密旋链霉菌Act12发酵液对石油胁迫下紫花苜蓿幼苗生长及生理特性的影响

目的】考察密旋链霉菌Act12发酵液对石油胁迫下紫花苜蓿幼苗生长及生理特性的影响,探讨其缓解石油胁迫的作用机制。【方法】以‘中苜3号’紫花苜蓿作为供试植物,采用盆栽试验,考察3%（W/W）石油胁迫和不同浓度（0、1%、10%和100%）Act12发酵液处理下紫花苜蓿幼苗生长、根系构型、光合特性、渗透调节物质含量和抗氧化能力等指标的变化。【结果】相较于对照组（CK）,3%（W/W）石油胁迫显著抑制了幼苗的光合作用和生物量的积累,同时增加了丙二醛的积累,降低了可溶性糖和可溶性蛋白的含量,改变了超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性。中低浓度（1%和10%）的发酵液处理可以有效缓解石油胁迫对紫花苜蓿幼苗的毒害,并以10%的Act12发酵液效果最佳;与不施用Act12发酵液处理相比,10% Act12发酵液处理幼苗的株高、地上部干重、地下部干重、茎耐受指数、根耐受指数、总根长、根表面积、根体积和根尖数均显著增加,地上部分和地下部分丙二醛（MDA）含量分别降低了42.49%和56.45%、可溶性糖含量分别增加了79.25%和89.83%、可溶性蛋白含量分别增加了167.63%和256.15%,根系SOD和POD活性分别提升了35.81%和57.33%。【结论】中低浓度的密旋链霉菌Act12发酵液能有效调节石油胁迫下紫花苜蓿幼苗的抗氧化酶活性和渗透调节能力,降低MDA含量,增强光合作用能力,增加生物量,提高抗性,有效缓解石油胁迫对幼苗生长的抑制。     

角蛋白酶基因gm2886在密旋链霉菌ACT12中的表达及鉴定

通过生物信息学分析,在本实验室分离得到的1株羽毛高效降解菌微白黄链霉菌Fea-10基因组中发现基因gm2886(GenBank Accession Number:KY368946)可能编码一新的角蛋白酶,通过在该基因5'端和3'端分别连接红霉素抗性基因启动子(PermE)和组氨酸标签编码序列并构建在大肠杆菌-链霉菌穿梭质粒pSET152上,接合转入密旋链霉菌Streptomyces pactum ACT12,从而实现了异源表达,蛋白纯化后对其酶学性质进行了研究。实验结果表明,带有组氨酸标签编码序列的gm2886在密旋链霉菌ACT12中可以表达分泌得到1个大小约为36 kDa的蛋白。多种底物检测表明异源表达得到的重组蛋白GM2886-His6具有蛋白酶活性,可以降解水不溶性的天青角蛋白和羽毛粉;其最适温度和pH分别为50℃和pH 10.0。PMSF可抑制GM2886-His6的酶活,而EDTA不能,说明该酶为丝氨酸蛋白酶。本研究为从分子水平上解析羽毛高效降解菌Fea-10的活性机理,从而进一步开发其应用潜力提供了基础,同时可为该类蛋白酶的研究提供借鉴。     

薯蓣皂素对小麦幼苗抗旱性的影响

用不同浓度的薯蓣皂素喷施处理小麦幼苗叶片,研究薯蓣皂素在干旱胁迫下对小麦幼苗影响。结果表明,喷施一定浓度的外源薯蓣皂素,在干旱胁迫下可保持小麦幼苗叶片相对含水量,提高SOD和POD活性,降低MDA含量,对小麦幼苗抗旱有一定的作用。且薯蓣皂素最佳质量浓度为0.5 mg.L-1。     

Chemical Structures of New Piericidins Produced by Streptomyces pactum

Chemical structures of new piericidins produced by Streptomyces pactum are elucidated on the basis of mass, PMR and CMR spectral analyses. Consequently, these piericidins were shown to be constructed by a combination of variations in each four functionalities and carbon skeletons.     

