镉胁迫下水稻OsPT1的表达及功能分析

OsPT1编码的水稻磷酸盐（Pi）转运蛋白在水稻生长发育、非生物胁迫应答等方面发挥重要的调控作用。前期研究表明OsPT1为镉（Cd）响应基因,但其在Cd胁迫下的功能及作用机制仍然未知。阐明OsPT1在Cd胁迫下的作用,并为低Cd水稻品种的选育奠定基础。通过生物信息学方法对该基因的序列特征、结构和功能进行分析和预测,利用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）方法检测Cd胁迫下水稻不同组织、不同时间点OsPT1的相对表达量。此外,利用PCR的方法克隆OsPT1的编码序列,构建pGADT7-OsPT1重组质粒载体,并将其转入Δycf1 BY4741酵母菌株（Cd敏感酵母菌株）用以验证OsPT1对酵母Cd耐受性的影响。结果表明,OsPT1编码序列全长为1 584 bp,编码分子量为57.46 kD,由527个氨基酸构成的蛋白。在水稻基因组中该基因上游启动子区含有与光、厌氧、茉莉酸甲酯等环境和激素响应相关的调控元件。系统进化分析表明,水稻OsPT1与高粱SbPT1亲缘关系最近。基因的镉响应表达分析结果表明,与对照相比,经100 μmol/L Cd处理的水稻在1、6和12 h后,地上部分OsPT1的转录水平分别上调1.31、1.34和2.46倍;水稻根部OsPT1在处理1和6 h后分别上调1.28和1.14倍,但在Cd处理12 h后,其表达水平下调至处理前的0.62倍。转基因酵母Cd耐受性结果表明,与对照（0 μmol/L Cd）相比,经25 μmol/L Cd处理后,转OsPT1的酵母对Cd的耐受性有一定的下降。OsPT1可能在水稻应对Cd胁迫过程中发挥一定的作用。     

镉胁迫对大青杨不同倍体的生长及生理生化的影响

以大青杨不同倍体当年生扦插苗为研究对象，用不同浓度CdCl₂溶液对其进行镉胁迫处理，研究不同镉浓度对大青杨3种倍体的生长和生理生化的影响。结果表明：镉胁迫对大青杨3种倍体生长有显著的抑制作用，随着镉浓度的增加，与对照苗（二倍体，CK）相比受胁迫苗的苗高和地径都显著下降；叶绿素含量先升高后下降；大青杨二倍体和四倍体的叶片含水量随镉浓度增加呈下降趋势，而三倍体叶片含水量则在低浓度时增加，高浓度时降低；三倍体和四倍体的过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）的酶活性在镉浓度低时增加，在镉浓度高时降低，而二倍体中酶活性则呈下降趋势。这说明镉浓度低时3种倍体都有较好的耐受性，而在高浓度胁迫下三倍体含水量、叶绿素含量、CAT的活性和丙二醛（MDA）含量比四倍体分别高5.47%、25.47%、8.59%、28.47%，比二倍体分别高23.47%、44.63%、17.23%、31.48%，说明大青杨三倍体在镉胁迫下细胞膜损伤最小，抗氧化能力最强，有较好的抗重金属镉的能力。本研究为在重金属污染地区进行育种工作提供了理论依据。     

叶面喷施褪黑素对低温胁迫下南瓜幼苗生长和生理特性的影响

以南瓜品种‘永安2号’幼苗为试验材料,采用室内盆栽实验,在叶面喷施不同浓度(0、50、100、150、200和300μmol·L^(-1))褪黑素(MT)后进行低温(10℃/7℃)胁迫处理,考察幼苗生长指标以及相对电导率、抗氧化酶活性、渗透调节物质含量等抗逆生理指标的变化,初步探讨外源褪黑素缓解南瓜幼苗低温冷害的生理机制。结果表明:(1)在低温胁迫条件下,南瓜幼苗出现叶片萎蔫失水、边缘失绿褪色、向内卷曲等冷害症状;幼苗株高、茎粗、鲜重、干重和壮苗指数等生长指标及叶片相对叶绿素含量均显著降低;叶片相对电导率、MDA含量和O^(-)·_(2)产生速率显著升高50%以上,超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶、脱氢抗坏血酸还原酶活性以及可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量也大多显著升高。(2)与低温胁迫处理相比,叶面喷施不同浓度褪黑素后,南瓜幼苗叶片冷害症状均得到不同程度恢复,并以100μmol·L^(-1) MT处理生长状态最好,植株形态表型与对照已没有明显差异;幼苗生长指标以及叶片相对叶绿素含量、6种抗氧化酶活性、3种渗透调节物质含量均不同程度提高,并随着MT浓度升高均先升后降,且均在100μmol·L^(-1) MT处理最高。研究发现,外源褪黑素能通过提高叶片叶绿素含量、增强抗氧化酶活性、增加渗透调节物质积累,显著降低低温冷害造成的膜质过氧化程度,有效减轻低温胁迫对南瓜幼苗的伤害,增强其抵抗低温能力,恢复幼苗的正常生长,且喷施浓度为100μmol·L^(-1)时效果最佳。     

