兔唇鼠尾草种子粘液理化特性及提取工艺的研究

本研究在对兔唇鼠尾草种子粘液的吸水特性和红外光谱进行分析的基础上,利用响应面分析方法优化种子粘液的提取工艺,并探讨提取时间、液料比、提取温度等3个因素对种子粘液提取率的影响。结果表明:兔唇鼠尾草种子在自然干燥状态下呈卵形,表面光滑无毛,深棕色,种子表皮纹饰为波浪状结构,在水中种子可以吸收相当于其自身干重22倍的水分;干燥的粘液种子吸水120 min后即达到饱和,而吸水饱和后的粘液种子要经过16 h后又干燥失水恢复至原重;种子粘液是一类多糖化合物,该多糖分子含β-糖苷键;优化的种子粘液提取工艺为:提取时间3.7 h,液料比59:1,提取温度64℃,多糖提取率为7.41%。本研究为兔唇鼠尾草资源的开发应用提供了理论依据。     

粘性丝孢酵母的诱变及以玉米秸秆水解液为原料产油条件优化

对粘性丝胞酵母进行紫外诱变,获得一株产油率较高的菌株,较原菌株提高了1.53倍。将该菌株接种于用1%硫酸和酶水解处理并浓缩至还原糖浓度为5%的玉米秸秆水解液中培养,生长较好。通过四因素三水平正交实验,确定培养条件为初始pH值7.0、接种量1%、发酵温度30℃、发酵时间5 d时产油率最高。对最佳产油条件进行验证,测得油脂含量为21.3%。从而为利用农业废弃物大规模生产微生物油脂提供了试验数据。气相色谱-质谱联用分析仪显示油脂脂肪酸组成为棕榈酸28.36%,油酸55.86%,10-十八烯酸9.23%,硬脂酸6.70%,可以作为原料生产生物柴油。     

Piezo1蛋白在骨髓间充质干细胞向皮肤成纤维细胞转化的影响

以人的骨髓间充质干细胞为种子,在体位构建体外细胞机械牵张应力模型,探究新型机械敏感性离子通道Piezo1在干细胞向皮肤成纤维细胞转化的作用。采用梯度离心与贴壁筛选相结合的方法,体外培养人的骨髓间充质干细胞,隔代培养后,取生长状态良好的第3代干细胞,进行后面的研究。根据预实验结果,将干细胞分成以下几组:0 h机械牵张应力组、6 h机械牵张应力组、12 h机械牵张应力组和48 h机械牵张应力组,以及Piezo1蛋白的抑制剂Gs MTx4组。将各组细胞种植在Flexcell公司的膜性6孔板中,待融合率在80%左右时,进行体外机械牵张应力的干预。然后采用RT-qPCR、Western-blotting以及激光共聚焦免疫荧光的实验方法检测各组细胞中Piezo1的表达水平,以及干细胞向表皮成纤维细胞的转化水平。原代骨髓间充质干细胞大多呈短梭形,Piezo1表达水平较低。在周期性机械牵张应力的干预下,细胞向成纤维细胞的长梭形的形态学上发展,并且随着时间的延长,变化越明显。RT-qPCR、Western-blotting以及激光共聚焦免疫荧光均发现Piezo1和Vimentin蛋白的表达水平随着干预时间的延长,其表达量也相应增加。机械敏感性离子通道Piezo1蛋白可以介导骨髓间充质干细胞向表皮成纤维细胞转化,为体外构建组织工程皮肤提供种子细胞。     

铁皮石斛GRAS转录因子家族基因SCL3克隆及表达分析

GRAS家族是一类植物特有的转录调控因子,参与调控植物生长发育及抵御逆境胁迫,并且在赤霉素(gibberellins, GAs)信号转导过程中具有重要作用。本研究采用RT-PCR结合RACE方法从铁皮石斛(Dendrobium officinale Kimura et Migo)原球茎中克隆到了一个转录因子GRAS家族基因SCL3 (scarecrow-like 3)并对其进行了表达分析。该基因cDNA序列全长2 278 bp,命名为DoSCL3 (GenBank注册号:MG252261),其编码425个氨基酸,分子量为47.88 kD,等电点(PI)为6.21。DoSCL3基因编码的蛋白不含跨膜域和信号肽,具有GRAS转录因子家族特有的保守结构域(22~422);多序列比对表明,DoSCL3与小兰屿蝴蝶兰的SCL3蛋白高度同源(相似性达到83%),同时进化树分析结果显示其与小兰屿蝴蝶兰亲缘关系非常相近。qRT-PCR实验结果显示,DoSCL3基因在铁皮石斛种子共生萌发中随着萌发进程的变化(1~3级,萌发至原球茎阶段)其表达量逐渐升高,并且在种子萌发至2级时,共生萌发组表达量显著高于无菌萌发组(为无菌组2.2倍),表明DoSCL3在兰科药用植物铁皮石斛种子共生萌发中菌根共生关系的建立过程起到重要的调控作用。     

