Improvement of organic phosphate acquisition in transgenic tobacco plants by overexpression of a soybean phytase gene Sphy1

Due to the huge amount in the soil, phytate is an important potential source for providing the plants with available phosphorus (Pi) by the involved catalytic reaction of phytase. In this study, a construct fusing the open reading frame (ORF) of Sphy1 into corresponding positions in the fragment of binary expression vector pBI121 was created and used to transform tobacco. Molecular identification by PCR and RT-PCR indicated the target gene Sphy1 in the transgenic tobacco plants was transcribed under the regulation of an upstream promoter. Compared with the control plants, the phytase activities in all the transgenic plants were increased, with the increased range consistent with the expression levels in the transgenic plants. Under the growth conditions with phytate as the sole phosphorus source, the transgenic line 1 plants displayed a high expression level of Sphy1 and shows notable improved growth performance, such as higher fresh weight and dry weight, as well as higher total P content and more accumulative P amount per plant than CK. This clearly indicated that overexpression of Sphy1 could improve the phosphorus acquisition by the extruded Sphy1 phytase in the rhizosphere, where this enzyme could catalyze the degradation of the phytate and release the available Pi for plants. The Sphy1 gene seemed to have a potential value in the creation of new crop cultivars with high phosphorus use efficiency.     

盐胁迫对红心萝卜种子萌发及幼苗生长的影响

为了探究不同浓度盐胁迫对红心萝卜种子萌发和幼苗生长的影响。用不同浓度的NaCl分别对红心萝卜种子和幼苗进行盐胁迫处理,并测定种子发芽率、发芽势、根长、下胚轴长、鲜质量、干质量及幼苗叶片叶绿素总量、游离脯氨酸、丙二醛质量分数等指标,结果表明,10mmol·L~(-1) NaCl处理的发芽率、发芽势、下胚轴长、鲜质量最大,对照的根长、干质量最大,上述指标均随着NaCl处理浓度的增大而呈下降趋势;随着NaCl处理浓度升高和胁迫时间的延长,红心萝卜幼苗体内丙二醛和游离脯氨酸质量分数均随之增加,而叶绿素质量分数呈现先升后降的趋势。综合分析表明,低浓度(10mmol·L~(-1))的NaCl处理对红心萝卜种子萌发有一定的促进作用,红心萝卜对低浓度盐胁迫具有一定的抗性。     

重金属Pb胁迫下内生真菌侵染对德兰臭草种子萌发及生长的影响

为探讨内生真菌侵染对Pb胁迫下植株生长生理及植株内Pb含量的影响，以德兰臭草染菌（Endophyte infected，E+）与不染菌（Endophyte free，E-）的种子为实验材料，设置不同浓度的Pb溶液对德兰臭草种子进行胁迫萌发试验，研究重金属Pb胁迫下内生真菌侵染对宿主种子萌发及生长的影响。结果表明：5 mg·L^-1的Pb溶液能促进种子萌发，显著增加幼苗根长和干质量、鲜质量（P<0.05）。随着胁迫浓度的增加，Pb对德兰臭草种子的萌发、生长指标抑制程度逐渐加大。内生真菌侵染能够缓解相同浓度下Pb胁迫对宿主的抑制程度，尤其当Pb胁迫浓度大于800 mg·L^-1，E+种子的萌发率和发芽势均显著高于E-种子（P<0.05）。同时，内生真菌侵染降低了德兰臭草幼苗中Pb含量，在大于800 mg·L^-1的高浓度胁迫下，E+幼苗与E-幼苗Pb含量差异显著（P<0.05）。研究表明，内生真菌的侵染有效缓解了Pb对德兰臭草种子萌发和生长的毒害作用，证实了共生微生物能增强宿主德兰臭草对重金属Pb的耐受性。     

