菘蓝铁型超氧化物歧化酶基因IiFeSOD的克隆与胁迫表达分析

超氧化物歧化酶(SOD)是生物体内超氧阴离子自由基的清除剂,可有效地防止它们对生物体的损害。从菘蓝中经RT-PCR方法扩增得到SOD基因,命名为IiFeSOD,其全长882 bp,包含一个834 bp的ORF,编码277个氨基酸,分析其编码的蛋白质序列显示其属于铁型超氧化物歧化酶,具有线粒体导肽,定位于线粒体中。实时荧光定量PCR技术分析结果表明,IiFeSOD在菘蓝各个组织中均有表达,但表达量高低不同,在叶中表达最高、茎次之、根中最低; 该基因受盐胁迫的诱导,随着盐胁迫强度的加强基因表达量迅速升高而后下降。同时SOD酶活性在盐胁迫处理下表现出类似的变化规律。说明SOD的大量积累与植物的耐逆性密切相关。     

AM真菌对盐胁迫下番茄幼苗生理特征及AVP1表达的影响

采用温室盆栽试验研究不同NaCl浓度（0、50 和85 mmol/L）持续胁迫接种摩西球囊霉和地表球囊霉 2种AM真菌对加工番茄耐盐性的影响。结果显示:（1）在0 mmol/L NaCl处理条件下,2种菌的番茄菌根化苗的根系活力、叶片中可溶性糖、可溶性蛋白、根系脯氨酸含量以及超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性均高于非菌根植株,且丙二醛含量低于非菌根植株,但差异不显著。（2）在50、85 mmol/L NaCl浓度胁迫下,接种2种菌根真菌可显著提高番茄植株根系活力,促进叶片中可溶性糖、可溶性蛋白及根系脯氨酸含量的积累,显著提高叶片中与抗逆相关的超氧化物歧化酶和过氧化物酶的活性,减少丙二醛在根系中的积累;随着NaCl浓度的增加,效果更为明显。（3）RT-PCR分析显示,AM真菌和盐胁迫共同调控H⁺转运无机焦磷酸酶H⁺- PPase的表达,随NaCl浓度的增加,AVP1基因表达量下降,但菌根化番茄植株的AVP1基因表达量显著高于非菌根植株。研究表明,接种AM真菌后,菌根化植株可通过显著促进幼苗体内渗透调节物质积累和抗氧化酶活性的提高,有效降低体内膜脂过氧化水平,同时过量表达AVP1基因增加了番茄植株中离子向液泡膜的转运,从而缓解盐胁迫对植株的伤害,增强番茄幼苗对盐胁迫的耐性。     

低温胁迫对极度濒危植物中华水韭生理特性的影响

以人工繁殖的极度濒危级(CR)植物中华水韭(Isoetes sinensis Palmer)为试验材料,研究了0 ℃低温环境下胁迫0~20 d,沉水叶片中保护酶系统(POD、SOD、CAT)、渗透调节物质(可溶性糖和可溶性蛋白)、叶绿素以及丙二醛(MDA)和相对电导率的变化。结果显示:随着低温（0 ℃）胁迫时间的延长,中华水韭沉水叶片的相对电导率、可溶性糖含量、CAT活性先升高后下降,SOD活性呈逐渐上升的趋势,POD活性、可溶性蛋白含量、叶绿素含量下降,MDA含量一直低于CK,且在一定范围内波动。研究表明,中华水韭沉水叶片在0 ℃低温胁迫中受到一定程度的伤害,但能通过调节自身的膜透性、渗透调节物质含量和保护酶活性系统来减轻低温伤害,维持其正常生理代谢功能,从而表现出一定的抗寒潜力。     

不同品种万寿菊对镉胁迫的生长和生理响应

以6个万寿菊品种为研究对象,研究了不同浓度的重金属镉（Cd）胁迫（0、200、400、600 mg/L）对万寿菊基径、株高以及百叶重、茎叶重和单花质量等生长指标及其质膜透性（丙二醛、相对电导率）、保护酶活性（SOD、POD、CAT、APX）以及光合特性(叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、水分利用效率)等生理指标的影响。结果显示:(1)低于400 mg/L的Cd胁迫对6个万寿菊品种的基径、株高无明显影响,而百叶重、茎叶重和单花质量却随着Cd浓度的增加显著降低,尤其是‘大英雄’和‘迪阿哥’2个品种表现的抗性较差。(2)随着Cd胁迫浓度的增加,各品种丙二醛（MDA）含量和相对电导率（REC）显著增加,而其保护酶活性不同程度降低。(3)Cd胁迫降低了万寿菊的叶绿素Chl a+b含量和Chl a/b,且抗性差的品种降低的幅度更大;叶片净光合速率（Pⁿ）明显降低,但蒸腾速率(T^r)和气孔导度(G^s)相对降幅较小,对水分利用效率（WUE）影响较小。研究表明,不同品种万寿菊对Cd毒害响应存在明显的差异,且Cd胁迫下生理响应的差异是品种间耐性差异的重要原因之一;抗性差的品种在高浓度Cd胁迫下,光合作用能力降低,抗氧化系统酶的活性受到显著抑制,膜质过氧化加剧,且品种‘珍妮’和‘金门’的抗性强于其他品种,可选择作为Cd污染区栽植植物。     

