低温胁迫下意大利蜜蜂预蛹的差异表达基因趋势分析

【目的】蜜蜂是典型的具有发育狭温性的全变态昆虫。本研究以对低温最敏感的意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica预蛹为研究对象,通过低温胁迫不同时间的差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)趋势分析,探讨低温胁迫对蜜蜂发育影响的关键基因。【方法】对3日龄意大利蜜蜂封盖子预蛹进行20℃低温胁迫18 h(T18)和36 h(T36),以未经低温胁迫的预蛹为对照(CK),通过Illumina HiSeq^TM平台进行转录组学测定。利用Short Time-series Expression Miner(STEM)软件对2个处理组与对照组比较共有的差异表达基因进行趋势分析,再进一步对显著富集趋势模式中富集的差异表达基因进行GO分类和KEGG pathway分析。利用RT-qPCR对随机挑选的5个DEGs的表达模式进行验证。【结果】对检测到1 062个T18 vs CK和T36 vs CK共有的DEGs进行趋势分析,发现3个显著的基因表达模式,包括2个上调表达模式(Profile 6,有539个基因;Profil...     

盐度胁迫对幼体大海马基因转录表达的影响

为探究大海马(Hippocampus kuda Bleeker)幼体在高盐、低盐胁迫条件下的基因表达水平的变化规律,对实验条件下的大海马幼体的肝脏样品进行了转录组测序。对照组(CK, 25‰)、高盐(HS-test, 31‰)和低盐(LS-test, 17‰)胁迫组共获得71794个单基因簇(Unigenes), N50为1780 bp,平均长度为820.71 bp。高盐胁迫组与对照组比较,共获得2740个差异表达基因(DEGs),其中495个DEGs上调, 2245个DEGs下调;与对照组相比,低盐胁迫组共获得3715个DEGs,其中1854个DEGs上调, 1861个DEGs下调。高/低盐胁迫组DEGs经KEGG数据库富集发现,高/低盐度胁迫均能导致大海马幼体体内氨基酸代谢、免疫代谢、能量和脂肪酸代谢相关基因受到影响。其中,低盐胁迫时能量代谢和氨基酸代谢的相关基因显著上调,高盐胁迫时脂肪酸代谢的相关基因显著下调,而高/低盐胁迫时免疫代谢的相关基因都显著上调。从经过盐度胁迫的大海马幼体的肝脏转录组中分别筛选到免疫相关基因Gst、Hsp70、Hsp90、Sod、Bcl-2、Gadd45...     

自毒胁迫对甜瓜种子萌发与幼苗保护酶活性和转录组的影响

甜瓜自毒作用是导致其栽培实践中连作障碍严重的关键原因之一。该实验以甜瓜植株水浸提液处理模拟甜瓜自毒胁迫,通过测定自毒条件下甜瓜种子萌发、幼苗根系保护酶活性和MDA含量的变化及转录组分析,以探讨甜瓜自毒作用机理。结果显示:(1)甜瓜自毒胁迫总体上抑制了甜瓜种子萌发和后续生长,胁迫处理的阈值为0.03 g/mL。(2)甜瓜植株水浸提液处理后其幼苗根系保护酶活性和MDA含量变化非常剧烈,SOD活性表现为降-升-降趋势,POD活性先降后升,CAT活性先升后降,MDA含量持续增加。(3)转录组分析结果共鉴定出2 599个差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),胁迫2 d后共产生2 251个DEGs,显著多于胁迫4 d后的329个DEGs;且2 d与0 d对比有923个DEGs上调,1 328个DEGs下调,表明甜瓜幼苗在基因水平对自毒胁迫产生了积极响应。(4)相关生物信息学分析表明,自毒胁迫导致的DEGs主要与苯丙烷代谢、活性氧代谢、光合作用和植物激素信号转导有关,同时也涉及到渗透调节、膜和蛋白保护等过程;且这些DEGs主要富集于2 d与0 d,说明自毒胁迫条件下幼苗光合作用发生了改变,且这种变化主要发生在胁迫早期。(5)对6个甜瓜自毒胁迫密切相关DEGs(AP2-2、bZIP1、bZIP2、AP2-1、bHLH和HIS)的qRT-PCR分析显示,AP2-1、bHLH和HIS等3个基因在自毒胁迫2 d时表达量出现峰值,对照组AP2-2基因在2 d时表达量达到峰值,结果与转录组测序分析结果一致。研究表明,甜瓜自毒胁迫引起了其植物细胞的异常,进而会对生长和器官结构产生不良影响并诱发了大量与刺激或胁迫相关的基因差异表达,且甜瓜自毒胁迫下短期响应的基因或转录因子数量明显多于长期响应的数量,暗示甜瓜幼苗可以对自毒胁迫做出快速响应。     

