干旱胁迫下油橄榄品种光合特性研究

为揭示油橄榄(Olea europaea L.)耐旱性与光合特性之间的关系,以筛选出的适宜于半干旱川西南地区种植的7个引进油橄榄品种为供试材料,采用盆栽模拟干旱胁迫的方法,研究持续干旱胁迫对其光合特性的影响。结果表明:(1)随着干旱胁迫程度加剧,7个油橄榄品种叶片相对含水量均显著降低,至干旱胁迫后期(25d),各品种叶片均出现大幅失水,其中品种‘科拉蒂’失水率最高(45.79%),而品种‘小苹果’失水率最低(25.52%),说明‘小苹果’叶片在干旱胁迫下较其他油橄榄品种具有更高保水能力。(2)随着干旱胁迫程度加剧,7个油橄榄品种叶片光合色素含量均不同程度降低,表明光合色素分解量大于合成量;干旱胁迫持续25d时,品种‘豆果’的叶绿素a和叶绿素b含量下降幅度最大(P0.05),品种‘皮削利’类胡萝卜素含量下降幅度最大(P0.05),而品种‘小苹果’叶绿素a含量下降幅度最小。(3)随着干旱胁迫的持续进行,各油橄榄品种叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)均不同程度降低,而水分利用效率(WUE)则呈上升趋势;干旱胁迫期间,品种‘佛奥’的Pn、Tr和Ci以及‘皮削利’的Gs降幅均高于其他品种,而‘小苹果’的Pn、Gs和Ci降幅均为最小且WUE上升幅度最大。研究发现,在持续干旱胁迫条件下,油橄榄幼苗叶片均大幅失水,光合色素结构被破坏、色素分解、含量降低,同时气孔关闭蒸发减少,光合作用减弱,而供试油橄榄品种中‘小苹果’对干旱胁迫的适应性最强,适宜于在半干旱的川西地区种植。     

油菜幼苗光合及叶绿素荧光参数对干旱胁迫的响应及其抗旱性分析

该研究在人工控制水分条件下，设置3个干旱胁迫处理，选用3个主栽油菜品种‘陇油10号’、‘陇油2号’、‘青杂5号’幼苗进行盆栽试验，测定干旱胁迫条件下叶片相对含水量、叶绿素含量、光合气体交换参数及叶绿素荧光参数等指标，考察各指标在干旱胁迫过程中的变化特征，并通过主成分分析(PCA)和隶属函数法评价品种的抗旱性及其主要响应因子，以揭示西北地区油菜幼苗响应干旱胁迫的光合调控机制。结果表明：(1)各品种油菜幼苗的叶片相对含水量(RWC)均随干旱胁迫程度的递增而逐渐降低，最大水分亏缺(WSD)却逐渐上升。(2)各品种油菜幼苗叶片的叶绿素a含量、叶绿素总含量随着干旱胁迫程度的递增而先增加后递减，且同一种幼苗在不同处理间差异显著。(3)各品种油菜幼苗叶片的净光合速率(P_n)、水分利用效率(WUE)、单株生物量、气孔导度(G_s)、胞间CO₂浓度(C_i)均在受到干旱胁迫时迅速降低，且同一品种幼苗在不同处理间差异显著，而其叶片蒸腾速率(T_r)在干旱胁迫下无显著变化。(4)各品种油菜幼苗叶片光化学猝...     

苗期玉米叶片光合特性对水分胁迫的响应

以2个抗旱性不同的玉米品种为材料进行盆栽试验,在苗期设置4个水分梯度,研究气体交换和叶绿素荧光参数及光响应特征。结果表明:随水分胁迫的加剧,除细胞间CO2浓度(Ci)和非光化学淬灭(qN)上升外,其它参数均下降,先玉335(XY335)各参数的变化幅度小于陕单902(SD902);轻度胁迫下品种间气体交换参数差异最大,严重干旱下叶绿素荧光参数差异最大;净光合速率(Pn)和相对电子传递速率(rETR)的光响应曲线拟合结果显示,水分胁迫导致玉米叶片最大光合速率和光能利用率下降,XY335各参数的下降幅度小于SD902;轻度干旱下Pn光响应拟合参数品种间差异最大,严重干旱下rETR光响应拟合参数差异最大。综上表明,水分胁迫导致玉米叶片对强光的敏感性增加,干旱和光抑制对光系统Ⅱ造成的叠加伤害随干旱加重和品种抗旱性弱而加剧,是制约光合作用的主要原因;旱区强光下的玉米幼苗应及时补水,以避免严重干旱和高光强的叠加伤害。     

