盐胁迫盐芥和拟南芥褪黑素含量及合成相关基因表达模式分析

盐生植物盐芥（Eutrema salsugineum）耐盐适应性强且具备模式植物特征,是研究植物逆境适应机理的理想材料。作为一种多功能的激素信号分子,褪黑素在盐芥耐盐性中的作用仍不清楚。本研究以盐芥为主要材料,以拟南芥做对比,主要通过褪黑素酶联免疫以及实时荧光定量PCR分析,比较了二者在不同组织中褪黑素的积累和在响应盐胁迫过程中褪黑素合成、相关基因的表达模式以及外源褪黑素处理对其盐应答表型的影响。结果显示,两种植物的褪黑素合成均在幼叶中最高,盐芥本底褪黑素合成水平显著高于拟南芥,且盐胁迫诱导了两种植物中的褪黑素含量,但不同于盐芥,拟南芥在处理7 d后褪黑素合成明显下降。通过序列比对发现在不同植物中,盐芥和拟南芥褪黑素合成相关基因的亲缘关系较近。盐应答表达分析显示,盐芥SNAT1、ASMT和COMT在盐处理3 d表达上调,而拟南芥中的相关基因在处理1 d和3 d后受盐诱导,7 d后拟南芥中表达下降而盐芥中则无明显变化,表明两种植物相关基因响应盐信号的表达变化存在差异。此外,外源褪黑素处理明显缓解了两种植物在盐逆境下的胁迫表型。综上,褪黑素有效贡献于盐芥抗盐性,参与调节盐芥和拟南芥的耐盐适...     

盐生植物海滨锦葵幼苗盐胁迫下基因差异表达分析

利用cDNA-AFLP技术对海滨锦葵幼苗盐胁迫下叶片和根部的基因差异表达模式进行分析和比较, 并对部分盐胁迫应答的转录衍生片段进行了回收、测序和功能推测, 以从转录水平分析海滨锦葵的耐盐分子机制。结果显示：(1) 盐胁迫下海滨锦葵幼苗叶片和根部的基因差异表达多以量的变化为主, 包括盐胁迫下基因表达上调、下调或随盐处理浓度高低和胁迫时间长短而波动的差异表达模式; 只有少量基因的差异表达表现出质的变化, 如盐胁迫下基因沉默或诱导表达; (2) 仅在盐胁迫处理2 h的海滨锦葵幼苗根部, 基因的差异表达以质的变化为主的类型比例略高于量的变化类型比例; (3) 盐胁迫应答基因在不同组织中上调、下调、诱导或沉默的比例随胁迫处理时段而动态变化, 在刚胁迫时基因表达的差异加剧, 而后随胁迫处理时段的延长而渐趋稳定。结果预示, 从基因表达水平探讨植物的耐盐分子机理, 尽管有一定的规律可循, 但由于不同组织对盐胁迫的应答是动态变化的过程, 海滨锦葵不同组织在盐胁迫不同阶段的基因时、空、序表达特征并没有固定的程式。对部分盐胁迫下上调或诱导表达的转录衍生片段(Trivially distributed file system, TDFs)进行的序列分析和功能推测表明, 苗期海滨锦葵在盐胁迫下应答基因至少涉及3类：(1) 离子平衡重建或减少胁迫损伤相关基因(特别是运转蛋白类); (2) 恢复盐胁迫下植物生长和发育相关基因：如参与能量合成和激素调节途径相关基因等; (3)信号转导相关基因及功能未确定的新基因。文章并对盐胁迫应答基因的差异表达模式与海滨锦葵的耐盐性关系进行了讨论。     

