番茄 calnexin 基因的克隆及胁迫表达分析

Calnexin是内质网中重要的类凝集素分子伴侣,其主要作用是辅助糖基化蛋白的折叠和装配,调节内质网中的Ca2 稳态平衡和Ca2 信号传导过程。从番茄(Lycopersicon esculentum)的cDNA文库中克隆到calnexincDNA全序列,将其命名为Lecnx61.0,并以其3’端DNA片段为探针对番茄基因组进行Southern分析,结果表明Lecnx61.0在该基因组中仅有一个拷贝;Northern和W estern分析表明,Lecnx61.0的表达还受热激、冷害、盐害和内质网应激诱导剂衣霉素的诱导,但对干旱胁迫没有明显的反应。LeCNX 61.0蛋白对Ca2 亏缺胁迫的响应呈现组织特异性,但高浓度Ca2 并不影响各组织中LeCNX 61.0蛋白的含量,实验结果表明LeCNX 61.0蛋白可能在植物抵抗特定的环境胁迫中发挥作用。     

低温胁迫下拟南芥CBF1 超表达突变体胞质中Ca2+ 浓度的变化

低温严重影响植物的生长, 低温刺激可引起植物细胞中Ca²⁺浓度迅速升高。以拟南芥(Arabidopsis thaliana) CBF1 超表达突变体为材料, 研究了低温处理时CBF1基因的表达情况及胞质Ca²⁺的浓度变化。结果表明, CBF1本身可受低温诱导。同时将水母发光蛋白基因转入该拟南芥突变体中并检测Ca²⁺的浓度变化, 发现低温刺激时突变体细胞质中Ca²⁺的浓度变化幅度明显高于野生型, 但液泡的胞质面两侧Ca²⁺的浓度变化相似。用EGTA和LaCl₃处理拟南芥后, 胞质Ca²⁺的浓度升高被抑制, 并且CBF1突变体及对照胞质中的Ca²⁺浓度下降到同一水平。上述结果表明, Ca²⁺参与了CBF1应答低温信号的转导过程, 并且CBF1超表达突变体可能是通过提高胞质Ca²⁺浓度来提高植物的抗低温胁迫能力。     

NaHCO3胁迫下星星草根中Ca2+与Ca2+-ATPase 的超微细胞化学定位

利用焦锑酸盐和磷酸铅沉淀技术分别对NaHCO₃胁迫条件下星星草(Puccinellia tenuiflora)根中Ca²⁺和Ca²⁺-ATPase 进行超微细胞化学定位研究, 旨在进一步探讨Ca²⁺在NaHCO₃胁迫诱导胞内信号转导过程中的作用, 以及Ca²⁺-ATPase活性定位变化与NaHCO₃胁迫下星星草抗盐碱能力的关系。结果表明: 在正常状态下, 根毛区细胞质内Ca²⁺较少, 主要位于质膜附近和液泡中, Ca²⁺-ATPase主要定位于质膜和液泡膜, 有一定活性。在0.448%NaHCO₃胁迫下, 根毛区细胞质中Ca²⁺增多, 液泡中Ca²⁺减少, 且主要集中于液泡膜附近, 质膜和液泡膜Ca²⁺-ATPase活性明显升高。在1.054%NaHCO₃胁迫下,细胞质中分布的Ca²⁺增多, 而液泡中Ca²⁺极少, Ca²⁺-ATPase活性也降低。以上结果表明, Ca²⁺亚细胞定位和Ca²⁺-ATPase活性变化在星星草响应NaHCO₃胁迫的信号传递过程中具有重要作用。     

盐胁迫下构树幼苗各器官中K+、Ca2+、Na+和Cl-含量分布及吸收特征

将当年生构树幼苗置于含有不同浓度（04、1、2、3、4 g·kg^-1）NaCl的土壤中,研究其生物量积累、叶片细胞质膜透性和K⁺、Ca²⁺、Na⁺、Cl^-等离子的吸收、分布及运输,并观察盐害症状.结果表明：构树幼苗的叶片质膜透性随着NaCl浓度的增加和胁迫时间的延长而升高,根冠比随NaCl浓度的升高而增加,大于3 g·kg^-1的土壤盐胁迫对构树叶片的质膜透性及植株的生物量积累影响显著.构树幼苗各器官中Na⁺和Cl^-含量随土壤NaCl浓度升高而显著增加,K⁺和Ca²⁺则随之降低,叶片各离子含量均明显高于根和茎.说明盐胁迫影响根系对K⁺和Ca²⁺的吸收,并抑制了它们向地上部分的选择性运输,使叶和茎的K⁺和Ca²⁺含量下降.构树通过吸收积累Na⁺和Cl^-抵御土壤盐分带来的渗透胁迫,但过量的Na⁺和Cl^-积累会造成单盐毒害.作为抗盐性较高的非盐生植物,构树地上部分的拒盐作用不显著.     

