箭舌豌豆根系抗坏血酸及相关酶对镉胁迫的响应

以箭舌豌豆(Vicia sativa L.)品种L3(耐镉)和ZM(镉敏感)为材料,研究了不同程度镉胁迫下箭舌豌豆幼苗根系抗坏血酸(AsA)含量、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)同工酶活性、抗坏血酸过氧化物酶(APX)同工酶活性以及APX基因表达的变化。结果显示:(1)2个箭舌豌豆品种根系AsA和脱氢抗坏血酸(DHA)含量在镉胁迫下显著升高;AsA/DHA比值在镉耐性品种L3中显著升高,在敏感品种ZM中显著下降;相同镉处理浓度下,L3根系AsA含量和AsA/DHA比值显著大于ZM。(2)2个品种根系DHAR的活性电泳共显示4条同工酶条带,它们的活性均随镉处理浓度的升高而升高;其中DHAR1只在L3显示,DHAR4只在ZM显示;相同镉处理浓度下,品种L3的DHAR的总活性大于品种ZM。(3)2个品种根系APX的活性电泳共显示11条同工酶条带,其中的APX1、2、4仅在敏感品种ZM中受镉胁迫诱导,APX 8在耐性品种L3中受到比敏感品种ZM更显著的诱导;克隆得到1个箭舌豌豆APX基因,荧光定量RT-PCR结果显示该基因的转录在L3和ZM根系均受镉处理诱导。研究表明,镉胁迫下2个箭舌豌豆品种根系AsA含量,AsA代谢相关酶DHAR和APX的活性以及APX的转录水平均显著升高;镉耐性品种L3较敏感品种ZM能更有效地促进AsA循环,维持更高的AsA水平,从而更有效地缓解镉胁迫诱导产生的氧化胁迫,这可能是L3较ZM具有更高镉耐性的重要机制之一。     

干旱胁迫下紫花苜蓿幼苗非结构性碳水化合物代谢对NO的响应

以紫花苜蓿（Medicago sativa）为材料,采用盆栽试验方法,用聚乙二醇（PEG-6000）作为渗透介质模拟干旱胁迫,外源喷施NO供体硝普钠,NO清除剂（carboxy-PTIO,cPTIO）,对紫花苜蓿幼苗叶片、根系中非结构性碳水化合物含量及相关酶活性的变化进行研究,探讨NO对紫花苜蓿耐旱机制的作用。结果表明：外源NO促进了紫花苜蓿叶片中淀粉的分解、根系中淀粉的积累,提高叶片及根系中可溶性糖（蔗糖、果糖和葡萄糖）含量,降低了渗透势,促进细胞吸水,缓解干旱造成的损伤。此外,外源NO能提高干旱胁迫下紫花苜蓿叶片中蔗糖合成酶（SS）、酸性转化酶（AI）和中性转化酶（NI）活性,降低了蔗糖磷酸合成酶（SPS）的活性,提高根系中SS、SPS和转化酶活性,使蔗糖的合成与分解处于高水平的动态平衡,增强了紫花苜蓿的抗旱性。而NO清除剂cPTIO则会不同程度的抑制紫花苜蓿幼苗中非结构性碳水化合物（NSC）及其相关酶活性。因此,NO可以通过调控NSC的代谢响应干旱胁迫,缓解干旱胁迫造成的不利影响,在紫花苜蓿的抗旱中扮演着重要的角色。     

