NaCl胁迫对藜麦幼苗生长及生理特性的影响

为探讨盐胁迫下两类不同地区藜麦品种幼苗的耐盐机制,该文利用不同浓度的NaCl溶液,对来自青海省海东市乐都区的‘LD-13’(低盐地区)和来自青海省海西州乌兰县的‘WL-192’(高盐地区)的2个藜麦品种的种子和幼苗进行盐胁迫处理,研究了种子萌发指标(发芽率、发芽势、发芽指数),生长指标(鲜重、根长、茎长)及生理指标(MDA含量及SOD、POD、CAT活性)等的变化。结果表明:低浓度盐(NaCl浓度小于250 mmol·L~(-1))胁迫下,2个藜麦品种种子的萌发、幼苗生长及生理活性表现均较适宜;但中、高浓度盐(NaCl浓度大于250 mmol·L-1)胁迫下,其种子萌发、生长及幼苗生理活性均受到不同程度的抑制。从耐盐性综合评价值D值来看,虽然同为山谷型的藜麦品种,但适应盐碱地栽培的‘WL-192’品种比低盐土壤中生长的‘LD-13’品种更耐盐。推测‘WL-192’比‘LD-13’耐盐性除了受选育地区土壤盐度的影响外,还可能与品种自身及光周期、温度、海拔、纬度等外部生长环境等因素有关。结合青海西部地区气候环境和盐碱土地资源开发利用,‘WL-192’品种更适合在青海地区推广种植。     

NaCl胁迫对小黄花菜生长及相关生理指标的影响

为探讨小黄花菜的耐盐机理,选育良好的耐盐植物以缓解土壤盐渍化问题,该文选取小黄花菜(Hemerocallis minor)为试材,采用砂培法,研究不同浓度Na Cl(50、100、150、200、250 mmol·L~(-1))胁迫对小黄花菜的生长性状、细胞质膜透性和有机渗透调节物质含量等的影响。结果表明:(1)小黄花菜在100～150mmol·L~(-1)Na Cl胁迫时,损害初步显现,但不影响其存活;在Nacl浓度为200 mmol·L~(-1)以上时,小黄花菜生长被显著抑制,造成根系不发育、叶片受害、植株干物质积累显著不足,严重影响其生存状态。(2)在50～150mmol·L~(-1)盐渍环境下,叶片膜透性、MDA含量增幅较小,该浓度范围的Na Cl胁迫造成的膜脂损伤有限; 200mmol·L~(-1)以上浓度的Na Cl胁迫使得小黄花菜叶片的离子平衡无法继续维持,膜的选择透性丧失。(3)随着Na Cl浓度的增加,叶片中脯氨酸含量显著增加;在50～100 mmol·L~(-1)Nacl胁迫下,叶片可溶性糖含量在胁迫初期有所增加,在15 d时达到最大,胁迫后期开始下降;叶片中可溶性蛋白含量的变幅较为平缓,说明小黄花菜的主要渗透调节物质不是可溶性蛋白。该研究发现通过提高叶片膜透性,促进自身有机渗透调节物质的合成,能够在一定程度上缓解盐渍对植株的侵害,使得小黄花菜能够在50～100 mmol·L~(-1)的盐碱环境下正常生长。     

NaCl胁迫下哈茨木霉ACCC32524的转录组和代谢组分析

【目的】通过分析NaCl胁迫下哈茨木霉(Trichoderma harzianum)ACCC32524转录组和代谢组数据,研究差异表达基因及次级代谢产物的变化情况,初步探索响应NaCl胁迫的分子机制。【方法】利用Illumina HiSeq XTen高通量测序平台完成0、0.4、0.6 mol/L NaCl浓度胁迫培养下哈茨木霉ACCC32524的转录组测序,GC-TOF-MS技术完成对0mol/L和0.6mol/LNaCl胁迫培养下的差异次级代谢产物检测,利用相关软件及数据库对差异表达基因(DEGs)和次级代谢产物的注释、筛选和分类,并进行RT-qPCR验证。【结果】本研究分别得到0.4 mol/L和0.6 mol/L NaCl胁迫下417和733条差异表达基因;GO富集分析显示,分别有318和582条差异表达基因注释到生物学过程、分子功能和细胞组分3个一级分类和40个二级分类;COG分类结果表明分别有232和414条转录本为20个类别,涉及差异表达基因最多的分别为氨基酸的转运和代谢、一般功能预测、碳水化合物的转运和代谢;KEGG代谢途径分析结果表明,分别有75和96条基因归到25个代谢通路中(P≤0.05),其中涉及差异基因最多的是氨基酸的生物合成和2-氧代羧酸代谢通路。从转录组数据中共筛选出与渗透调节、离子转运、活性氧清除等22个耐盐相关基因。0 mol/L和0.6 mol/L NaCl胁迫下的代谢组数据中共筛选出101个差异次级代谢产物,包括8种积累量上调和93种下调物质,其中36个得到定性,分属于糖类、有机酸和氨基酸等9个分类中。RT-qPCR验证挑选的差异表达基因的表达量变化,均与RNA-seq分析结果一致。【结论】NaCl胁迫下引起哈茨木霉ACCC32524基因及次级代谢产物发生明显变化,细胞代谢途径发生明显偏移,这些进程共同作用减少NaCl对细胞的毒害作用,为木霉菌的耐盐机理研究提供重要信息。     

