蝴蝶兰PhNAC1基因序列分析及对低温胁迫的响应

为探讨NAC转录因子在蝴蝶兰低温胁迫响应中的分子调控机理,该研究以蝴蝶兰的叶片为材料,运用RT-PCR及RACE技术克隆得到一条蝴蝶兰的NAC转录因子基因完整的cDNA序列,命名为PhNAC1(GenBank登录号MF797909),并分析了其在两种低温条件下的表达模式。结果表明:PhNAC1基因cDNA序列全长1 442 bp,ORF全长942 bp,编码313个氨基酸。预测其蛋白分子量为35.22 kDa,等电点为6.95,属于稳定亲水性蛋白。二级结构预测表明,无规则卷曲和延伸链为该蛋白的主要结构元件,与三级结构预测结果基本相符。PhNAC1编码的氨基酸序列与其他已登录的兰科植物NAC蛋白进行同源序列比对,表明与小兰屿蝴蝶兰(XP_0205763790)亲缘关系较近,序列一致性达97%,其次为铁皮石斛(XP_020695081),一致性为84%。实时荧光定量PCR分析表明,PhNAC1基因在营养器官和生殖器官中均有表达,在蕊柱中的表达量最高。在11℃/6℃低温条件下,PhNAC1基因的转录表达水平在前5天随着处理时间逐渐升高,到第7天开始下降;在4℃低温条件下,PhNAC1基因的表达水平在处理0.5 h时表达量有所下降,1 h后表达量上升至对照水平,之后无明显变化,在处理24至48 h又逐渐升高,推测PhNAC1基因参与蝴蝶兰低温胁迫响应。     

基于转录组测序的Cd胁迫下芹菜细胞自噬相关基因的筛选

细胞自噬是植物逆境应答过程中最常见的保护机制之一。动物中,自噬相关基因抵御镉(Cd)毒害的功能研究较清楚,但植物却知之甚少。文中以芹菜品种‘皇后’为试材,采用外源Cd(终浓度为0、2、4、8mg/L)添加营养液水培处理,利用转录组测序(RNA-seq)技术筛选细胞自噬相关差异基因并进行q RT-PCR验证。结果表明Cd胁迫对芹菜植株产生了明显的毒害作用,并与浓度间产生了量效关系。在筛选的8个差异表达的自噬相关基因中,ATG8a、ATG8f、ATG13、AMPK-1、AMPK-2基因随Cd浓度升高表达上调,ATG12、VPS30和VPS34则先上调后下降,说明自噬相关基因可能通过表达上调增加了自噬小体结构以抵御Cd毒性作用;而高浓度Cd(8mg/L)可能超出芹菜的耐受范围,导致多个自噬基因又出现表达下调趋势。以上结果有助于后期自噬相关基因的功能研究,为进一步探讨芹菜对Cd胁迫的耐性机制提供参考依据。     

铜或镉胁迫对海洋青鳉生理生化指标及产卵量的影响

通过研究海水中不同浓度重金属胁迫对海洋青鳉(Oryzias melastigma)生理生化的影响, 探讨与分析各指标间的相互关系, 为海洋重金属污染的生物监测提供参考。按海水水质标准分别设定铜(Cu)和镉(Cd)离子各3个浓度梯度, 测定海洋青鳉中乳酸(LA)、乳酸脱氢酶(LDH)、睾酮(T)、促卵泡素(FSH)、促黄体生成素(LH))及产卵量的动态变化。海洋青鳉中的LA含量随铜胁迫时间的延长而显著降低, 随镉胁迫浓度的增加而升高; LDH活性在铜胁迫下变化不大, 而随镉胁迫时间的延长略有上升; T含量在短期铜胁迫下有所升高, 但随胁迫时间的延长呈显著下降趋势, 却随镉胁迫浓度升高及胁迫时间延长而上升; FSH与LH含量随铜胁迫浓度增加呈显著下降, 随镉胁迫浓度增加呈先降后升趋势, 两者的含量变化与T的动态密切相关。与此同时, 随铜胁迫时间的延长和胁迫浓度的增加, 青鳉的产卵量也呈显著下降趋势。综合表明, 铜或镉胁迫均能显著影响雌性青鳉的LA含量, 增加能量消耗, 进而影响性激素水平, 最终影响到产卵量, 但两类离子的影响存在较大的差异性。因此, 一定浓度的铜或镉胁迫会导致海洋青鳉鱼体内生理生化的变化, 且存在两性差异性, 雌鱼对铜或镉胁迫的响应敏感强, 可选择雌鱼开展相关污染监测。     

