水曲柳FmJAZ1基因在非生物胁迫中的响应模式和激素诱导表达分析

克隆FmJAZ1基因,明确其在低温和NaCl胁迫中的响应模式和激素诱导下的转录表达特性。通过基因克隆的方法得到水曲柳中的FmJAZ1基因,利用生物信息学软件对所得到的序列进行分析并构建系统进化树,对水曲柳FmJAZ1基因进行了时空表达特异性的分析,对根、茎、叶、芽、雄花、雌花、种子等7个部位以及在5-9月5个月份分别取样,对水曲柳进行低温(4℃)和盐胁迫(200 mmol/L NaCl)2种非生物胁迫处理以及脱落酸(ABA)、赤霉素(GA3)、生长素(IAA)、茉莉酸(JA)、水杨酸(SA)等激素信号诱导处理,然后对试验材料进行荧光定量分析。克隆出全长为684 bp的核苷酸序列。生物信息学软件分析得到JZA1基因具有完整的开放阅读框,编码227个氨基酸,JAZ1蛋白不含有信号肽,不属于跨膜蛋白,为不稳定亲水性蛋白。时空表达结果显示,FmJAZ1基因在茎中表达量最高,且在8月份表达量最高;非生物胁迫结果表明低温处理后FmJAZ1在6h、24h表达量较高;而NaCl处理后,在24 h表达量较高,且该基因响应低温胁迫较NaCl胁迫迅速;激素信号诱导结果显示,处理后不同时间,基因表达量变化较为明显,其中GA3处理后3h最为明显,为对照组的77.3倍,分析了FmJAZ1基因在低温、NaCl胁迫和激素诱导下的表达模式。FmJAZ1基因充分响应了逆境胁迫和激素信号诱导,通过蛋白和基因层面对逆境进行响应,JAZ蛋白在其中起到了桥梁的作用,并扮演了重要的角色。     

水曲柳BZR1基因克隆及其表达模式分析

研究水曲柳BZR1基因应答非生物胁迫及激素信号的表达模式,对探究BR在水曲柳生长发育及响应环境胁迫方面的作用有重要意义。本研究以水曲柳为材料,PCR克隆得到目的基因,通过生物信息学软件分析分子结构特征,利用荧光定量PCR探究FmBZR1在低温、盐胁迫及ABA、IAA、GA3诱导下的表达模式。生物信息学分析表明,FmBZR1基因全长984 bp,编码327个氨基酸,FmBZR1蛋白为亲水性蛋白,与樟子松BZR1蛋白的同源性较高。在非生物胁迫与激素诱导下,结果表明,与对照组相比,FmBZR1基因表达量有显著差异。低温处理6 h、盐处理24 h后表达量最高,分别为对照组的1.98、10.13倍。ABA、IAA、GA3处理3 h后基因表达量最低,分别为对照组的0.52、0.41、0.50倍;GA3处理24h后基因表达量最高,为对照组的6.23倍。FmBZR1基因在水曲柳生长发育及各种胁迫应答的过程起到了十分关键的作用。     

水曲柳FmWRKY44基因克隆及表达分析

克隆水曲柳FmWRKY44基因,探究其在非生物胁迫和激素胁迫中的作用。利用水曲柳干旱转录组序列设计特异引物,克隆FmWRKY44基因的完整ORF序列,并对该序列及其编码产物进行生物信息学分析,采用qRT-PCR技术分析FmWRKY44表达模式。克隆了一个水曲柳WKRY基因,编码区长1383bp,编码460氨基酸。对其编码蛋白分析发现其为稳定亲水蛋白,亚细胞定位预测主要在细胞核,进行保守域及同源性分析分析,属于WRKYⅠ类家族,命名为FmWRKY44。qRT-PCR分析发现,FmWRKY44在种子中高度表达,并不同程度响应低温、高温、盐和干旱4种非生物胁迫。同时发现FmWRKY44与NAA、ABA、GA3、JA植物激素响应,水曲柳FmWRKY44基因积极响应低温、高温胁迫。     

