土霉素胁迫下拟南芥基因组DNA甲基化的MSAP分析

以拟南芥 (Arabidopsis thaliana)为材料,研究不同土霉素浓度下拟南芥幼苗生长发育及基因组DNA的甲基化水平和变化模式。结果表明,3、5、7\,9 μmol/L土霉素胁迫对拟南芥幼苗的根长和株高有显著抑制作用;但对拟南芥幼苗的侧根数量有显著促进作用。甲基化敏感扩增多态性 (methylation-sensitive amplification polymorphism, MSAP)分析表明,经3、5、7\,9 μmol/L土霉素处理后基因组DNA甲基化比率分别为17.91%、12.50%、11.81%和14.62%,均低于对照 (18.18%)。结果表明,拟南芥经土霉素胁迫后存在基于 DNA甲基化水平和模式改变的表观遗传变异,5-甲基胞嘧啶百分含量的变化无统一趋势或规律。与对照相比,3、5、7\,9 μmol/L土霉素胁迫下拟南芥幼苗基因组DNA的甲基化和去甲基化分别为13.29%、9.22%、8.03%、12.59%和2.80%、4.26％、5.11%、4.90％。由此推测,DNA甲基化可能是植物适应土霉素胁迫机制的机制之一。     

重金属复合胁迫下碱蓬萌发生长及富集特征

为探究重金属复合胁迫对金川镍铜矿区广布植物碱蓬Suaeda salsa(L.)Pall.的影响,根据当地环境条件及预实验结果设置胁迫梯度,测定分析重金属胁迫下碱蓬种子萌发和芽期生理指标,并从野外站台取样研究碱蓬重金属富集能力。结果表明:无论是单一胁迫还是低浓度复合胁迫(Cu20和Ni20复合),发芽期碱蓬的生长均呈现"低促高抑"的趋势,即低浓度(≤40 mg/L)时促进碱蓬生长,高浓度(≥80 mg/L)时抑制碱蓬生长;高浓度复合胁迫(Cu320和Ni320复合)下均抑制碱蓬的生长。MDA(丙二醛)的含量随胁迫浓度的增加而增加;胁迫组可溶性蛋白和游离脯氨酸含量整体上高于对照组;单一胁迫下POD(过氧化物酶)活性随胁迫浓度增加而增加;复合胁迫下低浓度提高POD活性,高浓度抑制POD活性;碱蓬叶片的平均转移系数(TF)大于茎部,且平均转移系数大于1.00;碱蓬叶片的富集系数(BCF)大于根部大于茎部。碱蓬对Cu和Ni均具有很高的耐受性,但对于Cu的耐性强于Ni;低浓度时Cu、Ni复合胁迫对碱蓬生长的促进作用强于Cu、Ni单一胁迫,高浓度时则相反;碱蓬具有较高的重金属富集和转移能力;在当前矿区土壤环境背景下,碱蓬可以作为矿区生态恢复和重金属污染修复的备选植物。     

蒙古黄芪响应反复干旱胁迫的代谢机制

【目的】蒙古黄芪是黄芪药材的重要基原植物,其主要种植地内蒙古、山西、甘肃等地均属于干旱半干旱地区,不定期的间歇式降雨造成了植物干旱复水循环。研究黄芪在干旱及复水过程中代谢产物的变化特征对于了解其响应自然间歇降雨的干旱胁迫机制非常关键。【方法】试验以一年生蒙古黄芪种苗为材料,进行反复干旱胁迫及复水处理后,测定盆栽土壤养分及其根长、根粗,采用基于NMR的代谢组学技术分析蒙古黄芪的初生差异代谢物,并进行差异代谢物筛选及代谢通路分析;采用亚硝酸钠-硝酸铝-氢氧化钠法、香草醛-冰醋酸比色法和苯酚-硫酸比色法测定反复干旱胁迫处理下蒙古黄芪根中总黄酮、总皂苷及多糖物质含量。【结果】（1）蒙古黄芪在面临干旱胁迫时会呈现根粗减小,根长和须根密度增加的趋势;（2）干旱及复水处理下,代谢组共检测到42种代谢产物,主要是氨基酸及其衍生物、有机酸、胺类及氨类化合物和糖类等;代谢通路分析发现,植株在反复干旱胁迫过程中主要会影响体内的氨基酸代谢途径,通过增加天冬氨酸、丙氨酸、谷氨酸、脯氨酸及精氨酸的含量,降低天冬酰胺、色氨酸和4-氨基丁酸和含量来增强自身抗旱性,具体表现为丙氨酸、谷氨酸、脯氨酸等代谢物增加1～3倍,色氨酸和4-氨基丁酸等代谢物下降约1～2倍。（3）在第1轮干旱胁迫下黄芪总皂苷积累,而第2轮干旱胁迫后黄芪皂苷、总黄酮类、多糖3种活性物质的生成量减少,均呈现下降趋势。【结论】氨基酸及其衍生物类与蒙古黄芪响应水分胁迫的机制密切相关,同时植株本身也会调节自身的次生代谢产物以响应环境变化。     

