褪黑素对缓解植物逆境胁迫作用的研究进展

褪黑素（N-乙酰-5-甲氧基色胺）是一种自然产生的吲哚胺类激素,在动物松果体合成与分泌,是一种为人熟知的作用于动物昼夜节律调节的激素。近些年,研究发现褪黑素也广泛存在于高等植物体内,对植物的各种生理活动起重要作用,尤其是可以缓解各种逆境环境对植物的损伤。经查找资料发现,国内外关于褪黑素对植物的作用的研究还不足,本文根据近几年的研究成果对褪黑素增强植物的抗逆性作用进行综述,并且对褪黑素未来的研究方向进行展望。     

植物抗氧化逆境的基因工程（综述）

生物逆境如细菌，真菌，病毒和非生物逆境如辐射，除草剂，创伤，臭氧，二氧化硫，极端温度及水分胁迫等引起植物的初始反应都是活性氧类的增加，利用分子生物学手段，对植物的氧化代谢进行修饰，提高植物抗氧化胁迫的能力，进而抗生物和非生物逆境已成为近年来植物抗性研究的一个新方向。     

逆境下植物电信号研究现状与发展趋势

植物电信号是参与植物体内生理调控和传送信息的重要生理信号,其变化是植物对外界环境刺激的快速响应,而逆境刺激一旦超出植物承受范围,便无法通过自身修复。因此,通过对逆境下植物电信号变化进行深入研究,可依据不同环境胁迫和激励植物电信号的综合分析建立相关模型,以探究植物的最适生长环境特征。本文基于目前的相关研究文献资料,对植物电信号及其对逆境反馈的研究现状进行了梳理归纳,并在现有技术基础上对其发展趋势进行展望,以期为科研人员深入研究植物电信号提供参考,进而为推动植物育种和高产优质种植业高质量发展提供科学依据。     

植物对土壤干旱的识别与逆境信使的产生和传输

干旱条件下,植物并不是被动的受害者,它具有对环境变化快速感知和主动适应的能力。主要介绍植物对土壤干旱侣的识别与转导、脱落酸（ABA）作为根源逆境信使的确认、脱落酸的产生和传输等方面的内容。     

植物非生物逆境相关锌指蛋白基因的研究进展

植物能够适应多种逆境主要是通过改变其基因表达和代谢途径来实现的,因此研究这些基因表达和功能对提高植物耐逆性具有重要意义。锌指蛋白是一类具有手指状结构域的转录因子,这种结构域由锌离子与多个半胱氨酸和(或)组氨酸组成,锌离子在稳定其结构和发挥调控功能方面具有关键作用。植物锌指蛋白在植物耐逆性方面具有重要作用。本文综述了近几年来从拟南芥(Arabidopsis thaliana)、水稻(Oryza sativa)、小麦(Triticum aestivum)、番茄(Solanum lycopersicum)等植物中克隆的与非生物逆境相关锌指蛋白基因的研究成果,重点阐述了其基因表达部位、受逆境诱导情况及转基因植株的耐逆性等。目前的研究结果表明锌指蛋白能够调控耐逆相关基因的表达,在植物逆境代谢中发挥重要作用,因此可以利用锌指蛋白基因进行作物耐逆性的遗传改良,提高作物的耐逆能力。     

