大气CO2浓度升高对不同施氮土壤酶活性的影响

利用中国唯一的无锡FACE（Free-air CO₂ enrichment,开放式空气CO₂浓度升高）平台,研究了大气CO₂浓度升高对土壤β-葡糖苷酶、转化酶、脲酶、酸性磷酸酶、β-氨基葡糖苷酶的影响。研究发现,不同氮肥处理下大气CO₂浓度升高对某些土壤酶活性的影响不同。在低氮施肥处理中,大气CO₂浓度升高显著降低β-葡糖苷酶活性,但是在高氮施肥处理下,大气CO₂浓度升高显著增加β-葡糖苷酶活性。在低氮和常氮施肥处理中大气CO₂浓度升高显著增加了土壤脲酶活性,但在高氮水平下影响不显著。在低氮、常氮施肥处理中,大气CO₂浓度升高对土壤酸性磷酸酶活性没有影响,而在高氮施肥处理中显著增强了土壤中磷酸酶活性。大气CO₂浓度升高对土壤转化酶活性和β-氨基葡糖苷酶的活性有增加趋势,但影响不显著。研究还发现,在不同的CO₂浓度下,土壤酶活性对不同氮肥处理的响应也不同。在正常CO₂浓度下,土壤中β-葡糖苷酶活性随着氮肥施用量的增加而降低,而在大气CO₂浓度升高条件下,却随着氮肥施用量的增加而增加。在大气CO₂浓度升高条件下,高氮施肥显著增加了转化酶和酸性磷酸酶活性,而在正常CO₂浓度下,影响不显著。在大气CO₂浓度升高条件下,氮肥处理对脲酶活性的影响不大,但在正常CO₂浓度下,脲酶活性随着氮肥施用量的增加而增加。氮肥对β-氨基葡糖苷酶活性的影响不明显。     

葡萄醛酮还原酶(AKR)基因家族的鉴定与表达分析

为明确AKR基因在葡萄非生物胁迫中的作用,利用生物信息学方法对葡萄AKR基因家族(VvAKRs)进行了全基因组鉴定,并验证其在非生物胁迫下的表达规律。结果表明：(1)该基因家族在葡萄基因组中有9个成员,主要分布在5条染色体上;氨基酸残基在275~2 686 aa之间,理论等电点在5.1~9.1之间。(2)系统进化分析表明,该基因家族分为6个亚族,第6亚族VvAKR家族成员最多。(3)密码子偏好性分析结果表明,葡萄AKR基因家族密码子偏好性较弱。(4)共线性分析表明,葡萄9个AKR基因中只有VvAKR8和VvAKR9之间存在共线性关系。(5)qRT PCR分析结果显示,葡萄AKR家族基因在根、茎、叶不同组织中对激素和非生物胁迫的响应程度有差异。非生物胁迫下,VvAKR1、VvAKR3、VvAKR8和VvAKR9基因在葡萄根、茎、叶组织中表达量较高;激素处理下,根组织中VvAKR3、VvAKR6和VvAKR8基因在ABA、MeJA、SA处理下表达量较高;茎组织中VvAKR3基因在NAA、GA₃处理下表达量较高;叶组织中VvAKR1基因在各激素处理下表达量都较高。研究认为,葡萄AKR基因家族在响应葡萄非生物胁迫时发挥着不同的作用,为葡萄抗逆性研究提供了一定的理论依据。     

荧光定量PCR检测干旱胁迫下长春花Crlea基因的相对表达

首次从长春花中克隆了Crlea（Crlea for Catharanthus roseus late embryogenesis abundant）的全长基因,采用荧光定量PCR方法对干旱胁迫下长春花叶片和根部Crlea基因的表达模式进行监测,结果表明,在0.5～8 h的胁迫时间中,叶片和根部的Crlea基因表现出相似的积累模式。长春花Crlea基因的表达随着胁迫时间的延长而表达增强。在叶片中,在6 h和8 h的干旱处理后,Crlea基因表达显著提高,分别是未处理材料的9.984和20.431倍。在根部, 在8 h的处理后,Crlea基因的表达量显著提高（2.831倍于对照)。初步结果表明Crlea基因的表达没有组织特异性,并且为干旱胁迫正调控。     

