“气孔开闭”幻灯模型的制作方法

(一) 目的用幻灯的形式把气孔开闭原理的动态生理知识特点表现出来,达到形象直观的教学目的。 (二) 制作方法 1.取一块长15cm×宽9cm的硬纸板,在中央剪取一个φ7cm的圆。再从长的中间剪开硬纸板,平均分成两个相等的半圆(如图1)。然后,在硬纸板的反正面涂上粘合剂,用两块长10cm、宽8cm的透明薄塑料,分别把两个半圆硬纸板,从半圆处包起来,使硬纸板与塑料粘合在一起(如图1右)。把硬纸板3个边缘的塑料折叠好,用透明胶带封合(图1左),使半圆部分呈密闭的透明的气囊。再把两个半圆用胶带连上。     

褪黑素调节烟草丁香假单胞菌抗性的功能研究

为分析褪黑素(N-乙酰-5-甲氧基色胺)在植物先天免疫中的功能及调控机理,研究以病原菌丁香假单胞杆菌(Pseudomonas syringae pv.tomato DC3000,Pst DC3000)—烟草互作系统为模型,检测了病原菌侵染对烟草褪黑素相关基因表达的影响,并探讨了褪黑素对植物叶片病原菌生长以及气孔开度和活性氧自由基(reactive oxygen species,ROS)含量的影响以及调控机理。结果表明:(1)Pst DC3000处理提高了烟草褪黑素合成(NtSNAT1)和受体(NtPMTR1)基因表达,且外源褪黑素处理降低了叶片中的病原菌含量。(2)与野生型植物相比,过表达大豆GmSNAT1基因显著提高了转基因烟草中内源褪黑素含量和NtPMTR1的表达,且转基因烟草叶片中的Pst DC3000菌落数显著下降。(3)外源褪黑素和细菌鞭毛蛋白多肽flg22处理诱导了野生型和转基因烟草保卫细胞中ROS产生和气孔关闭,且转基因植物对褪黑素和flg22诱导的气孔关闭和ROS产生比野生型烟草更加敏感。综上所述,研究表明褪黑素可能通过受体NtPMTR1介导的信号途径促进保卫细胞ROS产生,诱导气孔关闭,从而降低病原菌Pst DC3000的入侵。     

植物气孔复型法

气孔指植物表皮上的开口,是植物进行光合、呼吸和蒸腾作用时,吸收和排泄气体的重要通道。在一般的教科书中,它泛指这一通道的整体,即表皮上的开口和围绕开口的特化表皮细胞——保卫细胞。气孔发生在植物的所有气生部分,其中以叶片上的数量最多。在有些种类中,它出现在叶子的上下两个表面,但在多数植物中只出现在叶子的下表面。气孔孔口直径和气孔密度(单位面积气孔数量)在不同条件下变化较大,是进行环境变化研究的重要特征。 近年来,我们曾分别使用了离析—透明法和植物叶片的复型方法。获得了比较理想的结果。现就这几种方法的制作过程和效果做简要分析。     

大豆光合速率和气孔导度对水分胁迫的响应

土壤水分胁迫使两个供试大豆品种(系)光合速率和气孔导度降低,“鲁豆四号”降低的幅度大于小粒大豆品系“7605”。在相同的叶水势下,“7605”的光合速率和气孔导度均高于“鲁豆四号”,但“7605”气孔随水势下降而关闭的速率大于“鲁豆四号”。水分胁迫使叶片温度升高,“7605”比“鲁豆四号”升温较快,但在同一水分处理中,“鲁豆四号”的叶温高于“7605”。水分胁迫降低了大豆的水分利用效率,且“鲁豆四号”降低的速率大于“7605”。结果表明,“7605”对水分胁迫具有较好的适应能力。     

4种城市绿化树种叶片PAHs含量特征与叶面结构的关系

用气质联用仪测定了长沙市樟树(Cinnamomu camphora)、广玉兰(Magnolia grandiflora)、桂花(Opsmanthus fragrans)和红檵木(Redrlowered loropetalum)4个主要绿化树种叶片中PAHs含量,同时测定了叶片的气孔密度、气孔长宽比、叶片的宽长比和叶面积等叶面结构特征值,探讨了叶面结构与叶片中PAHs含量的关系。结果表明:红檵木叶片的PAHs含量最高,为11.13mg·kg-1,16种PAHs在4树种叶片中均有不同程度的检出,其中以3环和4环为主,菲的浓度最高。除桂花外,在气温较低的秋冬季节,其余3种植物叶片气孔密度大PAHs含量高。叶面宽长比、气孔长宽比均与叶片PAHs含量呈极显著正相关,而叶面积与PAHs含量呈极显著负相关。表明叶面结构是影响叶片PAHs含量的重要因素。研究结果可为城市绿化树种合理选择与配置提供科学依据。     

