吸水和干燥条件下发菜核糖体代谢差异表达基因分析

为解析发菜吸水和干燥条件下的基因差异表达规律以及发菜适应“干 湿”水分节律调控机制,该研究以充分吸水发菜藻体为对照组,干燥状态下的发菜藻体为处理组,采用高通量Illumina HiSeq PE150测序平台结合生物信息学分析方法对发菜吸水和干燥条件下的差异表达基因进行分析。结果显示：(1)发菜吸水和干燥条件下共鉴定到差异表达基因3 383个,其中显著上调和显著下调表达的基因数分别为1 767个和1 616个。(2)GO功能富集分析发现,在吸水和干燥条件下发菜差异表达基因主要富集在蛋白质合成与代谢等相关途径中;KEGG显著性富集分析发现,吸水和干燥条件下发菜有46个差异表达基因被显著富集到核糖体代谢途径,且均为显著上调表达,这些基因可能参与发菜对干旱胁迫的响应。(3)随机挑选6个被显著富集到核糖体代谢途径的基因进行qRT PCR分析发现,其基因相对表达量与转录组测序结果一致。研究表明,发菜在干燥条件下可能通过激活核糖体代谢特定基因表达帮助抗旱相关的蛋白质的合成和正确折叠、并参与渗透调节等重要生理活动进而调控其适应干燥环境条件。     

干旱胁迫下发菜光合作用相关基因差异表达分析

该研究以不同失水处理的发菜为研究材料,以充分吸水状态的发菜为对照,利用高通量测序技术和qRT PCR技术检测了干旱胁迫下发菜光合作用相关基因差异表达规律,并对光合色素和酶活在干旱胁迫下的变化进行了研究。结果表明：(1)发菜在不同程度干旱胁迫下有113个光合作用相关基因差异表达,其中失水30%、75%和100%的发菜分别有44个、74个和91个光合作用相关基因差异表达。(2)随着干旱胁迫程度的加深藻胆素、叶绿素a和类胡萝卜素含量逐渐降低,Rubisco活性随着干旱胁迫程度的增强先上升后下降,GAPDH活性随着干旱胁迫的增强呈现下降的趋势。研究表明,发菜通过光合作用相关基因的差异表达调控光合作用以适应干旱胁迫。该研究结果对进一步研究发菜干旱胁迫响应机制及其耐旱光合机理奠定了基础。     

NaCl胁迫对宁夏枸杞叶和幼根显微及超微结构的影响

以宁夏枸杞为材料,采用超薄切片技术制备样品,应用光学显微镜和透射电镜分析了不同浓度NaCl胁迫条件下宁夏枸杞叶和幼根显微及超微结构的变化。结果表明：随着NaCl胁迫的加重,(1)叶片上表皮细胞增厚,栅栏组织细胞出现缩短现象,排列疏松且紊乱;幼根的初生结构无明显变化。(2)叶片栅栏组织中叶绿体不再紧靠在细胞膜上,叶绿体双层膜破坏,基粒片层松散排列,杂乱无章,出现膨胀和空泡现象,淀粉粒和嗜锇颗粒增多,叶肉细胞中线粒体发生轻微变化;幼根中皮层薄壁细胞线粒体形状发生改变,结构破坏,内膜和外膜模糊甚至破裂,大多数嵴模糊,出现空泡现象;细胞核解体,基质外溢。研究表明, 不同浓度的NaCl胁迫对宁夏枸杞叶片和幼根细胞的显微及超微结构影响不同,NaCl浓度大于200 mmol/L时,宁夏枸杞叶片和幼根细胞的显微及超微结构发生了明显变化,且叶肉细胞中线粒体的变化没有叶绿体的变化显著,推测叶肉细胞中线粒体的耐盐性比叶绿体强。     

发菜PspA基因克隆及其转基因植物的抗旱性分析

为探讨发菜噬菌体休克蛋白A(PspA)的分子信息和基因功能,本研究通过设计特异引物克隆发菜PspA基因,采用qRT-PCR技术,分析发菜PspA基因在干旱胁迫下的表达模式;构建PspA真核表达载体pCAM35s-GFP-PspA,对PspA进行亚细胞定位和PspA基因拟南芥遗传转化,并对阳性转化拟南芥分别进行Southern和Western杂交验证;对转基因植株进行抗旱实验,结果表明,PspA基因全长为777 bp,干旱胁迫下发菜PspA基因表达量显著增加;PspA定位于细胞膜上,通过花絮浸染法获得稳定遗传的转PspA基因拟南芥。Southern杂交表明,PspA基因已成功导入拟南芥基因组中并以低拷贝形式存在,Western blot进一步证实PspA蛋白在转基因拟南芥中成功表达。在干旱胁迫下,转PspA基因拟南芥生长状态明显好于野生型植株。研究结果为深入探讨发菜PspA基因功能及其在响应干旱胁迫过程中的应答机制奠定了基础。