长春花Crlea基因的克隆及原核表达初步分析

晚期胚胎丰富（Late Embryogenesis Abundant, LEA）蛋白是植物在干旱胁迫下响应并被描述为具有潜在的抗旱功能的一类重要的抗旱蛋白。通过建立干旱胁迫下长春花（Catharanthus roseus）的cDNA文库并进行测序筛选分析,首次分离得到Crlea（Crlea for Catharanthus roseus late embryogenesis abundant）全长基因。该基因具有492 bp的开放读码框,编码163个氨基酸,其中偏性氨基酸含量占总蛋白的55.9%。同源性分析表明该假定蛋白与胡萝卜（Daucus carota）LEA DC3 的同源性达69%。亲水性分析表明具有极强的亲水性。为进一步验证CrLEA蛋白的功能,构建了Crlea基因的原核表达载体并在大肠杆菌中对其表达进行了分析。结果表明,原核载体成功的表达了CrLEA蛋白,亲水性实验及热稳定性实验表明CrLEA蛋白具有极强的亲水性和热稳定性。     

自然干旱胁迫下长春花叶片和根部的激素和可溶性糖代谢变化

植物在离开生长环境较短时间内（1~6 h）会导致缓慢的表面水分散失,引起自然的干旱胁迫。本文以耐旱植物长春花（Catharanthus roseus）为材料,研究其在离土干旱胁迫中的脱落酸（ABA）及可溶性糖含量变化。结果表明,长春花根部ABA含量在正常条件下低于叶片中的含量,干旱胁迫促进了ABA在根部的积累,6 h时增加至最高值。蔗糖酸性转化酶活性可能受到ABA的诱导在胁迫6 h时最高,比对照高出30%左右。长春花叶片中总可溶性糖含量在对照条件下非常稳定,但在干旱胁迫过程中,其随着时间的延长呈现线性增加的趋势（r²=0.964）,蔗糖和已糖含量在胁迫过程中也呈增加的趋势,可能发挥着渗透调控节功能。     

番茄LeRma1基因的克隆与表达

以番茄‘哈大粉801’为试材,利用RT-PCR技术,克隆得到1个E3泛素蛋白连接酶基因LeRma1（GenBank登录号XM_004243764.1）。对LeRma1基因进行序列分析,并对LeRma1基因在番茄植株的不同部位以及在非生物胁迫（干旱、盐、碱、高温、低温）下的表达和生理特性进行研究,为培育和改良番茄品种提供理论依据。结果表明：（1）序列分析显示,LeRma1基因的cDNA全长序列729 bp,编码242个氨基酸,分子量为27.05 kD,理论pI 7.97;同源分析显示,番茄LeRma1蛋白与马铃薯的一致性最高（91%）。（2）半定量PCR检测表明, LeRma1基因在番茄根、茎、叶、花、果实中均有表达,且表达差异不明显。（3）干旱胁迫下,LeRma1基因在番茄叶片中优势表达,而在整个干旱过程中根部的LeRma1基因表达量变化不明显;抗旱相关基因LEA、 DREB2A、ABI3在干旱胁迫过程中,番茄叶片中均有表达,且其表达量呈上升趋势,而在根部DREB2A、ABI3基因基本没有检测到。（4）干旱胁迫过程中,番茄植株中丙二醛（MDA）含量呈显著升高趋势,质膜系统严重损伤,体内保护酶（SOD、POD、CAT）活性上升,且根部活性总体明显高于叶片。（5）在非生物逆境（盐、碱、高温、低温）胁迫过程中,LeRma1基因在番茄叶片和根部的表达几乎都有增强的趋势,且在叶片中均是胁迫3 h后诱导起始增强表达。研究认为,LeRma1基因是一个受干旱胁迫诱导增强表达的基因,且在叶片中优势表达,说明LeRma1基因对植物耐受干旱胁迫所起的作用存在一定的组织差异性,而且LeRma1基因可能参与番茄的干旱应答及信号转导过程,在番茄抵抗其他非生物胁迫中LeRma1基因也可能具有一定的作用。     

山黧豆幼苗对干旱胁迫的生理响应

用PEG6000模拟干旱对山黧豆进行胁迫。结果发现,胁迫初期（0~48 h）,突然的水分亏缺使气孔导度（Sc）和蒸腾速率（Tr）迅速下降,而净光合速率（Pn）和水分有效利用率（WUE）基本维持稳定。胁迫后期（48~108 h）,上述四个光合指标均不同程度地向对照水平恢复;脯氨酸和相对电导率（REC）受胁迫强度影响较小,但与胁迫时间呈明显正相关,分别在48和60 h增幅最大,而且当REC上升至对照的50%左右时,脯氨酸含量已达对照的14倍之多。由此认为,山黧豆可能主要通过迅速减小Sc和Tr以及大量而急剧的积累脯氨酸来减轻干旱所造成的伤害。     

