海南岛海岸带木麻黄和厚藤叶片碳、氮、磷含量及其化学计量特征

海岸带植物叶片的化学计量学特征及其影响因素可以为改善海岸带的生态环境提供理论依据。选取海南岛沿岸12个市（县）海岸带木麻黄防护林的木麻黄和周边沙滩上的藤本植物厚藤为研究对象,通过测定木麻黄与厚藤叶片中的碳（C）、氮（N）和磷（P）含量,分析两种植物叶片C、N和P的化学计量学特征及其差异,探究不同环境因子对两种植物叶片C、N、P含量、C：N、C：P和N：P的影响,以期寻找影响海岸带植被生长的主要限制因素。结果表明：海南岛木麻黄叶片C、N和P的平均含量分别是399.06±20.29、12.56±1.04、1.04±0.35 g·kg^-1,C：N、C：P和N：P分别为32.04±2.82、420.65±121.27和12.92±3.21;厚藤叶片C、N和P的平均含量分别是364.31±30.20、12.84±1.96和2.06±0.64 g·kg^-1,C：N、C：P和N：P分别为29.13±4.95、185.85±63.14和6.47±2.12。相关性分析结果表明：木麻黄叶片的N含量与年平均气温和年平均降水量呈显著正相关关系,P含量与年平均降水量呈极显著正相关关系,C：P和N：P与年平均降水量呈显著负相关关系;厚藤叶片C含量与年平均气温呈显著正相关,C：N与年平均降水量呈显著负相关。木麻黄叶片的N含量与10~20 cm土层的SOC呈显著负相关关系,C：N与10~20 cm土层的SOC呈显著正相关,C：P与0~10 cm土层的C：N呈显著正相关关系;厚藤叶片的C含量与10~20 cm土层的SOC呈显著负相关关系,P含量与0~10 cm土层的TN含量,N：P和10~20 cm的SOC含量呈正相关关系,C：N与0~10 cm土层的C：N呈显著正相关关系,C：P与0~10 cm的TN含量呈显著负相关关系而与0~10 cm土层的C：N呈极显著正相关关系,N：P与0~10 cm土层的TN含量呈显著负相关关系。研究结果表明海南岛海岸带植被叶片的碳氮含量较低,N可能是影响该区域植物生长的主要因子,同时,植被生长受到年平均气温、年平均降水量的共同影响,受土壤养分含量影响低,环境因子对不同类型的植物的影响并不相同。     

厚藤Actin基因片段的克隆及序列分析

为研究功能基因在厚藤(Ipomoea pes-caprae L)中的表达和调控提供内参基因,本文根据Actin基因的保守区设计简并性引物,采用RT-PCR克隆厚藤的Actin基因片段,然后将获得的片段连接于克隆载体上进行测序,并运用分子生物学软件对该基因序列进行分析。结果表明,该基因片段大小为554bp,编码184个氨基酸;该序列与其他植物Actin基因的cDNA序列的同源性均在80%以上,与氨基酸序列的同源性在94%以上。由此得出,本研究克隆的基因序列为Actin基因片段,将其命名为IpActin1,并登录在GenBank,登录号为KU564627。     

厚藤脱水素基因IpDHN启动子IpDHN-Pro的克隆和调控转录活性分析

为了解厚藤(Ipomoea pes-caprae)脱水素基因IpDHN (GenBank登录号:KX426069)启动子的转录活性和对非生物胁迫和植物激素ABA的响应,通过染色体步移法克隆了IpDHN的上游启动子序列IpDHN-Pro,长度为974 bp。构建IpDHN-Pro调控下GUS转基因载体,转化拟南芥(Arabidopsis thaliana)植株获得IpDHN-Pro::GUS转基因植株并进行GUS染色,验证IpDHN-Pro启动转录活性以及在氯化钠、甘露醇、ABA处理后拟南芥GUS基因表达变化。结果表明,扩增获得的IpDHN-Pro序列包含多个顺式作用元件,包括1个ABRE、3个Myb转录因子结合位点、富含TC的重复序列以及Skn-1基序等。转基因拟南芥GUS染色及qRT-PCR表明该序列可驱动GUS基因在拟南芥稳定表达,且表达受高盐、渗透压及ABA的诱导。这表明IpDHN-Pro是一个盐旱、ABA诱导的启动子序列,可应用于相关的植物抗逆遗传工程研究。     

