油菜素内酯调控植物响应非生物逆境胁迫的生理机制

油菜素内酯属于甾体类激素中的油菜素甾醇类物质，是其生物合成中产生的活性副产物，对植物生长发育具有重要的调节作用。在非生物胁迫条件下，外源施用油菜素内酯可以增强植物的抗氧化系统，增加渗透物质水平，维持内源激素平衡，稳定离子和水分平衡，改善气体交换属性和光合作用，最终减轻逆境危害并促进植物生长。该文综述油菜素内酯对非生物胁迫下植物生长、生理调节的影响及调控途径，对油菜素内酯提高植物抗逆境能力的未来研究方向进行展望。     

水分胁迫下小麦TaWSI18基因的电子克隆及生物信息学分析

利用电子克隆和RT-PCR技术,从干旱胁迫的小麦叶片中分离出4条新的具有高度同源性的WSI18基因,即TaWSI18-1、TaWSI18-2、TaWSI18-3和TaWSI18-4(Gene Bank登陆号分别为:KP226849、KP226850、KP226851和KP226852);其开放阅读框均为678 bp,编码225个氨基酸。生物信息学分析表明,该类蛋白具有亲水性,存在多个磷酸化位点,无信号肽结构域及剪切位点,定位于细胞质中,无跨膜结构域;二级结构分析表明,该蛋白α螺旋和无规则卷曲的比例达到90%以上;同源性比较及聚类分析表明,小麦TaWSI18蛋白同无芒雀麦(Bromus inermis,BAN15016)WSI18蛋白和二穗短柄草(Brachypodium distachyon,XP 003569641)LEA3蛋白具有高度的同源性,相似性分别为94%和70%。小麦TaWSI18基因编码蛋白的氨基酸序列的N端存在与LEA蛋白的N端区域高度保守的序列。表明小麦TaWSI18蛋白的性质与LEA3蛋白的相似,说明了小麦的TaWSI18蛋白可能与LEA3蛋白存在相同或相似的功能,为进一步研究其在小麦水分胁迫下的功能奠定基础。     

沉默干旱应答元件结合蛋白基因OsDREB1A对高温下水稻中褐飞虱卵孵化的影响

干旱应答元件结合蛋白(dehydration responsive element binding protein,DREB)广泛参与调控植物抗非生物胁迫反应,如低温、高温等逆境(文锦芬等,2019),但是否参与植物抗虫反应目前尚无报道。水稻中该家族基因成员OsDREB1A在低温下被诱导表达,能增加水稻在低温、高盐和干旱胁迫下的存活率(Ito et al.,2006);本课题组前期研究发现水稻中OsDREB1A基因在害虫为害后会被诱导表达。     

印度梨形孢的多种功能及其应用前景

印度梨形孢是一种可进行纯培养的类菌根真菌,该菌以菌丝体、菌丝卷、分枝或者圆形体的方式定殖于寄主植物根的胞间和胞内。已有研究表明:该菌能促进12科24种植物的生长,并能诱导植物产生系统抗性和提高对逆境胁迫的忍耐性,加快插枝侧根的形成和促进微繁殖植物的硬化。该菌在根分化区定殖的量高于根尖片断的量,在该菌与植物根部早期的识别过程中,涉及多种蛋白,但这些蛋白与真菌的作用方式并不清楚。另外,该菌在寄主植物上的成功生长涉及到了寄主细胞的死亡,但并未引起植物的逆境,而是在根的生长与真菌的繁殖之间达到了很好的平衡。     

植物脱水素对多种逆境的响应

综述了目前关于脱水素（Dehydrin,DHN）的研究进展,包括脱水素的蛋白结构特征、细胞定位及作用机制,脱水素在生物及非生物逆境下的转基因研究,脱水素的磷酸化修饰,脱水素的结合金属离子、清除活性氧、作为分子伴侣 保护酶活性等特性。展望了利用现代生物技术将脱水素用于提高植物对逆境的耐受力的应用前景,提出今后还需在脱水素作用机制、基因家族功能与生物胁迫相关性等几个方面进行深入研究。     

三个水稻逆转座子相关基因的逆境响应特征

 逆转座子是植物基因组的重要成分, 对基因组的大小、结构、功能和进化都有重要影响。研究表明多种生物和非生物逆境胁迫可以激活植物逆转座子的转录, 但其调控机制和功能还属未知。本研究从稻瘟菌侵染后云南地方水稻品种月亮谷的基因转录谱中筛选出3个逆转座子相关基因, 通过RT PCR分析了逆境胁迫处理对其表达水平的影响。结果表明, 稻瘟病菌、水杨酸、2, 4 D和NaCl处理水稻苗都能诱导这3个基因的快速转录, 表明这3个基因能够同时响应生物逆境和非生物逆境, 是研究该类逆转座子表达调控的良好候选基因。通过生物信息学分析还发现, 它们在月亮谷基因组中没有发生大的结构变异;且在水稻基因组中都具有与植物抗病相关的旁系同源物, 意味着其表达后可能对抗性产生影响, 因此, 这些基因在逆境和非生物逆境中的表达模式和功能值得关注。     

