植物中SWEET基因家族研究进展

SWEET基因家族是一个新的糖转运蛋白,具有2个MtN3/saliva跨膜结构域,从单细胞的原生生物到高等的真核生物中均有出现。目前对该家族功能研究较少,尽管基于MtN3/saliva的不同类型的基因已经被确定,但确切的生物学功能与该跨膜结构域的分子功能仍有待研究。近来的研究表明MtN3/saliva/SWEET基因可能作为糖转运蛋白或通过与离子转运蛋白的互作促进离子转运,调节不同的生理过程,在包括转运糖类、发育、环境适应性、宿主-病原体的相互作用中发挥作用。本文介绍了MtN3/saliva/SWEET基因结构功能的最新研究进展,将为阐明其在不同植物中的功能提供分子基础。     

木薯SWEETs基因家族生物信息学及表达特性研究

SWEET (sugars will eventually be exported transporters)是植物中新发现的一类编码糖转运蛋白的基因,它在植物生长发育及糖代谢过程中发挥重要作用。该基因家族在木薯(Manihot esculenta)中尚未有详细的报道。本研究从Phytozome数据库获得了28个木薯SWEET候选基因并对其进行生物信息学分析,在华南124的木薯苗中通过荧光定量实验检测SWEET基因在旱胁迫下的表达水平。结果发现木薯SWEET基因被分为4簇,主要分布在第6条和第14条染色体上,编码234 aa与302 aa之间的氨基酸序列;木薯SWEET基因家族的表达在旱胁迫条件下发生了变化,其中明显上调的基因有9个,包括MeSWEET1b、MeSWEET2a、MeSWEET6、MeSWEET9a、MeSWEET9b、MeSWEET12、MeSWEET15a、MeSWEET15b和MeSWEET16c;而表达量明显下调的基因也有9个,为MeSWEET2b、MeSWEET3b、MeSWEET4、MeSWEET7、MeSWEET11、MeSWEET16a、MeSWEET16b、MeSWEET17a和MeSWEET17c。这些结果为进一步阐明SWEET基因家族在木薯中的功能提供理论依据。     

牡丹开花相关SWEET家族基因生物信息学与表达模式分析

为了揭示SWEET家族基因在牡丹开花过程中的作用,该研究以‘洛阳红’牡丹花瓣转录组数据库为基础,利用生物信息学方法对SWEET家族基因进行鉴定和分析。结果表明:(1)实验共得到10个具有完整开放阅读框的牡丹SWEET基因。(2)牡丹SWEET家族成员蛋白等电点、消光系数等差别不大,其中5个牡丹SWEET基因编码的蛋白为不稳定蛋白;亚细胞定位预测这10个牡丹SWEET基因编码的蛋白均定位在细胞膜;进化树分析显示,牡丹SWEET基因与拟南芥亲缘关系更近;结构分析表明,牡丹SWEET蛋白结构在进化过程中非常保守,这10个牡丹SWEET蛋白同时具有5个相同的Motif且均含2个MtN3 saliva结构域。(3)可溶性糖含量分析显示,从小风铃期到盛花期,牡丹花瓣中蔗糖含量不断降低,果糖和葡萄糖含量不断升高,均在盛花期达到峰值。(4)qRT-PCR分析显示,PsSWEET4盛花期表达量是小风铃期的34倍,PsSWEET8盛花期表达量是小风铃期的60倍。结合这2个基因表达与进化关系及可溶性糖变化值,初步推测PsSWEET4和PsSWEET8在开花过程中可能通过调控果糖、葡萄糖的转运而间接调控开花过程;该结果为进一步研究PsSWEET基因在牡丹生长发育过程中的功能奠定了基础。     

木薯己糖载体基因MeSTP7的克隆与功能验证

己糖载体属于单糖转运蛋白家族,具有转运单糖类物质的作用,广泛存在于植物体各组织中并参与植物体的生长与发育。为了研究木薯己糖载体转运单糖的能力与对木薯生长发育的影响,本试验利用木薯全基因组数据库,通过RT-PCR方法从木薯KU50中克隆得到了木薯己糖载体基因MeSTP7,酵母异源表达与亚细胞定位实验结果表明MeSTP7具有转运葡萄糖、果糖、甘露糖和半乳糖的能力,定位在细胞膜上;qRT-PCR结果表明MeSTP7在高淀粉木薯品种KU50和低淀粉木薯品种CAS36根发育过程中的表达量均呈现逐渐降低的趋势,MeSTP7在KU50和CAS36的叶片中的表达量均为最高。本研究克隆得到了木薯己糖载体基因MeSTP7,并验证了MeSTP7的功能,为木薯己糖载体的研究提供了理论参考。     

