光逆境对叶绿体叶绿素蛋白质复合物的影响

研究了强光照射对菠菜叶绿体的叶绿素蛋白质复合物及一些光合特性的影响。实验结果表明,随着强光照射时间的延长,首先,属光系统Ⅱ核心的叶绿素蛋白质复合物的CPa带明显减少了,进而属LHCII的寡聚体和二聚体的带有了不同程度的降低,最后,包括光系统I在内的叶绿素蛋白质复合物带大部分被分解了。结果还表明,当光逆境还未使叶绿素蛋白质复合物发生明显变化时,代表光系统Ⅱ活性的Fv/Fo值及DCIP光还原活性就已显著地降低了。     

抗寒剂CR-4 对冬小麦幼苗质膜钙泵（Ca2 +-ATPase） 的稳定作用

通过磷酸铈沉淀的细胞化学观察揭示,常温下生长的冬小麦幼苗的Ca2+ -ATP酶活性主要定位在质膜上,同时,水浸种和抗寒剂浸种的小麦质膜Ca2+ -ATP酶活性没有差异。然而,小麦幼苗经-7℃冰冻处理12小时和24小时后,则表现明显的区别：水浸种的小麦幼苗质膜Ca2+ -ATP酶活性明显下降,直至完全失活,细胞的精细结构也同时被破坏;而经抗寒剂浸种的小麦幼苗质膜Ca2+ -ATP酶仍维持较高的活性,细胞结构也保持完整,显示抗寒剂对质膜Ca2+ -ATPase酶起着明显的稳定作用。     

基于4种光响应模型模拟不同砧木对夏黑葡萄耐弱光能力的影响

采用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、直角双曲线修正模型和指数模型4种光响应模型分别拟合夏黑/贝达、夏黑/1103P、夏黑/101-14、夏黑/3309C、夏黑/140Ru、夏黑/5C、夏黑/5BB、夏黑/420A、夏黑/SO4、夏黑/抗砧1号、夏黑/华葡1号11种砧穗组合的光响应曲线,通过拟合程度、光补偿点、光饱和点、初始量子效率、最大净光合速率、暗呼吸速率等6个参数分析比较其拟合效果.结果表明: 4种模型拟合系数都在0.98以上,在光补偿点上,4种模型拟合效果相差不大,但直角双曲线修正模型在光饱和点、初始量子效率、最大净光合速率和暗呼吸速率方面拟合程度最好,运用赤池信息量准则计算,直角双曲线修正模型赤池信息量准则(AIC)值也最小,因此,直角双曲线修正模型为最佳拟合模型.通过聚类分析发现,夏黑/SO4、夏黑/420A两砧穗组合的表观量子效率高、光补偿点低、暗呼吸速率低,说明两者对弱光的利用效率高,耐弱光能力强,呼吸消耗少.通过Topsis (Technique for Order Prefe-rence by Similarity to an Ideal Solution)方法综合排名发现,夏黑/SO4、夏黑/420A组合耐弱光能力分别为第1、2名,与聚类分析结果一致.因此,夏黑以SO4或420A作为砧木的耐弱光能力最突出,更适合设施栽培.     

小麦光温敏雄性不育系BS366铜锌超氧化物歧化酶基因的克隆及表达分析

超氧化物歧化酶(SOD,superoxide dismutase)是植物中一种主要的抗氧化酶,在植物应对逆境胁迫及抗衰老中起重要作用。本研究从基因芯片数据中筛选获得小麦Cu/Zn-SOD基因的EST序列,通过序列比对后拼接得到小麦Cu/Zn-SOD的候选基因,利用PCR技术在小麦光温敏雄性不育材料BS366中克隆并获得该基因。通过对Cu/Zn-SOD基因序列进行生物信息学分析,结果表明,该基因拥有连续且完整的开放阅读框,长495bp,编码164个氨基酸。氨基酸序列分析发现,该蛋白具有保守的Cu/Zn-SOD功能结构域与典型的Cu/Zn-SOD三维结构,且定位于细胞质中。通过同源进化分析表明,该蛋白与二穗短柄草(Brachypodium distachyon(L.)Beauv.)和大麦(Hordeum vulgare L.)的Cu/Zn-SOD蛋白亲缘关系较近,相似度分别为89%和94%。利用实时荧光定量PCR技术对其在小麦不同组织的表达特异性及不同逆境胁迫下的表达模式进行分析,结果表明,该基因在根、茎、叶、雌蕊、雄蕊、颖壳中均有表达,属于组成型表达,且在小麦的地上部含叶绿体的组织中含量较高;同时受多种胁迫诱导,可能参与了多种胁迫诱导调控途径。通过对该基因在不同育性环境中BS366育性转换期花药中的表达模式分析,发现可育环境下,在小孢子母细胞时期和减数分裂期的表达量分别约为对照的8倍与16倍;而不育环境下,该基因表达水平无明显变化。因而推测,小麦Cu/Zn-SOD基因可能参与了光温敏雄性不育系BS366的育性调控。本研究为深入研究Cu/Zn-SOD基因在小麦中的作用机理奠定了重要基础。     

