An Arabidopsis E3 ligase HUB2 increases histone H2B monoubiquitination and enhances drought tolerance in transgenic cotton

The HUB2 gene encoding histone H2B monoubiquitination E3 ligase is involved in seed dormancy, flowering timing, defence response and salt stress regulation in Arabidopsis thaliana. In this study, we used the cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S promoter to drive AtHUB2 overexpression in cotton and found that it can significantly improve the agricultural traits of transgenic cotton plants under drought stress conditions, including increasing the fruit branch number, boll number, and boll‐setting rate and decreasing the boll abscission rate. In addition, survival and soluble sugar, proline and leaf relative water contents were increased in transgenic cotton plants after drought stress treatment. In contrast, RNAi knockdown of GhHUB2 genes reduced the drought resistance of transgenic cotton plants. AtHUB2 overexpression increased the global H2B monoubiquitination (H2Bub1) level through a direct interaction with GhH2B1 and up‐regulated the expression of drought‐related genes in transgenic cotton plants. Furthermore, we found a significant increase in H3K4me3 at the DREB locus in transgenic cotton, although no change in H3K4me3 was identified at the global level. These results demonstrated that AtHUB2 overexpression changed H2Bub1 and H3K4me3 levels at the GhDREB chromatin locus, leading the GhDREB gene to respond quickly to drought stress to improve transgenic cotton drought resistance, but had no influence on transgenic cotton development under normal growth conditions. Our findings also provide a useful route for breeding drought‐resistant transgenic plants.     

披针叶茴香对变化光环境的表型可塑性

植物对变化光环境的表型可塑性大小影响其在林下生境中分布、生长和更新。为探讨披针叶茴香在不同光环境下的整体表型可塑性及其适应机制,采用遮荫试验模拟5种光照条件(100%、52%、33%、15%和6%相对光照强度),研究了不同光环境下披针叶茴香叶片形态、生理、解剖结构、根系形态以及生物量分配等的变化。结果表明:叶生物量在5种光照处理之间差异不显著,但叶面积和比叶面积均随光照强度减弱显著增加。遮荫处理增加了叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量,但叶绿素a/b比值随光照强度减弱而降低。遮荫降低了非结构性碳水化合物(淀粉和可溶性糖)和可溶性蛋白的含量,增加了叶片氮和磷含量,对叶片氮/磷比影响较小。在52%和33%相对光照处理下,叶片中硝酸盐含量最低,而在100%和6%相对光照处理下硝酸盐积累较多。根生物量、细根和粗根的长度、表面积以及比根长和比根表面积在5种光照处理之间均没有显著差异,根系氮含量在低光环境(15%和6%相对光照处理)中显著降低。随光照强度减弱,披针叶茴香采取保守生存策略,并没有增加叶生物量的分配,而是分配较多的生物量给枝条和树干,储存能量。综合来看,披针叶茴香具有较宽的光生态幅,在6%—100%光照强度下均能正常生长,遮荫有利于披针叶茴香地上和总生物量的积累,52%的相对光照条件下生长最佳。变化光环境下根系性状和整体结构的可塑性相对较低,叶片生理性状的可塑性在披针叶茴香适应光环境变化过程中发挥了主要作用。     

檀香SaRbohA基因的克隆与吸器诱导因子响应分析

植物Rboh基因家族编码产生活性氧(ROS)的NADPH氧化酶。了解半寄生植物檀香(Santalum album Linn.)基因Rboh相关信息和表达特性,可为研究檀香SaRbohA基因通过活性氧信号(ROS)调控吸器发育的响应提供理论依据。该研究以全长转录组测序为基础,通过序列拼接设计合成基因特异引物,从根中克隆获得了1个檀香respiratory burst oxidase homolog(Rboh)基因cDNA全长,命名为SaRbohA。序列分析表明,该基因cDNA全长2 790 bp,编码929个氨基酸,分子量105.37 kD,理论等电点9.13,预测亚细胞定位于细胞膜。结构预测表明,SaRbohA具有6个跨膜结构域,在膜内侧的C端包含典型的NADPH结合结构域和FAD结合结构域, N端含有两个EF手性结构。序列比对分析表明,檀香SaRbohA与苹果MdRboh同源进化关系较近,相似度为63.65%。组织特异性表达分析表明,SaRbohA基因在茎中表达量最低,幼叶和茎尖中表达量较高,而在根中表达量最高。采用2, 6-二甲氧基对苯醌(寄生植物吸器诱导因子)处理,可以强烈诱导檀香SaRbohA基因的响应并伴随大量活性氧信号。研究推测,SaRbohA基因的在ROS信号介导的檀香吸器发育过程中起重要作用,且受化学诱导因子调控表达。     

