水分亏缺条件下玉米根系PIP2-5基因的表达(简报)

在PEG-6000模拟水分亏缺条件下,以微管蛋白基因为内参基因,水通道蛋白基因PIP2—5为检测基因,采用半定量逆转录聚合酶链式反应（RT-PCR）体系检测PIP2—5基因在玉米根系中的表达的结果表明,人工模拟水分亏缺条下PIP2—5基因表达量高于正常水分条件下的。这暗示,水分亏缺条件下细胞-细胞途径对根系吸水的贡献可能增大。     

氮磷亏缺对玉米根系水流导度的影响

在人工气候室水培条件下,从单根和整株根系两个层次研究了N、P营养与玉米(Zea mays L.)根系水流导度(root hydraulic conductivity,Lpr)间的关系。结果表明：表型抗旱的杂交种F1代户单4号和母本天四的单根水导和整株根系水导均高于不抗旱的父本478,其中天四的单根水导最高,而户单4号的整株根系水导最高。N、P亏缺均使玉米单根水导和整株根系水导降低,但与N亏块相比,P亏缺的植株具有较高的整株根系水导和较低的单根水导。整株根系的水导更能反映植物根系的输水性能。     

玉米根系蛋白磷酸酶基因ZmPP2C的克隆及表达特性

依据植物蛋白磷酸酶2C(protein phosphatase2C,PP2C)基因的保守区设计简并引物,运用RT-PCR方法,从玉米根系中分离到一个长度为936 bp的PP2C基因的cDNA克隆,命名为ZmPP2C.Southern杂交结果表明它在玉米基因组中是低拷贝的,且存在一个小的PP2C基因家族.Northern杂交结果表明,不同玉米组织之间ZmPP2C的表达差异明显;分别用CaCl2、MgCl2、PEG、EGTA和ABA处理根系24 h,只有CaCl2处理增加表达量,说明Ca2 能诱导玉米ZmPP2C基因在转录水平上的表达,或被依赖于Ca2 的方式诱导.     

西伯利亚PsPIP1基因的克隆及其在NaHCO3胁迫下的表达

应用cDNA末端快速扩增（RACE）技术从西伯利亚蓼叶cDNA文库中克隆了质膜内在蛋白基因（PsPIP1的完整编码区cDNA序列（GenBank accession No．EU626398）,长度为1004bp,编码285个氨基酸。基于和其他植物水通道蛋白的氨基酸序列、推测的三维结构的比较以及系统进化分析结果,初步确定此基因为水通道蛋白基因家族中的PIP1亚族成员。RT-PCR结果显示,PsPIP1在西伯利亚蓼的地下茎、茎、叶中均有表达,叶中表达量最高,地下茎次之,茎中最低。在NaHCO3胁迫与去胁迫的过程中,此基因在地下茎、茎、叶中的表达模式也有较明显的差异。     

西伯利亚蓼PsPIP1基因的克隆及其在NaHCO3胁迫下的表达

应用cDNA末端快速扩增(RACE)技术从西伯利亚蓼叶cDNA文库中克隆了质膜内在蛋白基因(PsPIP1)的完整编码区cDNA序列(GenBank accession No. EU626398), 长度为1 004 bp, 编码285个氨基酸。基于和其他植物水通道蛋白的氨基酸序列、推测的三维结构的比较以及系统进化分析结果, 初步确定此基因为水通道蛋白基因家族中的PIP1亚族成员。RT-PCR结果显示, PsPIP1在西伯利亚蓼的地下茎、茎、叶中均有表达, 叶中表达量最高, 地下茎次之, 茎中最低。在NaHCO₃胁迫与去胁迫的过程中, 此基因在地下茎、茎、叶中的表达模式也有较明显的差异。     

