多聚磷酸盐在微生物抗环境胁迫中的作用及机制

抗环境胁迫是微生物提高环境适应性和增加生存机会的一个重要策略,探明微生物抗环境胁迫的过程及分子机制对于了解微生物进化和开发微生物资源具有重要意义。多聚磷酸盐（polyphosphate, polyP）在微生物抗环境胁迫中发挥重要作用。在营养限制条件下,polyP可充当微生物的能源来源和信号分子,增强微生物对低营养环境的适应能力。在微生物应对环境胁迫过程中,polyP可作为蛋白质的伴侣,通过蛋白质修饰改变蛋白质结构使其免受失活,从而维持其功能完整性。polyP具有金属螯合能力,可提高微生物对重金属胁迫的抵抗能力。微生物能通过调节polyP的合成来适应环境pH的改变,调节酸碱胁迫过程中的能量消耗。基于polyP抗环境胁迫的特性,通过转基因技术,把polyP合成相关基因转入到农作物中,可以增加农作物体内polyP含量,从而提高农作物抗环境胁迫的能力。利用含有polyP的微生物处理重金属废水,可极大地提高重金属离子的去除效率。同时,微生物中合成的polyP颗粒也能进一步开发为生物活性产品。因此,polyP在微生物抗胁迫中发挥多样化作用,通过各种分子途径提高微生物对环境胁迫的耐受性。加强poly...     

水稻抗逆相关基因的分子进化分析

植物在进化过程中为了适应外界环境,已经具有一套完整的抵抗外界特殊环境的调控系统。但是,关于水稻抗逆相关基因的分子进化方面的研究还未见报道。文章通过Plant Tolerance Gene Database数据库,获得22个水稻抗逆相关基因。利用比较基因组学和生物信息学方法对水稻抗逆相关基因的进化动态进行研究,结果表明水稻抗逆相关基因在低等植物中比较保守;随着植物的不断进化和生存环境的改变,其基因数量也随之增加。具有相似抗性功能的基因往往具有相似的基因结构和基序(motif)结构。文章还发现4个保守motif 的存在：HRDXK、DXXSXG、LLPR和GXGXXG(X代表任意氨基酸)。在GSK1、RAN2抗逆基因中发现了3个特有的motif结构：GSK1特有的P-rich motif,RAN2特有的G-rich motif和E-rich motif。推测这些保守的motif结构与基因的抗逆功能密切相关。进化速率分析结果表明,尽管植物抗逆性相关基因在进化过程中受到较强的纯化选择作用,但是仍然有50%的抗逆性相关基因存在正选择位点。这些正选择位点的存在有可能为基因适应外界环境变化提供了重要的物质基础。     

棉花抗逆相关基因GhDr1的克隆及生物信息学分析

通过TAIL-PCR的方法从棉花中克隆到未知功能的新基因GhDr1,生物信息学分析结果表明,GhDr1的预测蛋白含有酪氨酸激酶和蛋白酶C磷酸化位点、潜在的锌指类功能模块、MAPK磷酸化位点及MAPK相互作用识别位点;与GhDr1同源基因位于同一基因簇的基因多为参与逆境信号转导的蛋白。推测GhDr1基因可能在逆境信号转导途径的磷酸化级联反应中被调节,参与棉花逆境应答的生理过程。     

烟草抗非生物逆境分子育种研究进展

双子叶模式植物烟草是重要的经济作物,烟草抗非生物逆境分子生物学的研究一方面可以验证异源抗逆境基因的功能,另一方面有可能获得抗非生物逆境能力提高的烟草新品种。综述了近年来国内外利用转基因技术,在验证抗非生物逆境基因功能、提高烟草抗寒、抗旱、抗盐和重金属等非生物逆境方面的研究进展,以期为其它作物的抗逆研究提供参考。     

