谷子逆境相关基因家族研究进展

植物抗逆分子机制是当前的热点研究问题之一,研究目的在于从分子水平上解释植物适应逆境的机制、获得各种抗逆基因并通过遗传工程提高植物抗逆性。介绍了植物响应逆境的分子机制,重点概述了近年来抗旱耐瘠典型作物谷子的抗逆相关基因家族的研究进展,同时展望了谷子基因功能研究的发展前景,以期为今后培育高效抗逆作物新品种提供思路。     

低温弱光胁迫对日光温室栽培杏树光系统功能的影响

以温室栽培的金太阳杏为材料,测定了金太阳杏叶片光合速率(P_n)、光系统Ⅱ(PSⅡ)光下实际光化学效率(Φ_PSⅡ)、光化学猝灭系数(q_P)和开放的PSⅡ反应中心的激发能捕获效率(F_v^′/F_m^′), 探讨了低温弱光(7 ℃、200 μmol·m^-2·s^-1 PFD)对叶片光系统Ⅰ(PSⅠ)和PSⅡ的抑制作用.结果表明：温室栽培的金太阳杏叶光合作用的最适温度在25 ℃左右.光下7 ℃的低温可使叶片净光合速率(P_n)大幅下降,造成激发压(1-q_P)增大,进而引起光抑制.低温弱光条件使PSⅠ和PSⅡ功能受到破坏,与单纯低温胁迫(7 ℃,黑暗)处理相比,经低温、弱光(7 ℃, 200 μmol·m^-2·s^-1PFD)胁迫2 h后,PSⅠ活性下降了28.26%,而PSⅡ最大光化学效率（F_v/F_m）没有发生显著变化,表明低温弱光条件下PSⅠ比PSⅡ 更易发生光抑制.     

植物逆境胁迫抗性的功能基因组研究策略

植物对逆境胁迫抗性的功能基因组研究主要是寻找胁迫抗性位点在相关物种基因组中的保守位置,发现胁迫反应中的高度保守序列,确定植物胁迫反应的调控机理,进而得到植物对逆境胁迫抗性的关键代谢途径和其中的关键调控因子,为进一步选择用于改良植物对逆境胁迫抗性的关键基因奠定基础。本文从主要模式植物(苔藓类植物、复苏植物、盐土植物和甜土植物)、主要技术策略(基因的差异表达分析、基因表达序列标签、cDNA芯片技术。基因表达序列分析和基因敲除和突变体筛选分析)和生物信息学方法(数据分析的生物信息学方法设计到序列比较、比较基因组学、电子克隆)等三个方面对国内外植物逆境胁迫抗性的功能基因组研究策略作了全面综述。     

钙调素结合蛋白参与调控植物逆境胁迫的研究进展

Ca²⁺是植物体内重要的第二信使,当植物受到各种环境刺激时,细胞内的Ca²⁺浓度瞬间产生变化,并被Ca²⁺信号效应器识别,通过与下游的靶蛋白结合并调节其活性,参与调控植物各种生理活动。钙调素结合蛋白以依赖Ca²⁺或不依赖Ca²⁺的方式结合钙调素。对目前已经鉴定的植物钙调素结合蛋白结构特点进行了综述,并着重介绍了钙调素结合蛋白是如何参与调节植物对生物胁迫和非生物胁迫的反应,为提高作物抗病抗逆能力研究提供理论基础。     

Carbon Monoxide： A Novel Antioxidant Against Oxidative Stress in Wheat Seedling Leaves

Carbon monoxide （CO）, an endogenous signaling molecule in animals, also provides potent cytoprotective effects including attenuation of lung lipid peroxidation induced by oxidant in the mouse. Our recent work demonstrated that 0.01 μmol/L hematin （a CO donor） treatment of wheat plants alleviated salt-induced oxidative damage in seedling leaves. In this report, we further discovered that hematin pretreatment （≤ 0.1 μmol/L） could delay wheat leaf chlorophyll loss mediated by further treatment of H202 and paraquat, two reactive oxygen species （ROS） sources, in dose-and even time-dependent manners. Also, compared with the control samples, seedling leaves pretreated with 0.01 or 0.1 μmol/L hematin for 24 h exhibited lower levels of H2O2 and lipid peroxidation, as well as higher contents of chlorophyll and activities of antioxidant enzymes. Such beneficial effects exerted by hematin were mimicked by the pretreatment of antioxidant butylated hydroxytoluene （BHT）, and differentially reversed when CO scavenger hemoglobin （Hb）, or CO specific synthetic inhibitor ZnPPIX was added, respectively. Taken together, the results presented In this paper directly illustrate for the first time that CO is able to strongly protect plants from oxidative damage caused by the overproduction of ROS, and strengthens the evidence that CO is a potent antioxidant in various abiotic and biotic stresses, as similar results have been shown in animal tissues.     