盐地碱蓬过氧化氢酶基因的克隆及盐胁迫下的表达分析

过氧化氢酶是清除H2O2的重要酶类,从400mmol/LNaCl处理的盐地碱蓬（Suaeda salsa(L.)Pall)地上部分的cDNA文库中克隆了两个编码过氧化氢酶的cDNA(Sscat1和Sscat2)。其中Sscatl(1.7kb)是一个全长cDNA克隆,编码一个492个氨基酸的开放阅读框架。而Sscat2(1.1kb)是一个cDNA片段。据编码Sscatl3′端的287个氨基酸的cDNA序列与Sscat2的cDNA序列进行的BLAST同源性分析表明,Sscat1和Sscat2在核苷酸水平的一致性则为一个单拷贝基因。Northern杂交结果表明在盐胁迫条件下Sscat1和Sscat2的表达存在差异;400mmol/LNaCl处理48h的盐地碱蓬根中的Sscat1和Sscat2mRNA水平比对照显著提高,但是在叶中仅Sscat1受盐诱导表达,不同盐处理时间下的表达分析也证实。在盐地碱蓬叶中仅Sscat1受盐诱导表达。这说明Sscat1和Sscat2在盐地碱蓬中是差异调控的,生理分析表明过氧化氢酶的活性在盐胁迫条件下显著提高。     

盐地碱蓬过氧化氢酶基因的克隆及盐胁迫下的表达分析

过氧化氢酶是清除H2O2的重要酶类.从400 mmol/L NaCl处理的盐地碱蓬(Suaeda salsa(L.)Pall)地上部分的cDNA文库中克隆了两个编码过氧化氢酶的cDNA(Sscat1和Sscat2),其中Sscat1(1.7kb)是一个全长cDNA克隆,编码一个492个氨基酸的开放阅读框架,而Sscat2(1.1kb)是一个cDNA片段.据编码Sscat1 3＇端的287个氨基酸的cDNA序列与Sscat2的cDNA序列进行的BLAST同源性分析表明,Sscat1和Sscat2在核苷酸水平的一致性为71.9%,在氨基酸水平上的一致性为75%.Southem杂交表明,Sscat1在盐地碱蓬基因组中为多拷贝基因,Sscat2则为一个单拷贝基因.Northern杂交结果表明在盐胁迫条件下Sscat1和Sscat2的表达存在差异:400 mmol/L NaCl处理48h的盐地碱蓬根中的Sscat1和Sscat2 mRNA水平比对照显著提高,但是在叶中仅Sscatl受盐诱导表达.不同盐处理时间下的表达分析也证实,在盐地碱蓬叶中仅Sscat1受盐诱导表达.这说明Sscat1和Sscat2在盐地碱蓬中是差异调控的.生理分析表明过氧化氢酶的活性在盐胁迫条件下显著提高.     

辽宁碱蓬SlCMO基因盐胁迫表达分析及盐诱导启动子鉴定

胆碱单加氧酶（choline monooxygenase, CMO）是合成甜菜碱的关键酶,甜菜碱在植物抵抗渗透胁迫中起着重要的作用。本研究室前期克隆了盐生植物辽宁碱蓬CMO（Suaeda liaotungensis CMO）基因及启动子。本研究对SlCMO基因在盐胁迫下的表达及盐诱导启动子进行分析。qRT-PCR分析SlCMO基因在辽宁碱蓬不同器官及盐胁迫下的表达,结果表明,SlCMO基因在根、茎、叶中均有表达,其中茎、叶中的表达量较高,SlCMO基因在根、茎、叶中的表达均受盐胁迫诱导。5′端缺失分析SlCMO启动子的盐诱导区段,结果表明,pC5（-267~+128 bp）是SlCMO启动子的盐诱导功能区段,推测pC5调控SlCMO 基因的盐诱导表达。本研究为SlCMO 基因表达调控研究奠定基础,也为植物抗盐基因工程提供可用的启动子。     