外源ALA对干旱胁迫下山定子叶片叶绿素荧光特性及抗性生理指标的影响

以两年生山定子(Malus baccata(L.)Borkh)盆栽苗为材料,正常浇水为对照,控水条件下喷施不同浓度(0、25、50、75、100mg/L)5-氨基乙酰丙酸(ALA),测定各持续干旱胁迫时期(第0、4、8、12天)叶片的抗旱生理指标及光合荧光参数,研究ALA对干旱胁迫下山定子叶绿素荧光和抗逆生理生化特性的影响及其调节机制。结果显示:(1)持续干旱胁迫条件下,外源ALA处理使得山定子叶片渗透调节物质(SS、SP、Pro)含量增加,抗氧化酶(SOD、POD、APX)活性升高,丙二醛(MDA)积累减少。(2)ALA处理增大了干旱胁迫下山定子叶片的气孔开度,促进叶绿素的合成,并对干旱引起的最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光量子效率(YⅡ)、光化学淬灭系数(qP)及光合电子传递速率(ETR)的减小,以及PSⅡ调节性能量耗散的量子产额(Y_(NPQ))、非调节性能量耗散的量子产额(Y_(NO))和非光化学淬灭系数(NPQ/4)的增大有明显的缓解作用。研究认为,外喷ALA能够有效缓解干旱胁迫对山定子生理代谢功能的损伤,但干旱胁迫条件下山定子对不同浓度ALA响应程度不尽相同,其中以75mg/L的ALA处理效果较为理想。     

高粱SPL基因家族的鉴定及表达分析

Squamosa启动子结合类蛋白(SPL)基因家族编码一类植物特有的转录因子,其功能涉及作物遗传改良的许多方面,如产量、株型、抗逆性等,具有重要的实际应用价值。虽然SPL基因在很多作物中有广泛研究,但是在高粱中仍有待进一步探索。本研究通过生物信息学方法,利用同源序列法在高粱基因组水平对SPL基因家族进行分离和分析,共获得19个高粱SPL基因,并命名为SbSPL。高粱SbSPL家族基因不均匀地分布于高粱9条染色体上。通过系统进化树、保守结构域和基因结构等分析,将SbSPL基因家族成员分为5组,不同组的SbSPL基因在功能结构上具有保守性。此外,分析了SbSPL基因家族成员的启动子,发现SbSPL基因家族具有响应非生物胁迫相关信号转导的顺式作用元件。利用qRT-PCR技术,发现部分高粱SbSPL基因的表达受干旱胁迫诱导。这些结果揭示了SbSPL基因可能在高粱响应环境非生物胁迫过程中起到重要作用。     

H2S与Ca^2＋协同增强谷子对Cr^6＋胁迫的耐受

继一氧化氮（NO）和一氧化碳（CO）之后,第三种气体信号分子硫化氢（H2S）对植物体生长发育和环境胁迫应答的调控正在受到越来越多的关注。钙离子（Ca2＋）是重要的第二信使,参与植物对多种胁迫的响应。该实验以谷子这种抗逆性较强的作物为材料,对其响应六价铬（Cr6＋）胁迫过程中H2S和Ca2＋45号的互作进行了研究。结果表明,Cr6＋胁迫显著激活谷子幼苗的H2s产生系统,外源H2S预处理能明显降低Cr6＋胁迫对谷子根尖细胞的损伤,而H2S的合成抑制剂羟胺（HA）预处理,使得Cr6＋对谷子的毒害增强;进一步实验发现,H2S能激活Ca2＋信号下游相关基因的表达,同时Ca＋能增强H2S的产生,表明在植物体内H2S和Ca＋信号存在复杂的联系。该研究也证明,H2S和ca2＋可以通过调节重金属离子转运蛋白增强谷子对Cr6＋的耐受。     