球孢白僵菌Hog1 MAPK同源基因BbHog1的克隆及特征分析

根据几种丝状真菌Hog1 MAPK的保守氨基酸序列设计简并引物,从昆虫病原真菌球孢白僵菌中扩增出MAPK同源基因的部分片段,然后利用YADE法延伸该片段的上、下游邻接序列,获得MAPK编码基因的全长序列,命名为BbHog1。序列分析表明,该基因编码358个氨基酸的多肽,推测分子量为40.99kDa,等电点为5.49。BbHog1含有MAPK保守的蛋白激酶激活域(TGY),序列与粗糙脉孢霉os-2(AF297032)、烟曲霉OSM1(XM_747571)、隐球酵母HOG1(AF243531)和酿酒酵母Hog1(Z73285)等Hog1 MAPK高度同源,相似性分别为94%、89%、83%和80%。系统聚类结果表明,BbHog1与酵母Hog1 MAPK同源。Southern杂交表明,BbHog1在球孢白僵菌基因组中以单拷贝形式存在。Northern分析表明,BbHog1在高渗、亚高温和营养胁迫等条件下的表达明显升高。由此推测,BbHog1基因可能与球孢白僵菌对逆境胁迫的适应性调节密切相关。     

植物根系解剖结构对逆境胁迫响应的研究进展

通过对皮层组织、凯氏带、维管柱等根系主要解剖组织结构在逆境条件下发生的一系列适应性变化进行综合论述,揭示植物根系通过调节甚至改变自身结构特征以应对各种逆境,提出今后应从逆境条件变化的角度开展植物根系解剖结构的形态可塑性研究,同时结合形态、解剖及生理代谢指标,建立抗逆性品种筛选指标体系。     

转番茄GGPS2基因烟草的构建及弱光耐受性分析

为探讨弱光处理对转番茄Solanum lycopersicon L.GGPS2基因烟草的类胡萝卜素、叶绿素合成及耐弱光性的影响,将Sla GGPS2基因和绿色荧光蛋白报告基因(GFP)经农杆菌介导转入烟草Nicotiana tabacum L.cv.Wisconsin 38。PCR检测证明抗卡那霉素烟草含有npt II、Sla GGPS2基因,且无农杆菌污染;荧光检测发现,抗卡那霉素烟草的根尖呈现特有的荧光,由此说明获得了整合Sla GGPS2和GFP等外源基因的转基因烟草。弱光处理后,发现转Sla GGPS2基因烟草的类胡萝卜素含量、叶绿素总量、光合速率、单位叶面积重、总干重、根冠干重比均比野生烟草高,达到了差异显著水平。证实Sla GGPS2基因增加了弱光下烟草的类胡萝卜素含量、叶绿素总量,增强了光合速率,促进了生物量积累及其向根部的分配,提高了烟草弱光下的耐受性,推测可用于其他作物的耐弱光性改良。     

低温逆境对不同核桃品种抗氧化系统及超微结构的影响

为揭示核桃抗寒机理,确定核桃抗寒性鉴定适宜的生化指标,以展叶期抗寒性不同的哈特雷、晋龙1号和晋龙2号3个品种1年生枝条的叶片为材料,测定了1℃低温下抗氧化酶活性及超氧阴离子(O2(-))含量的变化,并采用透射电子显微镜观察低温逆境对抗寒性差异大的哈特雷和晋龙2号叶肉细胞超微结构的影响.结果表明:低温胁迫前后抗寒性强的哈特雷叶片中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的活性最高,超氧阴离子含量最低,叶肉细胞超微结构较稳定,叶片没有明显冷害症状.抗寒性差的晋龙2号随着低温胁迫时间的延长,3种抗氧化酶活性的下降幅度最大,O2(-)含量始终处于高水平;胁迫72 h时细胞叶绿体普遍膨胀,基粒片层变薄,数目减少,部分叶绿体被膜及质膜清晰度下降,部分顶端小叶叶缘呈水浸状,表现出冷害症状.可见,低温逆境下核桃叶肉细胞超微结构的稳定性与其品种的抗寒性密切相关.SOD、POD活性以及O2(-)含量可作为展叶期核桃抗寒性鉴定的生化指标;低温胁迫下核桃叶片细胞内膜系统的损伤与活性氧积累之间可能存在一定的相互关系.