台湾中低海拔乡土植物在逆境下之生长活力研究

选取乌心石、肖楠及大叶楠三种台湾中低海拔乡土树种之二年生苗木为供试材料,测定植物对主要环境因子变化之反应,并特别对经干旱驯化后植物之形态与生理之反应,及连续缺水情形下植物叶片萤光测值之变化进行探讨.对不同光度的反应结果得知,乌心石及肖楠在光度300 μmol*m-2s-1时,其净光合成率仍为光度700 μmol*m-2s-1时之96%及92.7%,显示其较能适应于低光度下,较具耐荫性.三种苗木之光合最适温度,乌心石与肖楠约为30℃,而大叶楠约为32℃,均属一般热带C3型植物之特性.经三个月干旱驯化后之苗木树高增量及地径增量均明显低于对照组,而肖楠及乌心石驯化组植物根茎比及比叶重亦有明显增加情形,表现出形态上适应干旱的现象,而较具耐旱性.驯化处理后之苗木在断水过程中均能在较高的水分应力下维持较高的光合成率,呈现较强的耐旱性.而肖楠驯化组之气孔导度明显低于对照组,显示肖楠对缺水逆境产生适应,能避免因过多失水而造成生理障碍.细胞间隙二氧化碳浓度与外界二氧化碳浓度比值(Ci/Ca)值变化得知,三种苗木驯化组测值均小于对照组,显示历经驯化后植株有增加其气孔因子影响光合成率的现象.虽然遭遇水分逆境,使其光合成率下降,但驯化组苗木仍能维持较高的用水效率.植物叶片各萤光测值对连续缺水情况有不同的反应变化,最小萤光量Fo值维持不变,最大萤光量Fm值随断水天数的增加而下降,而最适光量子收获量(Fv/Fm)值主要是受Fm值的影响;其次,在照光下,各萤光测值最小萤光量F′o、最大萤光量F′m、测值Ft及有效光量子收获量Yield值均呈下降的趋势,光化学消减值QP随断水天数的增加而下降;非光化学消减值Qn则呈上升后再下降的现象.此不同种间反应差异,可做为耐性与活力指针上之判断参据.     

蔗糖代谢及信号转导在植物发育和逆境响应中的作用

蔗糖代谢在植物发育、应激响应和产量形成中起关键作用。糖类的合成和分解推动植物整个生长发育过程,蔗糖作为信号因子参与调节相关基因表达,并能与其他基因、激素、以及防御信号发生互作;然而,蔗糖代谢和细胞内外信号传递之间的耦合以及蔗糖代谢酶发挥其信号转导作用的机制并不相同。本文综述了蔗糖代谢关键酶在植物发育和非生物胁迫响应中的作用,并结合当前研究现状,对糖代谢及其信号转导研究的未来方向提出建议,以更好地理解和改善植物的生长发育及抗逆特性。     

DD-PCR技术在植物抗土壤逆境遗传研究中的应用

差示ＰＣＲ（ＤＤ－ＰＣＲ）技术是分离特异表达目的基因的重要手段,在环境逆境诱导表达基因的分离、克隆研究中已有报道。随着ＤＤ－ＰＣＲ技术的不断改进,它将在植物抗土壤逆境胁迫诱导表达基因的背景研究中显示出广泛的应用前景。文章介绍了差示ＰＣＲ的方法原理与技术改进及其在分离土壤植物营养胁迫诱导表达基因方面的初步应用。     

作物根系对干旱胁迫逆境的适应性研究进展

主要就作物根系的形态性状、根系提水作用、生理代谢、根系细胞壁蛋白及其生长性能与干旱胁迫间的关系作了综述，指出应加强对干旱逆境下根系发育及根系生长性状变化上的遗传机理研究。     

人乳汁中microRNA的稳定性研究

为了研究人乳汁中的microRNAs（miRNAs）在体外储存状态下的稳定性。本研究采用模拟体PbYL汁储存条件,对乳汁进行室温孵育24h,反复冻融6次,100℃孵育10min,以及模拟体内消化环境（RNA酶～T137℃孵育1h）的处理条件,通过实时荧光定量PCR（qRT．PCR）方法检测处理前后乳汁中9个内源性免疫相关和1个外源性人工合成miRNA的相对表达量变化差异。研究结果显示：处理前后乳汁中内源性miRNAs和外源性miRNA均显著性降解（p〈0．01）。内源性miRNAs降解为初始量的25％～70％之间,而外源性miRNA则急剧降解至初始量的0．06％～0．96％。我们的实验表明人乳汁中内源性的miRNAs较外源性miRNAs在体外不同环境下具有更强的稳定性。     

