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。     

大白菜BrCML49基因的分离鉴定及表达特征分析

类钙调蛋白(Calmodulin like protein,CML)是植物细胞中一类非常重要的钙感受蛋白,且CML蛋白在花粉萌发和花粉管生长中起到重要作用。该研究以大白菜自交不亲和系‘91 125’自花授粉后柱头为材料,克隆获得大白菜BrCML49基因cDNA全长序列1 046 bp,包括960 bp开放阅读框,编码319个氨基酸,包含2个EF hand保守结构域。序列分析发现,BrCML49蛋白为稳定的亲水蛋白,没有跨膜区。实时荧光定量(qRT PCR)表达分析显示,BrCML49基因的表达量在‘91 125’的花药中最高,其次是全花和花瓣,在其他组织中表达量较低;BrCML49基因在大白菜自交亲和系‘14S23’的全花和柱头中表达量较高,在其他组织中表达量较低。亚细胞定位分析发现BrCML49主要定位于烟草叶片的细胞膜和细胞核中。该研究结果可为进一步研究大白菜BrCML49基因的功能奠定基础,并为阐明大白菜BrCML49基因参与自交不亲和花粉萌发及花粉管生长的信号机制提供理论依据。     

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。     

小麦TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2基因的克隆与表达分析

为了探究小麦(Triticum aestivum L.)WRKY基因的功能,采用同源克隆的方法,从小麦品种‘科农199’中克隆得到2个WRKY基因,分别命名为TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2,并对其进行生物信息学分析和不同逆境胁迫下的表达分析。生物信息学分析显示,TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2基因都含有2个内含子和3个外显子,分别编码206和138个氨基酸,编码蛋白都属于亲水性不稳定非分泌型的核蛋白。系统进化分析表明,TaWRKYⅢ-A37蛋白与其两个同源拷贝的亲缘关系最近,而TaWRKYⅡc-D2蛋白与粗山羊草亲缘关系最近。qRT-PCR结果表明,TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2基因在小麦根、茎和叶中均有表达,前者在根中表达量最高,后者在叶中表达量最高,二者均在茎中低表达;在苗期TaWRKYⅢ-A37基因受到PEG、H_2O_2和ABA胁迫后表达上调,NaCl处理后4～8 h内表达下调且低于对照表达水平,而且在灌浆期受到PEG、NaCl、H_2O_2和ABA胁迫后表达均上调;苗期TaWRKYⅡc-D2基因在NaCl、H_2O_2和ABA胁迫后表达下调,PEG处理2 h时表达上调且高于对照表达水平,并且在灌浆期经PEG和NaCl胁迫后表达下调,受H_2O_2和ABA胁迫后表达上调。该研究结果为深入探究TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2基因的抗逆功能奠定了理论基础。     

小麦TaCO9基因的克隆及功能分析

为了明确TaCO9-1A基因在小麦生长发育中的具体调控机理,该研究以同源克隆的方法成功获得了大麦(Hordeum vulgare)光周期基因HvCO9在小麦(Triticum aestivum)中的直系同源基因TaCO9,并对其进行生物信息学分析、亚细胞定位、转录激活以及表达模式分析;利用农杆菌侵染法转化拟南芥,并对过表达株系进行表型分析。结果表明:(1)TaCO9包含2个外显子和1个内含子,CDS区全长876 bp,编码291个氨基酸,蛋白序列含有特有的CCT结构域,且在不同物种间高度保守。(2)生物信息学分析表明,TaCO9基因编码的蛋白质分子量约为30.7 kD,等电点为6.24;TaCO9的启动子区含有光响应、激素应答和胁迫应答等多种顺式作用元件。(3)亚细胞定位和转录活性分析表明,TaCO9主要定位于细胞核中,且具有转录激活活性。(4)qRT-PCR结果表明,TaCO9基因在各个组织中均有表达,叶片中的表达量最高;在光照14 h条件下TaCO9的表达量显著高于光照10 h和12 h条件下的表达量,且TaCO9在大粒小麦‘西农817’子房与籽粒中的表达量显著高于‘中国春’。(5)经潮霉素筛选成功获得3个转基因拟南芥株系;进一步功能鉴定结果表明,过表达转TaCO9基因拟南芥植株的开花期迟于野生型(对照)3~4 d,但角果和籽粒较野生型大。     

长期施肥对黄土高原典型草原群落稳定性的影响及机制研究

施肥是当前草地生态系统最常见的人为干扰方式之一,可导致草地生物多样性和生态系统稳定性发生显著变化。该研究以黄土高原典型草原为研究对象,通过连续8年的氮肥(尿素)野外添加试验,分析不同氮肥处理(分别为0、5、10、20、40和80 g·m^-2)对草地群落稳定性的影响,并分析检验可能影响群落稳定性的四个潜在机制(物种多样性、物种同步性、投资组合效应和优势度),以明确施肥对群落稳定性的影响及其潜在机制,为黄土高原恢复草地的合理利用提供理论依据。结果表明:(1)随着施肥水平的增加,群落稳定性(S)降低,并在施肥处理为20 g·m^-2时开始极显著下降(P<0.01)。(2)施肥极显著降低了物种的丰富度(R)和优势度指数(D)(P<0.01),但物种同步性(B)和均值-方差的比例指数(z)并没有发生显著变化(P>0.05)。(3)物种丰富度(R)与群落稳定性(S)之间呈正相关关系,而优势度指数(D)与群落稳定性(S)不相关。研究认为,在人为施肥干扰下,黄土高原典型草原的物种丰富度下降导致群落稳定性下降,表明物种多样性对维持草地群落稳定具有重要作用。     

