDEAH1,并根据其基因序列设计特异引物,应用RT-PCR方法从野生型番茄（Solanum lycopersicum）AC⁺⁺中克隆得到了该基因的全长编码区序列。利用生物学网站、软件及实时荧光定量PCR方法,对其进行生物信息学、表达模式、胁迫及激素处理分析。结果表明：SlDEAH1包括2 073 bp的开放阅读框,编码690个氨基酸残基,其编码蛋白有9个保守结构基序,其所涉及到的ATP结合、ATP水解及RNA结合等功能对于解旋酶活性是至关重要的;表达模式分析表明SlDEAH1基因可能在野生型番茄萼片、叶片发育及果实成熟方面起到重要作用;高温、低温、脱水、伤害、盐胁迫不同程度的诱导了SlDEAH1的表达,但在根中该基因的表达受盐胁迫抑制;ABA、ACC、IAA、GA₃、MeJA和ZT均不同程度诱导了SlDEAH1的表达,其中ABA诱导效应最为明显。这些结果为进一步研究SlDEAH1在番茄发育和胁迫响应中的功能奠定了基础。     

标记蛋白HPT的表达、纯化及免疫活性鉴定

构建含有HPT的原核表达质粒,经诱导表达纯化后获得HPT抗体。从含有hpt的质粒pCambia1301上扩增目的基因,经SalⅠ和NotⅠ双酶切后与原核表达载体pET-28b（+）进行粘性末端连接,成功构建了pET-28b-hpt质粒,并转化到宿主细菌大肠杆菌Rosset(DE3)中进行蛋白表达。在异丙基硫代-β-D-半乳糖苷(IPTG)诱导下,pET-28b-hpt原核表达载体在E.coli Rosset菌株中以包涵体的形式高效表达了HPT蛋白,并以纯化的目的蛋白为抗原免疫兔制备了多克隆抗体。利用本方法可以获得特异性强、灵敏度高的多克隆抗体。     

重组蛋白GST-OsCATB的表达特性研究

为了阐明水稻Catalase（CAT）的酶学功能,首先需要获得出足量的、活性的该酶蛋白。本研究克隆了水稻OsCAT_B基因(GenBank accession No.D26484),构建到原核表达载体pGEX-6p-3中形成重组蛋白,继而转入E.coli菌株BL21中进行表达特性研究。结果表明,GST-OsCAT_B融合蛋白在E.coli中进行了过量表达,表达受到诱导剂浓度、诱导时间、诱导温度和诱导体系等多因素影响;通过谷胱甘肽Sepharose-4B亲合层析,纯化出足量、活性的融合蛋白GST-OsCAT_B,每克表达细胞（干重）中得率为51 mg GST-OsCAT_B。     

薇甘菊乙醇酸氧化酶基因的克隆、序列分析和原核表达

利用SSH和RACE相结合的方法获得了薇甘菊乙醇酸氧化酶基因cDNA全长,并对该序列进行了生物信息学分析。随后将该基因的cDNA编码区克隆到原核表达载体pET-32a(+)中,构建重组表达质粒,转化到大肠杆菌Rosetta-gami(DE3)中进行表达。序列分析表明,薇甘菊乙醇酸氧化酶基因cDNA全长1 363 bp,编码369个氨基酸,命名为MmGO（GenBank登录号EU716626）,推测的MmGO分子量为40.32 kDa,等电点为8.99。系统进化分析表明,MmGO与芸苔的GO序列亲缘关系比较近。将该基因重组到pET-32a(+)中进行原核表达,经0.1 mmol·L^-1 IPTG,25℃诱导4 h,获得了具有较高表达水平的融合蛋白6×His MmGO,Western-blot证实表达的6×His-MmGO能与抗6×His的单抗发生特异性反应,分子量约为60 kDa,与预测的融合蛋白6×His-MmGO分子量相符。为进一步研究融合蛋白6×His-MmGO的活性和功能奠定了基础。     

盐胁迫下胡杨cDNA文库的构建及其nhx基因的克隆

采用CTAB法提取经600 mmol·L^-1 NaCl胁迫处理后的胡杨总RNA,利用SMART技术构建载体为λTriplEx2的盐胁迫条件下胡杨的表达型cDNA文库（SSL）。文库的滴度为1.2×10⁶ pfu·ml^-1,重组率约为90.6%,扩增后的滴度为3×10⁹ pfu·ml^-1,容量约为2.4×10¹¹。插入片段长度均大于400 bp,平均长度约为790 bp。从文库中随机挑选32个阳性克隆进行3′端测序,并将测序结果通过NCBI (National Center for Biotechnology Information) 数据库进行比较,发现有23个EST序列与已知序列有明显的同源性,而其余的与NCBI中的已知序列相似性较低（e值>10^-4）,可能是未知基因。其中序列SSL061、SSL179与脱水素序列有较高的序列一致性。同时合成引物,通过PCR扩增文库的方法,从中筛选获得存在于植物细胞膜上并在植物受盐胁迫时起重要作用的nhx基因,进一步验证了文库的质量。     