转CBF_1基因棉花的耐旱生理研究

以转CBF_1基因棉花及其野生型棉花为材料,设置轻度(900 mL)、中度(400 mL)、重度(300 mL)和对照(1 200mL)浇水处理的不同干旱胁迫和复水处理,考察各种处理后对盆栽植株不同部位叶片光合性能和离体叶片在暗处理条件下叶绿素含量的变化,以及在大田苗期、蕾期、花期、铃期断水胁迫对棉花产量的影响,为转基因抗旱棉花新品种的培育提供理论依据。结果表明:(1)在盆栽试验中,随着干旱胁迫时间的延长和复水3d处理,各浇水处理的转基因和野生型棉花叶片净光合速率(P_n)、原初光能转化效率(F_v/F_m)表现出先降低后增加的变化趋势,受到胁迫后对顶部叶片的影响比中部叶片大,且转基因棉花叶片保留数量显著高于野生型棉花;它们的离体叶片叶绿素a、叶绿素b的含量随着干旱胁迫时间的延长而逐渐下降,但转基因棉花的下降速率显著低于野生型棉花。(2)在田间试验的苗期、蕾期、花期、铃期干旱胁迫下,各干旱胁迫处理的转基因植株的皮棉产量、衣分、种子质量、株高均显著高于野生型棉花;转基因棉花的籽棉产量分别比正常灌溉处理降低了78.4%、55.1%、12.7%、8.3%,野生型棉花则分别降低了80.4%、55.4%、19.2%、14.4%,不同时期的水分胁迫严重影响了棉花籽棉产量,但是转基因棉花的籽棉产量显著高于野生型棉花。研究认为,在不同干旱胁迫条件下,转CBF_1基因棉花表现出优良的生长和生理优势,可提高棉花的耐旱性。     

茭草和芦苇叶片光合与荧光特性对土壤持续干旱的响应

对茭草Zizania latifolia和芦苇Phragmites australi进行自然持续干旱处理,测定植物叶片光合作用特征参数和叶绿素荧光参数及相应的土壤水分含量,探讨茭草、芦苇叶片对土壤持续干旱胁迫的光合生理响应。随着土壤水分逐渐减少,茭草叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)均先增大后减小,芦苇叶片的Pn、Tr、Gs均逐渐减小;茭草和芦苇叶片的胞间二氧化碳浓度(Ci)、光化学最大量子效率(Fv/Fm)、非光化学猝灭系数(NPQ)、水分利用率(WUE)、有效荧光产量(Yield)、电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(qP)变化趋势一致,其中Ci逐渐增大,Fv/Fm、NPQ、WUE先增大后减小,Yield、ETR、qP逐渐减小。分析表明,当茭草和芦苇遭遇较严重干旱时,叶片Pn下降主要是非气孔限制因素导致;当生长基质(沙土)的田间持水量为19%,速效氮、磷、钾分别为28.14、2.25、25.76 mg·kg-1,pH 7.2时,茭草的干旱胁迫阈值在土壤含水量(2.17 ± 0.18)%和(1.66 ± 0.23)%之间,芦苇的干旱胁迫阈值在土壤含水量(1.84 ± 0.17)%和(0.25 ± 0.07)%之间。     

NaCl胁迫对菠菜叶片中水分和光合气体交换的影响(简报)

NaCl胁迫下,菠菜幼苗叶片的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）下降。短期处理的叶片中CO2浓度（Ci）降低,气孔限制值（Is）升高,水分利用效率（WUE）增大,而长期处理的叶片中Ci升高,Is下降,WUE降低。NaCl短期处理下,菠菜光合降低以气孔限制为主,而在长期处理下光合的非气孔限制因素增大。     

