2种杨树光合色素和抗氧化系统对UV-B与NaCl胁迫的响应

以胡杨和俄罗斯杨(黑杨杂交种)为材料,通过设置增强UV-B辐射、NaCl胁迫(100mmol/L NaCl)、复合胁迫(增强UV-B辐射+100mmol/L NaCl)及对照(不额外施加NaCl和UV-B)4组处理,研究2种杨树对UV-B辐射、NaCl胁迫及其复合胁迫的生理响应及其种间差异。结果显示:(1)增强UV-B辐射、NaCl胁迫及其复合胁迫下,2种杨树的叶绿素含量降低,叶绿素a/b比值减小,类胡萝卜素含量升高;叶片中的膜脂过氧化产物(MDA)和H2O2含量均显著升高;但在复合胁迫下,俄罗斯杨MDA含量要明显低于各单一胁迫处理,而胡杨MDA含量和2种杨树H2O2含量均介于2种单一胁迫处理之间。(2)在3种不同胁迫条件下,俄罗斯杨和胡杨叶片中过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性比对照显著升高,且POD活性在复合胁迫下最高。(3)2种杨树叶片中渗透调节物质(脯氨酸、甜菜碱、可溶性蛋白)含量在各胁迫条件下均比对照明显升高,且脯氨酸和可溶性蛋白含量在复合胁迫下最高;胡杨甜菜碱含量在3种胁迫条件下的升高幅度均远大于俄罗斯杨,而俄罗斯杨可溶性蛋白含量升高的幅度在增强UV-B辐射和复合胁迫下却明显高于胡杨。研究表明,增强UV-B辐射、NaCl胁迫及其复合处理对2种杨树生长均造成不同程度的胁迫伤害,但2种杨树在复合胁迫下表现出的抗氧化保护能力比在2种单一胁迫下更强,因而复合胁迫对2种杨树的伤害更小,UV-B辐射可能与NaCl胁迫相互拮抗最终减缓了对植物的伤害。     

胡杨PeNAC121基因启动子的分离鉴定和胁迫应答模式分析

为了探究NAC转录因子家族成员在胡杨（Populus euphratica）逆境胁迫中的响应和调控机制,利用PCR技术从胡杨中克隆了PeNAC121基因的启动子序列,并采用生物信息学工具对该启动子的结构特征进行了分析,最后利用该启动子驱动GUS报告基因在三倍体毛白杨（Populus tomentosa）中表达,并对获得的转基因植株采用不同胁迫处理后进行了GUS染色和酶活性定量分析。结果表明,克隆获得的PeNAC121基因的启动子长度为1 997 bp（起始密码子ATG上游）,启动序列中除了含有大量的光响应元件,还含有多个与非生物逆境胁迫和激素响应相关的元件,如低温响应元件LTR、干旱响应元件MBS、防卫和胁迫响应元件TC-rich repeats、脱落酸（ABA）响应元件、以及赤霉素（GA）响应元件等。基因的组织表达模式检测结果显示,PeNAC121基因主要在茎中表达,在根和叶中的表达较少。GUS组织化学染色和酶活性检测结果表明,胡杨PeNAC121启动子显著受到NaCl、甘露醇、ABA和4 ℃低温的诱导表达。由上述结果推测PeNAC121基因与胡杨的逆境胁迫应答密切相关,表明该基因的启动子是一个能够应答多种逆境胁迫的诱导型启动子。本研究为阐明PeNAC121基因在胡杨逆境响应和调控中的作用机制提供理论参考。     

