盐胁迫对拟南芥和盐芥莲座叶芥子油苷含量的影响

芥子油苷是十字花科植物中一类含氮、含硫的次生代谢产物,与其水解产物在植物防御功能中有重要意义且与环境因子关系密切。以模式植物拟南芥（Arabidopsis thaliana）和盐生模式植物盐芥（Thellungiella halophila）为研究对象,系统地分析了盐胁迫下二者芥子油苷组成和含量的变化规律。拟南芥（生长4周）和盐芥（生长6周）叶片的芥子油苷组成在盐胁迫后没有改变。拟南芥的芥子油苷总量、脂肪族芥子油苷总量、吲哚族芥子油苷总量受盐胁迫的影响均不显著,而盐芥的则随盐胁迫增强先减少、后增加并高于对照水平。拟南芥脂肪族的3MSOP、5MSOP和吲哚族的4OHI3M、4MOI3M随盐胁迫增强而含量降低,而脂肪族的6MSOH、吲哚族的I3M以及盐芥脂肪族的3MSOP则随盐胁迫增强有含量增加的趋势。拟南芥脂肪族的8MSOO和吲哚族的1MOI3M,盐芥脂肪族的3MTP、Allyl、10MSD和吲哚族的4MOI3M,在盐胁迫下的含量变化与盐芥芥子油苷总量的变化趋势一致。     

小盐芥小孢子发生和雄配子体发育研究

在显微水平上研究了小盐芥的小孢子发生及雄配子体发育过程,以及不同阶段与花蕾外部形态的相关性.本实验报道的小孢子发生及雄配子体发育的研究结果表明:雄蕊为四强雄蕊,每个花药具4个花粉囊.小孢子母细胞减数分裂属同时型,小孢子在四分体中的排列方式属四面体型.成熟花粉粒属3-细胞型,有3个萌发沟.花粉囊壁发育属双子叶型,由4层细胞构成——表皮、药室内壁、中层和绒毡层.绒毡层为腺质绒毡层.植株花蕾肉眼可见时,雄性孢原细胞开始分化.花蕾露白即蕾长1.1~1.7 mm时,形成成熟的雄配子体,即3-细胞花粉粒.     

小盐芥大孢子发生和雌配子体发育

本论文研究了小盐芥（Thellungiella halophila）大孢子发生和雌配子体发育过程及该阶段与花蕾、花、果实外部形态的相关性。结果如下：小盐芥雌蕊由2心皮组成,侧膜胎座,每室胚珠多数,弯生,双珠被,薄珠心。孢原细胞位于珠心表皮之下,直接起大孢子母细胞的功能。大孢子四分体线形排列,合点端大孢子为功能大孢子,胚囊发育为蓼型。     

小盐芥营养器官的结构特点与其盐渍环境的关系研究

利用石蜡切片法研究了盐生植物小盐芥(Thellungiella halophila)营养器官的解剖结构。结果表明：小盐芥根的初生结构中表皮细胞为1层,且细胞大而高度液泡化,根毛数量较少;皮层仅由外皮层和内皮层2层细胞构成,细胞大,排列紧密;根次生维管组织发达。茎的初生结构中外剀维管束8～10束,大小不等,呈一轮排列;髓和髓射线发达;茎次生结构中维管组织也很发达。根和茎的这些结构特点提高了植物体吸收、运输水分的能力,而且根的特殊结构和输导系统将盐分限制在根内,适应于盐渍环境所造成的渗透胁迫和干旱胁迫。小盐芥叶片较小,上、下表皮细胞各1层,细胞大而高度液泡化,叶肉中栅栏组织与海绵组织分化不明显,但叶绿体体积大、数目多,细胞间隙较大,通气性能好,光合效率高。这些特点对其适应干旱盐渍环境有重要意义。小盐芥上述结构特征与典型真盐生植物、旱生植物相去其远,其营养器官内也无盐腺、囊泡等泌盐结构。由此推论,小盐芥更倾向于似盐生植物(拒盐植物)。     

盐芥热激同源蛋白70基因(Thhsc70)的分子克隆及鉴定

热激蛋白70(hsp70s)具有分子伴侣的功能,其中在非胁迫条件下表达的hsp70s称为热激同源蛋白70(hsc70).为更好地了解hsc70基因的特性,鉴定了盐芥(Thellungiella halophila(C.A.Mey.)O.E. Schulz)中编码胞质hsc70蛋白的基因Thhsc70.实验结果表明:在非胁迫条件下,Thhsc70基因具有组织特异性表达;Thhsc70基因受热胁迫和冷胁迫的诱导表达,但几乎不受盐诱导和干旱诱导.Thhsc70基因在拟南芥中过量表达后提高了转基因拟南芥的热耐受性和冷耐受性.     