过表达白鳍鲨硒结合蛋白1对HL-7702细胞镉胁迫的解毒作用

硒结合蛋白1（Selenium—binding protein 1,SBP1）与肿瘤相关,并可以与重金属镉直接结合。该研究构建了白鳍鲨SBP1重组质粒Myc-SBP1并转染人HL-702细胞,利用CCK-8和CFDASE检测Cd胁迫下的细胞增殖情况,利用流式细胞仪检测细胞内ROS的水平。结果显示,过表达白鳍鲨sBP1可拮抗cd对HL-7702细胞的毒害作用。在100μmol／L的CdCl2应激下,表达SBP1组存活率为76．4％。约为对照组存活率的2倍,实验组的细胞增殖指教和分裂能力也略高于对照组。一级结构分析表明,白鳍鲨SBP1具有两个CXXC区域,为抗氧化位点,具有2个HxD和3个HXXH保守区域,它们为推测的Cd结合位点,为在HL-7702细胞中表达白鳍鲨SBP1蛋白能拮抗Cd的结构基础。此外,ROS检测实验表明白鳍鲨SBP1蛋白能显著降低胞内ROS水平,提示硒结合蛋白除通过直接与Cd结合降低毒性外,降低重金属引起的氧化胁迫也可能发挥一定解毒作用。     

非损伤微测技术在植物生理学研究中的应用及进展

非损伤微测技术(NMT)是一种选择性微电极技术,可以在不损伤活体样品的情况下获得进出样品的各种离子或分子浓度、流速及其三维运动方向的信息。该技术具有非损伤性、长时间、多电极、高分辨率、高灵敏度、多角度测量等优点,可获得其他技术难以测到的生理特征和生命活动规律,从而在理论研究和应用领域产生实质性的突破。本文综述了近年来NMT在植物营养调控、抗病性、抗盐碱、抗旱、抗冷、抗重金属毒害等方面的应用及其进展,并展望了NMT在植物生理学研究中的应用前景。     

模拟酸雨对银杏雌雄幼苗生长及生理特性的影响

本试验采用盆栽方法,研究了4种pH值(5.6、5.0、4.0、3.0)条件下的模拟酸雨对银杏雌、雄幼苗生长及叶片主要生理生化特性的影响。结果表明,随着模拟酸雨pH值的不断降低,银杏雌、雄幼苗地上部分可见伤害逐渐出现,其叶片相对含水量、光合色素含量和抗氧化酶活性逐渐降低,而丙二醛、可溶性蛋白质和游离脯氨酸含量逐渐升高。与pH值为5.6的对照相比,pH值5.0和4.0的模拟酸雨对上述测定值的影响并不明显,而在pH值3.0的模拟酸雨处理后,大部分测定值的变化幅度达到了显著水平。尽管在上述4种处理条件下银杏雌、雄幼苗地上部分所表现出的可见伤害并无明显差异,但从叶片相对含水量、比叶面积、抗氧化酶活性、光合色素含量和各种生化物质含量的测定值进行分析发现,银杏雄株内部生理生化过程受到的干扰要大于雌株。由此推测,高浓度的酸雨(pH=3.0)会影响银杏雌、雄幼苗的正常生长,其耐酸阈值应在pH值4.0~3.0间,且银杏雌株幼苗在耐酸性方面强于雄株。     

山葡萄转录因子基因VaDREB的克隆及其抗逆功能分析

DREB/CBF（dehydration-responsive element binding protein/C-repeat binding factor）转录因子能特异的与DRE/CRT（dehydration-responsive element/C-repeat）顺式作用元件结合,在植物干旱、高盐和低温等非生物胁迫应答中起着重要的调控作用。本研究从山葡萄中克隆得到了一个VaDREB转录因子基因（登录号XM₀02283076.1）,并对其进行了序列分析、亚细胞定位分析以及酵母和拟南芥中的功能鉴定。序列分析表明,VaDREB开放阅读框全长459 bp,编码152个氨基酸,预测蛋白质分子量为17 kDa,等电点为8.67,包含一个AP2/ERF结合域。氨基酸序列比对和系统进化分析结果表明,该基因属于DREB/CBF转录因子A-5亚类。亚细胞定位结果表明VaDREB蛋白定位于细胞核中。重组酵母菌株与表达VaDREB基因的转基因拟南芥株系均表现出明显增强的盐、干旱、低温和高温胁迫耐受性表型,基因表达分析结果表明,转基因拟南芥株系中抗逆相关功能基因的表达量出现了明显上调,这些结果证明VaDREB转录因子在植物抗逆调控过程中起着重要作用。