盐胁迫对二穗短柄草幼苗生长及不同器官中盐离子稳态的影响

采用4种浓度的NaCl溶液(50、100、150、200 mmol/L)处理二穗短柄草和拟南芥(对照)幼苗,测定不同浓度盐胁迫下2种植物幼苗的生长指标和离子分布,以探讨二穗短柄草在盐胁迫下主要阳离子平衡机制.结果表明:(1)盐胁迫显著抑制二穗短柄草根叶的生物量积累.(2)根冠比数据显示,在盐胁迫条件下二穗短柄草能够更好地维系地下部分的生物量积累.(3)在4种浓度盐胁迫下,二穗短柄草叶中Na+含量低于根系,而且K+、Cl-含量和K+/Na+比值始终高于根系,说明在二穗短柄草中Na+从地下到地上的转运受到抑制,但对Cl-的转运缺乏有效的调控.(4)回归分析发现,盐胁迫下二穗短柄草和拟南芥根部Na+与K+含量变化呈正相关关系,而在叶部则不相关,说明二穗短柄草和拟南芥Na+与K+在根部具有相同的离子通道,而在叶部却具有各自独立的转运途径.     

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。     

过氧化氢预处理增强敏感型黑豆抗铝能力的生理机制

以铝敏感型黑豆(简称SB)幼苗为实验材料,在水培条件下进行不同浓度过氧化氢(H2O2)和AlCl3处理,考察其生长和相关生理指标变化,探讨H2 O2预处理缓解黑豆铝毒害的生理以及分子机理.结果显示:(1)黑豆幼苗根的相对生长量在0.1和1.0 μmol·L-1 H2O2处理下始终得到显著促进,并以后者效果更好,而在10.0和100.0 μmol·L1 H2O2处理下先表现促进后受到显著抑制.(2)经过1.0 μmol·L-1 H2O2预处理的SB幼苗在不同程度Al3+胁迫(50～400 μmol·L 1)3周后,其叶片和根中总蛋白含量分别显著增加了16.7％～41.2％和10.0％～25.0％,MDA含量减少了近50％;而其同期的SOD和POD活性显著增加.(3) H2 O2预处理可诱导SB根和叶中的SOD基因(Mg/Fe-SOD和Mn-SOD)的表达水平明显提高.研究表明,低浓度H2O2能显著促进铝胁迫下铝敏感型黑豆幼苗生长,且主要是通过增加植株抗氧化酶活性和相关基因表达水平来提高其对铝胁迫的抗性.     

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.     

山黧豆抗逆性研究进展

山黧豆是一种栽培历史悠久、种植广泛的豆科作物,具有很高的蛋白质含量和极强的耐旱能力,因而成为一些干旱、贫困和人口众多地区的主要饲料和粮食作物,且被考虑作为可持续发展农业的模式作物。随着人类对粮食、蛋白质和新型食物资源需求的日益增长,山黧豆的研究引起了世界各国学者的重视。该文对国内外近年来有关山黧豆在干旱、盐、重金属及生物胁迫下抗逆性方面的研究进展作了概述,同时简要介绍了山黧豆与干旱相适应的形态特征,并对亟需重点研究的几个方向作了展望。     

拟南芥PKS5点突变体对盐碱胁迫的响应特性

拟南芥蛋白激酶PKS5参与植物对外界的盐碱胁迫信号响应过程.为探求PKS5不同结构域对外界盐碱胁迫下的响应功能,以PKS5点突变体pks5-2、pks5-4、pks5-5、pks5-6、pks5-7、pks5-8和pks5-9为材料,分析PKS5不同点突变体在外界盐碱胁迫下的特性.结果显示:(1)pks5-2、pks5-6、pks5-7和pks5-8对外界盐碱胁迫的主根生长表型与野生型存在差异,pks5-4、pks5-5和pk5-9则无差异,其中的pks5-2和pks5-8主根生长对盐碱胁迫表现出抗性表型,而pks5-6和pks5-7表现出敏感表型.(2)当PKS5发生点突变后其突变基因的表达发生改变,与野生型基因相比,PKS5-2、PKS5-6与PKS5-7的表达均有所降低.(3) PKS5点突变蛋白的亚细胞定位与野生型相比不存在差异,在细胞核、细胞质及细胞膜中均有分布.(4)pks5各点突变体内的Na+含量在野生型与点突变体间存在显著差异,pks5-2体内的Na+含量较野生型降低,而pks5-6和pks5-7体内的Na+则升高.研究表明,PKS5不同位置点突变导致植物对外界盐碱胁迫有着不同的响应过程,预示PKS5不同的结构域在其功能上存在差异.