内生细菌对盐胁迫下小麦幼苗脯氨酸和丙二醛的影响

以周麦18为试验材料,以内生菌252和254为供试菌株,试验采用盆栽法设置盐胁迫组、盐胁迫接菌组和对照组,研究不同盐浓度胁迫下接菌处理对小麦幼苗脯氨酸(Pro,proline)和丙二醛(MDA,malondialdehyde)含量的影响。结果表明:小麦幼苗在盐胁迫环境下,随着培养时间和盐浓度增加,盐胁迫组Pro含量先升后降。在前中期,盐胁迫组小麦Pro含量逐渐积累,提高了小麦抗逆性;在后期Pro含量较中期有一定程度下降,小麦逐渐对盐环境产生适应性。随着盐浓度升高,盐胁迫组小麦在不同培养阶段对盐环境的抵抗能力不同,每个时期对盐抵抗能力有一阈值,超过此盐浓度Pro含量下降,抵抗能力减弱。接菌处理后,小麦Pro含量升高,提高了抗盐胁迫能力,第14天时修复效果最明显,接菌252处理组和254处理组分别在盐浓度为200 mmol/L和250 mmol/L时高出盐胁迫组133.48%和91.48%。盐胁迫组MDA含量随时间延长先降后升,与Pro含量变化趋势相反。在前中期,盐胁迫组小麦膜质过氧化程度不高,对小麦正常代谢活动尚未造成严重影响,在后期MDA含量升高,盐胁迫组小麦逐渐枯萎。接菌后,降低了幼苗细胞膜脂化程度,提高了小麦存活率,促进幼苗生长,MDA含量在21 d时均低于盐胁迫组,修复效果显著。     

黄河三角洲河滩与潮滩芦苇对盐胁迫的生理生态响应

研究黄河三角洲两种生境芦苇对盐胁迫的生理生态响应差异,能为退化滨海湿地生态修复中芦苇植株来源的选择提供重要的理论支持。在盐胁迫(300 mmol/L NaCl)下,比较研究了黄河三角洲河滩芦苇(低盐生境)和潮滩芦苇(高盐生境)叶片中的Na~+含量、根部分生区Na~+流速、叶片的光合作用参数、H_2O_2的含量、抗氧化酶的活性、丙二醛和脯氨酸的含量。结果表明:盐胁迫显著提高了河滩芦苇叶片中Na~+含量,但对潮滩芦苇叶片Na~+影响不显著。进一步通过非损伤微测技术研究发现,盐胁迫后,潮滩芦苇比河滩芦苇的根部分生区的Na~+外排流速更高(潮滩芦苇:(1982.05±122.74) pmol cm~(-2) s~(-1)vs.(87.93±12.94) pmol cm~(-2) s~(-1),P0.01;河滩芦苇:(1574.16±458.90) pmol cm~(-2) s~(-1)vs.(-126.88±23.01) pmol cm~(-2) s~(-1),P0.01),能有效调节细胞内离子平衡。另外,盐处理7天后潮滩芦苇光合速率((16.36±1.09)μmol m~(-2) s~(-1)vs.(22.79±0.67)μmol m~(-2) s~(-1),P0.01)显著高于河滩芦苇((12.71±0.97)μmol m~(-2) s~(-1)vs.(23.81±0.55)μmol m~(-2) s~(-1),P0.01)。盐胁迫诱导了两种芦苇叶片中H_2O_2含量和丙二醛含量的显著升高,而脯氨酸及抗氧化酶的活性也随之显著升高,并且也显著升高了潮滩芦苇的谷胱甘肽还原酶(GR)活性((6.90±1.73) U/mg蛋白质vs.(3.54±0.54) U/mg蛋白质,P0.05)。综上,潮滩芦苇比河滩芦苇更适应盐胁迫,因其根系具有更高的排Na能力,且脯氨酸含量及抗氧化酶活性较高,提高了抗逆性。因此,在黄河三角洲退化滨海湿地生态修复中,可以优先选择潮滩芦苇作为植被修复的材料。     