植物铁蛋白与氧化胁迫应激

植物铁蛋白是植物体重要的铁调节蛋白。许多研究表明植物铁蛋白与氧化胁迫抗性之间具有较强关联。植物铁蛋白不仅能抵御高铁产生的氧化毒性,在很多氧化胁迫及环境胁迫抗性中也发挥作用。对植物铁蛋白在氧化及逆境胁迫中的应激加以综述,为铁蛋白在生物工程领域的应用提供理论依据。     

DNA 甲基化与植物生长发育的表观遗传调控研究进展

DNA 甲基化是表观遗传学的一种重要修饰形式, 已有大量研究证实其在植物的生长发育过程中起着重要作用。从植物 DNA 甲基化入手, 简要综述近年来 DNA 甲基化与生长发育、逆境胁迫表观遗传调节关系的研究结果,并对存在的问题进行讨论, 旨在进一步理解 DNA 甲基化在植物上的作用, 为植物育种提供指导。     

不同砧穗组合葡萄植株对部分根区干旱的生理生化响应

利用自制木箱对嫁接在3309C、420A和110R砧木上的玛瓦斯亚葡萄（M）进行双侧根区交替灌溉（AI）和单侧灌溉（UI）两种水分胁迫处理,以探讨不同葡萄砧穗组合对干旱的适应能力.结果表明：水分胁迫导致葡萄叶片ABA浓度大幅度增加,AI和UI的3种组合平均分别提高了267.5％和394.7％,而气孔导度和蒸腾速率显著下降.UI处理的3种组合叶片SOD和CAT活性显著增加,脯氨酸（Pro）含量极显著增加,且均以M/110R增幅较大,M/3309C增幅较小;而AI处理的SOD和CAT活性增加较小,但Pro含量显著增加.干旱胁迫导致葡萄叶片质膜透性、MDA和H₂O₂含量极显著增加,以M/3309C增加最多,M/110R增加较少.不同砧穗组合适应干旱逆境的能力主要取决于砧木品种,110R适应干旱逆境的能力强于420A和3309C,其对应的嫁接植株的生长量亦呈同样趋势.与根区单侧灌溉相比,双侧根区交替灌溉对植株造成的伤害较小,是可推广的节水灌溉方式.     

采用RNA干扰技术分析拟南芥Ca2+泵基因ECA1的功能

构建了含拟南芥Ca^2＋泵基因ECA1特异片段反向重复结构的RNA干扰（RNAi）载体,以根癌农杆菌介导转化拟南芥,用卡那霉素筛选和PCR检测,获得了11个T3代纯合体转基因株系;半定量RT-PCR方法检测ECA1在转基因株系中转录的结果表明,其转录产物比野生型（WT）明显低,且转基因株系之间差异明显,表达水平有一个梯度关系;在1／2MS培养基上转基因株系与野生型的差异不明显,相对于野生型而言,在相对低Ca^2＋（0．2mmol·L^-1）或相对高Mn^2＋（0．5mmol·L^-1）的培养基上的转基因株系生长受到不同程度的抑制,ECA1转录量越低,生长受到的抑制越大。据此认为：ECA1对植物的生长发育和抵御逆境胁迫有作用。     

弱光对三年生油桃源叶韧皮组织超微结构的影响

以日光温室内栽培的三年生油桃"早红艳"(Prunus persica L. var. nectarine Ait "Zao Hong Yan")为试材,利用透射电子显微镜(TEM)技术首次对处于正常光照条件和弱光条件下的源叶的韧皮组织进行了超微结构观察,重点研究了叶片超微结构对弱光的响应.结果表明:在正常光照条件下,油桃源叶各级叶脉的筛管和伴胞的平均直径均比弱光条件下的大,表明光能影响细胞的发育,而弱光抑制了细胞的生长.在正常光照下的伴胞具有致密的细胞质,内含丰富的线粒体、内质网、多泡体、囊泡和质体,而弱光下的伴胞明显液泡化,同时含有少量的线粒体和内质网.在弱光条件下也观察到叶绿体基粒片层边缘紊乱,筛孔处于阻塞状态.在弱光下,邻近维管束鞘细胞的叶肉细胞内积累了大量的淀粉粒和少量的线粒体.淀粉粒的积累可能是由于光合同化产物的生产与输出之间的不平衡,这一观察结果有力地支持了大部分叶片是在光照条件下输出其大部分同化产物的观点.在筛管/伴胞、伴胞/韧皮薄壁细胞、韧皮薄壁细胞/韧皮薄壁细胞和韧皮薄壁细胞/维管束鞘细胞之间的胞间连丝密度都在弱光条件下下降,在正常光照强度下支脉筛管/伴胞和韧皮薄壁细胞/维管束鞘细胞之间可以观察到胞间连丝,而在弱光下几乎观察不到胞间连丝的存在,所以同化物的运输在弱光条件下可能以质外体运输为主,而在正常光照强度下,共质体运输可能是主要的运输方式.这些研究结果证明,日光温室内油桃通过源叶韧皮组织超微结构的变化对弱光做出适应性响应.