两个品种转基因抗虫棉光合生理的CO2响应

栽培环境条件的改变会对转基因作物产生深远影响。以2种不同转基因棉花及其亲本对照为材料,研究了盆栽种植条件下不同棉花品种在蕾期和吐絮期光合生理特性CO2响应特征。结果表明,与各自的常规棉对照比较,两种转基因抗虫棉单叶净光合速率CO2响应的特征参数表观初始羧化效率(CE)、表观暗呼吸速率(Rd)和最大净光合速率(Pmax,c)虽有一定程度的变化,但其差异均未达到显著水平。在高CO2浓度范围内(700μmol.mol-1),转基因抗虫棉单叶净光合速率和水分利用率(WUE)的CO2响应曲线特征发生变化,且与品种及生育时期有关。两种转基因抗虫棉在不同生育时期的气孔导度(Gs)对CO2浓度的响应特征与其常规棉对照相似,短期CO2浓度增高对转基因抗虫棉的气孔导度没有显著性影响。     

ABA与植物胁迫抗性

ABA是一种重要的植物激素,受到生物胁迫和非生物胁迫的调控,在植物对胁迫耐受性和抗性中发挥着重要作用。本文着重阐述了植物胁迫对ABA的生物合成和代谢的调控、ABA在调控气孔关闭和调控基因表达从而调控植物耐逆性方面的作用,以及植物胁迫信号转导途径间的联系和交叉。     

花生幼苗对重复干旱胁迫的生理响应

防雨棚内设盆栽试验,设置对照(Control,75%田间持水量)、干旱胁迫(D,35%)、重复干旱胁迫(D_D,35%)3个处理,探讨花生幼苗对预干旱胁迫的适应和记忆响应,分析预干旱对缓解重复干旱胁迫危害的生理作用。结果表明,与干旱胁迫处理相比,重复干旱胁迫提高了叶片的相对含水量,减少脯氨酸的积累,降低MDA和O·_2~-含量;抗氧化酶SOD、CAT活性降低,其中POD活性降低最为明显,并在复水后恢复到与对照相同水平或低于对照。与正常水分的对照相比,干旱胁迫显著降低叶片光合速率(P_N)、最大光合势能(P_C)、最大光量子产量(Y_Q),但重复干旱处理在重复干旱胁迫时期和复水后P_N、P_C和Y_Q均高于干旱处理。预干旱胁迫导致光合和气孔导度滞后面积、滞后率(H_P和H_g)增加,经过预干旱胁迫后,重复干旱显著降低光合和气孔导度滞后面积和滞后率。预干旱胁迫提高植株在重复干旱胁迫下叶片含水量,减轻重复干旱对植株造成的生理伤害,在光合作用上提高对重复干旱的抵御能力,并在复水后快速恢复到正常水分条件下植株生长水平,减少干旱对植株的不利影响。因此,预干旱胁迫促使花生幼苗具备适应或可记忆初始胁迫的能力,重复干旱胁迫时表现更为迅速和强烈的生理防御和快速的生理恢复机制。     

NADPH氧化酶可能参与了ABA诱导蚕豆气孔保卫细胞运动

研究了NADPH氧化酶在ABA（abscisic acid)诱导蚕豆气孔关闭信号转导网络中的作用,荧光光谱实验表明,在嗜中性白血球NADPH氧化酶抑制剂DPI(diphenyleneio-donium)存在的条件下,与对照相比,大大逆转了由ABA引起HPTS（8-hydroxypyrene-1,3,6-trisulfonic acid,trisodium salt)的荧光强度下降。表皮生物分析法显示,10^-6mol/L的DPI和10^3unit/mL的过氧化氢酶（catalase,CAT)在一定程度上也逆转了ABA诱导张开气孔的关闭。因此推测：在ABA诱导蚕豆气孔保卫细胞过程中,质膜上的NADPH气体酶可能催化形成超氧自由基O^-2,再经歧化反应形成H2O2,而形成的H2O2参与了气孔运动调节。     

番茄中两个高度同源的NAC类转录因子通过不同的机制调控病原菌诱导的气孔关闭和重新开张

作物-昆虫-病原微生物三者之间存在着复杂的共生、寄生和互惠关系。以不同的互作模型为研究对象,诠释这些互作关系中的种间信息流识别、传递及应答的分子机制,对于提高农作物的抗病虫能力具有科学指导意义。已有研究表明,植物激素茉莉酸(JA)在植物-昆虫-病原微生物的复杂互作系统中起核心调控作用。中国科学院遗传与发育生物学研究所李传友研究组长期致力于研究茉莉酸调控植物先天免疫的分子机理。本研究组作为“国际茄科基因组计划”的重要成员,历经8年多的艰苦努力,和国际同行一道完成了对番茄基因组的精细序列分析(The Tomato Genome Consortium, 2012),为以番茄为模式系统解析植物先天免疫的分子机理奠定了坚实的基础。