干旱胁迫对玉米苗期叶片光系统Ⅱ性能的影响

以陕单609为材料,采用盆栽试验,设置中度、重度干旱胁迫2个处理,研究干旱胁迫对苗期玉米叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)性能、干物质积累、保护酶活性及脯氨酸含量的影响.结果表明:随着干旱胁迫程度的增加,玉米于物质积累量、叶面积、株高下降显著;PSⅡ复合体的不稳定性加重(L-band ＞0),供体侧放氧复合体受到伤害(K-band ＞0),受体侧电子传递链受到抑制(Ψ0显著下降),进而导致光系统Ⅱ整体性能下降(PIABS显著下降).在中度和重度干旱胁迫下,超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶活性,以及脯氨酸含量均显著增加,分别为对照的1.3、1.1、1.2、5.8倍和1.1、3.3、1.5、15.0倍.这表明干旱胁迫引起的玉米叶片光系统Ⅱ供受体侧的损伤是光系统Ⅱ性能下降的原因,导致玉米干物质生产下降,而保护酶和脯氨酸对玉米抵御干旱胁迫起到了积极的作用.     

低镁胁迫对低温下黄瓜幼苗光合特性和抗氧化系统的影响

以‘津优3号’黄瓜幼苗为试材,以Hoagland全营养液处理为对照(CK),研究低镁(30％Mg)胁迫对低温(昼/夜温度12℃/8℃)下黄瓜幼苗光合特性和抗氧化系统的影响.结果表明:低温下30％Mg处理黄瓜幼苗叶片Mg含量显著低于CK,而根中Mg含量与CK差异不显著.随着低温胁迫时间的延长,黄瓜幼苗叶片的叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(gs)和羧化效率(CE)逐渐降低,胞间CO2浓度(Ci)趋于升高.与CK相比,低温下30％ Mg处理叶片叶绿素含量、Pn、gs和CE显著降低,C-变化不大,叶绿体膜损伤严重,叶绿体数、基粒数和片层数较少,淀粉粒数增加,淀粉粒较长,丙二醛(MDA)含量升高,而超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性降低.可见,低温下镁运输受阻引起的缺镁是叶片失绿的主要原因;低温引起Pn降低的主要原因是非气孔限制,低镁胁迫会加大低温对黄瓜Pn的影响,而由此引起的Pn降低的主要原因是气孔限制.     

植物非生物胁迫相关转录因子研究方法

转录因子是一类能够与启动子区域顺式作用元件特异性结合的蛋白质,是一大类转录调控因子,也是植物中最大的基因家族之一。转录因子可以调节众多下游基因的表达,对植物的生长发育、形态建成、激素调节,以及抵抗多种生物和非生物胁迫具有重要作用。结合近年来转录因子的研究进展,归纳总结了植物非生物胁迫相关转录因子研究的主要策略和方法,包括转录因子结构域、亚细胞定位、转录激活作用、转录因子复合体以及转录因子功能的研究,为植物转录因子的相关研究提供理论和方法的参考。     

植物bHLH转录因子参与非生物胁迫信号通路研究进展

干旱、高盐以及低温作为主要的非生物胁迫在全球范围内影响了许多粮食作物的生长和产量。植物对非生物胁迫的适应性应答主要是通过复杂的信号通路改变大量下游基因表达来实现。b HLH作为植物体内第二大类转录因子,能与E-box顺式作用元件特异性结合,调控胁迫-应答相关基因的表达。侧重对植物中b HLH转录因子参与非生物胁迫信号通路的最新研究进展进行综述,以期进一步了解植物b HLH转录因子在逆境胁迫方面发挥作用的分子机理,为基因工程调控植物应答胁迫的能力提出理论依据。     