十字花科植物种子低分子RNA提取方法比较

非编码RNA不翻译成蛋白质,它们通过转录、转录后及翻译水平调控靶基因表达,在植物生长发育及逆境胁迫中发挥功能。目前,大量种子萌发期特异表达的非编码RNA (Non-coding RNA)已被发现,高效提取种子低分子RNA是对其进行研究的关键。本研究将介绍一种改良SDS RNA提取方法,并与Trizol、CTAB法、RNA提取试剂盒进行比较。结果表明:这种方法可以高效提取用于Northern blotting、RT-PCR等分子生物学分析的十字花科植物种子低分子RNA。改良SDS RNA提取方法为种子非编码RNA研究、种子萌发生理及分子育种研究提供了帮助。     

CO2加富对盐胁迫下黄瓜幼苗叶片光合特性及活性氧代谢的影响

以‘津优35号’黄瓜(Cucumis sativus L.)水培苗为试材,采用裂区设计,主区因素为CO_2浓度处理,设大气CO_2浓度(Symbol{B@400μmol/mol)和CO_2加富[(800±40)μmol/mol]2个CO_2浓度水平,裂区因素为盐胁迫处理,用NaCl模拟盐胁迫,设对照(0 mmol/L NaCl)、盐胁迫(80 mmol/L NaCl)2个盐分水平,研究了CO_2加富对盐胁迫下黄瓜幼苗生长、光合特性及活性氧代谢的影响。结果表明:盐胁迫显著抑制黄瓜幼苗的生长,并降低了叶绿素含量、ETR、Φ_(PSII)、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(RuBPCase)活性及净光合速率;盐胁迫增加了丙二醛及活性氧的累积,与此同时也提高了脯氨酸含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性,但降低了过氧化物酶(POD)活性。CO_2加富显著提高了盐胁迫下黄瓜幼苗的株高、茎粗、叶面积及地上部鲜重,降低了叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素及叶绿素(a+b)含量,但显著提高了净光合速率和RuBPCase活性,同时降低了气孔导度及蒸腾速率,并且使其具有较高的表观电子传递速率及PSII实际光化学效率;CO_2加富显著提高了盐胁迫下黄瓜幼苗叶片脯氨酸含量及SOD、POD、CAT活性,丙二醛、过氧化氢含量和超氧阴离子产生速率显著降低。综上所述,CO_2加富可通过提高幼苗叶片净光合速率、脯氨酸含量及抗氧化酶活性,降低蒸腾速率、减少丙二醛含量及活性氧的积累,从而缓解盐胁迫对黄瓜植株造成的伤害。     

荒漠孑遗植物裸果木种子时空扩散特性

裸果木(Gymnocarpos przewalskii)是亚洲中部荒漠区少有的第三纪孑遗物种,由于气候变化及人为干扰,其自然种群分布范围不断缩小。种子扩散作为植物生活史过程中的重要阶段,不仅对物种生存及其多样性至关重要,还影响物种分布范围和局部丰度。2015年和2016年分别在新疆哈密地区,采用布设种子收集器的方法,对其自然种群种子扩散的时空动态进行了定点连续观测。结果表明:该物种于当年6月上旬开始扩散,2015年略早于2016年。每年种子扩散持续时间约两个月,扩散趋势为单峰曲线,且呈集中大量扩散的模式,扩散高峰期与当年初次月降水高峰期吻合;在顺风的正南和东南方向上,种子扩散密度大且距离远;种子扩散主要集中在母株冠幅下,随着距母株距离的增加,种子扩散密度减少,二者间存在极显著的负相关性(P0.01),由于裸果木枝条繁多,对风力强度起到了一定的阻碍作用,可能是造成种子集中扩散在母株下的原因。裸果木种子扩散受外界环境(降水、风向)和自身因素等方面的影响,当种子在大量降水前完成扩散,将有利于种子在适宜的微生境萌发,是对多风、干旱的恶劣生境的一种长期适应。     

