耐辐射异常球菌K+吸收蛋白ktrA基因功能研究

耐辐射异常球菌(D. radiodurans R1)ktrA基因(DR_1666)编码的K+吸收蛋白在盐胁迫和渗透胁迫中起着重要作用。采用QRT\|PCR分析表明在盐和D\|山梨糖醇胁迫条件下,野生型菌株中ktrA基因表达均显著上调。同时采用融合PCR方法和同源重组技术,构建ktrA基因缺失突变株(ΔktrA),以野生型菌株DR做对照,分别用不同浓度的氯化钾和D\|山梨糖醇对突变株进行胁迫处理。结果显示,突变株ΔktrA对氯化钾和D\|山梨糖醇的敏感性明显高于野生型,表明ktrA基因在菌株耐受高盐和高渗透胁迫时起重要作用。该结果为深入研究D. radiodurans R1菌株中ktrA基因的功能提供了很好的基础。     

外源H2O2对盐胁迫下甜瓜生理特性的影响

为了解外源H₂O₂对盐胁迫下甜瓜生长发育的影响，本研究以甜瓜“小麦酥”为试材，以NaCl作为盐胁迫处理，研究不同浓度的H₂O₂对盐胁迫下甜瓜生长及相关生理特性的影响。结果表明，盐胁迫抑制了甜瓜生长，叶绿素含量和GSH/GSSG比值降低，但膜脂过氧化水平、SOD和CAT的酶活性、GSSG和GSH+GSSG含量提高。适宜浓度的H₂O₂能缓解盐胁迫对甜瓜生长的影响，有效提高甜瓜逆境下叶绿素水平。施用H₂O₂能较好地缓解膜脂过氧化，激活甜瓜逆境下的抗氧化酶活性，但随着H₂O₂处理浓度的提高，对甜瓜盐胁迫伤害的缓解效应下降,氧化还原指标呈先升高后降低的趋势。因此，H₂O₂处理对盐胁迫下甜瓜的逆境伤害具有缓解作用，且具有一定的浓度效应，当H₂O₂浓度为10～15 mmol/L时，能较好地提高甜瓜...     

耐辐射异常球菌高温胁迫下双组份系统 dtrAB基因的功能分析

分析预测了耐辐射异常球菌(Deinococcus radiodurans)基因组中的一对双组份蛋白DtrA（DR_A0009）和DtrB（DR_A0010）。生物学软件分析结果显示,DtrA含有组氨酸激酶（HisKA_3）结构域和ATP酶（HATPase_c）结构域,且有4个跨膜区;DtrB含有接收结构域和HTH结构域,且有Lux家族的调控蛋白。两者共同构成一个转录单元。分别构建了dtrA和dtrB基因缺失突变株（ΔdtrA和ΔdtrB）,发现42℃高温胁迫条件下,2个突变株的生长和生存率明显低于野生型菌株,而正常培养温度（30°C）条件下,突变株和野生型菌株的生长无差异。QRT\|PCR分析显示,dtrA或dtrB基因突变导致了热激相关基因发生下调。推测双组份蛋白DtrAB参与了耐辐射异常球菌在高温胁迫下的调控作用。     

MutL调控水稻黄单胞菌的致病力

为了了解水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae,Xoo)中 的MutL/MutS系统是否参与DNA修复以及是否调控病原菌的致病力,构建了mutL突变体,比较了野生型与mutL突变体的突变率差异,野生型、mutL突变体及其互补菌株侵染水稻的能力。结果显示,mutL突变导致Xoo在H₂O₂胁迫下的突变率显著升高,mutL突变导致Xoo致病力下降,表明DNA错配修复蛋白MutL参与Xoo的DNA修复并正调控Xoo致病力。     

