盐芥miRNAs耐盐表达研究

以盐生植物盐芥为实验材料,选择经过Solexa测序筛选的盐芥tsa-miR172a和tsa-miR398b为目标基因,采用茎环的反转录PCR(stem-loop RT-PCR)方法分析其在盐芥根中的耐盐表达模式,以探讨盐芥miRNAs的stem-loop RT-PCR验证体系。结果显示,经过300mmol.L-1 NaCl处理72h后,与对照相比,盐芥根中的tsa-miR172a上调表达,tsa-miR398b下调表达。用stem-loop RT-PCR方法进行tsa-miR172a和tsa-miR398b扩增,对其电泳图进行光密度分析结果显示,盐胁迫处理与对照的比值分别为1.8和0.55,Solexa测序结果分别为2.00和0.44,说明两种方法所得结果基本一致。表明该研究建立了盐芥miRNAs的stem-loop RT-PCR验证体系:每个miRNA设计3个引物(miRNA stem-loop引物、miRNA正向引物和miRNA通用反向引物);扩增条件为94℃2min,94℃15s,55℃45s,23个循环。     

盐芥响应盐胁迫的分子机制研究进展

盐生植物盐芥是拟南芥的近缘物种,具有极强的耐盐能力,是很有研究前景的新兴耐盐模式植物.该文主要从离子平衡(Na+的吸收、外排、区隔化)、渗透平衡和过氧化物清除3个方面对近年来国内外有关盐芥耐盐分子机制的研究进展进行综述,以阐述盐芥植物对于盐胁迫反应的生理及分子机制.     

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...     

盐胁迫对盐芥生长及硝酸还原酶活性的影响

盐胁迫处理导致盐芥植株鲜重、干重、含水量、肉质化程度和根冠比都下降;根中有机物含量上升,而无机物含量下降,叶的变化与根的相反;渗透调节能力、Na 含量和根系活力上升;硝酸还原酶活性显著增加;超氧阴离子(O2-)含量先降低后升高.表面扫描电镜图像显示:盐芥叶片表面没有盐腺或盐囊泡,所以它不是泌盐盐生植物.盐芥生长状况、Na 含量和Na X-ray微区分析结果表明:盐芥也不是拒盐盐生植物,而很可能是稀盐盐生植物.     

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。     

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.     

拟南芥属与盐芥属的亲缘关系:叶表皮和分子证据

观察了拟南芥属、盐芥属以及相关属的叶表皮微形态特征,并测定了叶绿体DNA的trnL内含子和trnL-F基因间隔区序列,对这两个属的亲缘关系进行了比较研究。研究结果初步表明:盐芥属与拟南芥属之间的亲缘关系较远,前者应置于大蒜芥族,与该族中的山嵛菜属关系最近;后者则应放在南芥族而不是大蒜芥族。     

拟南芥属与盐芥属的亲缘关系: 叶表皮和分子证据

观察了拟南芥属、盐芥属以及相关属的叶表皮微形态特征, 并测定了叶绿体DNA 的trnL 内含子和trnL-F 基因间隔区序列, 对这两个属的亲缘关系进行了比较研究。研究结果初步表明: 盐芥属与拟南芥属之间的亲缘关系较远, 前者应置于大蒜芥族, 与该族中的山嵛菜属关系最近; 后者则应放在南芥族而不是大蒜芥族。     

盐胁迫对盐芥（Thellungiella halophila）生长和抗氧化酶活性的影响

在盐芥抽苔期用不同浓度NaCl进行处理,测定单株生长量、苔茎叶和根系的质膜透性、MDA含量、苔茎叶的超氧阴离子（O^-₂）含量,苔茎叶的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）等的活性。结果表明：低浓度NaCl处理盐芥单株干重增加,高浓度NaCl处理则降低盐芥单株的干重,鲜重有抑制作用;盐处理后盐芥地上部质膜透性逐渐增加,地下部质膜透性、叶片中的丙二醛（MDA）和超氧阴离子（O^-₂）含量先降低后升高。抗氧化酶系统中的超氧化物歧化酶（SOD）活性先升高后降低,过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）的活性呈上升趋势。表明低浓度的盐处理对盐芥生长有利,活性氧及丙二醛（MDA）含量减少,而高浓度的盐处理后,抗氧化酶不能及时将活性氧类清除,从而导致活性氧及MDA积累,引起质膜伤害,盐芥生长量降低。     

盐芥miR396的表达分析、前体克隆及靶基因预测

利用实时定量PCR的方法分析了tsa-mi R396在盐芥不同组织的表达情况及盐、冷胁迫下的表达量变化,结果显示tsami R396在盐芥的不同组织均有表达,且在盐芥幼苗受盐、冷胁迫处理2 h后其表达量明显上升,随后呈波动性变化。利用在线软件ps RNATarget预测到25个tsa-mi R396的靶基因并进行功能分类。成功克隆tsa-mi R396前体,并利用Mfold在线软件分析该前体能够折叠形成茎环结构。     

甘油代谢对杜氏盐藻盐耐受性的调节

杜氏盐藻是迄今发现的世界上最耐盐的单细胞真核生物,能在0.05 mol/L至饱和NaCl浓度下正常生长,因此其耐盐机制倍受人们关注。研究发现,杜氏盐藻盐耐受性与甘油代谢密切相关。为此,我们综述其耐盐机制、甘油代谢调控、甘油代谢与盐耐受性关联性、甘油代谢重要酶的分子生物学研究等进展,希望对深入研究植物耐盐机制、培育耐盐作物新品种及开发甘油等高附加值次生代谢产物等研究提供有益帮助。     