茶树脂氢过氧化物裂解酶基因CsiHPL1的克隆及表达

根据茶树基因CsiHPL1的cDNA序列设计引物,采用RT-PCR方法从茶树品种龙井43′中克隆了CsiHPL1序列,并分析了CsiHPL1在生物和非生物胁迫下的诱导表达情况及亚细胞定位。结果表明,CsiHPL1包含一个1 476 bp的最大开放阅读框,编码491个氨基酸,预测为13-HPL基因。Real-Time PCR分析结果表明,CsiHPL1的表达受到茶尺蠖取食、机械损伤和茉莉酸的诱导;构建了CsiHPL1与绿色荧光蛋白（GFP）基因的重组表达载体,经农杆菌瞬时转化烟草叶片,利用激光共聚焦显微镜在叶绿体中观察到GFP荧光,表明CsiHPL1编码的蛋白质为叶绿体蛋白质。     

丹参ACC氧化酶基因(SmACO1)的克隆与序列分析

依据丹参转录组数据库序列信息,采用RT-PCR和染色体步移技术从丹参中首次克隆得到ACC氧化酶基因,命名为SmACO1(GenBank注册号为JQ026111)。该基因gDNA序列长1 347 bp,由3个外显子和2个内含子组成;cDNA全长1 117 bp,包含945 bp的开放阅读框,编码314个氨基酸残基。生物信息学分析显示SmACO1为无信号肽与跨膜结构域,且定位于细胞质的稳定亲水蛋白,含有Fe²⁺依赖的加氧酶结构域。实时荧光定量PCR结果表明,SmACO1基因在丹参不同组织器官中差异表达,花中表达量最高;其表达受到病原菌和茉莉酸甲酯的诱导,表明SmACO1基因可能在植物防御反应中发挥作用。     

斑茅δ-OAT基因克隆及其序列分析

利用RT-PCR和RACE技术从斑茅（Erianthus arundinaceus）中分离出编码鸟氨酸-δ-氨基转氨酶基因的全长cDNA序列,序列全长1 680 bp,编码454个氨基酸。通过对哺乳动物、高等植物、微生物的δ-OAT基因编码的氨基酸序列进行同源比对,发现斑茅δ-OAT基因同其近缘属植物甘蔗的同源性最高（87%）,同其他高等植物的同源性次之（约为70%）,而同动物的同源性最低（约为60%）。在斑茅δ-OAT基因编码的氨基酸序列的5′端未发现线粒体定位序列,同甘蔗δ-OAT基因一样。斑茅δ-OAT基因具有完整的鸟氨酸转氨酶功能区rocD。利用定量RCR（real-time PCR）对30%PEG胁迫下的斑茅δ-OAT基因表达量进行研究,结果表明δ-OAT基因在胁迫12 h表达量达到最高,约为对照的4.1倍;胁迫2 h δ-OAT基因表达量反而有所降低。     

外源一氧化氮对铅胁迫下小麦种子萌发及幼苗生理特性的影响

利用室内水培实验,研究了外源一氧化氮（NO）供体硝普钠（SNP）对Pb²⁺处理下小麦（Triticum aestivum L.）种子萌发、幼苗生长及相关生理指标变化的影响。结果表明,Pb²⁺处理使小麦种子发芽势、发芽率、幼苗根长和茎长均显著降低,诱导叶绿素a、叶绿素b含量减少及叶绿素荧光参数F_v/F_m和F_v/F_o的比值减小,25 μmol·L^-1 SNP明显缓解Pb²⁺胁迫对种子萌发及幼苗生长的抑制作用,提高Pb²⁺胁迫下叶绿素a、叶绿素b含量及F_v/F_m和F_v/F_o的比值,而100 μmol·L^-1SNP无明显缓解作用。此外,25和100 μmol·L^-1SNP诱导Pb²⁺胁迫下小麦幼苗叶片过氧化氢酶（CAT）活性增强和可溶性蛋白含量增多,但100 μmol·L^-1SNP处理降低了过氧化物酶（POD）活性。结果说明,外源NO促进Pb²⁺胁迫下小麦种子萌发及幼苗生长,提高叶绿素和可溶性蛋白含量,诱导CAT活性升高,从而增强小麦对Pb²⁺胁迫的适应性。     

