山药异淀粉酶基因克隆及其在淀粉代谢中的作用北大核心CSCD

为了明确异淀粉酶基因(ISA 3)在山药淀粉代谢中的作用,该研究以‘毕克齐’和‘大和长芋’山药为试验材料,测定了块茎中淀粉及组分含量和异淀粉酶活性等;采用RT-PCR技术克隆了ISA 3,并进行生物学分析及山药块茎不同膨大期和不同组织间ISA 3基因的表达等。结果表明:(1)山药‘大和长芋’的直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量均显著高于‘毕克齐’,且两品种的淀粉含量随生长发育的变化均呈先升高后降低的趋势,并均于种植后120 d时达到最高,但‘毕克齐’的异淀粉酶(ISA)活性在整个膨大期均高于‘大和长芋’。(2)成功克隆获得山药ISA 3开放阅读框长1584 bp,编码527个氨基酸;ISA3为亲水性蛋白。(3)不同品种块茎在膨大时期的ISA 3基因表达趋势不同,‘毕克齐’中呈先显著上调随后下调,而在‘大和长芋’中表达总体下调,且在山药的叶、茎和块茎中均有表达,存在明显的组织特异性。(4)ISA活性与山药淀粉及支链淀粉含量呈显著和极显著正相关关系,但ISA活性与ISA 3的表达量呈负相关关系。研究表明,异淀粉酶参与了山药块茎中淀粉的合成,且主要对支链淀粉的合成起关键作用,ISA 3基因的表达可能对异淀粉酶活性和淀粉的合成起负调控作用。     

组蛋白激活拟南芥CDPK催化CaMBP10的体外磷酸化反应

植物转脂蛋白 (plant lipid transfer proteins, LTPs) 是高等植物中广泛存在的多基因编码的小分子碱性蛋白. 本研究室已经证明白菜和豌豆LTPs可分别被内源胞浆可溶性和膜结合钙依赖性蛋白激酶 (calcium-dependent protein kinase, CDPK) 磷酸化. 为深入研究CDPK对白菜钙调素结合蛋白10 (calmodulin-binding protein-10, CaMBP10) 的磷酸化性质及特征, 本文从拟南芥可溶性蛋白粗提物中检测到1个分子量约为54 kD的CDPK对CaMBP10有磷酸化作用. 研究表明, 组蛋白可增强 CDPK对CaMBP10的磷酸化活性, 促进磷酸化进程. 而且组蛋白和Ca2+对CDPK具有协同调节效应, 二者共同作用时比Ca2+单独作用时, 激酶的活力增强约12倍. 此外, 不同组蛋白对CDPK的激活能力不同, 组蛋白1对该激酶活性的激活能力要比组蛋白3高约8倍.     

植物钙结合蛋白

本文介绍了植物钙调素蛋白（CaM）、类钙调神经素B亚基蛋白（CBL）、Ca2＋依赖蛋白激酶（CDPK）和其他钙结合蛋白的研究进展。     

山药Actin基因片段的克隆及表达分析北大核心CSCD

通过山药Actin基因的克隆和表达分析,为研究山药生长发育中肌动蛋白的作用及其他基因的表达和调控奠定基础。根据Gen Bank中已经公布的其他植物肌动蛋白基因(Actin)的保守序列设计一对简并引物,采用RT-PCR技术从山药块茎中分离出1个Actin基因cDNA片段,命名为DoActin。片段长度为1 091 bp,编码357个氨基酸,并提交Gen Bank(登录号:KU669295)。与NCBI核酸和蛋白质数据库序列比对,该序列与其他植物Actin基因核苷酸序列的同源性均在83%以上,氨基酸序列的同源性均在97%以上。进化分析结果显示,DoActin与海枣Actin-2、木本棉Actin-7的亲缘关系最近。实时定量PCR结果显示,DoActin在山药叶片、地上茎和地下块茎以及不同发育期的块茎和叶片中表达量相对稳定,表明其适宜作为山药的内参基因。     