白化菠萝蜜茎2个蛋白激酶和4个转录因子家族分析

为探究蛋白激酶(PKs)和转录因子(TFs)在白化菠萝蜜(Artocarpus heterophyllus)幼苗茎次生生长中的表达变化,基于转录组数据对其差异表达基因(DEGs)进行预测及分类,并对挑选出的2个PKs和4个TFs家族构建系统进化树。结果表明,胞质类受体激酶(RLCK)-VIII家族的DEGs上下调表达各4个,亮氨酸富集重复类受体激酶(LRR-RLK)-X家族Xa和Xb-2分支中的DEGs均下调表达,Xb-1中的均上调,TCP家族的20个DEGs中有15个上调表达,zf-HD和GRF家族中的大多数DEGs上调表达,Alfin-like家族中的DEGs均下调表达。因此,这表明6个家族可能在菠萝蜜茎的次生生长过程和应对非生物胁迫中发挥重要作用。     

西方蜜蜂工蜂蛹响应低温胁迫的差异表达基因分析

【目的】本研究旨在从转录组水平筛选和分析西方蜜蜂Apis mellifera工蜂不同时期蛹对低温胁迫反应的差异表达基因(DEGs)。【方法】将西方蜜蜂工蜂封盖后3 d预蛹以及封盖后6和9 d蛹分别置于低温环境(20℃)和最适发育温度(35℃)中4 h,分别作为处理组和对照组,通过转录组学技术筛选低温处理组与对应的对照组之间的DEGs,并进行GO功能分类和KEGG通路分析。利用RT qPCR分别对封盖后3 d预蛹以及封盖后6和9 d蛹的8, 6和5个DEGs的表达谱进行验证。【结果】与对照组相比,封盖后3 d预蛹以及封盖后6和9 d蛹受低温胁迫后的DEGs分别有220, 50和26个;GO功能分类发现,DEGs富集数最多的条目为代谢进程、细胞进程、催化活性和结合,封盖后3 d预蛹的DEGs在生物学进程调控、细胞部分和细胞器等有较多富集。KEGG通路分析显示,处理组和对照组间西方蜜蜂各日龄DEGs在整体概述图、氨基酸代谢、信号转导、运输和分解代谢有富集。封盖后3 d预蛹以及封盖后6和9 d蛹受低温胁迫后共有的DEG 3-磷酸肌醇依赖性蛋白激酶1基因PDK1上调表达,同时富集在自噬-动物、mTOR和FoxO信号通路。低温胁迫后,封盖后3 d预蛹的胰岛素受体底物1-B基因IRS1-B和Kruppel同源物1基因Kr-h1上调表达,而核激素受体FTZ-F1基因Ftz-F1与蜕皮启动激素基因Eth显著下调表达,说明封盖后3 d预蛹响应低温细胞自噬和蜕皮受到抑制程度更大。在低温胁迫后封盖后6 d蛹中与昆虫角质层着色与免疫相关的酪氨酸羟化酶基因TyHyd下调表达;与对照组相比,在低温胁迫后封盖后9 d蛹中DEGs最少,说明在3个蛹期中,其受低温的影响较小。【结论】本研究测定了西方蜜蜂3个不同发育阶段蛹响应低温的DEGs,结果显示大部分DEGs为阶段特有,说明西方蜜蜂不同发育阶段响应低温的机制不同。一些共有DEGs以及阶段特有DEGs的功能研究和其作用机制是进一步研究蜜蜂对低温响应机制的重点内容,为探究蜜蜂蛹期响应低温胁迫的分子机制提供了基础数据。     

