热激蛋白与植物抗热性关系的研究

概述了有关热激蛋白的发现、种类、表达调控情况和热激蛋白在植物抗热性方面的作用,进一步提出和讨论了该领域尚待解决的问题。     

热激蛋白的研究进展

热激蛋白(Heat Shock Proteins)是生物体在不利环境因素刺激下合成的一种进化上高度保守的蛋白质.该文综述了热激蛋白的特点、功能和基因表达调控,并讨论了研究热激蛋白的意义.     

樟叶越桔热激蛋白基因对温度胁迫的响应表达

[目的]分析樟叶越桔热激蛋白基因响应不同温度变化的表达模式,为阐明热激蛋白在樟叶越桔响应温度胁迫过程中的生物学功能奠定理论基础.[方法]以樟叶越桔成熟叶片为材料,从建成的转录组数据库中筛选出候选内参基因(VdARP、VdGAPDH和VdEF-1α)和热激蛋白基因(VdHSP90、VdHSP70和VdsHSP)的cDNA...     

蜡梅热激蛋白基因CpHSP1的克隆与表达分析

热激蛋白(heat shock proteins,HSPs)是生物体受高温刺激而合成的一类应激蛋白,根据分子量的大小可分为HSP100s,HSP90s,HSP70s,HSP60s,smHSPs(small HSPs)5大类(Waters et al.,1996).各类HSPs在植物体内普遍存在,其中又以smHSPs最为常见.smHSPs是由核基因编码的一类分子量为15～42ku的HSPs,其典型特征是C端有1个高度保守的ACD(α-crystallin domain)结构,能够快速地对热激刺激产生响应.早期的研究者根据DNA序列相似性分析、免疫交叉反应以及胞内定位方法将smHSPs分为5类,其中2类定位于细胞质,即细胞质I类和细胞质Ⅱ类smHSPs,其余3类分别存在于叶绿体(chlorplastid,CP)、内质网(endoplasmic reticulum,ER)和线粒体(mitochondria,Mt)中(Waters et al., 1996; Sun et al., 2002; Wang et al.,2004 ) .     

热激处理对甜柿外植体总酚含量和PAL、PPO、POD活性的影响

甜柿在组织培养过程中极易褐化,为了防止褐变,在培养之前应对外植体进行热激处理。文中研究了热激处理后的宝华甜柿叶片在培养过程中其酚类物质含量和苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)活性的变化情况,并对热激处理抑制组培褐变的生理机制进行了初步探讨。结果表明:热激处理后,宝华甜柿叶片的褐变程度比没有处理的明显减轻,其总酚含量与苯丙氨酸解氨酶(PAL)及多酚氧化酶(PPO)活性均有所降低,但热激处理对其过氧化物酶(POD)活性的抑制效果并不明显,说明热激处理通过降低外植体的PAL及PPO活性,抑制酚类物质的合成及氧化,减少了褐变产物——醌类物质的形成,从而有效抑制了褐变现象的发生。     

白蜡虫热激蛋白序列分析

[目的]了解白蜡虫泌蜡高峰期所表达的热激蛋白及其序列特征。[方法]从白蜡虫转录组数据库筛选获得hsp10、hsp20、hsp40、hsp60、hsp70、hsp90基因序列,进行序列联配和进化树分析,并对hsp40、hsp60、hsp90基因在不同温度下mRNA相对表达量情况进行荧光定量PCR检测。[结果]从白蜡虫转录组数据库中共筛选出32条hsp基因序列,序列分析发现它们与目前已报道的序列具有很高一致性,大部分含有保守区域和特征序列,能够与同目昆虫基因聚为一支。hsp40、hsp60、hsp90基因均能被温度诱导。[结论]在白蜡虫泌蜡高峰期共鉴定到32个热激蛋白非重复序列基因(unigene):hsp10 unigene 3个,hsp20 unigene 1个,hsp40 unigene 11个,hsp60 unigene 1个,hsp70 unigene 13个,hsp90 unigene 3个。     