镉胁迫对绢毛委陵菜-丛枝菌根真菌共生体根系结构和生理的影响

为从生理水平上揭示绢毛委陵菜（Potentilla sericea L.）-丛枝菌根真菌共生体对镉胁迫的应答机制,以绢毛委陵菜多年生植株为试验材料,分别接种根内根生囊霉（Rhizophagus intraradices）和摩西球囊霉（Funneliformis mosseae）,80 d后以不同浓度的镉胁迫处理并测定菌根侵染率,研究侵染率较高菌种的共生体植株的生理指标变化和结构变化。结果表明：摩西球囊霉较根内根生囊霉对绢毛委陵菜菌根侵染率高,达100%,而根内根生囊霉侵染率为89.33%;接种摩西球囊霉真菌的植物,当镉质量浓度达10 mg?L^-1时,细胞壁小范围破裂、液泡出现变小的趋势,高浓度镉（20 mg?L^-1）处理时,根系细胞壁破裂,细胞无法维持原有形态;镉胁迫下,Cd（5 mg?L^-1）~ Cd（10 mg?L^-1）MDA含量显著上升（P<0.05）,Cd（0 mg?L^-1）~Cd（5 mg?L^-1）SOD活性和脯氨酸含量变化显著（P<0.05）,可溶性蛋白含量和叶绿素含量显著减少（P<0.05）,Cd（10 mg?L^-1）~Cd（15 mg?L^-1）可溶性蛋白含量和叶绿素含量变化不显著（P>0.05）,植物可以抵抗一定浓度范围的镉胁迫。综合来看,接种摩西球囊菌可以增强绢毛委陵菜耐镉胁迫能力,为利用绢毛委陵菜修复镉污染土壤提供了理论依据。     

施加外源物质对盐胁迫下水稻生长发育的影响

水稻是重要的粮食作物之一,属于不耐盐的甜土植物,土壤盐渍化是影响其产量和生长发育的主要因素。消除或缓解盐胁迫是当务之急,目前主要应用传统育种、转基因技术及外源物质缓解盐胁迫。拟从外源物质对盐胁迫下水稻的影响作一综述,旨在为水稻生产及抗性育种提供理论依据和实践方法。     

植物响应镉胁迫的生理生化机制研究进展

镉(Cd)是一种分布广泛且污染严重的重金属;其毒性大,不仅影响植物的生长发育,而且危害人类健康。该文对植物Cd胁迫的生理生化响应方面的最新研究进展进行了总结概括。从植物光合系统、活性氧、活性氮、抗氧化防御系统、激素、钙信号、蛋白和基因等方面,概述了植物对Cd胁迫的响应及应答机制,探讨了植物对Cd胁迫响应机制的研究方向,...     

镉胁迫对西瓜幼苗生长及其叶片解剖结构和生理特性的影响

该研究以‘北抗1号’西瓜幼苗为试验材料,采用实验室盆栽方法,考察在不同浓度镉胁迫(0、60、120、180和240 mg/L)处理下西瓜幼苗的生长及其叶片生理特性和解剖结构的变化特征,初步探讨西瓜耐受镉胁迫的生理机制。结果显示：(1)在镉胁迫条件下,西瓜幼苗的生长受到抑制,随着镉胁迫浓度的增加,西瓜幼苗的叶片形态黄化现象逐渐加重,根系形态逐渐纤弱,株高、茎粗、茎节数和叶片数均呈现下降趋势。(2)镉胁迫下,西瓜幼苗叶片主脉中细胞受损,主脉直径显著减小,叶肉组织疏密度显著降低。(3)随着镉胁迫浓度的升高,西瓜幼苗的含水量、净光合速率、SOD活性等显著降低,丙二醛和游离脯氨酸含量显著升高,POD活性和可溶性蛋白含量先升高后降低,生理特性受到显著影响。研究发现,‘北抗1号’西瓜幼苗对镉有一定的适应性,在低浓度(60 mg/L)镉胁迫处理下,西瓜幼苗的形态特征、生理特性变化不显著,但在高浓度(180 mg/L)镉胁迫下,幼苗的生长受到严重抑制,渗透调节系统以及生物膜保护系统严重受损。     