高温胁迫下西伯利亚蝗体内抗逆物质含量变化

【目的】新疆气候变暖是导致西伯利亚蝗Gomphocerus sibiricus (L.)持续严重发生的重要原因之一,前期研究表明近40年来西伯利亚蝗严重发生与新疆同期气候变暖有显著相关性,本研究进一步探讨了温度升高条件下西伯利亚蝗的生理生化适应机理。【方法】采用生理生化研究方法,研究了24, 27, 30, 33, 36, 39和42℃下西伯利亚蝗体内海藻糖、甘油、油酸、亚油酸和亚麻酸5种抗逆物质的积累与变化过程。【结果】在24~42℃范围内,西伯利亚蝗体内5种物质的积累量随温度的升高呈现出先增后减的变化趋势。海藻糖、甘油、油酸、亚油酸和亚麻酸含量在30℃时含量最高,分别为18.691 μg/g, 261.432 μg/g, 79.063 mg/g, 78.664 mg/g和227.593 mg/g;42℃高温时为最低,含量依次为18.218 μg/g, 104.588 μg/g, 4.343 mg/g, 3.039 mg/g和11.067 mg/g。5种抗逆物质积累的速率不同,其中随温度升高亚油酸含量增、减速率最快,分别为832.189%和63.988%,海藻糖含量增、减速率最慢,分别为 0.893%和0.224%。【结论】在24~30℃之间,随着温度升高,西伯利亚蝗可以通过积累体内抗逆物质,尤其通过快速积累不饱和脂肪酸以提高自身对阶段性高温的耐受能力;超过30℃,蝗虫体内抗逆物质积累下降,死亡率增加,虫体对高温胁迫失去耐受力。这预示着在气候变暖趋势下,西伯利亚蝗仍将是新疆草原最重要的生物灾害之一。     

山东大学植物细胞工程与种质创新教育部重点实验室简介

山东大学植物细胞工程与种质创新教育部重点实验室研究领域涵盖植物学、细胞生物学、遗传学、生化与分子生物学、植物生理生态学、细胞工程与基因工程等多门学科。实验室紧紧围绕国家及山东省经济社会发展需求,着重开展植物细胞工程与渐渗系创制的理论和应用基础研究,发掘植物抗逆、优质、抗病功能基因并深入探讨其表达调控机理,将植物分子、细胞、个体及群体水平的研究整合起来,为培育高产、耐逆、优质的新种质及新品种提供理论基础和技术支撑。     

昆虫病原线虫对非生物胁迫的响应机制

昆虫病原线虫是农林害虫生物防治中重要的生防因子之一。它对非生物胁迫的耐受能力决定着线虫在田间的个体生存及控制害虫效果。线虫对环境胁迫的响应是一个整体性的复杂过程, 体现在群体遗传、发育阶段、生理生化和抗逆相关基因的表达调控等不同层次、不同水平上。本文综述了昆虫病原线虫抗逆相关领域的主要研究进展, 重点介绍线虫响应非生物胁迫的生理生化机制和相关抗性基因的分离鉴定, 并对该研究领域发展趋势进行了讨论和展望, 期望为我国研究线虫抗逆机理提供一些新的信息。     

胡杨转基因体系的建立

胡杨(Populus euphratica)是唯一能在沙漠里生长的高大乔木树种, 建立其转基因体系可为胡杨抗逆分子机制与应用技术研究提供基本方法。通过研究农杆菌介导的胡杨转GUS基因的技术体系得出以下结论: (1) 胡杨再生植株体系, 叶片在附加1.0 mmol.L^-1 6-BA和5.0 mmol.L^-1 NAA的1/2MS培养基上不定芽诱导率较高; (2) 转基因体系, 胡杨叶片在含100 mmol.L^-1 乙酰丁香酮的OD600值为0.4-0.6的根癌农杆菌菌液中浸染15分钟, 共培养2天, GUS基因转化效率较高; (3) 转基因植株抗生素筛选, 转GUS基因胡杨叶片用300 mg.L^-1头孢霉素抑制农杆菌生长, 在含9 mg.L^-1 G418的培养基上诱导不定芽以获得转基因的抗性植株。     

工业酵母抗逆机理研究进展

工业酵母利用木质纤维素等生物质资源发酵生产醇、酮、醛、酸等各种化合物,是解决人类面临的不可再生资源和能源危机的重要途径,这激发了人们对木质纤维素水解液为原料和环保节能型浓醪发酵技术的极度关注。然而高浓度底物、产物、渗透压、木质纤维素水解液中抑制性物质、发酵过程温度的提高均会抑制微生物生长代谢及发酵性能,这是发酵行业"瓶颈"问题。本文简述了渗透压、温度及抑制性物质对酵母细胞生长的危害,并从胞内稳态平衡、分子水平等方面着重叙述工业酵母对渗透压、温度及抑制性物质的抗逆机制研究进展。