不同油葵品种对盐碱地根际土壤酶活性及微生物群落功能多样性的影响

通过盆栽试验,研究了新葵4号、新葵6号、新葵10号和美国矮大头4个油葵品种对盐碱地土壤理化、酶活性和微生物群落功能多样性的影响,以期筛选出更适宜改善盐碱地土壤质量的油葵品种。结果表明,种植新葵6号对降低盐碱地根际土壤pH值、提高土壤全氮含量和蔗糖酶活性的效果最为显著,新葵4号对提高根际土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量以及脲酶和磷酸酶活性的效果最为显著;种植这4个品种的油葵均能显著(72 h,P0.05)提高盐碱地根际土壤微生物对31种碳源的平均利用率(Average well color development,AWCD),并呈现如下规律:新葵4号新葵6号美国矮大头新葵10号CK。种植这4个油葵品种均不同程度地提高了盐碱地根际土壤微生物群落的Shannon多样性指数(H)、Shannon优势度指数(D)和碳源利用丰富度指数(S),并呈现出相似的规律:新葵4号根际土的微生物多样性指数最大,而CK的最小,且显著高于CK。主成分分析表明,种植油葵改善了盐碱地根际土壤微生物的群落组成;碳水化合物、氨基酸、羧酸类化合物和聚合物是盐碱地土壤微生物利用的主要碳源。因此,在盐碱地中种植油葵可提高相关土壤理化性质和酶的活性,改善微生物功能多样性,优化盐碱地微生物的群落结构,尤其是种植新葵4号对盐碱地的改良效果最为显著。     

典型淹水稻田土壤微生物群落的基因转录活性及其主要生理代谢过程

【目的】利用环境转录组技术,研究复杂稻田土壤中微生物群落主要生理代谢过程的基因表达水平及其对长期施氮磷钾肥(Mineral nitrogen,phosphorus,and potassium,NPK)的响应规律。【方法】针对中国科学院常熟农田生态系统长期定位试验的NPK施肥处理和不施肥对照处理(Control check,CK)稻田土壤,淹水培养2周后提取土壤微生物总RNA进行高通量转录组测序,利用MG-RAST网络分析平台(Metagenomics Analysis Server)进行活性微生物组成分析、基因功能注释及基因功能分类。【结果】细菌是CK和NPK处理稻田土壤微生物的优势类群,占比高达95%以上,细菌中的活性基因主要源于变形菌门(Proteobacteria,占细菌的50%以上)。同时也检测到古菌、真核生物和病毒等多种微生物的活性基因,而古菌中的活性基因主要源于奇古菌门(Thaumarchaeota,约占古菌的70%)。酸杆菌门(Acidobacteria)在NPK处理土壤中的转录活性显著高于CK处理土壤,而其他的细菌及古菌类群的转录活性在CK和NPK处理土壤间无显著性差异。CK和NPK处理土壤中表达量最高的基因是ABC transporter编码基因,与物质跨膜运输紧密相关。基于COG(Clusters of Orthologous Genes)、Subsystem、KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)3种基因功能分类数据库,发现CK和NPK处理土壤中微生物的主要代谢活动均为能量产生与转化、碳水化合物代谢、蛋白代谢和氨基酸代谢,而最活跃的代谢路径为氧化磷酸化及氨酰-tRNA合成。【结论】淹水状态下CK和NPK处理稻田土壤中的活性微生物组成较为一致,仅Acidobacteria的转录活性在两者间差异较大;在微生物的主要代谢活动方面,CK和NPK处理土壤之间基本一致,均以能量获取与蛋白代谢为主,长期施用无机化肥对复杂土壤微生物群落水平的主要代谢活动影响较小。     

罗氏沼虾急性低温应激响应的转录组分析

为探究罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)急性低温应激响应的基因表达模式,研究以罗氏沼虾成虾为研究对象,分别设置实验组(16℃)和对照组(24℃),实验组从24℃急性降温(2℃/1h)至16℃后的0、1h、3h、6h、12h、24h和回温至24℃后共7个时间点采集肝胰腺组织进行转录组测序分析。差异表达基因(DEGs)筛选结果显示,胁迫3h与回温后的DEGs数量(5062个)几乎是1h与回温后的1.5倍(3516个),随着胁迫时间的延长,各时间点与回温后的DEGs数量逐渐降低。KEGG富集发现, DEGs显著富集在溶酶体、淀粉和蔗糖代谢、抗原加工与呈递等途径中。此外,罗氏沼虾在急性低温应激下,黏着斑、ECM-受体互作、细胞色素P450对异生物质的代谢、谷胱甘肽代谢、氧化磷酸化、p53信号通路等相关基因也发生了显著变化。WGCNA分析发现各组间的共有DEGs聚类在与细胞功能及免疫相关模块和与能量物质代谢相关模块上。另外,花生四烯酸代谢信号通路中的Cytochrome P450 2L1-like基因、谷胱甘肽代谢信号通路中的NADP-specific isocitr...     