毛白杨幼苗叶片生长及其光合参数和硼转运蛋白基因对高硼胁迫的响应

该研究采用毛白杨(Populus tomentosa)为试验材料,分析了温室条件下沙培幼苗对短期高硼胁迫(1、5、10 mmol/L硼酸)下的叶片生长、光合参数和硼转运蛋白的响应特征。结果显示:(1)与对照(0.05 mmol/L硼酸)相比,1 mmol/L硼酸处理导致毛白杨幼苗叶片叶绿素荧光参数上调,活性氧含量上升,树苗基部叶片出现少量黑色坏死斑;5 mmol/L硼酸胁迫下,叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率下调,胞间二氧化碳浓度上升,叶绿素荧光参数和过氧化氢含量进一步上调,超氧阴离子含量较1 mmol/L硼酸胁迫时下调但仍然高于对照,除顶部叶片之外的其他叶片上出现大量坏死斑;10 mmol/L硼酸胁迫下,气体交换参数、叶绿素荧光参数和活性氧含量与5 mmol/L硼酸胁迫时相似,所有叶片均在平行于次级叶脉的方向出现呈带状分布的坏死斑。(2)毛白杨幼苗根和茎硼含量在硼胁迫条件下与对照相比变化幅度较小,而叶片硼含量在5 mmol/L和10 mmol/L硼酸胁迫下比对照显著上升,此时硼转移系数和生物富集系数均维持较高的水平。(3)硼转运蛋白(BOR)基因家族成员中PtoBOR4和PtoBOR8在根中的表达水平随着外界硼浓度的增加呈先上升后下降的趋势;在茎中,PtoBOR3基因下调表达,PtoBOR5上调表达;在叶片中,PtoBOR4表达先上升后下降,而PtoBOR7和PtoBOR8上调表达。研究表明,毛白杨幼苗叶片叶绿素荧光参数、活性氧、气体交换参数及硼转运蛋白基因家族表达对高硼胁迫较为敏感,硼胁迫症状在较短的时间内在叶片上以坏死斑的形式出现,可能与其较强的控制根系硼浓度的能力和向地上部分迅速运输硼的能力有关。     

牧草盲蝽危害对寄主植物体内营养物质含量及保护酶活性的影响

【目的】为了明确牧草盲蝽Lygus pratensis危害对不同寄主体内营养物质及保护酶的影响。【方法】采用分光光度法测定了牧草盲蝽偏好度不同的10种寄主植物(6种偏好寄主,偏好性依次为:灰绿藜Chenopodium glaucum马齿苋Portulaca oleracea反枝苋Amaranthus retroflexus紫花苜蓿Medicago sativa木地肤Kochia prostrata棉花Gossypium hirsutum; 4种非偏好寄主:碱蓬Suaeda glauca、天蓝苜蓿Medicago lupulina、田旋花Convolvulus arvensis和宽叶独行菜Lepidium latifolium)受其危害后叶片中叶绿素、可溶性糖和氨基酸含量以及保护酶活性。【结果】结果表明,受牧草盲蝽为害后,不同寄主植物叶片叶绿素含量均有所下降,其中反枝苋叶片叶绿素含量下降率最低,仅2.6%;紫花苜蓿叶片叶绿素含量下降率最高,达26.21%。可溶性糖含量变化各异,木地肤叶片可溶性糖含量下降率最高,达24.05%,且与对照(未受害株)间存在显著差异;灰绿藜叶片可溶性糖含量上升68.92%,与对照差异极显著。除反枝苋叶片游离脯氨酸含量下降38.87%,其余寄主叶片中游离脯氨酸含量均呈上升趋势。各寄主植物叶片中蛋白质含量均有所下降,反枝苋中下降率最低,仅2.96%。不同寄主中受害后叶片POD活性均呈增强趋势,马齿苋受害后叶片POD活性增幅最高,达74.23%。受害后寄主叶片CAT活性有增有减,灰绿藜、紫花苜蓿和田旋花叶片CAT活性增高,分别增加45.07%,30.95%和22.47%;马齿苋与天蓝苜蓿受害后叶片CAT活性下降显著。反枝苋、天蓝苜蓿受害后叶片SOD活性下降,其余寄主叶片中SOD活性上升,但均无显著差异。【结论】寄主受害后,叶片叶绿素含量、游离脯氨酸含量变化与牧草盲蝽偏好性具有较好的相关性,而可溶性糖和蛋白质含量及保护酶活性变化无规律性或无显著差异。     