香鳞毛蕨DfDREB基因克隆与表达模式分析

DREB(dehydration-responsive element-binding)转录因子是响应非生物胁迫反应的主要调节因子,为探索DREB在多年生草本药用植物香鳞毛蕨[Dryopteris fragrans(L.) Schott]抗逆过程中的功能,该研究克隆了DfDREB基因并进行生物信息学分析,采用qRT-PCR方法分析了DfDREB基因在不同激素及干旱、NaCl、高温和低温等逆境胁迫处理下的表达模式。结果表明:(1)成功获得DfDREB基因全长1 203 bp,其编码401个氨基酸,相对分子质量为43.66 kD,等电点为6.13,是亲水性非分泌蛋白,该蛋白具有AP2保守结构域,属于AP2家族。(2)实时荧光定量PCR分析表明,DfDREB基因在香鳞毛蕨根、叶柄和叶中均有表达,其中在叶中表达量最高,根中表达量最低;在水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)和乙烯利(ETH)处理时,DfDREB基因表达上调,并都在1 h时表达量达到峰值;在脱落酸(ABA)处理时,DfDREB基因的相对表达量仅在12 h和24 h时呈上调表达,其余时间为下调表达;在干旱、NaCl和高温处理时,DfDREB基因表达均上调;低温处理0.5 h和12 h时DfDREB基因表达显著上调,但在低温处理1～6 h和24 h时无明显变化。研究表明,DfDREB基因响应激素和非生物胁迫处理,且基因表达受胁迫诱导。该研究结果为进一步探索香鳞毛蕨抗逆分子机制奠定了基础。     

水稻NAM基因家族的全基因组鉴定及表达分析（英文）

植物特异性转录因子NAM家族从属于NAC转录因子超家族,在植株生长发育、生理代谢以及应对各种胁迫反应中均发挥重要作用。该研究采用生物信息学方法鉴定水稻基因组中的NAM基因,分析其时空表达模式、亚细胞定位以及蛋白相互作用,并采用实时定量qRT-PCR方法分析不同外源激素(如SA、ABA和MeJA)以及非生物胁迫(包括干旱、盐和冷)处理下各NAM基因的表达特征,为进一步探索NAM基因在非生物胁迫中的功能和应激机制以及激素调控途径奠定基础。结果显示:(1)从水稻基因组中共鉴定出48个NAM基因,进化分析将其分为5个亚家族;NAM基因在水稻基因组中存在9对片段复制事件。(2)组织表达分析显示,NAM基因在水稻不同组织及发育时期表现特异性表达,特别是叶鞘、茎和节的生长过程中高表达,且大多数是核定位,并存在多种蛋白互作。(3)实时定量qRT-PCR表达分析显示,10个NAM基因在不同组织中均特异表达;大部分NAM基因在盐和干旱胁迫下表达上调,而在冷胁迫下表达降低;SA、ABA和MeJA处理均可显著改变各NAM基因的表达水平。研究表明,NAM基因在水稻生长发育、激素应答和非生物胁迫响应中具有重要作用。     

甘蔗(Saccharum spp.hybrids)木菠萝素(Jacalin)基因的克隆及生物信息学分析

木菠萝素(Jacalin)类凝集素(jacalin-related lectins,JRLs)是一类糖结合蛋白,以家族形式存在于植物中并参与各种生物进程,是植物凝集素超家族中的一类新成员。本研究从甘蔗(Saccharum spp.hybrids)叶片全长c DNA文库中克隆了一个甘蔗木菠萝素基因的c DNA全长序列,命名为Sc JRL(Gen Bank登录号为:KT971368)。Sc JRL全长845 bp,开放读码框长444 bp,共编码147个氨基酸。生物信息学分析显示,Sc JRL推导编码的蛋白为稳定亲水性蛋白,分子量为16.15 k D,预测等电点为6.13。采用实时荧光定量PCR技术,对Sc JRL基因在不同浓度以及不同处理时间的非生物胁迫处理下的表达进行了检测。结果显示,Sc JRL基因分别受Me JA(100μmol/L),SA(5 mmol/L)和H2O2(10 mmol/L)的诱导上调表达,且在处理3 h时表达量已达到最高;Sc JRL基因还分别受到ABA(100μmol/L)和Na Cl(250 mmol/L)的抑制而下调表达,且二者呈现出相同的表达模式。此外,不同处理的H2O2均诱导Sc JRL显著上调表达。当采用中等浓度的外源胁迫处理时,Sc JRL对ABA或Na Cl应答趋势的一致性,以及Sc JRL对SA或H2O2应答趋势的一致性,这说明甘蔗Sc JRL基因作为早期响应基因参与了Me JA和SA信号通路介导的甘蔗防御反应。并且该基因经由SA信号通路正向调控参与了甘蔗应答氧化胁迫,在甘蔗应答抗氧化胁迫机制过程中扮演积极的角色。此外,Sc JRL还经由ABA信号通路介导参与了甘蔗应答盐胁迫,且与ABA信号呈正相关。     

