赤霞珠葡萄果实苹果酸生物合成关键转录因子的筛选与鉴定

该研究以宁夏贺兰山东麓酿酒葡萄种植区栽培面积最大的‘赤霞珠’为材料,在前期完成从果实形成至成熟不同发育时期的转录组测序以及关键有机酸含量测定基础上,进一步通过转录因子结合位点预测、差异表达基因分析、加权基因共表达网络关联分析(WGCNA),逐步筛选出与‘赤霞珠’果实苹果酸生物合成相关功能基因特异结合的、影响苹果酸生物合成的相应转录因子,并对其进行qRT PCR验证,以揭示这些关键功能基因及其关键转录因子在葡萄不同种植区、果实不同发育时期存在的相互调控作用机制,为以后培育优质酿酒葡萄提供新的理论依据与思路。结果表明：(1)GC/MS分析发现, ‘赤霞珠’果实在4个发育时期的延胡索酸和苹果酸含量变化趋势基本一致,两种酸含量均从果实硬果期到绿果期逐步升至最高(3.63和626.53 μg/g),之后缓慢下降,经转色期到成熟期后逐渐降至最低(2.14和244.26 μg/g),而草酰乙酸的变化趋势却相反,在硬果期含量最高(315.54 μg/g),经绿果期、转色期到成熟期逐渐降至最低值(126.11 μg/g)。(2)‘赤霞珠’果实发育时期样本转录组测序共获得可能与苹果酸生物合成途径12种功能基因结合的转录因子6 411个,其中延胡索酸水化酶(FH)的3个功能基因有86个转录因子,苹果酸脱氢酶(MDH)的10个功能基因有717个转录因子。(3)转录组测序数据及其与有机酸含量WGCNA关联结果的Veen分析确定了‘赤霞珠’果实成熟过程中与苹果酸生物合成相关度最高的3个FH基因(VIT_14s0060g01700、VIT_13s0019g03330、VIT_07s0005g00880)、2个MDH基因(VIT_10s0003g01000、VIT_13s0019g05250)及相应的18个关键转录因子。(4)qRT PCR验证及相关性分析表明, FH基因VIT_13s0019g03330与其转录因子VIT_01s0011g06200、VIT_08s0056g01230以及MDH基因VIT_13s0019g05250与其转录因子VIT_06s0004g04960、VIT_10s0003g02070的表达水平与苹果酸的积累存在显著正相关关系,推测这4个关键转录因子可能通过调控功能基因的转录,综合影响‘赤霞珠’果实苹果酸的生物合成。     

自然越冬期软枣猕猴桃枝条组织结构及内源激素的变化特征

该试验以抗寒性不同的5年生软枣猕猴桃品种‘魁绿’、‘丰绿’和‘96-6’为试验材料,测定分析自然越冬期间枝条组织解剖结构、细胞膜透性和内源激素GA3、ABA、IAA含量水平的变化,以明确不同品种软枣猕猴桃越冬期间对低温的适应能力及其内在生理机制,为软枣猕猴桃抗寒品种的选育及鉴别提供理论依据。结果表明:(1)软枣猕猴桃枝条木质部比率大小依次为‘魁绿’>‘96-6’>‘丰绿’,皮层比率依次为‘丰绿’>96-6’>魁绿’,二者表现趋势相反,且‘魁绿’枝条的解剖结构与其他两品种差异显著。(2)在自然越冬期间,各品种软枣猕猴桃枝条相对电导率和MDA含量随温度变化均呈先升后降的趋势,在温度最低的1月份达到最高,其中‘魁绿’枝条的相对电导率和MDA含量变化幅度最小,而‘丰绿’受低温影响较大。(3)在11月份至2月份,随自然温度的变化,各品种软枣猕猴桃枝条的GA3和IAA含量均呈先降低后升高的变化趋势,ABA含量则呈先升后降的趋势,且都在1月份分别达到最低或最高值。研究发现,在自然越冬期间,低温对3个软枣猕猴桃品种的组织解剖结构、膜透性及内源激素含量均都造成较大的影响,品种‘魁绿’枝条的木质部比率最大、皮层比率最小,相对电导率和MDA含量变化幅度最小,内源激素含量GA3和ABA/GA3变化趋势较小,故其抗寒性比‘丰绿’和‘96-6’更强。     