4种微量元素对蒙古黄芪幼苗形态建成及抗逆性的影响

微量元素在种子萌发过程中通过影响种子内的酶系统,促进种子内贮藏物质的分解,影响种子的萌发和幼苗的生长、生理。以蒙古黄芪(Astragalus membranaceus Bge.)为对象,研究Fe、Zn、Mn、Cu对蒙古黄芪种子萌发、幼苗生长和部分生理特性的影响。结果表明,一定质量浓度的微量元素处理能够显著促进蒙古黄芪种子的萌发,提高种子活力,促进黄芪幼苗的生长。进一步的研究表明,200mg/L FeSO4、50mg/L ZnSO4、250mg/L MnSO4和200mg/L CuSO4处理的黄芪幼苗子叶叶绿素含量最高;800mg/L FeSO4、50mg/L ZnSO4、500mg/L MnSO4和200mg/L CuSO4处理的黄芪幼苗根系相对电导率最低,根系活力最佳,说明微量元素处理减少了黄芪幼苗根系质膜所受的伤害,提高了根系抗逆性;400mg/L FeSO4、100mg/L ZnSO4、125mg/L MnSO4和25mg/L CuSO4处理的黄芪幼苗SOD和POD活性最佳。说明一定质量浓度的微量元素处理能够提高黄芪幼苗的抗逆性。     

NaCl胁迫对马唐种子萌发及幼苗生理特性的影响

旨在明确NaCl胁迫对马唐种子萌发及生理特性的影响,为直播稻田马唐适生区域的预测及综合治理提供参考。以马唐种子为材料,采用0、10、30、60、100、150和300 mmol·L^-1 NaCl溶液进行培养,测定马唐种子各萌发指标,并对幼苗生物量及马唐体内叶绿素含量（chlorophyll）、丙二醛含量（malondialde-hyde, MDA）、根系活力（root activity）、超氧化物歧化酶活力（superoxide dismutase, SOD）及过氧化物酶活力（peroxidase, POD）进行比较。结果显示：随着NaCl浓度升高,马唐种子萌发率、相对萌发率、萌发势、萌发指数及胚根和胚芽长度均呈持续下降趋势,而相对盐害率逐渐增强,浓度达300 mmol·L^-1时种子停止萌发;当NaCl浓度为60 mmol·L^-1时,马唐的胚根和胚芽长均达对照水平。马唐幼苗鲜质量随NaCl溶液浓度升高基本呈下降趋势,幼苗干质量较对照无明显差异（P < 0.05）。幼苗的叶绿素含量随NaCl浓度升高逐渐降低;当NaCl浓度为60 mmol·L^-1时,马唐根系活力、SOD活力与对照相比均增加;MDA含量受NaCl胁迫后较对照升高,在NaCl浓度为300 mmol·L^-1时较对照显著增加（P < 0.05）。研究结果显示马唐萌发对NaCl胁迫的适应范围较宽,幼苗具有较强的耐盐能力。     

美容杜鹃种子萌发及对干旱渗透胁迫的响应研究

本研究以美容杜鹃为试材,探讨了PEG模拟干旱渗透胁迫下美容杜鹃种子萌发情况及美容杜鹃幼苗的叶绿素含量、POD酶活性、MDA含量的变化,来评价美容杜鹃的抗旱性。结果表明,随着干旱渗透胁迫程度的增大,种子发芽率、发芽势下降,200 g/L的PEG胁迫下,发芽率、发芽势只能达到对照的21.98%、22.73%,250 g/L的PEG下,种子完全没有萌发。另外,在用不同浓度的PEG处理幼苗时,各指标在250 g/L时变化最明显。MDA含量在处理第2 d、第8 d与对照相比增加104.73%、148.94%;总叶绿素含量在处理第4天与对照相比下降86.44%;POD酶活性在处理第4天与对照相比提高50.10%。总之,随着胁迫浓度的增大和时间的延长,美容杜鹃种子的发芽率、发芽势均逐渐下降,美容杜鹃幼苗的渗透胁迫损伤程度变大,尤以250 g/L时最为明显。     