氮代谢参与植物逆境抵抗的作用机理研究进展

近年来,植物所受到的诸如干旱、盐、高温、低氧、重金属胁迫和营养元素缺乏等环境胁迫越来越多,严重影响了植物的生长发育及作物的质量和产量。氮素是植物生长发育所需的必需营养元素,同时也是核酸、蛋白质和叶绿素的重要组成成分,其代谢过程与植物抵抗逆境的能力息息相关。氮代谢是指植物对氮素的吸收、同化和利用的全过程,是植物体内基础代谢途径之一。氮代谢主要从氮素吸收、同化及氨基酸代谢等方面参与植物的抗逆性,并通过调节离子吸收和转运、稳定细胞形态和蛋白质结构、维持激素平衡和细胞代谢水平、减少体内活性氧(reactive oxygen species,ROS)生成以及促进叶绿素合成等生理机制来影响植物抵抗非生物胁迫的能力。因此,提高植物在逆境下的氮代谢水平是减轻外界胁迫对其损伤的一种潜在途径。该文从氮素同化的基本途径出发,分别阐述了氮代谢在干旱胁迫、盐胁迫和高温胁迫等多个方面的逆境抵抗过程中的作用机理,为氮代谢参与植物抗逆性研究提供了有利参考。     

马蔺IlWRKY28基因的克隆与表达分析

马蔺(Iris lactea var. chinensis)是鸢尾属多年生草本盐生植物,具有很高的耐盐性和观赏价值。为研究马蔺耐盐的分子机制,通过cDNA末端快速扩增技术(RACE)从马蔺中克隆到一个WRKY转录因子基因IlWRKY28,获得了1 302 bp的全长cDNA序列,其包含一个108 bp 5′末端非翻译区(UTR),一个174 bp 3′末端UTR和一个1 020 bp开放阅读框。IlWRKY28编码339个氨基酸,预测的蛋白质分子量为37.22 kD,等电点为7.04。氨基酸序列分析显示,IlWRKY28包含一个保守的WRKY基序和一个C2H2型锌指结构域。系统发育分析表明,马蔺IlWRKY28与菠萝(Ananas comosus)AcWRKY28和藏北嵩草(Kobresia littledalei)ClWRKY28亲缘关系最近。荧光定量PCR分析显示,盐处理后,IlWRKY28基因在马蔺地上部显著上调表达。该研究结果为进一步研究IlWRKY28在马蔺适应高盐胁迫中的功能和作用机制奠定了重要的分子基础。     

外源水杨酸对NaCl胁迫下白榆幼苗光合作用及离子分配的影响

以1年生白榆幼苗为研究对象,设置0、0.5、1.0和2.0 mmol·L^-1水杨酸(SA)与0、50、100和150 mmol·L^-1 NaCl处理组合,考察盐胁迫下白榆幼苗生物量、光合色素含量、光合作用参数及根叶离子含量、分配、运输的情况,探讨外源SA对NaCl胁迫下白榆幼苗耐盐生理特征的影响。结果表明:(1)NaCl胁迫显著抑制了白榆幼苗的生长、光合色素含量及光合能力,并破坏了白榆体内离子平衡。(2)喷施外源SA使盐胁迫下白榆幼苗的干重和根冠比均不同程度升高,0.5和2.0 mmol·L^-1 SA不同程度提高了50和100 mmol·L^-1 NaCl处理组幼苗叶片光合色素含量。(3)0.5 mmol·L^-1 SA显著提升了50 mmol·L^-1 NaCl处理组白榆幼苗的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr),1.0和2.0 mmol·L^-1 SA对150 mmol·L^-1 NaCl处理组幼苗净光合速率改善效果较好,外源SA对100 mmol·L^-1 NaCl处理组幼苗的光合作用参数无显著影响。(4)NaCl胁迫下,外源SA处理的白榆幼苗叶和根Na^+含量及Na^+/K^+、Na^+/Ca^2+和Na^+/Mg^2+显著降低,离子选择运输系数SK,Na、SCa,Na和SMg,Na升高,从而促进了幼苗K^+、Ca^2+和Mg^2+由根向叶片的转运;隶属函数分析发现对白榆幼苗叶和根中离子含量改善效果最好的SA浓度分别为1.0和2.0 mmol·L^-1。因此,适宜浓度的外源水杨酸能够有效改善NaCl胁迫下白榆幼苗的光合能力,有效调节白榆幼苗体内离子状态,从而增强白榆对NaCl胁迫的抗性。     

外源EBR对NaCl胁迫下燕麦幼苗无机离子吸收、运输和分配的影响

为了探讨外源2,4-表油菜素内酯(2,4-epibrassinolide,EBR)诱导燕麦(Avena sativa L.)幼苗抗盐性的效果及其生理调节机制,以"青引2号"和"加燕2号"燕麦为材料,研究NaCl胁迫下施用外源EBR对燕麦幼苗无机离子吸收、运输和分配的影响。结果表明:100mmol·L-1NaCl胁迫下,"青引2号"和"加燕2号"燕麦幼苗叶片和根系中的Na+、Cl-含量均显著升高,对阳离子的吸收产生了拮抗作用,导致燕麦幼苗叶片和根系中的K+、Ca2+、Mg2+、Mn2+、Fe2+、Zn2+、Cu2+含量显著降低,离子稳态平衡被打破;100 mmol·L-1NaCl胁迫下,施用0.01μmol·L-1外源EBR后,"青引2号"和"加燕2号"燕麦幼苗叶片和根系中的Na+和Cl-含量显著降低,促进了燕麦幼苗根系对K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Cu2+和Zn2+的吸收,叶片和根系中K+/Na+、Cl-/Na+、Ca2+/Na+、Mg2+/Na+、Fe2+/Na+、Mn2+/Na+、Cu2+/Na+和Zn2+/Na+显著升高,并且有效调控燕麦幼苗体内无机离子的运输比和阳离子的运输选择性比率,离子稳态重新达到平衡状态;说明外源EBR能够缓解NaCl胁迫下Na+和Cl-对燕麦幼苗所造成的离子毒害作用,有效调控燕麦幼苗对无机离子的选择性吸收、运输和分配,对维持燕麦幼苗体内的离子稳态平衡具有正向调控作用。     