He-Ne激光预处理对镉胁迫下小麦幼苗生理特性的影响

用He-Ne激光（波长632.8 nm,辐射剂量5.43 mW/mm²）对萌动小麦种子辐照5 min,待幼苗长至一叶一心时,用150 μmol/L CdCl₂溶液进行胁迫处理,研究He-Ne激光预处理对镉（Cd²⁺）胁迫下小麦幼苗生长发育和生理特性的影响。结果显示:He-Ne激光预处理能显著降低Cd²⁺胁迫下小麦幼苗中丙二醛（MDA）、过氧化氢（H₂O₂）含量及超氧自由基（O^-·₂）产生速率,显著提高幼苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸氧化酶（APX）活性,并使叶片抗氧化物质谷胱甘肽(GSH)和抗坏血酸(AsA)含量以及幼苗株高、根长和干重增加。研究表明,He-Ne激光预处理可有效缓解镉胁迫对小麦幼苗生长的抑制作用,并通过促进其幼苗中酶类和非酶类抗氧化剂的产生,有效减少镉胁迫产生的脂质过氧化物含量,从而提高其耐镉性。     

燕麦植株生长及叶片生理活性对土壤镉胁迫的响应

该研究以燕麦品种‘燕科2号’(籽粒镉积累量高,Yh)和‘200919 7 1’(籽粒镉积累量低,Yl)为材料,采用盆栽试验,在土壤Cd胁迫条件下测定两种类型燕麦植株生长、叶片光合生理参数及抗氧化酶活性的变化,探讨两品种对Cd胁迫的响应差异。结果表明：(1)Cd胁迫条件下,燕麦品种Yh和Yl植株生长、气体交换参数及叶绿素荧光参数均受到抑制,并以单株干重、叶片净光合速率(P_n)、光化学淬灭系数(qP)表现最为突出,Yh的降幅分别为38.2%、35.0%、14.7%,Yl降幅分别为40.8%、57.1%、27.3%。(2)镉胁迫均诱导增强了两个类型燕麦品种叶片抗氧化酶活性,尤其是SOD活性得到显著增强,Yh和Yl的增幅分别为41.9%和44.9%; Cd胁迫也显著提高了MDA含量,Yh和Yl的增幅分别达到22.2%和18.1%。研究发现,在Cd胁迫条件下,与低Cd积累燕麦品种相比,高Cd积累燕麦品种具有较高的生物量和抗氧化酶活性,以及较强的净光合速率和优异的叶绿素荧光特性,从而表现出较强的耐Cd性。     

铝毒胁迫对乐昌含笑幼苗生长和生理的影响

为研究铝毒对乐昌含笑Michelia chapensis幼苗生长的影响,采用水培法对乐昌含笑幼苗进行铝胁迫实验,设置铝浓度梯度为0 (CK)、0.5 (T1)、1 (T2)、2 mmol·L^-1(T3)共4个处理,定期测定其根长、根尖铝含量、POD和CAT活性、MDA和脯氨酸(Pro)含量。结果表明,铝胁迫明显抑制乐昌含笑根的伸长生长,随着Al³⁺浓度的增加,抑制程度加剧,T1、T2、T3与CK对照比较,相对伸长率分别为84.53%、63.16%和54.46%;根尖铝含量随处理时间延长和铝浓度增加而增加,处理6 d时T1、T2、T3根尖铝含量分别是CK的 63.64、82.60、121.69倍;POD、CAT酶活性与处理时间和铝浓度呈正相关,各处理6 d时POD活性比处理1 d提高17.00%～115.21%,CAT活性提高25.11%～49.28%;MDA和Pro含量变化随着胁迫时间和铝溶液浓度的增加而增加,处理6 d 时T1、T2、T3的MDA含量比CK对照增加46.13%～59.78%,Pro含量增加60.12%～150.85%。在铝胁迫条件下,乐昌含笑根尖铝含量增加,根的伸长生长受抑制,细胞膜膜质过氧化程度增加;乐昌含笑可通过激活体内抗氧化酶系抵抗铝胁迫,同时产生脯氨酸调节细胞渗透势。     

Phenotype,Physiology, and Gene Expression of Barley Seedlings in Response to Nano Zinc Oxide Stress