青稞HbSnRK2.4的克隆及其序列特征与表达特性分析

干旱胁迫是制约农作物生产的重要限制因素之一,研究并增强作物的抗旱性具有重要意义。Sn RK2(Sucrose nonfermenting 1-related protein kinase 2)基因编码一类蔗糖非酵解型蛋白激酶,该酶在ABA信号转录途径和抗渗透胁迫中起着重要作用。以青稞(Hordeum vulgare subsp.vulgare)抗旱品种喜马拉雅10号为材料,利用RT-PCR技术克隆获得了Sn RK2基因全长c DNA序列,命名为Hb Sn RK2.4(登录号:KJ699389)。生物信息学分析表明,该基因全长1 310 bp,编码362个氨基酸序列,蛋白分子量为41.94 k D,等电点(p I)为5.96。Prosite Scan分析结果表明,Hb Sn RK2.4含有多个干旱胁迫响应蛋白的作用位点,如酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点、酪氨酸激酶磷酸化位点、蛋白激酶C磷酸化位点及N-豆蔻酰化位点等。利用实时定量PCR方法研究了Hb Sn RK2.4在干旱胁迫条件下及复水后不同时间点的表达情况,发现Hb Sn RK2.4在土壤绝对含水量为33.4%时表达量最高,随着土壤绝对含水量的下降而下调表达;当达到作物正常生长所需的土壤绝对含水量时又开始上调表达;进行干旱胁迫后(15.5%)基因表达量下降;复水后8 h时恢复正常表达水平。     

玉米JAZ家族基因ZmJAZ4的克隆及功能分析

JAZ(Jasmonate ZIM-domain)蛋白是植物特有的一类转录因子,通过抑制茉莉素调控基因的表达,在植物的生长发育及非生物胁迫等方面发挥重要的功能。从玉米B73自交系中克隆到一个新的JAZ家族基因Zm JAZ4,该基因c DNA全长为651bp,编码蛋白含有216个氨基酸,分子量约为23.1 k D,p I为10.78,属于碱性蛋白。Real-time RT-PCR结果表明,Zm JAZ4主要在茎端分生组织、雄穗、发育早期的种子以及胚乳中表达。系统进化分析显示,Zm JAZ4与At JAZ10转录因子相似性较高。亚细胞定位试验表明,Zm JAZ4定位于细胞核内。Zm JAZ4在酵母细胞中不具有转录激活活性。激素及胁迫处理表明,Zm JAZ4在地上部的表达受PEG、Na Cl、SA、GA和ABA诱导,而在地下部的表达受到ABA和GA诱导。结果分析表明,Zm JAZ4可能是一个重要的转录调控因子,参与调控多种激素信号通路及非生物胁迫响应。     

Application of Lake-model based indices from chlorophyll fluorescence on sugarcane seedling Application of Lake-model based indices from chlorophyll fluorescence on sugarcane seedling

 为从能量平衡及分配的角度研究干旱胁迫下甘蔗(Saccharum officinarum)苗期光系统的运转状况, 进而为丰富不同甘蔗品种的抗旱性评价指标及实现对季节性干旱胁迫的快速诊断提供理论依据, 该研究通过对基于Lake模型的叶绿素荧光参数在不同入射光强下变化的动态分析, 研究光合电子传递链中能量平衡状态对不同水分梯度(40%、25%、10%、8%)的响应。结果表明: 两个供试品种(耐旱品种‘ROC22’和非耐旱品种‘ROC16’)的最大光能利用效率(F_v/F_m)、相对电子传递速率(rETR)、光系统II(PSII)量子效率(Φ_II)和光化学猝灭(q_L)均随着干旱胁迫程度的增加而下降, 可调节性能量耗散(Φ_NPQ)和非调节性能量耗散(Φ_NO)则随着干旱胁迫程度的增加而上升。除Φ_NO之外的叶绿素荧光参数的变化幅度均随着光合有效辐射(PAR)的增加而增大。在干旱胁迫的前中期, 相对于‘ROC22’, ‘ROC16’的PSII反应中心能够维持较高的开放程度; 但‘ROC22’调节能量耗散的能力和对干旱胁迫的敏感程度均高于‘ROC16’, 说明较强的光保护能力是‘ROC22’的抗旱性高于‘ROC16’的主要原因之一。对干旱胁迫敏感且在不同PAR下较为稳定的Φ_NO可作为甘蔗苗期抗旱性的快速诊断和评价指标。rETR对递增的PAR的响应表现为随着干旱胁迫程度的增加而提前出现峰值或下降趋势, 但是不同水分梯度下的rETR在PAR较低时并无显著差异, 表明干旱胁迫下光抑制现象的提早出现是造成光系统损伤的首要因素, 高光强对干旱胁迫信号起放大作用。     

