非生物胁迫下水稻OsMATE基因表达分析

从水稻(Oryza sativa L.)叶片中克隆到与高粱(Sorghum bicolor) SbMATE最相似的同源基因OsMATE,利用半定量RT-PCR分析了OsMATE在水稻不同组织、不同非生物胁迫以及抗铝和铝敏感水稻品种中的表达。结果表明,OsMATE在水稻根和叶中表达非常低,叶鞘中几乎没有表达;铝、镉、砷、盐、铁、PEG6000、百草枯和ABA等非生物胁迫都可以诱导水稻根OsMATE的大量表达,而在水稻叶中,只有砷、盐和PEG6000可以少量诱导OsMATE的表达;并且铝毒胁迫下抗铝品种根中OsMATE的表达明显高于铝敏感品种。这说明非生物胁迫下OsMATE在水稻抗逆中可能发挥重要作用。     

高温对水稻叶片蛋白质表达的影响

为明确高温对耐热性不同水稻品种叶片蛋白质表达的影响,以耐热性不同的2个籼稻品种双桂1号(不耐热)和黄华占(耐热)为材料,分别于苗期、减数分裂期及抽穗(始穗后0—10d)和灌浆早期(始穗后11—20d)进行高温处理,之后取材并采用双向凝胶电泳技术研究高温对不同水稻品种叶片蛋白质表达的影响。结果表明,高温胁迫导致叶片中蛋白质的变化呈4种状况:新蛋白质的产生,一些蛋白质表达量上调,一些蛋白质的表达被抑制,一些蛋白质表达量下调。蛋白质表达变化在两品种以及4个处理时期的表现不同,总体表现为在热敏感品种中表达谱发生变化的蛋白质总数高于耐热品种。质谱分析表明,差异蛋白质主要涉及光合作用和信号转导,该类蛋白质在热敏感品种中表现为不表达或表达量下降,而在耐热品种则表现为有新诱导的蛋白质的产生或表达量上调,表明参与光合作用和信号转导的蛋白质在水稻耐热机制中发挥了重要作用。     

水稻叶片对镉胁迫响应的蛋白质差异表达

为揭示水稻镉抗性的分子机理,以抗镉水稻品种P1312777和镉敏感水稻品种IR24为材料,在镉离子浓度为0(对照)、50和100 μmol·L-1条件下水培处理7 d,应用蛋白质组学方法分析了2种水稻叶片对镉胁迫响应的蛋白质差异表达.结果表明:镉胁迫下水稻PI312777叶片中共检测到差异表达蛋白质点31个,通过MALDI-TOF/MS分析,鉴定了其中的24个蛋白质(包括20个不同蛋白质,4个重复检出蛋白质);IR24叶片中共检测到差异表达蛋白质点19个,其中15个蛋白质得到鉴定.PI312777叶片鉴定出的20个蛋白质覆盖了IR24叶片鉴定的15个蛋白质,前者有4个与光合作用相关,11个与细胞防御代谢相关,3个与其他代谢相关,2个为功能未知蛋白.与对照相比,不同浓度镉胁迫下,抗镉水稻PI312777叶片中热激蛋白、谷胱甘肽还原酶、蛋白酶体α亚基6型、果糖1,6-二磷酸醛缩酶、硫氧还蛋白和DNA重组修复蛋白均上调表达;镉敏感水稻IR24叶片中热激蛋白、谷胱甘肽还原酶、蛋白酶体α亚基6型的表达无显著差异,果糖1,6-二磷酸醛缩酶和硫氧还蛋白则下调表达.此外,DNA重组修复蛋白仅在镉胁迫的PI312777叶片中表达.水稻PI312777比IR24具有更强的镉抗性与这些差异表达的蛋白质密切相关.     

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。     

硅对柱花草铝毒的解毒作用

为了解硅在解除豆科作物铝毒方面的作用,本文以5个品种的柱花草为材料研究了硅对铝胁迫条件下的植物根伸长及膜脂稳定性的影响.研究结果表明,在铝(30 μmol/L)胁迫条件下柱花草根伸长受阻、根尖丙二醛(MDA)含量和抗氧化酶(POD,CAT)活性显著增加,而硅(1.4 mmol/L)处理增加根中硅的含量而降低了铝对根伸长、MDA含量和抗氧化酶活性的影响,且铝处理前12 h供给的硅和前处理溶液及铝溶液中均加硅处理的影响均显著;在不加硅条件下西卡品种的耐铝性显著低于其它品种,而经硅预处理的植株和在预处理及铝处理期间均供应硅的植株的耐铝性不同品种间的差异不显著.这些结果表明,硅能提高柱花草的耐铝能力并影响品种间耐铝差异性.     

