水分胁迫对小麦叶绿体光化学活性的影响

小麦幼苗经-0.2 MPa PEG溶液根际胁迫处理24h后,类囊体膜叶绿素发射荧光强度F685/F735的比值上升;叶绿体PSI相对电子传递活性明显下降;同时PSI叶绿素蛋白复合体发生了显著降解。因此,推测PSI活性的降低可能与其叶绿素蛋白复合体的降解有关。水分胁迫也导致叶绿体Ca~(2+)-ATPase和Mg~(2+)-ATPase活性明显上升。     

干旱胁迫对油松和柴松钾钙离子流的影响

【目的】比较干旱胁迫下,油松与柴松幼苗根、叶对K~+、Ca~(2+)的积累规律及其根尖表皮细胞对K~+、Ca~(2+)的跨膜转运模式,从K~+、Ca~(2+)平衡的角度揭示2种松树幼苗对干旱胁迫的响应差异。【方法】以培育5个月的油松和柴松幼苗为试验材料,对其分别进行短期(连续7d不浇水)和长期(连续21d不浇水)干旱胁迫处理,以每周浇2次水的幼苗为对照,于干旱胁迫结束时采用原子吸收法测定2种松树根、叶中K~+、Ca~(2+)含量,采用非损伤微测技术检测根尖离子流速;同时在干旱胁迫结束后,对油松和柴松根尖分别采用500μmol/L质膜H~+-ATP酶抑制剂原钒酸钠(sodium orthovanadate,Vanadate)预处理50min、采用20mmol/L质膜K~+通道抑制剂氯化四乙胺(tetraethylammonium,TEA)预处理30min、采用1mmol/L质膜Ca~(2+)通道抑制剂三氯化钆(Gadolinium chloride,GdCl3)预处理1h、采用5μmol/L质膜Ca~(2+)-ATP酶抑制剂Eosin yellow(Eosin-Y)预处理1h,然后检测根尖K~+流与Ca~(2+)流。【结果】与对照相比,短期干旱胁迫对2种松树根、叶组织中K~+、Ca~(2+)含量影响不显著,但长期干旱胁迫下2种松树根、叶组织中K~+、Ca~(2+)含量显著减少,其中油松对K~+、Ca~(2+)的积累大于柴松。短期干旱胁迫诱导油松根尖K~+从对照的轻微外排转为内流,长期干旱胁迫则增强K~+外排流速;与对照相比,柴松在短期与长期干旱胁迫下K~+外排均加强;对照条件下油松Ca~(2+)内、外流基本平衡,短期胁迫下Ca~(2+)内流加强,长期胁迫下在根尖伸长区Ca~(2+)外排加强;柴松在短期与长期干旱胁迫下较对照不同程度地加强了Ca~(2+)外排;油松根尖表皮细胞的K~+和Ca~(2+)内流速度均大于柴松。TEA显著抑制2种松树K~+外流,但Vanadate显著促进2种松树K~+外流,且其对柴松的影响没有油松显著;Eosin-Y可有效抑制2种松树Ca~(2+)外排,但GdCl3仅显著抑制油松Ca~(2+)内流,对柴松Ca~(2+)外流无效。【结论】油松通过较高的H+-ATP酶活性调控依赖去极化激活的离子通道限制K~+外流,同时通过Ca~(2+)-ATP酶与Ca~(2+)通道调控细胞Ca~(2+)跨膜转运,在组织与根尖表皮细胞上减少K~+流失并维持Ca~(2+)平衡,因而较柴松抗旱性强。     

钙对SO_2胁迫下大叶黄杨某些生理指标的影响

本试验研究了钙对SO_2胁迫下大叶黄杨某些生理生化指标的影响。结果表明。Ca~(2+)处理能减少SO_2胁迫时MDA的积累；提高SOD和POD酶活性,减缓膜脂过氧化程度；缓解SO_2胁迫下大叶黄杨叶绿素的降解速度,提高叶片中可溶性蛋白的含量。但Ca~(2+)处理需要适当的浓度,浓度过高会产生负效应,Ca~(2+)调控的最佳浓度为25 mmol．L~(-1)。     

