细胞培养技术在植物抗性生理研究领域中的应用

本文综述了近10年来有关利用细胞培养技术所进行的抗性生理领域的研究成果,包括在培养过程中植物细胞对外界胁迫的反应、有关利用细胞培养技术研究植物的抗逆性反应,以及植物抗逆性的理论在实际中的应用。大量的实验证明,细胞培养技术在植物抗逆性研究领域具有广阔的应用前景。     

渗透胁迫和外源ABA对芦苇愈伤组织中3种保护酶活性的影响

PEG-6000渗透胁迫下水生芦苇胚性愈伤组织(WREC)和沙生芦苇胚性愈伤组织(SREC)的质膜相对透性增大,前者增幅明显大于后者;过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶 (POD)的活性升高显著,超氧化物歧化酶(SOD)活性则呈小幅度升高,SREC的3种保护酶活性升幅较大.胁迫同时施加外源ABA时, WREC的质膜透性明显降低,CAT和POD的活性则显著提高,但对SREC的影响不大.     

两种生物型芦苇胚性悬浮培养物对渗透胁迫的生理响应 Ⅱ．抗氧化酶类活性的变化

渗透胁迫处理下,沙丘芦苇和沼泽芦苇培养细胞的H2O2含量变化不大,MDA含量随时间延长而降低。抗氧化酶中,沙丘芦苇的SOD、CAT、POD和APx的活力均显著高于沼津芦苇,显示出比沼泽芦苇更强的ROS清除能力。胁迫初期（0．5h-1d)沙丘芦苇细胞中主要表现出SOD、CAT活力的提高,胁迫2d后4种酶活力均明显被诱导。两种生态型芦苇的PEG适应性培养物APx及SOD酶活力显著提高,POD活性仅沼泽芦苇中升高。提示SOD、CAT主要参与沙丘芦苇在渗透胁迫下的短期响应,而APx与长期响应有关。     

渗透胁迫和外源ABA对芦苇愈伤组织中3种保护酶活性的影响

PEG-6000渗透胁迫下水生芦苇胚性愈伤组织（WREC）和沙生芦苇胚性愈伤组织（SREC）的质膜相对透性增大,前者增幅明显大于后者;过氧化氢酶CAT）和过氧化物酶（POD）的活性升高显著,超氧化物歧化酶（SOD）活性则呈小幅度升高,SREC的3种保护酶活性升幅较大,胁迫同时施加外源ABA时,WREC的质膜透性明显降低。CAT和POD的活性则显著提高,但对SREC的影响不大。     

芦苇群落水体质量与芦苇转录本的相关性

芦苇 （Phragmites australis） 是广生态幅多年生水生植物,在全球分布极广。芦苇能够适应并生长在极端环境,如盐碱地、重金属污染地等,这种巨大的环境忍耐能力使得芦苇成为研究植物环境适应性的模式物种,并逐渐成为植物学和生态学等领域的研究热点。目前,北京自然和人工湿地中大量栽植芦苇,其主要功能是净化水体、稳定水体自净能力。为深入了解水体质量对芦苇转录本的影响及二者之间的相关性,首先对北京及河北白洋淀共计32个采样点的8项水质指标进行了检测。结果表明,32个采样点的水体整体处于污染状态,主要污染物为总氮 （TN） 和生物需氧量 （BOD）,并且水质均略偏碱性,且具有高氮 （N）、高磷 （P）、高BOD和高化学需氧量 （COD） 等特征。主成分分析 （PCA） 表明8项水质指标间具有相关性,可被降至3个维度,第一维度是 BOD/COD/高锰酸盐指数 （COD_Mn）;第二维度是 TN/氨氮 （NH₃-N）/总磷 （TP）;第三维度是 pH/溶解氧 （DO）。对水质指标与芦苇叶片 RNA-seq 转录本进行皮尔森系数相关性分析,筛选出247个与水质指标相关的转录本。其中,232个基因 （93.9%） 的转录水平与水质指标呈现正相关性。经实验室单一因子或双因子验证确定了 PB.4621.1 （编码 GMP 合酶） 和 PB.12079.1 （编码 LEA14蛋白） 两个基因更适合用于监测水体中的氮和磷水平。研究为后续芦苇监测水质技术的开发与利用奠定了理论基础。     

北京地区芦苇资源状态及其多样性

为探明北京地区芦苇(Phragmites australis)的资源状态和多样性, 实地考察北京主要河流、湿地和水库, 发现北京地区芦苇总生长面积已超过600 hm²。芦苇染色体倍性以八倍体为主, 四倍体次之。在面积较大的湿地内, 八倍体单一芦苇群落占据优势地位; 而在城市的浅河内有形态和遗传性多样的混合种群。研究表明, 植物性状和倍性水平之间无显著相关性。在小清河发现了6种形态各异的芦苇克隆, 均属于叶绿体DNA片段的P单倍型; 其单倍体基因组大小为(0.499±0.019) pg, 变异系数为3.8%。这表明表型与单倍型之间也不具相关性。此外, 发现1个具有变叶特性的芦苇, 将其命名为金条芦苇。北京地区芦苇形态和遗传多样性为研究芦苇基因型与环境适应性之间的关系提供了珍贵的资源。     

小RNA分子研究进展

在过去很长的一段时间内,RNA始终没有得到科学家足够的重视,直到非编码性小RNA（non—coding small RNA）的出现,使得研究者对RNA功能的传统观念发生了惊人的改变。生命体内存在着大量的miRNA、siRNA与piRNA,它们在不同水平上调节着基因的表达,影响生命活动。另外一些较长的非编码RNA广泛地参与到细胞内不同的生化过程中。发挥重要作用。随着小分子RNA的发现至今,RNA的研究领域进入炙手可热的状态,RNAi的机制在一步步被完善与深化．更多新类型的小分子RNA被发现。在应用方面,siRNA已经成为分子生物学实验中一种简单而有效的基因沉默工具,并且在人类疾病治疗方面初有成效。     

两种生态型芦苇胚性悬浮培养物对渗透胁迫的生理响应Ⅱ.抗氧化酶类活性的变化

渗透胁迫处理下,沙丘芦苇和沼泽芦苇培养细胞的H2O2含量变化不大,MDA含量随时间延长而降低.抗氧化酶中,沙丘芦苇的SOD、CAT、POD和APx的活力均显著高于沼泽芦苇,显示出比沼泽芦苇更强的ROS清除能力.胁迫初期(O.5 h～1 d)沙丘芦苇细胞中主要表现出SOD、CAT活力的提高,胁迫2 d后4种酶活力均明显被诱导.两种生态型芦苇的PEG适应性培养物APx及SOD酶活力显著提高,POD活性仅沼泽芦苇中升高.提示SOD、CAT主要参与沙丘芦苇在渗透胁迫下的短期响应,而APx与长期响应有关.     

烯效唑诱导小麦植株形态变化及其与内源激素的关系

小麦种子用1mg·L-1的烯效唑浸种,其幼苗茎秆矮化粗壮,叶色浓绿,根系发达。处理植株的内源GA含量剧烈下降,根系中尤为明显。地上部分的IAA含量有较大增高。ZRs含量在幼苗生长前期的地上部分也有增加,但在根系中却稍低于对照。整个植株ABA含量与对照无显著差异。结果表明：烯效唑可能通过改变内源激素水平间的平稳关系而调控植株的形态变化,其中内源IAA／GA比增高是烯效唑诱导小麦矮化和促进根系生长的主要原因。IAA、ZRs的变化对植物横向生长、叶绿素合成也有促进作用。