茎瘤芥异戊烯基转移酶家族基因全基因组鉴定及表达分析北大核心CSCD

该研究以茎瘤芥栽培品种‘永安小叶’为实验材料,在全基因组水平对茎瘤芥基因组中异戊烯基转移酶(IPT)家族基因成员进行鉴定;通过荧光定量PCR检测各基因在不同组织、盐胁迫和根肿菌胁迫条件下的表达模式。结果显示:(1)在茎瘤芥基因组中共鉴定到27个IPT家族基因,分布在14条染色体上,它们在系统进化树中可聚类为7个分支。(2)大部分IPT家族基因主要在茎瘤芥的根和茎中表达,在叶片、花和种荚中表达量相对较低。BjuB006281在茎中的表达水平最高,BjuA027211、BjuB010173、BjuB010174和BjuA001839在根中的表达水平较高。(3)大部分的IPT基因表达受盐胁迫抑制,BjuB006281、BjuA036403、BjuB010173、BjuB026254在盐胁迫12~48 h显著下调表达;BjuB022918和BjuB007352则在盐胁迫24~48 h显著下调表达。(4)大部分茎瘤芥IPT基因在12 h受到根肿菌侵染的显著诱导,其中BjuB006281、BjuA014415、BjuB022918在侵染后12 h的表达水平为0 h对照的15倍以上。该研究鉴定出多个响应盐胁迫和根肿菌胁迫的IPT基因,为进一步研究他们的基因功能奠定了基础。     

NaCl胁迫对盐芥质膜和液泡膜ATPase活性的影响

以盐生植物盐芥和中生植物拟南芥幼苗为材料,研究了盐胁迫对它们叶片和根质膜、液泡膜H+-ATPase、Ca2+-ATPases和K+-ATPase活性以及H+-ATPase、Na+/H+ 逆向转运蛋白表达的影响.结果显示:在NaCl胁迫下,盐芥叶片和根质膜的H+-ATPase活性分别比对照显著升高41%～212%和35%～53%,液泡膜的H+-ATPase分别显著升高281%～373%和4%～38%,而拟南芥却比相应对照都显著降低;相同盐浓度胁迫下,盐芥叶片的H+-ATPase活性比根部高4～8倍,盐芥根也远高于拟南芥.在NaCl胁迫下,盐芥叶片和根的液泡膜H+-ATPase蛋白质β亚基含量变化与其酶活性变化趋势一致,质膜Na+/H+ 逆向转运蛋白的表达量与Na+含量变化趋势一致.盐胁迫下盐芥根中Ca2+-ATPases和K+-ATPase活性的增加与根中Ca2+和K+含量呈显著正相关.研究发现,在盐胁迫条件下,盐芥能有效增强H+-ATPase蛋白和Na+/H+逆向转运蛋白表达,显著提高其根系与叶片质膜和液泡膜的H+-ATPase、Ca2+-ATPase和K+-ATPase活性,维持细胞质中较高的Ca2+和K+水平,从而缓解盐胁迫的伤害,增强耐盐性.     

基于核磁共振波谱的盐芥盐胁迫代谢组学分析

以甲醇/水(1∶1)作为溶剂,利用高分辨核磁共振氢谱分析了盐生模式植物盐芥(Thellungiella salsuginea)代谢组对盐胁迫的响应。根据1H核磁共振(NMR)波谱,在盐芥莲座叶中准确鉴定出23种代谢产物,包括11种氨基酸、4种糖类、6种有机酸和2种其他代谢产物。主成分分析表明,150、300 mmol/L NaCl处理盐芥的代谢组与对照均有显著差异(P<0.05),两种浓度的NaCl处理对盐芥代谢组的影响也不相同。盐胁迫处理以后,盐芥23种代谢产物含量均发生显著变化,除天冬氨酸、延胡索酸受盐胁迫诱导含量下降以外,其余代谢物含量均不同程度升高。这些代谢物主要参与了糖类代谢途径、氨基酸合成途径、三羧酸循环和甜菜碱合成途径,这些代谢途径在盐芥响应盐胁迫过程中有重要作用。     

盐芥热激同源蛋白70基因(Thhsc70)的分子克隆及鉴定(英文)