欧洲云杉PSⅡ的热稳定性对温度升高的响应

【目的】以欧洲云杉5年生幼苗为对象,研究其PSⅡ热激后自我修复能力,评估它的PSⅡ在未来气候变暖情况下的热稳定性和热损伤的自我修复能力。【方法】选择3个无性系、每个无性系10个分生株,共计30个分生株,放入人工气候室正常条件下培养,2周后应用hand-PEA和image-PAM检测叶片的荧光参数和影像作为对照。放入38℃培养箱中在低光的条件下预热5 h后,在40、42、43、44、46、48、50、52、53和54℃下分别热激30 mins,每个处理3个无性系(每个无性系1个分生株),应用hand-PEA和image-PAM检测叶片PSⅡ的荧光参数和影像,筛选2个胁迫临界温度。将热激后选择的2个临界温度处理的幼苗,再次放入人工气候室正常条件下培养2周,用hand-PEA和image-PAM继续检测叶片PSⅡ的荧光参数和影像。【结果】1)通过对参数Y(Ⅱ)、Y(NO)和Y(NPQ)荧光影像和动力学曲线研究发现,欧洲云杉在44℃热激胁迫下,达到初始胁迫温度,52℃热激胁迫下达到最大胁迫温度,与草本、木本以及近缘物种植物相比,欧洲云杉PSⅡ的热稳定性都处于较高水平。2)应用image-PAM检测临界温度下PSⅡ荧光参数F0、F_m、F_v/F_m、NPQ、q_L和q_P的影像和NPQ、q_L和q_P荧光动力学参数曲线:44℃短时热激下F_m和F_v/F_m影像减弱,q_L和q-P荧光影像增强,NPQ、q_L和q_P荧光动力学参数曲线高于对照; 52℃短时热激下F_m和NPQ被增强,F_v/F_m、q_L和q_P影像被减弱,NPQ、q_L和q_P的荧光动力学参数曲线低于对照。3)应用hand-PEA进一步检测PSⅡ荧光参数量值的变化,44℃短时热激下,F_v/F_m、OJIP曲线都没有明显变化,仅PIABS降至对照组的79.5%,叶绿素(Chl)吸收和捕获光能的能力、电子的传递、以及电子传递链中心蛋白的活性都没受到明显的抑制,并促进天线色素(Chl)吸收能量(ABC)的光化学反应的能力和荧光淬灭的能力;而52℃短时热激下,PSⅡ的功能已发生明显的抑制,OJIP曲线也出现大幅度的"K"带,F_v/F_m降为对照组的63.2%,PIABS仅为对照组的6.6%,F_m时刻叶绿素(Chl)对光能的吸收和捕获、光化学反应、荧光淬灭和电子传递的能力受到了严重的抑制,电子传递链的放氧复合体(OEC)也遭到严重破坏;因此,预测增温主要抑制了叶片PSⅡ反应中心的活性和受体侧电子传递,改变了PSⅡ反应中心能量流动分配,而对欧洲云杉PSⅡ供体侧的影响较小。4)经过2周的恢复后,在2种胁迫温度下幼苗针叶的荧光参数和影像都恢复到对照的水平,说明欧洲云杉对短期的胁迫有较强的恢复能力。【结论】在未来气候变化的情况下,欧洲云杉PSⅡ可能有较强的弹性适应生理机制应对极端天气午间的短期高温,它的热激胁迫可承受的温度范围在44～52℃。     

热激启动子控制的FT基因诱导杨树早期开花体系的优化

为实现杨树早期开花,缩短育种周期,利用农杆菌介导的转化方法,探讨影响热激启动子控制的FT1基因转化白杨派杂种无性系的因素,优化其转化条件,并实现FT1基因的转化,采用热激诱导方法诱导2～3个月大的转基因植株早期开花。结果表明:叶盘转化前的预培养、菌液浓度、侵染时间及共培养时间对卡那霉素抗性植株再生率的影响均达到极显著水平;叶盘在愈伤组织诱导培养基上暗培养6天,然后用活化至OD600=0.5的菌液侵染60min,再在愈伤组织诱导培养基上共培养2天,该条件下FT1基因转化白杨派杂种的卡那霉素抗性植株再生率可达29.84%;37℃每天1h持续热激3周可使FT1基因顺利表达,促进转基因植株开花;热激植株大小是影响转基因植株热激诱导开花的限制因素,低于20cm的植株不能诱导开花;热激诱导可产生相对较多的正常花器,但花器变异仍然十分广泛。     

樟子松胚乳单倍体愈伤组织发生与分化的研究

以樟子松未成熟胚乳为外植体，分别予以热激、光培养、暗培养和胚乳刻伤等多种处理进行培养。结果表明：刻伤胚乳利矜愈伤组织产生，暗培养比光培养更利於出愈量增加。在培养基ＭＳ＋ＫＴ２＋ＮＡＡ０．５＋２．４－Ｄ０．２＋ＬＨ１００，蔗糖浓度５％上，热激后暗培养，愈伤组织诱导频率可达８９．３％，并进行了细胞学观察以及愈伤组织上的分化诱导。为樟子松单倍体育种提供了一条新途径。     

植物逆境交叉胁迫适应性研究进展

植物在自然环境中常常会同时遭受不同逆境的胁迫,导致不同逆境交叉耐受性的现象,即某种非致死逆境条件,不仅可以增强植物对该种逆境的适应能力,同时可以增强对其他逆境的耐受性.笔者从植物产生逆境交叉耐受性的过程中叶片超微解剖结构、渗透调节物质、活性氧清除系统、植物激素、光合系统以及热激蛋白组分等方面的变化及其功能作用的角度,对植物逆境交叉适应性的研究进展进行了综述.     