显脉金花茶对不同光照强度的适应性研究

以显脉金花茶Camellia euphlebia二年生扦插苗为材料,研究不同光照强度(10%、20%、40%、全光照)下其叶片叶绿素含量、保护酶(SOD和POD)活性、可溶性蛋白、可溶性糖、丙二醛(MDA)含量、营养元素含量(氮、磷、钾)以及苗木的生长量。结果表明,随着光照强度的增强,叶片叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量持续下降,不同光照强度下叶片叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量存在差异,而叶绿素a/b的差异不显著。叶片SOD活性随光照强度增加而逐步上升,全光照处理的SOD活性显著高于10%和20%光照处理(P0.05);40%光照条件下的叶片POD活性与全光照和20%光照处理无显著差异,但显著高于10%光照处理(P0.05)。全光照条件下叶片MDA含量显著高于其他光照处理(P0.05)。营养元素方面,全光照处理的氮含量显著高于20%和40%光照处理(P0.05);不同光照处理的叶片磷含量差异显著(P0.05),而钾含量无显著差异。不同光照处理间叶片的可溶性蛋白含量存在显著差异(P0.05),可溶性糖含量差异不显著。显脉金花茶在20%光照强度下有较高的苗高和地径生长量。综合分析,显脉金花茶扦插苗在20%光照强度下生长较佳。     

木薯UGT41基因对细菌性枯萎病的抗性研究北大核心CSCD

糖基转移酶广泛存在于植物中,其中UDP依赖型糖基转移酶(UDP-glycosyltransferases,UGTs)基因家族是糖基转移酶中的一大类。该研究以华南124木薯品种(Manihot esculenta cv.SC124)为材料,利用RT-PCR技术克隆木薯MeUGT41基因,以病毒诱导干扰木薯MeUGT41基因的表达量,并对基因干扰植株进行细菌性枯萎病抗性评价,为研究MeUGT41基因在木薯抵抗细菌性枯萎病的抗病机理奠定基础。结果表明:(1)地毯草黄单胞菌(Xamthomonas axonopodis pv.Manihotis,Xam)可显著诱导木薯MeUGT41基因表达。(2)成功构建MeUGT41的病毒诱导基因沉默(VIGS)载体,将干扰载体转化至木薯叶片进行MeUGT41基因沉默,荧光定量PCR检测结果显示,木薯叶片中MeUGT41基因的表达量显著下降。(3)Xam侵染实验表明,干扰抑制MeUGT41基因表达可显著降低木薯植株叶片对Xam病菌侵染的抵抗能力。研究认为,木薯叶片中MeUGT41基因具有抵抗Xam病菌侵染的能力。     

臭氧浓度升高对银杏光合作用的影响

在臭氧浓度升高条件下,采用开顶箱(OTC)方法研究了臭氧浓度升高对沈阳市主要绿化树种银杏光合生理特性的影响.结果表明,与对照相比,高浓度(80±8 nmol·mol-1)臭氧处理下,银杏叶片净光合速率显著降低.处理50 d时,降低幅度为33.90%(P＜0.01),类胡萝卜素含量显著增加(P＜0.05);叶绿素a、叶绿素b与叶绿素(a b)含量变化复杂,叶绿素a/b值则先降低后升高;可溶性糖含量无明显变化,而淀粉含量则随着处理时间的延长显著降低;可溶性蛋白含量低于对照,并随着处理时间延长下降幅度增大;叶片中丙二醛含量随着处理时间显著增加.处理80 d时,丙二醛含量增加了79.53%.光合作用的下降与叶绿素的变化无关,主要与膜脂过氧化有关.光合作用的下降导致了可溶性蛋白质和淀粉的减少,并最终导致生长缓慢.     

