苦瓜果实β-半乳糖苷酶基因的克隆、表达及亚细胞定位

根据已构建苦瓜果实均一化文库中获得的1个与β-Gal基因相关的EST序列,采用经3’RACE技术,克隆获得1 个苦瓜β-Gal基因的cDNA 序列McGAL,全长为2261bp,开放阅读框2187bp,编码719个氨基酸。该基因在GenBank 基因数据库的登录号为AFD54987.1。应用生物信息学软件对McGAL氨基酸序列分析表明,McGAL含有糖苷水解酶家族35的保守结构域G-G-P-[LIVM]-x-Q-x-E-N-E-[FY],C端不含凝集素结构域。二级结构显示,该酶含有α-螺旋（19.89%）,伸展链（26.98%）,β-转角（6.54%）和无规卷曲（46.59%）。McGAL氨基酸序列与鹰嘴豆、苜蓿、绿豆、大豆、羽扇豆的氨基酸序列的同源性分别达到73%、73%、73%、72%和71%。亚细胞定位结果表明,McGAL定位在线粒体膜上。荧光定量结果表明,McGAL在果实绿熟期表达量最高并随之下降,该基因可能与果实成熟软化初期相关。     

沙芥叶片活性氧和抗坏血酸对干旱胁迫的响应

本文以沙生蔬菜——沙芥为材料,研究干旱胁迫下其叶片内活性氧和抗坏血酸的积累规律和相互关系,为沙生植物干旱胁迫下叶片内活性氧积累和利用提供理论依据,也为植物干旱胁迫下抗坏血酸调控机制研究提供新的思路。结果表明,随着土壤相对含水量的下降,沙芥叶片内AsA、DHA、总AsA、HO·、Pn、Gs含量均呈下降的趋势,而O2ˉ·、H2O2和MDA含量呈上升趋势;同时总AsA与HO·含量极显著正相关,与H2O2显著正相关,与O2ˉ·显著负相关,DHA与HO·显著相关。     

不同饲养温度对半闭弯尾姬蜂性比及羽化的影响

本文在室内研究了不同化蛹温度及羽化温度对半闭弯尾姬蜂Diadegma semiclausum Hellén自然种群性比及羽化规律的影响,试验共设4种处理,A:化蛹温度25℃,羽化温度25℃;B:化蛹温度25℃,羽化温度22℃;C:化蛹温度22℃,羽化温度25℃;D:化蛹温度22℃,羽化温度22℃。结果表明:(1)A处理条件下,雌、雄蜂的羽化历期为4 d(4⁷ d),羽化高峰期均为化蛹后第5天,羽化率分别为11.5%、12.5%。(2)B处理条件下,羽化历期为5 d(57 d),羽化高峰期均为化蛹后第5天,羽化率分别为11.5%、12.5%。(2)B处理条件下,羽化历期为5 d(5⁹ d),羽化高峰期均为化蛹后第7天,羽化率分别为11.5%、10.5%。(3)C处理条件下,羽化历期为3d(79 d),羽化高峰期均为化蛹后第7天,羽化率分别为11.5%、10.5%。(3)C处理条件下,羽化历期为3d(7⁹ d),雌蜂羽化高峰期为化蛹后第79 d),雌蜂羽化高峰期为化蛹后第7⁸天,羽化率为9.2%,雄蜂羽化高峰期为化蛹后第8天,羽化率为11.4%。(4)D处理条件下,羽化历期为4 d(98天,羽化率为9.2%,雄蜂羽化高峰期为化蛹后第8天,羽化率为11.4%。(4)D处理条件下,羽化历期为4 d(9¹2 d),羽化高峰期均为化蛹后第10天,羽化率分别为13.5%、13.9%。(5)A、B、C、D处理条件下性比(♀/总数)分别为0.41、0.39、0.82和0.76。在4个处理温度组合中,22℃条件下化蛹的蜂蛹性比要高于25℃,在5%水平上差异显著(P<0.05),但在化蛹温度相同时,不同羽化温度处理间差异不显著。(6)化蛹温度为25℃和22℃时,性比分别为0.40±0.07、0.79±0.05;羽化温度为25℃和22℃时,性比分别为0.59±0.11、0.56±0.07。方差分析结果表明化蛹温度22℃与25℃处理间在1%水平和5%水平均存在着显著性差异(P<0.01,P<0.05)。⑺多元回归分析结果表明,性比(Y)、化蛹温度X1、羽化温度X2间的线性关系为Y=3.324-0.128X1+0.012X2(R2=0.753,F=9.975,P<0.01)。研究表明,相对于25℃而言,22℃左右更适合半闭弯尾姬蜂的室内扩繁。     