热激蛋白70(hsp70s)具有分子伴侣的功能,其中在非胁迫条件下表达的hsp70s称为热激同源蛋白70(hsc70)。为更好地了解hsc70基因的特性,鉴定了盐芥(Thellungiella halophila(C. A. Mey. )O. E. Schulz)中编码胞质hsc70蛋白的基因Thhsc70。实验结果表明:在非胁迫条件下,Thhsc70基因具有组织特异性表达;Thhsc70基因受热胁迫和冷胁迫的诱导表达,但几乎不受盐诱导和干旱诱导。Thhsc70基因在拟南芥中过量表达后提高了转基因拟南芥的热耐受性和冷耐受性。     

盐芥热激同源蛋白70基因(Thhsc70)的分子克隆及鉴定

热激蛋白70(hsp70s)具有分子伴侣的功能,其中在非胁迫条件下表达的hsp70s称为热激同源蛋白70(hsc70).为更好地了解hsc70基因的特性,鉴定了盐芥(Thellungiella halophila(C.A.Mey.)O.E. Schulz)中编码胞质hsc70蛋白的基因Thhsc70.实验结果表明:在非胁迫条件下,Thhsc70基因具有组织特异性表达;Thhsc70基因受热胁迫和冷胁迫的诱导表达,但几乎不受盐诱导和干旱诱导.Thhsc70基因在拟南芥中过量表达后提高了转基因拟南芥的热耐受性和冷耐受性.     

番茄Sly-MIR167的抗冷性研究

以番茄为材料,采用Northern杂交技术,分析番茄MIR167(Sly-MIR167)在低温胁迫下的表达模式,以明确Sly-MIR167在冷胁迫下的分子调控机制,为基因工程在改良番茄品种中的实际应用提供依据。结果显示:(1)25℃下Sly-MIR167在番茄根、茎、花瓣、果实、叶片都有表达,4℃低温胁迫下的表达量均增加,表明Sly-MIR167表达受低温诱导。(2)采用农杆菌侵染构建表达载体并转化番茄获得转基因植株,冷胁迫实验结果显示:转基因植株在冷胁迫处理的生长状况明显优于对照;另外,冷胁迫下2个转基因株系(T2-5和T2-19)的最大光化学效率、叶绿素含量下降幅度明显低于野生型;脯氨酸含量高于野生型;MDA含量低于野生型,表明Sly-MIR167能够提高番茄对冷胁迫的耐受性。(3)通过miRU在线软件预测Sly-MIR167的靶基因为NF-YA1、NF-YA2,利用RT-PCR技术分析其表达下调,证明它们被MIR167负调控。     

盐胁迫对拟南芥和盐芥莲座叶芥子油苷含量的影响

芥子油苷是十字花科植物中一类含氮、含硫的次生代谢产物,与其水解产物在植物防御功能中有重要意义且与环境因子关系密切。以模式植物拟南芥（Arabidopsis thaliana）和盐生模式植物盐芥（Thellungiella halophila）为研究对象,系统地分析了盐胁迫下二者芥子油苷组成和含量的变化规律。拟南芥（生长4周）和盐芥（生长6周）叶片的芥子油苷组成在盐胁迫后没有改变。拟南芥的芥子油苷总量、脂肪族芥子油苷总量、吲哚族芥子油苷总量受盐胁迫的影响均不显著,而盐芥的则随盐胁迫增强先减少、后增加并高于对照水平。拟南芥脂肪族的3MSOP、5MSOP和吲哚族的4OHI3M、4MOI3M随盐胁迫增强而含量降低,而脂肪族的6MSOH、吲哚族的I3M以及盐芥脂肪族的3MSOP则随盐胁迫增强有含量增加的趋势。拟南芥脂肪族的8MSOO和吲哚族的1MOI3M,盐芥脂肪族的3MTP、Allyl、10MSD和吲哚族的4MOI3M,在盐胁迫下的含量变化与盐芥芥子油苷总量的变化趋势一致。     