不同熟化措施对黑土母质发育的新成土壤有机碳库的影响

基于8年田间定位试验,采用土壤团聚体分组和闭蓄态微团聚体分离技术,将土壤有机质分为总粗颗粒有机质(活性碳库)、总细颗粒有机质(慢性碳库)和总粉黏粒(惰性碳库) 3个组分,探讨不同熟化措施对黑土母质发育而成的新成土壤总有机碳库及不同活性有机碳库的影响,为黑土严重侵蚀地区母质表露后土壤肥力的快速恢复提供依据。试验设置自然恢复(NatF)、苜蓿种植(Alfa)、无肥(F0C0)、化肥(F1C0)、低量有机肥与化肥配施(F1C1)、高量有机肥与化肥配施(F1C2)等6个熟化处理。结果表明:黑土母质经过8年不同熟化处理后,土壤总有机碳和各组分有机碳含量均显著提高;与NatF相比,有机肥与化肥配施(F1C2和F1C1)对土壤总有机碳的提升作用最为明显,增幅分别为60.7%和41.2%;Alfa其次,增幅18. 2%;F0C0或F1C0处理土壤总有机碳与NatF间无显著差异;F1C2和F1C1处理土壤3个组分有机碳含量均显著高于其他熟化处理,与F1C1相比,F1C2处理对各组分有机碳提升作用更为明显;与NatF相比,Alfa处理土壤有机碳的增加主要表现为粉黏粒结合有机碳的增加;F1C0和F0C0处理土壤总细颗粒有机质和总粉黏粒中有机碳与NatF间无显著差异,总粗颗粒有机质中有机碳含量低于NatF。研究表明,在米豆轮作和传统耕作体系下,农田生态系统高量有机物料投入配施化肥能够加速黑土母质的熟化进程,快速提高土壤中活性碳库和惰性碳库的容量,是严重退化黑土有机质快速提升的有效措施。     

miRNA-95靶向FOXD1基因对结直肠癌LoVo细胞放射敏感性的影响及其机制*

目的: 探讨miRNA-95靶向FOXD1基因对结直肠癌loVo细胞放射敏感性的影响及其机制。方法: 结直肠癌LoVo细胞购自武汉普诺赛生命科技有限公司,将LoVo细胞分为三组接种于6孔板中,每组3个复孔,实验重复3次,C组(对照组正常LoVo细胞),M组(miRNA-95-mimics转染LoVo细胞),I组(miRNA-95-inhibitions转染LoVo细胞),利用直线加速器6 MV/8 Gy的X射线垂直照射细胞,剂量率3 Gy/min,持续照射12 h后收集细胞。采用RT-PCR法检测LoVo细胞中FOXD1的表达情况,流式细胞术检测LoVo细胞凋亡情况,Western blot检测细胞中FOXD1蛋白的水平,细胞克隆测定细胞存活率,裸鼠成瘤实验取转染未经X射线照射的C组、M组、I组LoVo细胞细胞悬液,各取0.2 ml分别接种于C组、M组、I组BALB/C-nu雄性裸鼠左下肢足部皮上1次,每组10只,注射2周后,各组选取5只裸鼠进行X射线照射,每天4 Gy 照射一次,连续照射15 d,其余小鼠不照射,处死裸鼠并取出肿瘤进行称重。结果: 与C组比对,M组FOXD1水平明显升高,I组FOXD1水平明显低于M组、C组(P＜0.05);在同样8 Gy 照射后,与I组比对,C组和M组loVo细胞凋亡率显著下降(P＜0.05);在8 Gy照射后,与I组比对,M组和C组loVo细胞单克隆存活率有上升趋势(P＜0.05)。无照射条件下,与M组相比,C组和I组肿瘤体积减少(P均＜0.05),与C组比较,I组肿瘤体积减少(P＜0.05)。X射线照射15 d后,与无照射组各组裸鼠相比肿瘤体积显著减小(P均＜0.05),与M组相比,C组和I组肿瘤体积减少(P＜0.05)。结论: miRNA-95低表达可提高LoVo细胞的放射敏感性,促进细胞凋亡,其作用机制可能抑制FOXD1蛋白的活性有关。     