酵母TPS1基因促进干旱胁迫下玉米的根系生长

本文对干旱胁迫下转酵母TPS1基因玉米的根系生长进行了研究。结果显示,经干旱胁迫后,转基因玉米的根系较野生型相比,根长和直径分别增加了79.3%和13.3%,一级、二级侧根数、根系的总吸收面积、活跃吸收面积、比表面积和根系活力较野生型也极显著增加。对根系组织观察发现,转TPS1基因玉米植株的根系细胞较大,细胞纵向和横向显著增长。转基因玉米根系的生长素含量较野生型的高,而其细胞分裂素含量则低。进一步对玉米根系生长相关基因的表达水平分析发现,与生长素有关的根系生长正调控基因PLT1、PIN1、AUX/IAA、CRL1表达较野生型上调,其中PLT1、AUX/IAA、CRL1的表达量比野生型的高2倍以上,而与细胞分裂素有关的根系生长负调控基因WOX11、ARR2、ARR1表达较野生型下调,比野生型的下降50%以上。     

向日葵根系水通道蛋白活性与苗龄关系的研究

利用压力室结合水通道蛋白抑制剂氯化汞(HgCl2)检测了不同苗龄(15d、25d和35d)向日葵根系水通道的活性,结果显示此生长期间根系导水率保持相对恒定,但0．1mmol／L氯化汞使所有苗龄根系的水流速率和根系导水率迅速降低,而降幅随根龄的增大而增大,表明向日葵根存在调节水分进入根系的水通道蛋白,其活性随根龄的增大而提高,质外体水流随根龄的增大而减小。结论是：在根系生长过程中,细胞到细胞途径水通道蛋白活性的提高可以补偿由于质外体途径导水度降低所致根系导水率的降低,从而维持根系导水率的相对稳定。     

香蕉水通道蛋白SIP2-1基因的克隆和表达分析北大核心CSCD

从香蕉中克隆了一个水通道蛋白(AQP)基因MaSIP2-1。序列分析表明,该基因存在一个完整的开放阅读框(ORF)717 bp,编码239个氨基酸。多序列比对和进化树分析表明,MaSIP2-1所编码的蛋白与其他植物中AQP编码的蛋白具有较高的一致性。其中与马来西亚野生香蕉、油棕、麻风树、野茶树的AQP编码的氨基酸序列的同源性较高,分别为98%、74%、65%和63%。器官特异性分析表明,Ma SIP2-1在香蕉的根、茎、叶片、花和果实中均有所表达,其中在茎中表达量较高。通过对其在干旱、高盐、低温、涝害胁迫下的表达结果分析显示,该基因响应干旱、高盐、涝害3种胁迫。     

渗透胁迫下水杨酸对玉米幼苗根系63.5 kD热稳定蛋白的调控作用

以抗旱性较强的玉米品种‘鲁单50’幼苗为材料,采用等渗的离子胁迫(0.8%NaCl,-0.6 MPa)和非离子胁迫(20%PEG)进行渗透胁迫处理,从受胁迫的玉米幼苗根系中分离出63.5 kD热稳定蛋白。用水杨酸(SA)处理幼苗96 h,取材进行SDS-PAGE电泳,发现63.5 kD热稳定蛋白既可被渗透胁迫诱导,也可被SA诱导产生,且SA对非离子渗透胁迫和离子渗透胁迫下诱导的该蛋白的表达表现出不同的作用,SA对非离子渗透胁迫下该蛋白的表达有抑制作用,而对离子渗透胁迫下该蛋白的表达有促进作用。SA对非离子渗透胁迫或离子渗透胁迫 ABA处理下的该蛋白的表达都表现出促进作用。研究表明,63.5 kD热稳定蛋白受SA信号途径的调控,并且在不同条件下,SA在参与和影响代谢过程的信号途径及其对代谢调控的机理可能存在差异。     