蛋白激酶与植物逆境信号传递途径

蛋白质的可逆磷酸化是细胞信号识别与转导的重要环节,蛋白激酶主要催化蛋白质的磷酸化作用,植物中已发现并分离了大量蛋白激酶及其基因,它们介导了植物激素和胞外环境信号等引起的多种生理生化反应。文章着重介绍分裂原激活蛋白激酶（MAPK）、钙依赖而钙调素不依赖的蛋白激酶（CDPK）、受体蛋白激酶（RPK）、核糖体蛋白激酶和转录调控蛋白激酶等多种蛋白激酶在植物逆境信号识别与转导中的作用。     

植物感受盐胁迫及相关钙信号的研究进展

盐胁迫对植物的生长和发育造成严重影响,其危害包括渗透胁迫、离子毒害等,严重损害了农业生产和粮食安全。在盐胁迫下,植物相关感受器接受刺激,使得Ca²⁺通过细胞膜以及细胞内钙库膜上打开的Ca²⁺通道进入细胞质基质,导致细胞质内Ca²⁺浓度升高,产生钙信号。钙离子作为重要的第二信使,在植物细胞内和细胞间传递信号,信号往下游传递,在不同生长和发育阶段引起植物一系列的生理响应来应对盐胁迫影响。钙信号主要通过钙调蛋白（CaM）、钙调素样蛋白（CML）、钙依赖性蛋白激酶（CDPK）、钙调磷酸酶B样蛋白（CBL）和CBL互作蛋白激酶（CIPK）感知并将特异的钙信号信息传递到下游;从而激活植物盐胁迫生理响应。本文主要综述植物如何感知盐胁迫刺激,以及钙信号产生与传导机制,并对该研究领域需解决的问题进行了展望。     

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。     

钙结合蛋白对花粉生长发育调控研究进展

植物钙结合蛋白存在于花粉管中,通过直接或间接结合Ca~(2+),定位膜结构,形成Ca~(2+)信号通道,发生信号转导,对花粉发育及花粉管的生长起到调控作用。目前已明确以钙调蛋白(CAM)、钙依赖型蛋白激酶(CDPK)、类钙调蛋白(CML)、类钙调素B类蛋白(CBL)和激酶蛋白(CIPK)为主的植物钙结合蛋白在调控花粉发育及花粉管生长方面的重要作用。该文主要对近年来国内外已经明确的各类钙结合蛋白家族以及家族成员间不同的作用机理的研究进展进行综述,并举例阐述了钙结合蛋白家族中各类成员对花粉管特定的作用方式及调控作用,最后对今后相关领域的研究前景进行了展望。     

植物中的CDPK/SnRK蛋白激酶家族

在植物中至少存在五类蛋白激酶,这五类都属于CDPK/SnRK家族,它们的结构中含有EF手型结构或者与其相互作用的蛋白质中包含着EF手型结构。CDPK和CCaMKs在C-端都包含EF手型结构,在与钙离子结合后而被激活。SnRK3s结合蛋白包含着三个EF手型,其中一些被钙离子激活。植物两类其它的蛋白激酶家族成员-CaMK和CRK,与钙调素相结合。本文将阐述这些蛋白激酶结构、活性调节以及参与钙信号传递的潜能。     