盐胁迫下盐地碱蓬体内无机离子含量分布特点的研究

用不同浓度NaCl溶液处理盐地碱蓬（Suaeda salsa)植株后,测定并比较老叶、幼叶及根部的无机离子含量和对K的选择性,叶片及根部的Na^ 、Cl^-含量随盐度的增加而升高,且累积趋势相似,盐胁迫下根部Na^ 、Cl^-及总离子含量（K^ 、Na^ 、Ca^2 ,NO3^-,Cl^-)明显低于叶片,说明盐地碱蓬地盐胁迫下,以叶片优先积累大量离子（如Na^ ,Cl^-) 为其适应特征。NaCl处理下,叶片的K^ ,Ca^2 含量低于对照,但随盐度的增加保持相对稳定,而根部K^ 含量,K/Na比、对K的选择性则高于叶片,这对盐胁迫下地上部的K^ 亏缺有一定补偿作用。低盐度处理（100mmol/LNaCl)促进NO3^-的吸收,另外随盐度的增加,叶片渗透势下降,渗透调节能力增强,幼叶渗透势低于老叶,但渗透调节能力相同。     

干旱胁迫对蒙古黄芪生长及根部次生代谢物含量的影响

以山西道地药材黄芪一年生幼苗为试验材料,设置常规水分条件(CK)、轻度干旱胁迫(A1)、中度干旱胁迫(A2)、重度干旱胁迫(A3)4个不同处理,研究土壤干旱胁迫对黄芪生长及生理的影响。结果表明:黄芪茎叶快速生长集中在出苗后80—120d,以后生长减缓;当茎叶枯萎时,根中生物量短期快速积累。与常规水分条件相比,干旱胁迫处理显著降低了黄芪苗高及茎叶生物量,但对抗氧化能力、根系生长及次生代谢物积累产生了不同的影响。轻度干旱胁迫下SOD、POD、CAT 3种抗氧化酶活性升高,丙二醛(MDA)含量和细胞膜透性降低,同时根长与根生物量增加、多糖与皂苷两种次生代谢物积累增多,黄芪药材的质量得到显著提高(P0.05);胁迫上升到中度、重度时,SOD酶活性逐渐降低,重度胁迫下低于对照,而POD及CAT酶活性、MDA含量、细胞膜透性均随胁迫增强而升高,相反,根长、根生物量、多糖与皂苷含量降低,导致黄芪药材的质量显著降低(P0.01)。综上表明,干旱胁迫下,SOD酶表现较为敏感,可能在清除活性氧中起主要作用;轻度水分胁迫能有效启动黄芪体内抗氧化酶系统和次生代谢,它们相互协作共同对抗胁迫对细胞产生的伤害,通过降低地上部分的生长,将营养物质优先运往根部,促进根产量及药材质量的提高。这一结论,可在黄芪多糖和皂苷次生代谢物定向培育的水分管理中加以利用。     

盐分和水分胁迫盐地碱蓬幼苗渗透调节效应的研究

利用不同浓度ＮａＣｌ和等渗ＰＥＧ处理４ｄ龄的盐地碱蓬（Ｓｕａｃｄａ ｓａｌｓａ（Ｌ．）Ｐａｌｌ．）幼苗,１０ｄ后测定植株中主要有机溶质和无机离子的含量及叶片涌透势和涌透调节能力。结果表明,ＮａＣｌ处理的无机离子总含量急剧增加,其中Ｎａ＾２＋、Ｃｌ＾－半加最多,占总计算渗透势（ＣＯＰ）的７１％￣８８％,总无机离子占ＣＯＰ的９５％￣９７％。而有机溶质总含量则稍有降低,约上ＣＯＰ的２％￣５％。ＰＥＧ处理     

非生物胁迫下水稻OsMATE基因表达分析

从水稻(Oryza sativa L.)叶片中克隆到与高粱(Sorghum bicolor) SbMATE最相似的同源基因OsMATE,利用半定量RT-PCR分析了OsMATE在水稻不同组织、不同非生物胁迫以及抗铝和铝敏感水稻品种中的表达。结果表明,OsMATE在水稻根和叶中表达非常低,叶鞘中几乎没有表达;铝、镉、砷、盐、铁、PEG6000、百草枯和ABA等非生物胁迫都可以诱导水稻根OsMATE的大量表达,而在水稻叶中,只有砷、盐和PEG6000可以少量诱导OsMATE的表达;并且铝毒胁迫下抗铝品种根中OsMATE的表达明显高于铝敏感品种。这说明非生物胁迫下OsMATE在水稻抗逆中可能发挥重要作用。     