In recent years, zinc oxide nanoparticles (ZnO NPs) have been widely used as zinc fertilizers and pesticides. The use of ZnO NPs in this way can provide benefits to humans, but also has potential risks. ZnO NPs inevitably enter the environment during their production and use, which affects the ecological environment and crop growth. In order to investigate the phenotype, physiology, and gene expression of barley (Hordeum vulgare L.) seedlings under ZnO NPs stress, the barely cultivars ZJU3 (P21), Golden Promise (GP) and L23 were chosen for study. Different ZnO NPs concentrations were applied to compare the physiological and biochemical indexes of the barley seedlings and the responses of six stress-related genes, when seedlings were cultured to the two-leaf stage through hydroponics. The results showed that the density of brown spots on the leaf surface increased with increasing ZnO NPs concentration. ZnO NPs stress inhibited the root growth of barley seedlings, and P21 was the most sensitive. Furthermore, ZnO NPs stress could stimulate plants to produce a large number of reactive oxygen species (ROS), resulting in an imbalance between the production and removal of ROS and membrane lipid peroxidation in plants. This imbalance inhibited the growth and development of the barley seedlings. With increasing ZnO NPs concentration, the activity of superoxide dismutase was gradually increased, the activity of catalase was progressively decreased, and the contents of malondialdehyde and proline were increased. Compared with the control, among six stress-related genes, the expression levels of five genes were downregulated and one gene was upregulated in the experimental group. This study preliminarily revealed the toxic effect of ZnO NPs on seedlings and the effect on the expression of stress-related resistance genes in different barley varieties.     

Effects of Salt-Alkaline Stress on Carbohydrate Metabolism in Rice Seedlings

The aim of this study was to investigate carbohydrate metabolism in rice seedlings subjected to salt-alkaline stress. Two relatively salt-alkaline tolerant (Changbai 9) and sensitive (Jinongda 138) rice cultivars, grown hydroponically, were subjected to salt-alkaline stress via 50 mM of salt-alkaline solution. The carbohydrate content and the activities of metabolism-related enzymes in the leaves and roots were investigated. The results showed that the contents of sucrose, fructose, and glucose in the leaves and roots increased under salt-alkaline stress. Starch content increased in the leaves but decreased in the roots under salt-alkaline stress. The activities of sucrose-phosphate synthase, sucrose synthase, amylase, and ADP-glucose pyrophosphorylase increased whereas the activities of neutral invertase and acid invertase decreased in the leaves under salt-alkaline stress. The activities of sucrose-phosphate synthase, sucrose synthase, amylase, neutral invertase, and acid invertase increased in the roots under salt-alkaline stress. In conclusion, salt-alkaline stress caused the accumulation of photosynthetic assimilates in the leaves and decreased assimilation export to the roots.     

褪黑素预处理对高温下猕猴桃幼苗抗氧化能力的影响

为了探明外源褪黑素对高温胁迫下猕猴桃幼苗耐热性的影响,以盆栽‘秦美’猕猴桃幼苗为材料,进行根灌褪黑素溶液和45℃高温胁迫处理,并测定相关抗逆生理指标。结果表明：(1)与高温对照相比,褪黑素预处理显著降低了猕猴桃幼苗叶片相对电导率和丙二醛含量,提高了脯氨酸含量以及过氧化氢酶和过氧化物酶活性,且褪黑素溶液浓度在100~200 μmol·L^-1时效果较好。(2)褪黑素预处理显著增加了叶片中总酚、总黄酮和总黄烷醇含量,且幼苗的抗氧化能力(ABTS法、FRAP法和DPPH法)在胁迫过程中显著高于高温对照。研究认为,外源褪黑素可以通过提高植株体内抗氧化酶活性,非酶抗氧化物质如酚类物质和类黄酮物质含量以及渗透调节物质含量来增强植物的抗氧化能力,从而有效缓解高温对于猕猴桃幼苗的伤害,增强猕猴桃幼苗的耐热性。     

镉胁迫对萝卜幼苗活性氧产生、脂质过氧化和抗氧化酶活性的影响

镉胁迫使萝卜幼苗超氧阴离子(O2)、过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量增加;随着镉浓度提高,超氧化物歧化酶(SOD)活性首先明显上升,然后逐渐下降,甚至低于对照;叶片过氧化氢酶(CAT)活性明显增加,根系CAT活性则减少;根系以及较高浓度镉处理后期叶片的谷胱甘肽还原酶(GR)活性均显著增加.由此推测:在胁迫初期可能主要由SOD和CAT发挥抗氧化作用,而在胁迫后期由于抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GsH)循环途径的激活,还原型谷胱甘肽和植物络合素含量的提高可能在清除活性氧或者直接螯合镉中起作用.     

