干旱高温复合胁迫下sHSPs基因在不同耐旱性玉米中的表达差异及其对ABA和H2O2的响应

以4个玉米(Zea mays L.)品种——‘郑单958’(耐干旱)、‘浚单20’(耐高温)、‘隆玉602’(耐干旱高温复合胁迫)和‘驻玉309’(对3种胁迫均敏感)为实验材料,分别采用脱落酸(ABA)及其抑制剂氟定酮(F)、H2O2及其清除剂碘化钾(I)和丙酮酸钠(P)预处理,探讨干旱高温复合胁迫下小热休克蛋白(sHSPs)在不同耐旱性玉米品种中的表达以及ABA和H2O2对其表达的影响。结果显示:(1)高温、干旱高温复合胁迫诱导的sHSP16.9、sHSP17.2、sHSP17.4、sHSP17.5、sHSP22和sHSP26等6个sHSPs基因表达增加量明显高于干旱和对照。(2)在6个sHSPs中,sHSP17.2基因仅在‘郑单958’中表达;sHSP16.9、sHSP17.4和sHSP26基因在‘隆玉602’中表达增加量最高,在‘驻玉309’中表达增量最低;sHSP17.5和sHSP22基因在‘郑单958’中表达增加量最高,在‘驻玉309’中最低。(3)ABA、F、I和P预处理后,对干旱高温复合胁迫诱导的6个sHSPs基因表达增加量仅有略微影响,但显著影响了sHSP26的蛋白表达。研究表明,sHSPs在不同耐旱性玉米品种中的表达存在显著差异,ABA和H2O2仅稍微提高了sHSPs基因表达,但显著提高了sHSP26蛋白表达,这些结果为进一步研究植物在多胁迫条件下耐逆机理奠定了基础。     

棉花幼苗对不同程度低温逆境的生理响应

以‘新陆早33号'(冷敏感)和‘中棉所50号’(高耐寒)棉花品种为材料,采用人工模拟低温方法,研究不同温度和时间处理下棉花幼苗叶片抗氧化酶活性和渗透调节物质含量的响应特征,探讨不同温度胁迫下棉花的抗逆机制.结果显示:(1)随胁迫温度降低、胁迫时间延长,两参试棉花品种幼苗遭受低温伤害的程度逐渐加剧,尤以5℃和0℃处理表现最为明显.(2)经15℃及10℃处理后,植株叶片REC、POD活性、SP和Pro含量总体上随胁迫时间延长而提高,MDA含量、APX活性和SS含量则先升后降,并均于处理24 h时达峰值;而在5℃及0℃处理下,REC和SOD、POD活性以及MDA、SS、SP含量迅速上升,APX活性、Pro含量则呈先升后降的变化趋势.(3)与‘新陆早33号,相比,‘中棉所50号’在各处理水平下均可保持更大的抗氧化酶活性和渗透调节物质含量上升幅度.研究表明,在不同程度低温逆境中,棉花幼苗可通过调节抗氧化酶活性和渗透调节物质含量,启动相应抗逆调节方式来维持代谢平衡,增强抗逆性;高耐寒性品种在低温逆境中具有更灵敏、高效的活性氧清除能力和渗透调节响应机制,从而有效抵御低温逆境伤害.     

蕨类植物psbD基因的适应性进化和共进化分析

D2蛋白是植物光系统Ⅱ复合体（PSⅡ）核心蛋白之一,由叶绿体psbD基因编码。为了深入理解核心薄囊蕨类植物在阴生环境下的“辐射”式演化,我们对12种蕨类植物的psbD基因进行了克隆和测序,然后联合已公布的其他8种蕨类植物的psbD序列,基于ω值（非同义替换率ds和同义替换率ds的比值）探讨了该基因经受的选择压力。发现D2蛋白在大多数分支和位点受到强烈的负选择,但是树蕨类分支的psbD进化速率低且ω值较高。借助多种模型进行的共进化分析显示,树蕨类D2蛋白的168R、245H和272M两两组成具有共进化关系的氨基酸位点对。     

