A novel role for cyanide in the control of cucumber (Cucumis sativus L.) seedlings response to environmental stress

The effects of potassium cyanide (KCN) pretreatment on the response of cucumber (Cucumis sativus L.) plants to salt, polyethylene glycol (PEG) and cold stress were investigated in the present study. Here, we found that KCN pretreatment improved cucumber seedlings tolerance to stress conditions with maximum efficiency at a concentration of 20 µM. The results showed that pretreatment with 20 µM KCN alleviated stress‐induced oxidative damage in plant cells and clearly induced the activity of alternative oxidase (AOX) and the ethylene production. Furthermore, the structures of thylakoids and mitochondria in the KCN‐pretreated seedlings were less damaged by the stress conditions, which maintained higher total chlorophyll content, photosynthetic rate and photosystem II (PSII) proteins levels than the control. Importantly, the addition of the AOX inhibitor salicylhydroxamic acid (1 mm ; SHAM) decreased plant resistance to environmental stress and even compromised the cyanide (CN)‐enhanced stress tolerance. Therefore, our findings provide a novel role of CN in plant against environmental stress and indicate that the CN‐enhanced AOX might contribute to the reactive oxygen species (ROS) scavenging and the protection of photosystem by maintaining energy charge homoeostasis from chloroplast to mitochondria.     

Variability and adaptability of Miscanthus species evaluated for energy crop domestication

A growing body of evidence indicates that second‐generation energy crops can play an important role in the development of renewable energy and the mitigation of climate change. However, dedicated energy crops have yet to be domesticated in order to fully realize their productive potential under unfavorable soil and climatic conditions. To explore the possibility of domesticating Miscanthus crops in northern China where marginal and degraded land is abundant, we conducted common garden experiments at multiple locations to evaluate variation and adaptation of three Miscanthus species that are likely to serve as the wild progenitors of the energy crops. A total of 93 populations of Miscanthus sinensis, Miscanthus sacchariflorus, and Miscanthus lutarioriparius were collected across their natural distributional ranges in China and grown in three locations that represent temperate grassland with cold winter, the semiarid Loess Plateau, and relatively warm and wet central China. Evaluated with growth traits such as plant height, tiller number, tiller diameter, and flowering time, the Miscanthus species showed high levels of genetic variation within and between species. There were significant site × population interactions for almost all traits of M. sacchariflorus and M. sinensis, but not M. lutarioriparius. The northern populations of M. sacchariflorus had the highest establishment rates at the most northern site owing to their strong cold tolerance. An endemic species in central China, M. lutarioriparius, produced not only the highest biomass of the three species but also higher biomass at the Loess Plateau than the southern site near its native habitats. These results demonstrated that the wild species harbored a high level of genetic variation underlying traits important for crop establishment and production at sites that are colder and drier than their native habitats. The natural variation and adaptive plasticity found in the Miscanthus species indicated that they could provide valuable resources for the development of second‐generation energy crops.     

以发育模块重复征用和整合为基础的进化创新机制

进化新征的起源和分化是进化发育生物学研究的核心问题。通过对多细胞生物早期发育调控机制的比较分析,发现亲缘关系较远的生物所共有的一些形态特征受保守的发育调控程序调节（深同源性）。许多创新性状的发生是基于对预先存在的基因或发育调控模块的重复利用和整合。发育基因调控网络在结构和功能上高度模块化,因此不仅可以通过模块拆分和重复征用改变发育程式,而且也增强了调控网络自身的进化力。研究基因调控网络和发育系统的进化动态将有助于更深入地认识生物演化过程中创新性状发生和表型进化的分子机制。     

我国西南元江大理茶的挥发性成分及其抗氧化活性(英文)

大理茶 ( Camellia taliensis) 为山茶科山茶属茶组植物,主要分布于云南横断山脉澜沧江至伊洛瓦底江流域,即从云南的西部及西南部至缅甸北部。在其分布区,大理茶亦被称为野生大茶树,常用于加工制作茶叶。采用水蒸气蒸馏法、GC 及 GC/MS 联用技术,首次对大理茶的鲜幼叶和鲜幼叶及老叶分别制成的绿茶中的挥发性成分进行提取和分析,共鉴定出 91 个化合物。研究结果表明,大理茶鲜幼叶的主要香气成分为棕榈酸 ( 30. 52%) ,亚油酸 ( 19. 82%) ,植醇 ( 8. 75%) 和亚麻酸乙酯 ( 2. 54%) 等有机酸及其酯和二萜类,而制成绿茶后,其主要香气成分则为芳樟醇 ( 28. 43%) ,脱氢芳樟醇 ( 1. 13%) ,α-松油醇( 11. 68%) ,橙花醇 ( 4. 92%) 和香叶醇 ( 12. 34%) 等单萜醇类成分。从大理茶鲜叶到由其制成的绿茶,香气成分发生了较大变化,形成了 28 种原鲜叶中未检测到的香气成分,其中,( Z,Z,Z) -9,12,15-十八烷三烯-1-醇的含量分别达到 1. 21% ( 幼叶绿茶) 和 11. 2% ( 老叶绿茶) ,是大理茶制作的绿茶的特征香气成分。DPPH 和 ABTS+自由基清除实验结果显示大理茶鲜叶及其制成的绿茶的挥发性成分均具有一定的抗氧化活性,但均弱于茶多酚的抗氧化活性。     

