松叶猪毛菜NADP-苹果酸酶基因家族及启动子克隆分析北大核心CSCD

NADP-苹果酸酶(NADP-ME)是C_(4)植物的关键光合酶,在生物和非生物胁迫中发挥了重要的作用。为了进一步研究该酶编码基因的功能,该研究以典型荒漠C_(3)-C_(4)中间型植物松叶猪毛菜为研究对象,在克隆得到NADP-ME家族基因序列的基础上,研究其表达部位及在非生物胁迫下的表达模式,并克隆其启动子序列分析响应非生物胁迫的元件差异。结果表明:(1)成功获得松叶猪毛菜3个NADP-MEs,命名为SaNADP-ME1、SaNADP-ME2和SaNADP-ME4,CDS序列长度分别为1755、1758和1941 bp。(2)SaNADP-ME1主要在根中表达,SaNADP-ME2和SaNADP-ME4主要在叶中表达;在ABA、NaCl、NAHCO_(3)和PEG_(6000)胁迫下松叶猪毛菜幼苗中3个NADP-MEs均可被诱导表达,且SaNADP-ME2和SaNADP-ME4的响应表达模式相似。(3)成功克隆得到SaNADP-ME1、SaNADP-ME2和SaNADP-ME4启动子区域2351、1655和2887 bp。生物信息学分析发现它们都含有基本启动子元件以及响应外界刺激的元件。     

干旱胁迫对2种光合类型C4荒漠植物叶片光合特征酶和抗氧化酶活性的影响

以荒漠C₄草本植物蔷薇猪毛菜(NADP苹果酸酶型,NADP-ME）和粗枝猪毛菜（NAD苹果酸酶型,NAD-ME）为研究对象,采用盆栽控水试验设置正常供水和轻度、中度、重度干旱处理（土壤含水量分别为田间持水量80%、60%、45%和35%）,通过测定不同程度干旱胁迫下叶片含水量、C₄光合特征酶和抗氧化酶活性等指标,探讨不同类型C₄荒漠植物光合特征酶和抗氧化系统对干旱逆境的适应机制。结果显示：（1）2种植物叶片含水量均随干旱胁迫的加剧不同程度降低。（2）叶片磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）活性在中度干旱胁迫下显著增加而在重度干旱胁迫下急剧下降;蔷薇猪毛菜NAD-ME活性和粗枝猪毛菜NADP-ME活性都很低,且它们基本不受干旱胁迫的影响;随干旱胁迫的加剧,蔷薇猪毛菜NADP-ME活性呈下降趋势,而粗枝猪毛菜NAD-ME活性先显著增加而在重度干旱胁迫下显著降低。（3）随着干旱胁迫的加剧,叶片超氧化物歧化酶（SOD）活性呈下降趋势,过氧化物酶（POD）活性在不同程度干旱胁迫下均有不同程度增加;过氧化氢酶（CAT）活性在中度干旱胁迫下均有不同程度的增加,但在重度干旱胁迫下蔷薇猪毛菜CAT活性降低,而粗枝猪毛菜CAT活性显著增加;丙二醛（MDA）含量随干旱胁迫的加剧均有不同程度的增加。研究认为,一定程度干旱胁迫下,2种荒漠植物的PEPC活性均有增加;不同光合类型C₄植物叶片脱羧酶（NADP-ME和NAD-ME）对干旱胁迫的响应有明显的差异。POD和CAT是这两种C₄植物适应干旱胁迫的主要抗氧化酶,但蔷薇猪毛菜CAT在重度干旱胁迫下没有起到积极保护作用。     

干旱胁迫对3种不同光合类型荒漠植物叶绿体和线粒体超微结构的影响

以荒漠木本C_3植物天山猪毛菜、C_3-C_4中间型植物松叶猪毛菜、C_4植物木本猪毛菜为研究对象,采用盆栽控水试验,设置正常供水和轻度、中度和重度干旱处理(土壤含水量分别为田间持水量的80%、60%、45%和35%),研究不同程度干旱胁迫对3种不同光合类型荒漠植物叶片超微结构的影响。结果表明:(1)正常水分条件下,叶肉细胞中各细胞器结构完整。(2)轻度干旱胁迫下,3种植物叶片超微结构未受损伤,无明显变化。(3)中度干旱胁迫下,天山猪毛菜和松叶猪毛菜叶肉细胞壁界限不清晰,类囊体片层扩张且排列不紧密,不同之处在于,天山猪毛菜线粒体最先出现降解,内含物流失,而松叶猪毛菜线粒体外膜轮廓变形,嵴减少;木本猪毛菜线粒体无明显变化,叶绿体轻微扩张。(4)重度干旱胁迫下,天山猪毛菜和松叶猪毛菜叶绿体受损且结构混乱,线粒体出现降解;木本猪毛菜叶绿体出现膨胀,线粒体外膜轮廓模糊,嵴减少且结构模糊不清楚。研究认为,不同程度干旱胁迫下木本猪毛菜叶绿体和线粒体的受损程度都最低;干旱胁迫下天山猪毛菜和松叶猪毛菜叶绿体的受损程度大致相似;松叶猪毛菜和木本猪毛菜线粒体对干旱胁迫的耐受力要比叶绿体强。     

