朝仓花椒几丁质酶类似基因的克隆及分析

根据本实验室已建立的朝仓花椒转录组数据库提供的序列信息设计引物,以朝仓花椒嫩芽为材料提取总m RNA,采用RACE技术克隆了朝仓花椒几丁质酶基因5'端1 080 bp和3'端896 bp c DNA片段,连接至p UC19载体,经测序拼接后获得全长1 373 bp的(Zanthoxylum piperitum DC.var.inerme Makino Chitnase 1,Za CHI 1)c DNA序列,其中开放阅读框969 bp,共编码322个氨基酸残基。在NCBI中BLASTp比对,Za CHIT 1与c克莱门柚、土瓶草CHIT序列同源性分别为88%和81%;预测的蛋白质Za CHIT 1氨基酸序列经BLAST比对,显示该预测蛋白质序列属于lysozyme-like超家族。对Za CHIT 1基因在不同器官中的表达量进行测定后发现,该基因在不同器官中的表达量有明显的差异,在器官中具体表现为在茎中最高,其次是果实,最后是叶片。此外,该基因的表达量与性别无关。     

反硝化聚磷菌及其脱氮除磷机理研究进展

水体富营养化是当前水环境保护工作的重点关注问题,微生物修复富营养化水体具有高效、低耗且不产生二次污染等特点,已经成为富营养化水体生态修复的一种重要方式。近年来,对反硝化聚磷菌的研究及其在污水处理工艺中的应用越来越广泛。不同于传统的反硝化细菌联合聚磷菌去除氮磷工艺,反硝化聚磷菌在交替厌氧、缺氧/好氧条件下能同时进行脱氮除磷而被广泛关注与研究。值得注意的是,近几年报道的部分微生物仅在好氧条件下就可进行同时脱氮除磷,但是其脱氮除磷机理仍未理清。基于此,文中总结了目前发现的反硝化聚磷菌和同时硝化反硝化聚磷微生物的种类及特点,并对其脱氮与除磷的关系及其机理进行了系统性分析,对目前反硝化除磷存在的问题进行了梳理,最后对今后的研究方向进行了展望,以期为完善反硝化聚磷菌的脱氮除磷机理及工艺改进提供参考。     

红和绿香椿芽贮藏过程中花青素和木质素含量变化及相关基因表达分析

为了探究低温贮藏对香椿芽品质的影响,研究以贵州省织金县板桥镇红光村种植的红和绿香椿芽为材料,在4℃低温黑暗贮藏过程中对其叶片和叶柄进行外观形态和组织细胞学观察,花青素、木质素含量及其相关合成基因表达水平分析。结果表明,(1)红香椿芽贮藏3 d后色泽保持较好,而绿香椿芽贮藏1 d后开始出现黑色斑点,且黑色斑点的数量随贮藏时间的延长逐渐增加;(2)红香椿芽叶脉和叶柄木质部细胞比相应绿香椿芽小且数量少;红、绿香椿芽贮藏过程中次生细胞壁均逐渐增厚,且绿香椿芽叶脉和叶柄细胞染色程度较深;(3)在低温贮藏过程中,红、绿香椿芽花青素含量均降低,木质素含量均升高,红香椿芽花青素含量始终高于绿香椿芽,而其木质素含量始终低于绿香椿芽,且红香椿芽升降幅度较小;(4)在采后低温贮藏过程中,香椿芽叶片和叶柄中花青素和木质素相关合成基因的表达水平与花青素和木质素含量的变化趋势基本一致。研究表明,红、绿香椿芽贮藏过程中均发生了木质化和蒸腾失水,花青素含量降低,但绿香椿芽的变化更明显;香椿芽花青素和木质素含量的差异与其合成相关基因的表达水平具有相关性。     

模拟大气CO2浓度升高对虎耳草生理特性和药用品质的影响

探究大气CO2浓度升高对虎耳草(Saxifraga stolonifera Curt)生长及药用成分含量的影响, 以期为未来大气CO2浓度升高环境下虎耳草的优质栽培及药物配伍使用提供理论依据。以一年生虎耳草为试验材料, 设置目前大气CO2浓度(400±10) μmol·mol-1和升高CO2浓度(800±10) μmol·mol-1 2个处理, 对比分析不同CO2浓度条件下, 虎耳草生长、生物量、叶绿素含量、酶活性、渗透调节能力、N、P、K含量及药用成分含量变化。结果表明: 升高CO2浓度使虎耳草生长和药用品质发生显著变化。相比对照CO2浓度, 升高CO2显著提高虎耳草的株高、根长、叶片数、叶柄长和叶厚, 并且根、茎、叶和总生物量显著增加, 较对照分别增加9.86%、69.65%、14.26%和23.46%。升高CO2浓度处理后, 虎耳草的叶绿素含量显著增加, 较对照增加2.17%。相比对照CO2, 升高CO2处理使MDA含量显著下降, 较对照下降3.25%, 而可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量及SOD均显著升高。CO2浓度升高对虎耳草叶片K含量无显著影响, N和P含量显著下降, 较对照分别下降11.44%和18.65%。另外, CO2浓度升高使虎耳草中没食子酸和岩白菜素含量及生物产量显著增加, 使得虎耳草的药用品质显著提高。综上, 未来大气CO2浓度升高后, 虎耳草的形态指标和生物量积累将显著增加, 药用成分积累提高, 使得虎耳草的药用价值和经济价值升高。     