亚麻荠FUS3转录因子的鉴定及功能分析北大核心CSCD

FUS3转录因子是调控植物种子油脂合成的关键因子。为探讨亚麻荠CsFUS 3基因在脂质合成和积累过程中的作用,该研究对CsFUS 3基因家族进行全基因组鉴定,分析CsFUS 3基因的时空表达模式,并解析CsFUS 3-1和CsFUS 3-2基因在植物油脂合成中的功能,为深入解析CsFUS 3基因在亚麻荠油脂合成中的功能及亚麻荠高油品种选育提供理论基础。结果表明:(1)利用AtFUS3蛋白序列,在亚麻荠基因组数据库中鉴定出2条完整的CsFUS3蛋白序列,分别命名为CsFUS3-1和CsFUS3-2,亚细胞定位发现2个CsFUS3蛋白均位于细胞核。(2)亚麻荠CsFUS3-1和CsFUS3-2蛋白与拟南芥AtFUS3蛋白的亲缘关系最近,具有与拟南芥AtFUS3蛋白相似的理化性质、高级结构以及完整的B3功能域。(3)qRT-PCR结果显示,CsFUS 3-1和CsFUS 3-2基因仅在种子中表达,且随着种子的发育成熟,2个CsFUS 3基因的表达量均呈先增高后降低的变化趋势,并在花后30 d时表达量达到最高。(4)CsFUS3和CsWRI1蛋白互作以及CsFUS 3对OLE和ABI 3基因的转录调控可能是亚麻荠高油性状的关键调控途径。(5)烟草瞬时表达分析表明,与野生型相比,转CsFUS 3-1和CsFUS 3-2基因的烟草叶片总油脂含量分别提高了0.95%和1.12%,表明亚麻荠CsFUS 3基因能够提高烟叶总油脂的合成积累。     

沙冬青脱水素基因转化紫花苜蓿的耐寒性研究

以紫花苜蓿品种‘中苜2号’为野生型材料,采用农杆菌介导法将沙冬青脱水素基因(dehydrin,AmDHN)导入紫花苜蓿基因组中并获得转基因植株,通过PCR和Southern blot杂交鉴定转基因植株,利用RT-PCR和qRT-PCR检测转基因植株中AmDHN基因及低温胁迫相关基因的表达量,并测定低温胁迫下苜蓿叶片的脯氨酸(Pro)和丙二醛(MDA)含量,从分子水平和生理指标两个层面研究转基因植株的抗寒特性,为进一步获得抗寒性较强的转基因苜蓿新材料提供依据。结果显示:(1)AmDHN基因已整合在转基因苜蓿植株基因组中,而且在不同的转基因株系中AmDHN的表达量也各不相同。(2)低温(4℃)处理后转基因植株中冷胁迫相关基因CBF2、CBF3、ProDH和CAS17的表达量明显高于同期野生对照;CBF2、CBF3和CAS17表达量在冷处理5h后都显著增加并达到最大值,而ProDH表达量在冷处理7d时最高,它们的最高值分别是对照的2.5、4、1.6和3倍左右。(3)苜蓿叶片的Pro和MDA含量均随低温处理时间延长而逐渐增加,转AmDHN基因苜蓿叶片的Pro含量始终高于同期野生型植株,而其MDA含量却始终低于同期野生型植株,且两类植株间差异均在胁迫14d时达到显著水平。因此,推测转AmDHN基因苜蓿中积累的AmDHN蛋白可能对一些酶的活性及膜系统起冷冻保护作用,从而使得转AmDHN基因紫花苜蓿的植株抗寒性提高,同时AmDHN也可能通过调控与低温相关基因的表达间接调节植物的耐低温能力。     