不同基因型番茄种子萌发期的耐盐性

选用14种不同基因型番茄进行萌芽期NaCl胁迫耐盐性筛选,对相对发芽势和相对发芽率两项指标进行聚类分析,将其划分为耐盐性强（5种）和耐盐性弱（9种）两类,从中选出4种耐盐性和生物性状不同的番茄(耐盐性强：野生醋栗番茄、小果型辽园红玛瑙、大果型红宝石;耐盐性弱：大果型辽园红多丽)分别进行不同种类钠盐以及NaCl、Na⁺、Cl^-两组胁迫试验.结果表明：4种不同基因型番茄对各种盐胁迫响应与NaCl的鉴定结果一致;不同Na⁺盐中碱性盐NaHCO₃对番茄的影响最大,在100 mmol·L^-1 Na⁺浓度下,4种基因型番茄的相对胚芽长度都在8%以下,5种盐对番茄种子萌发的抑制顺序为：NaNO₃2SO₄2PO₄3;NaCl、Na⁺、Cl^-胁迫下,Cl^-对番茄的伤害最小.     

盐胁迫对桑树幼苗生长、叶片水分状况和离子分布的影响

以黑龙江省两个桑树品种（秋雨桑和泰来桑）为试验材料,研究了不同盐浓度下桑树幼苗生长、叶片水分关系和不同器官中离子的分布.结果表明：盐胁迫明显降低了桑树幼苗的植株高度和每株干物质量,且对新生叶片干质量的影响大于老叶片.随着盐胁迫的加重,两个品种桑树的叶片水势、渗透势、压力势和相对含水量明显下降,根、茎中Na⁺浓度明显增加,当外界NaCl浓度达到或超过150 mmol·L^-1时,各器官中Na⁺浓度达到饱和.盐胁迫明显降低了两个品种桑树根、茎和叶片中K⁺ 和 Ca²⁺浓度,以及茎和叶片中Mg²⁺浓度,而对根中Mg²⁺浓度影响不大.Na⁺在根、茎和老叶中的区域化分布是两个品种桑树生长过程中表现出耐盐性的机理之一,而盐胁迫使叶片中的Ca²⁺、K⁺和Mg²⁺浓度降低,导致植株体内的离子亏缺,从而限制了植株的生长.     

金属离子和脲对白蜡虫碱性磷酸酶的影响

各种金属离子及脲对白蜡虫Ericerus pela (Chavannes)碱性磷酸酶的活性有不同的影响。从白蜡虫雌成虫中分离纯化得到碱性磷酸酶,加入各种不同浓度的金属离子及脲测定酶的活力。一价金属离子Na⁺、K⁺、Li⁺对酶活力没有影响。碱土金属离子Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺对酶有激活作用,激活作用的大小顺序依次为Ca²⁺、Ba²⁺、Mg²⁺。第一过渡金属离子中,Mn²⁺、Co²⁺、Ni²⁺对酶有激活作用,而Zn²⁺、Cu²⁺有抑制作用。重金属离子Cd²⁺、Pb²⁺对酶有抑制作用。Ca²⁺激活作用表现为非竞争性激活效应。Cu²⁺抑制作用表现为非竞争性抑制效应。脲对碱性磷酸酶有变性失活作用,按脲浓度可分为低于3 mol/L和高于3 mol/L两种类型。低浓度的脲对白蜡虫碱性磷酸酶的活性抑制的动力学表现为混合型效应。     