番茄SlGRAS4基因特征分析和耐热功能鉴定

GRAS转录因子是调控植物生长发育和非生物胁迫响应的重要转录因子之一,而目前还没有GRAS调控高温胁迫的研究。为了深入研究番茄SlGRAS4生物功能,以耐热番茄LA2093为试验材料,分析番茄SlGRAS4基因结构、启动子序列及进化关系,利用qRT-PCR检测SlGRAS4在不同胁迫和不同激素处理下的表达水平,利用VIGS验证SlGRAS4基因耐热功能。结果表明:(1)生物信息学分析显示,SlGRAS4蛋白长度为666 aa,分子量为75 737.72 Da,理论等电点为6.31,含有GRAS转录因子家族典型的结构域,主要集中在C末端的277～657 aa之间;在SlGRAS4启动子区域发现脱落酸(ABA)和水杨酸(SA)响应元件;SlGRAS4与烟草NtGRAS1蛋白亲缘关系最近,推测SlGRAS4可能与其同源基因具有相似的生物功能。(2)在高温、低温、盐和干旱胁迫处理12 h时番茄SlGRAS4基因表达量升至最高,分别增加到对照的8.86、4.86、55.38和7.63倍;在ABA和SA激素处理8 h时SlGRAS4基因的表达量达到峰值,分别达到对照的120.72和3.55倍,说明SlGRAS4可能参与了多种非生物胁迫响应和激素信号传导。(3)沉默SlGRAS4基因番茄植株(VSlGRAS4)在高温胁迫下较对照植株(Ve)更容易萎蔫,且F_v/F_m与SOD、POD活性显著降低,REL和H_2O_2含量显著升高,说明在高温胁迫下沉默SlGRAS4使番茄植株细胞膜氧化损伤加重,光合能力降低,活性氧(ROS)清除酶活性减弱。(4)qRT-PCR分析显示,VSlGRAS4植株中高温信号应答关键基因HsfA1b、ROS信号应答基因ZAT10和ZAT12以及ROS清除酶编码基因CuZnSOD、FeSOD、APX1、APX2、CAT的表达水平均显著低于Ve植株,表明SlGRAS4转录因子可以通过调控高温和ROS信号转导来影响番茄的耐热性。研究认为,高温、低温、干旱、盐、ABA和SA均可显著诱导番茄SlGRAS4基因的表达,沉默SlGRAS4基因番茄植株的耐热性显著降低,证明番茄SlGRAS4基因具有耐热功能,为进一步解析SlGRAS4参与番茄耐热调控的分子机制奠定基础。     

水曲柳S6K基因的生物信息学及胁迫和激素下的表达分析

以所获取的水曲柳FmS6K基因（FmS6K1和FmS6K2）为对象,解析其核苷酸序列及其所编码蛋白质的基本信息,探索非生物胁迫和植物激素条件下基因的表达特征。结果表明,FmS6K1和FmS6K2基因长度分别为1 583和1 796 bp,分别编码480和483个氨基酸,二者均含有完整的开放阅读框。FmS6K1为两性蛋白,FmS6K2是亲水蛋白,二者均不含有信号肽。低温（4℃）和盐（NaCl）胁迫均影响FmS6K1和FmS6K2基因的表达,水曲柳根、茎、叶中的FmS6K1和FmS6K2基因对盐更加敏感,FmS6K2基因比FmS6K1基因对低温和盐胁迫的响应更为敏感;外源ABA、GA和IAA均能够影响FmS6K1和FmS6K2基因的表达,FmS6K1在水曲柳根、茎、叶中对外源的IAA响应更大;水曲柳根茎叶中FmS6K2基因均对外源ABA处理有显著上调应答,对外源GA的响应主要在根中,但对IAA的应答主要在茎和叶片中。上述结果表明FmS6K基因在调控植物生长发育和适应逆境胁迫方面扮演重要角色。     