苹果和葡萄果实发育过程中蛋白激酶特性的比较研究

在苹果 (MalusdomesticaL .Borkh .cv .RedStarking)和葡萄 (VitisviniferaL .×V .lubruscaL .cv .Kyoho)的不同发育阶段均检测到蛋白激酶活性 ,它们可被Ca2 强烈激活 ,表明依赖钙的蛋白激酶是苹果和葡萄果实中一类非常重要的蛋白激酶。钙调素 (CaM)对苹果和葡萄果实蛋白激酶没有激活作用 ,同时CaM拮抗剂calmidazolium、W7及三氟乙酸 (TFA)均可不同程度地抑制其活性 ,表明依赖钙的蛋白激酶中可能有含类似钙调素结构域的蛋白激酶(CDPK)的存在。在苹果和葡萄果实发育中 ,依赖钙的蛋白激酶无论在其活性变化还是特性上都存在着显著差异 :苹果果实发育的不同阶段依赖钙的蛋白激酶活性无明显变化 ,而葡萄果实在发育的第Ⅱ期蛋白激酶活性大大高于第Ⅰ、Ⅲ期 ;苹果果实依赖钙的蛋白激酶可被Mn2 强烈激活并对热敏感 ,而葡萄果实依赖钙的蛋白激酶却不受Mn2 及热处理的影响 ;此外 ,葡萄果实蛋白激酶活性不受磷脂酰丝氨酸 (PS)的影响 ,而苹果果实蛋白激酶可被PS激活 ,表明苹果果实中还可能有钙和磷脂激活的蛋白激酶即PKC的存在。苹果和葡萄果实发育中蛋白激酶种类、特性及其活性变化的不同 ,暗示了这两种果实发育调控的差异 ,也意味着苹果和葡萄果实发育调控可能与蛋白激酶密切相关。     

黄花倒水莲生长与内源激素水平动态变化关系研究北大核心CSCD

为探索黄花倒水莲春梢生理生化特性的差异以及不同内源激素的变化规律,该文对黄花倒水莲春梢的生长动态进行监测,采用间接酶联免疫吸附法(ELISA)测定脱落酸(ABA)、生长素(IAA)、赤霉素(GA)、乙烯(ETH)和玉米素核苷(ZR)五种内源激素含量的动态变化,并对两者间的相关性进行分析。结果表明:(1)黄花倒水莲春梢生长发育过程可分为快速增长期(0~12 d)、生长转折期(16~20 d)和缓慢增长期(24~32 d)三个阶段。(2)内源激素ABA、GA、ETH和ZR含量在缓慢增长期显著高于快速增长期和生长转折期,IAA含量各时期差异较小。(3)春梢长、底部叶长和叶宽在快速增长期与ABA、GA、ETH和ZR含量呈负相关,且与ZR含量具有一定显著性,与IAA含量呈正相关;生长转折期,各指标与GA、ETH和ZR含量呈正相关,与GA含量具有一定显著性,与ABA含量呈负相关;缓慢增长期,各指标与五种内源激素含量均呈正相关,与IAA和ZR含量具有一定显著性。该研究结果为生产上利用外源激素调控黄花倒水莲春梢抽出以及生长提供了理论基础。     

青海云杉花芽分化期内源激素含量的变化特征

采用酶联免疫法测定并分析了中国青藏高原东北边缘特有树种青海云杉花芽分化过程中内源激素的变化,以期为调控青海云杉花期调控提供理论依据。结果表明:(1)内源激素吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(GAs)、玉米素核苷(ZR)和脱落酸(ABA)含量的变化存在一定的相似性,它们分别在青海云杉花芽生理分化前期和形态分化前期出现高峰;青海云杉叶片ZR/GAs、ZR/IAA之值在花芽生理分化期达到峰值,而ABA/GAs值在花芽生理分化期总体呈递增趋势。(2)青海云杉花芽生理分化期,其顶芽、侧芽中可溶性糖及蛋白质皆出现高峰;形态分化前期,顶芽及侧芽中蛋白质含量下降,但可溶性糖含量持续上升;而花芽生理分化期间,叶片中核酸含量总体皆呈递增趋势。研究认为,较高的ZR/GAs、ZR/IAA有利于青海云杉花芽生理分化,但对维持花芽形态分化可能不是必须的,而高的ABA/GAs、ABA/IAA可能是花芽形态分化能够顺利完成所不可缺少的;可溶性糖、蛋白质、核酸等结构物质和能量物质的积累有利于青海云杉花芽生理分化的完成。     

Dynamic changes in carbohydrate metabolism and endogenous hormones during <Emphasis Type="Italic">Tulipa edulis</Emphasis> stolon development into a new bulb