铝对秋葵、小麦种子萌发和幼苗生长的影响

以不同抗铝小麦（Triticum aestivum L．）基因型：Carazinho（抗铝型）和Egret（铝敏感型）为参比,研究了铝胁迫对秋葵（Hibiscus moscheutos L．）种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明：秋葵和小麦种子的萌发对铝胁迫不敏感;高浓度的AlCl3（50μmol／L）显著抑制主根和侧根伸长,但对侧根数目的影响较小;两种植物的主根伸长对铝胁迫的差异不显著,而秋葵侧根对铝毒的抗性比两个供试的小麦基因型强;50μmol／L的AlCl3显著降低两个小麦基因型的根系生物量,但秋葵的根系生物量与对照比变化不大。表明秋葵幼苗的抗铝性强于两个小麦品种,铝对秋葵、小麦侧根和主根的生长影响不同。     

不同浓度铝胁迫对小麦成熟胚再生植株及生理特性的影响

研究了酸性条件下铝胁迫对小麦的铝抗性品系Atlas66和铝敏感品系EM12的诱导、分化、根和叶细胞的某些生理特性的影响。结果表明,抗性品系小麦Atlas66受铝毒害较小,诱导率、分化率无明显变化,而铝敏感品系小麦EM12随铝浓度增大诱导率、分化率分别降至23．42％、11．87％;在不同浓度铝作用下,铝敏感品系EM12叶片中的脯氨酸含量显著升高,而铝抗性品系Atlas66叶片中的脯氨酸含量变化不大,但其根细胞壁的蛋白及己糖和糖醛酸的含量均升高,表明铝促进根细胞壁成分的合成,提高了抗铝性。     

盐胁迫下苜蓿中盐蛋白的诱导产生

盐胁迫下苜蓿叶片中蛋白质的合成受到抑制,而其离体叶绿体中蛋白质合成增强,ABA阻碍了后者的蛋白质合成。NaCl胁迫下,“松江”和“肇东”两品种的根和叶中均无新多肽出现。在盐敏感的“松江”品种离体叶绿体中,NaGl诱导70,65,60和43kD4种多肽产生,ABA诱导60和17kD两种多肽产生;在较抗盐的“肇东”品种离体叶绿体中,NaGl诱导83,80kD和43kD3种多肽产生,但100mmol/L NaCl并不诱导83kD多肽出现,ABA无明显作用。两品种的43kD多肽和肇东品种的80kD多肽都存在于类囊体膜上,而松江品种的60kD多肽则存在于叶绿体间质中。     

酸性土壤上植物应对铝胁迫的过程与机制

铝胁迫是酸性土壤上影响作物产量最重要的因素之一.目前,全球土壤酸化程度进一步加剧了铝胁迫.植物可通过将铝离子与有机酸螯合储藏于液泡和从根系中排出铝毒.排出铝毒主要通过苹果酸转运蛋白ALMT和柠檬酸转运蛋白MATE的跨膜运输来实现.编码ABC转运蛋白和锌指转录因子的基因与植物抗铝胁迫有关.这些抗铝毒基因的鉴别使得通过转基因和分子标记辅助育种等生物技术来提高农作物的抗铝毒能力成为可能.最后提出了植物抗铝胁迫研究中需要解决的关键问题及今后的研究方向.     

水稻miR169o及其靶基因OsNF-YAs对缺水胁迫的早期表达模式

Micro RNAs(mi RNAs)是一类小的非编码RNA,在植物逆境胁迫应答中发挥重要的调控作用。mi R169可受干旱胁迫诱导表达,而过表达mi R169则可以增强植物对干旱的耐受性。然而,mi R169及其靶基因NF-YAs在水稻干旱胁迫条件下的表达动态至今尚不清楚。对水稻进行不同时间缺水处理,用q RT-PCR法定量测定了水稻根、茎、叶组织中mi R169o及其靶基因表达的动态变化。结果表明,随着缺水处理时间的增加,水稻不同组织中mi R169o表达量总体上有升高趋势;而靶基因(NF-YA1、NFYA2和NF-YA3)表达模式基本与mi R169o的表达模式相反,但并不全部对应。推测在水稻干旱胁迫早期反应中,mi R169o可能主要调控了部分特定靶基因的表达。此外,mi R169o在水稻根、茎、叶组织中的表达和丰度存在着明显的差异,具有组织特异性。     

铝胁迫下水稻幼苗根系的生理特性

以4叶1心期的水稻幼苗为材料,在水培条件下,研究了0、0.5和7.5 mmol·L^-1Al胁迫下水稻Al敏感品种IR24、耐Al品种金优725和两优培九幼苗根系的生理特性.结果表明：在7.5 mmol·L^-1Al胁迫下,耐Al品种根系活力下降幅度远小于Al敏感品种,Al敏感品种H₂O₂含量较Al耐性品种高.在Al胁迫下,各品种根系线粒体中CAT的增加幅度较小;IR24和金优725根系的线粒体POD活性随Al胁迫浓度的增加先升后降,两优培九POD活性则呈增加趋势;IR24根系线粒体APX活性随Al胁迫浓度的增加先升后降,金优725和两优培九的线粒体APX活性则呈上升趋势.随Al胁迫浓度的增加,各品种根系谷氨酸含量先增加后下降,柠檬酸含量下降,磷酸烯醇式丙酮酸含量增加.Al敏感品种抗氰呼吸速率占总呼吸的比率较耐Al品种明显降低.     