干旱胁迫对杠柳光合特性及抗氧化酶活性的影响

以盆栽杠柳幼苗为材料,用称重控水的方法设置4个含水量梯度,研究不同程度干旱胁迫对杠柳光合特性和抗氧化系统的影响,为黄河三角洲贝壳堤岛植被恢复过程中的物种培育和种植管理提供依据.结果表明:(1)随着干旱胁迫的加剧,杠柳幼苗叶片净光合速率(Pn)先增后降,蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)逐渐下降,胞间CO2浓度(Ci)先降后升,说明杠柳幼苗Pn下降在轻度干旱胁迫下主要是由气孔导度下降引起,而在重度胁迫下主要由非气孔因素引起.(2)随着干旱胁迫程度的加剧,杠柳幼苗瞬时水分利用效率(WUE)、表观光能利用效率(LUE)、羧化效率(CE)均呈现先增加后下降趋势;WUE在重度胁迫下才开始下降,比对照显著下降了39%,LUE(CE)则在中度胁迫下就开始下降,中度和重度胁迫分别比对照下降了48%(33%)、71%(69%).(3)随着干旱胁迫的加剧,杠柳叶片的超氧化物歧化酶(SOD)活性先升高后降低,过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性和MDA含量均逐渐增高,表明POD、CAT抑制杠柳叶片脂质过氧化效应不显著,SOD则抑制作用显著,且12.8%的贝壳沙含水量是SOD的耐受阈值,此时MDA含量比对照显著增加153%.     

呼伦贝尔草甸草原不同土壤水分梯度下羊草的光合特性

为探索气候变化引起的干旱可能对呼伦贝尔草甸草原生产力造成的影响,利用Li-6400便携式光合测定系统对呼伦贝尔草原4个土壤水分梯度下羊草的光合生理指标进行测定.结果表明:羊草叶片净光合速率的日变化在土壤质量含水量为(40±1)%、(20±1)%及(10±1)%的条件下呈双峰曲线,峰值分别出现在8:00和16:00,有明显的光合午休现象,在干旱胁迫(土壤质量含水量为(5±1)%)条件下变化趋势平缓,曲线双峰特征不明显,净光合速率大幅下降;叶片蒸腾速率和气孔导度的日变化趋势均呈双峰曲线;不同土壤水分梯度下羊草叶片胞间CO2浓度的日变化与净光合速率日变化趋势相反.通过光响应的研究表明,土壤水分胁迫使最大净光合速率、光饱和点、表观量子效率以及水分利用效率降低,而光补偿点升高.干旱胁迫降低了呼伦贝尔草甸草原植被的光合生产能力,从而可能导致草地生产力大幅下降.     

甘蓝型油菜生殖生长期叶片和角果光合与产量关系的研究

以11个不同适生区甘蓝型油菜品种为材料,研究了油菜生殖生长期植株叶片和角果的光合气体交换参数、光合色素含量、光合关键酶蛋白含量、主要农艺性状及其与产量的关系,探讨影响叶片(角果)光合效率及单株籽粒产量的主要因子,为油菜高产高光效品种的系统评价提供理论依据。结果显示:(1)油菜植株叶片与角果的净光合速率间相关性较小,但叶片净光合速率远大于角果。(2)叶片净光合速率与其叶绿素a+b含量及气孔导度呈不显著的正相关关系(相关系数较大),与其光合关键酶PEPC、RuBisCO蛋白含量相关系数较小或呈不显著负相关;角果(皮)净光合速率与其叶绿素a、b含量、类胡萝卜素含量及气孔导度相关性较强;光合色素含量是影响叶片、角果净光合速率的第一主因子。(3)单株叶面积、角果数及角果表面积与籽粒产量显著正相关关系,是影响籽粒产量的第一主因子;叶片净光合速率和角粒数是影响籽粒产量的第二主因子;单株生物学产量与叶面积呈显著正相关关系,角果表面积、叶面积及叶片净光合速率是影响生物学产量的第一、二主要因子。研究表明,油菜高产高光效品种的综合评价指标应首选单株角果数、叶片面积,其次选择叶片净光合速率、叶片和角果皮的叶绿素含量以及角粒数。     