费尔干猪毛菜病程相关蛋白基因SfPR-1的表达规律和植物表达载体构建

采用RT-PCR技术探究盐生植物费尔干猪毛菜病程相关蛋白基因SfPR-1(GenBank登录号:JQ670917)在不同发育时期、组织部位、植物激素、非生物胁迫及生物胁迫处理下的表达规律,以揭示该基因在费尔干猪毛菜生长发育和逆境胁迫下的作用。结果表明,不同组织(根、茎、叶)中,SfPR-1在根中表达量最高,预示该基因可能在根防御中发挥主要作用;SfPR-1在不同发育阶段(种子、种子萌发20 d幼苗、种子萌发30 d幼苗、种子萌发40 d幼苗)的表达特性显示,种子萌发30 d幼苗时,其表达差异最显著,表明其可能在植株后期生长发育中具有重要作用;SfPR-1对不同植物激素(水杨酸SA、茉莉酸JA、脱落酸ABA、乙烯合成前体ACC)均产生了响应,表明该基因在几条主要的抗病防御通路中均发挥作用。非生物胁迫(H2O2、盐、旱、冷)都能够诱导SfPR-1基因的表达,其中对盐响应程度最高。以植源性意大利青霉(Penicillium italicum)进行生物胁迫时,SfPR-1表达呈持续上升趋势。以上结果表明费尔干猪毛菜病程相关蛋白基因SfPR-1是生物与非生物逆境胁迫下均响应的基因,推测其在植物抵御逆境胁迫中发挥重要作用。     

感觉神经损伤性盐敏感性高血压大鼠心、肾AT1R的表达

目的对感觉神经损伤性盐敏感性高血压大鼠的心肌、肾脏组织中的血管紧张素Ⅱ1型受体（AT1R）在mRNA和受体水平的表达进行检测,探讨AT1R与盐敏感性高血压的关系。方法用乳鼠皮下注射辣椒辣素法建立模型。哺乳期后,大鼠被随机分成4组：对照＋正常盐饮食组（CON-NS）;对照＋高盐饮食组（CON-HS）;辣椒辣素＋正常盐饮食组（CAP-NS）;辣椒辣素＋高盐饮食组（CAP-HS）。至7周龄（分组饲养后第4周）处死大鼠,免疫组织化学方法和反转录-聚合酶链式反应（RT-PCR）分别检测大鼠心肌和肾脏AT1R蛋白,以及AT1 R mRNA的表达。结果①Wistar大鼠在给予不同程度的感觉神经损伤和饲料干预后,各组大鼠尾部收缩压均有明显增加,最终CAP-HS组的尾收缩压显著高于其他三组（P〈0.01）。②免疫组织化学结果显示,CAP-HS组组织有显著的AT1R蛋白表达（P〈0.01）;CON-HS组肾脏、心肌组织中AT1R蛋白表达高于CON-NS组（P〈0.05）。③RT-PCR检测基因表达,与对照组CON-NS相比,实验组CAP-HS的AT1R mRNA表达显著升高（P〈0.01）;CON-HS组肾脏、心肌组织中AT1 R mRNA表达有显著性（P〈0.05）。结论感觉神经损伤性盐敏感性高血压大鼠心、肾AT1R表达升高,AT1R表达水平的差异可能与盐敏感性高血压的形成有关。     

Antisense inhibition of protein phosphatase 2C accelerates cold acclimation in Arabidopsis thaliana

Two related protein phosphatases 2C, ABI1 and AtPP2CA have been implicated as negative regulators of ABA signalling. In this study we characterized the role of AtPP2CA in cold acclimation. The pattern of expression of AtPP2CA and ABI1 was studied in different tissues and in response to abiotic stresses. The expression of both AtPP2CA and ABI1 was induced by low temperature, drought, high salt and ABA. The cold and drought-induced expression of these genes was ABA-dependent, but divergent in various ABA signalling mutants. In addition, the two PP2C genes exhibited differences in their tissue-specific expression as well as in temporal induction in response to low temperature. To elucidate the function of AtPP2CA in cold acclimation further, the corresponding gene was silenced by antisense inhibition. Transgenic antisense plants exhibited clearly accelerated development of freezing tolerance. Both exposure to low temperature and application of ABA resulted in enhanced freezing tolerance in antisense plants. These plants displayed increased sensitivity to ABA both during development of frost tolerance and during seed germination, but not in their drought responses. Furthermore, the expression of cold-and ABA-induced genes was enhanced in transgenic antisense plants. Our results suggest that AtPP2CA is a negative regulator of ABA responses during cold acclimation.     