滨海沙地植物厚藤叶片生理特征的季节变化

滨海沙地条件恶劣,季节气候环境差异较大,植物生存困难。厚藤是南方滨海沙地广泛分布的重要固沙植物。为探究厚藤对不同季节环境变化的适应机制,研究其叶片生理性状的季节变化,该文以广西滨海沙地自然生长的厚藤为实验材料,分别测定了不同季节厚藤叶片的叶绿素含量、渗透物质含量、抗氧化酶活性、叶绿素荧光参数等生理指标,并进行相关性分析和主成分分析。结果表明:(1)叶绿素含量随季节变化的趋势一致,春季均显著大于其他三个季节,但叶绿素a/b在各季节间无显著变化。(2)叶绿素荧光参数的F_v/F_m和F_v/F_o具有相同的变化趋势,整体表现为夏冬季显著高于春秋季。(3)脯氨酸含量随季节逐渐增大,冬季时含量最高; 可溶性糖含量冬季显著高于其他三个季节; 丙二醛(MDA)含量各季节间差异不显著。(4)春季的超氧化物歧化酶(SOD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性显著高于其他季节,夏秋冬季节间无显著差异; 过氧化物酶(POD)活性在各季节间差异不显著。(5)相关性分析和主成分分析显示,各生理指标与气候因子间存在一定的关联。温度和日照数显著影响可溶性糖含量; 叶绿素含量和抗氧化酶活性能够较好地反映厚藤对季节气候变化的响应。综上可知,厚藤可通过调节叶绿素a与叶绿素b含量使叶绿素a/b保持稳定,同时提高渗透调节物质含量和抗氧化酶活性以适应季节变化,其中光合作用和抗氧化酶系统是影响其季节性适应能力的关键。     

厚藤ASR基因克隆及功能初步分析

通过对厚藤(Ipomoea pes-caprae(Linn.)Sweet.)cDNA文库的筛选,获得了一个编码厚藤ASR(ABA-stress-ripening)基因的全长cDNA,命名为IpASR。研究结果显示,IpASR编码区全长648 bp,共编码215个氨基酸;蛋白质等电点为5.42,分子量为24.57 k D。通过在酵母中表达,发现IpASR能够提高转基因酵母的耐盐性及抗氧化能力。进一步以厚藤成年植株及幼苗为材料进行实时荧光定量PCR分析,结果表明,IpASR基因在厚藤成年植株各组织中广泛表达;高盐、甘露醇胁迫和ABA处理可诱导该基因在厚藤幼苗中的表达。结合GFP融合蛋白的亚细胞定位和生物信息学分析,发现IpASR蛋白为核蛋白,推测IpASR基因参与了厚藤生长发育的调控,并可响应ABA和非生物胁迫的诱导。     

厚藤cDNA文库的构建和重金属镉耐受相关基因的筛选

厚藤（Ipomoea pes-caprae（L.） Sweet）是一种具有重要生态、观赏及药用价值的沙滩植物，对重金属镉（Cd）具有一定的富集能力，可作为Cd污染滨海地区的修复植物进行引种栽植和利用。本研究通过Gateway技术构建厚藤的cDNA文库，将该文库质粒转化酵母对Cd敏感的突变株ycf1△，采用全长cDNA过表达基因捕获系统（FOX）筛选厚藤重金属Cd胁迫耐受相关基因，并采用酵母互补实验进行基因的功能验证。本研究获得了2个能够恢复ycf1△对Cd敏感表型的重组质粒，经测序分析，该重组质粒包含的cDNA全长序列分别对应厚藤植物螯合肽合成酶基因（phytochelatin synthase）和金属硫蛋白基因（metallothionein），分别将其命名为IpPCS和IpMT，通过功能分析，初步认定该基因为编码Cd耐受和解毒相关蛋白的候选基因。