葱蝇海藻糖-6-磷酸合成酶基因的克隆、序列分析及滞育相关表达

海藻糖-6-磷酸合成酶（trehalose-6-phosphate synthase, TPS）是昆虫海藻糖合成途径中的关键酶之一。本研究通过对葱蝇Delia antiqua海藻糖-6-磷酸合成酶基因的克隆、 序列分析及滞育相关表达的分析, 旨在证明该基因在能源合成以及抵御高温和低温环境方面发挥重要作用, 为进一步弄清葱蝇滞育分子机制提供理论依据。根据葱蝇抑制消减杂交文库中的EST序列信息, 设计特异性引物, 并通过RACE技术克隆了葱蝇海藻糖-6-磷酸合成酶基因全长cDNA, 命名为DaTPS1 （GenBank登录号： JX681124）, 其全长为2 904 bp, 开放阅读框2 448 bp, 编码815个氨基酸, 推测其相对分子质量为91.2 kD, 等电点为5.96。生物信息学分析表明, 该基因编码的氨基酸序列具有两个保守结构域, 与其他物种TPS具有较高的同源性, 其中和黑腹果蝇Drosophila melanogaster亲缘关系最近, 氨基酸序列一致性为92.1%; 其蛋白质三维结构有15条大的α螺旋和11股反向平行的β链折叠。RT-PCR分析表明, DaTPS1在葱蝇非滞育、 夏滞育和冬滞育期蛹中都有表达, 但是非滞育期各时期表达量基本没有变化, 而在夏滞育和冬滞育蛹的滞育前期表达量较高, 滞育保持期表达量较低, 滞育期后期表达量又有所升高。推断在葱蝇蛹夏滞育和冬滞育期前期, TPS1开始催化合成较多的海藻糖以提高滞育期抵御不良环境的能力, 滞育保持期蛹的新陈代谢降低, 所需能量较少, 所以TPS1处于低水平表达状态, 而滞育期结束后, 蛹生长发育逐渐恢复, 所需能量有所增加, TPS1的表达量再次升高。本研究对揭示昆虫TPS在能量代谢通路中的作用及昆虫滞育的分子机理具有一定的科学意义。     

环境因子对木棉种子萌发的影响

木棉(Bombax malabaricum DC.)是一种可以生长在干热河谷的落叶大乔木.河谷内,木棉成年树木生长良好,有大量结实,而其周围却很少有种苗出现.通过室内条件研究木棉种子的物理特性和萌发的生物学特性,可以了解该物种种子萌发对环境因子的需求,为探讨木棉在干热河谷内自然种群更新难和萌发阶段对这一特殊生境的适应性提供理论依据.经测定,木棉种子千粒重为39.08 g,比同科的其它物种要轻.四唑(TTC,1.O％)染色测定种子生活力的结果表明有生活力种子占64.0％.种皮对吸胀无障碍,种子在25℃吸胀2d时就开始萌发.检测了环境因子对种子萌发和幼苗生长的影响,结果表明,种子萌发对光照不敏感而且对温度有较广的适应性,15-35℃都可以萌发,25-35℃萌发率无显著差异,但随温度升高,萌发速率加快,幼苗长势增加;萌发过程对渗透胁迫敏感,聚乙二醇(PEG)浓度为0.10 g/mL时萌发率较对照显著下降,0.15 g/mL时种子就不能萌发;室温吸胀24h的种子对热激敏感,42℃热激2h后萌发率就已经显著下降;室湿下水杨酸(SA,1,10,100 mg/L)浸种24h,没有提高种子在萌发期间对干旱和热激的抗性.可见,高温和干旱是限制木棉种子成功萌发的关键因子,然而发现,温度较高时水分过大也会造成萌发后幼苗的死亡.     

干旱荒漠区银白杨树干液流动态

应用热扩散式树干茎流计(TDP)于2012年7月1日至7月25日,在克拉玛依地区农业开发区对银白杨(Populus alba L.×P.talassica)人工林树干液流速率进行了连续测定,并对气象、土壤水分等指标进行了同步测定。结果表明:7月份的晴天银白杨树干液流速率日变化呈单峰型,阴天呈多峰型,在测量时期液流速率日平均值为0.6059 L/h;银白杨树干单位边材面积的液流速率与太阳总辐射、大气温度、水汽压差呈极显著正相关关系,与相对湿度呈负相关关系。其相关系数绝对值顺序为太阳总辐射>大气温度>水汽压差>相对湿度>风速;银白杨边材面积与胸径之间存在着显著的线性相关关系,相关系数为0.834,单位边材面积的液流速率随树干胸径的增大而减小。     