酸、Cd胁迫对宽叶雀稗种子萌发、幼苗生长及亚细胞结构的影响

为研究宽叶雀稗(Paspalum wettsteinii)对酸和Cd胁迫可能存在的特殊响应策略,以宽叶雀稗种子为试验材料,采用培养皿滤纸法,设置不同酸(pH为5.5、4.5、3.5)和Cd(5、10、20 mg·L-1)胁迫浓度,测定不同胁迫条件下宽叶雀稗种子萌发、幼苗生长及亚细胞结构等指标。结果表明:酸胁迫对宽叶雀稗种子发芽率具有促进作用,其中pH 4.5具有显著促进作用;pH 3.5处理对宽叶雀稗种子的发芽势、发芽指数、活力指数、根长、芽长和生物量等指标具有抑制作用,其他酸胁迫处理则与对照(纯水处理)无显著差异(P0.05);Cd胁迫条件下宽叶雀稗的发芽率、发芽势和发芽指数均与对照无显著差异(P0.05),活力指数、芽长、根长和生物量均随Cd胁迫浓度的增加呈显著降低趋势(P0.05);pH 3.5和10 mg·L-1Cd胁迫均会对根尖质膜和芽的亚细胞结构造成严重损伤,出现淀粉粒肿胀、断裂,细胞器解体和细胞空泡化等现象。研究表明,宽叶雀稗种子对酸和Cd胁迫有一定的耐性,轻度胁迫会促进种子萌发和幼苗生长。     

桔梗种子的颜色分类与种衣剂研究

分析不同颜色桔梗种子发芽情况的差异,采用不同的种衣剂包衣桔梗种子,以此提高桔梗种子的发芽率和利用率。通过观察并测定10个产区桔梗种子的外部形态,根据颜色分类考察其含水量、千粒重、发芽势、发芽率等指标,并用不同的种衣剂包衣种子,以此确定优质桔梗种子发芽的标准和筛选一种适合桔梗种子包衣的种衣剂。结果表明,桔梗种子主要分为黑色种子、黄色种子、绿色种子三类,发芽率分别为82.3%～88.3%,50.3%～57.0%,38.7%～44.0%。桔梗种子用B种衣剂T3浓度包衣后,种子在纸床中的发芽率比对照提高约7%,发霉率降低约13%,种子在沙床中的出苗率比对照提高约10%。因此,黑色组桔梗种子最好,而且用B种衣剂T3浓度处理效果最好。     

小麦、蚕豆和油菜对向日葵列当种子萌发的影响

通过盆栽试验和水培试验的方法在不同地区分别种植小麦、蚕豆和油菜3种作物,研究这3种作物的甲醇浸提液以及根系分泌物对向日葵列当种子萌发的影响。结果显示,小麦和蚕豆植株的根部甲醇浸提液以及根系分泌物对向日葵列当种子的萌发有较强的刺激作用,其中小麦甲醇浸提液处理的向日葵列当种子萌发率最高(41.5%)。蚕豆植株的甲醇浸提液和根系分泌物也对向日葵列当种子萌发有较强的影响,其中蚕豆根系分泌物处理向日葵列当种子的萌发率高达41.1%。综合得出,小麦和蚕豆的根部可能含有刺激向日葵列当发芽的物质,具有作为向日葵列当诱捕作物的可能性。     

不同贮藏年限对红砂种子生理特性及胚结构的影响

以室温贮藏条件下0~4 a的红砂（Reaumuria soongorica）种子为试验材料，通过测定不同贮藏年限红砂种子的萌发指标、生理指标及种胚显微结构，探究红砂种子在贮藏老化过程中种子活力及其生理和显微结构的变化特征。结果表明：随着贮藏年限的增加，红砂种子芽长、萌发率、萌发势、 发芽指数、活力指数和含水量逐渐降低，超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性、可溶性糖(soluble sugar,SS)和可溶性蛋白(soluble protein,SP)含量呈先升高后降低的趋势,丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量逐渐上升。红砂种子萌发指标与MDA含量呈显著（P<0.05）负相关，与SS、SP呈正相关。当年采收的种子，胚部细胞排列紧密，贮藏3~4 a的种子胚部细胞排列散乱，木质化程度加深着色效果明显，并伴随子叶逐渐缩小的现象。综上认为，红砂种子含水量、MDA和SP含量可较为准确地反映其活力，且红砂种子活力变化的节点在2~3 a之间。在实际生产中，建议选择采收后室温贮藏1 a的种子为播种材料。     