球毛壳菌(Chaetomium globosum)小热休克蛋白HSP22.4基因克隆及表达

小热休克蛋白(sHsps_)是生物体中参与防御反应的内源细胞保护因子。为了研究球毛壳菌中(Chaetomiumglobosum)中的小热休克蛋白(AY491980)。对球毛壳菌的小热休克蛋白进行了克隆和在大肠杆菌中进行了表达。BlastX分析表明球色壳菌的小热休克蛋白与粗糙脉孢菌(Neurosporacrassa)小热休克蛋白在氨基酸上的序列同源性最高,为65%。将HSP22.4基因编码区插入原核表达载体pGEX-4T-2、构建成表达质粒pGEX-HSP。利用pGEX-HSP质粒转化大肠杆菌BL21,IPTG诱导后SDS-PAGE检测表达情况,结果发现在50kD处有一特异性融合蛋白带,与预期相符,说明HSP22.4基因已经在大肠杆菌中表达。本研究为进一步研究小热休克蛋白的功能奠定了基础。图6参15。     

杨树热激转录因子HsfA1d的克隆、表达及单核苷酸多态性分析

利用RT-PCR方法,首次由小叶杨受热激胁迫后构建的cDNA文库中扩增获得一热激转录因子HsfA1d cDNA克隆,测序结果表明克隆的PsHsfA1d cDNA片段总长为2036bp,基因内部含有完整的开放阅读框架,大小为1449bp,可编码长度为482个氨基酸残基的蛋白质,所推导的蛋白质氨基酸序列在HSF DBD结构功能域与拟南芥AtHsfA1d和水稻OsHsfA1蛋白的相似性分别为86.3%和87.4%。组织特异性Realtime-PCR结果显示,PsHsfA1d主要在杨树叶片和根部组织中高丰度表达。非生物胁迫、激素及糖诱导表达表明,PsHsfA1d不仅受高温、干旱与盐诱导表达,还受到激素中GA_3与ABA,及葡萄糖与蔗糖信号的上调表达。组合利用MEGA4.0和DnaSP4.50.7软件对小叶杨36株基因型个体的PsHsfA1d序列进行比对和分析,共检测到207个单核苷酸多态性(SNP)位点,SNP频率为1/16bp,多样性指数π为0.00772。在编码区域,共检测到69个SNP位点,其中37个为同义突变,31个为错义突变,1个为无义突变;非同义突变与同义突变的比率0.132<1,推测在小叶杨物种演化过程...     

Ⅱ型形状记忆合金——橡胶复合隔震支座的地震响应分析

本文提出了Ⅱ型形状记忆合金——橡胶支座的设计方法,对由Ⅱ型形状记忆合金——橡胶支座与质量块组成的单自由度隔震系统的动力响应进行了分析。结果表明:在自由振动激励下,Ⅱ型SMA——橡胶支座对不同振幅的隔震耗能均效果良好,0°设置的Ⅱ型SMA——橡胶支座在某振幅左右有突出的控制效果,振幅值与Ⅱ型SMA——橡胶支座的弹簧刚度有关;在简谐振动激励下,Ⅱ型SMA——橡胶支座对超过一定频率的高频简谐力有更好的隔震效果;在地震波激励下,无论是0°设置,还是45°设置的Ⅱ型SMA——橡胶支座都具有更优良的隔震耗能效果。     

Effect of cold storage treatments and transplanting stress on gas exchange, chlorophyll fluorescence and survival under water limiting conditions of Pinus radiata stock-types

The capacity of radiata pine seedlings to overcome planting shock in wet and dry conditions and their dependence on previous history was analysed by studying post-planting resumption of gas exchange and photochemical reactions, and survival 2 months later. Even under well-irrigated soil conditions, seedlings showed the effects of stress: gas exchange was reduced, but a clear difference between soil-plugged (PR) seedlings and bare-root (BR) seedlings was observed. Drought enhanced the severity of photosynthesis deprivation. Photochemical reactions, analysed by chlorophyll a fluorescence parameters, were not affected by planting shock in conditions of available soil water, but altered dramatically when drought stress was raised, suggesting structural damage of photosynthetic machinery. Despite the dramatic sensitivity of radiata pine to water availability, rewatering produced remarkable recovery, indicating good photosynthetic components repair capacity, which depended, however, on stock quality at the moment of planting. The ability of radiata pine to cope with drought in terms of post-planting performance depended on both storage conditions and water availability at the planting site. These findings provide information for tree physiologists and foresters as to how the management of radiata pine seedlings before planting can affect post-planting performance potential under wet or dry environmental conditions.     