短期饥饿和再投喂对岩原鲤仔鱼生存生长以及RNA/DNA和RNA/蛋白质比率的影响(英文)

研究通过对岩原鲤仔鱼在饥饿和再投喂条件下其生存、生长率、RNA/DNA和RNA/蛋白质比率的测定,评估了仔鱼对饥饿的耐受能力和恢复能力。在(19.5±0.5)℃水温下,将岀膜后第16天的岩原鲤仔鱼随机分成6个组:1个持续投饲对照组,实验组分别禁食1、2、3、4、5d后再投喂,实验共进行10d。每天分别从各组取9尾鱼测定体重、体长、RNA、DNA、蛋白质含量。实验结果显示,饥饿处理组仔鱼存活率和以上各项生长指标均随饥饿时间的增加而下降,在恢复投喂后均表现不同程度的补偿生长,其中饥饿1、2、3d的仔鱼在恢复投喂后显示出完全补偿生长,几乎弥补了饥饿所产生的影响,平均终体重与对照组比较无显著差异。饥饿4、5d的仔鱼显示部分补偿生长,恢复投喂只少量减轻了饥饿的影响,平均终体重与对照组相比存在显著差异。饥饿1、2、3d的仔鱼和4、5d的仔鱼在恢复投喂后分别需要1—2d和4d时间才能达到与对照组无显著差异水平。仔鱼生长率变动范围从0.59%到8.00%WW/day,仔鱼RNA/DNA比率、RNA/蛋白质比率与生长率的回归方程为:GR=3.63RNA/DNA 1.74(R2=0.80)和GR=120.14RNA/Protein 2.33(R2=0.31),两种比率均与生长率呈显著线性相关,RNA/DNA比率对生长变化的拟合度更好。结果表明,仔鱼阶段食物缺乏很可能是影响岩原鲤仔鱼存活、生长的主要因素。RNA/DNA更适合作为评定岩原鲤仔鱼营养条件和生长的指标。     

亮氨酸拉链提高小鼠血浆中剪接的凝血因子Ⅷ凝血活性

培养细胞实验表明,亮氨酸拉链通过改善内含肽(intein)的蛋白质剪接效率,提高双载体转B区缺失型凝血因子Ⅷ(BDD-FⅧ)基因细胞剪接FⅧ蛋白的分泌量和活性.本文从C57BL/6小鼠门静脉注射含亮氨酸拉链和Ssp DnaB内含肽融合的BDD-FⅧ的重链和轻链基因双表达载体,48 h后,检测到血浆的重链分泌量和FⅧ活性分别为(298±67)μg/L和(1.15±0.29)U/mL,明显高于不含亮氨酸拉链的双载体转BDD-FⅧ基因对照小鼠((179±59)μg/L和(0.58±0.19)U/mL).结果表明,亮氨酸拉链通过改善蛋白质反式剪接,提高基于蛋白质剪接的双载体转BDD-FⅧ基因小鼠血浆的凝血活性,为进一步双腺相关病毒(AAV)载体转BDD-FⅧ基因的甲型血友病基因治疗研究提供了依据.     