高氯酸钾浸种对水稻种子萌发及幼苗生理特性的影响

以水稻为实验材料,在水培及控制条件下,探讨不同浓度（0、20、50、100和300 mg·L^-1）的高氯酸钾浸种胁迫对水稻种子萌发及幼苗生长生理的影响。结果表明,低浓度胁迫（20 mg·L^-1）对种子萌发有一定的刺激作用,萌发率、根长和根数均大于对照,随着胁迫浓度和时间的增加,种子萌发及幼苗生长受抑制程度逐渐增大,并且茎的生长比根受影响程度更大。与对照相比,幼苗叶片叶绿素、蛋白质和MDA含量均随胁迫浓度的增高而下降,而SOD活性呈先升后降的趋势,POD活性持续增强,CAT则明显下降。综合各指标的变化及相关性分析结果表明,高氯酸钾抑制水稻种子萌发及导致的幼苗生理伤害与活性氧代谢失调有关,其伤害机制尚待进一步探讨。     

大豆水杨酸结合蛋白基因GmSABP2的克隆及功能分析

【目的】对大豆（Glycine max）水杨酸结合蛋白基因GmSABP2进行克隆与表达分析,并转化拟南芥进行耐盐、耐干旱分析,进一步了解该基因耐盐、耐干旱的分子机制。【方法】以拟南芥SABP2为探针,搜索大豆基因组数据库,从中挑选出同源性最高的序列,将其命名为GmSABP2。利用电子克隆技术,从大豆叶子中克隆得到大豆水杨酸结合蛋白基因GmSABP2。通过DNAMAN程序进行氨基酸的多序列比对,利用NCBI的CD-search进行氨基酸的保守结构域分析,应用MEGA程序进行系统进化树分析。对大豆幼苗进行盐和干旱胁迫处理来分析其在胁迫下的表型变化。通过Real time-PCR分析大豆幼苗在盐和干旱处理条件下GmSABP2的表达特性。利用Gateway技术构建植物表达载体pEarleyGate103-GmSABP2,转入根癌农杆菌EHA105,利用蘸花法侵染拟南芥,经抗性筛选得到转基因株系。对野生型植株和转基因植株进行盐和干旱胁迫处理,并统计在胁迫条件下两者的种子萌发率、主根长和成熟植株的存活率。【结果】克隆得到GmSABP2的cDNA序列,序列全长1 235 bp,其开放阅读框为786 bp,编码261个氨基酸,分子量为29.15 kD,等电点为5.58。氨基酸序列比对发现大豆和毛白杨、可可以及烟草相似度较高。利用NCBI的CD-search发现大豆SABP2序列中存在一个Abhydrolase_6（pfam：12697）水解酶保守结构域。大豆SABP2蛋白属于α/β水解酶超家族。应用MEGA程序构建多物种的系统发生树,发现大豆和毛白杨及可可亲缘关系较近,而与拟南芥亲缘关系较远。对大豆幼苗胁迫后的表型分析发现,在盐和干旱条件下大豆幼苗均受到明显的胁迫效应。Real time-PCR分析表明大豆幼苗叶子中的GmSABP2在盐和干旱处理条件下均上调表达。拟南芥耐逆性分析发现,在正常培养条件下,野生型植株和转基因株系均能正常萌发、生长。在高盐（150 mmol·L^-1 NaCl）处理条件下,野生型植株的种子萌发率为38%,12 d大小幼苗主根长为0.4 cm,成熟植株的存活率为49%;转基因株系的种子萌发率为67%,12 d大小幼苗主根长为1.1 cm,成熟植株的存活率为78%。在模拟干旱（20% PEG6000）处理条件下,野生型植株的种子萌发率为31%,12 d大小幼苗主根长为0.5 cm,成熟植株的存活率为36%;转基因株系的种子萌发率为57%,12 d大小幼苗主根长为1.0 cm,成熟植株的存活率为66%。【结论】GmSABP2在拟南芥植株对盐和干旱的抗性中有一定的作用。     