叶施NO对NaCl胁迫下红砂幼苗叶片和根系中氮代谢酶及营养物质的影响

以当年生红砂(Reaumuria soongorica)幼苗为材料,采用盆栽实验,考察叶面喷施不同浓度(0、0.01、0.10、0.25、0.50、1.00 mmol·L^-1)NO供体硝普钠 (SNP) 对NaCl(300 mmol·L^-1)胁迫下红砂根、叶中可溶性蛋白、游离氨基酸和硝态氮含量,以及谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)、硝酸还原酶(NR)活性的影响,并采用主成分分析和隶属函数法筛选NO对NaCl胁迫缓解效应的氮代谢指标和最佳NO浓度,以探讨外源NO对NaCl 胁迫下红砂缓解效应的氮代谢响应机制。结果表明：(1)在300 mmol·L^-1 NaCl胁迫处理下,红砂幼苗根、叶中可溶性蛋白、硝态氮含量以及GS、GOGAT、NR活性均比对照显著下降。(2)外源NO能显著提高盐胁迫下红砂叶、根中GS、GOGAT、NR活性和硝态氮含量,增加根中可溶性蛋白和游离氨基酸含量。(3)NR和GOGAT活性可用于评价NO对NaCl胁迫下红砂幼苗的缓解作用,外源NO(SNP)对红砂幼苗在NaCl胁迫下的缓解效果强弱表现为0.25 mmol·L^-1> 0.50 mmol·L^-1> 0.10 mmol·L^-1> 1.00 mmol·L^-1> 0.01 mmol·L^-1。研究发现,300 mmol·L^-1 NaCl胁迫显著抑制了红砂幼苗氮代谢,外源NO(SNP)有助于提高盐胁迫下红砂NR活性,加快硝态氮转化为铵态氮,促进红砂叶片和根中GS/GOGAT对转化物的同化,从而增强红砂幼苗的耐盐性,并以0.25 mmol·L^-1SNP处理时缓解作用最佳;NR和GOGAT活性可作为NO缓解盐胁迫的评价指标。     

叶面喷施亚精胺对高温胁迫下番茄叶绿素合成代谢的影响

以设施番茄栽培品种‘金棚朝冠’幼苗为试验材料,研究叶面喷施0.25 mmol·L~(-1)亚精胺(Spd)对高温胁迫下(38℃/28℃,昼/夜)番茄幼苗生长及叶绿素合成过程中前体物质含量、关键酶活性和叶绿素含量的影响,探讨Spd缓解番茄高温胁迫伤害的生理机制。结果表明:(1)高温胁迫显著抑制了番茄幼苗的生长,叶面喷施Spd可有效缓解高温胁迫对番茄幼苗地上部生长的抑制作用,但对于地下部的生长无显著缓解作用。(2)高温胁迫下番茄叶片叶绿素合成前体物质δ-氨基酮戊酸(ALA)和胆色素原(PBG)的含量显著提高,而尿卟啉原Ⅲ(UroⅢ)、原卟啉Ⅸ(ProtoⅨ)、镁-原卟啉Ⅸ(Mg-protoⅨ)和原叶绿素酸(Pchl)的含量显著降低,证明叶绿素前体由PBG向UroⅢ的转化受阻,导致叶绿素a(Chla)、总叶绿素(Chlt)含量和Chla/Chlb显著降低。(3)叶面喷施Spd能增强高温胁迫下胆色素原脱氨酶(PBGD)活性,有效缓解了高温胁迫对PBG到UroⅢ转化的阻碍作用,促进PBG之后叶绿素合成前体物质的合成,Chla含量和Chla/Chlb显著增加。研究发现,高温胁迫显著抑制番茄幼苗的生长,叶面喷施Spd可通过显著增强PBGD活性来缓解由PBG向UroⅢ的受阻程度,促进高温胁迫下番茄叶片的叶绿素前体合成,提高叶绿素含量和番茄植株的生长量,减轻高温胁迫对番茄幼苗生长的伤害。     

甘草叶片渗透调节物质及蔗糖代谢相关酶对干旱胁迫的响应特性

该研究以甘草幼苗为试材,采用盆栽自然干旱方法,设计对照(CK)、轻度(LS)、中度(MS)、重度(SS)干旱胁迫处理,测定分析甘草叶片的渗透调节物质及蔗糖代谢相关酶[蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶合成方向(Ss+)、蔗糖合成酶分解方向(Ss-)、中性转化酶(NI)、酸性转化酶(AI)、淀粉磷酸化酶(SP)]活性的变化,以探讨甘草的渗透调节特性以及糖分调节的酶学机制,揭示甘草对干旱胁迫的响应机理。结果显示:(1)随着干旱胁迫程度的加剧,甘草叶片可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量呈逐渐增加的趋势,束缚水/自由水的比值呈先增加后降低的趋势。(2)随着干旱胁迫程度的加剧,甘草叶片蔗糖、葡萄糖、果糖含量均呈先升高后降低的趋势,但不同胁迫强度出现峰值的时间不同;其中在CK和LS干旱胁迫时蔗糖含量淀粉含量葡萄糖含量果糖含量,在MS和SS干旱胁迫时淀粉含量葡萄糖含量蔗糖含量果糖含量,表明随着干旱程度的增加,甘草叶片中蔗糖转化成了淀粉。(3)随着干旱胁迫程度的加重,甘草叶片的SPS活性呈先升高后降低的趋势,Ss活性和Inv(蔗糖转化酶)活性呈逐渐升高的趋势,SP活性呈逐渐降低的趋势;各胁迫处理的Ss+活性与CK差异不显著,而Ss-活性与CK差异显著,并且Ss-活性在各胁迫处理下远大于Ss+活性,表明甘草叶片Ss-活性在蔗糖代谢过程中占主导作用。(4)相关分析结果显示,在LS中,NI与蔗糖呈负相关关系,Ss-与淀粉呈显著正相关关系、与蔗糖呈负相关关系;在MS中,蔗糖和葡萄糖与SPS、Ss+、Ss-、NI和AI均呈正相关关系,与SP呈负相关关系;在SS中,SP和NI与蔗糖呈正相关关系,而与淀粉呈负相关关系;表明在轻度干旱处理下,Ss参加了蔗糖的分解,继而合成淀粉;在中度和重度干旱条件下,SP主要催化淀粉的分解来增加蔗糖含量以此平衡蔗糖代谢。     