药食同源植物薤白的谱系地理学研究

对我国14个地区的药食同源植物薤白（Allium macrostemon）的叶绿体基因片段（psbA-trnH、rps16和trnL-F）与核基因片段（ITS）进行测序分析,揭示薤白的遗传变异分布式样、单倍型地理分布格局,并推断其在第四纪冰期的避难所。结果表明：薤白叶绿体基因（cpDNA）遗传多样性低于核基因（nrDNA）遗传多样性（cpDNA：H_T=0.868;nrDNA：H_T=0.890）。cpDNA和nrDNA的分子变异分析（AMOVA）结果显示：薤白遗传变异主要发生在居群间（cpDNA：92.84%;nrDNA：98.40%）,存在遗传分化（cpDNA：N_st=0.918,G_st=0.866,F_st=0.928;nrDNA：N_st=0.984,G_st=0.855,F_st=0.984）,且N_st均大于G_st,表明该物种具有明显的谱系地理结构。在薤白居群中,共检测到11个叶绿体单倍型和14个nrDNA基因型;单倍型网络图及地理分布图表明,叶绿体单倍型H3、核DNA基因型H1频率最高,位于网络结构图的中心位置,可能为古老单倍型。此外,冰期避难所假说认为遗传多样性高、拥有古老单倍型和较多特有单倍型的区域可能是该物种的冰期避难所,因此推测薤白在第四纪冰期时可能在大盘山、天水和通化地区存在多个冰期避难所。这些分析可为类似草本植物的进化提供参考,丰富对东亚草本植物分子系统与生物地理学的认识。     

基于群落种间关系的桫椤植物保护策略研究进展

桫椤科植物是古老的孑遗植物,现存的桫椤天然群落极为罕见,为了解桫椤(Alsophila spinulosa)及桫椤科(Cyatheaceae)植物在生物群落的中生存与保育状态研究现状,本文通过搜集国内外关于桫椤及桫椤科植物相关文献进行研究。桫椤科植物分布于高温潮湿、光斑直射的生境,常以斑块状分布于常绿阔叶林林缘。现阶段,桫椤科植物保护面临的主要问题是生态旅游、毁林开荒、环境污染、药材的违法采摘和挖掘等,这导致桫椤科植物的生境遭受干扰和破碎,桫椤科植株数量下降。对桫椤科植物的保护方式主要有就地保护、迁地保护,分子生物学技术在桫椤科植物繁育中应用逐渐增加。生物和非生物因素制约着桫椤科植物的分布和多样性,其中,生物因素特别是种间关系对桫椤植物的生长发育和分布有着重要影响,从种间关系的视角出发探讨桫椤科植物的保护或许不失为新时代桫椤科植物保护的有效方式。讨论了桫椤植科物相关的种间关系：桫椤科植物-微生物互作、桫椤科植物-其他植物互作、桫椤科植物-动物互作,探讨了桫椤科植物面临灭绝的因素以及近年来桫椤科植物相关的保护策略及成效,为桫椤科植物的有效利用和保护提供一定理论基础。     

天门冬离体快繁技术

以无菌萌发的天门冬(Asparagus cochinchinensis)种子胚轴为外植体,研究植物生长调节物质种类及浓度对愈伤组织诱导、丛生芽分化和植株再生的影响,建立其离体快速繁殖技术。结果表明,愈伤组织诱导的适宜培养基为MS + 6-BA 1.0 mg·L-1 + NAA 0.5 mg·L-1,诱导率95.6;愈伤组织增殖培养基为MS + 6-BA 0.5 mg·L-1 + NAA 2.0 mg·L-1,增殖倍数为9.7;丛生芽诱导培养基为MS + 6-BA 0.5 mg·L-1 + NAA 0.1 mg·L-1 + KT 0.1 mg·L-1,诱导率为91.1;适宜的壮苗培养基为MS + 6-BA 0.2 mg·L-1 + IAA 1.0 mg·L-1;适宜的生根培养基为1/2MS + NAA 2.0 mg·L-1,生根率达84.4。本研究为构建天门冬药材产业化所需种苗生产技术体系奠定了基础。     