盐生植物海滨锦葵幼苗盐胁迫下基因差异表达分析

利用cDNA-AFLP技术对海滨锦葵幼苗盐胁迫下叶片和根部的基因差异表达模式进行分析和比较, 并对部分盐胁迫应答的转录衍生片段进行了回收、测序和功能推测, 以从转录水平分析海滨锦葵的耐盐分子机制。结果显示：(1) 盐胁迫下海滨锦葵幼苗叶片和根部的基因差异表达多以量的变化为主, 包括盐胁迫下基因表达上调、下调或随盐处理浓度高低和胁迫时间长短而波动的差异表达模式; 只有少量基因的差异表达表现出质的变化, 如盐胁迫下基因沉默或诱导表达; (2) 仅在盐胁迫处理2 h的海滨锦葵幼苗根部, 基因的差异表达以质的变化为主的类型比例略高于量的变化类型比例; (3) 盐胁迫应答基因在不同组织中上调、下调、诱导或沉默的比例随胁迫处理时段而动态变化, 在刚胁迫时基因表达的差异加剧, 而后随胁迫处理时段的延长而渐趋稳定。结果预示, 从基因表达水平探讨植物的耐盐分子机理, 尽管有一定的规律可循, 但由于不同组织对盐胁迫的应答是动态变化的过程, 海滨锦葵不同组织在盐胁迫不同阶段的基因时、空、序表达特征并没有固定的程式。对部分盐胁迫下上调或诱导表达的转录衍生片段(Trivially distributed file system, TDFs)进行的序列分析和功能推测表明, 苗期海滨锦葵在盐胁迫下应答基因至少涉及3类：(1) 离子平衡重建或减少胁迫损伤相关基因(特别是运转蛋白类); (2) 恢复盐胁迫下植物生长和发育相关基因：如参与能量合成和激素调节途径相关基因等; (3)信号转导相关基因及功能未确定的新基因。文章并对盐胁迫应答基因的差异表达模式与海滨锦葵的耐盐性关系进行了讨论。     

利用PLFA、CLPPs和ARDRA标记分析甲胺磷对土壤微生物群落的影响

利用磷脂脂肪酸(PLFA)、群落水平生理活性(CLPPs)和扩增核糖体DNA限制性分析(ARDRA)标记,综合评估低浓度和高浓度甲胺磷连续施用2和4 yr后对土壤微生物群落结构、功能和遗传多样性的影响。结果表明,甲胺磷胁迫使土壤微生物生物量减少而细菌(革兰氏阴性菌)数量增加,同时使微生物群落功能多样性下降而遗传多样性提高;处理2 yr后高浓度甲胺磷胁迫对微生物群落的影响较低浓度胁迫更为明显,处理4 yr后两个浓度胁迫则具有相似的显著影响,表明不同浓度甲胺磷的长期胁迫均能对微生物群落造成严重破坏。     