番茄SlWRKY31基因启动子的克隆与逆境应答模式分析

该研究以野生型番茄（Solanum lycopersicum）为材料,采用PCR技术克隆得到了番茄 SlWRKY31 基因起始密码子 ATG 上游启动子序列,并利用该启动子驱动 GUS基因在野生型番茄中表达,对获得的转基因番茄采用不同胁迫处理后进行GUS 染色和定量分析。结果表明：（1）序列分析显示,该启动子全长1 849 bp,含有多个与非生物胁迫和激素响应相关的顺式作用元件,主要包括热胁迫响应元件 HSE、干旱诱导响应元件 MBS、防卫和胁迫响应元件 TC rich repeats、创伤诱导响应元件 WUN motif、脱落酸（ABA）响应元件 ABRE 和水杨酸（SA）响应元件 TCA element。（2）实时荧光定量 PCR 结果显示,SlWRKY31 基因呈组成型表达模式,且在叶和果实中表达量较高,茎中较低;在NaCl、甘露醇、SA、ABA 和42 ℃ 高温的胁迫处理下,其表达量显著升高。（3）构建 SlWRKY31 启动子和 GUS 基因融合的植物表达载体,并通过农杆菌介导法将其转化野生型番茄,对获得的转基因番茄进行 GUS 组织化学染色分析结果显示,SlWRKY31 基因在番茄的各个组织（根、茎、叶、花、果实和种子）中均有表达,表明 SlWRKY31 启动子是组成型表达启动子。（4）对转基因番茄在不同胁迫处理后的 GUS 染色和定量分析显示,SlWRKY31 启动子显著受到NaCl、甘露醇、SA、ABA 和42 ℃ 高温的诱导表达,说明该启动子是一个可以响应多种逆境胁迫的诱导型启动子。     

不同光强条件下柠条锦鸡儿的种子萌发和幼苗生长特征

在不同光照强度(自然全光照的55.4%、18.9%、5.5%、2.2%和0.5%)人工遮荫条件下,研究了柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)种子萌发和幼苗生长的特征。结果表明:柠条锦鸡儿种子的萌发率、萌发速率、萌发指数和萌发值均在18.9%光照处理最大,且随遮荫程度的增强逐渐减小;活力指数随着光照的减弱逐渐增大;尽管幼苗的株高随光照的减弱而增大,但基径、复叶数、主根长和总干质量均随着光照的减弱而持续减小或呈波动性减小趋势,表明遮荫不仅影响了幼苗基径的增大和复叶数的增加,而且限制了幼苗主根的伸长和干物质的积累;比叶面积随光照的减弱而增大,但根冠比随光照的减弱而减小。研究表明,柠条锦鸡儿种子的萌发对光强表现出一定程度的依赖,强光下的萌发抑制可能与强光引起的短期水分胁迫有关;光照对幼苗生长的促进作用反映了柠条锦鸡儿对自然分布区充足光照资源的适应,幼苗在不同光强下具有较高的形态学可塑性。     

NtMTP1基因过表达对增强烟草Zn胁迫耐受性的研究

该研究采用实时荧光定量PCR（qRT PCR）技术,对烟草金属耐受蛋白1（MTP1）基因（NtMTP1）在烟草不同组织以及不同质量浓度ZnSO4处理下的表达进行了分析;利用农杆菌介导法,将NtMTP1基因植物过表达载体pBI121 35S∶∶MTP1转化野生型烟草,筛选得到NtMTP1基因过表达的转基因烟草植株,并进行不同质量浓度ZnSO₄处理,检测NtMTP1基因过表达对烟草Zn胁迫耐受性的影响。结果表明：NtMTP1基因在烟草中呈现组织特异性表达,主要在花与叶中表达;NtMTP1基因的表达受到Zn²⁺诱导,在400 μmol/L ZnSO₄处理后,表达量达到最高,为对照组的3.81倍;3株转基因烟草植株中NtMTP1基因表达量分别为野生型的10.42、7.61和11.84倍,与野生型相比,过表达植株对Zn胁迫的耐受性显著增强。研究结果为阐明NtMTP1基因在烟草体内Zn²⁺转运过程中的生物学功能提供了重要依据。     