水稻病程相关基因OsPR1b启动子的表达特性研究

目的:分析水稻病程相关基因OsPR1b的表达特性,以进一步了解其表达和调控机制。方法:利用PCR技术从水稻日本晴基因组中扩增OsPR1b基因的启动子片段,命名为OsPR1bp,并构建相应的OsPR1bp::GUS融合表达载体,采用农杆菌介导的转基因技术获得转基因植株,进行GUS组织化学分析;利用Real-time PCR对OsPR1b基因在植物激素、非生物因子和水稻白叶枯菌(Xoo)毒性菌株P10(PXO124)处理下的表达水平进行分析。结果:GUS组织染色结果表明OsPR1b在水稻叶片中的表达量较高,而在茎、根、愈伤和花器中的表达量较低;植物激素水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、激动素(KT)、脱落酸(ABA)及NaCl、PEG均可不同程度地提高OsPR1b在叶片中的表达水平,Me-JA、KT和NaCl的处理能提高其在根部的表达水平,但这些激素在诱导OsPR1b在叶片和根部的表达程度上存在明显差异;单独接种Xoo毒性菌株P10 24 h对OsPR1b表达的影响不大,而MeJA与其共同处理后则可显著增强其在叶片中的表达。结论:作为一种防卫基因,OsPR1b在健康植株中的表达水平较低,容易受盐/干旱胁迫及Xoo病原菌的诱导,多种植物激素如JA、KT和ABA很可能作为信号分子参与激活和介导了这种系统性的反应。     

二色补血草液泡膜H^＋-ATP酶C亚基（LbVHA-C）基因克隆和表达分析

从二色补血草cDNA文库中分离出一个V-H^＋-ATP酶C亚基（LbVHA-C）基因全长cDNA序列。该基因全长为729bp。其中,开放读码框（ORF）为498bp,编码165个氨基酸,预测编码蛋白的分子量为16.6kDa,理论等电点为8.62。用实时定量RT-PCR方法进一步研究二色补血草在NaCl、NaHCO3和NaCO3胁迫下的不同时间内该基因表达模式的结果表明,NaCl强烈诱导二色补血草叶组织中LbVHA-C基因的表达,但其根部的表达变化不明显。NaHCO3胁迫下LbVHA-C基因在根部组织的表达受抑制。Na2CO3胁迫24h时的LbVHA-C基因在根和叶部组织中的表达都强烈受抑制,随后在根和叶组织的表达量逐步升高。     

盐胁迫下水稻叶绿体中Na+、Cl-积累导致叶片净光合速率下降

研究了0-200mmol/L的NaCl胁迫下耐盐性不同的水稻品种Pokkali(耐盐）和Peta(盐敏感）根系,叶片和叶绿体中Na^ ,K^ 和Cl^-含量的变化及其与叶片光合作用的关系。结果表明：随着NaCl胁迫时间和浓度的增加,供试2个品种在根,叶片和叶绿体中Na^ ,Cl^－含量增加,K^ 含量下降。耐盐品种体内Na^ ,Cl^－含量增加或K^ 含量减少的幅度小于盐敏感品种。在200mmol/L的NaCl胁迫下盐敏感品种根,叶片和叶绿体中的Na^ /K^ 分别是耐盐品种的208％,308％和297％。与Na^ 相比,耐盐品种根系对K^ 吸收和向叶片运输的选择性（SK,Na)较强。但在经过0,100和200mmol/L的NaCl处理后2个品种叶绿体中的Na^ /K^ 均高于叶片（SK,Na均小于1）。盐胁迫下水稻叶绿体中Na^ ,Cl^-含量和Na^ /K^ 与叶片净光合速度呈极显著负相关。     

盐胁迫下水稻叶绿体中Na~ 、Cl~-积累导致叶片净光合速率下降

研究了 0～ 2 0 0mmol/L的NaCl胁迫下耐盐性不同的水稻品种Pokkali(耐盐 )和Peta(盐敏感 )根系、叶片和叶绿体中Na 、K 和Cl-含量的变化及其与叶片光合作用的关系。结果表明 :随着NaCl胁迫时间和浓度的增加 ,供试 2个品种在根、叶片和叶绿体中Na 、Cl-含量增加 ,K 含量下降。耐盐品种体内Na 、Cl-含量增加或K 含量减少的幅度小于盐敏感品种。在 2 0 0mmol/L的NaCl胁迫下盐敏感品种根、叶片和叶绿体中的Na /K 分别是耐盐品种的 2 0 8%、30 8%和 2 97%。与Na 相比 ,耐盐品种根系对K 的吸收和向叶片运输的选择性 (SK ,Na)较强。但在经过0、10 0和 2 0 0mmol/L的NaCl处理后 2个品种叶绿体中的Na /K 均高于叶片 (SK ,Na均小于 1)。盐胁迫下水稻叶绿体中Na 、Cl-含量和Na /K 与叶片净光合速率呈极显著负相关。     

