植物钾营养高效分子遗传机制

钾是植物生长发育所必需的矿质营养元素之一。不同种类植物的钾营养效率存在差异, 已有证据表明这种差异是受遗传基因控制的。植物细胞依靠细胞膜上的各种钾转运体和通道蛋白吸收和转运钾离子, 这些膜蛋白的活性调控是植物钾营养效率调控的关键和基础。本文对植物钾营养高效性状分子遗传机制以及相关基因的分子功能和调控机制的研究进展进行了简要评述, 并讨论了改善作物钾营养高效性状的可能途径。     

植物钾营养性状的遗传潜力

钾是植物生长发育所必需的大量元素 ,是与氮、磷并列的植物营养的“三大要素”之一。不同植物种类或同种类植物的不同品种之间钾营养效率的差异非常显著 ,这为植物钾营养性状的遗传改良提供了科学依据。     

植物钾营养性状的遗传潜力v

钾是植物生长发育所必需的大量元素,是与氮、磷并列的植物营养的“三大要素”之一。不同植物种类或同种类植物的不同品种之间钾营养效率的差异非常显著,这为植物钾营养性状的遗传改良提供了科学依据     

植物钾营养高效与膜运系统的关系

HKT1和HAK1等转运子介导钾离子的高亲和吸收以及K^ /Na^ 共运转,从而可能增强Na^ 替代K^ 能力,KAT1和KST1等离子通道介导钾离子的累积和转运,从而调节气孔细胞的渗透压,控制气孔运动,阐述了植物生物膜上离子转运机制和钾营养高效机理的某种可能的关系,这些转运子和通道的高效表达可能与植物钾营养高效有很大的相关性。     

植物钾营养高效与膜转运系统的关系(英)

HKT1和HAK1等转运子介导钾离子的高亲和吸收以及K+/Na+共运转,从而可能增强Na+替代K+的能力;KAT1和KST1等离子通道介导钾离子的累积和转运,从而调节气孔细胞的渗透压,控制气孔运动。阐述了植物生物膜上离子转运机制和钾营养高效机理的某种可能的关系。这些转运子和通道的高效表达可能与植物钾营养高效有很大的相关性。     

植物钾吸收基因及其遗传转化的研究进展

综述了近年来已分离和克隆的与植物钾离子吸收有关的基因及其在遗传转化方面的研究进展,对应用生物工程技术改良植物的钾营养性状进行了讨论。     

植物对钾营养的吸收、运转和胁迫反应的研究进展

钾营养研究是植物营养研究中的重要内容之一.对植物中钾的吸收和转运、钾转运系统、低钾胁迫和缺钾时的生理表现等方面做了详细的综述,并提出了解决钾肥供需矛盾的措施.     

拟南芥耐低钾突变体的筛选及遗传分析

利用乙酰甲基磺酸（ＥＭＳ）诱变方法,以幼苗根在重力作用下的弯曲生长为指标、筛选得到了拟南芥（Ａrabidopsis thaliana)耐低钾突变体。经过对突变体杂交后代的遗传分析证明,其中两株突变体的耐低钾性状为隐性单基因突变所致。鉴定、分离与植物耐低钾性状连锁的基因将有可能与对培育钾高效作物品种有重要意义。     

植物高效吸收和利用磷营养的遗传学研究进展

近些年来,人们对植物营养性状的遗传学背景日益了解,特别是磷素营养。随着分子生物学的快速发展,磷素营养的研究已深入到分子水平并且取得了可喜的成绩。本文从植物体内调控磷吸收利用的相关QTLs定位,缺磷诱导的基因表达,植物体内的磷调控系统,磷转运子及与磷有关的突变体的研究作一概括。     

植物高效吸收和利用磷营养的遗传学研究进展

近些年来 ,人们对植物营养性状的遗传学背景日益了解 ,特别是磷素营养。随着分子生物学的快速发展 ,磷素营养的研究已深入到分子水平并且取得了可喜的成绩。本文从植物体内调控磷吸收利用的相关QTLs定位 ,缺磷诱导的基因表达 ,植物体内的磷调控系统 ,磷转运子及与磷有关的突变体的研究作一概括。     