镉胁迫对甜瓜幼苗叶片叶绿体超微结构及光合色素质量分数的影响

为挖掘甜瓜抗镉种质资源,以野生、薄皮和厚皮甜瓜为试材,幼苗三叶一心时用不同质量浓度(0～100 mg·L~(-1))的镉溶液培养3 d后取第2片真叶制片,透射电镜观察叶绿体超微结构;培养7 d后测定光合色素质量分数。结果表明,正常生长条件下,叶绿体紧贴细胞内壁,呈梭形。而随着Cd~(2+)质量浓度增加,叶绿体逐渐呈离壁不规则形状,叶绿体膜部分缺失,淀粉粒体积明显变大。Cd~(2+)质量浓度最大时,薄皮和厚皮甜瓜叶绿体超微结构受损较重,片层结构排列无序、疏松,叶绿体膜部分裂解;野生甜瓜叶绿体结构相对稳定,淀粉粒体积明显增大,片层结构疏松解体。同等Cd~(2+)质量浓度对野生甜瓜叶绿体超微结构的影响最小,厚皮甜瓜叶绿体超微结构损伤最严重。Cd~(2+)质量浓度为25 mg·L~(-1)时,薄皮甜瓜叶片各色素质量分数均高于对照,Cd~(2+)质量浓度50 mg·L~(-1)时,光合色素质量分数低于对照;野生甜瓜和厚皮甜瓜各光合色素质量分数均逐步递减,且厚皮甜瓜降幅最大,野生甜瓜降幅最小。高浓度镉胁迫降低了甜瓜叶片光合色素质量分数,损坏了叶绿体结构,进而影响叶片的光合作用。供试的野生甜瓜幼苗抗镉性最强,厚皮甜瓜幼苗受镉胁迫最重。     

替码板栗芽体PCD过程中Ca~(2+)的时空变化

【目的】探讨Ca~(2+)在替码板栗品种X12芽体细胞程序性死亡(PCD)过程中的时空变化及其与芽体PCD的关系。【方法】利用焦锑酸盐沉淀的电镜细胞化学方法,研究替码板栗X12芽体PCD过程中(S1～S5时期) Ca~(2+)的时空变化。【结果】S1时期,细胞结构正常,Ca~(2+)主要分布在细胞壁和细胞间隙处,细胞质和细胞核内有少量Ca~(2+),液泡内Ca~(2+)含量极少;S2时期,部分细胞器轻微降解,细胞间隙中Ca~(2+)减少,细胞质、液泡膜和细胞核膜附近Ca~(2+)开始增多;S3时期,细胞进一步解体,细胞壁、液泡、细胞核降解严重,细胞间隙和细胞壁上Ca~(2+)颗粒极少,细胞质、细胞核、破裂的液泡内及液泡周围Ca~(2+)明显增多;S4时期,细胞降解严重,Ca~(2+)在细胞内呈无规则分布,质膜和细胞壁上较少,集中于破碎的液泡膜和液泡碎片处;S5时期,细胞器均降解破碎,Ca~(2+)随降解的细胞器碎片成块状聚集。【结论】替码板栗芽体PCD过程中Ca~(2+)呈动态变化,Ca~(2+)可能参与了PCD过程;细胞质、液泡和细胞核的Ca~(2+)内流可能是引起替码板栗芽体PCD的部分重要原因。     

拟南芥叶绿体发育必需蛋白PAC的原核表达及多克隆抗体制备

【目的】将拟南芥叶绿体发育必需蛋白PAC进行大肠杆菌原核表达和纯化,并免疫家兔,获得针对PAC蛋白的多克隆特异性抗体,为进一步研究PAC蛋白在叶绿体发育中的功能提供保证。【方法】将编码拟南芥PAC蛋白的cDNA克隆至原核表达载体pET-28a中,转化BL21(DE3)表达菌,经IPTG诱导后,对诱导产生的PAC蛋白进行镍柱亲和纯化和SDS-PAGE割胶纯化,并将纯化的PAC蛋白通过皮下注射免疫家兔,利用分离得到的抗血清,针对拟南芥野生型、PAC敲除突变系pac-1和PAC过表达系PACOE的总蛋白进行免疫印迹检测。【结果】成功构建了拟南芥基因PAC的原核表达载体pET-28a-PAC,在37℃、1mmol/L IPTG诱导4h的大肠杆菌细胞中,可检测到分子质量为38.9ku的重组蛋白,其大部分以可溶形式存在。用纯化诱导后的重组蛋白免疫家兔获得PAC抗血清,该抗血清能够有效地检测出1ng原核表达的PAC重组蛋白,并在植物样品中检测出1条分子质量约为35ku的条带。【结论】成功制备了PAC蛋白的多克隆抗体,可用于植物中PAC蛋白含量的检测。     

