利用锌特异性探针HL~1示踪植物细胞外Zn~(2+)的分布

以拟南芥(Arabidopsis thaliana)和谷子(Setaria italic)为研究材料,利用锌特异性探针HL1,使用荧光分光光度仪、等温滴定热量测定仪(ITC200)和倒置荧光显微镜等仪器探究了该化学探针的特性以及植物细胞外游离Zn~(2+)的分布。结果表明,当HL1与不同元素溶液混合时,只与Zn~(2+)特异性结合,在紫外光(UV)激发下,发射出波长为500 nm的蓝色荧光;生成物的平衡解离常数KD=7.02×10–4 mol·L–1,具有很好的稳定性。拟南芥叶片中的Zn~(2+)分布于细胞间隙及叶表皮毛的外周和表层,且叶表皮毛的荧光强度具有明显的浓度依赖性;谷子叶片中的Zn~(2+)分布在细胞间隙以及维管组织。拟南芥根中的Zn~(2+)分布于根的伸长区,且荧光强度也明显地表现出与浓度相关。由此推断,根伸长区与Zn~(2+)运输有关,叶的维管组织是植物细胞外运输Zn~(2+)的主要途径,细胞间隙和叶表皮毛是植物储存Zn~(2+)的主要区域。HL1适用于检测细胞外Zn~(2+)的分布。     

植物铜转运蛋白的结构和功能

铜(Cu)是植物必需的微量营养元素, 参与植物生长发育过程中的许多生理生化反应。Cu缺乏或过量都会影响植物的正常新陈代谢过程。因此, 植物需要一系列Cu转运蛋白协同作用以保持体内Cu离子的稳态平衡。通常, Cu转运蛋白可分为两类, 即吸收型Cu转运蛋白(如COPT、ZIP和YSL蛋白家族)和排出型Cu转运蛋白(如HMA蛋白家族), 主要负责Cu离子的跨膜转运及调节Cu离子的吸收和排出。然而, 最近有研究表明, 有些Cu伴侣蛋白家族可能是从Cu转运蛋白家族进化而来, 且它们在维持植物细胞Cu离子稳态平衡中也具重要功能。该文对Cu转运蛋白和Cu伴侣蛋白的表达、结构、定位及功能等研究进展进行综述。     

水稻穗发育功能基因对穗期氮肥的响应

为探讨氮肥对水稻(Oryza sativa)穗发育的调控作用, 使用高通量测序技术检测氮肥处理前后水稻叶片和幼穗组织中转录组的变化, 并从中筛选到大量差异表达基因。这些基因的功能涉及转录调控、激素代谢和信号转导、物质代谢和转运、胁迫响应、信号转导(受体)和蛋白质降解等。同时对目前克隆得到的穗发育相关基因进行分析, 发现在氮素穗肥的作用下, 部分重要功能基因的表达量发生了明显变化, 其中一些基因还参与调控水稻株高、抽穗期、分蘖和结实率等性状。对这些差异表达基因的功能研究有助于揭示氮素穗肥调控水稻每穗颖花数的分子机制。     

山西庞泉沟银露梅群落物种多样性的海拔格局

采用样地调查的方法, 对山西庞泉沟银露梅(Potentilla glabra)群落的结构特征、物种多样性随海拔梯度的变化以及沿海拔梯度群落的相似性进行了研究, 并通过R语言对群落α多样性指数间的相关性进行了分析。结果表明: (1) 银露梅群落各层的α多样性指数除生态优势度指数(D)沿海拔梯度的变化不明显外, 其它各指数的变化基本一致。银露梅群落在海拔 1 700-1 900 m与2 100-2 300 m区间内, 灌木层和草本层的α多样性指数均较高, 在海拔1 900-2 000 m区间则较低。另外, 银露梅群落各α多样性指数间除J₂外均呈显著正相关。(2) 随着海拔间隔的增加, 灌木层和草本层的4个β多样性指数的变化均呈上升趋势, 并且草本层随海拔间隔的增加β多样性指数整体比灌木层高。(3) 银露梅群落Jaccard相似性指数随着海拔间隔的增大逐渐减小, 而当海拔达到2 300 m以上时, 群落间的相似性升高, 群落相对稳定。     