巨桉EgrGBF1基因的克隆和表达模式分析

G-box结合蛋白(GBF)是一类能够识别并结合G-box的转录因子,广泛参与植物基因响应外界刺激的表达调控。通过巨桉(Eucalyptus grandis)初生生长到次生生长的转录组测序筛选出差异表达基因EgrGBF1,为探讨其在桉树生长发育中的功能,从巨桉中克隆了该基因,并进行了结构和进化分析。结果表明,EgrGBF1编码区长度为984 bp,编码327个氨基酸, 存在2个转录本,分别命名为EgrGBF1α和EgrGBF1β。实时荧光定量PCR结果表明,EgrGBF1α和EgrGBF1β在不同组织中,不同激素、胁迫处理下的表达模式不同,EgrGBF1α主要在茎尖表达,沿节间向下表达量逐渐降低,而EgrGBF1β在韧皮部高表达,在节间的表达量无显著差异。在水杨酸和缺硼处理下,EgrGBF1α和EgrGBF1β的表达趋势相反。EgrGBF1α在缺磷处理168 h的表达量最高,而EgrGBF1β在处理6 h的表达量最高。因此,EgrGBF1在桉树生长发育以及响应胁迫中发挥着重要作用,且转录本EgrGBF1α和EgrGBF1β可能具有不同的功能。     

茶树CsCCD1和CsCCD4基因的克隆和表达分析

该研究以‘铁观音’茶树为材料,同源克隆了茶树类胡萝卜素裂解双加氧酶基因CsCCD1和CsCCD4 (NCBI登录号分别为MH119136和MH119137)全长cDNA。序列分析结果显示,CsCCD1序列全长1 766 bp,包含1 641 bp开放阅读框(ORF),编码545个氨基酸,定位于细胞质中,不存在跨膜结构和信号肽;CsCCD4序列全长1 942 bp,包含1 842 bp ORF,编码612个氨基酸,不存在跨膜结构,但在N端具有叶绿体转运肽,定位于质体中。进化树分析显示,CsCCD1和CsCCD4与杜鹃聚为一类。荧光定量检测显示,CsCCD1和CsCCD4在叶、茎和花中表达量较高。在乌龙茶做青过程中,CsCCD1和CsCCD4基因都是从鲜叶到晒青表达量下调,而CsCCD1在一摇和二摇显著上调表达,在三摇后下降;CsCCD4只在一摇后上调表达,之后表达量迅速降低。推测CsCCD1和CsCCD4基因可能与乌龙茶做青香气品质形成关系密切。     

水稻条斑病细菌hrp基因诱导表达系统的建立

水稻条斑病细菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xooc)决定在非寄主植物上激发过敏反应(hypersensitive response)和在寄主水稻上具致病性(pathogenicity)的hrp基因簇是诱导表达的。为研究hrp基因的功能,利用hpa1和hrpX基因的启动子与gfp基因进行融合,构建了hrp基因诱导表达系统。绿色荧光蛋白表达揭示,Xooc的hrp基因在营养丰富的NB培养基上不能有效表达,在hrp诱导培养基XOM3上可有效表达。以hrpX和hrpG突变体为参照,RT-PCR研究结果提示,Xooc野生型菌株hpa1基因在NB上不能有效表达,在XOM3培养基上可有效表达。相应地,hrpX突变体中hpa1基因不能被诱导表达,而在hrpG突变体中hpa1基因转录表达水平低于野生菌。研究结果还证实,水稻悬浮细胞能高效诱导Xooc的hrp基因表达。Xooc hrp基因诱导表达系统的建立为研究hrp基因功能、发掘T3SS效应分子以及开展Xooc致病性研究奠定了基础。     