沙冬青响应非生物胁迫的转录因子基因鉴定与分析

以沙冬青[Ammopiptanthus mongolicus(Maxim.ex Kom.)Cheng f.]幼苗为实验材料,对其转录组进行测序,筛选出质量体积分数18%聚乙二醇6000模拟干旱胁迫下差异表达的转录因子基因;在此基础上,对干旱胁迫下差异表达bHLH转录因子的系统进化关系以及干旱胁迫和100 mmol·L~(-1)NaCl胁迫下差异表达bHLH基因的表达模式进行分析。结果表明:沙冬青中存在49个转录因子基因家族,共包含1 575个转录因子基因。干旱胁迫下沙冬青地上部有44个转录因子基因表达量的差异倍数大于等于2倍,其中33个转录因子基因上调表达,11个转录因子基因下调表达;地下部有57个转录因子基因表达量的差异倍数大于等于2倍,其中50个转录因子基因上调表达,7个转录因子基因下调表达。沙冬青响应干旱胁迫的差异表达转录因子基因主要分布于AP2-EREBP、MYB、WRKY、NAC和bHLH基因家族。沙冬青地上部和地下部表达量上(下)调2~5、5(含5)~10(含10)及10倍以上的差异表达转录因子基因数分别为28、7和9个,以及11、27和19个。聚类分析结果显示:沙冬青6个差异表达bHLH基因编码的氨基酸序列与拟南芥[Arabidopsis thaliana(Linn.)Heynh.]bHLH基因编码的氨基酸序列有不同程度的相似性。干旱胁迫和NaCl胁迫下,沙冬青6个差异表达bHLH基因的表达受到不同程度的诱导。本结果为研究非生物胁迫过程中沙冬青调控机制提供了大量的转录因子基因资源。     

Cr6+胁迫对小麦幼苗根系生长的影响及DNA损伤效应研究

研究了Cr6+胁迫对3 d和10 d龄小麦幼苗根系生长的影响及DNA损伤效应.结果表明(1)>5 mg/L的Cr6+均显著或极显著降低幼苗根长、根数及根系鲜重、干重,3 d龄幼苗根系生长比10 d龄幼苗对Cr6+胁迫更敏感;(2)所试浓度Cr6+均降低两苗龄幼苗根系DNA含量;5～20 mg/L Cr6+浓度范围内,3 d龄幼苗根系DNA含量下降幅度大于10 d龄幼苗,Cr6+浓度>20 mg/L时,3 d龄幼苗根系DNA含量低于10 d龄幼苗;(3)Cr6+对两苗龄幼苗根系DNA增色效应的影响均呈现随浓度增大先升高后下降的趋势;3 d龄幼苗根系DNA增色效应在5～60 mg/L Cr6+浓度范围内大于对照,Cr6+浓度>60 mg/L时则小于对照;在所试Cr6+浓度范围内,10 d龄幼苗根系DNA增色效应均大于对照.     

镉胁迫下梭鱼草叶片转录组测序及苯丙烷代谢途径相关基因挖掘

为揭示苯丙烷代谢途径参与梭鱼草防御重金属胁迫的作用机制,分析镉(Cd)胁迫下梭鱼草叶片转录组序列,将其与NR、NT、PFAM、KOG、Swiss Prot、KEGG和GO公共数据库进行比对注释,并对差异表达基因进行趋势化分析,同时从中挖掘与苯丙烷代谢途径相关的差异表达基因。结果表明：(1)共获得221 392个unigenes,其中170 175个unigenes被注释到数据库,6 506个unigenes被注释到31条次生代谢通路;(2)将梭鱼草叶片unigenes与Swiss-Prot和Nr数据库进行比对,共得到168 355条CDS序列,Estscan软件预测得到84 673条序列;(3)对检测到的20 025个差异表达基因进行趋势分析,发现有3个显著的基因表达模式,包括2个下调表达模式(Cluster 0：2 631个基因,Cluster 1：3 153个基因)和1个上调表达模式(Cluster 5：3 733个基因);(4)进一步挖掘转录组数据发现,在6＿0 h和48＿0 h组中,梭鱼草叶片中共有26个差异表达的基因被鉴定出来,分别编码3个苯丙烷代谢公共途径关键酶,5个木质素...     

