甜瓜幼苗叶片内源一氧化氮和蔗糖代谢对低温胁迫的响应

以低温敏感型甜瓜品种‘XL-1’和耐低温型品种‘红优’为试材,采用6℃低温处理0、1、3、6、12、24h及3d、5d和7d,研究低温胁迫下甜瓜幼苗叶片中NO合成和蔗糖代谢的变化特征。结果表明:(1)低温胁迫能提高甜瓜幼苗叶片中硝酸还原酶(NR)活性,诱导促进NO生成,其中耐低温型甜瓜‘红优’中NO对低温的响应时间更早,变化幅度更大。(2)与对照相比,低温胁迫处理提高了2种甜瓜幼苗叶片中蔗糖、果糖和葡萄糖含量,增加了蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶(SS)、酸性转化酶(AI)和中性转化酶(NI)活性,降低了淀粉含量。(3)低温胁迫处理使2种甜瓜叶片中渗透调节物质可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸的含量上升。研究发现,低温胁迫通过增加甜瓜体内NO合成酶的活性刺激体内NO合成,通过促进蔗糖代谢相关酶的活性,提高蔗糖、果糖和葡萄糖的含量,从而响应低温胁迫,且低温胁迫诱导的糖分物质积累时间晚于NO的产生时间。     

低温胁迫下交替呼吸途径对当归幼苗叶绿素荧光活性的影响

以岷当归幼苗为材料,通过温室盆栽试验研究了在低温(4℃和-7℃)胁迫下交替呼吸途径对当归幼苗叶片叶绿素含量和荧光特性的影响,探讨交替呼吸途径在当归响应低温逆境过程中的作用。结果表明,随着胁迫温度的降低和处理时间的延长,当归叶片的叶绿素含量、实际光化学效率[Y(Ⅱ)]、光合电子传递速率(ETR)及光化学淬灭系数(qL)逐渐降低,而非光化学猝灭系数(NPQ)升高;同时,低温胁迫也导致当归幼苗叶片交替呼吸容量显著升高;在低温胁迫下,经交替呼吸途径抑制剂[1 mmol·L~(-1)的水杨基氧肟酸(SHAM)]预处理的当归幼苗叶片叶绿素含量、Y(Ⅱ)、ETR及qL进一步显著下降,而NPQ进一步显著升高,且温度越低升降幅度越大。研究发现,低温胁迫对当归幼苗叶片叶绿素的合成以及PSⅡ的光化学性能产生了显著抑制,低温胁迫下交替呼吸途径对当归幼苗叶绿素合成以及PSⅡ的光化学性能具有一定的保护作用。     

低温条件下拔节期小麦叶片内源激素含量和抗氧化酶活性的变化

以扬麦16和徐麦30为试验材料,利用人工气候室模拟低温逆境,研究拔节期-3 ℃和-5 ℃低温胁迫对小麦植株受冻率、叶片内源激素含量和抗氧化酶活性的影响.结果表明： 随着处理温度的降低、胁迫时间的延长,小麦植株冻害等级与冻害指数增加,-5 ℃处理72 h两品种五级冻害率均为100%.低温处理结束当天,小麦叶片中内源激素脱落酸（ABA）、玉米素核苷（ZR）含量、抗氧化酶超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性随胁迫程度加重呈先升高后降低的趋势;处理结束后3 d,ABA、ZR含量及抗氧化酶活性较处理结束当天升高;至处理结束后6 d,与自然生长的对照处理接近.低温胁迫叶片中赤霉素（GA₃）含量下降,处理结束后3和6 d,扬麦16叶片中GA₃含量呈上升趋势,徐麦30则表现为先升高后下降.-5 ℃ 72 h重度胁迫处理叶片中ABA、ZR、GA₃含量和SOD、POD、CAT活性均较对照显著下降.相关分析表明,较高的ABA、ZR含量、SOD、POD、CAT活性以及较低的GA₃含量可减缓低温胁迫对小麦植株的伤害.     