茄子砧木Na^＋、K^＋含量、Sk,Na运输与耐盐性关系研究

为考察不同茄子砧木在茄子耐盐性的作用,以茄子嫁接生产中常用的托鲁巴姆（Solanum torvum）、赤茄（Solanum integgrifolium）、刺茄（Solanum texanum）和刚果茄（Solanum sisymbriifl ium）为试材,研究了盐害指数、根系和地上部Na^＋、K^＋含量、Na^＋/K^＋比、SK,Na运输及其与耐盐性的关系。结果表明,各种砧木的盐害指数均随着盐浓度的增大呈上升趋势,同一盐浓度下,盐害指数由大到小依次为刚果茄〉赤茄〉刺茄〉托鲁巴姆。根系Na^＋含量、地上部K^＋含量、根系Na^＋/K^＋比及SK,Na运输在各盐浓度下均表现为托鲁巴姆〉刺茄〉赤茄〉刚果茄。地上部Na^＋含量、根中K^＋含量及地上部Na^＋/K^＋比在各盐浓度下均表现为托鲁巴姆〈刺茄〈赤茄〈刚果茄。茄子砧木耐盐性与根中Na^＋含量、根中Na^＋/K^＋比、SK,Na运输呈正相关,与地上部Na^＋含量、根中K^＋含量、地上部Na^＋/K^＋比呈负相关。这些结果表明,Na Cl处理下耐盐性强的砧木通过限制Na^＋向叶片中运输,增加了叶片中K^＋含量,从而降低Na^＋/K^＋比来提高植株耐盐性。     

罗布麻对不同浓度盐胁迫的生理响应

利用网室盆栽实验,研究不同浓度的NaCl（100-400mmol·L^-1）胁迫对罗布麻（Apocynum venetum）生长及生理特性的影响。结果表明,100mmol·L^-1NaCl处理显著降低了罗布麻植株的鲜重,但对其干重影响不大;随着盐浓度继续增加,罗布麻鲜重和干重显著下降。在盐胁迫下,罗布麻叶片内的丙二醛含量、电解质渗漏率、根部和地上部Na^＋的含量明显增加,K^＋的含量随着盐离子浓度的增加而降低。盐胁迫显著降低了地上部Ca^2＋的含量,而对根部Ca^2＋的含量没有影响。植株K^＋/Na^＋和Ca^2＋/Na^＋比值随着盐胁迫强度的增加而降低。盐胁迫显著促进了罗布麻根部对K^＋和Ca^2＋的选择性吸收及对K^＋的选择性运输。当NaCl浓度小于或等于200mmol·L^-1时,随着盐离子浓度的增加,罗布麻叶片内的脯氨酸和可溶性糖积累显著增加,而当NaCl浓度大于200mmol·L^-1时,这2种有机溶质含量显著下降。总体上,罗布麻通过积累无机离子、合成有机溶质及维持较高的K^＋、Ca^2＋选择性吸收和运输来适应一定浓度（≤200mmol·L^-1NaCl）的盐胁迫。     

微动脉平滑肌细胞K^＋通道的研究进展

K^＋通道维持着血管平滑肌细胞的静息膜电位。目前发现血管微动脉平滑肌细胞上主要表达内向整流型K^＋通道、ATP敏感型K^＋通道、电压依赖型K^＋通道和大电导钙激活型K^＋通道等四种K^＋通道。本文对微动脉平滑肌细胞K^＋通道最新进展做一综述。     

He—Ne激光辐照与UV-B辐射对小麦幼苗细胞器中Na^＋／K^＋-ATP酶活性的影响

分别采用5mJ·s^-1·mm^-2He-Ne激光辐照、10．08kJ·m·^-2,d^-1增强UV-B辐射及二者组合对小麦（Triticum aestivum）晋麦8号（Triticum aestivum‘Jinmai8’）幼苗进行处理。第5天开始测定各处理小麦幼苗叶片中线粒体、叶绿体及细胞溶质中Na^＋／K^＋-ATP酶活性的变化。结果表明,随着处理天数的增加,小麦幼苗叶片线粒体、叶绿体及细胞溶质中Na^＋／K^＋-ATP酶活性均在第6天下降,第7天升高,而后又逐渐下降。在处理的第7天,仅He—Ne激光辐照可使小麦幼苗叶片线粒体、叶绿体及细胞溶质中Na^＋／K^＋-ATP酶活性升高：增强UV-B辐射使各细胞器中Na^＋／K^＋-ATP酶活性下降：复合处理后小麦各细胞器中Na^＋／K^＋-ATP酶活性均高于UV-B单独辐射处理。实验结果表明,一定剂量的He-Ne激光辐照能够部分修复UV-B辐射对小麦幼苗细胞器中Na^＋／K^＋-ATP酶造成的损伤。     

盐胁迫下盐桦生理响应的变化分析

对组织培养获得的盐桦（Belula halophila）苗在盐胁迫下的生理指标和解剖结构进行了分析,结果显示,随着盐浓度的增加,植物叶片相对含水量逐渐降低;脯氨酸（Pro）含量逐渐增加;叶片丙二醛（MDA）含量和过氧化氢酶（CAT）活性大小存在相关性,在50～200mmol／L盐胁迫下,植物的CAT活性是递增的,200mmol／LNaCl处理时达到最高,同时叶片MDA含量在50～200mmol／L盐处理时变化不明显;CAT活性在300mmol／LNaCl处理时突然降低,此时叶片MDA含量大;植物叶片和根的离子含量测定表明,在盐胁迫下K^＋／Na^＋比值逐渐降低,叶片中K^＋含量始终高于Na^＋含量;石蜡切片和扫描电镜发现盐桦茎、叶中有晶体状物质存在,通过X-ray分析表明这种晶体含有C,O,Ca元素,相关的细胞成分化学实验进一步确定其结晶体的成分。     