水稻NAM基因家族的全基因组鉴定及表达分析

植物特异性转录因子NAM家族从属于NAC转录因子超家族,在植株生长发育、生理代谢以及应对各种胁迫反应中均发挥重要作用。该研究采用生物信息学方法鉴定水稻基因组中的NAM基因,分析其时空表达模式、亚细胞定位以及蛋白相互作用,并采用实时定量qRT PCR方法分析不同外源激素(如SA、ABA和MeJA)以及非生物胁迫(包括干旱、盐和冷)处理下各NAM基因的表达特征,为进一步探索NAM基因在非生物胁迫中的功能和应激机制以及激素调控途径奠定基础。结果显示：(1)从水稻基因组中共鉴定出48个NAM基因,进化分析将其分为5个亚家族;NAM基因在水稻基因组中存在9对片段复制事件。(2)组织表达分析显示,NAM基因在水稻不同组织及发育时期表现特异性表达,特别是叶鞘、茎和节的生长过程中高表达,且大多数是核定位,并存在多种蛋白互作。(3)实时定量qRT PCR表达分析显示,10个NAM基因在不同组织中均特异表达;大部分NAM基因在盐和干旱胁迫下表达上调,而在冷胁迫下表达降低;SA、ABA和MeJA处理均可显著改变各NAM基因的表达水平。研究表明,NAM基因在水稻生长发育、激素应答和非生物胁迫响应中具有重要作用。     

转录因子MYC2介导植物抗生物胁迫的研究进展

髓细胞组织增生蛋白(Myelocytomatosis proteins,MYC)类转录因子,是植物激素茉莉酸(JA)响应途径中的激活转录因子,广泛存在于动植物中,MYC2转录因子属于bHLH类转录因子家族,含有bHLH保守结构域,是当前MYC类转录因子中研究最透彻的一个。随着对植物抗生物逆境不断深入研究,对MYC2的研究亦逐渐清晰。本文综述了转录因子MYC2通过与下游靶基因形成一个层级转录级联,放大转录输出,参与调控植物抗生物逆境,着重阐述了水稻OsMYC2转录因子在抗生物逆境中的作用;茉莉酸ZIM结构域蛋白(Jasmonate ZIM-domain,JAZ)作为JA信号的转录抑制因子,抑制MYC2的活性并参与介导JA信号途径,为MYC2功能机制研究提供了参考,并对今后的研究热点与方向进行了展望。     

假结核耶尔森氏菌中Phd-Doc毒素-抗毒素系统的功能鉴定

【背景】毒素-抗毒素系统在微生物体内广泛存在,在微生物对抗外界不良环境方面发挥重要作用。【目的】以模式细菌假结核耶尔森氏菌(Yersinia pseudotuberculosis,Yptb)为材料,探究其编码的Phd-Doc毒素-抗毒素系统的作用机制和生物学功能。【方法】通过生物信息学方法预测Yptb中编码的Phd-Doc毒素-抗毒素系统,通过毒性分析、基因表达分析及蛋白相互作用对其进行鉴定;通过抗生素胁迫、氧胁迫、生物被膜形成等实验研究Phd-Doc在体内发挥的生物学功能。【结果】生物信息学分析鉴定出一对Phd-Doc毒素-抗毒素系统,发现二者共转录且相互作用;毒素蛋白Doc能够引起大肠杆菌形态发生变化并抑制其生长,抗毒素蛋白Phd能中和Doc的毒性;Phd-Doc毒素-抗毒素系统具有自调控抑制效应;phd-doc的缺失对Yptb自身的生长无影响,而且毒素蛋白Doc在野生型Yptb内过表达并未显示毒性;phd-doc在转录水平上响应了抗生素胁迫和氧胁迫,其中,对氯霉素胁迫最为敏感,但并不影响Yptb的生长;同时,Phd-Doc能够影响Yptb的生物被膜形成能力。【结论】Yptb中Phd-Doc毒素-抗毒素系统的功能鉴定对于更好地了解在多变的外部环境下微生物的定殖和响应机制具有重要意义。     