13种栎属植物叶片的气孔特征及其相关性分析和分类学意义

以13种栎属(Quercus Linn.)植物〔包括产自辽宁省的槲栎组(Sect. Quercus)8种和麻栎组(Sect. Aegilops)2种以及引自北美洲的沼生栎组(Sect. Erythobalanus)2种和引自波兰的白栎组(Sect. Lepidabalanus)1种〕为试材,观察了这些种类叶片的气孔形态,并分析了气孔器和气孔的形态参数,还对各形态参数间的相关性进行了分析;在此基础上,对13种栎属植物进行了聚类分析。结果表明：栎属植物叶片的气孔仅分布于下表皮;气孔器排列属无规则型;气孔保卫细胞呈肾形,内壁加厚;气孔下陷,呈椭圆形或狭长椭圆形。供试种类的气孔和气孔器的形态参数差异明显,变异系数差异较大;气孔器的长轴长度、短轴长度和面积分别为18.24~27.46μm、14.63~23.18μm和221.56~501.70μm2,变异系数分别为7.73%~15.90%、7.10%~17.44%和14.13%~32.73%,气孔器指数为0.73~0.85;气孔的长轴长度、短轴长度、面积和密度分别为8.69~15.41μm、1.94~8.49μm、15.15~104.93μm2和462.32~984.44 mm-2,变异系数分别为12.03%~22.17%、13.65%~34.10%、27.95%~54.13%和8.10%~16.99%,气孔指数为0.22~0.57;总体上,按照多数气孔器和气孔参数从大至小的变化趋势依次排序为沼生栎组、白栎组、麻栎组、槲栎组。相关性分析结果表明：供试种类的气孔密度与气孔器和气孔的长轴及短轴长度均呈极显著(P<0.01)负相关;气孔器面积与气孔器指数和气孔指数分别呈极显著和显著(P<0.05)正相关;气孔面积与气孔器和气孔的长轴和短轴长度、气孔器指数和气孔指数呈极显著正相关,但与气孔密度呈显著负相关。聚类分析结果表明：在欧氏距离10处可将13种栎属植物分为3类,第Ⅰ类包含槲栎组的8种,第Ⅱ类包含麻栎组和白栎组的3种,第Ⅲ类包含沼生栎组的2种。研究结果显示：栎属植物叶片的气孔特征具有一定的稳定性,可作为栎属植物组间分类及亲缘关系分析的依据之一。     

紫茉莉对铅胁迫生理响应的FTIR研究

铅是一种毒性强的重金属元素,一旦进入环境将很难修复,进而通过食物链危及人类健康。傅里叶变换红外光谱法(FTIR)具有准确度好、简便快捷、分辨率高的特点,是一种探讨植物重金属耐性机理的可行方法。紫茉莉是一种生长快的多年生草本植物,有应用于铅污染土壤植物稳定的前景。通过温室培养,研究不同铅处理条件下(0,50,100,200,500,1000μmol/L),紫茉莉不同组织器官(根、茎、叶)的傅立叶红外光谱(FTIR)图谱变化,结果发现,生长介质铅处理浓度低于500μmol/L时对紫茉莉的生长基本没有影响,当Pb处理浓度达到1000μmol/L时,生物量略显降低,但是各处理浓度间生物量差异性不显著。紫茉莉根组织在3420,2920,1610,1060 cm^-1 等处峰高先上升后下降,反映蛋白质、氨基酸、糖类、羧酸等物质在低铅处理条件下往往作为渗透性调节物质出现, 有机物含量升高,但随着铅含量的升高, 其合成和运输受限, 有机物含量逐渐下降;茎组织在2920,1630,1380,1060 cm^-1 等处峰高无明显变化;叶组织在1650 cm^-1 处峰高随铅处理浓度升高而升高,这可能与紫茉莉叶中蛋白质和氨基酸等物质含量升高有关。这表明,紫茉莉通过根系有机物含量的变化,将植物吸收的Pb大部分积累在根部,阻止Pb向地上部分运输,有效的保护了植物地上部分。     

十二烷基硫酸钠协同微波-酶法提取布渣叶总黄酮

采用十二烷基硫酸钠(SDS)协同微波-酶法提取布渣叶总黄酮,选取微波辐射时间(X1)、SDS质量分数(X2)、液固比(X3)、恒温水浴提取时间(X4)、酶解时间(X5)进行U15(54×3)混合水平均匀试验设计,利用偏最小二乘法(PLS)处理试验数据,建立数学模型,确定提取的最优条件并进行验证;另外,将优化后的提取结果与其他提取方法进行比较.研究结果表明:优化的提取条件为X1=1min、X2=0.16％、X3=30.75 mL/g、X4=50 min、X5=30 min.与其他提取方法相比,该法提取效率高,环保无污染,具有一定的应用价值.     

入侵杂草五爪金龙在切割处理下的再生能力

对五爪金龙(Ipomoea cairica (Linn.) Sweet)进行切割试验,对其在不同光环境及不同季节的萌芽率、成活率、主茎长度和生物量等进行研究。结果表明:五爪金龙切条越短其萌芽越迟,其成活率、主茎长度和生物量下降;五爪金龙在光下和林下的成活率无显著差异,但林下生物量较低;切条越短,林下条件越不利于主茎的伸长;冬季五爪金龙的主茎长度和生物量最低;夏季在光下和林下不能再生的最长切条长度均为4 cm;秋季均为1 cm;而冬季光下为1 cm,林下为3 cm;春季光下则为4 cm,林下为5 cm。春季时将五爪金龙切割为5 cm并置于林下是最经济的防除方法;如果不考虑季节性及光条件,应将其切割至1 cm以下的片段,可以有效防止五爪金龙再生。     

国产木兰科6属植物柱头表面形态比较

用扫描电镜对中国产木兰科单性木兰属、木兰属、木莲属、含笑属、拟单性木兰属和观光木属的42种植物柱头表面形态进行观察.结果表明,42种木兰科植物的柱头均为干柱头,包含单细胞乳突型和多细胞乳突型两类.单性木兰属和观光木属植物是单细胞乳突型;木莲属、含笑属和拟单性木兰属植物是多细胞乳突型;木兰属中木兰亚属植物两型均有,而玉兰亚属则均为多细胞乳突型.结合其他证据,本文支持单性木兰属、木莲属、含笑属、拟单性木兰属和观光木属的建立,并认为在系统学问题较复杂的木兰属中,玉兰亚属是一个相对独立的单系类群,将其独立成属也不无道理,而木兰亚属可能不是一个单系类群,还需要进一步的深入研究,积累更多的性状数据.