桑树MaGPX家族基因的克隆及表达分析

谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidases, GPXs)是植物细胞清除活性氧的重要酶类之一,与植物的抗逆性紧密相关。该研究以桑树(Morus alba L.)‘红果2号’为材料,利用RT PCR方法克隆了桑树MaGPX基因家族6个成员。生物信息学分析表明,MaGPX蛋白序列具有植物GPX的典型结构域和Cys残基,并与拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtGPX蛋白序列具有较高的相似性。亚细胞定位结果表明,MaGPX1/2/3/6可能定位在细胞膜、细胞质和细胞核,MaGPX4定位在叶绿体,MaGPX5可能定位在细胞膜,暗示桑树MaGPX成员具有功能的分化。qRT PCR分析表明,MaGPX基因家族各成员在芽、叶、根、雄花、雌花以及果实中均有表达,其中MaGPX1/3/5在根以及雄花中高表达,MaGPX2在雄花中高表达,MaGPX4在叶和雄花中高表达,MaGPX6在果实中高表达;MaGPX各成员的表达受干旱胁迫诱导,各成员对干旱胁迫的响应随着处理时间和胁迫程度的变化而有所不同,其中MaGPX1、MaGPX2和MaGPX3可能在清除活性氧和维持细胞内氧化还原平衡中发挥重要作用。该研究结果为桑树MaGPX基因家族的生理功能研究奠定了良好基础。     

百合LbKCS5和LbKCS17基因的克隆与表达分析

β 酮脂酰辅酶A合成酶(KCS)是超长饱和脂肪酸链(VLCFAs)生物合成中的限速酶,该研究以百合(Lilium brownii var. viridulum Baker.)‘黄天霸’cDNA为模版, 采用RT PCR方法克隆了LbKCS5和LbKCS17基因的CDS序列,并进行序列分析,采用qRT PCR方法分析其基因表达以及胁迫诱导特征。结果表明：(1)LbKCS5和LbKCS17分别包含689和1 238 bp完全阅读框(ORF), 编码186和291个氨基酸;进化分析显示, LbKCS5与油棕KCS5、LbKCS17与莲KCS17序列相似性最高,分别为82.61%和77.62%。(2)基因表达分析结果显示, LbKCS5和LbKCS17 在百合营养器官中均有表达,二者在叶中表达量最高,在根中最少;在花器官中,LbKCS5的表达量在雄蕊中最高,LbKCS17在花药中最高,在花瓣中二者的表达量最低;在花蕾生长发育过程中,花瓣中2个基因的表达均先升高后下降,并于黄蕾期达到峰值;叶中LbKCS5表达量在黄蕾期达到最高,而LbKCS17在叶中的表达整体较低。(3)失水胁迫能提高这2个基因的转录表达,低温诱导LbKCS5表达量的增加,但却降低了LbKCS17的表达。研究表明,LbKCS5和LbKCS17在百合不同器官中均有表达,且均响应失水和低温胁迫,这为研究百合耐失水和低温胁迫以及新品种选育提供了理论支持。     

烟草类锌指基因NtZFL基因的功能分析

从烟草cDNA中分离出一个类锌指基因NtZFL,开放读码框321 bp,编码106个氨基。QRT-PCR分析表明MV、H₂O₂、ABA、冷胁迫处理都提高了NtZFL在烟草的表达,Northern blot分析表明该基因在烟草的不同组织中具有组织特异性,在幼叶和花中表达量较高。亚细胞定位表明NtZFL蛋白是定位在细胞壁中的蛋白。NtZFL基因启动子驱动GUS基因转烟草植株显示在幼苗中整株有表达,但在根部和叶脉处表达量较高。     