转天山雪莲sikPIP3基因烟草的获得及抗逆性鉴定

利用PCR技术从实验室建立的天山雪莲DNA文库中克隆了天山雪莲质膜水孔蛋白基因sikPIP3,构建了植物表达载体pBI121-sikPIP3,通过农杆菌介导法转化烟草品种NC89,经PCR和RT-PCR检测证明目的基因成功导入并得到了表达,采用水分胁迫进行抗旱分析和采用冷冻胁迫进行抗寒性分析。结果显示:(1)克隆出具有水孔蛋白基因特性的sikPIP3基因。(2)经断水干旱处理,转基因烟草的生长表型优于野生型烟草,特别是在断水9d的情况下,野生型烟草已经完全萎蔫,转基因烟草萎蔫症状较轻;生理指标测量结果显示,转基因烟草的相对电导率和MDA的含量低于野生型烟草,相对含水量和CAT活性高于野生型烟草。试验表明转sikPIP3烟草的抗旱性高于野生型烟草。(3)经不同温度胁迫处理,转基因烟草的生长表型优于野生型烟草,特别是在-4℃冷处理6h情况下,野生型烟草已经完全萎蔫,转基因烟草只出现少量伤斑;生理指标分析结果表明,转基因烟草的相对电导率和MDA的含量低于野生型烟草,CAT活性高于野生型烟草。试验表明转sikPIP3烟草的抗寒性高于野生型烟草。综合结果表明:sikPIP3基因在抗逆基因工程方面具有较高的应用前景。     

原产地浙贝母遗传多样性分子研究

基于RAPD和ISSR分子标记,对原产地浙江宁波鄞州章水、鄞江和龙观的3个浙贝母品系(狭叶型浙贝母、宽叶型浙贝母、多籽型浙贝母)16个居群的遗传多样性及遗传结构进行研究。结果显示:(1)11个狭叶型浙贝母、3个宽叶型浙贝母和2个多籽型浙贝母居群的多态带百分率分别为24.22%、3.81%和0.69%,表明3个浙贝母品系之间,狭叶型遗传分化程度最高,遗传多样性最丰富,宽叶型其次,多籽型最低。(2)品系内的亲缘关系较品系间的亲缘关系更近,其中宽叶型与多籽型浙贝母品系间的亲缘关系较近,并推测二者可能是由原种狭叶型浙贝母选育而来。(3)16个浙贝母居群总基因多样性(Ht)为0.250 1±0.033 5,居群内基因多样性(Hs)为0.053 2±0.009 7,各居群间的遗传分化指数(Gst)为0.787 1,基因流(Nm)为0.135 3,表明浙贝母的大部分遗传分化存在于居群间,但各居群间的交流非常有限。     

水分胁迫诱导玉米叶片质外体产生H2O2机理

通过组织化学染色、电镜观察、酶活性分析对水分胁迫诱导玉米叶片质外体产生H2O2进行了研究。结果表明:水分胁迫能够诱导玉米叶片内源ABA的积累,ABA参与了水分胁迫诱导的玉米叶片H2O2的产生,质膜NADPH氧化酶、细胞壁过氧化物酶(POD)以及质外体多胺氧化酶(PAO)是水分胁迫诱导玉米细胞在质外体产生H2O2的来源,其中质膜NADPH氧化酶是主要来源;内源ABA的积累参与了水分胁迫激活的质膜NADPH氧化酶、细胞壁POD和质外体PAO活性的提高。研究认为,水分胁迫诱导玉米细胞在质外体产生H2O2可能是由于水分胁迫下内源ABA的积累通过激活质膜NADPH氧化酶、细胞壁POD以及质外体PAO的活性而实现的。     

NaCl胁迫对菜用大豆种子膨大过程中抗氧化系统及渗透调节物质的影响

采用蛭石栽培试验,在100mmol.L-1 NaCl胁迫下,对耐盐性不同的两个菜用大豆品种种子膨大、抗氧化系统及渗透调节物质进行了研究。结果显示:(1)耐盐品种‘绿领特早’种子干质量及大小的增加在NaCl胁迫15d时未受显著影响,而盐敏感品种‘理想高产95-1’种子的膨大受到了显著抑制。(2)NaCl胁迫导致菜用大豆种子超氧阴离子(O2.-)、过氧化氢(H2O2)及丙二醛(MDA)的过量积累,但‘绿领特早’种子的相对积累量均低于‘理想高产95-1’。(3)与‘理想高产95-1’相比,‘绿领特早’在NaCl胁迫期间维持了相对较高的超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)及谷胱甘肽还原酶(GR)活性,以及较高的抗坏血酸(AsA)、可溶性蛋白和可溶性糖含量;胁迫中期维持了相对较高的过氧化物酶(POD)活性,胁迫后期维持了相对较高的过氧化氢酶(CAT)活性;胁迫前中期维持了相对较高的谷胱甘肽(GSH)含量。研究发现,‘绿领特早’种子在NaCl胁迫期间能够保持较高且协调平衡的保护酶SOD、POD、CAT活性和较高的AsA-GSH循环效率,同时维持了较强的渗透调节能力,有效抑制了O2.-和H2O2的过量积累,进而有效降低了细胞膜质过氧化程度,这可能是其耐盐性较强的重要原因之一。