施加外源抗坏血酸促进马铃薯试管薯形成及其机制初步研究

为研究抗坏血酸(AsA)处理对马铃薯试管薯形成和结薯相关基因表达的影响及敲除结薯关键基因Solanum tuberosum self-prunning 6A(StSP6A)对AsA诱导马铃薯结薯的效应,利用不同浓度(0、1、5、10、20和50 mmol/L)外源AsA处理2个二倍体马铃薯CIP-149(Solanum phureja)、CIP-178(S.ajanhuiri)和四倍体C-88(S.tuberosum)。结果表明,1~5 mmol/L外源AsA处理可显著诱导马铃薯块茎的形成。对10个块茎形成相关基因的表达分析结果表明,外源添加1 mmol/L AsA可显著影响块茎形成相关基因的表达,与对照相比,总体上呈正调控基因表达增强或负调控因子表达被抑制的趋势,特别是StSP6A在AsA处理过程中的块茎形成早期表达量极显著上调,敲除StSP6A可消除外源AsA对马铃薯块茎形成的诱导作用。这些结果表明,AsA诱导马铃薯块茎形成是通过调控与块茎形成相关的基因表达来实现的,而StSP6A在AsA诱导马铃薯块茎形成中起关键作用。     

马铃薯块茎发育机理及其基因表达

马铃薯(Solanum tuberosum L.)块茎是有块茎马铃薯植物的地下变态器官,它由匍匐茎顶端膨大形成。对于马铃薯块茎形成的生理机制已有许多研究,这些研究表明,块茎发生受许多因素的影响,总体来讲短日照、较低的温度以及离体条件下培养基较高的蔗糖浓度等有利于块茎形成,同时,块茎形成过程中内源激素亦发生一系列变化。然而,对于块茎形成中相关基因表达,进而调控块茎形成的系统研究目前还较滞后。已有研究显示,块茎形成与膨大涉及到一系列基因的表达与关闭,同时它也与淀粉合成和块茎储藏蛋白基因的表达有关。综述了这一领域现有的研究进展。     

沉默马铃薯Sgt1-3基因减少块茎糖苷生物碱积累北大核心CSCD

马铃薯茄啶-糖基转移酶(solanidine glycosyltransferase,Sgt)家族成员Sgt1、Sgt2和Sgt3参与糖苷生物碱(glycoalkaloids,GAs)合成。已有研究证明,抑制该家族任一成员表达可影响马铃薯块茎中糖苷生物碱合成;然而,对Sgt家族成员的单基因实施调控很难有效降低块茎中总糖苷生物碱的积累。为降低马铃薯块茎中总糖苷生物碱的含量,本研究拟采用RNAi技术,对糖苷生物碱合成代谢途径末端酶基因家族成员Sgt1-3在转录水平进行共调控。为实现这一目的,构建了块茎特异性启动子Patatin驱动的,以Sgt1、Sgt2和Sgt3基因为靶向的RNAi表达载体p CEI-PFR,采用农杆菌介导法转化马铃薯茎段,获得10株可沉默Sgt1、Sgt2和Sgt3基因表达的Patatin-RNAi融合基因的转基因植株。实时定量PCR(RT-q PCR)结果显示,Sgts基因的相对表达量分别降低了大约32%~60%(Sgt1)、29%~55%(Sgt2)和25%~66%(Sgt3),而草甘膦抗性基因——5-烯醇式丙酮酸-3-磷酸莽草酸合酶(5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase,EPSPS)的表达量则增加了约48%~135%。高效液相色谱法(HPLC)证明,尽管转基因株系的绿色组织中糖苷生物碱含量与野生型无显著差异,但块茎中糖苷生物碱分别比野生型降低了46%~59%(庄薯3号)和42%~62%(Favorita)。上述结果提示,复合沉默茄啶-糖基转移酶家族基因可降低马铃薯块茎中糖苷生物碱的积累。此外,该结果可能对研究马铃薯不同组织间糖苷生物碱的分布和积累,以及马铃薯种质资源的创新开发具有一定启示。     

植物细胞、组织及原生质体培养

961702 不同浓度的赤霉素和激动素对马铃薯离体块茎形成的影响[英]/Kefi,s.…//Hortscience.-1995,30(4).-752[译自DBA,1996,15(2),96-00946] 为了测定单一的或组合的赤霉素(GA3)和激动素浓度对马铃薯离体块茎形成的影响,在补加6％蔗糖的MS培养基中包括了3种浓度(0、2和5ml/l)     

马铃薯块茎发育机理及其基因表达

马铃薯（Solanum tuberosum L.)块茎是有块茎马铃薯植物的地下变态器官,它由匍匐茎顶端膨大形成,对于马铃薯块茎形成的生理机制已有许多研究,这些研究表明,块茎发生受许多因素的影响,总体来讲短日 照,较低的温度以及离体条件下培养基较高的蔗糖浓度等有利于块茎形成,同时,块茎形成过程中内源激素亦发生一系列变化,然而,对于块茎形成中相关基因表达,进而调控块茎形成的系统研究目前还较滞后,已有研究显示,块茎形成与膨大涉及到一系列基因的表达与关闭,同时它也与淀粉合成和块茎储藏蛋白基因的表达有关,综述了这一领域现有的研究进展。     