沼液施用对干旱胁迫下玉米幼苗生长和生理特性的影响*

为了探明干旱胁迫下沼液对玉米幼苗抗旱、光合生理、形态的缓解效应,以中度抗旱玉米杂交种‘先玉335’和较强抗旱杂交种‘中单2号’为材料,采用10%聚乙二醇-6000模拟干旱胁迫,研究50%沼液根部浇灌处理对干旱胁迫下玉米幼苗生长和生理特性的影响。结果表明,沼液根部施用可以显著提高两品种玉米的抗旱性,有效缓解干旱胁迫对玉米幼苗根系和地上部生长的抑制作用,促进两品种玉米幼苗生长和提高根系活力,降低根冠比,且‘先玉335’的变幅更大;同时显著提高两品种叶片SOD、POD和CAT活性以及可溶性糖、脯氨酸、可溶性蛋白含量(‘中单2号’的CAT除外),降低MAD含量,且对‘中单2号’的影响更显著;沼液根施还可以显著提高干旱胁迫下两品种叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr),降低气孔导度(Gs)、胞间CO_(2)浓度(Ci),但‘中单2号’的Tr和Gs除外,同时使两品种叶片叶绿素含量和水分利用效率(WUE)均显著增加。可见,沼液根施处理可以有效改善干旱胁迫下玉米幼苗的光合能力,显著提高幼苗抗氧化酶活性和渗透调节物质的含量,减轻膜脂过氧化程度,有效缓解干旱胁迫对2种不同抗旱性玉米幼苗的生长抑制,从而增强玉米耐受干旱胁迫的能力,且对‘中单2号’的缓解效果更明显。     

地黄C3H基因的克隆及生物信息学分析

香豆酸-3-羟化酶属于植物中最大的蛋白酶细胞色素P450家族之一,在植物生命活动中发挥着重要作用。为了解地黄香豆酸-3-羟化酶基因RgC3H合成毛蕊花糖苷的功能,该研究基于地黄代谢组学分析获得KEGG途径中的C3H,采用多重比对在NCBI中获得同源基因的一个保守序列,并基于该保守序列和地黄SRA数据库,采用电子克隆和RT-PCR克隆技术获得地黄C3H基因全长CDS(RgC3H),对其进行生物信息学分析。结果表明:RgC3H基因全长为1 530 bp,且编码一个含509个氨基酸、分子量为57.91 kD、无信号肽的蛋白质; 基于氨基酸序列的结构分析显示,RgC3H有一个保守区域-P450结构域; 系统进化分析结果显示,RgC3H与芝麻和猴面花的C3H基因具有很高的同源性。上述结果为进一步研究RgC3H基因在地黄毛蕊花糖苷生物合成途径中的作用奠定了基础。     

Presence of Rhizobium Etli bv . Phaseoli and Rhizobium Gallicum bv . Gallicum in Egyptian Soils

Seven bean rhizobial strains EBRI 2, 3, 21, 24, 26, 27 and 29 identified as Rhizobium etli, and EBRI 32 identified as Rhizobium gallicum, isolated from Egyptian soils and which nodulated Phaseolus vulgaris efficiently, were subjected to hybridization with a nifH probe in order to estimate the copy number of this gene. Seven strains (EBRI 2, 3, 21, 24, 26, 27 and 29) which were only able to nodulate Phaseolus vulgaris, contained three copies of the nifH gene, consistent with their identification as Rhizobium etli bv. phaseoli. Only one strain (EBRI 32) which nodulated both Phaseolus vulgaris and Leucaena leucocephala, had one copy of nifH gene. This confirmed the classification of this strain as Rhizobium gallicum bv. gallicum.     

