第三组胚胎晚期丰富蛋白lea3基因研究概述

晚期胚胎富集蛋白(late embryogenesis abundant protein,LEA蛋白)是在高等植物胚胎发育晚期大量积累的一类蛋白,根据其结构特点LEA蛋白一般分为6组,其中第3组LEA蛋白(LEA3)含有11个氨基酸串联重复的基元序列,可以形成α-螺旋结构,能在干旱胁迫的环境中保护生物大分子,减轻水份胁迫对植物造成的伤害,与植物抗逆性密切相关。该文就lea3基因及其蛋白的结构、功能、基因表达和应用等进行简要的综述,并对lea3基因及其蛋白今后的研究方向和应用前景进行了展望。     

逆境条件下植物体内渗透调节物质的积累与活性氧代谢

本文介绍了逆境迫下植物体内渗透调节物质的积累和作用,及其对活性氧的产生与清除的影响,阐述以脯氨酸为代表的渗透调节物质对活性氧的直接清除作用,Ca^2 ,甜菜碱等对抗氧化酶活性及抗氧化剂含量的影响,近年来人们广泛利用转基因技术合成氨酸,甜菜碱,为提高作物的抗氧化能车及培育抗逆新品种提供了一条有效途径。     

濒危植物云南金钱槭对光、水环境的适应性

以云南金钱槭(Dipteronia dyerana)扦插苗为材料进行温室不同光照、水分供应分组试验,结果表明:高水和强光环境均导致云南金钱槭总叶绿素含量减少,Chl a/b增加;强光下通过叶面积和比叶质量的增加弥补捕光色素复合体Ⅱ(LHCⅡ)活性的降低,避免强光损害;干旱和弱光环境导致PSⅡ最大光化学量子效率下降,干旱时单叶面积显著减少,弱光下则比叶面积下降.认为干旱是云南金钱槭分布的主要限制因素,不适应弱光进一步导致云南金钱槭濒危.保护时应注意对生境的适度干扰,减缓群落自然演替.     

植物PP2C蛋白磷酸酶ABA信号转导及逆境胁迫调控机制研究进展

蛋白磷酸酶(protein phosphatase,PP)是蛋白质可逆磷酸化调节机制中的关键酶,而PP2C磷酸酶是一类丝氨酸/苏氨酸残基蛋白磷酸酶,是高等植物中最大的蛋白磷酸酶家族,包含76个家族成员,广泛存在于生物体中。迄今为止,在植物体内已经发现了4种PP2C蛋白磷酸酶。蛋白激酶和蛋白磷酸酶协同催化蛋白质可逆磷酸化,在植物体内信号转导和生理代谢中起着重要的调节作用,蛋白质的磷酸化几乎存在于所有的信号转导途径中。大量研究表明,PP2Cs参与多条信号转导途径,包括PP2C参与ABA调控,对干旱、低温、高盐等逆境胁迫的响应,参与植物创伤和种子休眠或萌发等信号途径,其调控机制不同,但酶催化活性都依赖于Mg2+或Mn2+的浓度。植物PP2C蛋白的C端催化结构域高度保守,而N端功能各异。文中还综述了高等植物PP2C的分类、结构、ABA受体与PP2Cs蛋白互作、PP2C基因参与ABA信号途径以及其他逆境信号转导途径的研究进展。     

拟南芥ABI5亚家族基因表达特性的比较研究

拟南芥ABI5亚家族转录因子AtDPBFs (DC3 promoter binding factors)/ABFs (ABRE binding factors)由9个高度同源的成员组成,它们参与了植物生长发育过程中种子成熟和休眠、开花时间、根的生长、ABA信号转导和逆境响应等过程。该研究采用qRT-PCR方法分析了拟南芥ABI5亚家族9个基因在不同组织和生长阶段、以及苗期对ABA、高盐、高渗和低温等响应下mRNA的相对含量变化,以明确9个基因的生物学功能及其异同。结果显示:(1)在拟南芥种子刚萌发时有6个基因较5 d龄幼苗均极显著大量表达;在营养生长阶段,未检测到At5G42910基因的信号,其余8个基因均随幼苗生长mRNA相对含量也相应增加,且AtDPBF2和AtDPBF4的增加幅度最大;13 d龄幼苗中ABF3的相对含量最高,约为ABI5的59倍。(2)在生殖生长阶段,茎和根中9个基因均少量表达,而在花和种子中均大量表达,且ABI5表达量最高,分别约为根中表达量的122倍和730倍;叶片中ABF2表达量最高,果荚中AtDPBF2表达量最高,两者分别约为根中表达量的10倍和12倍;At5G42910基因在花和果荚中高表达,约为其他器官表达量的5倍。(3)100 mmol·L~(-1) NaCl、50μmol·L~(-1)山梨醇、10μmol·L~(-1)ABA分别处理8 d后,各处理幼苗生长发育较对照明显减缓,且随着处理浓度上升抑制效应进一步加剧。(4)20μmol·L~(-1) ABA处理13 d龄拟南芥幼苗后,ABF1和ABI5基因的mRNA相对含量增加最高,二者的增幅均接近30倍;100 mmol·L~(-1)山梨醇处理使ABF1和ABI5基因的mRNA相对含量增加最高,两者的增幅分别接近120倍和30倍;100 mmol·L~(-1) NaCl处理导致大多数ABI5亚家族基因表达下调,但仅ABF3基因有较明显的上调;4℃低温处理使ABF1和ABI5基因的mRNA相对含量分别上升了约110倍和25倍。研究表明,在营养生长阶段ABI5亚家族8个成员的表达逐渐增加,进入生殖生长阶段后各基因的表达大幅上升且存在组织差异性,花和种子中9个基因均大量表达而根和茎中少量表达,叶片中ABFs基因发挥主要作用,在种子形成及成熟过程中ABI5和AtDPBF2基因发挥主要作用;在非生物胁迫响应方面,ABF1和ABI5主要响应ABA和渗透胁迫,ABF3主要响应盐胁迫,应对冷胁迫时除ABF1外,ABI5也发挥重要作用,推测At5G42910基因在种子形成以及成熟过程中具有重要作用。     