盐胁迫下盐芥渗透调节物质的积累及其渗透调节作用

用含有NaCl0、50、100、200、300、400mmol/L的Hoagland培养液处理盐芥幼苗一定时间后,分别测定其根和叶含水量、渗透势、几种无机和有机渗透调节物质含量,并计算了渗透调节物质在不同条件下的计算渗透势值(COP).结果表明:随盐处理浓度的增加,盐芥根和叶的含水量和渗透势逐渐降低;Na 和Cl-是根和叶积累的无机渗透调节物质;SS、OA和FAA是根积累的有机渗透调节物质,Pro是叶和根积累的有机渗透调节物质.Na X-ray微区分析表明液泡是积累Na 的主要部位.     

盐芥热激同源蛋白70基因(Thhsc70)的分子克隆及鉴定(英文)

热激蛋白70(hsp70s)具有分子伴侣的功能,其中在非胁迫条件下表达的hsp70s称为热激同源蛋白70(hsc70)。为更好地了解hsc70基因的特性,鉴定了盐芥(Thellungiella halophila(C. A. Mey. )O. E. Schulz)中编码胞质hsc70蛋白的基因Thhsc70。实验结果表明:在非胁迫条件下,Thhsc70基因具有组织特异性表达;Thhsc70基因受热胁迫和冷胁迫的诱导表达,但几乎不受盐诱导和干旱诱导。Thhsc70基因在拟南芥中过量表达后提高了转基因拟南芥的热耐受性和冷耐受性。     

盐胁迫对盐芥生长及硝酸还原酶活性的影响

盐胁迫处理导致盐芥植株鲜重、干重、含水量、肉质化程度和根冠比都下降;根中有机物含量上升,而无机物含量下降,叶的变化与根的相反;渗透调节能力、Na 含量和根系活力上升;硝酸还原酶活性显著增加;超氧阴离子(O2-)含量先降低后升高.表面扫描电镜图像显示:盐芥叶片表面没有盐腺或盐囊泡,所以它不是泌盐盐生植物.盐芥生长状况、Na 含量和Na X-ray微区分析结果表明:盐芥也不是拒盐盐生植物,而很可能是稀盐盐生植物.     

Cloning and characterization of a flowering time gene from Thellungiella halophila

Thellungiella halophila (T. halophila) (salt cress) is a close relative of Arabidopsis and a model plant for salt tolerance research. However, the nature of its later flowering causes some difficulties in genetic analysis. The FRIGIDA (FRT) gene plays a key role in the Arabidopsis vernalization flowering pathway, whose homolog in T. halophila may also be a key factor in controlling flowering time. In order to study the molecular mechanism of vernalization responses in T. halophila , a full length cDNA named ThFRI (Thellungiella halophila FRIGIDA) was isolated from the young seedlings of T. halophila by RT-PCR and RACE. The ThFRI cDNA was 2017 bp in length and contained an open reading frame encoding a putative protein of 605 ami no acids. The ThFRI showed significant homology to AtFRI (74.5% at the nucleotide level and 63.9% at the ami no acid level). To study its function, ThFRI cDNA was transformed into Arabidopsis thaliana , driven by CaMV 35S promoter. Transgenic plants expressing ThFRI exhibited late-flowering phenotype, which suggests that ThFRI is the funtional FRI homolog in T. halophila . The cloning and funtional characterization of the FRI homolog of T. halophila will faciliate further study of flowering time control in T. halophila .     