过表达NtMYB4a基因增强烟草抗旱能力

为探究转录因子NtMYB4a参与调控烟草(Nicotiana tabacum)抵抗干旱胁迫的能力,以NtMYB4a过表达株系(OE)、敲除株系(KO)和野生型(WT)为材料,通过盆栽实验模拟自然干旱胁迫,对比分析三个株系在干旱胁迫0、2、4、6、8 d和复水2 d后的光合特征、根系活力、叶绿素、脯氨酸(Pro)和丙二醛(MDA)含量以及抗氧化酶活性等指标。结果表明,OE株系的净光合速率(Pn)、根系活力、叶绿素含量、Pro含量以及SOD、POD和CAT活性均显著高于WT株系,而蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、MDA含量则显著低于WT株系;KO株系多数时期Pn、根系活力、叶绿素含量、Pro含量及SOD、POD和CAT活性显著低于WT株系,Tr、Gs、MDA含量则显著高于WT株系。因此,超表达NtMYB4a可能通过提高烟草的光合能力、根系活力和抗氧化酶活性,减少细胞膜损伤来提高烟苗抗旱性。     

Isolation and Physical Properties of New Piericidins Produced by Streptomyces pactum

During the screening of metabolites of microorganisms for new insecticides, many piericidin-like substances were found in the mycelial extract of Streptomyces pactum. The isolation and physical properties of these piericidins are described.     

Reduction of Disulfide Bonds by Streptomyces pactum during Growth on Chicken Feathers

For disintegration of chicken feathers by Streptomyces pactum, keratinolytic proteinases and extracellular reduction of disulfide bonds were necessary. Conditions for disulfide reduction were examined with oxidized glutathione as model substrate. The reduction of glutathione depended on the presence of metabolically active cells. The mycelium also reduced tetrazolium dyes and cystine.     

Characterization of a keratinolytic serine proteinase from Streptomyces pactum DSM 40530.

A serine protease from the keratin-degrading Streptomyces pactum DSM 40530 was purified by casein agarose affinity chromatography. The enzyme had a molecular weight of 30,000 and an isoelectric point of 8.5. The proteinase was optimally active in the pH range from 7 to 10 and at temperatures from 40 to 75 degrees C. The enzyme was specific for arginine and lysine at the P1 site and for phenylalanine and arginine at the P1' site. It showed a high stereoselectivity and secondary specificity with different synthetic substrates. The keratinolytic activity of the purified proteinase was examined by incubation with the insoluble substrates keratin azure, feather meal, and native and autoclaved chicken feather downs. The S. pactum proteinase was significantly more active than the various commercially available proteinases. After incubation with the purified proteinase, a rapid disintegration of whole feathers was observed. But even after several days of incubation with repeated addition of enzymes, less than 10% of the native keratin substrate was solubilized. In the presence of dithiothreitol, degradation was more than 70%.     

小麦品种抗旱性评价指标研究

以抗旱性不同的冬小麦品种为材料,在正常降雨年型的干旱处理（DT）和正常灌溉（CK）条件下,对于不同类型抗旱品种的产量形成能力、抗旱性评价指标以及相关抗旱生理参数进行了较全面的研究。结果表明,可采用抗旱指数（DRI）和产量降低指数（YDI）作为评价小麦品种抗旱性强弱的指标。供试品种成熟期单株干物重具有较大的差异,表现为随着品种抗旱性的增强而不断增加,表明干旱条件下单株干物重的大小与小麦品种的抗旱性具有密切联系。研究发现,单位面积穗数与产量降低指数的相关达到极显著水平,表明在干旱条件下单位面积具有较多的穗数形成能力,对于干旱条件下小麦获得相对较高的产量具有重要作用。旗叶全展、中期和生长后期的净光合速率（Pn）和脯氨酸含量均与抗旱指数和产量降低指数、叶绿素含量与产量降低指数分别呈显著或极显著相关,表明可用植株旗叶的Pn、叶绿素含量和脯氨酸含量作为评价小麦品种抗旱性强弱的参考生理指标。     