胡杨油菜素内酯信号转导基因PeBZR1的克隆及诱导表达分析

本研究以胡杨叶片为材料,采用RT-PCR法,从胡杨中克隆出了与拟南芥At BZR1基因同源的全长c DNA,命名为Pe BZR1。序列分析发现该基因包含一个长为954 bp的开放阅读框(ORF),编码317个氨基酸残基。系统进化树分析显示,胡杨Pe BZR1与毛果杨Pt BZR1亲缘关系最近。通过对干旱和盐胁迫下胡杨Pe BZR1基因表达模式的分析发现,干旱处理能够抑制Pe BZR1基因的表达,而在盐胁迫下,Pe BZR1基因的表达量保持相对稳定。以上结果为进一步研究Pe BZR1基因的功能,以及Pe BZR1介导的胡杨BR信号转导机制提供了科学依据。     

烟草氧化胁迫相关基因NtOSA1的克隆表达及亚细胞定位分析

植物类蛋白激酶Abc1家族(activity of bc1complex)在植物生长发育及响应非生物胁迫中起着重要的作用。该研究通过将拟南芥AtOSA1蛋白氨基酸序列与烟草转录组数据进行比对,利用巢式PCR技术克隆得到1个烟草氧化胁迫相关Abc1家族基因NtOSA1,NtOSA1与拟南芥AtOSA1基因具有72.89%的一致性。NtOSA1基因开放阅读框长度为2 283bp,编码760个氨基酸,含有典型的ABC1结构域、一个激酶结构域、叶绿体定位信号肽和两个跨膜结构域。采用实时荧光定量PCR技术,对NtOSA1基因在烟草不同组织以及氧化胁迫、盐胁迫等处理下的表达分析表明:NtOSA1基因的表达具有组织特异性,主要在叶片中表达;NtOSA1基因在H2O2和NaCl处理后表达量上升,均在处理后6h达到最大值,分别为处理前的1.95和2.69倍。亚细胞定位结果表明,NtOSA1蛋白定位在细胞叶绿体上,与预测结果一致。研究表明,NtOSA1基因参与了烟草抗氧化胁迫和盐胁迫的响应。     

不同温度下PEG-6000模拟干旱对柠条锦鸡儿种子萌发的胁迫效应

在人工气候箱控制的不同温度(10、15、20、25℃和30℃)下,设置聚乙二醇(PEG-6000)质量百分比浓度分别为0%、5%、10%、15%、20%、25%和30%的7个模拟干旱胁迫处理,研究了柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom.)种子的萌发特性。结果表明:(1)温度和PEG模拟干旱胁迫及二者的交互作用对柠条锦鸡儿种子的萌发率、萌发速率系数、萌发值、萌发指数和活力指数均具有极显著影响(P0.01)。(2)种子萌发率在15℃下最大,显著大于10℃下的(P0.01),随着温度的继续升高逐渐减小;萌发速率系数随着温度的升高有减小的趋势,30℃下又显著增大;萌发值和萌发指数分别在25℃和20℃下最大,但均随温度的继续升高而显著减小(P0.05);活力指数随着温度的升高而减小,除在10℃和20℃间无显著差异外,其他温度间均差异显著(P0.05)。(3)种子萌发率、萌发值和萌发指数在15℃下与PEG浓度呈不显著的负相关关系,而在其他温度下均与PEG胁迫浓度显著负相关(P0.05),且相关系数均在25℃或30℃下最大;萌发速率系数在各温度下均与PEG胁迫浓度显著正相关;活力指数与PEG胁迫浓度呈显著负相关,相关系数随着温度的升高逐渐增大。(4)萌发参数与PEG胁迫浓度间的回归模型表现为三次曲线、二次曲线和直线模型3种类型,其中以三次曲线模型为主,全部回归模型均达到显著性水平(P0.05);在20℃以下的温度条件下,较低浓度PEG处理对柠条锦鸡儿种子萌发具有一定的促进作用,在15℃下种子萌发对PEG模拟干旱胁迫的耐受性最强;柠条锦鸡儿种子在不同温度和干旱胁迫下的萌发模式是对其分布区生境长期适应和进化的结果。