水稻同化物转运及其对逆境胁迫响应的机理

产量形成是“源库流”协调统一的过程,但由于极端天气频发,使得水稻生长环境恶化,源库关系严重失调,对产量的形成造成不利影响。例如水稻开花结实期遭遇极端高温将严重抑制物质转运,导致籽粒充实度下降,产量降低,品质变劣。近年来,有关水稻同化物转运和分配机理及其对逆境胁迫的响应机制方面的研究,主要形成了以下主要观点：（1）同化物在叶片主要通过质外体与共质体途径装载,然后利用“源”端和“库”端压力梯度,通过叶、茎、穗轴、枝梗和小穗轴等维管系统向颖果输送,于籽粒背部维管束卸载,形成籽粒。（2）同化物装载、运输及卸载中任意一个环节遇到高温、低温、干旱及氮素缺乏等逆境均可能导致同化物转运受阻,造成“流”的不畅,阻碍光合产物及其它营养物质进入籽粒,影响稻米产量及品质。（3）但由于研究手段及技术所限,目前有关逆境胁迫对同化物在韧皮部的装载、运输及卸载影响的研究相对较少,新技术的开发应用可为该研究领域提供新的发展机遇。     

非生物胁迫下多年生黑麦草qRT-PCR分析中内参基因的选择

提高实时荧光定量PCR(Real-time quantitative PCR,q RT-PCR)准确性的先决条件是选择表达稳定性较高的内参基因。本研究以多年生黑麦草(Lolium perenne L.)为材料,利用q RT-PCR技术检测翻译起始因子4A(eukaryotic initiation factor 4 alpha,e IF4A)、TNF结合蛋白Ⅰ(Tat binding protein-1,TBP-1)、泛素连接酶(ubiquitin-conjugating enzyme,E2)、多聚泛素酶基因(ubiquitin,UBQ)、生物钟受体蛋白(zeitlupe,ZTL)和甘油醛三磷酸脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)6个候选内参基因在不同非生物胁迫下的表达情况。运用ge Norm(ver.3.5)、Normfinder(ver.0.953)、Best Keeper(ver.1.0)、Delta Ct和Ref Finder软件综合分析表明,在干旱、盐、热胁迫及ABA处理下,e IF4A基因表达稳定性最高;在涝胁迫下,UBQ基因表达稳定性最高。因此,e IF4A和UBQ候选基因可作为不同胁迫下的内参基因,为进一步开展多年生黑麦草基因表达的定量研究了提供了一定的理论依据。     

参与逆境应答的小麦RBCS11基因启动子功能分析

光合作用相关的核基因(photosynthesis-associated nuclear genes,PhANGs)可以响应包括光照、干旱、糖以及脱落酸(abscisic acid,ABA)等多种环境信号,目前己发现并报道了多种PhANGs启动子上关于光调控的顺式作用元件,但是关于干旱以及ABA等响应元件仍然缺乏系统性研究.本研究主要对核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶小亚基基因(ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase small subunit,RBCS)启动子区域响应逆境胁迫的顺式作用元件进行分析.首先从中国春小麦(Triticum aestivum)基因组中分离得到TaRBCS11基因上游1 839 bp的核苷酸序列,对该启动子进行结构分析的结果表明,转录起始位点位于起始密码子上游59 bp;经PlantCARE数据库分析,发现该启动子序列上除大量保守光调控元件外(如Box Ⅰ、G-Box、I-box和GATA-motif等),还包含多种应答干旱、盐及激素等逆境因子的保守顺式作用元件(如MYB结合位点(MYB binding site,MBS)、CCAAT-box、乙烯响应元件(ethylene-responsive element,ERE)和赤霉素应答元件(gibberellin-responsive element,GARE-motif)等);从小麦基因组数据库分离得到TaRBCS11、TaRBCS13、TaRBCS10和TaRBCS14启动子序列,序列比对显示,其具有极高的同源性,同时还发现多个保守光调控元件(如MNF1、GATA-motif、I-box、G-Box和Spl)位于这4段启动子近侧区(-200bp～ATG);根据TaRBCS11启动子结构特征及调控元件分布情况,设计5条上游引物及1条下游引物用于启动子缺失片段扩增,长度分别为1 656、1 258、866、533和277 bp;随后对该启动子5’端进行缺失并构建了5个不同长度片段融合报告基因β-葡萄糖醛酸酶基因(β-glucuronidase,GUS)的缺失表达载体,利用农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的烟草(Nicotiana tabacum)叶片瞬时表达体系研究酶活变化情况.组织化学染色与酶活分析表明,光能明显提高GUS酶活,进一步分析表明,随启动子片段的缩短,启动子片段上光调控元件缺失,启动子活性依次下降;此外,对不同启动子缺失材料进行干旱、高盐、ABA、黑暗及恢复光照处理,发现干旱、高盐、ABA和黑暗均对全长启动子(P1656)有显著的抑制作用,-804～-474 bp的区域对该段启动子响应干旱及高盐胁迫具有重要作用,而参与ABA响应的核心调控区域位于-1 597～-1 198bp.本研究验证了TaRBCS11基因的表达受干旱、高盐、ABA和光调控影响,并鉴定出其启动子上参与响应非生物胁迫的重要调控区域,研究结果为今后深入研究PhANGs表达调控机制提供了重要参考.     