高温胁迫对马铃薯幼苗活性氧代谢及生理特性的影响

高温是限制马铃薯生长和稳产的重要环境胁迫因子,研究高温胁迫下马铃薯活性氧代谢及相关生理指标变化,对培育耐热型马铃薯品种（系）具有重要意义。以马铃薯栽培种费乌瑞它为研究对象,进行高温胁迫、正常温度恢复处理,对O^-₂·及H₂O₂活性进行组织化学定位,检测幼苗抗氧化酶（APX、CAT、POD、SOD）活性、脯氨酸含量和可溶性蛋白含量。结果表明：高温胁迫后,马铃薯幼苗O^-₂·、H₂O₂与MDA含量明显提高,4种抗氧化酶活性均增强,可溶性蛋白含量降低,脯氨酸含量升高。解除高温胁迫24 h后,O^-₂·及H₂O₂含量明显降低,POD活性降低,可溶性蛋白恢复正常;抗氧化酶APX、CAT和SOD的活性持续增强,脯氨酸含量保持较高水平。适度高温胁迫能提高马铃薯费乌瑞它耐热性的抗氧化机制,APX、CAT、SOD和脯氨酸可作为耐热性鉴定生理指标,并维...     

茶多酚对铅胁迫下烟草生理指标及铅积累的影响

为探讨外源茶多酚对烟草铅胁迫的影响，采用盆栽试验模拟土壤铅(Pb,750 mg/kg)污染，研究外施茶多酚(TP,0、300、600、900 mg/kg)对烤烟K326叶片抗氧化、氮代谢关键指标以及对烟株生物量、Pb积累的影响。结果表明，Pb胁迫下，烟株生物量受到显著抑制，烟叶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、亚硝酸还原酶(Ni R)活性以及丙二醛(MDA)、活性氧(ROS)、过氧化氢(H₂O₂)、硝态氮(NO₃^--N)、可溶性蛋白含量升高，过氧化氢酶(CAT)和硝酸还原酶(NR)活性降低；添加茶多酚能提高烟株生物量和烟叶CAT活性，清除过多的ROS和H₂O₂，抑制MDA积累，同时激活NR，促进NO₃^--N转化，减少可溶性蛋白生成，降低NiR活性。Pb胁迫使烟株根、茎、叶中Pb含量分别增至CK(正常生长)的16.9倍、7.6倍、3.7倍；添加茶多酚后，各部位及全株Pb含量和积累量均较单一Pb胁迫处理...     

外源过氧化氢对水曲柳体胚发生中外植体抗氧化生理特性的影响

为了探讨外源过氧化氢（H₂O₂）对水曲柳体胚发生过程中外植体内部抗氧化物质、抗氧化酶、一氧化氮（NO）等的影响,以成熟水曲柳子叶胚为外植体诱导体胚发生,通过对体胚发生过程中不同时间段的外植体取材,测定其内部生理变化,分析外源H₂O₂对水曲柳内部生理生化的影响。结果表明：外源H₂O₂的添加,对水曲柳体胚发生过程中还原性抗坏血酸（ASA）的质量摩尔浓度的影响主要在中后期阶段（42 d）,且H₂O₂添加组高于对照组2.14%,对还原性谷胱甘肽（GSH）的影响在前期阶段（14 d）,H₂O₂添加组是对照组的3.23倍;外源H₂O₂处理提高外植体H₂O₂的质量摩尔浓度,在14 d时,外源H₂O₂处理和对照的H₂O₂     