油棕（Elaeis guineensis）中果皮发育过程中miRNA的表达动态分析

以CTAB法提取油棕（Elaeis guineensis）中果皮5个不同发育时期（G1～G5）的小RNA。从前期研究获得的油棕小RNA测序数据库中筛选12个候选miRNA,实时荧光定量PCR法（qRT-PCR）检测其在果实发育过程中的表达量变化,并进一步对显著差异表达的miRNA进行靶基因预测。结果表明：中果皮5个不同发育时期小RNA的OD260/OD280比值在1.7～2.0之间;浓度分别是289、364、476、213、390 ng/μL;qRT-PCR检测结果显示,12个候选miRNA在5个发育时期均显著性差异表达,特别是在中果皮发育第4个时期（G4）和第5个时期（G5）表达量极显著增高,其中miR395和miR156在第4个时期表达量最高;miR395和miR528在发育第5时期表达量最高;靶基因预测结果显示差异表达的部分miRNA,其靶基因可能参与了脂肪酸代谢通路,如磷脂酸磷酸脂酶和磷脂酶D。本研究筛选的与脂肪酸代谢相关的miRNA为今后油棕脂肪酸代谢调控通路研究提供了可能的线索。     

基于不同浓度变量的温带落叶阔叶林CO2储存通量的误差分析

利用帽儿山温带落叶阔叶林通量塔8层CO₂/H₂O浓度廓线的测定数据,比较分析了基于不同浓度变量\[密度(ρ_c)、摩尔分数(c_c)和混合比(χ_c)\]计算CO₂储存通量(F_s)的误差.结果表明： 通量观测的控制体积内部干空气储存量不为常数,其波动可引起CO₂分子进出控制体积,即干空气储存通量调整项(F_sd)的变化.在夜间以及昼夜转换期,F_sd相对于涡动通量而言较大,忽略F_sd将为森林与大气之间净CO₂交换量的计算带来误差.大气水热过程对F_s计算引起的误差包括3方面：空气温度变化引起的误差最大,比大气压强(P)的影响高1个数量级;水蒸气的影响在温暖湿润的夏季大于P的影响,但在寒冷干燥的冬季则相反; P的效应在全年均较低.基于ρ_c、c_c和χ_c计算F_s分别平均高估CO₂有效储存通量(F_{s_E})8.5%、0.6%和0.1%.在通量计算过程中,建议选择对大气水热过程守恒的χ_c计算F_s.     

寒温带流域硅酸盐岩的风化特征——以嫩江为例

测定了嫩江水系河水主要离子组成(Ca2+、Mg2+、Na+、K+、HCO3-、SO42-、Cl-),分析了不同类型岩石风化、大气降水、人为输入对河水溶解质的相对贡献,并对整个流域以及各子流域的岩石风化速率和CO2消耗速率进行了估算.结果表明,嫩江水系河水呈弱碱性,pH平均值为7.5;阳离子以Ca2+为主,约占阳离子总量的50％;阴离子以HCO3-为主,约占阴离子总量的85％.河水中的阳离子主要来源于硅酸盐岩风化(约38％)和碳酸盐岩风化(约32％),其余来源于蒸发岩溶解(约25％)和人类活动(约5％)以及大气降水输入(＜1％).嫩江流域硅酸盐岩风化速率约为1.37 t· km-2·a-1(TDS硅酸盐岩),硅酸盐岩风化对大气CO2的消耗速率约为40.1×103 mol·km-2·a-1.     