香鳞毛蕨DfDREB基因克隆与表达模式分析

DREB(dehydration-responsive element-binding)转录因子是响应非生物胁迫反应的主要调节因子,为探索DREB在多年生草本药用植物香鳞毛蕨[Dryopteris fragrans(L.) Schott]抗逆过程中的功能,该研究克隆了DfDREB基因并进行生物信息学分析,采用qRT-PCR方法分析了DfDREB基因在不同激素及干旱、NaCl、高温和低温等逆境胁迫处理下的表达模式。结果表明:(1)成功获得DfDREB基因全长1 203 bp,其编码401个氨基酸,相对分子质量为43.66 kD,等电点为6.13,是亲水性非分泌蛋白,该蛋白具有AP2保守结构域,属于AP2家族。(2)实时荧光定量PCR分析表明,DfDREB基因在香鳞毛蕨根、叶柄和叶中均有表达,其中在叶中表达量最高,根中表达量最低;在水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)和乙烯利(ETH)处理时,DfDREB基因表达上调,并都在1 h时表达量达到峰值;在脱落酸(ABA)处理时,DfDREB基因的相对表达量仅在12 h和24 h时呈上调表达,其余时间为下调表达;在干旱、NaCl和高温处理时,DfDREB基因表达均上调;低温处理0.5 h和12 h时DfDREB基因表达显著上调,但在低温处理1～6 h和24 h时无明显变化。研究表明,DfDREB基因响应激素和非生物胁迫处理,且基因表达受胁迫诱导。该研究结果为进一步探索香鳞毛蕨抗逆分子机制奠定了基础。     

扁蓿豆冷诱导基因差异表达分析

以直立型扁蓿豆幼苗为试验材料,采用cDNA-AFLP技术分析扁蓿豆在低温胁迫诱导下的基因表达差异.结果显示,利用筛选的64对引物组合,对0℃低温处理3～5叶期扁蓿豆幼苗的叶片cDNA进行扩增,共获得549条差异表达的转录衍生片段(TDFs).选取上调表达较好的43条片段进行克隆、测序、Blastx比对和功能分析,其中32个TDFs的蛋白序列与基础代谢、信号转导、转录因子、防御等功能有关,11个TDFs为假设蛋白、未知蛋白或没有找到一致序列.利用荧光定量PCR对3种不同上调表达差异片段进行验证,结果可从数值上更准确地显示差异片段在低温胁迫过程中的相对表达量.     

H_2S与Ca~(2+)协同增强谷子对Cr~(6+)胁迫的耐受

继一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)之后,第三种气体信号分子硫化氢(H2S)对植物体生长发育和环境胁迫应答的调控正在受到越来越多的关注。钙离子(Ca2+)是重要的第二信使,参与植物对多种胁迫的响应。该实验以谷子这种抗逆性较强的作物为材料,对其响应六价铬(Cr6+)胁迫过程中H2S和Ca2+信号的互作进行了研究。结果表明,Cr6+胁迫显著激活谷子幼苗的H2S产生系统,外源H2S预处理能明显降低Cr6+胁迫对谷子根尖细胞的损伤,而H2S的合成抑制剂羟胺(HA)预处理,使得Cr6+对谷子的毒害增强;进一步实验发现,H2S能激活Ca2+信号下游相关基因的表达,同时Ca2+能增强H2S的产生,表明在植物体内H2S和Ca2+信号存在复杂的联系。该研究也证明,H2S和Ca2+可以通过调节重金属离子转运蛋白增强谷子对Cr6+的耐受。     

外源微生物对木麻黄幼苗生长和土壤微生物群落的影响

将解淀粉芽孢杆菌(YB706)和伯克氏菌(BK8)外源添加至木麻黄盆栽苗中,运用Biolog生态板和磷脂脂肪酸(PLFA)技术,探究外施细菌能否改善连栽木麻黄土壤养分和微生物群落及植株生长。结果表明:与空白处理(CK)相比,YB706和BK8处理的木麻黄盆栽苗土壤碱解氮、速效磷显著增加,土壤全氮、全磷、全钾和速效钾无明显变化,幼苗株高分别增加59.1%和63.9%,BK8处理叶绿素含量提高81.9%。各处理平均颜色变化率(AWCD)呈现YB706>CK>BK8;除氨基酸类外,土壤微生物对不同碳源的利用率也表现为YB706>CK>BK8;经YB706和BK8处理的土壤微生物种类和数量均显著增加,除放线菌外,各类微生物PLFA总含量均为BK8>YB706>CK,与CK相比,土壤真菌/细菌有所提高。YB706和BK8处理的土壤微生物群落Simpson、Shannon、Brillouin和McIntosh指数均显著提高。表明外施YB706和BK8可促进木麻黄幼苗生长,且显著增加土壤速效养分含量,提高土壤微生物群落结构多样性,改善土壤微生物环境。     