小麦和玉米根系取样位置优化确定及根系分布模拟

为了确定小麦(Triticum aestivum)、玉米(Zea mays)根系的最优取样位置和更准确地模拟根长密度在土壤剖面的分布, 在冬小麦和夏玉米的灌浆后期, 采用根钻法取样, 比较了不同取样位置对根系分布的影响; 采用Gerwitz和Page模型对根长密度的分布进行了模拟。结果表明, 冬小麦行间和行上取样在0-10 cm土层根长密度差异显著, 在10 cm以下土层差异减少。在确定根长密度分布的取样中, 在0-20 cm土层应考虑根长密度分布的空间差异, 即行上密度大于行间密度; 而在20-100 cm土层, 需要考虑行间根长密度大于行上的空间差异; 在1 m以下土层两个位置的差异逐渐消失, 可不考虑空间差异。夏玉米根长密度在上层土壤表现出距离植株不同位置差异显著的特征。植株位置(株上)、距植株10 cm和距植株20 cm位置根长密度在土壤中的分布特征是: 0-10 cm土层3个位置根长密度差异在50%以上, 根长密度大小是株上>距植株10 cm>距植株20 cm; 而在10-30 cm层次, 根长密度表现为距植株10 cm>株上>距植株20 cm, 30-50 cm土层株上位置的根长密度最小, 50 cm以下各位置根长密度差异不明显。对于玉米根系取样, 50 cm以上土层需要考虑根长密度的空间差异, 50 cm以下土层可不考虑。采用Gerwitz和Page模型, 结合华北平原机械化耕作下形成的土壤犁底层变厚及其犁底层容重增加对根系分布的影响, 在模型中加入土壤容重参数订正可以使模型更准确地模拟根长密度在土壤剖面的分布。     

玉米根细胞膜铁氰化钾还原酶

玉米根细胞膜制剂具有明显的ＮＡＤＨ一铁氰Ｊ也钾还原酶（ＦＣＲ）活性。铁氰化钾被还原的同时伴有质子跨膜运输,所形成的△μＨ＋既不受Ｈ＋－ＡＴＰａｓｅ抑制剂的影响,也不需要ＡＴＰ的存在,反应最适ＰＨ为６．５。ＦＣＲ对ＮＡＤＨ和铁氰化钾具有较高的活性反应,（Ｋｍ分别为４２和７０μｍｏｌ／Ｌ,Ｖｍａｘ分别为１．８４和２．１０μｍｏｌ／ｍｇｐｒｏｔｅｉｎｍｉｎ）。而对ＮＡＤＰＨ．只有微弱的反应活性（Ｖｍａｘ为０．０４２μｍｏｌ／ｍｇｐｒｏｔｅｉｎｍｉｎ）。用ＦＣＲ的潜在活性证实在膜的胞质一侧存在底物结合部位。Ｍｇ２＋、Ｍｎ２＋、Ｃａ２＋、Ｋ＋、Ｎａ＋对酶均有一定的激活作用,以Ｍｎ２＋最强、其次为Ｍｇ２＋。     

应用实时荧光定量PCR技术分析玉米水分胁迫诱导基因的表达模式

应用实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR)技术,研究了玉米中10个水分胁迫诱导基因的相对表达量及表达模式。结果表明,在花丝中,除基因Mads和Grp外,其他8个基因均随干旱胁迫程度加重,相对表达强度增加;在幼穗中,除基因Mads外,其他9个基因均随干旱胁迫程度加重,相对表达强度增加。应用实时荧光定量PCR和宏阵列技术的研究表明,在水分胁迫条件下,基因Arf3、Mads、Trx和F15相对表达量较高,可能在玉米应答水分胁迫过程起更重要的作用。     

壳聚糖对镉胁迫下玉米幼苗根系抗氧化酶活性和内源激素水平的影响

为探究壳聚糖对增强玉米幼苗抗镉胁迫能力的生理生化机制,以玉米(Zea mays L.)杂交种‘郑单958’为试验材料,采用室内Hoagland水培法,探讨外施100mg·L~(-1)壳聚糖对镉胁迫(80mg·L~(-1))不同时间(0h、24h、48h、72h和96h)下玉米幼苗根系抗氧化酶活性和内源激素水平的影响。结果显示:(1)镉胁迫显著抑制玉米幼苗根系生长,并诱导根系活性氧产生、抗氧化酶活性增加、内源激素的平衡受到破坏。(2)镉胁迫下,外施壳聚糖处理96h后根系干重提高16.1%,根系的O-·2产生速率和H2O2含量分别降低9.1%和19.2%,SOD、POD和CAT活性分别提高32.5%、20.4%和21.3%,IAA、ZR和GA含量分别增加34.4%、40.4%和42.5%,ABA含量减少19.1%,IAA/ABA、ZR/ABA和GA/ABA分别提升66.1%、73.5%和76.0%。研究表明,壳聚糖能够调控镉胁迫下玉米幼苗根系内源激素的含量及平衡,减轻胁迫对抗氧化酶系统的破坏,增强其清除活性氧的能力,从而降低镉胁迫对根系的毒害,提高玉米幼苗对镉胁迫的抵抗能力,为玉米抗逆栽培提供了理论及试验依据。     