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。     

水分胁迫对脂松幼苗叶绿素荧光特征的影响

以2年生盆栽脂松苗木为材料,研究了不同土壤含水量（干旱和水渍胁迫及解除胁迫后）对脂松幼苗的叶绿素荧光参数的影响,旨在为脂松的扩大栽培和管理提供理论依据。结果表明：（1）土壤水分胁迫对脂松苗木针叶初始荧光(F_o)、最大荧光(F_m)、可变荧光（F_v）、PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ电子传递量子产率（Φ_PSⅡ）有显著影响（p<0.05）;（2）干旱和淹水胁迫中脂松针叶光化学效率（F_v/F_m）均表现为随胁迫强度增大和时间的延长而降低,总体表现为FC60>FC80>FC>FC40>FC20>FL,解除胁迫后有不同程度的升高,且干旱处理比水淹处理恢复快。（3）60%土壤含水量叶绿素荧光参数水平最佳,据此认为中等轻度干旱立地较适宜脂松苗木生长。     

酸枣叶对土壤水分的生理生化响应

酸枣(Ziziphus jujuba var.spinosa)分布广、适应性强、极耐旱,是研究植物响应干旱气候的优良试验材料。通过覆膜技术控制酸枣根系附近土壤水分含量,研究了不同土壤水分条件对酸枣叶片组织含水量、叶绿素含量、丙二醛、可溶性糖含量等生理生化指标的影响,以期探明酸枣适应干旱的生理机制。结果显示：随着土壤含水量的降低,处理组酸枣叶片的相对含水量与绝对含水量均降低,但都保持在较高水平,与对照相比,差异显著（p<0.05）;自然饱和亏呈下降趋势且维持在较低水平,较对照差异均显著（p<0.05）;随着土壤水分的减少,处理组酸枣叶片较对照组组织水势和渗透势减小（p<0.05）,较对照差异显著（p<0.05）,吸水能力提高;处理组酸枣叶片的叶绿体色素含量随土壤干旱程度的加深,均表现为低于对照且逐渐减少（p<0.05）;随着处理时间的延长,处理组与对照组相比,电导率随之增大,MDA含量也随之升高,质膜受到损伤;处理组酸枣叶片中渗透调节物质可溶性糖含量和游离脯氨酸含量均有不同程度的增加,平均增幅为1.29、1.5倍。结果表明,酸枣叶片在不同的土壤水分条件下,具有积极的生理响应方式,适应性强,具有较强的抗旱耐旱能力。     

烟草类锌指基因NtZFL基因的功能分析

从烟草cDNA中分离出一个类锌指基因NtZFL,开放读码框321 bp,编码106个氨基。QRT-PCR分析表明MV、H₂O₂、ABA、冷胁迫处理都提高了NtZFL在烟草的表达,Northern blot分析表明该基因在烟草的不同组织中具有组织特异性,在幼叶和花中表达量较高。亚细胞定位表明NtZFL蛋白是定位在细胞壁中的蛋白。NtZFL基因启动子驱动GUS基因转烟草植株显示在幼苗中整株有表达,但在根部和叶脉处表达量较高。     

强光胁迫对濒危植物金花茶幼苗生长和叶绿素荧光参数的影响

以当年生盆栽金花茶实生苗为材料,研究不同程度的强光胁迫（25％、50％和100％自然光强,以8%自然光强为对照）对其生长、生物量、叶片光合色素含量、叶绿素荧光参数的影响。结果表明：在不同程度的强光胁迫下,金花茶幼苗的生长均受到抑制,随着胁迫程度的增强,金花茶叶片颜色由深绿变为浅绿、黄绿色,叶片灼伤愈来愈严重;植株抽稍时间推迟,抽稍后长出的新叶长势较差;幼苗死亡率越来越高。幼苗根生物量、茎生物量、叶生物量和总生物量均随胁迫程度的升高而显著降低,强光胁迫对叶生物量的影响最大,根生物量次之,对茎生物量的影响最小。随着胁迫程度的增强,叶片叶绿素总量（Chl）、叶绿素a（Chla）、叶绿素b（Chlb）含量均显著降低,Chla/Chlb和Car/Chl显著升高。叶绿素荧光参数F_o、F_m、F_v、F_v/F_m、F_v/F_o均随胁迫程度的升高降低,强光胁迫使PSⅡ受到了伤害,光合作用原初反应过程受抑制,光合电子传递受到影响,从而抑制植株的正常生长。     