不同土壤水分下山杏光合作用CO2响应过程及其模拟

在半干旱黄土丘陵区,以2年生盆栽山杏为材料,应用CIRAS-2型光合作用系统,测定了8个土壤水分梯度下山杏光合作用的CO₂响应过程,并采用直角双曲线模型、指数方程和直角双曲线修正模型对其CO₂响应数据进行拟合,分析了山杏光合作用与土壤水分的定量关系.结果表明: 山杏CO₂响应过程对土壤水分有明显的阈值响应特征.维持山杏叶片较高的光合速率(P_n)和羧化效率(CE)的土壤相对含水量(RWC)在46.3%～81.9%,在此水分范围内,光合作用没有发生明显的CO₂饱和抑制现象;当RWC超出此范围,土壤水分升高或降低均明显降低山杏叶片的光合能力(P_{n max})、CE和CO₂饱和点(CSP).在不同土壤水分条件下,3个模型对山杏CO₂响应数据的模拟效果有明显差别.在46.3%～81.9%土壤水分范围内,3个模型均能较好地拟合山杏CO₂响应过程及其特征参数CE、CO₂补偿点(Γ)和光呼吸速率(R_p),其拟合精度均表现为直角双曲线修正模型＞指数方程＞直角双曲线模型;当土壤水分含量过高(RWC＞81.9%)或过低(RWC＜46.3%)时,只有直角双曲线修正模型能较好地拟合山杏CO₂响应过程及其特征参数.RWC在46.3%～81.9%范围内,山杏具有较高的光合作用效率;与传统直角双曲线模型和指数方程相比,直角双曲线修正模型具有更好的适用性.     

山美水库流域水量水质模拟的SWAT与CE-QUAL-W2联合模型

为更好地模拟分析流域非点源污染对山美水库水质的影响,联合运用流域日尺度分布式水文模型SWAT和二维垂向水动力水质模型CE-QUAL-W2,将SWAT模型的时序输出作为CE-QUAL-W2模型的输入条件,构建了山美水库流域水量水质模拟联合模型,并对流域径流、输沙和污染物以及水库的水位、水温和无机氮等变量进行了率定.结果表明: 尽管受流域部分计算结果的影响,误差会累积到对下游水库水体的计算,但模型的模拟结果与实测数据的吻合程度仍较高,说明联合模型可以较好地反映山美水库流域及库区水体的水动力和污染过程.模型的使用可以为定位流域关键污染源区及控制水库富营养化提供科学依据.     

Baff转基因斑马鱼的构建及相关基因表达检测

通过RT-PCR法由斑马鱼脾脏克隆B细胞刺激因子baff基因,构建过表达斑马鱼baff且携带有绿色荧光标记蛋白的重组质粒pIRES2-GFP-baff;胚胎显微注射获得转基因斑马鱼胚胎;通过GFP荧光标记跟踪并筛选转基因阳性鱼;Western blot法鉴定Baff-GFP融合蛋白表达情况;qPCR检测baff,GFP及baff下游相关基因bcl-2,il-4mR-NA表达情况。结果表明细胞、胚胎及幼鱼baff和GFP均高表达,baff下游基因bcl-2激活和il-4基因抑制表达。通过胚胎显微注射法可成功获得过表达baff的转基因斑马鱼,此研究为建立红斑狼疮转基因斑马鱼模型及高通量筛选Baff拮抗剂奠定了基础。     

3种假单胞菌CaCl2法感受态细胞制备及转化条件

假单胞菌因其生境和代谢类型的多样性,在污染环境修复、生物转化、生物防治等领域具有广阔的应用潜力;外源基因的导入是假单胞菌遗传改造的重要环节,而感受态细胞的制备和转化方法的建立是导入外源基因的重要方法学基础.本研究以从石油污染土壤中分离筛选的假单胞菌属的3个菌株Pseudomonas putida TS11、P.stutzeri DNB、P.mendocina JJ12为对象,通过3因素4水平正交实验设计,研究了不同CaCl2浓度、热激时间及复苏时间对不同假单胞菌感受态细胞制备及转化效率的影响.结果表明:CaCl2浓度是影响假单胞菌转化效率的最主要因素(P＜0.05),且在制备感受态细胞之前用无菌蒸馏水多次洗涤菌体细胞,转化率明显提高.3种假单胞菌的CaCl2转化优化条件分别为:100 mmol·L-1 CaCl2,热激3 min,复苏1.5 h;50 mmol·L-1 CaCl2,热激6 min,复苏1.5 h;75 mmol·L-1 CaCl2,热激4.5 min,复苏0.5h.在上述转化条件下,3种假单胞菌的外源质粒转化效率均达到105个转化子·μg-1DNA水平.