盐芥(Arabidopsis salsuginea)cDNA文库的随机测序

实验以盐生植物盐芥为材料 ,提取经盐处理的盐芥总RNA ,分离mRNA后 ,构建cDNA文库。从cDNA文库中随机挑取克隆进行测序。结果共测得 5 3个表达序列标记 (EST) ,有 37个EST( 6 9 8% )与拟南芥的基因在多肽水平上有较高同源性 ;2 1个EST( 39.6 % )的功能未知     

盐芥（Arabidopsi salsuginea）cDNA文库的随机测序

实验以盐生植物盐芥为材料,提取经盐处理的盐芥总RNA,分离mRNA后,构建cDNA文库。从cDNA文库中随机挑取克隆进行测序。结果共测得53个表达序列标记（EST）,有37个EST（69．8％）,与拟南芥的基因在多肽水平上有较高同源性;21个EST（39．6％）的功能未知。     

盐芥叶片响应干旱胁迫的蛋白质组学初步分析

盐芥是新兴起的植物非生物逆境研究模式植物,研究盐芥叶片蛋白质组对于干旱胁迫的响应,以推进对植物干旱耐受机制的认识。该研究应用双向电泳技术分析了干旱胁迫对于盐芥叶片蛋白质组的影响,结果共鉴定了63个干旱胁迫差异表达蛋白,包括丰度上调的31个,新出现的蛋白点14个,丰度下调的15个,消失的蛋白点3个。应用生物质谱分析技术确定了包括硫氧还蛋白,铁蛋白-1和凝集素在内的9个干旱胁迫响应蛋白的身份,对这些干旱胁迫响应蛋白的功能分类分析表明,盐芥的耐旱机制可能涉及自由基清除能力的增强、能量代谢的调整以及光合作用的维持。     

杜氏盐藻分子生物学最新进展及展望

杜氏盐藻是一种无细胞壁的单细胞双鞭毛真核藻类,是一种十分重要的藻类资源。过去对杜氏盐藻的研究多集中在形态学、耐盐机理及β-胡萝卜素等方面,近年来,随着藻类基因工程的快速发展,本研究课题组及国内外在杜藻盐藻分子生物学方面做了大量工作,现就杜氏盐藻在这一领域的研究进展进行综述,主要是重要功能基因的克隆与分析、杜氏盐藻调控序列的研究以及杜氏盐藻作为宿主表达外源基因等。     

NaCI胁迫对盐芥和拟南芥光合作用的影响

本研究检测了与盐芥(Ghellungiella halophila)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)光合作用相关的叶绿素、净光合速率(photosynthetic rate,Pn)、气孔导度(stomatal conductance,Gs)、胞间隙CO2浓度以及叶绿素荧光参数等指标,观察到随着NaCl浓度逐渐增加,盐芥的叶绿素a／b值(Chl a／Chl b)、类胡萝卜素／总叶绿素值(Car／Chl)显著高于拟南芥,且二比值变化幅度较小并保持较高水平。盐胁迫下拟南芥净光合速率下降、气孔导度下降和胞间CO2浓度减小。气孔因素是引起拟南芥光合能力下降的主要因素。叶绿素荧光参数的变化表明,50-200 mmol·L-1NaCl降低拟南芥叶绿体对光能的吸收能力,而且降低叶绿体的光化学活性,使电子传递速率和光能转化效率大幅度下降,造成光能转化为化学能的过程受阻,进一步加剧了光合放氧和碳同化能力的降低。而50-200 mmol·L-1NaCl胁迫没有使盐芥的光合作用受到不良影响。     

NaCl 胁迫对盐芥和拟南芥光合作用的影响

本研究检测了与盐芥(Ghellungiella halophila)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)光合作用相关的叶绿素、净光合速率(photosynthetic rate, Pn)、气孔导度(stomatal conductance, Gs)、胞间隙CO2浓度以及叶绿素荧光参数等指标, 观察到随着NaCl浓度逐渐增加, 盐芥的叶绿素a/b值(Chl a/Chl b)、类胡萝卜素/总叶绿素值(Car/Chl)显著高于拟南芥, 且二比值变化幅度较小并保持较高水平。盐胁迫下拟南芥净光合速率下降、气孔导度下降和胞间CO2浓度减小。气孔因素是引起拟南芥光合能力下降的主要因素。叶绿素荧光参数的变化表明, 50-200 mmol.L-1 NaCl降低拟南芥叶绿体对光能的吸收能力, 而且降低叶绿体的光化学活性, 使电子传递速率和光能转化效率大幅度下降,造成光能转化为化学能的过程受阻,进一步加剧了光合放氧和碳同化能力的降低。而50-200 mmol.L-1 NaCl 胁迫没有使盐芥的光合作用受到不良影响。     

盐胁迫下盐芥渗透调节物质的积累及其渗透调节作用

用含有NaCl0、50、100、200、300、400mmol/L的Hoagland培养液处理盐芥幼苗一定时间后,分别测定其根和叶含水量、渗透势、几种无机和有机渗透调节物质含量,并计算了渗透调节物质在不同条件下的计算渗透势值(COP).结果表明:随盐处理浓度的增加,盐芥根和叶的含水量和渗透势逐渐降低;Na 和Cl-是根和叶积累的无机渗透调节物质;SS、OA和FAA是根积累的有机渗透调节物质,Pro是叶和根积累的有机渗透调节物质.Na X-ray微区分析表明液泡是积累Na 的主要部位.     

嗜盐菌耐盐机制相关基因的研究进展

嗜盐微生物能够在高盐环境中生存,其耐盐机制一直是微生物学家研究的热点。目前嗜盐微生物耐盐机制的研究主要集中在细胞吸K+排Na+作用、胞内积累小分子相容性溶质及嗜盐酶的氨基酸组成特性三个方面。文章从基因水平综述了嗜盐菌的耐盐机制,并对其在高盐废水处理上的应用进行讨论与展望。