陆地棉蔗糖转运蛋白基因家族的鉴定及表达分析

蔗糖转运蛋白(SUT)在蔗糖从“源”到“库”的运输与分配过程中发挥着重要作用。该研究基于最新公布的陆地棉基因组数据,利用生物信息学和荧光定量PCR等方法,对陆地棉SUT基因家族进行全基因组鉴定,并对他们的表达特性进行系统分析。结果显示：(1)在陆地棉基因组中,共鉴定到18个GhSUT基因(GhSUT1 GhSUT18),他们不均匀地分布在陆地棉11条染色体上。(2)GhSUT蛋白间序列一致性很高,均具有11～12个跨膜结构域,且都定位于质膜。(3)进化关系分析表明,陆地棉GhSUT蛋白主要分布在双子叶植物特有的SUT1亚组,以及单、双子叶植物共有的SUT2亚组和SUT4亚组,其中SUT1亚组成员最多,包含8个GhSUT基因。(4)位于同一亚组的GhSUT基因具有相似的内含子 外显子分布模式,不同亚组间GhSUT基因内含子/外显子数目差异很大。(5)转录组分析表明,GhSUT基因在表达水平上存在差异,GhSUT1和GhSUT10在被检测的组织不表达,GhSUT5、GhSUT14、GhSUT7和GhSUT16在被检测的组织表达量较低,其他GhSUT基因在被检测的组织具有较高的表达水平;另外,GhSUT基因的表达具有组织特异性,其中GhSUT2和GhSUT11主要在“源”和“库”器官中表达,GhSUT6和GhSUT15主要在“库”器官中表达,而GhSUT9和GhSUT18主要在纤维中表达。(6)荧光定量PCR分析表明,GhSUT2在“源”和“库”器官中均具有较高的表达水平,GhSUT6主要在“库”器官包括根、花瓣、纤维和茎中表达,在“源”器官(叶片)中表达量很低;GhSUT18主要在纤维中特异性高表达,在其他组织表达量很低。研究表明,实验验证结果与转录组分析结果相对一致。该研究结果为进一步研究SUT家族基因的功能提供了重要的基因信息,并为棉花产量的提高和纤维品质的改良奠定了理论依据。     

玉米生长和光合作用对土壤呼吸δ13C的影响

在玉米盆栽试验期间,运用碱吸收法采集土壤呼吸样品,转化成碳酸钡后,运用质谱法测定其δ¹³C值,以研究玉米生长和光合作用对土壤呼吸δ¹³C值的影响。结果表明,在玉米生长下,土壤呼吸的δ¹³C值随玉米生长时期而变化,变化在-14.57‰～-12.30‰之间,呈喇叭期>成熟期>开花期,而在裸土下,土壤呼吸的δ¹³C值在-19.34‰～-19.13‰之间,不随时间发生显著变化。开花期土壤呼吸δ¹³C值降低的主要原因是光合产物土壤输入的下降和根系活性的降低,成熟期玉米土壤呼吸δ¹³C值的增加主要是由于衰老死亡根系的分解腐烂。玉米生长下,无论开花期还是成熟期,白天土壤呼吸的δ¹³C值显著大于夜间;玉米植株遮光处理后,土壤呼吸的δ¹³C值显著降低。该试验结果证明玉米生长和光合作用显著影响土壤呼吸的δ¹³C值,在玉米生长期间,土壤呼吸主要来自于新近合成的光合产物。     

紫茎泽兰对四环素的吸收特性

[目的] 探究四环素在水和紫茎泽兰间的传递以及在紫茎泽兰体内的累积特征。[方法] 利用高效液相色谱检测紫茎泽兰幼苗在水培过程中对四环素的吸收及其在根茎叶中的积累。[结果] 在10~20 mg·L^-1四环素的处理浓度范围内,紫茎泽兰根、茎、叶均能吸收并积累四环素,且吸收累积量均随处理浓度和处理时间的增加而升高。当紫茎泽兰在20 mg·L^-1四环素的水培液处理20 d时,茎中的四环素累积量最高,为（59.34±3.86）mg·kg^-1;根中的次之,为（52.52±5.89）mg·kg^-1;而叶中的最低,为（23.19±4.17）mg·kg^-1。此外,紫茎泽兰茎的四环素富集系数最大,根的次之,叶的最小。[结论] 紫茎泽兰能够较好地从水培液中吸收并累积四环素,具有吸收净化四环素污染水源的潜力。     