拟南芥乙烯突变体在干旱胁迫下的形态学差异

为了揭示乙烯在植物与环境相互作用过程中的生物学功能,以拟南芥（Arabidopsis thaliana）的ein2-5、ein3-1、EIN3ox、EIL1ox 4种乙烯突变体与Col-0野生型为材料,对比研究它们在干旱胁迫条件下的生长和形态学变化。研究发现,干旱胁迫导致莲座叶直径、叶片面积、花序、水势等指标发生显著变化,同时不同突变体的形态适应特点呈现显著差异。这些结果表明,乙烯积极参与了植物形态塑造过程,与植物的抗旱性具有紧密相关性。     

Evaluation and selection of reliable reference genes for gene expression under abiotic stress in cotton (Gossypium hirsutum L.)

Reference genes are critical for normalization of the gene expression level of target genes. The widely used housekeeping genes may change their expression levels at different tissue under different treatment or stress conditions. Therefore, systematical evaluation on the housekeeping genes is required for gene expression analysis. Up to date, no work was performed to evaluate the housekeeping genes in cotton under stress treatment. In this study, we chose 10 housekeeping genes to systematically assess their expression levels at two different tissues (leaves and roots) under two different abiotic stresses (salt and drought) with three different concentrations. Our results show that there is no best reference gene for all tissues at all stress conditions. The reliable reference gene should be selected based on a specific condition. For example, under salt stress, UBQ7, GAPDH and EF1A8 are better reference genes in leaves; TUA10, UBQ7, CYP1, GAPDH and EF1A8 were better in roots. Under drought stress, UBQ7, EF1A8, TUA10, and GAPDH showed less variety of expression level in leaves and roots. Thus, it is better to identify reliable reference genes first before performing any gene expression analysis. However, using a combination of housekeeping genes as reference gene may provide a new strategy for normalization of gene expression. In this study, we found that combination of four housekeeping genes worked well as reference genes under all the stress conditions.     

喀斯特土壤上香樟幼苗接种不同AM真菌后的耐旱性效应

为探索喀斯特土壤适生植物香樟幼苗在接种不同AM真菌后的耐旱适应性,进行了香樟幼苗接种幼套球囊霉(Glomus etunicatum)和层状球囊霉(Glomus lamellosum)后水分胁迫处理试验。结果表明：（1）接种AM真菌显著提高了香樟幼苗的生物量积累,AM促进植株生物量效应依次为中度>轻度>正常>重度,同一水分胁迫处理下生物量幼套球囊霉>层状球囊霉。（2）中度干旱下香樟幼苗菌根依赖性最大,幼套球囊霉接种植株的菌根依赖性较层状球囊霉大。（3）接种AM真菌显著提高了植株叶片可溶性糖、可溶性蛋白质和脯氨酸含量,并降低了丙二醛含量;在正常供水下植株叶片可溶性糖、可溶性蛋白质和脯氨酸含量层状球囊霉接种>幼套球囊霉接种>对照,干旱胁迫下表现为幼套球囊霉接种>层状球囊霉接种>对照;干旱胁迫下的幼套球囊霉接种植株丙二醛含量低于层状球囊霉接种植株。（4）总体上,可溶性糖与脯氨酸相关性极显著,可溶性蛋白质与丙二醛之间呈显著负相关性。幼套球囊霉接种香樟幼苗的耐旱性高于和层状球囊霉接种香樟幼苗。     

干旱胁迫下小麦幼苗根、叶多胺含量和多胺氧化酶活性的变化

 以抗旱性不同的两个小麦品种（‘晋麦33’和‘温麦8’）（Triticum aestivum cv. Jinmai 33 and Wenmai 8）为材料,研究了干旱胁迫下多胺含量和多胺氧化酶活性的变化。结果表明：旱过程中,幼苗根、叶中腐胺（Put）、亚精胺（Spd）、精胺（Spm）3种多胺含量和多胺氧化酶（PAO）活性先迅速升高,而后下降。与抗旱性弱的‘晋麦33’相比,抗旱性强的品种‘温麦8’幼苗根、叶中Spd、Spm 含量初期升高幅度大,之后下降速率减慢;PAO活性的变化与之相反,‘晋麦33’的PAO活性提高的幅度大于‘温麦8号’。多胺含量和PAO活性在小麦幼苗的根与叶之间呈极显著正相关。干旱初期,小麦根、叶中多胺迅速积累可能是干旱胁迫反应的一个信号,随后较高的Spd、Spm 水平有利于增强小麦幼苗的抗旱性。     