胡杨PeSOS1对拟南芥盐诱导H2O2信号途径的调控

【目的】研究胡杨质膜Na+/H+逆向转运蛋白(SOS1)通过H2O2信号途径对盐胁迫的感知和适应作用。【方法】克隆胡杨质膜SOS1基因(PeSOS1),并将其转化到拟南芥中,比较野生型和转PeSOS1基因拟南芥在100mmol/L NaCl胁迫下的萌发率,根长,干质量,K+、Na+和Ca2+含量,活体植株根尖离子流(K+、Na+和H+)的流动情况,H2O2的产生和抗氧化酶活性的变化以及抑制剂对根尖离子流的影响,分析100mmol/L NaCl胁迫下异源表达PeSOS1基因拟南芥与野生型拟南芥耐盐性的差异。【结果】在NaCl胁迫下,转PeSOS1基因拟南芥株系的萌发率、根长和干质量明显高于野生型拟南芥;转PeSOS1基因拟南芥K+和Ca2+含量也高于野生型拟南芥,而Na+含量较野生型拟南芥低。100mmol/L NaCl处理后,转PeSOS1基因拟南芥中K+和Na+的平衡(K+/Na+值)与NaCl胁迫前相比下降幅度较小。转PeSOS1基因植株在NaCl胁迫下能更快地产生H2O2,并使抗氧化酶保持较高的活性。SOS1抑制剂阿米洛利(Amiloride)对NaCl胁迫下野生型和转基因拟南芥根尖离子流的变化有明显影响,用质膜NADPH氧化酶抑制剂DPI(抑制H2O2的产生)处理后,转PeSOS1基因拟南芥根尖K+内流减弱,Na+外流和H+内流增强,植株维持K+和Na+平衡的能力减弱。【结论】在拟南芥中异源表达PeSOS1基因可促进H2O2快速产生,维持了SOS1mRNA的稳定性,调控了K+和Na+平衡,并激活了抗氧化防御系统,因而显著提高了其耐盐性。     

西伯利亚白刺愈伤组织耐盐生理及外源Ca2+的缓解效应

为探究外源Ca~(2+)对盐生植物耐盐调控机理,以西伯利亚白刺(Nitraria sibirica Pall.)愈伤组织为试验材料,研究不同浓度外源Ca~(2+)对盐胁迫下白刺愈伤组织生长、膜质过氧化程度、抗氧化酶系统及渗透调节物质含量的影响。结果表明,盐浓度≤150 mmol·L~(-1)时,施加一定浓度Ca~(2+)(≤10 mmol·L~(-1))可增加白刺愈伤组织相对生长率,降低电解质外渗率,减少丙二醛(MDA)含量,提高超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,同时提高可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量。当Ca~(2+)浓度过高(10 mmol·L~(-1))时,对白刺愈伤组织生理指标表现不同程度抑制,影响其正常代谢活动。说明一定浓度Ca~(2+)(≤10 mmol·L~(-1))可缓解盐胁迫(NaCl≤150 mmol·L~(-1))对白刺愈伤组织造成的伤害,盐胁迫浓度较高时,外施Ca~(2+)缓解作用较弱,有时表现抑制作用。     

高浓度CO2条件下拟南芥叶绿体结构观察

[目的]为今后CO2条件下植物生长发育的研究奠定基础.[方法]在高浓度和正常浓度CO2条件下,对拟南芥叶绿体超微结构和叶绿素含量等指标进行了对照研究.[结果]在高浓度CO2条件下,短期内叶绿体数量增加,体积变大,淀粉粒和脂质球增多,基粒片层和类囊体膨大,叶绿素含量、相对含水量均高于对照.但是,随着时间的延长,这些促进作用均减弱甚至出现胁迫状况.[结论]高浓度CO2在短期内会对叶绿体光合作用和植株生长总体起到促进作用,但延长时间,这种促进作用逐渐消失甚至有迹象会表现为抑制作用.     

