β-西柏三烯二醇对拟南芥的化感效应及其作用机理研究

以拟南芥幼苗为受体植物,研究了不同浓度二萜类化合物β-西柏三烯二醇对拟南芥生长的活性作用以及作用机理,以揭示萜类化感物质的作用机制。结果表明:(1)β-西柏三烯二醇对拟南芥幼苗的鲜重具有显著抑制作用,当处理浓度为50μmol/L时抑制作用达到显著水平,并对拟南芥鲜重的抑制率均大于30%。(2)经过β-西柏三烯二醇处理后,拟南芥叶片中叶绿素a、b含量显著下降,且抑制作用随处理浓度的增大和处理时间的延长而增加。(3)随着β-西柏三烯二醇处理浓度的增大,拟南芥中过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性逐渐显著降低,而过氧化产物MDA含量显著增加。可见,β-西柏三烯二醇通过抑制拟南芥体内抗氧化酶的活性,引起膜脂过氧化,从而抑制拟南芥幼苗的正常生长和生理过程,且这种抑制作用随浓度的升高而增强。     

植物重力反应的分子调控机制

重力是调节植物生长发育和形态建成的重要环境因子。植物感受到重力刺激后可以通过重力反应来协调自身各个器官的生长方向与重力方向之间的最适角度。植物重力反应过程分为重力信号的感受、重力信号的转导、生长素不对称分布的形成和重力反应器官的弯曲生长4个阶段。近年来,随着大量重力反应缺陷突变体的鉴定及其控制基因的功能解析,重力信号的感受和生长素不对称分布的分子机制等方面的研究取得了重要进展。作为植物适应环境变化的重要手段之一,重力反应还可以通过调节水稻(Oryza sativa L.)的分蘖角度实现对水稻株型和产量的调控。因此,研究植物的重力反应,不仅有助于解析植物生长发育的调控机制,对于作物株型的改良也具有重要的指导意义。然而,重力反应的分子机制及其调控网络仍不清楚。本文综述了近年来植物重力反应的调控机理及其调控水稻分蘖角度的作用机制,并对该领域未来的研究方向和热点进行了展望。     

中国科学家在植物受精过程中雌雄配子体信号识别机制研究中取得突破性进展

阐明植物雄配子体与雌配子体互作的分子机理一直是植物有性生殖研究的前沿和热点。但限于研究难度较大, 很多重要科学问题仍有待回答。关于花粉管如何感知雌配子体信号从而定向生长进入胚囊以投送精细胞就是悬疑多年的问题之一。最近, 中国科学家在解析雄配子体感知雌配子体引导信号的分子机制方面取得了突破性进展。     

Ca2+和K+对拟南芥幼苗镉毒害的缓解作用

该文探讨了外源钙(Ca)或钾(K)处理对不同程度的镉(Cd)胁迫(0–80 μmol·L^–1)下拟南芥(Arabidopsis thaliana)幼苗的生长和生理特性的影响。综合Ca和K对不同浓度Cd胁迫下拟南芥幼苗生长、根长以及生物量的影响情况, 表明各浓度Cd胁迫下外源Ca²⁺的最适缓解浓度均为10 mmol·L^–1; 而K⁺的最适缓解浓度在低浓度(20和40 μmol·L^–1)和高浓度(60和80 μmol·L^–1)Cd胁迫下分别为10 mmol·L^–1和20 mmol·L^–1。在低浓度Cd胁迫下, 添加适宜浓度的Ca²⁺或K⁺后幼苗可溶性蛋白和丙二醛(MDA)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)活性相比未添加Ca和K的对照组无显著变化, 而过氧化物酶(POD)活性和总酚、类黄酮、花色素苷, 酸溶性硫醇化合物、谷胱甘肽(GSH)、植物螯合肽(PCs)的含量均下降; 高浓度Cd处理下, 添加适宜浓度的Ca²⁺或K⁺后幼苗的SOD活性升高, POD活性降低, 可溶性蛋白、MDA、总酚、类黄酮、花色素苷、酸溶性硫醇化合物、GSH以及PCs的含量也均低于对照组。在各浓度Cd胁迫下, 添加外源Ca或K均使拟南芥幼苗根部细胞DNA损伤减弱, 表现为TT嘧啶二聚体的累积量显著减少(P<0.05)。以上结果表明, 在Cd胁迫(尤其是高浓度Cd胁迫)下, 外源Ca或K通过调节酚类、金属螯合物质的代谢水平以及提高拟南芥的抗氧化能力来缓解Cd对拟南芥幼苗的毒害效应, 缓解细胞DNA损伤。该研究结果不仅能够为深入探讨Ca和K对缓解重金属毒害的分子机理提供实验依据, 而且为Ca和K应用于重金属污染的防治提供参考。     