小麦抗旱相关生理性状的QTL分析

利用RIL群体131个系,在小麦中首次对超氧化物岐化酶活性、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量、硝酸还原酶活性、气孔导度等5个抗旱相关生理性状进行了QTL定位,共检测到超氧化物岐化酶活性、可溶性蛋白含量、硝酸还原酶活性等3个性状5个加性QTL,涉及1D、2B、5A、7B共4条染色体,可解释表型变异的8.74％～36.96％。其中．3个QTL即QSDd,sdau-7B、Qspc,sdau-1D、QNra,sdau-1D贡献率较大,分别为29.28％、23.11％和36．96％,其加性效应都源于山农483。讨论了可能用于标记辅助选择的QTL及其分子标记。     

转GhDREB小麦株系‘G鲁麦23’抗旱性分析

以T6代转抗旱相关基因GhDREB小麦株系‘G鲁麦23’及其受体对照‘鲁麦23’为材料,通过PEG-6000人工模拟干旱胁迫处理观察小麦萌发期胚芽鞘长度、胚根数、胚根长度,采用大田不同水分处理试验研究其不同生育时期的生理生化、形态指标与抗旱指数,以明确转基因材料的抗旱性.结果表明:(1)在种子萌发期20%(W/V)PEG-6000干旱胁迫条件下,‘G鲁麦23’及其受体对照‘鲁麦23’的胚芽鞘长度、胚根长度和胚根数均比非胁迫时降低,且‘G鲁麦23’的降幅较小但均显著高于受体对照;(2)与对照鲁麦23相比,‘G鲁麦23’具有较高的叶片相对含水量和可溶性蛋白含量;(3)随干旱胁迫程度的增强‘G鲁麦23’与‘鲁麦23’株高均有不同程度的降低,但G鲁麦23株高始终高于‘鲁麦23’;在不浇水条件下,‘G鲁麦23’穗叶距显著长于‘鲁麦23’;而3种水分处理下‘G鲁麦23’与‘鲁麦23’穗长几乎没有变化;(4)‘G鲁麦23’在不浇水和浇1次水条件下分别比对照增产11.68%和9.05%,其抗旱指数为1.22,属较强抗旱等级,表现出比‘鲁麦23’更强的抗旱、节水性能.     

土壤干旱下不同抗旱性小麦品种的渗透调节和渗透调节物质

在土壤干旱下抗旱性强的小麦品种的渗透调节能力大于抗旱性弱的品种。土壤缓慢干旱时,几种主要渗透调节物质增加的先后次序为:Pro,K~ ,然后是可溶性糖和其他游离氨基酸,后两者几乎平行增加、在土壤干旱下的渗透调节物质中,有机溶质为可溶性糖、其他游离氨基酸、Pro和Mal;无机离子为K~ ,Ca~(2 ),Mg~(2 )等。对渗透调节的相对贡献率为:K~ >可溶性糖>其他游离氨基酸>Ca~(2 )>Mg~(2 )>Pro。六种物质总和对渗透调节的相对贡献率为:轻度干旱56％～70％;中度干旱70％～79％;严重干旱79％～88％。     

北方冬麦区小麦抗旱种质资源遗传多样性分析

遗传多样性分析对于作物资源评价和利用具有重要的意义。本研究以我国北方冬麦区136份小麦抗旱种质资源为材料,分析10个农艺性状及其耐旱指数的相关性,以及抗旱种质的遗传多样性。结果表明:在雨养和灌溉条件下,穗叶距的变异系数最高,分别为42.1%和37.2%,单穗总小穗数的变异系数最低,为6.4%和5.7%;不同水分条件下,植株稳产性主要受单株穗数、有效小穗数及穗下节长的影响;性状耐旱指数的多样性指数在1.95到2.07之间变化,平均值为2.02;根据性状耐旱指数将供试材料分为7个类群,其中第I、第III类群材料表现为对水分条件不敏感,而第II类群材料更适于在干旱条件下种植。材料之间的抗旱性差异可以作为抗旱育种中亲本选配的依据。     

