过表达水稻OsAQP增强转基因拟南芥耐盐性

水稻OsAQP是实验室前期从cDNA文库中筛选的功能未知的水通道蛋白质编码基因。本文采用DNA重组技术构建其植物过表达载体,并对拟南芥进行了遗传转化,筛选获得转基因拟南芥。采用50、100、125和150 mmol/L梯度盐胁迫处理,结果显示,转基因拟南芥的发芽率、根长以及鲜重分别比对照至少高17%、40.8%和14.29%,且差异达到显著水平（P<0.05）。在正常条件下,转基因植株叶片中抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性显著高于WT;经300 mmol/L NaCl处理,转基因拟南芥叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、APX酶活性均升高,与处理前相比分别提高7.37倍、30.87倍和1.77倍,且与WT的酶活性差异达到显著水平（P<0.05）;丙二醛(MDA)含量也在处理后上升,但在转基因植株中的含量低于WT,分别是WT的0.74倍、0.68倍和0.62倍,差异同样达到显著水平（P<0.05）。本研究提示,OsAQP过表达不仅能够促进拟南芥种子萌发和根系生长,而且在盐胁迫下通过提高拟南芥内源抗氧化酶活性、降低膜脂过氧化程度,增强了转基因植株对一定程度盐胁迫的耐受性。     

秦岭东段栓皮栎枝条非结构性碳水化合物含量的季节动态

枝条是碳供应器官和碳需求器官的连接者, 研究其非结构性碳水化合物(NSC)含量的季节变化对理解树木体内的碳分配至关重要。该研究以秦岭东段栓皮栎(Quercus variabilis)优势群落为研究对象, 于2016年5月至2017年5月, 在其分布的海拔上下限(650 m和970 m), 通过在展叶期采用旬尺度和在非展叶期采用月尺度相结合的周期性取样方法(共计12次), 测定栓皮栎枝条NSC组分及含量, 并观测同期叶片物候变化。结果表明: (1)栓皮栎枝条NSC含量随季节波动较小, 变化差异不显著。但枝条可溶性糖含量(高海拔)或淀粉含量(低海拔)在一定生境条件下, 均存在明显的季节波动, 说明栓皮栎枝条可溶性糖和淀粉之间存在动态转化过程。(2)栓皮栎枝条NSC组成以可溶性糖为主(61%), 这可能是该树种在暖温带季风气候区所采取的生长策略。(3)土壤含水量(正相关)和饱和水汽压差(负相关)分别是在高海拔和低海拔影响栓皮栎枝条NSC含量的主导环境因子, 说明相比高海拔, 低海拔的栓皮栎可能对高温引起的水分胁迫更敏感。(4)结合叶片物候发现, 栓皮栎枝条NSC含量最大值出现在萌芽前(3月中下旬, 11%左右), 最小值出现在展叶后期(4月末, 5%左右), 叶片萌芽展叶后枝条NSC含量下降。总体而言, 枝条NSC含量在高低海拔不存在显著差异, 但春季萌芽前后存在显著差异, 海拔引起的叶片物候时间差极可能是造成这一现象的主要原因。研究结果说明, 栓皮栎叶片物候会直接影响枝条NSC含量的季节变化, 枝条NSC含量对叶片萌芽生长至关重要, 研究结果有助于加深对栓皮栎树体内碳调配机制的理解。     

利用CRISPR/Cas9技术编辑水稻ROP基因OsRac5

OsRac5基因属于水稻小G蛋白ROP家族。该基因参与了水稻的育性调节,但是OsRac5在水稻生长发育中的作用尚不清楚。为鉴定该基因的功能,本文采用CRISPR/Cas9基因组编辑技术,构建了该基因的双靶标载体Cas9-OsRac5,并对水稻进行了遗传转化。对转基因水稻的筛选和分子鉴定显示,在T1代获得了10个纯合突变株系。序列分析显示,在OsRac5编辑水稻中,该基因编码区发生了碱基缺失或/和插入,导致预期产生的不同类型OsRac5截短蛋白均丧失小G蛋白的保守结构域。对抽穗期OsRac5编辑水稻的表型进行统计学分析,结果显示,OsRac5编辑水稻与对照在剑叶角度以及剑叶净光合速率上存在极显著差异,其中OsRac5编辑水稻剑叶角度增大67%,剑叶净光合速率减小32.7%。本研究结果提示,OsRac5基因通过调控剑叶角度,影响水稻光合效率,与水稻生长发育密切相关。     

生物质调理剂对川西北高寒草地沙化土壤养分和微生物群落特征的影响

将农牧废弃物进行资源化处置制成生物质调理剂,用于沙化土壤改良是目前川西北沙化草地生态治理的有效途径之一。为了阐明不同原料调理剂在川西北高寒沙化草地上的实际应用效果,本研究以不施用调理剂为对照(CK),设置施用量均为12 t·hm^-2的菌渣(JZ)、秸秆(JG)和生物炭(SWT) 3种调理剂,分析了调理剂施用对土壤养分和微生物群落特征及其相互关系的影响。结果表明: 与对照相比,各种生物质调理剂均显著增加了土壤速效养分和活性有机碳含量,增幅在23.0%～521.6%,其中施用秸秆调理剂(JG)的效果最佳,增幅为65.1%～521.6%。因生物质调理剂只在第一年施入,第二年的土壤速效养分和活性有机碳含量均较第一年整体下降了4.5%～92.3%,而土壤有机碳含量和微生物生物量碳均较第一年整体上升了5.6%～458.0%。生物质调理剂改变了微生物属水平优势菌属的相对丰度,其中,JG处理对细菌菌群的影响较大,JG和JZ处理对真菌菌群的影响较大。与CK相比,JG处理显著降低了土壤细菌和真菌的多样性,其中,Shannon指数显著降低了2.9%和31.8%,而Simpson指数显著提高了175.0%和320.9%。冗余分析显示,土壤速效养分和活性有机碳含量是影响微生物群落组成的重要因素,其中,土壤硝态氮含量和微生物生物量碳对细菌群落组成的影响较大,共解释了65.9%的群落变化,土壤速效钾含量和微生物生物量碳对真菌群落组成的影响较大,共解释了83.2%的群落变化。综合比较,秸秆调理剂能显著增加土壤速效养分和活性有机碳含量,有利于有益细菌和真菌微生物菌属的生长,可以作为提升川西北地区高寒草地沙化土壤质量的推广措施。     

CRISPR/Cas9技术编辑OsRhoGDI2基因导致水稻半矮化

OsRhoGDI2是通过酵母双杂交从水稻幼穗中分离的一个与Rho蛋白家族成员OsRacD相互作用蛋白的编码基因,但功能尚不明确。本研究利用CRISPR/Cas9技术创制水稻OsRhoGDI2基因敲除突变体。检测结果表明,转基因水稻T0代获得2种纯合突变体,T1代获得8种纯合突变体。序列分析显示,在敲除水稻中,该基因的编辑靶点附近发生了碱基的替换或缺失,预期生成丧失RhoGDI保守结构域的截短蛋白。表型比对分析发现,敲除水稻与对照相比,株高显著降低,统计学分析结果显示,敲除水稻株高降低源于第Ⅱ和第Ⅲ茎节的缩短,提示OsRhoGDI2基因可能与水稻株高控制相关。