水稻条纹病毒外壳蛋白叶绿体离体跨膜运输研究

【目的】明确离体条件下水稻条纹病毒（RSV）外壳蛋白（CP）能否进入叶绿体,为研究RSV的致病机理提供依据和方法。【方法】参考有关文献的方法提取获得水稻和小麦叶绿体,在离体条件下进行RSV-CP的叶绿体跨膜运输试验,同时研究孵育时间、病毒浓度等对RSV-CP在水稻叶绿体中离体跨膜运输的影响。【结果】在离体条件下5 min, RSV-CP即可进入RSV寄主植物水稻、小麦的叶绿体内,其离体跨膜运输的基本条件为RSV浓度58.1 μg/mL、孵育时间15 min。随着孵育时间的延长,进入叶绿体中的CP量有所增加;反应体系中RSV浓度加大,进入叶绿体中的RSV-CP量随之增加。【结论】离体条件下RSV-CP可进入寄主植物水稻、小麦的叶绿体中,病毒外壳蛋白进入叶绿体可能是其诱发花叶症状的主要原因之一。     

基因表达分析稻瘟菌7个Rho GTP酶的关系

【目的】Rho GTP酶是Ras超家族小G蛋白最主要成员。不同生物均含多种Rho GTP酶，相互之间存在密切关系，并共同参与调控多个信号转导途径。稻瘟菌基因组中存在7个Rho GTP酶，分析它们相互关系意义甚大。【方法】通过RT-PCR分析了MgCdc42不同状态下以及MgRho3插入失活状态下其它Rho GTP酶基因的表达变化。【结果】结果表明MgCdc42可能处于MgRho1、MgRho2和MgRhoX上游，对这些蛋白起正调控作用，对MgRac1和MgRho4起着负调控作用；MgRho3对MgRho1和MgCdc42的表达起正调控，对MgRac1和MgRho4的表达则起负调控作用；MgRho3与MgCdc42间关系复杂。【结论】稻瘟菌Rho GTP酶信号途径复杂，不同Rho GTP酶间存在相互调控关系，这将有助于进一步了解稻瘟菌等丝状真菌Rho GTP酶之间的相互关系。     

玉米质膜内在蛋白ZmPIP2;6响应渗透、盐和干旱胁迫的功能鉴定

【目的】质膜内在蛋白(plasma membrane intrinsic proteins,PIPs)广泛存在于植物细胞的膜系统上,在植物体内水分运输和水分平衡的过程中至关重要。对ZmPIP2;6在植物水分胁迫耐性中的功能进行探究,为玉米培育抗旱耐盐新品种提供优秀基因资源。【方法】分析并比对ZmPIP2;6与其他物种中报道参与水分胁迫的PIPs的氨基酸序列,构建ZmPIP2;6-GFP载体并通过PEG介导转化玉米原生质体,对ZmPIP2;6进行亚细胞定位。采集玉米的不同组织样品,包括根、茎、叶、未成熟雄穗、未成熟雌穗、胚和胚乳;对玉米进行PEG或NaCl处理,在处理的不同时间点采集玉米的根和叶样品。提取总RNA并通过qRT-PCR调查ZmPIP2;6在玉米不同组织以及在水分胁迫下的表达模式。构建ZmPIP2;6超表达载体,发展并鉴定ZmPIP2;6超表达拟南芥材料,观察转基因植株对渗透、盐及干旱胁迫的耐性生理表型,并测量其根长、叶片水分散失率等性状。检测在干旱或盐胁迫条件下,拟南芥胁迫信号通路上的相关基因在ZmPIP2;6超表达植株中的表达。【结果】氨基酸序列分析比对结果显示ZmPIP2;6具有PIP蛋白的典型结构与并且其他物种的PIP蛋白具有很高的同源性。转化玉米原生质体试验结果显示ZmPIP2;6蛋白定位在细胞质膜。qRT-PCR结果显示ZmPIP2;6在玉米未成熟雄穗中表达量最高,并且在玉米受到渗透和盐胁迫后根和叶中的ZmPIP2;6表达受到显著诱导。在MS固体培养基上进行渗透胁迫处理和盐胁迫处理以及进一步的土培试验中进行干旱胁迫处理,ZmPIP2;6超表达拟南芥植株相对野生型都显示出更强的胁迫耐性。在干旱或盐胁迫条件下,拟南芥胁迫信号通路上的相关基因在ZmPIP2;6超表达植株中的表达受到不同程度的影响。【结论】玉米内在质膜蛋白基因ZmPIP2;6在渗透或盐胁迫下表达上调,在拟南芥中超表达ZmPIP2;6会增强植株对渗透、盐和干旱胁迫的耐性,并且在盐或干旱胁迫条件下会影响拟南芥中胁迫相关基因的表达。ZmPIP2;6可能参与植物水分胁迫响应过程。     