黄龙山林区不同演替时期典型树种光诱导的气孔动力学研究

光诱导的气孔动力学响应快慢是影响植物叶水分利用效率的重要因素,为探索黄土高原不同演替阶段树种水分利用效率差异的生理机制,该研究以黄龙山林区典型树种(演替早期种山杨和白桦、演替后期种辽东栎)的幼龄实生苗为材料,采用盆栽试验,研究了叶片光诱导的气孔导度动力学参数差异及其与气孔特征、叶长期水分利用效率的关系。结果表明：(1)山杨和白桦气孔开放过程中气孔导度(g_s)增加的时间常数(K_i)小于辽东栎,但气孔关闭过程中气孔导度降低的时间常数(K_d)则大于辽东栎,表明山杨和白桦气孔开放更快,而辽东栎的气孔关闭更快。同时,气孔开放过程中山杨和白桦的g_s响应幅度均大于辽东栎,气孔关闭过程中山杨的g_s响应幅度亦大于辽东栎。(2)3种树种中,辽东栎的气孔密度最大,气孔最小,气孔指数最大,辽东栎气孔特征无法解释其慢速的气孔开放过程。 (3)山杨和白桦具有高的光合速率、最大羧化效率和最大电子传递速率,3种树种碳同位素比率(δ¹³C)表征的长期水分利用效率表现为山杨>白桦>辽东栎。研究认为,演替早期种山杨和白桦的高水分利用效率与其快速的气孔开放有关,而演替后期种辽东栎快速的气孔关闭并未增加其水分利用效率,且长期水分利用效率低于山杨和白桦,可能与辽东栎慢速的气孔开放限制了其光合速率有关。     

青海省大果圆柏群落物种多样性与土壤因子的关系

大果圆柏(Juniperus tibetica)群落是三江源地区主要森林群落之一,在保障中国水生态安全、保育生物多样性和延缓气候变化等方面发挥着重要作用。该研究以青海省果洛州班玛县大果圆柏天然群落为对象,通过野外调查和室内分析,以明确群落的物种组成,以及物种多样性与土壤因子的关系,为大果圆柏群落物种多样性保护和资源植物开发利用提供参考。结果表明：(1)大果圆柏群落内共有植物169种,隶属36科101属,其中菊科(Compositae)、蔷薇科(Rosaceae)和毛茛科(Ranunculaceae)植物物种最多,分别占总物种的14.20%、13.61%和9.47%。(2)大果圆柏群落的灌、草层物种多样性特征差异显著,草本层的丰富度(2.90)、多样性(2.35)和优势度指数(0.80)均高于灌木层丰富度(1.03)、多样性(1.45)和优势度指数(0.70),而均匀度指数(0.79)低于灌木层(0.89)。(3)0~60 cm土层林地土壤有机质、全氮、全磷含量及pH均值分别为(87.54±20.32) g·kg^-1、(4.68±1.36) g·kg^-1、(0.83±0.18) g·kg^-1和6.73±0.51。(4)灌木层Margalef指数、Shannon Wiener指数与土壤有机质含量呈极显著正相关关系(P<0.01);草本层Margalef指数、Shannon Wiener指数与土壤全钾含量呈显著负相关关系(P<0.05),与土壤pH呈显著正相关关系(P<0.05)。研究认为,青海省大果圆柏林地土壤有机质、全钾含量和pH是影响群落物种多样性的主导因子。     

卷叶黄精对植物病原菌的抗菌活性研究

采用菌丝生长速率法研究了卷叶黄精根提取物对植物病原菌的抗菌活性。结果表明:卷叶黄精对所选10种植物病原菌中的7种呈现不同程度的抗菌活性,而且各萃取物的抑菌菌种各不相同,其中正丁醇萃取物对4种病原菌、乙酸乙酯萃取物对3种病原菌有明显的抑菌活性,水浓缩物仅对1种病原菌有抗菌活性,而石油醚萃取物对供试植物病原菌没有抗菌活性;正丁醇萃取物对苹果褐腐病、玉米大斑病、棉黄萎病病原菌抑制作用较强,EC50分别为261.26、376.03和430.05μg.mL-1;乙酸乙酯萃取物对苹果腐烂病、番茄黑霉病病原菌抑制作用较强,EC50分别为386.00和865.75μg.mL-1,各样品对植物病原菌的毒力随着浓度的增高而增强;卷叶黄精对植物病原菌的抑菌活性随着作用时间的延长,均呈现不同的下降趋势。     

马哈利樱桃大孢子发生和雌配子体的发育

采用石蜡切片法对马哈利樱桃大孢子发生和雌配子体发育过程进行观察研究。结果表明:(1)马哈利樱桃雌配子体发育早期,在单室子房内可以看到2个倒生胚珠,但在后期其中一个退化,另一个发育为种子;其胚珠具双珠被,为厚珠心。(2)大孢子母细胞减数分裂形成直线型四分体,功能大孢子位于合点端;胚囊发育为蓼型,成熟胚囊为七细胞八核。(3)根据不同时间花的外部形态特征与内部解剖学对比的观察结果,在陕西关中地区,三月下旬是马哈利樱桃雌性生殖细胞分化和发育的重要时期,果园在此期间应加强肥水管理。