罗马直立生菜生长发育及营养指标对臭氧浓度升高和持续熏蒸的响应

环境臭氧(O₃)已成为影响植物生长发育的重要生态因子。为探究地面O₃污染对蔬菜形态学特征及营养指标的影响,选罗马直立生菜(Lactuca sativa var. roman)为实验材料,采用开顶式气室开展熏蒸实验。实验设置4个O₃熏蒸浓度(NF:未过滤的环境空气;NF40:环境空气+40 nmol/mol;NF80:环境空气+80 nmol/mol;NF120:环境空气+120 nmol/mol),每个处理设置3个重复组,分析评价O₃污染对植物造成的可见伤害、生产量、叶片解剖学特征以及食用部位营养指标的影响。研究表明:(1)O₃熏蒸对生菜叶片产生不可逆的可见伤害,叶片出现浅黄色斑点和棕色斑点,且随着熏蒸时间延长,叶片出现黄化,大面积的坏死斑块,衰老加速。(2)高浓度O₃胁迫显著降低了生长阶段的株高(P<0.05)。与NF组相比,NF40、NF80、NF120组分别使生物量下降5.90%、14.99%、39.21%。(3)随着O₃熏蒸浓度升高,气孔密度增加,气孔开度减小。叶片厚度、海绵组织厚度、栅栏组织厚度与O₃暴露剂量AOT40呈显著负相关关系(P<0.05)。(4)高浓度O₃暴露使蔬菜中Ca、Na、Fe、Zn、Mg等元素含量显著降低,脂肪和蛋白质含量增加,生菜的营养指标发生改变。研究表明,罗马直立生菜对环境O₃污染敏感,其生长发育及营养指标在O₃胁迫条件下发生明显变化。目前,关于O₃污染对蔬菜形态学特征影响的研究较少,研究系统探讨蔬菜的叶片厚度、栅栏组织、海绵组织、气孔密度及开度等形态学指标在臭氧污染条件下的变化。蔬菜的品质是关系到"三农"问题的重要方面,研究探讨了臭氧污染对蔬菜的产量及营养指标的影响,可为O₃污染条件下蔬菜的生产提供科学参考。     

一株具有脱胶功能大麻内生真菌的分离和鉴定

采用组织块法对大麻(Cannabis sativa)根、茎、叶等组织中的内生真菌进行分离,利用平板透明圈法筛选具有脱胶功能的菌株,对获得的脱胶菌菌株进行形态学鉴定和分子生物学鉴定。结果表明:(1)从大麻根、茎、叶的组织部位共分离得到内生真菌16株,茎部分离到9株真菌,叶部5株,根部2株。(2)编号为DM6的内生真菌具有较强的果胶分解能力,其透明圈直径为2.49cm。(3)形态学鉴定发现,内生真菌DM6不能产生孢子,菌丝较为粗壮、分支较少、有明显的隔;分子学鉴定表明,内生真菌DM6与Phoma aliena(KC311486)序列的相似性最高,为99%,并且在系统发育树上位于同一分支上。因而内生真菌DM6可以鉴定为茎点霉属一种(Phomasp.)。     

Elicitation studies in cell suspension cultures of Cannabis sativa L.

Cannabis sativa L. plants produce a diverse array of secondary metabolites. Cannabis cell cultures were treated with biotic and abiotic elicitors to evaluate their effect on secondary metabolism. Metabolic profiles analysed by ¹H NMR spectroscopy and principal component analysis (PCA) showed variations in some of the metabolite pools. However, no cannabinoids were found in either control or elicited cannabis cell cultures. Tetrahydrocannabinolic acid (THCA) synthase gene expression was monitored during a time course. Results suggest that other components in the signaling pathway can be controlling the cannabinoid pathway.     

纳米二氧化钛对生菜的生长效应分析

为了阐明纳米二氧化钛颗粒(TiO₂NPs)对生菜(Lactuca sativa)生长的影响，采用自行设计的水培装置探究不同浓度TiO₂NPs (300~1 200 mg/L)下，生菜生长和生理生化指标的变化。结果表明，300 mg/L TiO₂NPs能促进生菜幼苗的根长、茎长、叶表面积、鲜重和干重；随着TiO₂ NPs浓度增大，生菜的生长指标呈现下降趋势，但仍优于对照组。生菜体内的抗氧化酶(SOD、POD)在低TiO₂ NPs浓度(300 mg/L)时，活性明显下降；随着TiO₂ NPs浓度增大，这两种抗氧化酶活性逐渐增强。因此，生菜对TiO₂NPs胁迫具有浓度依赖性，表现为“低促高抑”，且能够通过抗氧化酶系统来减轻TiO₂NPs伤害。     