水杨酸对高温胁迫下半夏幼苗内源激素含量的影响

以半夏37℃高温倒苗过程中的叶片和块茎为材料,考察了不同浓度外源水杨酸(SA)处理的倒苗率,采用ELISA方法研究了0.5 mmol/L外源SA对半夏叶片和块茎中内源激素GA3、IAA、ABA、ZR和JA含量的影响.结果表明:随着高温胁迫时间的延长,半夏出现倒苗现象,并以0.5 mmol/L的SA处理后半夏倒苗率最低.倒苗过程中叶片和块茎中GA3、IAA、ZR含量逐渐下降.而ABA和JA含量显著上升.0.5 mmol/L SA处理条件下叶片中生长促进类激素GA3、IAA、ZR含量高于同期对照,生长抑制类激素ABA和JA含量低于同期对照;块茎中ABA、IAA和JA的含量低于同期对照.GA变化不明显,而ZR处理前期低于对照,后期高于对照.可见,一定浓度的外源SA可通过改变高温胁迫下半夏内源激素水平来促进其生长,延缓其倒苗.     

菠萝VOZ转录因子序列特征及其对非生物胁迫的响应

为探究菠萝(Ananas comosus)维管植物锌指蛋白转录因子(VOZ)家族的序列特征及表达特征,该研究采用生物信息学的方法对菠萝VOZ转录因子家族进行序列分析,并通过qRT-PCR技术研究了NaCl、干旱和低温(4℃)等逆境处理对菠萝VOZ家族基因表达的影响。结果表明:(1)菠萝与拟南芥、水稻的VOZ转录因子家族均含有2个保守区域,且菠萝VOZ蛋白均为亲水酸性蛋白;蛋白质二级结构显示,菠萝VOZ蛋白主要结构元件为α-螺旋和无规则卷曲。(2)qRT-PCR分析显示,不同非生物胁迫下,AcoVOZ1和AcoVOZ2的表达量与对照差异显著,且NaCl、干旱、低温(4℃)、甘露醇、ABA、Eth胁迫下,AcoVOZ1和AcoVOZ2的表达量均呈显著下降趋势。研究推测,菠萝VOZ转录因子家族以负调控的方式参与菠萝抗高盐、干旱、低温(4℃)等非生物胁迫的应答反应,为进一步研究菠萝抗逆分子机制和菠萝抗逆性基因工程改良奠定了技术基础。     

薇甘菊花芽分化前后内源激素及相关基因表达的研究

以云南省瑞丽市勐秀林场扦插种植的薇甘菊为试材,采用液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)技术对花芽未分化期和花序原基分化期花芽中的生长素(IAA)、赤霉素(GA)、脱落酸(ABA)、反式玉米素(tZ)、异戊烯腺嘌呤(IP)、1-氨基环丙烷羧酸(ACC)、茉莉酸(JA)和水杨酸(SA)含量进行定量分析,同时基于转录组基因功能注释数据对内源激素合成、代谢及信号转导途径相关基因进行表达分析,以探讨不同内源激素对薇甘菊花芽形成的调控作用,以及内源激素合成和信号转导途径相关基因调控薇甘菊花芽分化的机制,为后期通过外源激素调控薇甘菊内源激素水平的方式来控制薇甘菊的有性繁殖提供理论和技术支持。结果表明：(1)薇甘菊未分化期花芽中GA₁₅、GA₁₉、GA₂₀、GA₂₄、IAA、ABA和ETH含量低于花序原基分化期,而未分化期花芽中两种细胞分裂素tZ和IP含量显著高于花序原基分化期。(2)基于RNA-seq测序结果,在薇甘菊两个花芽分化时期共获得7 116个差异表达基因(DEGs),其中上调3 907个,下调3 209个。(3)在内源激素合成方面,参与GA₁₅、GA₁₉、GA₂₀、GA₂₄、IAA、ABA和ACC合成的大量DEGs在花序原基分化期上调表达,这与它们在薇甘菊花序原基分化期的高含量趋势相一致;参与IAA合成的YUCCA基因家族和ACC合成的ACS基因在花序原基分化期的高表达也可能参与促进薇甘菊花芽分化。(4)在植物激素转导途径中,在花序原基分化期,生长素信号转导途径通过AUX/IAA(gene-E3N88_07743)的下调表达和ARF(gene-E3N88_41119)的上调表达,乙烯信号转导途径通过ERF(gene-E3N88_41547)的上调表达,赤霉素信号转导途径通过GID1(gene-E3N88_19448)基因的上调表达,细胞分裂素信号转导途径通过B-ARR(gene-E3N88_28086)和A-RRR(gene-E3N88_40764)基因的下调表达,脱落酸途径通过AREB(gene-E3N88_18558)基因的上调表达,茉莉酸信号转导途径通过JAZ(gene-E3N88_05628)的上调表达和MYC2(gene-E3N88_32405)的下调表达来调控薇甘菊花芽分化。研究发现,高水平的GA₁₅、GA₁₉、GA₂₀、GA₂₄、IAA、ABA和ACC有利于薇甘菊的花芽分化;薇甘菊在花芽分化过程中通过改变不同种类内源激素合成、代谢基因的表达来调控激素浓度,而激素又通过信号转导途径引起下游基因的表达,进而调控薇甘菊的花芽分化。     