微塑料对小麦种子发芽及幼苗生长的影响

为探究微塑料对农作物种子发芽及幼苗生长的影响,选取农业生态系统中普遍存在的3种微塑料[乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)]和小麦种子为实验对象进行种子发芽实验。结果表明:在试验微塑料浓度内,三种微塑料均在低中浓度(500 mg·L~(-1))对小麦种子发芽率有抑制作用,抑制率范围为2.86%～20%,而相较于对照组,在高浓度(1000 mg·L~(-1))时对种子发芽率具有一定的促进。微塑料对小麦种子活力指数抑制作用由强到弱依次为LLDPEEVAPMMA,EVA和LLDPE在低浓度时对种子平均发芽时间促进高于高浓度,且PMMA对小麦种子生长特征无显著影响。微塑料对小麦苗长、根长和干质量均没有显著影响,仅有LLDPE在10 mg·L~(-1)时明显抑制小麦芽长。     

新鲜和腐熟紫茎泽兰对三种茄科蔬菜生理和辣椒产量品质的影响

【目的】紫茎泽兰(Ageratina adenophora)广泛分布于中国西南地区,是一种入侵恶性毒草,生命力强,根、茎和种子皆可再生繁殖,不能直接还田。论文通过研究新鲜和腐熟紫茎泽兰对辣椒、番茄和茄子3种茄科蔬菜生理和辣椒产量品质的影响,为无害化处理与资源化利用提供技术支持。【方法】利用对紫茎泽兰毒性不敏感的铜绿假单胞菌（Pseudomonas putita sp.）和高温纤维菌（Clostridium thermocellum sp.）混合菌剂,野外就地腐熟紫茎泽兰,培养试验以辣椒、番茄和茄子3种茄科蔬菜为材料,研究新鲜和腐熟紫茎泽兰浸提液对蔬菜种子发芽、幼苗生长、种子蛋白质、游离氨基酸、淀粉、可溶性糖、全磷和可溶性磷含量,以及幼苗硝酸还原酶活性、叶绿素和根系活力等的影响;田间试验以辣椒为对象,设置不施肥（CK）、单施化肥（CF）、化肥配施紫茎泽兰有机肥（50%化肥+50%紫茎泽兰有机肥,CF+OF）、单施紫茎泽兰有机肥（OF）4种施肥处理,研究紫茎泽兰有机肥对辣椒产量和品质的影响。【结果】在培养试验中,用新鲜紫茎泽兰浸提液（extract of fresh A. adenophora, EFA）浸种,随浓度提高,抑制蔬菜种子发芽和幼苗生长的作用增强;但在腐熟紫茎泽兰浸提液（extract of decomposed A. adenophora, EDA）的浸种处理中,蔬菜种子的发芽率和苗高分别比无菌水浸种提高2.48%-17.78%和51.28%-105.02%。随EFA浸种浓度的提高,显著提高了蔬菜种子中的蛋白质和淀粉含量,全磷含量无显著变化,游离氨基酸、可溶性糖和可溶性磷含量则相反;但用EDA浸种则不同程度地提高了蔬菜种子中游离氨基酸、可溶性糖和可溶性磷的含量。用100 mg·L^-1 EFA浸种,蔬菜幼苗的硝酸还原酶活性、叶绿素含量和根系活力依次分别比无菌水浸种降低了66.67%-73.17%、17.79%-80.57%和41.52%-61.15%;而相同浓度的EDA则显著提高了辣椒硝酸还原酶、叶绿素和根系活力,最大增幅依次为88.89%、73.61%和95.82%。因此,EFA抑制种子胚乳中的蛋白质、淀粉和肌醇磷酸盐水解,导致发芽率降低;EFA还降低了幼苗叶绿素含量、根系活力和硝酸还原酶活性,不益于光合作用、养分吸收、氮素同化和幼苗生长。相反,EDA促进了胚乳中的大分子物质水解,提高种子中可溶内含物含量,并使幼苗叶绿素含量、根系活力和硝酸还原酶活性提高。在田间试验中,辣椒产量为化肥配施紫茎泽兰有机肥＞单施紫茎泽兰有机肥»单施化肥＞不施肥,无机有机配施比单施化肥增产14.42%,无机有机配施辣椒品质也最佳,表现为果实中的游离氨基酸和维生素C最高,硝酸盐含量显著低于单施化肥。【结论】微生物腐熟可消除紫茎泽兰抑制种子发芽和幼苗生长的生理作用,化肥配施紫茎泽兰有机肥显著提高辣椒产量,改善果实品质,为当地的蔬菜种植提供有机肥源,实现紫茎泽兰的无害化处理与资源化利用。     