夜间低温对番茄幼苗磷素吸收及转运的影响

以‘辽园多丽’番茄幼苗为试材,采用营养液栽培模式,以夜温15℃为对照,对夜间低温(6℃)影响番茄幼苗磷素吸收及转运过程的因素进行研究。结果显示:(1)夜间低温胁迫导致番茄幼苗根系活力受到显著抑制。(2)夜间低温条件下,番茄幼苗根系中酸性磷酸酶活性无明显变化,而其地上部酸性磷酸酶活性增强,且以叶片中活性增加较大。(3)夜间低温胁迫使根系中磷酸盐转运蛋白基因LePT1和LePT2的相对表达量较对照增加,地上部磷酸盐转运蛋白基因LePT1的表达受到抑制,且叶片中受到的抑制作用更显著。(4)夜间低温胁迫处理营养液中剩余磷素含量始终多于对照;其番茄幼苗地下部和地上部中磷素绝对含量均下降,且叶片比茎的下降幅度更大。(5)夜间低温胁迫使番茄幼苗伤流强度下降,伤流液中磷素含量随着处理天数的增加而增加,在处理第9天时极显著高于对照。研究表明,夜间低温导致番茄幼苗根系活力降低,诱导植株中磷酸盐转运蛋白基因LePT1的表达下调以及伤流强度降低,从而引起磷素由茎向叶片中的转运过程受到明显抑制。     

南瓜SWEET蛋白家族的全基因组鉴定与进化分析

SWEET(sugar will eventually be exported transporter)家族是一种新型的糖转运体,该家族基因在碳水化合物运输、发育、环境适应性和寄主-病原相互作用等多个过程中发挥着重要作用.为更好地了解南瓜发育的分子机理,该研究基于已知的南瓜基因组数据库,利用生物信息学方法对中国南瓜SW...     

NaCl胁迫对6种红花幼苗渗透调节物质及抗氧化系统的影响

采用沙培法,对红花（Carthamus tinctorius L.）6个品种幼苗进行不同浓度的NaCl胁迫处理,研究其叶绿素（Chl）、丙二醛（MDA）、可溶性糖（SS）含量及抗氧化酶（SOD、POD和CAT）活性的变化,并用隶属函数法对其耐盐性进行综合评定。结果表明：（1）随着盐浓度的增加,除封丘红花幼苗叶绿素含量逐渐下降之外,其它品种均呈先升高后降低的趋势;（2）盐胁迫下各种红花幼苗丙二醛和可溶性糖含量较对照均有显著增加,可溶性蛋白含量先增加后减少;（3）菏泽红花和川红花SOD活性在盐浓度为50mmol/L时与对照相比升高,随后下降,其它品种均呈下降趋势;NaCl胁迫下,6个红花品种POD和CAT活性都是先升高后降低;（4）应用隶属函数法,得出耐盐性的大小顺序为：封丘红花〉菏泽红花〉川红花〉亳州红花〉云红3号〉新疆红花。     

增补UV-B辐射对菥蓂生理特性及次生代谢产物的影响

为了解药用植物菥蓂(Thlaspi arvense)在紫外线(UV-B)辐射增强下生长及响应规律,以2月龄菥蓂幼苗为研究对象,在自然光照基础上人工增补3.26μW·cm^-2(T1)和9.78μW·cm^-2(T2)2种不同辐射强度处理,以自然光照下生长的菥蓂幼苗为对照,研究菥蓂幼苗中光合指标和叶绿素荧光参数、光合色素(叶绿素a和b)含量、渗透调节物质(丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸)含量、抗氧化酶(超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化氢酶)活性和总黄酮、总酚和黑芥子苷等次生代谢产物含量对不同UV-B辐射强度的响应。结果表明：2种辐射强度下净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间二氧化碳摩尔分数、最大荧光(F_m)、PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)和PSⅡ潜在光化学效率(F_v/F_o)均随辐射强度增大而降低;叶绿素a和叶绿素b、可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸等渗透调节物质、超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过...     

长期喷施ABA对云杉幼苗生长和生理特性的影响

采用单因素盆栽实验,通过叶面喷施5、10、15和20mg·L^-1 4个浓度的ABA溶液,研究了长期外源ABA处理对云杉（Piceaasperata）幼苗生长及生理特性的影响。5年的研究结果表明：长期不同浓度ABA处理显著影响了云杉幼苗的多种生长及生理生化指标。当ABA浓度为5、10和15mg·L^-1叫时有利于云杉幼苗根重、茎重和总生物量的积累,并且提高了叶片中可溶性蛋白和脯氨酸的含量,降低了MDA含量：20mg·L^-1 ABA处理使幼苗的叶重、总生物量、脯氨酸及可溶性糖含量显著下降,明显增加了叶片中MDA含量。此外,各浓度ABA处理均显著降低了云杉幼苗的株高、叶绿素含量以及SOD和APX活性。本研究结果显示,长期ABA处理对云杉幼苗生长和生理特性的影响与所喷施的ABA浓度有关,长期高浓度ABA（20mg·L^-1）处理不利于云杉幼苗生长。     