中国沙棘克隆生长对灌水强度的响应规律及其激素调控机制

关于中国沙棘克隆生长调节研究目前局限于外在机制,旨在探讨其克隆生长对灌水强度的响应规律及其激素调控的内在机制。结果表明:随着灌水强度的增大,分株生长、克隆繁殖、克隆扩散能力先升后降,IAA(吲哚-3-乙酸)、ZR(玉米素核苷)、GA_3(赤霉酸)含量及其与ABA(脱落酸)的比值先升后降而ABA含量先降后升。同时,分株生长、克隆繁殖、克隆扩散能力与IAA、ZR、GA_3含量以及IAA/ABA、ZR/ABA、GA_3/ABA呈极显著或显著正相关,与ABA含量呈极显著负相关。灌水强度过小或过大,IAA、ZR、GA_3含量以及IAA/ABA、ZR/ABA、GA_3/ABA低而ABA含量高,克隆生长潜力受到抑制,种群以分株小、数量少(分布稀疏)、扩散(水平根延伸和分枝)能力弱为特征,克隆生长格局倾向于"游击型"、种群早衰概率高;灌水强度适宜,IAA、ZR、GA_3含量以及IAA/ABA、ZR/ABA、GA_3/ABA高而ABA含量低,克隆生长潜力得以充分发挥,种群以分株大、数量多(分布密集)、扩散能力强为特征,克隆生长格局倾向于"聚集型"、种群稳定性高。随着灌水强度过小-适宜-过大的连续变化,中国沙棘通过改变激素状况调控克隆生长,从而形成与灌水强度相适应的克隆生长格局连续体"游击型-聚集型-游击型",种群稳定性呈"低-高-低"的连续变化过程。由此可见:灌水强度诱导内源激素发生改变,激素特征调控克隆生长格局,克隆生长格局决定种群稳定性。     

梾木种子低温层积过程中内源激素含量的动态变化特征

应用酶联免疫吸附测定法(ELISA)研究了梾木种子低温层积过程中内源激素含量的动态变化,分析了内源激素与种子休眠与发芽的关系。结果表明:(1)梾木种子中IAA含量在层积处理初期剧烈降低,持续一段时间后又显著升高,但后期下降,且IAA/ABA也出现同样的变化;种子中ABA含量在层积处理前期较高,但随着处理时间的延长趋于下降;种子内GA1/3含量以及GA1/3/ABA均随层积处理时间的延长逐渐增大;种子内ZRs和iPAs含量的变化相对较为平稳,尽管有一定的波动,但整体呈渐趋增高趋势。(2)梾木种子发芽率及发芽势在未经层积处理以及处理时间少于90d的条件下均为0,但随着层积处理时间的延长二者明显上升,层积处理的时间长短对梾木种子萌发有显著影响。(3)相关分析表明,梾木种子内GA1/3含量与种子的发芽率、发芽势均呈显著正相关关系,相关系数分别为0.688、0.662;种子内GA1/3/ABA增大有利于种子休眠解除和萌发。     

Effect of jasmonic acid on endogenous gibberellins and abscisic acid in rice under NaCl stress