flg22诱导的拟南芥转录组分析及芥子油苷代谢途径的变化

flg22是细菌鞭毛蛋白N端的一段保守性极高的区域,能够诱导植物天然的免疫反应,为全面了解植物在受到细菌性病原菌侵害后的系统响应,利用Illumina Hiseq2000对flg22处理和未处理的拟南芥幼苗进行转录组测序。对两组数据进行差异表达分析,共获得1 200个差异表达基因,包括290个下调基因和910个上调基因。对差异表达基因进行GO富集分析和KEGG pathway富集分析,结果显示,flg22处理后,拟南芥在能量代谢、氨基酸代谢及次生代谢产物的生物合成等方面产生了巨大变化。芥子油苷是一类在植物防御病原菌的天然免疫反应中起重要作用的次生代谢产物,因此对芥子油苷代谢途径的变化进行了深入分析。根据测序结果,Flg22处理后吲哚族芥子油苷合成途径的基因表达水平显著提高,而脂肪族芥子油苷代谢途径几乎没有变化,进一步对吲哚族芥子油苷合成途径的关键酶基因进行Real Time RT-PCR的分析,验证了测序结果的正确性,证明了吲哚族芥子油苷在植物抗病防御反应中的重要作用。这为深入理解病原菌诱导的植物防御性反应及吲哚族芥子油苷的抗病机制提供了大量参考数据。     

盐穗木功能未知蛋白 (HcUKPP)的亚细胞定位

藜科的极端盐生植物盐穗木（Halostachys caspica）的高盐胁迫抑制差减文库中有39%的功能未知蛋白（proteins with obscure features, POFs）,利用亚细胞定位分析可以初步判断其可能的功能.将盐穗木的1个POF-cDNA序列HcUKPP的编码区构建至pCAMBIA1301-GFP植物表达载体上,冻融法将重组质粒pCAMBIA1301-HcUKPP-GFP转化农杆菌EH105A,利用花序浸染法将基因导入拟南芥,经潮霉素筛选获得T1代阳性幼苗.通过激光扫描共聚焦显微镜观察转基因拟南芥植株的根部细胞. 结果显示,表达GFP蛋白的对照转基因植株中,绿色荧光在细胞核、细胞膜以及细胞质中均能检测到,而表达HcUKPP-GFP融合蛋白的转基因植株中,绿色荧光只在细胞质膜上表达,说明HcUKPP蛋白为细胞质膜相关蛋白.本研究为深入探讨盐穗木未知蛋白的功能奠定了基础.     

茉莉酸甲酯抑制拟南芥根伸长生长电生理学机制

以外源茉莉酸甲酯(JA-Me)处理拟南芥,运用膜片钳技术研究JA-Me、过氧化氢(H2O2)和内向K+通道之间的关系,以探讨茉莉酸类物质(JAs)抑制根伸长生长分子机制。检测到10-4mol/L的JA-Me能抑制根细胞质膜内向K+电流,表明可能与根的伸长生长有关,并且发现H2O2可能作为第二信使参与了JAs抑制根伸长生长的过程,H2O2介导的JA-Me对根细胞内向K+通道的抑制是根生长受抑的可能电生理机制。     

过量合成ALA转基因烟草叶片光合与叶绿素荧光特性的研究

以转酿酒酵母Hem1基因的转基因烟草和野生型植株为材料,用Li-6400光合测定仪和PAM-2100叶绿素荧光仪检测了2种烟草不同叶位叶片光合和荧光参数,并考察了它们的生长情况.结果表明:过量合成ALA的转基因烟草植株具有更强的光合能力,并伴随着气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)提高.暗适应下转基因植株不同叶位叶片的初始荧光(Fo)没有明显差异,而野生型植株下部叶片F0明显升高;转基因植株最大荧光(Fm)、可变荧光(Fv)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)等参数均显著提高,特别是下部叶片表现得更为明显;在光照下,转基因植株PSⅡ有效光化学效率(Fv′/Fm′)和实际光化学效率(ΦPSⅡ)、荧光猝灭系数(qP)、电子传递速率(ETR)、光化学效率(Pc)以及进入PSⅡ反应中心的能量(Pc Ex)普遍高于野生型,而天线热耗散能量(Hd)以及非光化学荧光猝灭系数(NPQ)等明显低于野生型,且这些差异在基部叶片中表现得尤为突出.可见,过量合成ALA有利于延长烟草叶片光合寿命,提高光化学能量转换效应和光合产物积累,从而促进植株生长.