盐芥谷胱甘肽过氧化物酶基因（ThGPX6）的克隆及表达分析

谷胱甘肽过氧化物酶在植物响应盐胁迫中具有重要作用。依据盐芥EST序列进行RACE实验,获得1个新的谷胱甘肽过氧化物酶基因,命名为ThGPX6(GenBank注册号为FJ357244)。该基因的cDNA全长892 bp,包含1个长为702bp的开放读码框,编码234个氨基酸。生物信息学分析表明,该蛋白具有植物GPX的典型结构,即GPX催化活性区(NVASKCGLT)和标志性基序(ILAFPCNQF),以及PHGPX特有序列(KWNF(S/T)KFL)。实时荧光定量PCR分析结果表明,ThGPX6在盐芥叶片和根中表达,其表达受NaCl诱导,显示ThGPX6在植物高盐响应中发挥作用。亚细胞定位结果表明,ThGPX6存在于线粒体和内体中的可能性最大,预示着ThGPX6在清除ROS过程中起着重要作用。     

NaCI胁迫对盐芥和拟南芥光合作用的影响

本研究检测了与盐芥(Ghellungiella halophila)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)光合作用相关的叶绿素、净光合速率(photosynthetic rate,Pn)、气孔导度(stomatal conductance,Gs)、胞间隙CO2浓度以及叶绿素荧光参数等指标,观察到随着NaCl浓度逐渐增加,盐芥的叶绿素a／b值(Chl a／Chl b)、类胡萝卜素／总叶绿素值(Car／Chl)显著高于拟南芥,且二比值变化幅度较小并保持较高水平。盐胁迫下拟南芥净光合速率下降、气孔导度下降和胞间CO2浓度减小。气孔因素是引起拟南芥光合能力下降的主要因素。叶绿素荧光参数的变化表明,50-200 mmol·L-1NaCl降低拟南芥叶绿体对光能的吸收能力,而且降低叶绿体的光化学活性,使电子传递速率和光能转化效率大幅度下降,造成光能转化为化学能的过程受阻,进一步加剧了光合放氧和碳同化能力的降低。而50-200 mmol·L-1NaCl胁迫没有使盐芥的光合作用受到不良影响。     

盐芥ThMSD基因在大肠杆菌中的表达及特性研究

超氧化物歧化酶(SODs)是真核生物中广泛存在的含金属抗氧化酶,包括Cu/Zn-SOD、Mn-SOD和Fe-SOD 3种.植物线粒体中的Mn-SOD在植物抗逆中发挥重要作用.ThMSD是前期工作中从极度抗逆植物盐芥中克隆到的Mn-SOD编码基因.将ThMSD连接到原核表达载体pET30a(+),转化到BL21,获得重组菌BL21(pET30a-ThMSD).SDS-PAGE分析表明,重组菌在32kDa处有明显的诱导条带,与理论大小一致.Western blotting分析表明,诱导的条带能和抗His标签的单克隆抗体发生特异性反应.对3个重组子的可溶性全蛋白进行SOD活性分析,发现均高于空白对照菌.选择能大量表达ThMSD的重组子进行大量诱导表达,通过镍亲和层析纯化目的蛋白.对纯化的ThMSD重组蛋白进行热稳定性分析,结果表明,55℃下ThMSD仍有50％以上活性,42℃处理40 min后仍保持60％以上活性.在重组菌BL21(pET30a-ThMSD)对NaCl的抗性分析实验中,当培养基中盐浓度高于正常值时,在所测定阶段重组菌的生长速度均高于对照菌.可见,经原核表达的重组蛋白ThMSD具有较强的SOD活性及热稳定性,表达ThMSD基因的BL21菌株提高了对NaCl的耐受力.推测盐芥ThMSD基因与盐芥极强的抗逆性有密切联系.     

盐胁迫对盐芥（Thellungiella halophila）生长和抗氧化酶活性的影响

在盐芥抽苔期用不同浓度NaCl进行处理,测定单株生长量、苔茎叶和根系的质膜透性、MDA含量、苔茎叶的超氧阴离子（O^-₂）含量,苔茎叶的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）等的活性。结果表明：低浓度NaCl处理盐芥单株干重增加,高浓度NaCl处理则降低盐芥单株的干重,鲜重有抑制作用;盐处理后盐芥地上部质膜透性逐渐增加,地下部质膜透性、叶片中的丙二醛（MDA）和超氧阴离子（O^-₂）含量先降低后升高。抗氧化酶系统中的超氧化物歧化酶（SOD）活性先升高后降低,过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）的活性呈上升趋势。表明低浓度的盐处理对盐芥生长有利,活性氧及丙二醛（MDA）含量减少,而高浓度的盐处理后,抗氧化酶不能及时将活性氧类清除,从而导致活性氧及MDA积累,引起质膜伤害,盐芥生长量降低。