白蜡虫雄虫真蛹转录组分析

[目的]蛹期对于白蜡虫雄虫发育和交配具有重要意义,但目前缺乏对于白蜡虫真蛹基因转录情况的分析,本研究旨在获得白蜡虫真蛹转录组数据,了解其转录组特征。[方法]采用Illumina Hi Seq 2000进行高通量测序,并进行生物信息学分析;采用荧光定量PCR(qRT-PCR)检测3个热激蛋白基因(hsp)在不同虫态中的表达动态。[结果]共获得63 957条unigene、63 272个开放阅读框(ORF)、9 561个SSR分子标记,unigene平均长度674 bp,共有14 327条unigene获得了注释,Gene Ontology(GO)注释和Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG)注释分析表明,很多基因参与的功能与白蜡虫蛹期的生理特征吻合。[结论]该转录组数据为白蜡虫基因功能鉴定和蛋白组学分析研究奠定了数据基础。     

微米木纤维JGD型木橡胶减震器的建模理论研究

选用可再生资源---红松木材的加工剩余物和边角碎料切削而成的木纤维为原料,用数学建模方法构造JGD型木橡胶减震器的外部造型,通过MATLAB验证JGD型木橡胶减震器仿真模型的通用性和精确性。动态输入模型参数,得到不同模型所需的加工尺寸,制作与模型相对应的模具。在模具上完成微米木纤维JGD型木橡胶减震器的整个模压加工过程,既能保证木橡胶减震器外形尺寸,又降低其生产成本,可为微米木纤维JGD型木橡胶减震器的加工系统实际生产提供理论依据。     

漏电保护器的选用

本文阐述了在直接接触保护、间接接触保护、线路及用电设备正常泄漏电流的情况下，如何正确选用漏电保护器。     

Variation in germination character of Robinia pseudoacacia L. (Leguminosae) seeds at individual tree level

To demonstrate the seed dormancy and germination characters of Robinia pseudoacacia L., an exotic tall tree species in Japan, we applied scarification, cold stratification, diurnal thermal regime, heat shock, and/or winter weathering treatments to the seeds. These characters differed markedly among three seed sources (Trees K, B, and I). Scarification revealed that most seeds from Tree K showed physical dormancy, whereas those from Tree B had no physical dormancy. The seeds from Tree I showed weak physical dormancy so that the seeds eventually germinate without any treatments as time goes by. The physical dormancy in Tree K was broken by a long, high heat shock treatment. The results imply that seeds from Tree K respond to fire in natural conditions. Seeds from Tree I responded to a wide range of thermal regimes, except for long, high heat shock. In contrast, most seeds from Tree B absorbed water during cold stratification and some germinated. However, many seeds from Tree B died in the soil during the winter, presumably because of microbial and fungal infections. Seeds from Trees I and B acquired physical dormancy by weathering during the winter, implying that seedpods that remain in the crown function as an aerial seed bank. R. pseudoacacia may be able to produce various levels in dormancy with respect to the winter condition.     

Heat-shock response of Pinus and Picea seedlings

The effect of a short period of elevated temperature, or heat shock, on protein synthesis was investigated in 2-day-old seedlings of jack pine (Pinus banksiana Lamb.), loblolly pine (P. taeda L.), lodgepole pine (P. contorta Dougl.), black spruce (Picea mariana (Mill.) BSP), and white spruce (P. glauca (Moench) Voss.). In all species, heat shock led to increased [(35)S]methionine incorporation into heat-shock proteins (hsp's) with molecular masses of 83 and 72 kDA. Heat shock also induced synthesis of several low molecular weight proteins that were absent from control seedlings. The low molecular weight hsp's produced by pine seedlings had molecular masses of 27, 24.6, 20.5 and 17.5 kDa, whereas those produced by spruce seedlings had molecular masses of 27.2, 19.8, 18.4, 17.2 and 16.0 kDa. All of the low molecular weight hsp's showed isoelectric variants. Heat shock led to increased [(35)S]methionine incorporation into a group of low molecular weight hsp's that were also present in control seedlings.