连作马铃薯植株库源关系及其对块茎产量的调节机理

甘肃中部沿黄灌区是国内重要的加工型马铃薯生产基地和种薯繁殖基地,但集约化生产带来的连作障碍已严重影响到产业的健康发展.为揭示马铃薯连作障碍机理,本研究通过田间试验,设置马铃薯连作年限为0～5年的处理,研究了马铃薯植株库容量、库活性和源活性对连作的响应特征及其对块茎产量的调节机制.结果表明: 短期连作(1～2年)条件下块茎产量较非连作(0年)无显著变化,长期连作(3～5年)显著下降28.6%～32.8%,单薯质量降低是导致块茎产量下降的直接原因.长期连作马铃薯库容量较非连作显著降低38.4%～53.0%.长期连作导致块茎形成推迟,同时单薯干物质积累量降低.长期连作也显著降低马铃薯源活性,与非连作相比,株高、主茎分枝数、叶绿素含量和叶片干物质量均显著下降,根系形态发育受到抑制,根系活力显著下降28.6%～63.1%,叶片RuBP羧化酶和蔗糖磷酸合成酶活性分别显著下降52.6%～64.6%和26.3%～53.4%.长期连作条件下马铃薯源端生产性能降低导致同化产物减少,花后阶段向块茎的输入不足,降低块茎产量.库源关系失衡是甘肃中部沿黄灌区长期连作马铃薯产量大幅降低的原因.     

植物激素与马铃薯块茎形成

综述了近年来马铃薯块茎形成与植物激素关系的研究进展以及不同激素在块茎形成中的作用,提出块茎形成是多种激素共同调节的,对今后的研究方向进行了讨论。     

马铃薯非共生血红蛋白基因StHb1的克隆及表达

采用RT-PCR技术成功分离了马铃薯StHb1基因序列.经半定量RT-PCR分析表明,StHb1基因的表达在抗性品种(陇薯三号)和感性品种(荷兰十五)块茎中均受致病疫霉的侵染所抑制;StHb1基因在正常生长的马铃薯块茎组织中表达量最高;外源NO和H2O2的作用可明显地抑制StHb1基因的表达,但在抗性品种中该基因受抑制的程度低于感性品种.上述试验结果暗示了StHb1基因与马铃薯对致病疫霉侵染的抗性应答具有一定的相关性.     

高温对马铃薯块茎形成期光合及抗氧化特性的影响

块茎形成期高温是影响宁南山区马铃薯产量和品质的重要因素。本研究通过连续2年试验,选用当地主栽品种"青薯9号",设置自然温度(对照)、低温、高温3个处理,研究马铃薯块茎形成初期、中期、后期、块茎膨大期及主要淀粉积累期的光合特性和抗氧化酶活性。结果表明:高温降低了马铃薯功能叶片的净光合速率(P_n)、荧光综合指标(P_I)、光能供应化学反应的最大效率(F_v/F_m)及潜在光化学活性(F_v/F_o); P_n在马铃薯块茎形成后期高温较自然温度降低34.55%,较低温处理降低53.15%,PI在块茎形成后期高温较低温降低了42.22%;高温处理的根系活力、超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化物酶(POD)活性也有所降低,丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)和过氧化氢酶(CAT)均有不同程度的升高;相关性分析表明,除抗氧化系统中的CAT活性、MDA和Pro含量与产量呈负相关外,其余指标与产量呈正相关,与根系活力的相关性最为显著;马铃薯块茎形成中期高温天气不利于马铃薯功能叶片的光合作用,降低了P_n、P_I等光合指标,使功能叶片的抗氧化系统遭到一定的破坏,导致产量下降。     

利用ihpRNA介导的基因沉默培育抗冷糖化马铃薯

为培育抗冷糖化的转基因马铃薯材料,克隆了368 bp的马铃薯酸性转化酶(AcInv)基因3′端非翻译区(3′UTR)和281 bp的马铃薯VP1-ABI3-like protein基因的第一内含子,构建了内含子连接的马铃薯AcInv基因3′UTR的发夹型RNA(ihpRNA)载体pBIV;采用微束激光穿刺技术转化马铃薯品种,得到了149个转基因株系,其中139个转基因株系在低温贮藏35 d时块茎还原糖含量低于亲本材料。RT-PCR分析表明还原糖含量降低的转基因植株中检测不到AcInv基因mRNA的积累。本研究结果表明以3′UTR作为RNAi载体的干涉片段可以有效地抑制靶标基因mRNA的积累,通过对AcInv沉默可获得抗低温糖化的马铃薯育种材料。     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.     

Principles of organization and evolution of systems of regulation of functions

Evolution of living organisms is closely connected with evolution of structure of the system of regulations and its mechanisms. The functional ground of regulations is chemical signalization. As early as in unicellular organisms there is a set of signal mechanisms providing their life activity and orientation in space and time. Subsequent evolution of ways of chemical signalization followed the way of development of delivery pathways of chemical signal and development of mechanisms of its regulation. The mechanism of chemical regulation of the signal interaction is discussed by the example of the specialized system of transduction of signal from neuron to neuron, of effect of hormone on the epithelial cell and modulation of this effect. These mechanisms are considered as the most important ways of the fine and precise adaptation of chemical signalization underlying functioning of physiological systems and organs of the living organism