外源Ca~(2+)对盐胁迫下唐古特白刺光合作用影响

为探究Ca~(2+)对盐生植物耐盐调节机理,以唐古特白刺(Nitraria tangutorum)为试验材料,研究施加不同浓度外源Ca~(2+)对盐胁迫下唐古特白刺光合作用影响。结果表明,盐浓度不高于300 mmol·L-1时,施加一定浓度Ca~(2+)(≤15 mmol·L-1)可增加唐古特白刺叶片相对含水量、叶绿素含量,提升净光合速率,增大气孔导度,降低胞间CO2浓度,同时提高PSⅡ最大光化学效率、PSⅡ实际光化学效率及光化学猝灭系数,且这种趋势随Ca~(2+)浓度增加而增加,而高浓度Ca~(2+)(15 mmol·L-1)对盐胁迫下唐古特白刺光合作用表现不同程度抑制作用。说明盐浓度低于300 mmol·L-1时,施加一定浓度Ca~(2+)能有效缓解盐胁迫对唐古特白刺光合作用影响;盐浓度超过300 mmol·L-1时,外施Ca~(2+)调节作用不明显,高浓度Ca~(2+)甚至对光合作用表现抑制作用。     

两种圆柏属植物叶绿体膜脂肪酸组成和ATP酶活力的季节变化特征与比较

以2种常绿的祁连圆柏(Sabina przewalskii Kom.)和圆柏(Sabina chinensis(Lin)Ant.)为材料,测定叶绿体膜脂脂肪酸组分及膜功能蛋白活力的季节变化,比较分析2种植物的种间差异.结果表明:祁连圆柏和圆柏叶绿体膜脂中不饱和脂肪酸亚油酸(18∶2)、亚麻酸(18∶3)与月平均气温呈显著负相关,而饱和脂肪酸棕榈酸(16∶0)和硬脂酸(18∶0)与月平均气温呈显著正相关;K~+Na~+-ATPase和Ca~(2+)Mg~(2+)-ATPase的活性也与月平均气温呈显著负相关.抗寒性强的祁连圆柏叶绿体膜脂中亚麻酸含量显著低于抗寒性弱的圆柏,而其饱和脂肪酸花生四烯酸含量显著高于圆柏.可见,季节性变化中不饱和脂肪酸的比例提高有利于圆柏属植物抗寒性增强,但不饱和脂肪酸含量高低并不是物种间抗寒性强弱的决定因素.     

