淡足侧沟茧蜂气味结合蛋白MpOBP8的基因克隆及原核表达分析

【目的】MpOBP8是淡足侧沟茧蜂Microplitis pallidipes Szepligeti的气味结合蛋白,对于昆虫感知外界气味物质起着不可替代的作用。本研究旨在通过MpOBP8的克隆及其优化表达,获得可溶性目的蛋白,探索其嗅觉识别的分子机理。【方法】通过半定量PCR对其组织差异表达进行分析;通过双酶切构建融合表达载体pET32a(+)-MpOBP8,在大肠杆菌中对其进行原核表达分析并对其表达条件进行了优化。【结果】克隆得到了淡足侧沟茧蜂MpOBP8基因(GenBank登录号:MG457156),该基因含有459 bp的开放阅读框,编码152个氨基酸,推测分子量为17.57ku,预测PI值为4.78。通过半定量PCR,在触角中检测到MpOBP8的表达,而在头、胸、腹中均未检测出表达。对其原核表达条件的优化显示:最佳诱导温度、诱导时间、诱导时机、异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)的终浓度分别为25℃、6 h、菌体培养液OD_(600)为0.1-0.3和0.1 mmol·L~(-1)。大多数的靶蛋白能以上清形式表达,并通过纯化和浓缩得到了高浓度的靶蛋白。【结论】该研究克隆了淡足侧沟茧蜂的MpOBP8基因,并对其原核表达条件进行了优化,探明了该蛋白的最优表达条件,大量获得该气味结合蛋白,为后期研究MpOBP8的嗅觉识别分子机理奠定基础。     

高温对二化螟实验种群生长、存活和繁殖的影响

以2 7℃和30℃恒温为对照,研究了平均温度在2 7～2 9.2℃内的5种变温条件下(每天2 0 h的适温2 7℃和12 :0 0～16 :0 0的高温处理,分别为日最高气温2 7℃、30℃、33℃、36℃、4 0℃)二化螟实验种群的发育历期、存活率和繁殖力的影响,组建了特定年龄生命表和繁殖力生命表。结果表明高温可导致二化螟种群的发育速率延缓、存活率和生殖力下降,主要表现在幼虫历期随日最高温度的升高而延长,36℃时延至12 d以上;在日最高气温高于33℃时,其存活率从2 7℃时的30 .3%降至36℃时的13.1%和4 0℃时的5 .5 % ,繁殖力也从30℃时每雌产卵量14 8.7粒减至36℃时的70 .5粒。因此,夏季异常高温可能是二化螟田间种群数量增长的一个重要抑制因子     

外源Spd对低温胁迫下甜瓜幼苗光合与抗氧化特性及其相关基因表达的影响

为探讨外源亚精胺(Spd)诱导甜瓜耐低温胁迫的生理与分子机制,该研究以甜瓜耐低温品种‘世纪蜜’和低温敏感品种‘GL-1’为试验材料,在人工气候箱内采用基质栽培法,对其叶面喷施外源Spd,对低温胁迫及恢复后甜瓜幼苗生长、光合作用、抗氧化酶活性等生理指标进行测定,并利用定量PCR技术分析4种抗氧化酶基因在低温胁迫条件下的表达特性,分析外源Spd缓解低温胁迫的效应。结果表明:(1)低温胁迫显著抑制甜瓜幼苗的生长及其光合作用,降低幼苗叶绿素含量,显著增强抗氧化酶活性及相关基因表达水平,且对品种‘GL-1’影响大于‘世纪蜜’。(2)外源Spd处理可以有效促进甜瓜幼苗的生长,提高叶片叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、气孔限制值(Ls)、水分利用效率(WUE),以及最大光化学效率(Fv/Fm)、光系统Ⅱ光能捕获效率(Fv′/Fm′)和表观光合电子传递速率(ETR),降低胞间CO2浓度(Ci)和初始荧光(Fo)。(3)外源Spd可诱导低温胁迫下甜瓜抗氧化酶活性和基因表达量发生改变,并提高了低温胁迫下甜瓜幼苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化酶(APX)基因的表达,从而增强这些抗氧化酶活性,有效缓解低温胁迫造成的氧化胁迫伤害。(4)与对照相比,外源Spd对低温胁迫下品种‘GL-1’各指标降低或升高的幅度大于品种‘世纪蜜’。研究发现,Spd有利于甜瓜幼苗在低温胁迫下光合作用的维持,提高光合电子传递效率、光能的捕获与转换,并提高抗氧化酶活性和相关基因表达水平,促进甜瓜幼苗的生长,有效缓解低温胁迫对甜瓜幼苗生长的抑制作用,且Spd对低温敏感品种‘GL-1’缓解效果优于耐低温品种‘世纪蜜’。     

外源水杨酸对镉胁迫下甜瓜幼苗生长、光合作用和活性氧代谢的缓解效应

以甜瓜耐镉品种‘哈密绿’和镉敏感品种‘秀绿’为试验材料,在人工气候箱内采用基质栽培法,研究了外源水杨酸(SA)处理对镉(Cd)胁迫下甜瓜幼苗生长、光合作用和活性氧代谢的缓解效应。结果显示:与对照(CK)比较,Cd处理显著抑制了甜瓜幼苗的生长和光合作用,降低了叶绿素含量,抗氧化酶活性、脯氨酸(Pro)含量、丙二醛(MDA)含量和超氧阴离子(O2ˉ·)产生速率增加;在Cd胁迫下,SA处理可以有效促进甜瓜幼苗的生长,增加了叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、气孔限制值(Ls)和水分利用效率(WUE),降低了胞间CO2浓度(Ci);提高了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化酶酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX),增强植株抗氧化能力,使Pro和可溶性蛋白含量升高,MDA含量和O2ˉ·产生速率下降,能有效抑制镉胁迫引起的膜脂过氧化伤害;镉敏感品种‘秀绿’变化幅度大于耐镉品种‘哈密绿’。研究结果说明,SA有利于甜瓜幼苗在Cd胁迫下活性氧代谢的提高和对光能的捕获与转换,促进了甜瓜幼苗的生长,降低Cd胁迫对甜瓜幼苗的抑制作用,且对镉敏感品种‘秀绿’效果大于耐镉品种‘哈密绿’。     

基于定量评价方法研究不同水稻品种的镉积累差异

为筛选出高产且适用于粮食安全生产的镉低积累水稻品种，本研究以18个早、中、晚熟稻品种为供试材料，比较了不同品种水稻在中轻度镉污染农田的生长情况以及对镉吸收、积累差异，并通过综合定量评价方法进行评估。结果表明：根据综合定量筛选评价方法将糙米镉浓度、稻谷产量、转运系数和秸秆积累量作为评价指标并赋予不同权重，通过计算综合得分筛选出的高产且镉低积累水稻品种有JR-9(沪香粳106)、JR-2(沪早香软1号)、JR-7(8333)、JR-15(宝农34)和JR-8(南梗9108);品种JR-8水稻产量最高，品种JR-9、JR-7和JR-15水稻产量均显著高于其他品种；不同水稻品种的稻米镉含量差异较大，JR-9、JR-15、JR-7稻米镉含量显著低于其他水稻品种；品种JR-2转运系数最低，更多的镉保留在秸秆中，表现出最高的秸秆积累量，最终成为候选品种。本研究采用的综合定量评价方法可对高产、低Cd的水稻品种进行科学评价，并初步筛选了5个适用于中轻度Cd污染农田推广的Cd低积累水稻品种，其稻米Cd含量达到国家粮食安全限量标准。