Spatial pattern of riparian vegetation in desert of the lower Tarim River basin

AimsRevealing the spatial pattern of riparian vegetation in hyper-arid regions can improve our understanding on the water relations of riparian vegetation in the desert watershed ecosystem, and also can provide valuable scientific guidance for desertification control and water resources management of watershed of the arid region in northwestern China. This research objective is to show the spatial distribution and structures of typical riparian vegetation in hyper-arid desert watershed from regional and overall perspective.Methods Based on Landsat-8 OLI remote sensing images and a large number of field vegetation surveys, the supervised classification method was used to distinguish three main vegetation categories in the lower Tarim River basin: Tamarix thicket, Populus euphratica woodland, and Phragmites australis grassland. The leaf area index (LAI) of Tamarix thickets and Populus euphratica woodlands were inverted by using the remote-sensed LAI inversion empirical model that we developed.Important findings Supervised classification supporting abundant information of ground objects by remote sensing was an effective method to determine desert riparian vegetation categories in arid desert regions. The area was 336.4 km² for the Populus euphratica woodlands and 405.3 km² for the Tamarix thickets, respectively. The Tamarix thickets had a wider distribution range while the Populus euphratica woodlands grew near the river channel. The overall LAI of the riparian vegetation was low. The average LAI value was 0.253 for the Tamarix thickets and 0.252 for the Populus euphratica woodlands. The areas of vegetation with the LAI value of less than 0.5 accounted for 92.4% and 90.1% of the total area of the Tamarix thickets and the Populus euphratica woodlands, respectively. The statistic results showed that large spatial variability of the riparian vegetation LAI existed. The spatial variability of the Populus euphratica woodlands was larger than that of the Tamarix thickets. The LAI values of the riparian vegetation had a significant negative exponential relationship with the distances away from the river channel. The LAI values declined rapidly within the distance of 1 km from the river channel and they were generally lower than 0.1 when the distances beyond 1 km, which indicated that the riparian vegetation was mainly distributed within 1 km from both side of the river. This research indicated three basic characteristics of the spatial pattern in riparian vegetation from hyper-arid desert regions, including overall sparse spatial distribution, high spatial variability and negative exponential relationship between LAI and distance away from the river channel.     

小桐子低温诱导查耳酮合酶基因的克隆及其表达分析

为了解查耳酮合酶在小桐子(Jatropha curcas)抗冷性形成中的作用, 基于小桐子低温锻炼转录组和数字基因表达谱数据, 克隆了低温新诱导表达的小桐子查耳酮合酶基因(JcCHS), 并分析了该基因的表达特性和功能。结果表明, JcCHS 基因的cDNA全长为1386 bp, 包含完整开放阅读框(ORF) 1170 bp, 编码389个氨基酸, JcCHS的理论分子量为42.2 kDa、等电点为6.53, 与蓖麻CHS 蛋白序列的相似性高达93.6%, 具有III 型聚酮合酶家族保守的查耳酮合酶/ 对苯乙烯合酶结构域。半定量RTPCR分析表明, JcCHS 在小桐子各组织中都有表达, 其中根的表达量较高。JcCHS 基因的表达能在一定程度上提高重组酵母菌的低温抵抗能力, 这说明JcCHS 基因可能参与了小桐子的抗低温响应。     

外源ABA对低温胁迫下小桐子幼苗脯氨酸积累及其代谢途径的影响

本文以小桐子为材料,研究了外源脱落酸（ABA）对低温胁迫下小桐子幼苗脯氨酸积累的影响。结果表明,低温胁迫（5℃）可促进小桐子幼苗体内脯氨酸的积累,上调脯氨酸合成关键酶Δ¹-吡咯琳-5-羧酸合成酶（P5CS）和鸟氨酸转氨酶（OAT）的活性,上调P5CS基因（JcP5CS）的表达,及抑制脯氨酸降解酶脯氨酸脱氢酶（Pro DH）的活性。用外源ABA处理低温胁迫下的小桐子幼苗,发现150μmol·L^-1的ABA可显著提高其低温胁迫下的脯氨酸含量,上调P5CS的活性和JcP5CS的表达水平,及抑制ProDH的活性。表明外源ABA可通过活化脯氨酸合成的谷氨酸途径和抑制脯氨酸的降解途径来促进低温胁迫下小桐子幼苗脯氨酸的积累。     