高温胁迫下水稻基因组DNA表观遗传变化MSAP分析

目的:研究高温胁迫对水稻基因组DNA甲基化变化的影响,筛选出一批与高温胁迫的相关基因,研究DNA基因化与基因转录水平之间的关系。方法:在人工气候箱子中,对四叶期的水稻幼苗进行38度高温处理,分别取0 h、2 h、4 h、8 h、12 h、16 h和24 h七个不同时间点的幼叶提取DNA与RNA,利用MSAP技术检测总甲基化水平变化,RT-PCR检测相关基因的转录本的表达量变化。结果:与对照组0 h幼叶相比,高温处理下的2 h、4 h、8 h、12 h、16 h和24 h幼叶的总体甲基化水平依次是37.14%、36.79%、36.00%、35.50%、35.43%、34.64%和34.57%,可知幼叶DNA甲基化水平在高温处理后不断降低。此外,RT-PCR结果显示筛选的两个与甲基化相关的基因(PP2C和RAFP)的转录水平与甲基化水平呈负相关。结论:基因组甲基化作为一种重要的表观遗传调控方式,可以通过调控相关的基因的表达量水平来防御高温胁迫。     

盐地碱蓬延伸因子(SsEF-1α)的克隆与表达分析

从盐胁迫下的盐地碱蓬(Suaeda salsa)的cDNA文库中获得了一个延伸因子(SsEF-1α)的cDNA片段。以此片段为探针,对其在不同胁迫处理下的盐地碱蓬中表达利用Northern杂交进行分析,结果表明,不同盐浓度处理、同一盐浓度不同时间处理下及双氧水刺激条件下延伸因子在碱蓬叶中的表达量先呈现减少然后增加的趋势;聚乙二醇(PEG)及低温诱导下均呈现上升趋势。由此可见该基因在盐、氧化、高渗和低温胁迫条件下产生一定的反应。     

盐地碱蓬耐盐相关基因克隆研究进展

盐地碱蓬是一种生长于盐碱地和海滨沙滩的盐生植物,富含氨基酸、维生素、矿物质等,极具开发价值。由于其具有很强的耐盐性,人们日益重视其耐盐机理的研究。目前对其耐盐机理的研究已经进入到耐盐基因的克隆、结构分析、功能研究等方面。综述了近年来盐地碱蓬与耐盐相关的基因克隆、结构及功能分析等方面的研究进展。     

盐地碱蓬叶片液泡膜H+-ATPase B亚基的克隆及盐胁迫下表达分析

植物液泡膜H -ATPase在建立跨液泡膜质子梯度、促进液泡Na 区域化、提高植物耐盐性方面发挥着重要作用.本实验从盐生植物盐地碱蓬(Suaeda salsa L.)cDNA文库分离到碱蓬叶片液泡膜H -ATPase B亚基cDNA克隆.测序表明该基因长达1 974 bp,开放阅读框有1 470 bp编码489个氨基酸,含有一个保守的ATP结合位点,其蛋白分子量约为54.29 kD.Northem及Western印迹表明盐地碱蓬液泡膜H -ATPase B亚基表达明显受NaCl胁迫诱导,并且在NaCl胁迫下,B亚基在转录及翻译水平上与液泡膜H -ATPase c亚基存在协同作用.盐胁迫下,盐地碱蓬液泡H -ATPase B亚基与c亚基的协同表达增加了液泡H -ATPase的数量,从而提高了液泡H -ATPase活性,为碱蓬叶片液泡Na 区域化提供了动力,最终提高了碱蓬植株的耐盐性.     