Cloning and characterization of a salt stress-inducible small GTPase gene from the model grass species Lolium temulentum

A gene encoding a small guanosine triphosphate (GTP)-binding protein (smGTP) related to the Rab2 gene family of GTPases was identified during the analysis of a salt stress suppression subtractive hybridization (SSH) expression library from the model grass species Lolium temulentum L. (Darnel ryegrass). The smGTP gene was found to have a low-level constitutive expression and was strongly induced by salt stress in root, crown and leaf tissues. The expression pattern of the smGTP gene was compared against two additional stress genes identified in the SSH expression library, the well-characterized dehydration stress tolerance gene, delta 1-pyrroline-5-carboxylate synthetase (P5CS) encoding for a key enzyme in proline biosynthesis, and the cold response gene COR413. The genes were analyzed for their response to salinity as well as their responses to 7 different forms of abiotic stress in L. temulentum plants. The smGTP gene displayed an expression pattern similar to the P5CS gene, suggesting a role in dehydration stress. In contrast, the COR413 gene was found to be up-regulated in response to all stresses tested and has utility as a general stress marker in grass plants.     

番茄低温响应转录因子SlNAC41克隆及表达分析

NAC转录因子在调控植物生长发育、生物及非生物逆境应答中发挥着重要作用。前期,我们通过对番茄幼苗在低温胁迫下的基因表达谱进行分析,发现Unigene SGN-U212711受低温诱导表达强烈。本研究从番茄中克隆了该基因,命名为Sl NAC41,其开放阅读框（ORF）1 173 bp,编码390个氨基酸,蛋白N端具有典型的NAM结构域,属于NAC转录因子家族成员。预测Sl NAC41蛋白分子量为43.5 k Da,等电点为5.2。实时荧光定量PCR分析表明,Sl NAC41在番茄各组织均有表达,在花中的表达量最高,在红熟果中的表达量最低。低温、干旱、高盐、甲基紫精（MV）、脱落酸（ABA）及乙烯利（ETH）处理均能诱导该基因的表达,其中,以低温和干旱诱导表达最为强烈。利用PLACE和Plant CARE对启动子序列进行预测分析发现,Sl NAC41启动子区含有大量响应光、病原菌侵染、激素、低温、脱水及盐胁迫的顺式作用元件。这些结果表明,Sl NAC41可能在番茄生物及非生物胁迫应答中发挥重要调控作用。     

MdVHP1 encodes an apple vacuolar H(+)-PPase and enhances stress tolerance in transgenic apple callus and tomato

Vacuolar H⁺-translocating inorganic pyrophosphatase (VHP, EC 3.6.1.1) is an electrogenic proton pump, which is related to growth as well as abiotic stress tolerance in plants. In this study, a VHP gene MdVHP1 was isolated from apple. The alignment of nucleotide and amino acid sequences showed that it encoded a type I VHP protein. It expressed in vegetative and reproductive organs, and its expression was induced by salt, PEG-mediated osmotic stress, cold and heat in apple in vitro shoot cultures. MdVHP1 expression showed a similar pattern in different apple tissues, but different change dynamics in response to abiotic stresses, compared with MdVHP2 (another MdVHP gene in apple). MdVHP1 overexpression enhanced tolerance to salt, PEG-mimic drought, cold and heat in transgenic apple calluses, which was related to an increased accumulation of proline and decreased MDA content compared with control calluses. In addition, MdVHP1 overexpression confers improved tolerance to salt and drought in transgenic tomato, along with an increased ion accumulation, high RWC and low solute potential compared with wild type. These results indicate that MdVHP1 is an important regulator for plant tolerance to abiotic stresses by modulating internal stores of ions and solutes.