模拟增温对杉木幼树生长和光合特性的影响

为阐明杉木生长特征及光合能力对未来全球变暖的响应方式,通过在福建省三明市森林生态系统与全球变化研究站陈大观测点内开展的土壤增温(电缆加热,+4℃)实验,研究了增温条件下杉木幼树生长(树高、地径)特征及光合作用参数的变化,并对土壤有效氮(N)、叶片N含量、叶绿素含量(Chl)及非结构性碳水化合物(NSC)指标进行了测定。结果表明:1)在增温条件下,杉木幼树净光合速率(P_n)和水分利用效率(WUE)显著增加,分别增加了71.4%、51.3%,增温后杉木叶片能维持较高的气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)和胞间二氧化碳浓度(C_i)。2)增温促进土壤有机氮矿化作用,使土壤中可供植物吸收利用的有效N含量显著增加,从而引起杉木叶片N含量显著提高。而N作为叶绿素的重要组成物质,增温后,叶片N含量显著提高,最终导致杉木幼树叶片Chl a、Chl b及Chl总量显著增加,增加比例分别为76.3%、55.8%、68.7%,Chl a/b值亦呈增加趋势。3)增温对杉木幼树生长及叶片NSC含量并无显著影响。综上所述,增温通过改变杉木叶片气孔导度敏感性以及促进杉木叶片Chl含量合成,增加叶片对CO_2的吸收以及光能捕获能力,进而提高光合效率。同时,增温引起的根系高温可能大幅度提高杉木呼吸强度,加剧对杉木叶片碳水化合物的消耗过程,使其NSC含量无显著变化,从而导致杉木幼树生长无显著差异。     

干旱区不同地理种群骆驼刺元素组成及表面结构特征的对比研究

碳(C)、氮(N)、磷(P)元素在植物各器官中的组成,及植物表面结构差异是其对外界环境适应性的重要表征。以干旱区3个地理种群骆驼刺(塔里木盆地策勒种群,吐鄯托盆地托克逊种群,准噶尔盆地阜康种群)为研究对象,通过对植株各器官C,N,P元素组成的测定及表面形貌观测,对其在不同环境中的适应特性进行了比较研究。结果表明:(1)同一种群的骆驼刺,C元素在各器官中的分配没有显著规律;N元素在叶片中含量最高,茎中最低;策勒种群和阜康种群的P含量,叶片中最高,茎与刺中差异不显著;但托克逊种群茎中P含量显著高于其他部位。(2)3个地理种群的骆驼刺叶中元素组成相比,策勒种群C,N含量均最高,托克逊种群C,N含量最低;3个种群叶片的P含量,C∶N,C∶P,N∶P值均没有显著差异。刺中元素含量相比,C含量没有显著差异;N含量阜康种群策勒种群托克逊种群。茎中元素含量相比,N含量差异不显著,但托克逊种群茎中P含量为其他两个种群的2倍,可能与托克逊土壤中高浓度的全N,速效N,速效P有关。(3)托克逊种群表皮极厚,蜡质非常致密,各器官气孔密度均高于其他两个种群;策勒种群比阜康种群叶表皮增厚,蜡质致密,但叶片气孔密度却减小;策勒种群和阜康种群茎与刺的气孔密度差异不显著。研究表明,策勒种群骆驼刺最适应当地环境条件:其叶片具有最高的C,N含量,且表面结构没有明显的干旱胁迫特征。托克逊种群表现出明显的干旱适应特征:其表皮增厚,蜡质致密,气孔密度增大,叶片C,N含量最低。虽然托克逊种群茎中P含量显著高于其他地理种群,但3个地理种群骆驼刺叶片中C∶N,C∶P,N∶P比值保持恒定,C∶N=30.6±4.3,C∶P=357.4±49.9,N∶P=12.0±2.4,说明骆驼刺能够保持较高内稳性,这也可能是其在新疆各地广泛生存的重要原因。     

深松和秸秆还田对甘肃引黄灌区土壤物理性状和玉米生产的影响

通过在甘肃引黄灌区灰钙土2015—2017年的田间试验,研究深松35 cm秸秆还田、深松35 cm秸秆不还田与传统旋耕秸秆不还田对土壤紧实度、容重、入渗率和0～100 cm土层土壤水分、玉米产量、养分吸收量的影响.结果表明: 与深松35 cm秸秆不还田及旋耕秸秆不还田相比,深松35 cm秸秆还田使0～40 cm土层土壤紧实度和容重降低最明显,2017年收获后紧实度与容重较2015年试验前分别下降42.6%、7.0%,且2016和2017年播种前与收获后0～40 cm土层紧实度和容重的变幅最小,紧实度变异系数平均为6.1%,容重为3.2%,土壤入渗率较旋耕秸秆不还田提高33.6%;深松35 cm秸秆还田可显著提高春秋两季0～100 cm土层剖面含水量,降低剖面水分变异,0～100 cm土层土壤贮水量较旋耕秸秆不还田春季增加15.5%,秋季增加5.6%,水分利用效率提高32.4%;此外,深松35 cm秸秆还田能促进玉米生产,较旋耕秸秆不还田的经济产量两年平均分别增产25.6%,生物产量提升33.3%,玉米氮、磷、钾养分吸收量分别提高49.6%、51.5%和37.6%.综上,深松35 cm秸秆还田能改善物理土壤特性,稳定耕层物理性状,提高0～100 cm土层剖面水分含量及春秋两季土壤平均贮水量,降低水分变异,是促进玉米水肥高效利用,实现高产的最优措施,为甘肃引黄灌区耕层构建技术的深入研究提供理论依据.