紫花苜蓿UV-B光受体基因MsUVR8的克隆及功能研究北大核心CSCD

该研究采用RACE扩增技术克隆了一个紫花苜蓿UV-B光受体基因(MsUVR8),在生物信息学分析基础上,采用农杆菌介导法获得了该基因过表达愈伤组织,并对UV-B辐射处理后MsUVR8过表达愈伤组织及其野生型中的类黄酮、黄酮醇、花青素、过氧化氢(H_(2)O_(2))、超氧阴离子(O_(2)^(-·))含量以及UV-B信号通路相关基因的表达进行检测分析,以探讨MsUVR8基因的生物学功能,为揭示植物响应UV-B胁迫的分子机制奠定理论基础。结果表明:(1)成功克隆获得紫花苜蓿MsUVR8基因CDS序列834 bp,且MsUVR8与蒺藜苜蓿MtUVR8基因序列相似度高达95%以上;MsUVR8蛋白形成了不完整的β-折叠结构,系统发育分析显示其与鹰嘴豆属于同一分支。(2)对MsUVR8过表达系检测发现,紫花苜蓿MsUVR8过表达愈伤组织(UVR8-OE)中类黄酮含量较野生型愈伤组织(WT)明显升高,而且经UV-B辐射后的UVR8-OE类黄酮物质含量较WT进一步显著升高。(3)DPBA荧光标记实验发现,UV-B辐射大大促进了细胞中黄酮醇的合成,且UV-B辐射后的UVR8-OE中黄酮醇含量最高。(4)DAB和NBT染色显示,UV-B处理后WT中活性氧(H_(2)O_(2)和O_(2)^(-·))的积累增加,而在UV-B辐射处理与未处理的UVR8-OE中H_(2)O_(2)和O_(2)^(-·)的积累无明显差异,表明MsUVR8可增强植物组织细胞的抗氧化性能,并可降低UV-B胁迫引起的氧化损伤。(5)UV-B辐照后,WT中PAL、CHS和FLS表达被激活而显著提高,UVR8-OE中的4种基因表达均达到最大,且较其他3个处理组均显著增强。研究认为,紫花苜蓿MsUVR8被UV-B激活后,促进了类黄酮合成相关基因的表达,并激活了类黄酮合成关键酶的活性,从而提高了类黄酮物质的合成效率,增强了UV-B胁迫条件下植物愈伤组织的抗氧化能力。     

入侵植物香丝草水浸提液对蚕豆和玉米根尖染色体行为的影响

以采自农田中自然生长的植物群落中的香丝草为供体,以典型的双子叶植物蚕豆和典型的单子叶植物玉米的幼苗为受体,运用根尖微核试验和染色体畸变试验,研究了香丝草的根、茎、叶和幼果4种器官水浸提液对受体的遗传毒性。结果表明:(1)在香丝草不同器官水浸提液作用下,蚕豆和玉米根尖细胞的有丝分裂各时期均受到明显影响,细胞中出现了微核、染色体桥、染色体断片、染色体环、染色体粘连及染色体滞后等多种染色体畸变。(2)香丝草各器官水浸提液对蚕豆幼苗根尖细胞分裂的抑制作用明显大于玉米。(3)香丝草各器官水浸提液对蚕豆和玉米幼苗根尖的染色体畸变诱导存在显著的浓度效应,即水浸提液浓度越高,受体的微核率和畸变率越高,相应的有丝分裂指数越低,水浸提液的诱导作用与浓度呈正相关关系,但不是简单的加和作用。(4)香丝草各器官水浸提液均具有较强的遗传毒性,但整体化感效应表现为叶＞幼果＞茎＞根,即叶片产生的化感作用最强。因此,香丝草分泌的化感物质可能通过对受体植物生长点的细胞有丝分裂和细胞形态产生影响,造成受体植物染色体的多种畸变和不可逆的遗传损伤,从而成功入侵新的栖息地。