重组PICK1蛋白的多聚形式及其与Ca2+和Mg2+的结合

蛋白激酶Cα相互作用蛋白1(PICK1) 是从线虫到人的所有生物中非常保守的一类存在于细胞质中的膜结合蛋白,在蛋白质转运,以及细胞内信号转导过程中发挥重要作用.通过基因重组技术获得PICK1及其截短的 N-PDZ(1～110 残基)和 BAR-C(128～416残基)重组蛋白,结合变性与非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳,以及分子排阻层析,表明溶液中的PICK1主要以二聚体形式存在.利用荧光光谱分析PICK1与金属离子Ca²⁺和Mg²⁺的结合情况.结果表明,在0.02 mol/L Hepes, pH 7.2,随着2种金属离子的不断滴加,PICK1在338 nm 处的最大荧光强度逐渐降低,PICK1与Ca²⁺结合常数为Ka1=（2.34±0.20）×10.6 L/mol^-1,Ka2=(7.75±0.62)×10.5 L/mol^-1,而Mg²⁺结合常数为Ka=（5.00±0.40）×10.6 L/mol^-1.另外,对PICK1的N端区域N-PDZ和C端区域BAR-C的重组片段与金属离子Ca²⁺和Mg²⁺结合情况进一步分析表明,Ca²⁺既能与PICK1的N 端N-PDZ结合,又可与C端BARC结合,而Mg²⁺只结合在PICK1的N-PDZ区域.比较Ca²⁺或Mg²⁺对PICK1结合脂质的影响,显示Ca²⁺能明显增强蛋白和脂质的结合.     

盐、碱胁迫下小冰麦体内的pH及离子平衡

通过混合两种中性盐（NaCl和Na₂SO₄）和两种碱性盐（NaHCO₃和Na₂CO₃）分别模拟出不同强度的盐、碱胁迫条件,对小冰麦苗进行12 d胁迫处理,测定茎叶组织液的pH值及Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-、H₂PO₄-和有机酸等溶质的浓度,以探讨盐、碱两种胁迫下小冰麦体内的pH及离子平衡特点.结果表明：盐、碱胁迫下小冰麦茎叶内的pH值均稳定不变;随胁迫强度的增加,盐胁迫下小冰麦茎叶内有机酸浓度没有明显变化,Cl^-浓度大幅度增加,而碱胁迫下有机酸浓度大幅度增加,Cl^-浓度没有明显变化.盐、碱胁迫下小冰麦茎叶中的阳离子均以Na⁺和K⁺为主,但阴离子的来源明显不同.盐胁迫下无机阴离子对负电荷的贡献起主导作用,其贡献率达61.3%～66.7%;而碱胁迫下,随胁迫强度的增大,有机酸对负离子的贡献率从38.35%上升到61.60%,逐渐成为主导成分.实验结果表明,有机酸积累是小冰麦在碱胁迫下保持体内离子平衡和pH稳定的关键生理响应.     

不同森林群落类型溪流水化学特征的季节动态

以小兴安岭凉水自然保护区内的阔叶红松林、云冷杉林和落叶松人工林为研究对象, 于2006年3—10月, 分析了其溪流水化学特征的动态变化. 结果表明: 不同月份3种森林群落溪流水的主要阳离子含量均表现为 Ca²⁺>Na⁺>K⁺>Mg²⁺, 主要阴离子含量均为HCO₃^->SO₄^2->NO₃^->Cl^-;不同群落类型的主要离子含量影响显著, 3种森林群落溪流水中Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺和Fe³⁺平均含量为云冷杉林>落叶松人工林>阔叶红松林, 而K⁺为落叶松人工林>云冷杉林>阔叶红松林; 主要阴离子平均含量均以落叶松人工林溪流水中为最高.     

Ca2+对冷胁迫柑橘离体叶片的相关生理生化指标的影响

研究了不同浓度的外源Ca²⁺对柑橘离体叶片抗寒性的影响。结果表明:10~20 mmol/L Ca²⁺处理能够增加柑橘可溶性糖和可溶性蛋白质的含量,提高SOD和POD的活性,同时减少膜质过氧化物丙二醛(MDA)的积累,从而提高柑橘的抗寒性。     

Cu2+对菱叶片生理指标及超微结构的毒理学效应分析

研究了不同Cu²⁺处理浓度(0、0.002、0.004、0.006、0.008 mmol.L^-1)对菱叶片叶绿素含量和叶绿素荧光参数、膜脂过氧化和抗氧化系统等的影响,并用透射电镜观察了其叶细胞超微结构的变化。试验结果表明:随着Cu²⁺浓度的增加:(1)叶绿素含量、Fv/Fo和Fv/Fm显著下降,Fo显著上升;(2)活性氧(AOS)产生速率、丙二醛(MDA)含量、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性逐渐升高;超氧化物歧化酶(SOD)、游离脯氨酸(Pro)和可溶性糖含量显著下降;抗坏血酸(AsA)、还原型谷胱甘肽(GSH)和谷胱甘肽还原酶(GR)含量呈先升后降趋势,且始终高于对照;(3)电镜观察发现,Cu²⁺对叶片细胞器的超微结构特别是叶绿体、线粒体和细胞核造成严重损伤。以上结果表明,本试验过量Cu²⁺的胁迫破坏了菱正常生理生化活动,并造成功能紊乱,最终导致菱的死亡。     