根施丙酸对冬小麦幼苗叶片脯氨酸代谢酶及抗旱性的影响

以冬小麦品种‘豫农211’为材料,通过设置持续12 d控水和干旱后复水2 d盆栽实验,研究根施15 mmol·L~(-1)丙酸溶液处理下小麦植株形态、叶片相对含水量、电导率、丙二醛含量对干旱胁迫的响应,以及控水和复水过程中叶片脯氨酸含量及其关键代谢酶活性的动态变化,以探明外源丙酸提高小麦抗旱性的脯氨酸代谢机制。结果表明:(1)在干旱胁迫条件下(土壤相对含水量降至20%),根施丙酸处理可显著提高小麦叶片相对含水量,并显著降低叶片相对电导率和丙二醛含量(P0.05);丙酸处理组小麦幼苗萎蔫程度明显低于同期对照,地上部生物量积累量比对照增加了13.3%。(2)根施丙酸处理的小麦叶片脯氨酸积累量在轻度干旱胁迫下(土壤相对含水量降至45%～55%)显著高于对照,且随着干旱胁迫程度的加剧(土壤相对含水量降至20%以下)脯氨酸含量仍能稳定维持在正常水平(300μg·g~(-1)左右),而对照叶片脯氨酸含量则呈急剧上升的趋势;复水处理后,丙酸处理的小麦植株中叶片脯氨酸含量能迅速恢复至正常水平。(3)在整个控水至复水过程中,小麦叶片脯氨酸合成关键酶△1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)和鸟氨酸σ-氨基转移酶(σ-OAT)活性均呈现先升后降的变化趋势,吡咯啉-5-羧酸还原酶(P5CR)活性呈现先降后升的变化趋势,而脯氨酸降解关键酶脯氨酸脱氢酶(PDH)活性呈增加趋势。研究认为,在干旱胁迫条件下,根施丙酸能够通过调控脯氨酸代谢过程中的合成和降解途径关键酶活性来维持叶片细胞内脯氨酸水平稳定,有效减轻叶片水分散失和过氧化伤害程度,从而提高冬小麦幼苗的抗旱性。     

Growth Habits of Water-stressed Wheat Seedlings as Selection Criteria for Drought Resistance

A technique is described to induce slowly increasing water deficitsin wheat (Triticum aestivum L.) seedlings by rooting them indamp vermiculite and growing them in a humid atmosphere. Aftereight weeks, drought-resistant genotypes can be identified eitherby drought avoidance or by drought tolerance responses. Genotypeswith lesser drought resistance become dormant or produce sterilespikes. The test roughly predicts the relative yield performanceof cultivars in dry field conditions. Triticum aestivum, wheat, matric water deficits, drought resistance, yield selection     

抗旱性不同的小麦叶片的渗透调节与水分状况的关系

两年的试验结果表明：在土壤水分胁迫下抗旱性强的小麦品种叶片的相对含水量和水势均高于抗旱性弱的品种;渗透势与水势为线性关系,水势每变动一个单位,渗透势变动0.71- 0.93个单位;渗透势与相对含水量的对数化关系为两条直线组成的一条折线,第一条直线渗透势的下降完全由渗透调节引起;第二条直线渗透势下降主要是细胞失水浓缩的结果。渗透调节能力为：秦麦3号>昌乐5号>山农587>济南13>烟农15>鲁麦5号。     

抗旱性不同的冬小麦幼苗对渗透胁迫的生理效应

抗旱性不同的冬小麦幼苗在渗进胁迫下叶片相对透性、Pro含量和在总游离氨基酸中的Pro比例均增加,但品种间变化幅度有明显差别。在严重胁迫下,抗旱性弱的品种济南13,烟农15和鲁麦5号的叶片相对透性增加大于抗旱性强的品种昌乐5号,秦麦3号和山农587;而Pro含量和在总游离氨基酸中Pro比例的增加小于抗旱性强的品种、叶片Pro累积与RWC呈显著负相关。