Content of endogenous abscisic acid (ABA) increased in rice plants under salt stress. Pre- or post-treatment by jasmonic acid (JA) mostly further increased ABA content. In the presence of salt stress also content of gibberellins (GAs) mostly increased more after treatment by JA. Endogenous content of bioactive GA₁ was higher in post-treatment by JA than in pre-treatment by JA.This study was supported by the Korea Science and Engineering Foundation (2000-2-20100-001-3)     

檀香NDH脱氢酶基因的克隆、定位与启动子分析

为研究檀香NDH脱氢酶基因的功能和调控机制,该文以檀香心材为材料,利用RACE技术克隆SaNDH6基因的全长序列,利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术分析其组织和激素处理后的表达模式,在拟南芥原生质体观测其亚细胞定位,利用PlantCARE分析SaNDH6起始密码子ATG上游2 kb的启动子序列,同时运用PlantRegMap预测可能与其结合的转录因子。结果表明:(1)SaNDH6编码303个氨基酸,为疏水蛋白,亚细胞定位于叶绿体。(2)进化树分析表明,檀香SaNDH6与木本植物NDH6进化关系较近。(3)PlantCARE分析发现,SaNDH6启动子中除含有ACE、AE-box、Box 4、G-Box和GT1-motif等大量光响应元件外,同时还有茉莉酸甲酯(MeJA)反应元件CGTCA-motif和TGACG-motif,赤霉素(GA₃)响应元件P-box,以及防御和胁迫响应元件TC-rich repeats等。(4)PlantRegMap分析发现,有76个转录因子可能与SaNDH6启动子结合,其中ERF家族最多,达40个。(5)SaNDH6在檀香的根、心材、叶片和愈伤组织中均有表达,其中在叶片中的表达量较高; 用1×10^-4 mol·L^-1的MeJA和GA₃分别处理檀香愈伤组织后,与处理前(0 h)相比,SaNDH6的表达均在3 h后显著升高。综上结果表明,檀香SaNDH6为核基因编码的蛋白,受光和激素等诱导表达,SaNDH6可能参与檀香逆境胁迫反应的过程。     

枣花芽分化过程中营养物质和内源激素含量及抗氧化酶活性变化研究

以新疆主栽品种灰枣和骏枣的花芽为材料,测定不同分化时期花芽的可溶性糖、还原糖、淀粉、可溶性蛋白含量,SOD、POD、PPO、CAT活性以及内源GA3、IAA、ABA、ZT水平的变化,并分析它们与花芽分化的关系,为枣花芽分化调控提供理论参考.结果表明:(1)灰枣和骏枣花芽可溶性糖、还原糖和淀粉含量在花芽分化过程的变化趋势...     

马尾松HDR基因克隆及其对旱与盐胁迫的响应

干旱和土地盐渍化是制约林业可持续发展的重要因素,植物在遭受生物或非生物胁迫时,会在叶片释放萜类等挥发性物质。1-羟基-2-甲基-2-(E)-丁烯基-4-焦磷酸还原酶(HDR)是MEP途径的末端活性酶,具有提供前体萜类物质和主要限速作用。为探究马尾松HDR基因是否参与干旱和盐胁迫条件下的胁迫响应,该研究克隆了马尾松HDR基因开放阅读框,并初步分析了其生物信息、组织特异性表达水平和初步功能。结果表明:(1)PmHDR基因编码区长度为1 458 bp,编码485个氨基酸,其编码蛋白包含LytB/IspH基因超家族的核心序列和PLN02821多功能结构域,属于HDR家族。(2)PmHDR密码子使用偏好性较弱,偏好使用A/U结尾的密码子,烟草、拟南芥与酿酒酵母更适合作为其异源表达受体。(3)qRT-PCR结果显示,PmHDR基因在马尾松老叶中表达量最高,其次为幼叶、幼茎和老茎,在根中表达量最低。(4)构建基因表达载体pBI121-PmHDR并转化拟南芥,转基因拟南芥对干旱和盐胁迫表现出更强的抗逆性。以上研究结果表明PmHDR参与了植物干旱和盐胁迫的响应和调节,并为马尾松抗逆育种提供了一定的理论支持。     