肠易激综合征模型WHBE兔神经-体液-内分泌系统调节的变化

目的观察肠易激综合征（IBS）模型WHBE兔神经内分泌激素和电解质水平的变化,探讨神经-体液-内分泌系统在IBS中的作用。方法以湿热环境应激加小剂量致泻剂诱导WHBE兔建立IBS模型,在造模9d和14d时取血分离血清,检测血清中5-羟色胺（5-HT）、多巴胺（DA）、促肾上腺皮质激素（ACTH）、皮质醇（COR）、β-内啡肽（β-EP）激素和K^＋、Na^＋、cl^-含量的变化,并以JW兔作对照。结果与正常对照组比,造模9d时WHBE兔的5-HT、DA、ACTH、β-EP、COR均显著升高（P〈0．05,P〈0．01）,Na^＋、K^＋含量均显著降低（P〈0．01）,而JW兔ACTH、β-EP、COR均显著升高（P〈0．05,P〈0．01）,K^＋含量显著降低（P〈0．05）;造模14d时WHBE兔5-HT、ACTH、β-EP均显著升高（P〈0．05,P〈0．01）,JW兔ACTH显著升高（P〈0．05）;相关分析显示,IBS模型中血清中5-HT、COR与Na^＋、K^＋浓度呈显著负相关（P〈0．05,P〈0．01）,血清中DA、β-EP水平与Na^＋、K^＋、Cl^-浓度呈显著负相关（P〈0．05,P〈0．01）,ACTH水平则与K^＋浓度呈显著负相关（P〈0．01）。结论IBS的发生不仅与HPA轴兴奋性升高有关,亦与体液因素有关,故神经-体液-内分泌系统参与了WHBE兔IBS的发生过程。     

HCO3^-、K^＋和HSO3^-对黄瓜幼苗光合作用的影响

本试验以‘津春4号’黄瓜幼苗叶片为试材,研究HCO3^-、K^＋和HSO3^-对黄瓜幼苗光合作用的影响,试图用KHCO3水溶液中的HCO3^-作为碳源来补充CO2的不足,同时用NaHSO3适当的抑制黄瓜的光呼吸,进而提高光合速率。结果表明：HCO3^-可以作为碳源来补充大气中CO2的不足,HCO3^-、K^＋和HSO3^-可以提高光合速率、叶片可溶性糖含量,可提高叶绿素a含量、叶绿素b含量及叶绿素总含量,从而增强了光合作用的原初反应,能显著提高PSI和PSII的光合电子传递速率,提高ATP合酶的活性,从而加快了光合磷酸化的进程。通过提高Rubisco羧化活性、PEPC酶的含量及活性,降低Rubisco加氧活性,加快了CO2的固定与还原。     

离子通道蛋白在果蝇大脑神经上皮干细胞发育中的功能研究

离子通道蛋白作为神经系统的重要组成部分,在早期神经细胞发育中的作用却没有被研究过。基于神经发育在果蝇与小鼠间的保守性,果蝇幼虫大脑视觉中心可作为很好的模型来筛选参与神经干细胞行为调节的基因。文章通过体内RNA干扰和失活突变体来研究重要的钙离子通道和钾离子通道蛋白对神经干细胞的调节作用。结果表明,这些蛋白表达水平降低和shaker蛋白完全失活均对果蝇幼虫大脑神经干细胞的发育无影响。     

慢病毒介导KCNMA1体外转染大鼠间充质干细胞及功能测定

间充质干细胞具有高度增殖、自我更新和多向分化的潜能。大电导钙离子激活的钾通道M亚族α亚基（potassium large conductance calcium-activated channel,subfamily M,alpha member 1,KCNMA1）介导细胞内K＋的外流,使细胞膜超极化,降低细胞的兴奋性。该研究通过制备KCNMA1重组慢病毒载体和空白对照慢病毒载体,将其转染至间充质干细胞内,测定转染复数值（MOI）,并通过RT-PCR和Western blot比较转染前后KCNMA1的表达变化情况,检测转染前后细胞微环境中电解质浓度变化。结果成功包装了KCNMA1慢病毒载体和空白病毒载体并转染入干细胞内;含有目的基因的慢病毒转染间充质干细胞后,RT-PCR和Western blot提示KCNMA1过表达,且细胞微环境中K＋浓度升高。证实成功地将含KCNMA1的慢病毒载体转染进入大鼠间充质干细胞内,并在细胞内过表达且发挥功能,为体内研究KCNMA1结合干细胞治疗相关疾病奠定了基础。     

Na^＋,K^＋-ATPase亚单位表达的研究进展

以往研究已发现Na^＋,K^＋-ATPase含有α、β和γ亚单位。为了对三种亚单位有一个较为全面的认识,现对亚单位的基本结构、研究简况、生理及病理功能、表达调节等基本情况作一综述。