胡颓子属5种植物果实主要类胡萝卜素成分及含量

利用高效液相色谱法对华东地区常见的胡颓子属(Elaeagnus) 4种生态型的胡颓子(E. pungens)、2个变种的大叶胡颓子(E. macrophylla)、蔓胡颓子(E. glabra)、银果胡颓子(E. magna)和佘山胡颓子(E. argyi) 9个样品成熟果实所含主要类胡萝卜素成分及含量进行了检测。结果表明, 5种胡颓子属植物成熟果实中的主要类胡萝卜素成分为番茄红素, 且在不同种间含量差异显著, 含量最高的是浙江嵊州的胡颓子, 其值为(259.89±26.22) µg·g^-1FW, 最低的是佘山胡颓子, 其含量为(91.19±7.74) µg·g^-1FW; 其中4种生态型的胡颓子的番茄红素含量都较高。研究表明这5种胡颓子属植物果实富含番茄红素, 是一类珍贵的天然番茄红素资源, 具有较大的市场开发应用价值。研究结果为揭示果实高积累番茄红素的机理提供了理想的研究材料。     

拟南芥IAA酰胺合成酶GH3-6负调控干旱和盐胁迫的反应

生长素是一种重要的植物激素, 几乎参与了植物所有的生命活动过程。GH3-6具有IAA酰胺合成酶活性, 催化氨基酸与IAA形成IAA的氨基轭合物, 发挥暂时或永久灭活IAA的作用。该文探讨了GH3-6基因在拟南芥(Arabidopsis thaliana)逆境适应过程中的功能。结果显示GH3-6基因受干旱、ABA和高盐的诱导表达。与野生型相比, GH3-6基因过表达突变体dfl1-D对干旱的抗性明显减弱, 叶片失水速率更快。在抗盐方面, dfl1-D也显著弱于野生型。在3种逆境(干旱、ABA和高盐)胁迫下, GH3-6基因的高表达抑制了逆境响应基因RD22、KIN1、RD29A和DREB1A的表达。而且在干旱胁迫下, dfl1-D中ABA的含量明显低于野生型。研究结果证明, 高表达GH3-6基因负调控拟南芥对逆境的抗性。     

一种优化的测定水稻硅含量的方法

为建立一种更为简便且准确的水稻(Oryza sativa)硅含量测定方法, 对硅钼蓝分光光度法的多个实验条件进行了优化, 并对水稻样品的前处理——消解法和高压灭菌法进行了比较研究。结果表明, 还原剂为抗坏血酸、测定波长为600 nm、硅钼黄显色时间和硅钼蓝稳定时间分别为5和25分钟为最佳测定条件, 样品的前处理则是消解法优于高压灭菌法, 前者提取硅的效果好于后者。该优化方法为深入研究水稻和其它植物中硅的吸收和转运机制奠定了基础。     

苹果属植物树皮组织总蛋白提取及分离方法的建立

为了建立适于苹果属植物树皮组织总蛋白提取的技术方法, 以8年生华月苹果(Malus domestica)树枝条为试材, 通过比较不同提取方法(TCA-丙酮沉淀法(A)、甲醇/醋酸铵沉淀法(B)和改良的Tris-酚抽提方法(C))并优化提取条件, 确立了最适提取及分离方法为改良的Tris-酚抽提方法。在2-DE分离时, 该方法所获得的样品图谱中蛋白点总数为993个, 明显多于TCA-丙酮沉淀(418个)和甲醇醋酸铵沉淀(674个)方法, 并且与其它两种方法相比, 该方法获得的图谱背景更清晰, 蛋白点聚焦效果更好。此外, 经过3个梯度上样量的图谱分离效果比较, 确定了800 μg为本研究中2-DE分析的理想上样量。另外, 为了验证该提取及分离方法的可行性, 进一步对蛋白质表达谱中的部分蛋白点进行了质谱分析, 且这些蛋白点均得到了成功鉴定。该研究通过优化总蛋白提取方法及样品上样量等条件, 获得了理想的双向电泳分离图谱, 为苹果属植物树皮组织材料的蛋白质组学研究奠定了基础。     

植物环核苷酸门控离子通道及其功能研究进展

环核苷酸门控离子通道(CNGC)是非选择性的阳离子通道, 可以直接被细胞内信使小分子——环核苷酸(cAMP和cGMP)活化。该通道蛋白包含6个跨膜α-螺旋, C端各具一个交叠的环核苷酸与钙调蛋白结合区。CNGC广泛存在于各种植物细胞中。研究表明, 模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)的CNGC家族有20个成员, 分为4个亚群, 它们在抗病、花粉管生长、对Ca²⁺响应、抵抗重金属离子毒害和抗盐等多种信号途径中发挥重要作用, 协助植物细胞应对各种生物与非生物胁迫。该文简要介绍了CNGC的结构、表达谱及其调控因子, 并着重总结了近年来CNGC生物学功能的研究进展, 以期为今后系统开展其功能研究提供理论依据。     

中国科学家在生长素信号转导领域取得突破性研究进展

生长素(IAA)作为一种重要的植物激素, 参与调节植物生长发育的许多过程, 其作用机理长期以来备受人们的关注。最近, 中国科学家在生长素信号转导的分子机理研究领域取得了突破性进展。