入侵种小管福寿螺对本土物种 梨形环棱螺的生态挤压作用

在世界范围内,物种入侵正成为一个影响经济发展、公众健康的重大生态事件。为了探究入侵物种小管福寿螺(Pomacea canaliculata)对本土近生态位物种的生态挤压作用,选择了梨形环棱螺(Bellamya purificata)作为受试动物,设置直接生态竞争实验和间接分泌物胁迫实验两类实验。直接生态竞争实验中两种螺直接竞争生存资源,而间接分泌物胁迫实验中则观测两种受试螺分泌物对彼此与自身种群的影响。为了模拟野外不同水体的竞争情况,设置了两种密度,即每组共计6只受试螺(低密度组)及每组共计12只受试螺(高密度组),在两种密度下设两种螺不同比例的个体组合。结果显示,两类实验中,小管福寿螺的体重相对变化与生存率都优于梨形环棱螺。直接竞争实验小管福寿螺体重相对变化率显著优于梨形环棱螺(P 0.05),但二者生存率无显著差异;低密度组中,福寿螺与梨形环棱螺的体重相对变化及生存率均无显著差异,而高密度组中,当梨形环棱螺个体数极多时(8只),其体重相对变化率会显著差于小管福寿螺(P0.05);当梨形环棱螺个体数少时(4只),其体重相对变化率与小管福寿螺无明显差异,但生存率会显著低于小管福寿螺(P 0.05)。间接分泌物干扰实验中,小管福寿螺的体重相对变化率极显著优于梨形环棱螺(P 0.01),且其生存率高于梨形环棱螺;在低密度组中,高比例(4只)的小管福寿螺生存率显著高于高比例(4只)的梨形环棱螺(P 0.05);而在高密度组中,高比例(8只)的梨形环棱螺在28d内全部死亡,由于对照组中即使是高密度的梨形环棱螺也拥有高生存率,说明这种效应不是梨形环棱螺本身所导致的,而是小管福寿螺的间接分泌物胁迫导致了梨形环棱螺的大量死亡。以上结果充分表明,小管福寿螺的间接分泌物干扰效应比直接生态挤压作用具有更严重的生态威胁性,且小管福寿螺的种内竞争调节能力优于梨形环棱螺,这可能是小管福寿螺作为入侵物种的一种有效生活史策略。     

亚洲玉米螟卵黄原蛋白受体基因的克隆及在UV-A胁迫下的表达分析

【目的】本文旨在克隆亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis卵黄原蛋白受体(VgR)基因,分析其表达模式,探索UV-A胁迫对亚洲玉米螟VgR基因表达的影响。【方法】利用RT-PCR与RACE技术克隆亚洲玉米螟VgR基因的全长序列;运用生物信息学方法分析该基因特征;采用RT-qPCR技术检测不同发育阶段(卵、1-5龄幼虫、蛹、成虫)、雌成虫不同组织(头、足、表皮、卵巢、中肠、脂肪体)、雌成虫不同时长(0、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4和4.5 h)UV-A胁迫下该基因的相对表达量。【结果】克隆获得了亚洲玉米螟VgR基因,命名为OfVgR(GenBank登录号:MN058042),其全长6 289 bp,开放阅读框(ORF)5 490 bp,编码1 829个氨基酸,预测蛋白分子量为205.27 ku,N端前31个氨基酸为信号肽。序列分析显示,OfVgR具有2个配体结合域(LBD)、2个表皮生长因子前体同源域(EGFP)、跨膜域(TMD)和胞质尾域。系统发育树分析表明,OfVgR与鳞翅目昆虫VgR聚为一支,亲缘关系较近。RT-qPCR检测结果表明,OfVgR在亚洲玉米螟各发育阶段均有表达,其中在卵和雌成虫中高表达,并在雌成虫羽化24 h时表达量达到最高;雌成虫不同组织中,OfVgR在卵巢中表达量最高;OfVgR表达量随着UV-A照射时间的延长呈先下降后上升再下降的趋势,在3.0 h达到最高值。【结论】亚洲玉米螟OfVgR在不同发育阶段,雌成虫不同组织和UV-A胁迫不同时间的雌成虫中差异表达,对探索UV-A胁迫对亚洲玉米螟生殖的分子机制影响奠定基础。