有氧运动和白藜芦醇对2型糖尿病大鼠肾脏JAK2及TGF-β1的影响

目的: 研究有氧运动和白藜芦醇对2型糖尿病大鼠肾脏Janus激酶2(JAK2)及转化生长因子-β1(TGF-β1)表达的影响,探讨运动与白藜芦醇改善糖尿病肾损伤的可能作用机制。方法: SD大鼠经5周高糖高脂饲料喂养加腹腔注射链脲佐菌素(STZ)建立糖尿病模型后,将糖尿病大鼠随机分为糖尿病安静组(DC组),糖尿病运动组(DE组),糖尿病药物组(DR组)和糖尿病运动药物组(DER组),每组各12只,另设正常对照组(NC组)。运动组大鼠进行8周的有氧运动(跑速为20 m/min),每天运动60 min,每周运动6 d;药物组大鼠进行8周的白藜芦醇灌胃(每天45 mg/kg,7天/周)。8周末,检测血糖、24 h尿白蛋白(24 h UA)、血肌酐(Scr)、血尿素氮(BUN)的变化;采用荧光定量PCR检测肾脏JAK2 mRNA的表达,免疫组织化学法和Western blot法检测肾脏JAK2和TGF-β1的表达。结果: 8周干预后,与NC组相比, DC组血糖浓度、24 h UA、Scr、BUN均显著上升(P＜0.05),肾组织病理损伤加重,肾组织TGF-β1、JAK2和JAK2 mRNA的表达均明显增加(P＜0.05)。与DC组相比,DE、DR和DER组血糖浓度、24 h UA、Scr、BUN均显著下降(P＜0.05),肾组织病理损伤减轻,肾组织TGF-β1、JAK2和JAK2 mRNA的表达均明显减少(P＜0.05),且DER组的降低更显著,与DE、DR组相比差异有显著性(P＜0.05)。结论: 有氧运动、白藜芦醇及联合干预可能通过下调肾脏JAK2 mRNA表达,抑制JAK2蛋白的合成,使TGF-β1表达减少,从而改善糖尿病大鼠肾脏损伤的病理性变化。有氧运动联合白藜芦醇干预减轻肾脏病理损伤的效果优于单一的有氧运动或白藜芦醇干预。     

基于白刺个体大小的生态化学计量模型

生态化学计量的提出为认识C、N、P耦合循环特征、驱动力及机制等提供了新方法,但植物在生长过程中的生态化学计量变化尚缺乏相关报道。本研究以唐古特白刺为对象,通过对白刺分株2017年当年生枝、2年生枝、大于2年生枝、叶、根和压条生物量及营养元素的测定,拟合了基于构件大小的元素总量,并推导了白刺各构件及整株依赖于个体大小的生态化学计量模型。结果表明: 推导模型能够反映植物在生长过程中的生态化学计量动态,老枝和压条均具有较高的N∶P与C∶P,叶、当年生枝和根均具有较低的N∶P与C∶P,白刺整株3种元素含量在生长过程中的累积速率为P>N>C。本研究结果符合现有的生长速率假说和异速生长理论,同时也可从侧面印证养分重吸收现象,该方法可作为分析植物生长过程中元素计量动态特征的一种有效途径。     