Aerenchyma Formed Under Phosphorus Deficiency Contributes to the Reduced Root Hydraulic Conductivity in Maize Roots

Root hydraulic conductivity has been shown to decrease under phosphorus （P） deficiency. This study Investigated how the formation of aerenchyma is related to this change. Root anatomy, as well as root hydraulic conductivity was studied In maize （Zea mays L.） roots under different phosphorus nutrition conditions. Plant roots under P stress showed enhanced degradation of cortical cells and the aerenchyma formation was associated with their reduced root hydraulic conductivity, supporting our hypothesis that air spaces that form in the cortex of phosphorusstressed roots Impede the radial transport of water in a root cylinder. Further evidence came from the variation In aerenchyma formation due to genotypic differences. Five maize inbred lines with different porosity in their root cortex showed a significant negative correlation with their root hydraulic conductivity. Shoot relative water content was also found lower In P-deficient maize plants than that in P-sufficient ones when such treatment was prolonged enough, suggesting a limitation of water transport due to lowered root hydraulic conductivity of P-deficient plants.     

玉米FAD2基因的克隆及序列分析

高等植物中的A12脂肪酸脱饱和酶是将油酸转化为亚油酸的酶。根据已发表的其他高等植物的FAD2基因的保守序列设计同源引物,通过RT—PCR从玉米幼胚中扩增得到一个特异的cDNA基因片段。通过生物信息学分析,从玉米幼胚cDNA和基因组中均扩增得到1164 bp FAD2基因（GenBank登陆号：DQ496227）,它编码387个氨基酸,含有完整的ORF框,在ORF框内无内含子。序列联配与树状分析结果表明,FAD2推导的氨基酸序列与其他物种的A12脱饱和酶基因具有同源性。它含有3个组氨酸保守域和2段很长的疏水区,是一个跨膜4次的膜结合蛋白。半定量RT—PCR分析显示FAD2基因在玉米幼胚中表达量最高,在叶、茎、根中亦有低水平表达。     

不同低温胁迫下草莓叶片FaGR基因表达分析

为进一步探明草莓谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase,GR)基因在低温胁迫下的表达调控模式,以揭示其作用机理和抗逆机制,该研究以草莓栽培品种‘丰香’植株为对象,分别用0、2、4、6、8、10℃低温胁迫以及室温(25℃)作为对照处理24h,从处理植株的新鲜幼嫩叶片中提取总RNA并反转录成cDNA,采用半定量PCR及荧光定量PCR两种定量方法,分析FaGR基因在不同低温胁迫下的表达差异。结果表明:半定量PCR方法与荧光定量PCR方法的结果基本一致。FaGR的相对表达量受到不同低温胁迫和不同程度的诱导,在8℃和10℃低温胁迫下表达量上调,均高于对照水平,且在8℃低温胁迫下相对表达量最高;当温度为6℃时,FaGR表达量急剧下降,当温度低于6℃时,FaGR表达量随着温度的降低而逐渐降低,并低于对照水平;在0℃相对表达量时降至最低水平,约为最大表达量的一半。这说明半定量PCR结果准确可靠,可广泛应用于基因表达研究,而且FaGR表达量受到低温诱导,但不同低温处理对FaGR的表达量诱导程度不同。FaGR相对表达量在一定范围内的低温胁迫下增加,但在此低温范围外的低温胁迫下则降低,该研究表明6℃低温为临界值。以上结果为进一步调控该基因表达提供了科学依据,同时为提高植物抗逆能力提供了基础资料。