贝壳砂生境酸枣叶片光合生理参数的水分响应特征

以黄河三角洲贝壳堤岛优势灌木酸枣(Ziziphus jujuba var. spinosus)为试验材料,模拟贝壳砂生境系列水分条件,测定分析酸枣叶片在系列水分梯度下的光合参数光响应及叶绿素荧光参数,阐明酸枣主要光合生理参数的水分响应特征。结果表明:(1) 酸枣叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)随土壤水分的增多先增大后减小, Tr对土壤相对含水量(Wr)的敏感程度大于Pn,因而WUE维持在较高水平。(2) 酸枣叶片Pn下降的原因在Wr > 25%时以气孔限制为主;Wr < 25%时以非气孔限制为主,光合机构受到不易逆转的破坏。(3) 酸枣叶片最大净光合速率、暗呼吸速率、表观量子效率(AQY)和光饱和点随土壤水分的增多先增大后减小,光补偿点、光抑制项(β)和光饱和项则先减小后增大。(4)在Wr为80%时,酸枣叶片PSⅡ反应中心的光化学转化效率最高。当Wr < 30%时,AQY和潜在光化学效率迅速减小,β迅速增大,酸枣光抑制明显。当Wr < 25%时,非光化学淬灭系数迅速减小,初始荧光迅速增大,酸枣PSⅡ受到不可逆的破坏。(5) Wr在11%-25%内为低产低效水,Wr在25%-58%内为中产中效水,Wr在58%-80%内为高产高效水,Wr在80%-95%内为中产低效水。贝壳砂生境酸枣叶片的光合作用对水分逆境具有较强的生理适应性和可塑性,在Wr为58%-80%内,酸枣光合生理活性较高,利于酸枣苗木生长。     

苦荞TCP转录因子全基因组鉴定及非生物胁迫分析

TCP是植物特有的一类转录因子,在植物生长发育过程中发挥着重要作用。该研究利用生物信息学方法对苦荞TCP家族进行全基因组鉴定,并通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析苦荞TCP基因在干旱胁迫和盐胁迫下的表达特征。结果表明:(1)在苦荞的基因组中鉴定出28个TCP家族成员,它们不均匀地分布在苦荞的8条染色体上。(2)多数的苦荞TCP基因包含1～5个外显子。(3)系统发育分析将苦荞TCP家族分为5个亚家族,种内TCP蛋白多聚集在同一分支上。(4)共线性分析表明,5个苦荞TCP基因来自全基因组复制事件。(5)顺式元件分析显示,苦荞TCP基因的启动子区域的顺式响应元件主要包含胁迫响应元件和激素响应元件两大类。(6)转录组数据分析结果显示,所有苦荞TCP基因在检测组织中均有表达。(7)qRT-PCR结果显示,FtTCP3、FtTCP6、FtTCP12和FtTCP13基因在干旱胁迫和盐胁迫下的表达量发生变化,其中FtTCP3在6 h干旱处理和盐处理时表达量均达到峰值,说明FtTCP3基因在苦荞应对干旱胁迫和盐胁迫中起正向调控作用。该研究结果为了解TCP基因家族的进化和功能提供了新的见解,为苦荞TCP基因家族的功能研究和利用奠定了基础。     

不同温度对麦蛾茧蜂实验种群生长发育的影响

在15,20,25和30℃4个温度梯度下,测定了麦蛾茧蜂Habrobracon hebetor(Say)成蜂寿命、生殖力、发育历期等生物学参数。结果表明,在实验温度范围内,卵期在15℃最长,为(9.50±1.39)d;幼虫发育历期在20℃最长,为(6.60±1.41)d;蛹期在15℃最长,为(23.71±2.63)d。雌蜂的寿命在15℃时最长,为(50.15±6.9)d;30℃时最短,为(9.20±3.12)d雄蜂的寿命在15℃时最长,为(11.45±3.52)d;30℃时最短为(5.90±1.62)d。产卵量在25℃最大,为(208.50±40.12)粒;羽化数、羽化率在30℃最高,分别为(23.60±9.33)%和(35.87±13.87)%;温度变化对麦蛾茧蜂雌成蜂生物学参数具有显著影响。     

水稻NAM基因家族的全基因组鉴定及表达分析

植物特异性转录因子NAM家族从属于NAC转录因子超家族,在植株生长发育、生理代谢以及应对各种胁迫反应中均发挥重要作用。该研究采用生物信息学方法鉴定水稻基因组中的NAM基因,分析其时空表达模式、亚细胞定位以及蛋白相互作用,并采用实时定量qRT PCR方法分析不同外源激素(如SA、ABA和MeJA)以及非生物胁迫(包括干旱、盐和冷)处理下各NAM基因的表达特征,为进一步探索NAM基因在非生物胁迫中的功能和应激机制以及激素调控途径奠定基础。结果显示：(1)从水稻基因组中共鉴定出48个NAM基因,进化分析将其分为5个亚家族;NAM基因在水稻基因组中存在9对片段复制事件。(2)组织表达分析显示,NAM基因在水稻不同组织及发育时期表现特异性表达,特别是叶鞘、茎和节的生长过程中高表达,且大多数是核定位,并存在多种蛋白互作。(3)实时定量qRT PCR表达分析显示,10个NAM基因在不同组织中均特异表达;大部分NAM基因在盐和干旱胁迫下表达上调,而在冷胁迫下表达降低;SA、ABA和MeJA处理均可显著改变各NAM基因的表达水平。研究表明,NAM基因在水稻生长发育、激素应答和非生物胁迫响应中具有重要作用。     