姜黄素通过Nrf2信号通路对H2O2诱导奶牛乳腺上皮细胞氧化应激的缓解

【目的】验证姜黄素是否能够通过转录因子E2相关因子2（Nuclear factor E2-related factor 2,Nrf2）信号通路减轻H₂O₂诱导的奶牛乳腺上皮细胞的氧化应激,为防治围产期奶牛代谢紊乱导致的氧化损伤提供理论依据。【方法】培养奶牛乳腺上皮细胞（MAC-T）,用500 μmol·L^-1H₂O₂处理MAC-T细胞24 h后加入不同浓度的姜黄素（0、5、15或30 μmol·L^-1）处理3 h;MAC-T细胞转染Nrf2 siRNA 48 h后,用500 μmol·L ^-1 H₂O₂处理奶牛乳腺上皮细胞系MAC-T细胞24 h后加入不同浓度的姜黄素（0、5、15或30 μmol·L^-1）处理3 h。采用实时定量PCR（Quantitative real-time PCR,qPCR）、蛋白免疫印迹（Western blot,WB）和试剂盒等方法,检测Nrf2的蛋白表达量及下游靶基因NAD（P）H醌氧化还原酶1（NAD(P)H quinone oxidoreductase 1,NQO1）和血红素加氧酶1（Heme oxygenase 1,HO-1）的mRNA及蛋白表达量和超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase,SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（Glutathione peroxidase,GSH-Px）、过氧化氢酶（Catalase,CAT）和丙二醛（Malondialdehyde,MDA）等氧化应激相关指标的活性及含量。【结果】（1）H₂O₂处理组MAC-T细胞中MDA含量显著高于对照组（P<0.01）,而CAT、SOD和GSH-Px的活性显著低于对照组（P<0.01）。15 μmol·L^-1姜黄素+H₂O₂共同处理组和30 μmol·L^-1姜黄素+H₂O₂共同处理组MAC-T细胞中MDA的含量显著低于H₂O₂处理组（P<0.01）,而CAT、SOD和GSH-Px的活性显著高于H₂O₂处理组（P<0.05,P<0.01）。（2）H₂O₂处理组总Nrf2蛋白水平显著低于对照组（P<0.01）,H₂O₂处理组Nrf2下游基因HO-1和NQO1的mRNA及蛋白表达量也显著低于对照组（P<0.01）。姜黄素处理组总Nrf2蛋白表达水平显著高于对照组（P<0.01）,姜黄素处理组HO-1和NQO1的mRNA及蛋白表达量也显著高于对照组（P<0.01）。姜黄素+H₂O₂处理组总Nrf2蛋白表达水平显著高于H₂O₂处理组（P<0.01）,姜黄素+H₂O₂处理组HO-1和NQO1的mRNA及蛋白表达量也显著高于H₂O₂处理组（P<0.01）。（3）si-Nrf2组与对照组相比,Nrf2的mRNA表达水平显著降低（P<0.01）。si-Control+H₂O₂+姜黄素组与si-Control+H₂O₂组相比,MDA的含量显著降低（P<0.01）,而CAT、SOD和GSH-Px的活性显著升高（P<0.01）。si-Nrf2+H₂O₂+姜黄素处理组与si-Control+H₂O₂+姜黄素组相比,MDA的含量显著升高（P<0.01）,而CAT、SOD和GSH-Px活性显著降低（P<0.01）。【结论】姜黄素可以通过增加Nrf2的表达,诱导下游抗氧化分子的转录从而缓解H₂O₂诱导奶牛乳腺上皮细胞的氧化应激。本研究为防治围产期奶牛代谢紊乱导致的奶牛乳腺上皮细胞氧化损伤提供理论依据。     

干旱胁迫对小麦品种百农207叶片生理特性的影响

采用PEG-6000模拟干旱环境,研究了PEG胁迫对百农207幼苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽还原酶(GR)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)等抗氧化酶及抗坏血酸氧化酶(AO)活性,以及过氧化氢(H₂O₂)、抗坏血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)含量、相对含水量的影响。结果表明,与对照相比,PEG胁迫使百农207幼苗叶片APX活性、GSH及H₂O₂含量显著增加,而使SOD、CAT、GR和AO活性、AsA含量及相对含水量均显著下降。本研究说明,PEG对百农207幼苗造成了氧化胁迫,而百农207幼苗则可以通过增强抗氧化酶APX活性、抗氧化物质GSH含量及降低抗坏血酸氧化酶AO活性而提高其抗旱性。     

脱落酸通过提高抗氧化酶活性与基因表达参与富氢水增强番茄幼苗抗旱性

以15%聚乙二醇6000(PEG-6000)处理模拟干旱胁迫,研究了氢气(H₂)和脱落酸(ABA)在番茄(Solanum lycopersicum L.)幼苗抵抗干旱胁迫中的作用及其相互关系。结果表明,外源H₂和ABA均可促进番茄在干旱胁迫下的生长,其中富氢水(HRW,H₂供体)和ABA最适浓度分别为75%和150 μmol·L^-1。干旱胁迫下,HRW处理能显著增加番茄幼苗叶片内源ABA含量及其关键基因表达。同时,HRW和ABA单独及其共同处理的番茄幼苗叶片丙二醛(MDA)含量较PEG处理分别降低了34.8%、32.6%和37.0%;而超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性及其基因表达显著高于PEG处理。另外,ABA抑制剂氟啶酮(FLU)抑制了HRW对干旱胁迫下番茄幼苗生长的促进作用,说明H₂促进干旱胁迫下番茄幼苗的生长可能需要ABA的参与。FLU抑制了HRW对干旱胁迫下叶片MDA含量的降低作用。此外,FLU抑制了HRW对干旱胁迫下叶片SOD、CAT和APX的活性及其基因表达的增加作用,说明H₂增强番茄幼苗抗氧化酶活性及其基因表达需要ABA的参与。可见,ABA参与了H₂增强番茄幼苗的抗旱性,这一过程是通过抑制MDA积累和提高抗氧化酶活性及其基因表达来实现的。     