中国特有种天山猪毛菜的地理分布及潜在分布区预测

基于野外调查的居群分布信息和20个环境变量(包括海拔及19个气候变量),采用最大熵模型( MaxEnt)和地理信息系统( ArcGIS)对中国特有种天山猪毛菜( Salsola junatovii Botsch.)的潜在分布区进行预测;并采用受试者工作特征曲线( ROC)和刀切法( jackknife test)分别检验MaxEnt模型的精度和评估各环境变量在决定潜在分布区时的贡献量。结果显示：天山猪毛菜主要分布在中国新疆南部的12个县(包括托克逊县、和硕县、和静县、焉耆县、拜城县、库车县、温宿县、乌什县、阿合奇县、阿图什县、乌恰县和阿克陶县),但在相关文献记载的曾有分布的阿克苏市、柯坪县和喀什市则本调查中没有发现。通过MaxEnt模型预测,天山猪毛菜的潜在适生区主要集中在新疆南部(包括天山南坡和塔里木盆地西南缘)以及甘肃的西部和东部等,新疆西部地区有零星分布;在调查的15个居群中,除居群14(位于乌恰县西部)外,其他14个居群均位于潜在适生区内,其中的7个居群位于非常适宜的潜在适生区内,表明利用MaxEnt模型预测天山猪毛菜的潜在适生区效果较好。在20个环境变量中,对预测结果贡献量位居前3位的环境变量为最冷季度平均温度、最冷月最低温和最干季度平均温度,表明该种的分布与低温相关。此外,对天山猪毛菜潜在适生区与实际分布区差异的成因进行了分析。     

新疆野苹果种群遗传结构及其环境适应性

新疆野苹果(Malus sieversii)属国家二级保护植物, 是栽培苹果的主要祖先之一。它呈片段化残遗分布于亚洲中部干旱区山地。为了探究影响该物种种群遗传变异的主要环境因子及其适应机制, 该研究选取中国新疆伊犁地区、哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦分布的10个种群为研究对象, 通过SLAF-seq简化基因组测序获取单核苷酸多态性(SNP)数据。利用ADMIXTURE软件和主成分分析对种群遗传结构进行分型; 利用梯度森林分析和冗余分析评估影响种群遗传变异的主要环境因子; 运用潜在因素混合模型来检测新疆野苹果种群适应局部环境的基因组位点。结果显示: 10个种群可以区分出2个遗传谱系; 谱系A主导东部种群, 谱系B主导西部种群, 而中部种群则出现了两个谱系的交汇; 种群空间遗传结构呈现出沿经度方向上的地理替代格局。气温年较差(bio 07)和气温季节性变化(bio 04)是影响新疆野苹果种群等位基因频率变化的两个最重要环境因子。经注释发现15个环境关联基因位点与植物响应干旱、高盐、冷热等非生物胁迫的很多生理过程相关。综上所述, 新疆野苹果对环境适应的主要压力来自气温条件的变化, 生理适应可能是其响应环境胁迫的主要机制。     

不同浓度NaCl处理对灰绿藜种子萌发及幼苗生长发育的影响

灰绿藜是广泛分布于中低度盐碱地的一年生经济盐生植物。通过系统研究不同浓度NaCl处理对灰绿藜种子萌发、幼苗生长发育以及根、茎和叶中Na^+浓度的影响,初步阐明灰绿藜对不同浓度NaCl处理的响应机制。结果表明,与对照相比,随着NaCl浓度的增大,灰绿藜的种子萌发率和单位时间内种子萌发数量均呈下降趋势,种子的萌发时间也会相应延长,种子在500mmol·L^-1NaCl处理下基本不萌发。最适合灰绿藜幼苗生长的浓度是50mmol·L^-1,其次是0和100mmol·L^-1。高浓度(大于200mmol·L^-1)NaCl处理过的灰绿藜植株的开花(结果)早于未处理或低浓度(50^-150mmol·L^-1)NaCl处理。随着基质中NaCl浓度的升高,植株的Na^+泌出量也呈上升趋势,其中叶片泌出量的增加最为明显,在处理浓度升高至200mmol·L^-1时达到最高值。