水稻根系响应镉胁迫的蛋白质差异表达

为探讨水稻根系对镉胁迫的分子生理响应,以抗镉水稻PI312777和镉敏感水稻IR24为材料,设置Cd~(2+)浓度为0、50和100μmol/L的水培试验,处理7 d后分析了水稻根系的蛋白质差异表达。结果表明,在镉胁迫下水稻PI312777和IR24根系有18个蛋白质发生了差异表达,其中的12个得到MALDI-TOF/MS鉴定。这些鉴定的蛋白功能可分四类:(1)与活性氧(ROS)胁迫相关的过氧化物酶(POD)、蛋氨酸腺苷转移酶(MAT)、类萌发素蛋白前体;(2)与谷胱甘肽(GSH)合成相关的S-腺苷甲硫氨酸合成酶(SAMS)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸脱氢酶(GDH);(3)与逆境胁迫相关的ABA胁迫诱导蛋白含HVA22域蛋白、ABA-胁迫-成熟诱导蛋白5(ASR5);(4)与细胞分裂调控相关的GTP结合核蛋白Ran-2。镉胁迫下SAMS和GTP结合核蛋白Ran-2在两种水稻根系均发生上调表达;MAT、POD、类萌发素蛋白前体和GS发生下调表达;依赖NADP-GDH、GDH和磷酸甘油酸变位酶在IR24根部均发生下调表达,在PI312777根部仅在100μmol/L Cd~(2+)处理发生下调表达;含HVA22域蛋白在PI312777根部上调表达,在IR24根部发生下调表达;ASR5在PI312777根部上调表达,在IR24根部的表达无显著差异;100μmol/L Cd~(2+)胁迫下60S酸性核糖体蛋白P0在水稻PI312777根部表达下调,在IR24根部表达上调。可见,镉胁迫使水稻根部ROS增加,形成氧化胁迫反应,造成毒害作用,而水稻根通过调节SAMS和GS提高GSH合成降低镉毒害。ASR5和HVA22蛋白等逆境胁迫蛋白的表达差异则是水稻品种间抗性差异的重要原因之一。     

水稻永绿色基因超表达和突变对其叶片氮碳代谢若干指标的影响

通过水培实验,研究了水稻永绿色(Stay-green rice,SGR)基因超表达和突变对叶片氮碳代谢的影响。结果表明,在正常生长条件下,SGR基因超表达降低了水稻叶片可溶性蛋白、叶绿素及淀粉的含量,但可溶性糖和游离氨基酸含量增加,并提高了谷氨酰胺合成酶(GS)活性和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性;SGR基因突变增加了水稻叶片淀粉和可溶性蛋白质含量,并提高了硝酸还原酶(NR)活性。在缺氮条件下,SGR基因超表达与野生型叶片各生理指标的变化趋势一致,但是SGR基因突变体叶片中淀粉含量的变化趋势与野生型及SGR基因超表达的不一致。这说明SGR蛋白水平的变化在一定程度上影响了水稻叶片的氮碳代谢。     

苗期化感水稻对根际土壤微生物群落及其功能多样性的影响

水稻化感潜力的田间表现受根际微生物间接调控。以不种水稻的土壤为对照,通过平板计数法、氯仿熏蒸法和BIOLOG分析,探讨了水稻PI312777、IAC47Iguape Cateto和Lemont苗期根际土壤微生物的群落特征及其功能多样性。结果表明,水稻品种显著地影响其根际微生物生物量碳,不同品种水稻根际微生物生物量碳大小为:Iguape Cateto(441.0mg.kg-1)>IAC47(389.7mg.kg-1)>PI312777(333.2mg.kg-1)>Lemont(283.8mg.kg-1),对照土壤为129.3mg.kg-1;PI312777、IguapeCateto、IAC47、Lemont土壤的呼吸作用强度依次为1.404、1.019、0.671、0.488μgC.g-.1h-1,对照土壤仅为0.304μgC.g-.1h-1。不同品种水稻根际土壤微生物均以细菌占优势,占微生物总数的58.4%~65.6%,放线菌占32.2%~39.4%,占2.2%~2.8%。BIOLOG分析显示,不同水稻根际土壤的平均颜色变化率(AWCD)显著不同,总以强化感水稻PI312777最高,弱化感水稻Lemont最小,各土壤的AWCD值在培养144h时均达到最大值,此时PI312777、IAC47、Iguape Cateto和Lemont的AWCD值依次为对照土壤的1.89、1.79、1.60倍和1.43倍。主成分分析表明,从31个因素中提取的与碳源利用相关的主成分1、主成分2和主成分3依次能够解释变量方差的70.08%、11.33%和7.02%;与3个主成分显著正相关的碳源有19种,其中与主成分1显著相关的是酚酸、糖类、氨基酸和胺类,与主成分2显著相关的是酚酸、糖类和脂肪酸类,而与主成分3显著相关的是糖类和羟基酸,对各主成分起分异作用的主要碳源分别是胺类和氨基酸。相关分析表明,土壤微生物总量与细菌数量、莴苣根长抑制率IR、AWCD、MBC、MBR及Shannon指数间存在显著的正相关;土壤微生物总量与莴苣根长抑制率IR间的显著正相关与水稻品种有关。可见,水稻根际土壤微生物群落、活性和功能多样性与水稻品种密切相关,这些变化可能对水稻田间化感潜力起到重要的调节作用。     

水稻永绿色基因突变和超表达对其叶片类囊体蛋白降解的影响

应用蛋白质免疫杂交技术分析了永绿色基因(Stay-green Rice,SGR)突变和超表达对水稻(Oryza sativa)叶片类囊体蛋白质降解的影响.结果表明,在正常生长条件下,SGR超表达降低了光系统Ⅱ(PSⅡ)、光系统Ⅰ(PS Ⅰ)和电子传递链等的蛋白质含量.暗诱导衰老处理时,SGR突变延缓了PSⅠ和PSⅡ的蛋...