普通小麦济麦21的LOX1基因cDNA片段克隆及分析

以普通小麦品种济麦21为材料,根据GenBank中已发表的LOX1基因序列设计引物,利用RTPCR技术获得一个小麦LOX1的基因片段,并对该片段进行测序和生物信息学分析。结果表明:克隆到的基因片段为384bp(GenBank登录号JX126806),GC含量为64.84%,推导氨基酸残基为127个,分子质量为11.15ku,等电点(pI)为4.93,与杜伦小麦、大麦、高粱、水稻的同源性分别为99.7%、94.8%、73.7%、56.2%。进化树分析表明,六倍体普通小麦LOX1基因与杜伦小麦LOX1基因(GenBank登录号HM126468)亲缘关系较近,先聚为一支,然后再与大麦的LOX1基因(GenBank登录号L35931.1)、高粱的LOX1基因(GenBank登录号GQ369443)聚为一类,最终与亲缘关系较远的水稻LOX1基因(GenBank登录号EU267789)聚类,这与物种亲缘关系的远近基本一致,表明所得LOX1基因片段可作为研究物种亲缘关系或遗传距离的参考标记之一。     

Initial function determination for the open reading frame (ORF) region of Pib gene via rice transformation

Three plant binary expression vectors—pNAR501, pNAR502 and pNAR503—were constructed, carrying fragments of exon2-exon3, 5′partial deletion exon1 and 5′partial deletion exon1-exon2-exon3 of Pib gene driven by 35S. These three vectors were transformed into the japonica rice variety Nipponbare through agrobacterium-mediated transformation. More than 30 transgenic rice plants were obtained and confirmed by polymerase chain reaction (PCR), Southern hybridization and the hygromycin resistance test in seed germination of their progeny. A rice blast resistance test for in vitro leaves of T_o transgenic plants in the tillering stage showed higher resistance to the races of E1, F1 and G1 of rice blast than that of the control Nipponbare. However, results of rice blast resistance test for seedlings of T₁ transgenic plants in the 3-to 4-leaf stage were different. All T₁ transgenic seedlings had a lower level of resistance to E1, F1 and G1 races than that of the control Nipponbare. Translated from Journal of Nanjing Agricultural University, 2006, 29(3): 1–5 [译自: 南京农业大学学报]     

甜荞花同源异型基因FeMADS1的克隆和序列结构分析

采用同源克隆方法,并结合RACE技术,从甜荞花芽分离得到1个A类MADS-box基因FeMADS1的cDNA全长,GenBank登录号为KM386627,其cDNA全长1 107bp,包括1个编码234个氨基酸、长为705bp的开放阅读框。序列同源比对和分子系统发生分析表明,其蛋白与拟南芥AGL8(FUL)的相似性最高,属A类MADS-box基因亚家族中的euFUL进化系,含MADS、I、K和C末端4个明显的结构域,并且K结构域包含K1、K2和K3共3个保守的富含疏水氨基酸残基的亚结构域,C末端结构域含FUL型基因2个特有的模体:FUL motif和paleoAP1motfi。     

罗布麻查尔酮合成酶基因克隆及序列分析

为了解罗布麻査尔酮合成酶基因具体结构,采用RT-PCR、RACE方法从夹竹桃科植物罗布麻中扩增出CHS基因的开放阅读框,其核苷酸序列长1 170bp,推测的氨基酸序列全长为389个氨基酸残基。核苷酸序列同源性分析结果显示,该cDNA片段与其他植物CHS基因的同源性为78%~81%,表明该基因在进化过程中变异程度较小,整个超基因家族序列高度保守。