干旱胁迫对发菜超微结构及抗性生理的影响

发菜是一种陆生固氮蓝藻,具有强烈的旱生生态适应性。对干旱胁迫条件下发菜超微结构和抗性生理进行了研究。结果表明：随着干旱胁迫加重,发菜细胞大小和细胞壁厚度变化不显著,胶质鞘趋于紧密,类囊体排列趋于紊乱,多角体变得模糊不清甚至消失,糖原颗粒数目减少,但结构颗粒数目没有明显变化。随着干旱胁迫的加重,发菜SOD、CAT活性呈先升高再下降趋势,SOD在含水量为120%时达到高峰;CAT活性在含水量为445%时达到高峰;MDA,氧自由基随着干旱胁迫加重,其含量呈上升趋势;H₂O₂含量随干旱胁迫加重呈先升高再下降趋势,在含水量为120%时达到峰值。干燥储存1年的发菜与恢复活性的发菜有明显差异性,其SOD、CAT活性较低、MDA、H₂O₂含量较少,但是氧自由基含量最高。研究结果对深入研究发菜的耐旱机理奠定了基础。     

不同能源柳无性系对土壤镉污染的抗性研究

运为了比较不同能源柳无性系对土壤镉抗性的差异,采用盆栽方法,设置土壤镉含量5个梯度(0、10、20、40、80 mg·kg^-1),以乡土旱柳为对照,对能柳1、能柳2、能柳E、能柳C的扦插幼苗对土壤镉污染的生理生态反应进行了系统测定,分析了不同无性系的抗性。结果显示,低浓度处理（≤20 mg·kg^-1）促进苗木生长,其中能柳2在10 mg·kg^-1处理下根和单株生物量增幅最大,可达到对照的132.0%和120.0%;随着镉浓度的增加,生长量下降,在最高浓度处理下,能柳C生长量降低最少,根、枝、叶和单株生物量分别为对照的86.1%、85.3%、82.9%、84.9%,旱柳的枝、叶生物量降低最多,为对照（无镉）的43.8%、45.0%,而能柳1的根、单株生物量降低最多,仅为对照的36.1%、44.4%;随着镉浓度的增加,不同能源柳无性系叶片的SOD、POD、CAT活性和根系活力基本呈现先升后降的趋势,其中,CAT活性变化较为平缓;关于SOD活性和根系活力,能柳1、能柳2在20 mg·kg^-1时已显著下降,旱柳在40 mg·kg^-1时显著下降,而能柳E、能柳C在40 mg·kg^-1时才显著下降。采用隶属函数对5个无性系在镉胁迫条件下的生长和酶指标进行综合分析,不同无性系对土壤镉污染的抗性顺序为能柳C>能柳2>能柳1>旱柳>能柳E。不同无性系对镉均有抗性,都可在镉污染区推广种植,栽培中,应根据土壤污染和绿化目标,做出适当选择。     

NaCl处理下黄花补血草幼苗生理特性的变化

以荒漠盐生植物黄花补血草(Limonium aureum(Linn.) Hill)为材料,研究不同浓度NaCl处理下渗透调节物含量、活性氧产生和抗氧化酶活性的变化。结果显示：NaCl处理诱导黄花补血草幼苗脯氨酸、可溶性糖和H2O2含量升高及超氧阴离子（O₂^-·）产生速率增大,可溶性蛋白含量在25和50 mmol·L^-1 NaCl处理时低于对照,而100和150 mmol·L^-1 NaCl处理时显著增加;不同浓度NaCl处理下,黄花补血草超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性显著升高,过氧化物酶活性与对照比呈现先增加后减小的变化,而过氧化氢酶活性表现为先降低后升高的变化趋势,但均低于对照。结果表明,黄花补血草在盐胁迫下通过积累渗透调节物和提高SOD、APX活性,使其具有较强的渗透调节能力和抗氧化能力,从而增强对盐环境的适应性。     

野葛叶片和茎段高频再生体系的建立

探讨几种因子对野葛叶片和茎段高频再生体系建立的影响。采用植物组织培养、正交实验和单因子实验的方法。野葛叶片和茎段的最佳消毒方式为70%酒精处理30 s后再用0.1%HgCl₂处理15 min;野葛叶片愈伤组织诱导的最佳培养基为MS+NAA 1.0 mg·L^-1+2,4-D 2 mg·L^-1,野葛茎段愈伤组织诱导的最佳培养基为MS+NAA 0.5 mg·L^-1+6-BA 1.0 mg·L^-1+2,4-D 2 mg·L^-1;暗培养更有利于野葛愈伤组织的诱导;野葛叶片和茎段愈伤组织诱导的最佳蔗糖浓度均为30 g·L^-1;野葛叶片愈伤组织的最佳出芽培养基为MS+NAA 1.0 mg·L^-1+6-BA 3.0 mg·L^-1,而野葛茎段愈伤组织的最佳出芽培养基为MS+ NAA 0.5 mg·L^-1+KT 2 mg·L^-1;光照培养更有利于野葛叶片和茎段愈伤组织芽的再分化;野葛叶片愈伤组织再生芽生根的最佳培养基为MS+NAA 0.5 mg·L^-1+PP₃₃₃ 0.5 mg·L^-1,而野葛茎段愈伤组织再生芽生根的最佳培养基为MS+NAA 0.5 mg·L^-1+PP₃₃₃ 3.0 mg·L^-1;野葛叶片和茎段愈伤组织再生芽生根的最佳蔗糖浓度均为30 g·L^-1;叶片再生苗移栽的最佳PP₃₃₃浓度为1.0 mg·L^-1,茎段再生苗移栽的最佳PP₃₃₃浓度为3.0 mg·L^-1;叶片和茎段再生苗的最佳移栽基质均为蛭石:珍珠岩（2:1）。     