Fe3+对雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)生长及荧光特性的影响

为探求适宜雨生红球藻CG-06株生长的Fe³⁺浓度和Fe³⁺对藻细胞荧光特性的影响,以BBM为基础培养基,选用EDTA-FeNa(Ⅲ)为Fe³⁺源,设置0、1.79、8.95、17.9、35.8、71.6μmol·L^-16种Fe³⁺浓度梯度,实验测定藻的生长并分析不同Fe³⁺对藻细胞叶绿素荧光和77 K低温荧光等的影响。结果表明:适合雨生红球藻CG-06株生长的Fe³⁺浓度为8.95μmol·L^-1,Fe³⁺浓度较高时,雨生红球藻的生长受到抑制,Fe³⁺浓度低于1·79μmol.L^-1将产生低铁限制。W alz-PAM测定数据显示,在铁不足或高铁抑制条件下,雨生红球藻光系统Ⅱ活性明显下降,开放态的反应中心数目减少,光合作用受到抑制。77 K低温荧光光谱显示,在铁不足或高铁抑制条件下,710 nm荧光峰降低,684 nm和694 nm荧光峰相对增强,说明能量在两个光系统分配上发生变化,能量更多的分配给光系统Ⅱ,限制了光系统Ⅰ的活性。在高铁抑制条件下,CP₄₇蛋白荧光峰降低,CP₄₃蛋白荧光峰增强,推测存在D₁蛋白降解。     

从光合作用特性看铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的竞争优势

通过测定净光合放氧速率,研究了温度、光照和pH对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和玫瑰拟衣藻(Chloromonas rosae)光合作用的影响。两种藻的光合放氧速率都随着温度的升高而加快,在10~35℃范围内,铜绿微囊藻净光合放氧速率随温度升高而直线上升,其最适温度高于35℃,而当温度高于30℃后玫瑰拟衣藻的净光合放氧速率迅速下降;两种微藻的光合放氧速率-光强变化曲线有所不同,铜绿微囊藻光饱和点在500μmol·m^-2·s^-1附近,光强达到900μmol·m^-2·s^-1时仍无光抑制现象发生,玫瑰拟衣藻光饱和点在630μmol·m^-2·s^-1附近,当光强进一步升高,光合放氧速率开始下降;铜绿微囊藻最适pH值是10.0,在pH值6.5~11.5范围内,光合放氧都很活跃,变化幅度不大,玫瑰拟衣藻最适pH值7.0,偏酸或偏碱光合放氧都迅速地下降,pH高于10.0出现了负值。比较两种藻的光合作用特性,铜绿微囊藻光合作用具有3个特点:(1)适应温度范围宽,对高温具有良好的适应性,并且光合作用随温度的升高显著提高;(2)光饱和点低,光合作用活性高,能在弱光环境中高效地进行光合作用,并且抗强光伤害;(3)对pH变化具有超强的适应能力,在中性和碱性环境中,都能进行活跃的光合作用。铜绿微囊藻在光能利用、温度和pH适应性方面的特点,可以使其快速生长繁殖,积累大量的生物量,在与其它藻类的竞争中占据显著的优势。     

几种主要环境因子对布朗葡萄藻(Botryococcus braunii)光合作用的影响

利用测定净光合放氧速率的方法研究了光照强度、温度、pH值、盐度对布朗葡萄藻Botryococcus braunii UTEX 572和B.braunii UTEX 2441两个品系的光合作用的影响。B.braunii UTEX 572的适宜光照强度范围400～1600μmol·m^-2·s^-1,光饱和点在800μmol·m^-2·s^-1附近;适宜温度范围25～35℃,最适温度30℃;适宜pH范围5.0～8.0,最适pH7.0;适宜盐度范围0～0.2mol/L,最适盐度0.1mol/L。B.braunii UTEX 2441的适宜光照强度范围400～1600μmol·m^-2·s^-1,光饱和点在400μmol·m^-2·s^-1附近;适宜温度范围25～35℃,最适温度30℃;适宜pH范围5.0～8.0,最适pH7.0;对盐度的适应范围较小,盐度升高,光合放氧速率明显下降。两个布朗葡萄藻净光合放氧速率随光照强度、温度、pH值和盐度变化的规律,表明布朗葡萄藻的基本生理生态学特征:适应于较强的光照强度、较高的温度、中性偏酸的环境和较低的盐度。对布朗葡萄藻基本生理生态学特征的了解,为培养条件的优化提供了依据。2个布朗葡萄藻品系对光强、温度、pH值和盐度变化的反应有所不同:与B.braunii UTEX 2441相比,B.braunii UTEX 572具有更高的光饱和点,适应更高的温度,对pH值变化有更宽的适应范围,适当提高盐度对其光合作用有促进作用,表明B.braunii UTEX 572在快速生长繁殖方面具有更大的潜力,这一研究结果为筛选适合于大量培养的优良藻种提供了依据。     