外源水杨酸对镉胁迫甜瓜幼苗生长与光合气体交换和叶绿素荧光特性的影响

以甜瓜品种‘哈密绿’为试验材料,采用基质栽培方式,研究了10~200μmol·L-1外源水杨酸(SA)对镉胁迫(100mg·L-1 Cd2+)下甜瓜幼苗生长、叶绿素含量、光合气体交换参数和叶绿素荧光参数的影响,以探讨外源SA调控Cd2+胁迫伤害的可行性。结果显示:Cd2+胁迫能显著影响甜瓜幼苗的生长和相关光合指标。适宜浓度外源SA能不同程度缓解甜瓜幼苗所受Cd2+胁迫伤害,并以100μmol·L-1 SA处理效果最好,其显著促进了幼苗生长,提高了叶片叶绿素含量、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs),以及PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ天线转化效率(Fv′/Fm′)、实际光化学效率(ФPSⅡ)、光化学荧光猝灭系数(qP)和光化学反应能量(P);显著降低了初始荧光(F0)、非光化学荧光猝灭系数(NPQ)、天线热耗散能量(D)和非光化学反应耗散能量(E)。研究表明,外源SA缓解甜瓜幼苗Cd2+胁迫伤害具有剂量效应,以100μmol·L-1 SA的效果最好,有利于甜瓜幼苗在Cd2+胁迫下光合作用的维持,提高光合电子传递效率和对光能的捕获与转换,降低Cd2+胁迫对植物的损伤,从而促进生长。     

氧化应激诱导的细胞衰老过程中细胞生长相关基因的表达

应激诱导的细胞早衰与复制性细胞衰老有相似的细胞表型,但其机制不尽相同.分析二者的衰老相关基因表达特点对了解应激因素诱导细胞衰老的机制有重要意义. 本文对过氧化氢诱导的HeLa细胞早衰过程中的关键衰老相关基因及其转录后调控因子的表达做了分析.结果发现,在复制性衰老过程中明显降低的cyclin A、cyclin B1、c-fos及HuR,在温和过氧化氢诱导的细胞早衰过程中并无明显改变;在氧化应激诱导的细胞早衰过程中,p21与p16表达升高,AUF1则降低,与复制性衰老过程一致;p21 mRNA半衰期在复制性衰老过程中无明显变化,但在氧化应激诱导的细胞早衰过程中则显著延长.上述结果提示,尽管氧化应激诱导的细胞早衰与复制性衰老存在相似基因表达变化,调控机制则不尽相同.     

Alteration of Gene Expression in Rice Hybrid F1 and Its Parental Seedlings

Hybrid rice ( Oryza sativa L. ) seedling is more vigorous in root development and plant growth than its parental lines in the tested indica rice of hybridized combination (Shanyou 63 (Fl): Zhenshan 97A × ♂Minghui 63). Analysis of the difference in gene expression between the hybrid Fl and its parental seedlings by means of mRNA differential display indicated that gene expression of the parental lines was obviously altered the hybrid Fl both in quantity and quality., Quantitatively, there were over-expression and under-expression of genes in hybrid Fl with genetic expression trend forwards a single parent. Qualititatively, hybrid Fl could have specific gene expression, single parem (maternal or paternal) gene silence, co-suppression of paternal genes, and single paternal gene expression. The relationship between heterosis formation and alteration of gene expression of parental lines in hybrid Fl was also discussed.     

盐旱交叉胁迫对柽柳幼苗生长及生理生化特性的影响

以3年生柽柳为材料,采用盆栽实验测定分析不同盐旱交叉胁迫下柽柳的生长状况、光合色素含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性及丙二醛(MDA)含量,以阐明盐旱交叉胁迫对柽柳幼苗生长及生理生化特性的影响。结果显示:(1)盐胁迫对柽柳生长影响大于干旱胁迫,茎叶对盐旱胁迫的敏感性高于根系部分;随着盐胁迫的加剧,柽柳株高、基径以及干物质量均降低。(2)随盐旱胁迫的加剧,柽柳幼苗叶片光合色素含量先升高后降低,主导影响因子由干旱胁迫转为盐胁迫;重度盐胁迫下,叶绿素a、b下降明显。(3)中度干旱胁迫下,SOD和POD活性随盐胁迫的增强先降低后升高;随盐旱胁迫的加剧,SOD和POD活性逐渐减弱。(4)适度的盐旱胁迫能降低幼苗MDA含量,但重度干旱、轻中度盐分胁迫下MDA含量较高。研究发现,柽柳能通过调整自身生长和生理生化特性来提高其对逆境适应能力,表现出较强的抗旱耐盐性;盐旱胁迫下柽柳表现出一定的交叉适应性,适度的干旱胁迫能增强柽柳的耐盐能力。