番茄复三螺旋基因响应外源激素和非生物胁迫的研究

复三螺旋(double trihelix)基因在植物形态建成和植株抗逆性方面发挥关键作用。该研究以番茄自交品种AC⁺⁺为试验材料,运用生物信息学方法与qRT PCR技术对5个复三螺旋成员(SlGTL1~SlGTL5)在番茄体内不同器官的表达模式、以及基因对激素与非生物胁迫的响应进行表达分析,以探讨番茄复三螺旋基因的功能。结果表明：(1)生物信息学分析显示,番茄中含有5个复三螺旋基因(SlGTL1~SlGTL5);进化树分析表明,番茄复三螺旋基因具有物种特异性。(2)qRT PCR分析显示,番茄SlGTL3基因在根和茎中特异表达,其他4个基因均在果实中较高表达,表明不同番茄复三螺旋基因的表达具有组织特异性。(3)激素诱导表达结果显示,SlGTL1只响应ABA(1种)激素,而SlGTL5基因可响应4种激素,且速度较快。(4)非生物胁迫诱导证实,SlGTL3、SlGTL5基因可响应盐胁迫,SlGTL3~SlGTL5基因可响应极端温度,SlGTL3和SlGTL4基因可响应机械损伤;SlGTL1、SlGTL4和SlGTL5可响应脱水胁迫。研究认为,SlGTL3的功能可能与植株形态建成和非生物胁迫有关,其他4个基因的功能可能与果实的发育有关;推测SlGTL1可能与ABA信号途径有关,SlGTL5快速响应多种激素,可能位于信息传递的节点,其功能可能与信号传递有关。     

GA3处理对低温胁迫条件下玉米种子呼吸代谢的影响

以低温敏感型的"丰禾1号"和耐低温型的"郑单958"两个玉米品种为实验材料,采用GA3浸种的处理方式("丰禾1号"为20 mg·L-1、"郑单958"为5 mg·L-1),探究了GA3对低温胁迫条件下玉米种子萌发过程中种胚中可溶性糖和可溶性蛋白含量及淀粉酶活性和呼吸途径关键酶活性的影响。结果表明:低温胁迫条件下,GA3浸种处理显著提升了玉米种胚中可溶性糖含量及可溶性蛋白的积累,增强了低温胁迫下细胞的渗透势;α-淀粉酶、β-淀粉酶和总淀粉酶活性显著提高;提高了苹果酸脱氢酶(MDH)、丙酮酸激酶(PK)、联合酶(G-6-PDH和6-PGDH)的活性,提高了糖酵解(EMP)、三羧酸循环(TCA)、磷酸戊糖途径(PPP)途径的运转效率,保证了细胞的物质代谢和能量供应;GA3浸种处理可以显著提高种子对低温的抵抗能力,从而在低温胁迫条件下促进其萌发。     

外源硫对镉胁迫下马齿苋光合性状和矿质元素吸收的影响

从光合反应系统揭示外源硫(S)诱导马齿苋镉(Cd)耐受性的生理机制,为外源S缓解重金属毒害提供理论依据.采用营养液培养,研究外源S供体(NH4)2SO4对100 mg/L Cd胁迫下马齿苋叶片光合色素、光合特性、叶绿素荧光参数和矿质营养元素的影响.结果表明,Cd胁迫可显著降低马齿苋叶片中叶绿素a和叶绿素b含量;净光合速率、蒸腾速率、气孔导度均显著降低,而胞间二氧化碳浓度上升,表明非气孔因素是Cd胁迫诱导马齿苋光合抑制的主要因素;同时,PSⅡ实际光化学效率(ФPSII)、电子传递效率(J)、化学猝灭系数(qP)显著下降,而非化学猝灭系数(qN)显著上升,表明Cd胁迫影响马齿苋PSⅡ反应系统的正常运行.外施400 mg/L(NH4)2SO4显著提高马齿苋叶片叶绿素a含量、叶绿素b含量和叶绿素a/b比值,增强马齿苋叶片光合作用和PSⅡ原初光化学反应量子效率.对5种与光反应系统密切相关的矿质元素含量进行分析发现,Cd处理显著增加马齿苋叶片中的Ca和Fe含量,显著抑制马齿苋对Mg、Mn和Cu的吸收.Cd胁迫下马齿苋叶片的变黄与Mg、Mn的亏缺有关,而与Fe缺乏无关;添加外源S可显著提升马齿苋叶片中Ca、Mg、Fe、Cu和Mn含量,从而增强Cd胁迫下马齿苋叶片的PSII反应系统功能.