2001—2018年长白山自然保护区生长季NDVI变化特征及其对气候变化的响应

为了解全球变化背景下东北亚温带森林的动态变化及其对气候变化的响应,基于MODIS 250 m分辨率遥感数据、1 km分辨率地表温度数据以及研究区内及周边气象站点数据,分析2001—2018年生长季长白山自然保护区的归一化植被指数(NDVI)变化情况及其与温度、降水的相关性。结果表明: 2001—2018年生长季,研究区NDVI均值为0.711,植被覆盖度较高,且呈逐年增加趋势(0.0025·a^-1);气温极显著增加(0.032 ℃·a^-1),增速高于全球平均;降水显著增加(5.54 mm·a^-1),但年际间变异加大。空间上,NDVI呈现西北部略高且随着海拔升高而降低的格局;研究期间,NDVI增加的区域占46.2%,主要集中在北部以及中南部高海拔地区,53.8%的区域基本无变化或微弱减少。研究区NDVI主要受温度影响;在年尺度上,NDVI与地表温度主要表现为正相关,正相关区域占90.2%,且有43.6%的区域相关性显著;在月尺度上,气温对NDVI的影响在生长季初和末期更为显著。     

特定化合物同位素分析技术在树木非结构性碳水化合物研究中的应用

特定化合物同位素分析(CSIA)可以实现对复杂基质中特定化合物稳定碳同位素组成(δ¹³C)的精确测定。应用此方法测定树木非结构性碳水化合物(NSC)中特定成分(如糖类、有机酸和糖醇)的δ¹³C,不仅能够追踪新同化的光合产物在树木中的运移及与外界的碳交换,还能够更敏感地指示树木生理状况对环境变化的响应。本文首先系统介绍了CSIA从样品采集、处理到δ¹³C测定的方法,然后综述了树木NSC中各成分之间及各成分在不同器官之间的δ¹³C差异,阐述了树木NSC的δ¹³C时间动态变化特征及内在机制,最后分析了NSC作为主要呼吸底物,其δ¹³C与树木呼吸释放CO₂的δ¹³C(δ¹³C_R)之间的联系,并针对CSIA分析技术在后光合分馏、树木逆境生理和年轮δ¹³C形成机制等研究的应用前景提出了展望。     

三峡库区消落带4种适生植物根际与非根际土壤养分与酶活性特征研究

三峡库区消落带植被修复过程中,物种的更替对库区土壤的地球化学循环产生潜在影响。以三峡库区忠县石宝寨汝溪河消落带植被修复示范基地165-170 m海拔段人工种植狗牙根、牛鞭草、落羽杉以及立柳根际与非根际土为试验对象,探究其根际与非根际土壤的养分含量及酶活性差异,以阐明不同物种的生长适应性及其根际养分利用策略,比较不同物种对库区土壤的营养改良作用。结果表明：（1）三峡库区消落带4种适生植物根系活动导致根际与非根际土壤养分因子以及土壤酶活性产生差异,不同物种的栽植均在一定程度上使库区土壤营养条件得以改善;（2）碳、氮两种元素在4种适生植物根际土壤中发生不同程度的富集,但磷素与钾素在不同物种根际与非根际土壤之间的变化不一致;（3）蔗糖酶、脲酶以及酸性磷酸酶在4种适生植物根际土中均表现出一定程度的根际正效应（R/S>1）,且狗牙根对3种土壤酶的根际活化效果最为明显,其根际效应分别高达2.39、1.89和2.7;（4）在植物根系的调控下,根际土中有机质与氮素、磷素以及钾素的相关性更为显著,而非根际土壤中,仅钾素与有效氮、有效磷呈显著负相关,其余各土壤养分因子之间均无显著相关性;（5）与落羽杉和立柳两木本植物相比,狗牙根与牛鞭草两草本植物根际具有更为合理的养分调节模式,对库区土壤的改良效果更好。