苹果树腐烂病菌含cupin结构域蛋白Vmcupin1的鉴定及功能分析

由苹果黑腐皮壳(Valsa mali)侵染引起的苹果树腐烂病是严重威胁我国苹果产业健康发展的重大枝干病害。揭示病菌致病机理有助于制定病害防控新策略。含cupin结构域蛋白是一个大的蛋白家族，广泛参与植物发育和逆境胁迫响应等多种生命活动。有关植物病原真菌中该类蛋白的研究报道很少，其参与菌丝生长和侵染致病的生物学功能尚不明确。基于V.mali与苹果树皮互作的转录组分析，发现一个在病菌侵染过程中显著上调表达的基因。蛋白序列特征分析发现，该蛋白含有1个典型的cupin结构域，且与其他物种含cupin结构域蛋白高度同源，将之命名为Vmcupin1。实时荧光定量分析发现Vmcupin1在病菌侵染过程中显著上调表达。创制了Vmcupin1缺失突变体和回补菌株，发现该基因缺失后，病菌生长速率在一定程度上降低，其致病力和适应H₂O₂和NaCl胁迫的能力显著降低，表明Vmcupin1在病菌营养生长、侵染致病，以及逆境胁迫中发挥重要功能。研究结果丰富了真菌含cupin结构域蛋白功能的认知，有助于全面解析腐烂病菌致病机理。     

植物干旱胁迫中的ABA研究

抗旱机埋的研究不断深入，ABA生理功能的认识不断深入，工厂规模化生产ABA的技术取得突破。在以上几重背景下对植物干旱胁迫中ABA的相关研究作了较详细和全面的综述，主要包括ABA在植物体内的分布与积累，干旱胁迫下植物根、茎、叶中ABA的反应ABA对干旱胁迫下植物的作用，ABA与基因的干旱胁迫诱导，ABA与干旱胁迫的信号转导等。     

致死中浓度吡虫啉对大豆蚜体内能源物质含量的影响

为探讨大豆蚜Aphis glycines Matsumura种群后代发生再猖獗的机制,本研究测定了在吡虫啉LC50的胁迫下,大豆蚜1、3、4龄若虫和有翅、无翅成虫体内可溶性蛋白、糖类、游离氨基酸和粗脂肪含量的变化。结果表明,在吡虫啉LC50胁迫下,大豆蚜若虫体内能源物质含量没有明显的变化,但是对成虫有显著的影响;大豆蚜成虫体内可溶性糖和游离氨基酸的含量显著升高;大豆蚜有翅成虫和无翅成虫体内粗脂肪和可溶性蛋白含量均明显升高。     

逆境胁迫对菘蓝幼苗靛玉红含量的影响

培养30 d的菘蓝无菌幼苗经250 mmol/L NaCl、自然干旱、20 mmol/L ABA、4℃低温等不同方式逆境处理,不同时间内取样,用高效液相色谱法对其中靛玉红的含量进行测定。结果表明:盐、干旱、ABA处理12 h内能提高菘蓝幼苗中靛玉红含量59.05%~161.67%,低温胁迫处理24 h也能提高靛玉红含量141.4%,说明适当逆境胁迫处理能有效提高菘蓝幼苗体内靛玉红的累积量,其中250 mmol/L NaCl胁迫处理效果最为显著。     

Identification of Maize Kernel Endosperm Proteins Associated with Resistance to Aflatoxin Contamination by Aspergillus flavus

ABSTRACT Aflatoxins are carcinogens produced mainly by Aspergillus flavus during infection of susceptible crops such as maize (Zea mays). Previously, embryo proteins from maize genotypes resistant or susceptible to A. flavus infection were compared using proteomics, and resistance-associated proteins were identified. Here, we report the comparison of maize endosperm proteins from five resistant and five susceptible genotypes, and the identification of additional resistance-associated proteins using the same approach. Ten protein spots were upregulated twofold or higher in resistant lines compared with susceptible ones. Peptide sequencing of these proteins identified them as a globulin-2 protein, late embryogenesis abundant proteins (LEA3 and LEA14), a stress-related peroxiredoxin antioxidant (PER1), heat-shock proteins (HSP17.2), a cold-regulated protein (COR), and an antifungal trypsin-inhibitor protein (TI). The gene encoding one such upregulated protein, PER1, was cloned and overexpressed in Escherichia coli. The overexpressed PER1 protein demonstrated peroxidase activity in vitro. In addition, per1 expression was significantly higher in the resistant genotype Mp420 than in the susceptible genotype B73 during the late stage of kernel development, and was significantly induced upon A. flavus infection, suggesting that it may play an important role in enhancing kernel stress tolerance and aflatoxin resistance. The significance of other identified proteins to host resistance and stress tolerance also is discussed.     