高羊茅FaCONSTANS基因的表达及功能分析

植物由营养生长向生殖生长转变过程中光周期调控起着重要的作用。CONSTANS (CO) 是光周期途径中的特有基因,为探讨高羊茅FaCONSTANS (FaCO) 基因响应日照长短从而启动植物开花的机理,利用实时荧光定量qRT-PCR技术分析在长日照、短日照、持续光照、持续黑暗条件下FaCO基因的表达水平。构建过表达载体p1300-FaCO,利用农杆菌介导法遗传转化拟南芥,构建沉默载体p1300-FaCO-RNAi遗传转化高羊茅。结果表明,FaCO基因的表达受光周期调控,与生物钟控制的昼夜节律相关。在长日照条件下FaCO基因促进拟南芥开花,且恢复拟南芥突变体开花表型。RNAi沉默FaCO基因的高羊茅转基因植株晚花或者一直处于营养生长阶段。本研究初步探究高羊茅FaCO基因对开花过程的调控,这将有助于更进一步了解该基因的生物学功能。     

施氮对镉胁迫下山杨幼苗叶片氮磷钾吸收及镉积累量的影响

为探究山杨在重金属镉胁迫与增施外源氮复合处理条件下的生长及元素积累差异,该研究以山杨幼苗为材料,通过盆栽实验研究在重金属镉(Cd)胁迫下增施外源氮(N)对其形态、叶绿素、淀粉和可溶性糖含量、叶片中全氮(N)、全磷(P)、全钾(K)以及Cd含量的影响。结果表明：(1)单独Cd处理显著抑制山杨幼苗的叶片宽度和茎粗;施加外源N能够缓解Cd胁迫对植株的毒害,其叶长、叶宽和茎粗较单独Cd处理显著增加。(2)单独Cd处理后山杨叶片的叶绿素含量和淀粉含量均比对照显著下降,而其可溶性糖含量显著增加;与单独Cd处理相比,Cd+N复合处理后山杨的叶绿素含量显著增加,淀粉含量却显著下降,而可溶性糖含量略有降低。(3)与对照相比,单独Cd处理后,山杨叶片全N含量显著下降,全P含量显著增加;单独N和Cd+N复合处理后叶片全N含量均显著增加,全P含量均显著下降;全K含量在各处理下均无显著差异。(4)在Cd胁迫下山杨幼苗叶片的Cd含量比对照极显著增加,且Cd+N复合处理后叶片的Cd含量约是单独Cd处理的2倍。研究认为,增施氮素处理可显著提高山杨幼苗对镉胁迫环境的适应能力以及叶片对镉的富集能力。     

镉胁迫对鸡冠花种子萌发及幼苗生理生化特性的影响

采用水培法和盆栽法测定分析不同浓度Cd(0、50、100、150、200 mg/L)胁迫对鸡冠花种子萌发、幼苗生物量、叶片光合色素、渗透调节物质(可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸)、丙二醛(MDA)、低分子巯基化合物(GSH、GSSG、Cys、NPT)含量以及抗氧化酶 (SOD、POD、CAT、APX)活性的影响,探讨鸡冠花耐受Cd胁迫的能力及其生理机制,为植物解毒机制提供基础资料。结果显示：(1)鸡冠花种子的发芽势、发芽率和发芽指数在低浓度Cd处理下提高,而活力指数、根长及苗长在各浓度Cd胁迫下均不同程度降低,以上指标均在低浓度(50、100 mg/L)Cd胁迫下受到显著抑制,且根长受抑制程度显著高于苗长;幼苗生物量(整株鲜重、地上部分鲜重及地下部分鲜重)在200 mg/L Cd胁迫时受到显著抑制,较对照分别下降了61.9%、58.4%和72.7%;根冠比及主根长虽未受到显著影响,但总体呈现降低趋势。(2)鸡冠花幼苗叶片叶绿素和类胡萝卜素含量在100~200 mg/L Cd胁迫下均显著降低,叶片可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量在Cd胁迫下总体呈升高趋势,并分别在50、150、200 mg/L时显著升高。(3)鸡冠花幼苗叶片各抗氧化酶活性在Cd胁迫下呈不同变化趋势,POD和APX活性在各浓度Cd胁迫分别增加23.1%~304.2%和160.0%~280.0%;SOD活性在各浓度Cd胁迫均受到抑制,但仅在150 mg/L时显著降低43.2%;CAT活性在50~150 mg/L Cd胁迫下显著增强了46.6%~66.5%,但在200 mg/L Cd胁迫却显著降低59.5%。(4)高浓度(200 mg/L)Cd胁迫下鸡冠花幼苗叶片巯基化合物GSH、GSSG、Cys、NPT含量分别比对照上升了53.2%、164.2%、53.9%和0.79%,而GSH/GSSG比值显著降低。研究发现,鸡冠花种子萌发期和幼苗期对Cd胁迫均具有一定的耐受力,但高浓度Cd胁迫仍致使幼苗部分抗氧化酶活性降低,ROS过量积累,引起膜脂过氧化程度加深,其产物MDA含量逐渐升高;Cd胁迫促进低分子巯基化合物含量呈不同幅度的增加,但GSH/GSSG比值下降,细胞内氧化还原反应(Redox)受到抑制,导致幼苗正常生长代谢受阻,生物量持续降低。