微生物脂肪酶在正庚烷中合成短链芳香酯的研究

用微生物脂肪酶在溶剂相中合成短链芳香酯的研究表明：脂肪酶在正庚烷中催化合成芳香酯转化率比水相中有明显的优势。在10个不同来源的商品脂肪酶中,选择了其中对己酸乙酯转化率在85％以上来自Mucor miehei,Candida rugosa和Porcine pancreas的脂肪酶对7个短链脂肪酸酯进行合成,其中Mucor miehei脂肪酶对这几个芳香酯48 h合成转化率均在90％以上,乙酸乙酯21．28g^-1．丙酸乙酯19．6gL^-1,丁酸乙酯26．61gL^-1,戊酸乙酯24．95gL^-1,己酸乙酯产量34.60gL^-1,丁酸异戊酯30.76gL^-1,乙酸异戊酯12．76gL^-1。同时．Mucor miehei脂肪酶在正庚烷批式反应中稳定性也较好,己酸乙酯半衰期为120h,最少的乙酸乙酯也在140h。并且还发现脂肪酶在正庚烷中分解酶活降低很多,但对其酯合成转化率没有直接的影响。     

‘沙糖橘’S蛋白同源基因CrSPH的克隆与表达分析

该研究利用组学方法从续随子(Euphorbia lathyris)基因组数据库中鉴定出续随子溶血磷脂酸酰基转移酶(lysophosphatidic acid acyltransferase, LPAT)家族基因,并对其基因结构、蛋白理化性质、进化关系进行生物信息学分析,利用qRT-PCR等技术对该基因家族的时空表达特性进行分析,以探讨ElLPAT家族基因在调控种子脂肪酸生物合成中的作用。结果表明：(1)从续随子基因组共检测出5个LPAT家族基因,分别命名为ElLPAT1~5;ElLPAT1~5基因编码氨基酸长度介于237~388 aa之间,理论等电点在6.23~9.56之间。(2)系统进化分析显示,5个ElLPATs蛋白分别属于3个亚类,其中ElLPAT1属于1型LPAT,ElLPAT2和ElLPAT3属于2/3型LPAT,ElLPAT4和ElLPAT5属于4/5型LPAT。(3)实时荧光定量qRT-PCR结果显示,5个ElLPATs基因在续随子不同组织中均有表达,ElLPAT1和ElLPAT4在各组织中表达量较低;ElLPAT2在各组织中表达量较高,且在种子中表达量最高。研究推测,ElLPAT2在续随子种子油脂合成代谢过程中可能发挥重要作用。     

毛果杨 NLP 基因家族生物信息学分析与鉴定简

NLP基因家族是一类特殊的转录因子,豆科植物根瘤的形成依赖于该基因家族的存在,在非豆科植物中具有调节植物硝酸盐吸收以及同化的功能。通过对毛果杨（Populus trichocarpa）基因组的生物信息学分析,共鉴定出14个毛果杨NLP基因家族成员,这些成员具有低亲水性的特点,基因结构保守,都含有RWP-RK以及PB1两个保守结构域。通过细胞定位预测,所有成员都定位在细胞核中。直系同源与旁系同源进化分析显示,NLP基因家族成员在漫长的进化过程中经历了严格的选择。染色体定位分析表明,毛果杨NLP基因家族成员坐落在毛果杨9条染色体之上,成员数量的扩增来自于杨柳科染色体自身的扩增事件。芯片数据分析结果显示,NLP基因家族成员在嫩叶,根和雄花中表达,部分基因在木质部以及种子萌发过程之中表达,但所有成员均不在成熟叶片中表达。