The stolon is the main asexual reproductive organ of Tulipa edulis (Miq.) Baker. It has a special morphology and can develop into a new bulb for propagation. In the current greenhouse experiment, the dynamic changes in carbohydrates and related enzymes, protein and endogenous hormones during T. edulis stolon development were investigated. The results showed that soluble sugar levels were basically declining, whereas starch and protein content rose continuously during stolon development. The adenosine diphosphoglucose pyrophosphorylase (AGPase) activity peaked in the initial swelling stage and stayed a relative high level in the middle swelling stage; sucrose synthase (SS), soluble starch synthase (SSS) and granule-bound starch synthase (GBSS) activities followed the same law that showed rising trends during stolon development. SS activity was significantly inversely related to sucrose content but had significantly positive relations with starch content, SSS and GBSS activities. Gibberellin (GA), indole-3-acetic acid (IAA) and zeatin riboside (ZR) peaked in the initial swelling stage and maintained high levels in the middle swelling stage; they then decreased significantly in the later swelling stage. A substantial increase was observed in abscisic acid (ABA) content until the middle swelling stage, followed by a significant reduction in the later swelling stage. The ratios of ABA to IAA, GA and ZR reached their lowest levels in the initial swelling stage. In conclusion, T. edulis stolon development is a process of new bulb morphogenesis along with the starch accumulation catalyzed by AGPase, SSS and GBSS, using the product of sucrose cleavage caused by SS. Initial low ABA content and low ratios of ABA to IAA, GA and ZR, together with the GA, IAA and ZR of high-content, soluble sugars worked more efficiently to induce new bulb formation.     

细叶楠种子休眠与萌发对低温层积的生理响应

细叶楠(Phoebe hui Cheng ex Yang)是我国特有的珍贵树种,种子具有生理休眠特性。本文以细叶楠种子为实验材料,研究不同低温层积处理时间(0、20、40、60 d)对细叶楠种子发芽率、营养物质(淀粉、可溶性糖、可溶性蛋白)、过氧化物酶(POD)以及内源激素脱落酸(ABA)、赤霉素(GA₃)、生长素(IAA)、玉米素核苷(ZR)的影响,分析细叶楠种子萌发与其生理指标的相关性。结果显示：(1)低温层积可以有效打破细叶楠种子的休眠,且处理60 d效果最佳。(2)在低温层积过程,细叶楠种子萌发时间缩短,发芽率提高;种子内淀粉含量降低,可溶性糖和可溶性蛋白含量升高;POD活性上升;ABA含量下降,GA₃、IAA含量增加,而ZR含量先上升后下降。(3)细叶楠种子休眠的解除与萌发与其体内营养物质含量、POD活性以及内源激素含量的变化密切相关。     

Relationships of endogenous plant hormones to accumulation of grain protein and starch in winter wheat under different post-anthesis soil water statusses

Accumulation of protein and starch in grain is a key process determining grain yield and quality in wheat. Under drought or waterlogging, endogenous plant hormone levels will change and may have an impact on the yield and quality of wheat. In a greenhouse experiment, four winter wheat (Triticum aestivum L.) varieties differing in grain protein content, Heimai 76, Wanmai 38, Yangmai 10 and Yangmai 9, were subjected to drought (SRWC = 4550%, DR), waterlogging (WL) and moderate water supply (SRWC = 7580%, CK), beginning from 4 days post-anthesis (DPA) to maturity. On the 10 (grain enlargement stage) and 20 (grain filling stage) DPA, endogenous abscisic acid (ABA), gibberellins (GA₁₊₃), indole-3-acetic acid (IAA) and zeatin riboside (ZR) were determined in sink and source organs of wheat plants by enzyme linked immunosorbent assay (ELISA). The patterns of hormonal changes were similar in four varieties. The ABA levels were much higher under DR and WL than under CK. Compared with CK, GA₁₊₃ levels in whole-plant under DR and WL changed a little at 10 DPA, but markedly decreased under DR and WL at 20 DPA. Changes of endogenous IAA level under DR and WL exhibited a complicated pattern, depending on organs and growth stages. Particularly at the 20 DPA, the mean levels of IAA in roots, leaves and grains decreased significantly under DR and WL. In comparison with CK, ZR levels in all organs significantly decreased under DR and WL at both stages. The correlation analyses between yields and contents of starch and protein in grains and levels and ratios of four hormones in source and sink organs indicated that the changes in yield and content of grain starch and protein under DR and WL were associated with the reduced IAA, ZR and GA₁₊₃ levels and elevated ABA level in plants, especially in grains. It was proposed that the changed levels of endogenous hormones under post-anthesis DR and WL might indirectly affect protein and starch accumulation in grains by influencing the regulatory enzymes and processes.     