苏云金芽胞杆菌杀线虫伴胞晶体蛋白基因cry6Aa的克隆与表达

通过对晶体蛋白N-末端氨基酸测序,设计简并探针,从对根结线虫高毒力苏云金芽胞杆菌YBT-1518菌株中克隆到1个含有杀线虫晶体蛋白基因的片段。序列测定表明该序列含有两个ORF(orf1和orf2),其中orf1与基因cry6Aa1同源性为98%,已在GenBank上登录(Acc.NO.AF499736),并被命名为cry6Aa2。将克隆的该片段克隆到穿梭载体pHT304上,并转化苏云金芽胞杆菌无晶体突变株BMB171,重组菌株可形成米粒状伴胞晶体。生物测定表明,表达的毒素蛋白对北方根结线虫的LC₅₀为9.47μg/mL,毒力与出发菌株(10.74μg/mL)相当。     

柠条锦鸡儿F3H基因克隆及功能分析

柠条锦鸡儿为豆科灌木,对各种环境胁迫具有较强的适应能力,类黄酮是天然的抗氧化剂,花青素属类黄酮化合物,逆境胁迫会影响植物体内花青素的合成,而黄烷酮3-羟化酶(F3H)是花青素生物合成所必需的一种关键酶。该研究成功分离克隆了柠条锦鸡儿的F3H基因,命名为CkF3H。CkF3H基因的开放阅读框(ORF)为1095 bp,编码364个氨基酸,推测的蛋白质分子量为41.3 kDa,理论等电点为5.9。生物信息学分析发现,CkF3H基因序列与其它植物F3H有较高的一致性,推测CkF3H蛋白与其它植物F3H蛋白具有相似的功能。利用染色体步移法克隆得到CkF3H起始密码子ATG上游468 bp的启动子序列,PlantCARE软件分析表明,该序列具有启动子的基本元件CAAT-box和TATA-box以及多种与逆境胁迫相关的顺式调控元件。实时荧光定量PCR分析表明,CkF3H在柠条的根、茎和叶中均有表达,没有组织特异性;CkF3H的表达受低温、高盐、干旱和高温胁迫的诱导,并且在低温胁迫下,CkF3H的表达还受到光周期的影响。综上所述,研究结果表明CkF3H基因在柠条锦鸡儿适应低温、高盐、干旱和高温胁迫的过程中发挥作用。     

红曲霉繁殖相关brlM基因鉴定及功能分析

brlA作为曲霉分生孢子形成的中心调控路径中最上游的转录因子,能够诱导下游特异基因的表达调控分生孢子的产生,brlA缺失将导致曲霉无法产生分生孢子,同时生长代谢发生改变,但对不同菌种的影响有显著差异。【目的】探究brlA同源基因brlM在红曲霉中的基因功能,探索红曲霉繁殖调控机制。【方法】从紫色红曲霉Mp-21菌株中克隆了brlA同源基因brlM。利用同源重组原理,用农杆菌介导转化法构建了brlM基因缺失突变株(△brlM),分析△brlM和野生菌株Mp-21在菌落表型、显微结构、生长速率和次生代谢产物等方面的差异,明确brlM基因在红曲霉中的主要功能。【结果】在形态水平上,brlM基因缺失菌株导致菌丝生长更加旺盛,赋予菌落更加蓬松的表型;显微观察发现△brlM失去了有性繁殖产生闭囊壳的能力,但却提升了无性繁殖产生分生孢子的能力;同时代谢产物红曲色素、莫纳可林K和桔霉素产量显著下降。【结论】红曲霉brlM基因的功能与曲霉属中的brlA并不相同,brlM基因在红曲霉有性繁殖中的作用不可替代。本研究的结果对进一步探索丝状真菌繁殖调控机制提供了新的思路。     

白菜CesA基因家族鉴定及表达模式分析

为探究CesA基因家族在白菜生长发育及纤维素合成过程中的作用机制,该文通过生物信息学的方法,以白菜的全基因组序列为研究区域,进行理化特征、基因结构、进化特征、保守基序及结构域、顺式作用元件和组织表达等鉴定分析。结果表明:(1)共鉴定出16个编码纤维素合成酶亚基的CesA基因,该家族成员所编码蛋白的理论等电点为4.76～9.12,相对分子量为17.76～122.67 kD,长度为153～1 089 aa。(2)15个基因不均匀地分布于白菜的7条染色体上,Bra036008定位于scaffold上。(3)大部分成员包含4～14个外显子,1～11个保守基序。(4)该家族具有保守的DDD-QXXRW 保守功能域。(5)该家族编码蛋白主要分布在质膜上,二级结构以无规则卷曲与α-螺旋为主,多数成员都含有CesA蛋白典型的N端、C端和跨膜区。(6)CesA基因在茎中表达量相对较高,其中Bra011865、Bra023952和Bra029874在茎、叶、花中显著表达。该研究结果为后续深入研究CesA基因功能以及白菜生长发育研究奠定了基础。     