外源脯氨酸（Pro）对茶菱抗Cd2+胁迫能力的影响

以高等水生植物茶菱（Trapella sinensis Olive）为材料,研究了外施不同浓度的脯氨酸（Pro）对Cd²⁺毒害的缓解效应。结果表明,茶菱体内Pro含量在单一Cd²⁺毒害下明显增加,外施Pro后,显著降低;叶绿素和可溶性蛋白含量在单一Cd²⁺毒害下大幅下降,外施Pro后,失绿症状有所减轻;保护酶（SOD、CAT、POD）系统在单一Cd²⁺毒害下比例失调,平衡被打破,活性下降,外施Pro后,SOD、POD活性较对照升高,CAT持平,其比例维持在正常范围内;O^－₂产生速率在单一Cd²⁺毒害下大大加快,外施Pro后,其产生速率恢复正常水平;丙二醛（MDA）含量在单一Cd²⁺毒害下积累加剧,外施Pro后,积累程度有所降低。因此,外源Pro可以通过减轻叶绿素和可溶性蛋白的降解,促进蛋白合成,减缓MDA积累,降低O^－₂产生速率,增强保护酶活性来增强植物对重金属胁迫的抗性,增强植物对逆境的适应能力。本实验中Pro作用的最佳浓度范围为40~60 mg·L^-1。     

镉胁迫对矮牵牛种子萌发、幼苗生长及抗氧化酶活性的影响

采用营养液培养的方法研究了不同浓度镉Cd（0、1、2和4 mmol·L^-1）处理对矮牵牛（Petunia hybrida）种子萌发、幼苗生长及生理特性的影响。结果发现：与对照相比,较低浓度（1 mmol·L^-1）Cd处理下矮牵牛种子萌发和幼苗生长均显著被抑制,当Cd浓度增至4 mmol·L^-1时完全抑制了矮牵牛种子的萌发。Cd胁迫在低浓度时激活矮牵牛幼苗叶片过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性,而高浓度产生抑制效应;抗坏血酸过氧化物酶（APX）和超氧化物歧化酶（SOD）活性与对照相比均显著升高,丙二醛（MDA）含量无显著变化。不同浓度的乙二胺四乙酸(EDTA)的加入使4 mmol·L^-1 Cd胁迫下矮牵牛幼苗叶片POD和APX活性增加,但不影响SOD和CAT活性;此外,6 mmol·L^-1 EDTA使Cd胁迫下矮牵牛幼苗叶片中MDA含量增加。结果表明,Cd胁迫抑制矮牵牛种子萌发和幼苗生长,却使幼苗叶片POD、CAT和APX活性增加,EDTA的加入能够进一步提高Cd胁迫幼苗POD和APX活性。因此,矮牵牛幼苗在Cd胁迫下具有较强的抗氧化损伤的能力。     

Cr6+对菹草叶绿素荧光参数、抗氧化系统和超微结构的胁迫影响

研究了不同浓度的Cr⁶⁺(0、1、10、30、50 mg·L^-1)对菹草叶片叶绿素、叶绿素荧光参数、抗氧化系统、可溶性蛋白含量、膜脂过氧化产物、可溶性糖含量、超氧阴离子(O₂^—·)产生以及细胞超微结构的胁迫影响。结果表明,随着Cr⁶⁺浓度的增加,总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a/b均呈下降趋势,F_o先升后降,F_v/F_m、F_m及F_v/F_o均逐渐降低;可溶性蛋白和谷胱甘肽(GSH)含量先升后降,抗坏血酸(AsA)含量逐渐下降;超氧化物歧化酶(SOD)活性逐渐下降,而过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性均呈先升后降趋势; O₂^—·产生速率、丙二醛(MDA)和可溶性糖含量均表现先降后升趋势;电镜观察发现：随着Cr⁶⁺浓度的增加,对细胞超微结构的损伤也加剧,表现为叶绿体膨胀,被膜破裂,类囊体片层解体;线粒体嵴数目减少,呈空泡状。可见,Cr⁶⁺破坏了菹草正常生理活动的结构基础,造成菹草生理功能紊乱。