根系盐胁迫对盐生植物和甜土植物的幼苗生长及矿质元素分布的影响

为了解盐胁迫对植物的影响, 研究了根系NaCl 胁迫在温室条件下对盐生植物榄仁(Terminalia catappa)和甜土植物枇杷(Eriobotrya japonica)幼苗生长、矿质元素和灰分含量的影响。结果表明:在根系盐胁迫下, 两种植物幼苗的叶片病斑多分布于中心区, 灰分含量增加, 幼苗的Na⁺-Cl^- 呈极显著的正相关关系, 盐胁迫对两种植物幼苗的5 种矿质元素(Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺, Cl^-)含量影响不大, 但它们在植物中的分布发生了变化。可见, 盐生植物和甜土植物抗盐性的区别是量上的不同, 没有质的差别。     

大麦与油菜种皮特异启动子表达模式的比较

启动子位于转录起始位点上游并能特异性地结合RNA聚合酶,其作为调控序列驱动外源基因在异源植物中表达,从而实现转基因的高效性,具有时空表达特异性的启动子对获得有效转基因植物及产物具有重要意义。为了解种皮特异启动子的表达模式,该研究基于前期报道的序列,通过同源克隆的方法分别从大麦和油菜中克隆获得Gerb和Bntt两个种皮特异性启动子,并对其进行生物信息学分析,构建了Gerb::GUS和Bntt::GUS植物表达载体并转化拟南芥,通过组织化学染色观察了GUS的表达情况。结果表明:两种启动子序列中都含有多拷贝种皮特异表达启动子元件以及多种胁迫诱导响应元件;转基因拟南芥幼苗期,大麦Gerb种皮特异启动子驱动GUS全株表达且子叶和下胚轴较真叶和根中表达量高;油菜Bntt种皮特异启动子表达较弱;成株期,Gerb在不同组织(叶片、茎、花序和角果)中均有表达,未显示组织特异性;Bntt仅在叶片及角果维管束中有微弱表达。在各种非生物胁迫下,Gerb表达模式未发生显著变化,而Bntt仅在盐胁迫下显示很强的角果和种子特异性表达,其他胁迫未见明显表达。以上结果显示,大麦种皮特异性启动子Gerb和油菜种皮特异性启动子Bntt在时间和空间表达模式上存在差异,这对今后选择种皮特异启动子具有参考作用,但其具体机制仍需进一步研究验证。     

低温胁迫下枇杷幼果种子膜脂过氧化、保护酶活性及显微结构的变化

枇杷(Eriobotrya japonica)开花结果正值冬季低温期,易受低温影响,因此寒害成为抑制枇杷健康生长、发育的重要因素之一。种子作为产生多种内源激素的中心,其健康程度与枇杷果实正常发育息息相关。该研究以四川省成都市龙泉驿区柏合镇的‘早钟六号’枇杷幼果种子为材料,经不同低温(6、3、0、-3℃)胁迫不同时间(12、24、36、48 h)后,对其相对电导率、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的变化进行测定以及细胞解剖结构分析,旨在探究枇杷幼果种子抗寒机制,为提高四川地区枇杷抗寒栽培新技术提供理论和实践依据。结果表明:低温胁迫下,枇杷幼果种子相对电导率及MDA含量随着处理温度的降低整体呈上升趋势;保护酶SOD、CAT活性在低温胁迫前期不同程度升高,至某个低温后呈下降趋势;而POD活性总体呈升-降-升趋势;相对电导率、MDA含量、SOD活性、CAT活性、POD活性的变化临界温度均为6℃,胁迫临界时间分别为12、24、48、36 h,而MDA含量变化临界温度为3℃,胁迫临界时间为36 h;显微结构表明枇杷幼果种子6℃低温开始受冻,最先受冻部位为种皮,其次为种胚真叶原始体或真叶,最后到细胞破裂,说明枇杷幼果种子随着处理温度降低,细胞结构受损越严重。综上,枇杷幼果种子受冻临界温度为6℃,受冻临界时间为12 h。