耐辐射奇球菌光敏色素基因缺失突变株的构建及其功能研究

利用PCR和体内同源重组技术，对耐辐射奇球菌（Deinococcus radiodurans R1）中光敏色素基因诱导缺失突变，构建了突变株bphP^-。对突变株分别进行不同剂量电离辐射（IR）和不同浓度过氧化氢（H2O2）处理，并以野生株R1做对照。结果表明：与野生株相比，突变株bphP^-对过氧化氢的敏感性明显上升，而对电离辐射的抗性野生型基本不变。不同性质的光照试验显示，强白光对野生菌株和光敏色素突变的耐辐射奇球菌都具有显著的抑制菌落生长作用，两者差异不明显。红光和蓝光对野生株和突变株的生长都没有明显的抑制作用。强白光照射对没有光敏色素调控体系的大肠杆菌K12菌株抑制不明显。因此，耐辐射奇球菌中光敏色素可能主要是作为氧化环境信号传递和调控的蛋白。     

通过缺失大丽轮枝菌Vdku80构建其高效基因敲除受体菌株

【目的】验证大丽轮枝菌（Verticillium dahliae）非同源末端连接途径关键基因Vdku80的功能,构建高效的大丽轮枝菌基因敲除受体菌株。【方法】利用常规基因敲除的方法,构建大丽轮枝菌Vdku80基因缺失的突变体菌株ΔVdku80。即将Vdku80的同源重组DNA片段（Vdku80的基因组上下游DNA片段之间连接潮霉素抗性基因）通过农杆菌介导的转化转入大丽轮枝菌,通过同源区段的重组,潮霉素抗性基因便会替换掉野生型Vdku80,从而获得突变体菌株ΔVdku80。对突变体菌株ΔVdku80的生物学表型,即生长速率、产孢量和对棉花的致病性进行测试。分别以大丽轮枝菌野生型菌株和ΔVdku80作为受体菌株,采用上述基因敲除方法测试2个几丁质合成酶编码基因ChsV和ChsVI的基因敲除效率。【结果】成功构建了Vdku80缺失突变体ΔVdku80。野生型和突变体菌株ΔVdku80在PDA培养基上的菌落形态相似,且培养8 d后菌落直径无明显差别。野生型和突变体菌株ΔVdku80产孢高峰均出现在摇瓶培养后第5天,且该时期产孢量亦无明显的变化。浓度为0.02%的MMS对野生型和突变体菌株ΔVdku80的生长均有明显的抑制作用,且抑制程度相同。接种野生型和突变体菌株ΔVdku80 4周后,棉株真叶均开始表现出萎蔫、褪绿等发病症状,野生型和突变体菌株ΔVdku80对棉花造成的病情指数分别为54.2±4.9和53.6±5.4,亦无明显变化。因此,突变体菌株ΔVdku80的生长速率、产孢量和致病性相对于野生型菌株均未发生明显变化。使用野生型菌株作为基因敲除的受体菌株,几丁质合成酶编码基因ChsV和ChsVI的基因敲除转化子在总转化子中的比例分别为44%和31%;而使用ΔVdku80作为基因敲除的受体菌株,几丁质合成酶编码基因ChsV和ChsVI基因敲除转化子在总转化子中的比例分别为94%和87%。【结论】Vdku80缺失的菌株ΔVdku80作为受体菌株可以提高其他基因的基因敲除效率,且Vdku80的缺失对大丽轮枝菌的生长速率、产孢量和致病性均无影响,因此不会干扰其他基因的敲除所带来的表型变化。Vdku80缺失的菌株ΔVdku80可作为高效的大丽轮枝菌基因敲除受体菌株。     