甘蔗非生物胁迫抗性研究进展

甘蔗是世界上重要的糖料和能源作物,对于我国食糖产业发展具有举足轻重的作用。但是,我国甘蔗种植面积正不断减少,呈现出向高海拔、土壤贫瘠等生产条件差的地方转移的趋势,因此遭受的逆境胁迫程度日益加深,严重影响了甘蔗的生长发育及产量形成。如何解决逆境胁迫下甘蔗的产量问题是目前生产上面临的重要课题。目前最好的解决办法还是培育高抗逆品种,为了给甘蔗抗性品种选育提供参考,本文对甘蔗的各种逆境,如低温、干旱、高盐、重金属等伤害与抗逆性的生理生化机制及甘蔗抗逆相关功能基因的挖掘研究进行了综述,以期系统地了解甘蔗逆境研究现状,并提出了甘蔗抗逆育种需要开展的关键工作,以期为甘蔗抗逆相关研究方向的设定、抗性机理和抗性品种的选育提供借鉴。     

遮荫对两个基因型玉米叶片解剖结构及光合特性的影响

以耐荫性不同的玉米品种郑单958(ZD958,耐荫性较强)和豫玉22(YY22,耐荫性较弱)为材料,研究了苗期50%遮荫对玉米叶片形态结构和光合特性的影响。结果表明:形态结构上,苗期遮荫处理后,玉米叶片变薄,单位面积叶绿体数目减少,基粒数、基粒厚度和片层数增加,但是YY22的叶绿体大部分发育不良,肿胀呈球形,基粒片层和基质片层出现不同程度的松散;而ZD958大部分叶绿体结构良好,各部分发育基本正常。光合特性上,弱光胁迫使玉米叶片叶绿素含量升高,净光合速率(Pn)、PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)和实际光化学效率(Φ_PSⅡ)降低,胞间CO₂浓度(Ci)和非光化学猝灭(NPQ)增加,但是YY22的Pn、Fv/Fm和Φ_PSⅡ显著下降,Ci和NPQ显著升高;而ZD958的Fv/Fm和Φ_PSⅡ下降幅度较小,且NPQ增加亦不显著。研究结果提示,弱光胁迫对玉米叶片形态结构和光合特性影响较大,且存在基因型差异,耐荫性较强的品种对弱光环境的适应性较强。     

亚适温弱光对黄瓜幼苗光合酶活性和基因表达的影响

以‘津优3号’为试材,研究亚适温弱光(18℃/12℃,100 μmol·m-2·s-1)下黄瓜幼苗叶片核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)、果糖-1,6-二磷酸酶(FBPase)、甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)、果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)、转酮醇酶(TK) mRNA表达量及活性的变化.结果表明:亚适温弱光处理的单株叶面积和干物质量均明显减小.处理初期,Rubisco大亚基(rbcL)、小亚基(rbcS)、FBPase、GAPDH、FBA及TK的基因表达量大幅度下降,多数酶活性明显减弱(TK变化不明显),光合速率(Pn)快速降低;处理3d后,亚适温弱光处理的rbcL、rbcS基因表达量和Rubisco初始活性持续下降,但下降幅度明显减小,Rubisco总活性及FBPase、GAPDH、FBA和TK基因表达与活性均呈上升趋势,Pn同步回升;处理时间超过6d时,Rubisco和FBPase基因表达与活性趋于平稳,其他酶和Pn呈下降趋势.可见,亚适温弱光下黄瓜光合酶基因表达量和活性的降低是Pn降低的重要原因,光合机构对亚适温弱光的适应与光合酶的活化机制有关.     

低温弱光处理及恢复期间黄瓜叶片的光抑制与类囊体膜中脂肪酸组成的变化

低温导致黄瓜叶片严重的光抑制,同时类囊体膜不饱和脂肪酸含量下降.低温弱光处理后恢复期间,Vv/Fm和多聚不饱和脂肪酸含量都迅速恢复,暗示两者之间可能有一定的联系.     

低温弱光对茄子幼苗光合特性的影响

以4～5叶的 二苠 茄幼苗为试材,研究了其在低温弱光 10℃/5℃昼/夜,光强60、120μmol·m-2·s-1 胁迫7d并恢复7d后的光合特性变化.结果表明,低温弱光胁迫后茄子幼苗的净光合速率、气孔导度和叶绿素含量显著降低;光补偿点、光饱和点、光饱和时的Pn、表观量子产额降低;CO2补偿点升高,CO2饱和点、CO2饱和时的Pn、光合能力、CO2羧化效率降低;以低温下较强光照时 120μmol·m-2·s-1 的变化幅度较大;恢复7d后各项指标仍然不能恢复到对照水平.试验条件已对茄子幼苗叶片光合机构的结构和活性造成了不可恢复的伤害.