紫外线-B照射对小白菜生长、产量及品质的影响

在温室条件下,采用辐照度为0.4、0．5和0．6W·m^-2的紫外线-B（UV—B）对小白菜（Brassi cacampestrisssp．chinensis Makino）照射2、3和4h·d^-1,连续照射7d后,研究了UV—B照射对小白菜生长、产量及品质的影响。结果表明,停止照射后35d,各处理组小白菜的鲜质量、株高、叶片数、干物质含量、叶绿素含量、可溶性糖含量及硝酸盐含量均与对照无显著差异,但Vc含量增加,可溶性蛋白质含量降低。经UV—B照射后,下胚轴长度大于2cm的小白菜植株所占的百分率显著低于对照,说明UV—B照射可有效控制小白菜植株徒长。从子叶充分展开时用0,4—0．6W·m^-2 UV—B照射2h·d^-1,连续照射7d,既能有效控制小白菜植株徒长、提高Vc含量,又不会造成产量和品质的下降,为最佳的补充UV—B处理条件。     

The Arabidopsis vacuolar sugar transporter SWEET2 limits carbon sequestration from roots and restricts Pythium infection

Plant roots secrete a significant portion of their assimilated carbon into the rhizosphere. The putative sugar transporter SWEET2 is highly expressed in Arabidopsis roots. Expression patterns of SWEET2–β‐glucuronidase fusions confirmed that SWEET2 accumulates highly in root cells and thus may contribute to sugar secretion, specifically from epidermal cells of the root apex. SWEET2–green fluorescent protein fusions localized to the tonoplast, which engulfs the major sugar storage compartment. Functional analysis of SWEET2 activity in yeast showed low uptake activity for the glucose analog 2‐deoxyglucose, consistent with a role in the transport of glucose across the tonoplast. Loss‐of‐function sweet2 mutants showed reduced tolerance to excess glucose, lower glucose accumulation in leaves, and 15–25% higher glucose‐derived carbon efflux from roots, suggesting that SWEET2 has a role in preventing the loss of sugar from root tissue. SWEET2 root expression was induced more than 10‐fold during Pythium infection. Importantly, sweet2 mutants were more susceptible to the oomycete, showing impaired growth after infection. We propose that root‐expressed vacuolar SWEET2 modulates sugar secretion, possibly by reducing the availability of glucose sequestered in the vacuole, thereby limiting carbon loss to the rhizosphere. Moreover, the reduced availability of sugar in the rhizosphere due to SWEET2 activity contributes to resistance to Pythium.     

铅胁迫对大灰藓几种生理指标的影响

苔藓植物是对环境最为敏感的指示植物之一。灰藓属（Hypnum）植物被广泛用于监测环境污染。为了更好地了解藓类植物对重金属的胁迫反应,测定了不同Pb浓度胁迫下大灰藓总叶绿素含量、丙二醛、脯氨酸和可溶性糖生理指标,并对4种生理指标与铅浓度之间进行了拟合。研究结果显示,在低浓度Pb（〈0.01mmol/L）胁迫下,总叶绿素含量升高。当Pb浓度≥1mmol/L时,总叶绿素含量下降。而丙二醛、脯氨酸及可溶性糖含量则在低Pb浓度（≤0.1mmol/L）下增加不明显,在较高Pb浓度（≥1mmol/L）下均有明显的升高,表现出对铅胁迫的适应性反应。4种生理指标与铅胁迫浓度之间表现出较好的剂量-效应关系。     

以玉米浆和木薯为原料机械搅拌发酵制备细菌纤维素的研究

本文以玉米浆和木薯为原料,用机械搅拌式发酵罐制备细菌纤维素（BC）,对发酵过程的纤维素产量、还原糖消耗、溶氧变化和茵浓变化进行了监测,并以葡萄糖一蛋白胨-酵母粉培养基为对照进行了比较。实验得出玉米浆作氮源时不溶BC的产量为9．2g／L,而氮源成本只是对照组的15％;木薯水解液作碳源时的不溶BC产量达到11．7g／L,比对照组（10．8g／L）高8％;而用玉米浆搭配木薯水解液发酵生产BC,产量也达到10．1g／L,验证了这两种天然原料的廉价高效性,用于工业生产细菌纤维素具有良好的前景。