Identification of unique or elevated levels of kernel proteins in aflatoxin-resistant maize genotypes through proteome analysis

ABSTRACT Aflatoxins are carcinogens produced by Aspergillus flavus and A. parasiticus during infection of susceptible crops such as maize (Zea mays L.). Resistant maize genotypes have been identified, but the incorporation of resistance into commercial lines has been slow due to the lack of selectable markers. Here we report the identification of potential markers in resistant maize lines using a proteomics approach. Kernel embryo proteins from each of two resistant genotypes have been compared with those from a composite of five susceptible genotypes using large format two-dimensional gel electrophoresis. Through these comparisons, both quantitative and qualitative differences have been identified. Protein spots have been sequenced, and based on peptide sequence homology analysis, are categorized as follows: storage proteins (globulin 1 and globulin 2), late embryogenesis abundant (LEA) proteins related to drought or desiccation (LEA3 and LEA14), water- or osmo-stress related proteins (WSI18 and aldose reductase), and heat-stress related proteins (HSP16.9). Aldose reductase activity measured in resistant and susceptible genotypes before and after infection suggests the importance of constitutive levels of this enzyme to resistance. Results of this study point to a correlation between host resistance and stress tolerance. The putative function of each identified protein is discussed.     

马铃薯转GhABF2转录因子苗耐盐性研究

以转GhABF2转录因子马铃薯试管苗为材料,进行苗期耐盐性研究,以期了解该作物对逆境的适应性。实验结果表明:在不同浓度NaCl胁迫条件下,转GhABF2基因株系材料(T1、T2)与对照未转基因材料(WT)植株的干鲜重、生理生化指标的变化趋势基本一致,就各性状值的变化来看,转基因植株表现出了明显的抗逆性。随着NaCl胁迫浓度的增加,与对照非转基因植物WT相比,转GhABF2基因材料T1、T2的生物量显著增加;WT、T1、T2的叶绿素含量均随着盐浓度的增加而降低;可溶性糖、丙二醛、脯氨酸,SOD酶活性、POD酶活性均随着盐胁迫浓度的增加而升高;可溶性蛋白含量随着胁迫程度的加重略有下降,但变化趋势不显著。从植株的生长状态、生理生化等性状指标方面来看,转基因植株比对照非转基因植株表现出了更强的抗逆性。     

水稻二化螟热激蛋白的研究进展

水稻二化螟Chilo suppressalis(Walker)是水稻上的主要害虫之一,近年来在部分地区发生为害逐渐加重。热激蛋白是一类胁迫蛋白,在细胞生长、发育、分化、基因转录等功能方面具有重要的作用。本文综述了二化螟热激蛋白的研究进展。目前,已在二化螟体内鉴定出11种热激蛋白,它们分别属于热激蛋白90家族、热激蛋白70家族、热激蛋白60家族和小分子量热激蛋白家族。这些热激蛋白在二化螟生长发育中的调节作用也各不相同;同时,热激蛋白(Cshsp90,Cshsp70和Cshsp60)还与水稻二化螟的滞育有着紧密的联系。不同的热激蛋白对温度的响应大体可以分为三种类型:对高低温都有响应型、对低温响应型和对温度不响应型。最后,分析了二化螟热激蛋白研究过程中存在的问题,提出了该研究领域的展望。     

尖孢镰刀菌番茄专化型中SNARE蛋白FolSso1的功能分析

 SNARE(Soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptor)蛋白保守存在于丝状真菌中,在膜泡转运的过程中起着关键的作用。番茄枯萎病是由尖孢镰刀菌番茄专化型(Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici,Fol)引起的,严重威胁着番茄的生产。我们使用反向遗传学的方法来研究番茄枯萎病菌中SNARE蛋白FolSso1的功能,实验结果发现FolSSO1的基因缺失突变体菌丝生长速率降低,且产孢数量减少。另外,FolSSO1基因的缺失导致突变体相较于野生型菌株对细胞壁压力与细胞膜压力更加敏感。然后,在番茄果实和番茄植株的致病性实验中,我们发现FolSSO1的缺失并没有引起Fol致病性显著的变化。综上所述,本研究发现FolSSO1可以调控Fol营养生长,繁殖和对环境压力的响应过程,然而对Fol的致病过程并没有显著的调控作用。     

尖孢镰刀菌番茄专化型中SNARE蛋白FolSso1的功能分析

 SNARE(Soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptor)蛋白保守存在于丝状真菌中,在膜泡转运的过程中起着关键的作用。番茄枯萎病是由尖孢镰刀菌番茄专化型(Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici,Fol)引起的,严重威胁着番茄的生产。我们使用反向遗传学的方法来研究番茄枯萎病菌中SNARE蛋白FolSso1的功能,实验结果发现FolSSO1的基因缺失突变体菌丝生长速率降低,且产孢数量减少。另外,FolSSO1基因的缺失导致突变体相较于野生型菌株对细胞壁压力与细胞膜压力更加敏感。然后,在番茄果实和番茄植株的致病性实验中,我们发现FolSSO1的缺失并没有引起Fol致病性显著的变化。综上所述,本研究发现FolSSO1可以调控Fol营养生长,繁殖和对环境压力的响应过程,然而对Fol的致病过程并没有显著的调控作用。