青稞HbSnRK2.4的克隆及其序列特征与表达特性分析

干旱胁迫是制约农作物生产的重要限制因素之一,研究并增强作物的抗旱性具有重要意义。Sn RK2(Sucrose nonfermenting 1-related protein kinase 2)基因编码一类蔗糖非酵解型蛋白激酶,该酶在ABA信号转录途径和抗渗透胁迫中起着重要作用。以青稞(Hordeum vulgare subsp.vulgare)抗旱品种喜马拉雅10号为材料,利用RT-PCR技术克隆获得了Sn RK2基因全长c DNA序列,命名为Hb Sn RK2.4(登录号:KJ699389)。生物信息学分析表明,该基因全长1 310 bp,编码362个氨基酸序列,蛋白分子量为41.94 k D,等电点(p I)为5.96。Prosite Scan分析结果表明,Hb Sn RK2.4含有多个干旱胁迫响应蛋白的作用位点,如酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点、酪氨酸激酶磷酸化位点、蛋白激酶C磷酸化位点及N-豆蔻酰化位点等。利用实时定量PCR方法研究了Hb Sn RK2.4在干旱胁迫条件下及复水后不同时间点的表达情况,发现Hb Sn RK2.4在土壤绝对含水量为33.4%时表达量最高,随着土壤绝对含水量的下降而下调表达;当达到作物正常生长所需的土壤绝对含水量时又开始上调表达;进行干旱胁迫后(15.5%)基因表达量下降;复水后8 h时恢复正常表达水平。     

苦荞锌指蛋白基因FtLSD1的克隆及其对非生物胁迫的应答

根据苦荞(Fagopyrum tataricum)花期转录组数据,分别以苦荞DNA和cDNA为模板,克隆得到1个苦荞C2C2型锌指蛋白基因FtLSD1(GenBank登录号KP252134)的DNA序列和cDNA序列,采用实时荧光定量PCR方法,研究了FtLSD1基因在非生物胁迫下的表达模式。结果显示:苦荞FtLSD1基因DNA全长2 427bp,由6个外显子和5个内含子构成,符合GU-AG剪切原则;cDNA序列包含一个528bp开放阅读框,编码175个氨基酸,具有LSD1家族的典型结构域;UV-B照射和水杨酸处理均能使FtLSD1基因的表达量上升,且UV-B处理在6h达到最大,为0h(CK)的3.84倍;水杨酸处理于10h达到最大,为0h(CK)的3.44倍,而4℃冷胁迫下该基因表达量保持稳定。推测该基因可能参与苦荞抗UV-B和高浓度水杨酸等非生物胁迫的应答反应,为苦荞的抗逆性研究提供新的视角。     

不同复垦年限煤矸山土壤微生物群落和酶活性及其影响因子

土壤微生物和酶能对土壤生态机制变化和环境胁迫做出反应,对土壤生态功能恢复具有指示意义。为揭示土壤微生物群落及酶活性对煤矸山复垦土壤质量变化的指示作用,以山西省霍州市曹村矿区煤矸山复垦地为研究对象,采集了复垦年限为3、5和7 a果园的0~10和10~20 cm土层土壤,利用磷脂脂肪酸法(PLFA)分析了土壤微生物群落和脲酶(URE)、过氧化氢酶(CAT)、脱氢酶(DH)和碱性磷酸酶(ALP)活性的变化情况,并运用通径分析法分析了土壤理化性质对微生物群落和酶活性的影响。结果表明:(1)3种复垦年限果园土壤有机质、碱解氮和有效磷均随复垦年限的增加而增加,但含水量与黏粒含量仅在复垦7 a果园中增加,与当地原地貌普通果园(CK)相比,3种复垦果园土壤性质均明显较差。(2)3种复垦果园不同群落微生物PLFAs浓度和酶活性随复垦年限的增加均有不同程度的增加,其中细菌、真菌、ALP和URE活性在0~10和10~20 cm土层均表现为随复垦年限的增加而增加的趋势;革兰氏阴性菌(G-)和DH活性在0~10 cm土层、放线菌和CAT活性在10~20 cm土层有显著增加。3种复垦果园土壤不同群落微生物PLFAs浓度和酶活性均低于CK样地。(3)土壤微生物细菌、真菌、放线菌、革兰氏阳性菌(G+)群落PLFAs浓度和CAT、ALP、URE和DH活性对土壤性质变化具有指示作用,可作为煤矸山复垦土壤质量变化的微生物学指标。