不同区域森林火灾对生态因子的响应及其概率模型

火灾是影响森林生态系统过程的重要干扰之一,其对森林生态系统内各生态因子的响应各不相同.由于植被状况及生态环境的不同,森林火灾的时空分布特征在中国不同植被气候类型内表现不同,根据植被气候类型分类系统,将中国主要森林火灾地区划分为4个区域:东北(冷温带松林)、华北(落叶阔叶林)、东南(常绿阔叶林)和西南(热带雨林),应用遥感监测数据和地面环境数据,以时空变量、生态因子(植被生长变化指数、湿度等)为可选自变量,应用半参数化Logistic回归模型,就森林火险对不同生态影响因子的响应规律进行了分析,建立了基于生态因子的着火概率模型和大火蔓延概率模型,通过模拟及实际数据散点图、火险概率图,评估了模型应用价值.结果表明,土壤湿度及植被含水量在落叶阔叶林、常绿阔叶林、热带雨林地区对着火概率影响显著.在4个植被气候区内,土壤及凋落物湿度对大火蔓延的作用较小.在冷温带松林、落叶阔叶林、常绿阔叶林地区,植被生长的年内变化对火灾发生的影响显著,在常绿阔叶林地区,年内植被生长变化对大火蔓延的作用较小.森林火险概率与各生态因子的相关关系主要呈现出非线性.不同植被气候区内,火险概率受不同生态因子组合的影响,这与不同区域的植被状况及生态环境不同有关.在不同植被气候类型,应用时空变量、生态因子建立半参数化logistic回归模型,进行着火概率和大火蔓延概率的模拟具有可行性和实际应用能力.为进一步分析森林生态系统与火灾之间的动态关系、展开生态系统火灾干扰研究提供了理论基础.     

艾比湖地区土壤呼吸对季节性冻土厚度变化的响应

利用LI-8100土壤CO2排放通量全自动测量系统,于2010年1～4月测定了艾比湖地区不同植被类型样地的土壤呼吸速率,结合环境因子、冻土厚度及室内土壤理化性质分析,探讨了温带干旱区季节性冻土厚度变化对土壤呼吸的影响。结果表明：土壤温度在冻结期是影响冻土厚度的最主要环境因子,而解冻期冻土厚度变化与土壤温度等环境因子关系不显著（P>0.05）;冻土厚度在不同时期影响土壤呼吸速率的程度不同,冻结期两者呈显著正相关（R2=0.782,P<0.05）,解冻初期两者呈弱相关（P>0.05）;土壤呼吸速率在土壤冻结期与解冻初期不存在显著差异（P>0.05）,但在解冻完全期则表现出明显的增加趋势（差值为0.14～0.37μmol?m-2?s-1）,表明冻土融化会明显地增加土壤碳排放,从而增加大气中的CO2。研究结果初步阐明了艾比湖地区季节性冻土厚度变化对土壤呼吸的影响,为揭示全球变暖背景下冻土退化过程中的碳释放机理提供理论基础。     

桔梗种子萌发对低温、干旱及互作胁迫的响应

以药用植物桔梗种子为材料,研究了低温、干旱及其互作对种子萌发和幼苗生长的影响,旨在探索在春寒干旱条件下其种子萌发对策及生态适应性,为桔梗野生种群恢复及人工栽培群体构建提供依据.结果表明,温度、干旱及其互作对桔梗种子萌发和幼苗生长均有显著影响.0-10％ PEG水分条件下,在变温10/20℃及恒温15-25℃下桔梗种子能够良好萌发(10％ PEG、20℃除外),而15％ PEG可显著抑制萌发.低温(10℃)下种子萌发始时间延迟,发芽率降低.随干旱胁迫程度的增加,10℃发芽率呈先升后降趋势,而其它温度下,发芽率和发芽指数均呈下降趋势.随温度的降低,幼苗根长、茎长及鲜重均呈下降趋势,且幼根生长对温度变化更为敏感.     

集胞藻PCC6803高效基因表达平台的构建与评价

针对蓝细菌代谢工程改造的需求,成功构建了可以在模式蓝细菌菌株集胞藻PCC6803中高效表达外源基因的3个基因组整合表达平台,以及1个可以在多株蓝细菌中表达的广宿主穿梭表达平台。该表达平台通过选用集胞藻PCC6803中1,5-二磷酸核酮糖缩化酶/氧化酶的启动子驱动外源基因的表达,应用“SD-AUG”翻译融合的策略提高外源蛋白翻译效率,以及加入终止子序列Trbc以提高转录终止效率,实现了对外源基因的高效表达。利用lacZ作为报告基因,检测了所构建表达平台pFQ20在集胞藻中的基因表达效率,结果显示β-半乳糖苷酶的活性为109 Miller。同时,基于pFQ20表达平台在集胞藻PCC6803中表达了来自大肠杆菌的硫酯酶基因tesA’,蛋白印迹实验结果显示了硫酯酶的成功表达。该表达平台为在蓝细菌中开展遗传研究及基因工程改造提供了有用的遗传工具,其构建策略为在蓝细菌中构建高效稳定的外源基因表达元件提供了借鉴。