厚壁毛竹蒸腾动态研究

采用Li-6400便携式光合测定仪测定厚壁毛竹(Phyllostachys edulis ‘Pachyloen’)蒸腾作用在不同时间尺度上的动态变化,结果表明:厚壁毛竹夏季的蒸腾日变化为双峰曲线,秋、冬、春季的蒸腾日变化为单峰曲线;厚壁毛竹蒸腾年动态变化为单峰曲线,1月份最低,仅为0.33mmol•m^-2•s^-1;6月份最高,达3.78mmol•m^-2•s^-1;年均值为1.30mmol•m^-2•s^-1。与毛竹的蒸腾作用动态相比,两竹种不但在蒸腾速率上相近,而且总体趋势也较为一致:夏季、冬季和春季两竹种的蒸腾日变化类型相同,唯有秋季的蒸腾日变化类型不一致,厚壁毛竹的为单峰曲线,而毛竹的为双峰曲线,这反映了两竹种蒸腾作用对气候响应的差异;厚壁毛竹和毛竹的蒸腾作用年动态变化均为单峰曲线。     

慈姑(Sagittaria sagittifolia L.)对环境镉胁迫因子的应答

主要研究了水环境中Cd²⁺污染对慈姑(Sagittaria sagittifolia L.)根的毒害影响。结果表明:在Cd²⁺胁迫下,慈姑根出现不同程度的褐变、发黑,生长受到限制;叶和根尖细胞超微结构受损,叶绿体膨大、类囊体排列紊乱、线粒体嵴减少、空泡化、染色质凝集等;根尖细胞在扫描电镜下呈细胞壁增厚、细胞形状扭曲和排列不规则现象。能谱分析结果表明随外界Cd²⁺浓度增大,单个慈姑根尖中的Cd²⁺含量升高,其他营养元素的吸收受到不同程度的影响。Cd²⁺对慈姑的毒害有明显的剂量效应和时间效应。     

云南小麦高分子量麦谷蛋白亚基基因1Dy12*的分离

通过SDS-PAGE分析,从云南小麦中鉴定出一个电泳迁移率比高分子量麦谷蛋白亚基1Dy12稍快的亚基1Dy12^*。利用Glu-Dy位点特异引物对1Dy12^*基因编码区进行了克隆和序列测定。1Dy12^*基因全长为1980bp,编码658个氨基酸。氨基酸序列比较结果表明:与亚基1Dy12相比有3个氨基酸的差异和1个二肽(GQ)的缺失,与亚基1Dy10相比有15个氨基酸的差异、2个六肽(IGQGQQ)的插入以及1个二肽(GQ)的缺失。这表明1Dy12^*亚基是一个新型高分子麦谷蛋白亚基,其对小麦加工品质的影响正在评价中。     

四合木(Tetraena mongolica)分布区景观结构时空变化分析

利用3S技术、1972年航空黑白像片、1988年TMCCT磁带数据以及1995年1:10万TM影像等信息源,以斑块为最小景观结构单元,对西鄂尔多斯特有种四合木(Tetraenamon-golica)的分布及其分布区的景观结构进行了研究。结果表明:(1)四合木的分布区面积约为2754km₂;(2)分布区面积及斑块平均面积都在减少。1988年实际占有1456km₂,1995年为1268km₂,平均每年减少27km₂,单个斑块平均面积1988年为18.79km₂,1995年为15.38km₂,减少了18.1%;(3)四合木分布面积的减少在不同时空尺度上并不相同,1988～1995年间的年变化率比1972～1988年间的年变化率高5倍,空间尺度上城市工业区的年变化率比放牧分布区高。