异源表达番茄LeMPK3基因提高烟草的抗低温胁迫能力

促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号系统在植物应对环境胁迫中发挥重要作用。为了探讨LeMPK3基因在低温胁迫中的功能,我们从番茄中分离了LeMPK3基因并将其转化到烟草中,获得了异源表达LeMPK3基因的转基因烟草。RT-PCR分析结果表明,番茄幼苗在低温和高温胁迫及外源物质——过氧化氢(H2O2)、茉莉酸甲酯(MeJA)和水杨酸(SA)处理下LeMPK3基因的表达量提高。在烟草中异源表达LeMPK3基因可以提高超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性,增加脯氨酸和可溶性糖的含量,增强逆境相关基因的表达。说明异源表达番茄LeMPK3基因提高烟草对低温的抗性。     

福州野生蕉FeSOD家族基因的克隆及在低温胁迫下的表达分析

以抗寒性较强的福州野生蕉为材料,采用RACE和RT-PCR扩增得到铁超氧化物歧化酶(FeSOD)家族基因(FeSOD)的2个成员共4条转录本,分别命名为MuFSD1A(登录号JX844026)、MuFSD1B(登录号KJ786318)、MuFSD1B-variant1(登录号KJ786319)和MuFSD1B-variant2(登录号KJ786320)。MuFSD1A基因cDNA全长为1 277bp,编码300个氨基酸;MuFSD1B基因cDNA全长为1 378bp,编码260个氨基酸。基因结构分析表明MuFSD1B-variant1和MuFSD1B-variant2为MuFSD1B的可变剪接转录本。生物信息学和亚细胞定位分析显示,MuFSD1A和MuFSD1B主要定位于叶绿体,但他们的理化性质、磷酸化位点、蛋白结构等存在差异。序列比对分析发现MuFSD1A和MuFSD1B相似性仅为33.33%,但都具有保守的金属结合位点和FeSOD的特征氨基酸。进化树分析显示,MuFSD1A和MuFSD1B聚在不同的分支中。qRT-PCR分析表明,低温诱导MuFSD1A基因的表达而抑制MuFSD1B基因的表达,且MuFSD1A基因的相对表达量随着温度的降低而显著增加,说明该成员可能在香蕉抗寒中起主要作用。     

高盐低温胁迫下水稻叶细胞ROS清除系统的相关基因表达

采用Affymetrix水稻表达谱芯片,分析高盐和低温胁迫下水稻叶细胞内ROS清除系统的相关基因表达状况,探讨在响应非生物胁迫过程中水稻植株体内抗氧化防卫体系的积极作用。结果表明:(1)水稻叶细胞内ROS清除系统涉及187个基因和/或EST,由抗氧化的非酶类物质如抗坏血酸、谷胱甘肽、生育酚等和抗氧化酶如超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)等组成。(2)在低温逆境下,籼稻(i-93-11)叶细胞表达上调基因(2倍以上,下同)有5个,下调(0.5倍以下,下同)基因有2个;粳稻(j-NJ-1)叶细胞表达上调基因5个,下调基因6个。(3)在高盐胁迫下,籼稻(i-93-11)叶细胞表达上调基因有31个、下调基因13个;粳稻(j-NJ-1)叶细胞表达上调基因27个,下调基因25个。(4)高盐和低温胁迫下水稻叶细胞ROS清除系统相关基因的表达在籼粳稻间存在较大差异,并根据水稻基因表达谱芯片数据构建了水稻响应高盐和低温胁迫ROS清除网络图。     

亚低温与干旱胁迫对番茄叶片光合及荧光动力学特性的影响

利用人工气候室,研究了亚低温(8～15℃)和干旱胁迫(田间持水量的55％ ～ 65％)对盆栽番茄叶片光合特性、能量及电子流分配的影响.结果表明:与对照相比,亚低温胁迫下番茄叶片的光合色素含量降低,而干旱胁迫下升高.在亚低温或干旱胁迫下,番茄叶片的胞间CO2浓度、气孔导度及净光合速率均显著下降,气孔限制值升高,其共同处理下相应指标进一步降低或升高.亚低温或干旱单一胁迫提高了光呼吸速率,但共同胁迫下其光呼吸速率反而降低.无论是亚低温、干旱胁迫还是共同胁迫,均会导致初始荧光、PSⅡ原初光能转化效率和有效光量子产量下降,光系统发生损伤,并且PSⅡ激发能分配系数升高,光化学效率降低,过剩光能增加,总电子流及流向各交替电子流库的电子流减少.为耗散过剩光能,热耗散及交替电子流的比例增加.与亚低温和干旱胁迫单一处理相比,二者共同处理加剧了叶片的热耗散,但交替电子流比例没有进一步增加.