Ca~(2+)/CaM参与了sHSP26增强玉米叶绿体耐干旱高温复合胁迫

以玉米(Zea mays L.)品种郑单958为试验材料,利用免疫印迹等技术,确定干旱高温复合胁迫条件下,Ca~(2+)/CaM对sHSP26的表达、叶绿体抗氧化防护酶活性的影响。结果显示:(1)高温、高温干旱复合胁迫下sHSP26的表达量明显高于对照和干旱,经CaCl_2预处理后能显著增强sHSP26的表达;(2)经CaCl_2预处理后,叶绿体内超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽还原酶(GR)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性显著增加,而经Ca~(2+)螯合剂EGTA及CaM抑制剂TFP和W7处理后,这些抗氧化防护酶活性显著下降。本研究表明,在干旱高温复合胁迫条件下适宜浓度的Ca~(2+)能够增强sHSP26的表达及提高叶绿体抗氧化防护酶活性,从而对叶绿体起到保护作用,提高植物耐热性。     

硫酸锌对酵母细胞的毒性作用

【目的】研究硫酸锌对酵母细胞的毒性作用,为揭示高浓度锌的毒性作用机理提供依据。【方法】以模式生物酵母细胞为材料,在YPD培养基中添加终浓度为0,0.5,1,3,5和10 mmol/L的硫酸锌进行毒性试验。缓解组为抗氧化剂AsA、NO清除剂c-PTIO和Ca~(2+)螯合剂EGTA分别与0.5或5 mmol/L硫酸锌同时作用。培养一定时间后,采用分光光度法、美蓝染色法和流式细胞术,研究硫酸锌对酵母细胞生长、细胞死亡率及胞内ROS、NO和Ca~(2+)水平的影响。【结果】低浓度硫酸锌(0.5 mmol/L)促进酵母细胞生长,而高浓度硫酸锌(1～10 mmol/L)抑制酵母细胞生长,诱导细胞死亡,且细胞死亡率随着硫酸锌浓度升高和胁迫时间延长而逐渐升高。酵母细胞经5 mmol/L硫酸锌胁迫12或24 h后,胞内ROS、NO和Ca~(2+)水平均显著高于对照组;但加入对应抗氧化剂AsA、NO清除剂c-PTIO和Ca~(2+)螯合剂EGTA后,酵母细胞死亡率均显著低于硫酸锌单独处理组。【结论】高浓度硫酸锌可诱导酵母细胞死亡,在此过程中ROS、NO和Ca~(2+)水平显著提高,从而造成毒性。     

PP1γ2对昆明小鼠精子成熟和运动性的调控作用

【目的】PP1γ2是一种特异表达于动物睾丸和精子的蛋白磷酸酶,为精子发生、运动性获得与调控所必需的关键酶,本文对PP1γ2与昆明小鼠精子成熟和运动性调控进行研究。【方法】通过Western-blot技术,分析昆明小鼠不同条件下附睾头和附睾尾精子中磷酸化和非磷酸化PP1γ2的蛋白质表达量,探讨磷酸酶抑制剂okadaic acid (OA)和cyliculin A (CA)对附睾头和附睾尾精子运动度的影响。【结果】附睾尾精子中磷酸化PP1γ2的蛋白水平远远高于附睾头精子的(P0.05);db-cAMP、IBMX和Ca~(2+)不改变磷酸化PP1γ2的蛋白水平;OA和CA能显著提高附睾头和附睾尾磷酸化PP1γ2的表达水平,且能显著提高精子(尤其是附睾头的精子)运动度。【结论】PP1γ2通过磷酸化和去磷酸化作用,其酶活性发生变化,从而对昆明小鼠附睾精子成熟和运动性进行调控,即在附睾头精子中PP1γ2酶活性较高,精子运动度较低;在附睾尾精子中PP1γ2酶活性较低,精子运动度得到显著提高。     

NaCl胁迫对沙葱苗期根系特征及无机离子含量的影响

【目的】研究NaCl胁迫对沙葱苗期根系形态特征及无机离子含量的影响,分析沙葱的耐盐强度,以提高沙葱在盐碱地上的生产能力,为盐碱地的开发利用提供参考。【方法】以沙葱幼苗为材料,采用盆栽法,经不同浓度(0(对照,CK),25,50,75,100,150 mmol/L) NaCl胁迫15 d后,研究沙葱根系干质量、鲜质量、长度、表面积、体积、活力和无机离子(K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+))含量的变化。【结果】随着NaCl浓度的增加,沙葱根系干、鲜质量和根系活力均呈降低趋势;而根系长度、表面积、体积均呈先增加后下降的趋势,当NaCl浓度为50 mmol/L时均达最大值。在不同浓度NaCl胁迫处理下,沙葱幼苗根系中Na~+、K~+含量均较对照增加,且当NaCl浓度为150 mmol/L时Na~+、K~+含量较高;但幼苗根系中Ca~(2+)、Mg~(2+)含量均较对照下降。【结论】适宜沙葱幼苗根系生长的NaCl浓度为25～50 mmol/L,此时根系生长良好,Ca~(2+)、Mg~(2+)含量无明显降低。     