Evaluation of Rice Genotypes under Propionate Stress

Abstract

The objective of the present work was to evaluate the response of 25 rice genotypes to propionate, a compound largely produced in low‐drainage and high‐organic matter‐content soils. The work was performed in hydroponics with four doses and a random block design with three replications. The variables measured were root (RL) and shoot (SL) length, number of roots (NR), and root (RDM) and shoot (SDM) dry matter. Analyses of variance, relative performance, and regression fitting were performed, showing significance for most variables. The variable RL was the most affected by propionate, and the use of this variable for screening genotypes indicated 6 tolerant and 19 sensitive genotypes. Most tolerant genotypes belonged to irrigated japonica.     

可变剪切在植物发育和非生物胁迫响应中的作用

可变剪切(AS)主要在转录后水平对植物发育和逆境胁迫响应进行调控,极大地增加了转录组和蛋白质组的复杂性,是植物调控其基因互作网络的分子机制之一。本文简要综述了目前关于AS的分子机理和作用模式,及其在植物发育和非生物胁迫响应中的作用,并结合当前研究现状,对未来AS的研究方向提出建议,为植物生长发育进程调节和优良抗逆性品种的选育提供了一定的理论参考。     

Balanced Fertilization along with Farmyard Manures Enhances Abundance of Microbial Groups and Their Resistance and Resilience against Heat Stress in a Semi-arid Inceptisol

The impact of long-term (36-year) application of balanced fertilizers and farmyard manures (FYM) on the abundance of microbial groups (bacteria, fungi, actinomycetes, Pseudomonas, Azotobacter, ammonia-oxidizing bacteria) and their resistance and resilience against heat stress was investigated in a semi-arid Inceptisol at New Delhi, India. Surface soils from selected treatments [control, nitrogen (N), N and phosphorus (P), NP and potassium (K), NPK + FYM] under a maize crop were assessed immediately after sampling (0-day) and at 1, 14, 28, and 56 day(s) after heat stress (48 °C for 24 h). The heat stress significantly reduced the microbial groups by 20 to 80%. Recovery after stress was 60 to 100% within 56 days. Resistance and resilience of fungi and actinomycetes were greater than other groups of organisms. Ammonia-oxidizing bacteria (AOB) were found to be most sensitive with the lowest resistance index. Application of NPK + FYM was most effective in enhancing the resistance and resilience of soil microorganisms against heat stress.     

茶树CsDREB-A2转录因子基因的克隆与非生物胁迫响应分析

干旱应答元件结合蛋白(DREB)类转录因子在植物逆境信号转导途径中具有重要的调控作用。为了解AP2/ERF转录因子在茶树逆境胁迫的分子调控机理,本研究从茶树龙井43叶片的cDNA中克隆得到一个编码CsDREB-A2转录因子的基因;对CsDREB-A2基因及其编码蛋白序列特征进行分析,并利用实时荧光定量PCR法检测该基因在茶树不同非生物胁迫处理下的表达水平。结果表明,CsDREB-A2基因开放阅读框为1 056 bp,编码351个氨基酸,其编码氨基酸序列具有AP2保守结构域,包含典型的YRG元件和WLG基序。AP2结构域第14、第19位氨基酸分别为缬氨酸和谷氨酸。拟南芥AP2/ERF家族转录因子的进化分析表明,该转录因子属于DREB亚族的A2组。CsDREB-A2相对分子质量为39 080 Da,理论等电点为5.32,属于亲水性蛋白,主要由α-螺旋和随机卷曲组成,无序化特征明显且存在一个LM无序区域;可能定位于细胞核,不存在信号肽和跨膜结构,属于非分泌蛋白。CsDREB-A2基因在高温(38℃)和干旱(200 g·L^-1 PEG)胁迫下均能快速诱导表达,并显著高于对...     