中国水仙NtAP1基因的克隆与表达分析

采用RT-PCR和RACE技术,从中国水仙(Narcissus tazetta var.chinensis)幼嫩花芽中分离得到1个与花发育相关的MADS-box基因,将其命名为NtAP1(GenBank登录号为JN704304)。该基因全长1 155bp,含有1个762bp的开放阅读框,编码253个氨基酸。系统进化分析表明,该基因属于AP1-like基因。半定量RT-PCR分析表明,该基因在水仙品种‘金盏银台’和‘玉玲珑’的花瓣、副冠、雄蕊和雌蕊中均有表达,且在雌蕊中的表达量最高。研究认为,该实验分离出的NtAP1基因在‘玉玲珑’重瓣的形成过程中没有发挥重要的作用。     

荧光假单胞菌CLW17菌株pqqE和GDH基因的功能

[背景]磷是植物生长所必需的大量元素,但绝大多数不能被植物吸收利用。然而溶磷微生物能够分泌有机酸来溶解土壤中难溶性磷,提高土壤中磷的利用率,促进植物生长,提高作物的产量和品质。[目的]探究高效解磷荧光假单胞菌CLW17菌株的pqqE和GDH基因的生理学功能。[方法]利用生物在线软件对2个基因编码蛋白进行生物信息学分析。利用同源重组技术分别获得pqqE和GDH基因缺失突变株(CLW17ΔpqqE,CLW17ΔGDH),并使用接合转移的方式获得回补菌株(ΔpqqE/pqqE,ΔGDH/GDH)。分别采用NBRIP培养基、钼锑抗比色法及高压液相色谱法(HPLC)对野生型、突变株及互补株的溶磷及产有机酸能力进行检测。[结果]pqqE和GDH基因编码氨基酸数目分别为390和803,均无信号肽。pqqE无跨膜结构域,而GDH预测有5个跨膜结构域。pqqE和GDH基因是CLW17菌株的溶磷相关基因,2个基因的缺失均使该菌株的溶磷能力显著下降,而回补株可以恢复溶磷能力。CLW17野生株能分泌多种有机酸,其中葡萄糖酸(gluconic acid,GA)含量最多,其次是乙酸;但敲除株产有机酸的能力明显降低...     

蔗茅EfMYB1基因的克隆与表达分析

为了充分利用蔗茅(Erianthus fulvus)野生资源,挖掘其优良的抗性基因,丰富转基因甘蔗育种候选基因库,该研究结合蔗茅转录组数据,以蔗茅99 1无性系为试验材料,利用RT PCR技术克隆蔗茅MYB基因,并对其进行生物信息学分析及胁迫表达分析,以解析蔗茅的耐寒机理,为转基因甘蔗育种奠定理论基础。结果表明：(1)成功克隆得到一个蔗茅MYB基因,命名为EfMYB1基因(登录号ON586646)。(2)生物信息学分析表明,EfMYB1基因全长1 000 bp,ORF为759 bp,编码251个氨基酸;编码蛋白具有一个保守的SANT结构域,无跨膜结构和信号肽,有多个磷酸化位点;二级结构与三级结构主要以α螺旋和无规则卷曲为主;与南荻相似性最高,遗传距离最近。(3)qRT PCR分析结果发现,EfMYB1基因在蔗茅根和叶组织中的相对表达量随低温胁迫时间的持续而逐渐显著上调,并于胁迫72 h时达到最大值,而在茎中的表达则几乎没有变化;茉莉酸甲酯胁迫下,EfMYB1基因的相对表达量呈先升高后降低的趋势,且在处理6 h时达到最高值;脱落酸胁迫下EfMYB1基因的表达水平较0 h时极显著降低。研究认为,EfMYB1基因属于低温胁迫响应基因,可能参与蔗茅低温胁迫下的应答反应。