干旱胁迫对蒙古黄芪生长和生理生化指标及其黄芪甲苷积累的影响

以二年生蒙古黄芪实生苗为试验材料,采用盆栽模拟自然界干旱的方法,连续控水14d,分析持续性干旱胁迫对蒙古黄芪实生苗生长、生理生化指标及其黄芪甲苷的影响。结果显示:(1)随着土壤相对含水量的降低,黄芪叶片相对含水量逐渐降低,而其中丙二醛含量升高,其根茎干重也降低。(2)随着胁迫时间的延长,黄芪根叶中抗氧化酶类SOD、POD、CAT、APX和GR活性呈先增加后降低的趋势,根中最高值较对照分别增加了72.1%、108.6%、178.0%、299.4%和303.4%,且根叶中渗透调节物质脯氨酸和可溶性糖含量也逐渐升高。(3)黄芪甲苷积累量在干旱胁迫第12天达到最大,比对照增加了53.0%,随后降低。研究表明,随着干旱胁迫程度的加深,黄芪苗生长受到一定程度抑制,但能通过调节自身保护酶活性和渗透调节物质含量来减轻干旱的损伤,最大程度地维持植株的正常代谢;适度水分胁迫有利于黄芪甲苷的积累,而重度胁迫不利于其积累。     

盐胁迫下盐地碱蓬叶片液泡膜H+-ATPase H 亚基的克隆与表达分析

利用EST随机挑取克隆测序的方法从盐地碱蓬叶片cDNA文库中分离得到了盐地碱蓬V-H -ATPase H亚基cDNA序列,并进行了H、c亚基基因表达及V-H -ATPase活性分析.结果表明,H亚基基因全长1 969 bp,包括100 bp的5′-非编码区和471 bp的3′-非编码区.开放阅读框为1 398 bp,编码465个氨基酸残基,分子量约52.8 kD.N orthern杂交分析表明盐胁迫明显诱导了H亚基表达,而且盐胁迫下H、c亚基及V-H -ATPase活性存在协同作用.这些结果表明盐胁迫下H和c亚基基因上调及V-H -ATPase活性的增加为N a 区隔化到液泡中提供了质子驱动力.     

盐地碱蓬(Suaeda salsa)APX 基因的克隆及盐胁迫下的表达

从盐地碱蓬 (Suaedasalsa)中克隆了抗坏血酸过氧化物酶 (ascorbateperoxidase ,APX)的全长cDNA(SsAPX) ,基因注册号为AY0 34 893。SsAPX全长 1.1kb ,推导的氨基酸序列长为 2 5 0个氨基酸残基。BLAST同源性分析表明 ,该cDNA与已报告的菠菜(Spinaciaoleracea)细胞质抗坏血酸过氧化物酶基因同源性最高 ,在核苷酸水平上一致性为 87% ,在氨基酸水平上一致性为 89%。Southern杂交表明APX基因在盐地碱蓬基因组中只有 1个拷贝。盐 (NaCl 40 0mmol/L)处理不同时间后的Northern杂交分析表明盐地碱蓬中SsAPX基因在盐胁迫下表达量增加 ,而且在盐胁迫下抗坏血酸过氧化物酶的活性也显著地增加 ,说明该基因受盐诱导。推测抗坏血酸过氧化物酶可能在保护盐地碱蓬免受氧化损伤的过程中起到一定作用     

NaCl胁迫下外源NO供体硝普钠（SNP）对盐地碱蓬种子萌发的影响

用添加与不添加0．1mm01．L^-1NO供体硝普钠（sNP）的800mmol．L^-1NaCl溶液处理盐地碱蓬种子后,800mmol·L^-1NaCl处理下盐地碱蓬种子的萌发率、含水量和吸水速率显著增加,胚中脯氨酸的含量降低,但对Na^＋、K^＋和可溶性糖含量无显著影响。表明0．1mmol．L^-1SNP缓解800mmol．L^-1NaCl对盐地碱蓬种子萌发抑制的主要原因是盐地碱蓬种子含水量的提高,从而缓解了盐的渗透胁迫。     

非生物胁迫下水稻OsLRR基因的表达分析

植物中含有多种富含亮氨酸重复（leucine-rich repeats,LRRs）的蛋白质,这类蛋白质在植物生长、发育和抗病反应等方面发挥着重要作用。本研究在水稻中克隆到一个编码LRRs结构的基因OsLRR,以半定量RT-PCR检测了OsLRR在水稻不同组织和不同非生物胁迫的表达情况,并进一步分析了铝毒胁迫下OsLRR在抗铝和铝敏感水稻品种之间的表达差异。结果表明OsLRR在水稻根、叶鞘和叶中都有较高表达。铝、砷、PEG6000和ABA可诱导水稻根中OsLRR的表达,而镉、硝普钠和铁则抑制其表达。只有盐胁迫能诱导叶片中OsLRR的表达。铝毒可以诱导抗铝和铝敏感水稻品种根中OsLRR的表达,但随着处理时间的延长,抗铝品种中OsLRR的表达逐渐加强,而铝敏感品种中OsLRR的表达则逐渐减弱。