Humic Substances on Soybeans Grown Under Water Stress

Hypothetically, humic substances (HSs) can improve the response of plants in sandy soils. The objective was to assess the effect of applying an organomineral fertilizer enriched with HSs on soybean plants grown with and without water stress. The experimental design was entirely randomized, in a greenhouse, in a 2 × 5 factorial setup (two moisture levels and five fertilizer doses: 0, 1, 2, 4, and 8 mL dm^?3), for a total of 10 treatments, with eight repetitions, using as substrate a Psamment. The organomineral fertilizer was applied in the soil 21 days after plant emergence, and the water regimes were established 1 week thereafter. Plant height, shoot and root dry mass, mineral nutrition, and grain yield were evaluated. There was a positive response to the doses, with the most efficient one under water stress being 6.5 mL dm^?3 and HSs favored the uptake of micronutrients.     

Abiotic factors regulating nitrification in a Swedish arable soil

Summary The effects of temperature, water potential and ammonium concentrations were studied in field and laboratory experiments on arable soil. The two field experiments used different sampling intervals, one at daily (short-term) and the other at monthly (long-term) intervals. In the short-term field experiment, the numbers and activities of nitrifiers were assessed before and after natural rain or irrigation. The nitrifiers were apparently outcompeted by heterotrophs during the first days after wetting the soil. Potential nitrification was affected only slightly by changes in water potential, whereas the numbers of ammonium and nitrite oxidizers appeared more sensitive to these changes. The numbers of ammonium and nitrite oxidizers correlated strongly during the daily samplings. The potential nitrite-oxidation rates correlated with water potentials whereas the potential ammonium oxidation rates did not. Extractable ammonium decreased in proportion to increasing nitrate concentrations in both the rain-fed and the irrigated plots. In the long-term field experiments, the numbers of ammonium oxidizers correlated with water potentials but not with in situ temperature or with ammonium concentrations. The potential ammonium-oxidation rates correlated with water potentials and with ammonium-oxidizer numbers. The potential nitrite-oxidation rates correlated strongly with the potential ammonium-oxidation rates. The field experiments implied that nitrite oxidizers obtained substrate from ammonium oxidizers but also from nitrate reduction. In laboratory experiments nitrate accumulated at a Q ₁₀ of about 2 and the V _max for nitrification was observed at a water potential of –0.11 MPa (65% of water-holding capacity). The K _m for ammonium oxidation at pH 8.2 was 1.72 mg l^–1 soil water.     

谷子MDH基因非生物逆境响应特性研究

为揭示谷子MDH基因对逆境胁迫的响应,本研究通过序列比对得到2个谷子苹果酸脱氢酶(malate dehydrogenase,MDH)基因SiMDH1、SiMDH2,并对SiMDH1和SiMDH2的编码蛋白特征、基因结构、功能、进化等性状进行了系统的分析和预测,用荧光实时定量PCR(qPCR)检测了SiMDH1和SiMDH2在苗期不同逆境及关键生育期干旱胁迫和不同光照强度下的表达。蛋白特征参数和序列分析表明,SiMDH1和SiMDH2蛋白特征参数相似度很高,序列非常保守,都含有MDH基因的特征功能域苹果酸酶NAD结合域和苹果酸酶C端功能域。亚细胞定位预测显示,SiMDH1和SiMDH2主要定位于叶绿体、细胞质和线粒体。启动子区域顺式元件分析发现,在SiMDH1和SiMDH2启动子区域含有大量光应答、激素类和其他类应答元件。苗期逆境qPCR表达谱分析发现,SiMDH1和SiMDH2受脱落酸(ABA)、聚乙二醇(PEG)、高盐和低温不同程度诱导,揭示SiMDH1和SiMDH2参与了谷子苗期非生物逆境胁迫应答。进一步分析发现,SiMDH1和SiMDH2参与了谷子在拔节、抽穗、灌浆期的干旱应答,...