外源GA3对紫斑牡丹幼苗叶片解剖结构与光合特性及内源激素含量的影响

以1年生紫斑牡丹幼苗为试验材料,采用不同浓度(0、100、300、500 mg/L)赤霉素(GA_3)喷施叶片处理,通过透射电镜、扫描电镜、光学显微镜观察幼苗叶片解剖结构,光合仪测定幼苗光合参数并以酶联免疫吸附法测叶片内源激素含量,探究外源GA_3对紫斑牡丹幼苗叶片解剖结构、光合特性和内源激素水平的影响。结果表明:(1)低浓度GA_3处理的紫斑牡丹叶肉细胞增大,栅栏组织外层细胞中叶绿体数量增加,高浓度GA_3处理则与之相反;GA_3处理叶片的栅栏组织/海绵组织比值(P/S)、组织结构紧密度(CTR)均下降,而其组织结构疏松度(SR)增加;GA_3处理的幼苗叶片的叶肉细胞内各叶绿体大小显著大于对照,随着GA_3处理浓度增加,紫斑牡丹叶肉细胞内叶绿体的体积趋于增大,类囊体垛叠凝聚逐渐松散,叶绿体上淀粉颗粒在300 mg/L GA_3处理中较明显;叶片气孔长度、宽度、气孔器大小、气孔开度和气孔密度随着GA_3浓度升高先升高后下降,同时叶片上表皮角质层厚度随GA_3浓度的升高而增加。(2)紫斑牡丹叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(Cond)、蒸腾速率(T_r)、水分利用率(WUE)在100和300 mg/L GA_3处理下大都显著高于对照,且300 mg/L GA_3处理显著高于其余处理,而其在500 mg/L GA_3处理下显著低于对照。(3)紫斑牡丹叶片脱落酸(ABA)和吲哚乙酸(IAA)含量均在500 mg/L GA_3下显著高于对照,而在其余浓度处理下不同程度低于对照,叶片内源玉米素核苷(ZR)和GA_3含量均在300 mg/L GA_3处理下显著高于其余处理和对照,而其余处理相比对照均无显著变化;叶片的ZR/ABA、ZR/IAA、ZR/GA_3和(IAA+GA_3+ZR)/ABA比值都在300 mg/L GA_3处理下显著高于其他处理,叶片的IAA/ABA和ABA/GA_3比值均在500 mg/L GA_3处理下显著高于其他处理。研究发现,适宜浓度外源GA_3处理,能显著提高紫斑牡丹幼苗叶片光合速率、水分利用效率及蒸腾速率,调节植物体内源激素的含量及平衡,从而使叶片能合成较多有机物,促进幼苗生长。     

中国沙棘HrANR基因及黄酮类累积与抗旱的关系

花青素还原酶(anthocyanidin reductase, ANR)是合成黄酮类物质的关键酶之一,为明确其编码基因结构及干旱胁迫下的表达模式和黄酮类物质含量及二者之间的相关性,该文从中国沙棘转录组数据中筛选获得1个ANR基因,命名为HrANR基因。采用生物信息学软件对基因序列及编码蛋白进行分析,并对不同胁迫下各组织中HrANR基因的表达量和叶中黄酮类化合物含量进行相关性分析。结果表明:(1)中国沙棘HrANR基因ORF为1 017 bp,编码338个氨基酸,为稳定的亲水性蛋白,其ANR同源蛋白具有明显的科属特性。(2)干旱胁迫下HrANR基因在中国沙棘根、茎、叶中均有表达,但表达趋势不同,其中在根中的表达呈先升高后降低再升高的趋势,在茎中呈持续下降的趋势,在叶中呈先升高后持续降低的趋势。(3)通过芦丁标准曲线获得不同胁迫程度下中国沙棘叶内黄酮类的含量,表明黄酮类含量呈先持续上升,随后略有下降,复水后上升至最高点的变化趋势,表明干旱胁迫初期叶黄酮类含量与干旱胁迫呈正相关,在严重胁迫下黄酮类含量与胁迫呈负相关。(4)叶和茎的HrANR基因表达量与黄酮类含量呈负相关(P_叶=-0.751,P_茎=-0.934),根中呈正相关(P_根=0.444)。综上表明,中国沙棘HrANR基因的表达及黄酮类含量变化与其抗旱性密切相关,其结果为中国沙棘抗旱机制的阐明提供了依据。