Endogenous inhibitors and seasonal changes in abscisic acid in Dioscorea floribunda Mart. & Gal.

In the tubers of medicinal yam (Dioscorea floribunda Mart. & Gal.) abscisic acid (ABA) content was high in all the parts during the dormant condition in the winter, but it decreased to a very low level in the actively growing plants. ABA content of the entire tuber was negatively correlated with temperature and photoperiod. Growth inhibitors including batatasin-I and phthalic acid were identified in the dormant tuber.CIMAP Communication No. 673.     

沙生柽柳扦插生根过程插穗相关理化特征分析

选取沙生柽柳半木质化枝条进行苗床扦插,通过实验测定插穗生根过程中内源激素(IAA、GA3、ZR、ABA)含量、可溶性营养物质(糖、蛋白质)含量及相关氧化酶(PPO、POD、SOD、IAAO)活性的动态变化特征,探讨沙生柽柳插穗扦插生根机理。结果表明:(1)沙生柽柳插穗内源激素含量随生根进程而发生变化,其中,IAA含量在扦插35d最大,并出现较大的波动变化;ZR含量在扦插55d前后变化明显,呈现低水平向高水平转化趋势;ABA、GA3含量依次呈先升高后降低再升高的变化过程,并在扦插15d和55d(80d)呈现变化的峰值和谷值。(2)沙生柽柳扦插生根与相关氧化酶活性密切相关,其中,POD、IAAO活性在插穗扦插35d后长时间保持较高水平,直至插穗生根后POD活性明显降低,IAAO活性有所增加;PPO、SOD活性则在插穗扦插15d保持较高活性,且PPO活性的变化均匀,SOD活性的高低交替变化明显。(3)在沙生柽柳扦插生根期间,插穗可溶性糖含量呈现生根前消耗减少与生根后积累增加两大变化过程,可溶性蛋白质含量表现为扦插后逐步积累增加的变化趋势。研究表明,高水平的IAA、ZR和低水平的GA3、ABA共同调控着沙生柽柳插穗生根;IAA能够通过促进插穗POD、PPO、IAAO活性变化来影响生根,较高的POD、IAAO活性可调节插穗IAA水平,高水平的PPO活性则催化插穗IAA-酚酸复合物的形成,进而诱导插穗生根。     

Alterations in carbohydrate metabolism and enhancement in tuber production in white yam (<Emphasis Type="Italic">Dioscorea rotundata</Emphasis> Poir.) under triadimefon and hexaconazole applications

The present investigation was carried out with an aim to study the effects of two important fungicides/plant growth regulators, triadimefon (TDM) and hexaconazole (HEX) on white yam (Dioscorea rotundata Poir.). Each plant was treated with 1 l of aqueous solution containing 15 mg l^-1 TDM and 10 mg l⁻¹ HEX by soil drenching on 10, 20 and 30 days after planting (DAP). Starch and sugar contents, and the activities of α, β-amylases, sucrose phosphate synthase (SPS), sucrose synthase (SS) and acid invertase (AI) enzymes were estimated from leaf and tuber samples on 45, 60, 75 and 90 DAP. Results showed that TDM and HEX treatments inhibited the α, β-amylase and increased the fresh and dry weights, starch, sugar and sucrose contents and SPS, SS and AI activities in white yam. The data suggests that, the application of triazole fungicides may be a useful tool to increase the tuber quality as well as quantity in white yam plants, apart from their fungicidal properties.