番茄LeCIPK3的克隆及非生物胁迫诱导的表达分析

CIPK是植物钙感受器蛋白钙调磷酸酶B类似蛋白特定靶向的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。采用同源基因克隆法,在番茄叶中克隆了一个与AtCIPK3处于同一亚组的基因,命名为LeCIPK3。表达分析表明,LeCIPK3主要在根和花中表达,在叶中的表达受脱落酸、聚乙二醇及低温的诱导,可能在番茄多种胁迫抗性中起重要作用。     

大豆和水稻对铝胁迫响应的生理机制

通过水培方式,研究了铝处理对双子叶植物大豆和单子叶植物水稻根系生长、养分吸收、根系内含物及根分泌物的影响.结果表明,低铝 (10 μmol·L^-1)浸种刺激大豆种子萌发和根系的生长,对水稻无明显促进作用.铝处理增加了两种作物根系对P的吸收,降低K、Ca、Mg的吸收.水稻比大豆根系积累较少的Al和更多的P.铝胁迫条件下,大豆和水稻根系内源可溶性蛋白含量升高、可溶性酚含量下降、可溶性糖含量先上升后下降,且大豆根系内源柠檬酸含量下降明显.与大豆相比,水稻积累较低的柠檬酸和较高的可溶性蛋白、可溶性酚,但两者可溶性糖没有差异.铝处理增加大豆根系柠檬酸、可溶性蛋白、可溶性酚、可溶性糖的分泌量,且大豆分泌量显著高于水稻.在铝处理条件下,大豆根系具有较高的阳离子交换量(CEC),而水稻的CEC较低.这说明大豆和水稻对铝胁迫具有不同的生理反应,水稻的高耐铝性可能与其较高的磷吸收和较低的CEC有关,而与其根系分泌物的关系不大.     

Cd胁迫对黄菖蒲幼苗4种抗氧化酶活性的影响

采用水培法对Cd胁迫下黄菖蒲（Iris pseudacorus L．）幼苗叶片和根系中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）及抗坏血酸过氧化物酶（APX）的活性进行了研究。结果表明,10、40和120mg·L^-1Cd胁迫下,黄菖蒲幼苗叶片和根系中4种酶活性的变化不同。10和40mg·L^-1 cd胁迫下,黄菖蒲幼苗叶片和根系中的POD及APX活性、叶片中的SOD活性及根系中的CAT均明显高于对照;在120mg·L^-1 Cd胁迫下,叶片中的POD活性及根系中的POD和CAT活性均高于对照;各处理组根系中的SOD活性均低于对照。随处理时间的延长,40和120mg·L^-1Cd胁迫处理组叶片的CAT活性和120mg·L^-1Cd胁迫处理组根系的APX活性逐渐降低,其他处理组不同酶的活性逐渐升高或先升后降。黄菖蒲叶片及根系中的4种酶对Cd胁迫的响应能力有差异,其中POD可能是黄菖蒲耐Cd胁迫的主要抗性诱导酶。     

耐盐杂草稻3个锌指蛋白基因家族的实时定量分析

利用在300余份来源于辽宁、吉林、黑龙江、内蒙古、江苏等地的杂草稻材料中筛选出耐高盐杂草稻材料WR03-12。通过RT-PCR的方法得到盐胁迫下WR03-12与盐敏感栽培稻‘越光’幼苗的cDNA第一链,对3个锌指蛋白基因家族的6个基因表达情况进行了荧光实时定量分析。结果表明,2个C2C2型锌指蛋白基因SRZ1与SRZ2受到高盐胁迫的负向诱导,WR03-12受负向诱导程度要小于‘越光’;2个TFIIIA型锌指蛋白基因ZFP18与ZFP245受到盐胁迫的正向诱导,WR03-12受诱导程度也小于‘越光’;具有A20锌指结构的基因AACZ1基因在越光中不受盐诱导,而在WR03-12中受短时间诱导后,第7天已经恢复到胁迫前水平。具有AN1锌指结构的基因AACZ2在‘越光’与WR03-12中均不受盐胁迫诱导,且表达水平没有显著差别。杂草稻WR03-12与‘越光’对于盐胁迫的应答机制可能在转录调控方面存在差别。