水分胁迫下不同抗旱性小麦品种叶片转录因子表达差异研究

通过研究不同抗旱性小麦品种中转录因子表达水平的差异,为阐明小麦抗旱机制奠定基础。依据候选基因序列设计PCR引物,以干旱胁迫后0、3、6、9、12和24 h的小麦叶片为实验材料,以26S rRNA为内参,运用荧光定量PCR技术,检测Wdreb2、Wlip19基因在干旱敏感性和干旱耐受性小麦叶片中的相对表达量。定量PCR结果显示：干旱胁迫后,Wdreb2、Wlip19基因在干旱敏感性小麦叶片中的表达明显低于干旱耐受性小麦,在不同品种叶片中的响应时间和表达趋势存在差异。研究认为,Wdreb2、Wlip19基因在不同品种小麦受到干旱胁迫后的表达差异,与该品种小麦的抗旱能力具有一定的相关性。     

Cd、Zn及其交互作用对互花米草中重金属的积累、亚细胞分布及化学形态的影响

通过盆栽试验,研究了Cd、Zn及其交互作用下互花米草中Cd、Zn的含量及积累量,并分析了Cd、Zn在互花米草中的亚细胞分布及化学形态。结果表明：Cd-Zn处理组互花米草地上部及根部Cd含量显著高于Cd处理组;Cd-Zn处理组根部Zn含量显著低于Zn处理组,但地上部差异不显著,说明Zn促进Cd的吸收,Cd抑制Zn的吸收。Cd-Zn处理组互花米草地上部Cd积累量显著高于Cd处理组,但是根部Cd积累量却显著低于Cd处理组;Zn处理组地上部及根部Zn积累量均显著高于对照组及Cd-Zn处理组。Cd单因素胁迫下,Cd主要分布在细胞壁,Cd-Zn交互作用下,Cd在胞液中的分配比例高于其他细胞组分;Zn单因素及Cd-Zn交互作用下,Zn在胞液中的分配比例均较高,总的分配比例呈现以下趋势：胞液>细胞壁>细胞器,说明Zn的添加影响了Cd的亚细胞分布,Cd的出现对Zn在互花米草细胞中的分布影响不明显。Cd和Zn在互花米草叶中主要以氯化钠提取态存在,表明互花米草中Cd和Zn多以果胶酸盐结合态或蛋白质结合态存在。     

Response of miRNAs and their targets to salt and drought stresses in cotton (Gossypium hirsutum L.)

MicroRNAs (miRNAs) are an important gene regulator, controlling almost all biological and metabolic processes, in both plants and animals. In this study, we investigated the effect of drought and salinity stress on the expression of miRNAs and their targets in cotton (Gossypium hirsutum L.). Our results show that the expression change of miRNAs and their targets were dose-dependent and tissue-dependent under salinity and drought conditions. The expression of miRNAs in leaf was down-regulated under higher salinity stress while shows variable patterns in other conditions. The highest fold-changes of miRNAs were miR398 in roots with 28.9 fold down-regulation under 0.25% NaCl treatment and miR395 in leaves with 7.6 fold down-regulation under 1% PEG treatment. The highest up-regulation of miRNA targets was AST in roots with 4.7 fold-change under 2.5% PEG and the gene with highest down-regulation was CUC1 in leaves with 25.6 fold-change under 0.25% NaCl treatment. Among seven miRNA-target pairs we studied, five pairs, miR156–SPL2, miR162–DCL1, miR159–TCP3, miR395–APS1 and miR396–GRF1, show significant regulation relationship in roots and leaves under salinity stress concentration.     

Changes in the composition of phenolic compounds and antioxidant properties of grapevine roots and leaves (Vitis vinifera L.) under continuous of long-term drought stress

Grapevine seedlings Vitis vinifera L. were grown in a greenhouse under optimum conditions (soil moisture ca 70 %) and under drought stress (soil moisture ca 30 %). Drought stress caused reduction in total phenolic compounds in grapevine leaves and roots, where were identified tree phenolic acids: caffeic acid, p-coumaric acid and ferulic acid. All acids found in leaves and roots occurred in the ester-bound form. Only caffeic acid in leaves appeared in the free and ester-bound form. Caffeic acid was present in the highest concentrations. The content of ferulic acid was the lowest in both tissues. The levels of all phenolic acids in leaves and roots decreased significantly under the drought stress. All the extracts from grapevine leaves and roots had antioxidative properties, but the antiradical activity of the extracts obtained from roots subjected to drought stress was lower to the control. The results of the analysis revealed that long-term drought stress caused a decrease in selected elements of secondary metabolism in such a different plant tissues that are the leaves and roots of the grapevine.