玉米质膜内在蛋白ZmPIP2;6响应渗透、盐和 干旱胁迫的功能鉴定

【目的】质膜内在蛋白（plasma membrane intrinsic proteins,PIPs）广泛存在于植物细胞的膜系统上,在植物体内水分运输和水分平衡的过程中至关重要。对ZmPIP2;6在植物水分胁迫耐性中的功能进行探究,为玉米培育抗旱耐盐新品种提供优秀基因资源。【方法】分析并比对ZmPIP2;6与其他物种中报道参与水分胁迫的PIPs的氨基酸序列,构建ZmPIP2;6-GFP载体并通过PEG介导转化玉米原生质体,对ZmPIP2;6进行亚细胞定位。采集玉米的不同组织样品,包括根、茎、叶、未成熟雄穗、未成熟雌穗、胚和胚乳;对玉米进行PEG或NaCl处理,在处理的不同时间点采集玉米的根和叶样品。提取总RNA并通过qRT-PCR调查ZmPIP2;6在玉米不同组织以及在水分胁迫下的表达模式。构建ZmPIP2;6超表达载体,发展并鉴定ZmPIP2;6超表达拟南芥材料,观察转基因植株对渗透、盐及干旱胁迫的耐性生理表型,并测量其根长、叶片水分散失率等性状。检测在干旱或盐胁迫条件下,拟南芥胁迫信号通路上的相关基因在ZmPIP2;6超表达植株中的表达。【结果】氨基酸序列分析比对结果显示ZmPIP2;6具有PIP蛋白的典型结构与并且其他物种的PIP蛋白具有很高的同源性。转化玉米原生质体试验结果显示ZmPIP2;6蛋白定位在细胞质膜。qRT-PCR结果显示ZmPIP2;6在玉米未成熟雄穗中表达量最高,并且在玉米受到渗透和盐胁迫后根和叶中的ZmPIP2;6表达受到显著诱导。在MS固体培养基上进行渗透胁迫处理和盐胁迫处理以及进一步的土培试验中进行干旱胁迫处理,ZmPIP2;6超表达拟南芥植株相对野生型都显示出更强的胁迫耐性。在干旱或盐胁迫条件下,拟南芥胁迫信号通路上的相关基因在ZmPIP2;6超表达植株中的表达受到不同程度的影响。【结论】玉米内在质膜蛋白基因ZmPIP2;6在渗透或盐胁迫下表达上调,在拟南芥中超表达ZmPIP2;6会增强植株对渗透、盐和干旱胁迫的耐性,并且在盐或干旱胁迫条件下会影响拟南芥中胁迫相关基因的表达。ZmPIP2;6可能参与植物水分胁迫响应过程。     

寄生疫霉菌侵染拟南芥相关microRNA靶标调控网络分析

【目的】分析寄生疫霉菌侵染胁迫下拟南芥表达的microRNA,为探明microRNA对应靶标基因的调控网络及其可能的病理学和生物学功能奠定基础。【方法】以寄生疫霉菌(Phytophthora parasitica)和模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)为材料,鉴定在病菌侵染胁迫下拟南芥表达的microRNA,构建其靶标调控网络,并进行Gene Ontology和蛋白质结构域富集分析。【结果】在寄生疫霉菌侵染拟南芥的Solexa测序文库中鉴定39条拟南芥microRNA,筛选出了5个转录因子相关的调控网络;Gene Ontology富集结果表明,在生物学过程中,转录调控相关的基因显著富集;蛋白质结构域富集结果表明,靶基因中转录因子显著富集。【结论】拟南芥响应寄生疫霉菌microRNA靶标基因的功能主要集中在转录因子的调控功能上。