香蕉枯萎病菌4号生理小种中性海藻糖酶NTH1基因敲除和功能分析

为了研究中性海藻糖酶在香蕉枯萎病菌4号生理小种（Foc4-37）致病和耐受不良环境中的作用,笔者构建了中性海藻糖酶编码基因敲除突变体Δnth1,并对敲除突变体的致病力、生物学特性和对氰烯菌酯的抗药性开展测定分析。结果表明:与野生型相比,Δnth1菌落生长缓慢、孢子萌发率下降,对巴西蕉苗致病力明显减弱,但产孢量没有显著差异,对氰烯菌酯的敏感性（EC₅₀=6.07 mg·L?1）也无明显变化。由此推断NTH1基因参与调控香蕉枯萎病菌的分生孢子萌发和生长,参与细胞壁合成和氧化应激反应的应答,不参与FOC对渗透压力、高糖和高低温胁迫的应答。     

Genome sequence of the radioresistant bacterium Deinococcus radiodurans R1

The complete genome sequence of the radiation-resistant bacterium Deinococcus radiodurans R1 is composed of two chromosomes (2,648,638 and 412,348 base pairs), a megaplasmid (177,466 base pairs), and a small plasmid (45,704 base pairs), yielding a total genome of 3,284, 156 base pairs. Multiple components distributed on the chromosomes and megaplasmid that contribute to the ability of D. radiodurans to survive under conditions of starvation, oxidative stress, and high amounts of DNA damage were identified. Deinococcus radiodurans represents an organism in which all systems for DNA repair, DNA damage export, desiccation and starvation recovery, and genetic redundancy are present in one cell.     

过表达毛白杨线粒体APX基因烟草提高抗逆能力的研究

  目的  为了研究毛白杨线粒体APX（PtomtAPX）在抗逆过程中的作用,本研究对过表达PtomtAPX的转基因烟草进行抗逆研究。  方法  对过表达PtomtAPX烟草和野生型烟草进行干旱、盐、氧化胁迫处理后,测量相对含水量、叶绿素含量、丙二醛含量、APX活性、AsA消耗量、NADP/NADPH比值和SOD活性。  结果  通过对比转基因烟草植株与野生型植株的生长差异发现,在氧化胁迫、盐胁迫和干旱胁迫下,转PtomtAPX基因烟草的APX活性、相对含水量、叶绿素含量、AsA消耗量、NADP/NADPH比值升高量均明显高于野生型,其中转PtomtAPX基因烟草的APX活性为野生型的1.77倍,平均相对含水量为野生型的1.15倍,叶绿素含量为野生型的1.6倍,AsA消耗量为野生型的1.11倍,NADP/NADPH值为野生型的1.18倍,表明过表达PtomtAPX转基因植株清除活性氧的能力更强。  结论  在非生物胁迫下,PtomtAPX能消除H₂O₂,防止细胞损伤,在植物抗逆中发挥重要作用。      

过表达胡杨PeAnn1负调控拟南芥的抗旱性

目的Annexins是原核生物和真核生物中普遍存在的一大类膜联蛋白家族，能够参与氧化胁迫、热胁迫、干旱胁迫和盐胁迫等许多胁迫响应过程。但在胡杨中，对膜联蛋白家族在抗逆性中的作用情况还缺乏了解。本文研究胡杨Anneixn1在植物耐受渗透胁迫和干旱中的作用。方法本研究对渗透胁迫诱导的PeAnn1基因表达进行检测，对PeAnn1进行相关生物信息学分析，与毛白杨、拟南芥、大豆和水稻膜联蛋白基因家族成员进行序列比对和系统进化树分析，以过表达PeAnn1拟南芥（PeAnn1-OE1和PeAnn1-OE2）、Annexin1突变体（atann1）和野生型拟南芥（WT）为实验材料，利用不同浓度甘露醇处理（0、150、200、250、300 mmol/L）模拟渗透胁迫，并对各株系进行土壤干旱和复水处理，测定了不同处理株系的萌发率、根长、叶绿素含量及荧光参数、过氧化氢含量、抗氧化酶活性和基因表达等指标，分析了不同基因型拟南芥的抗旱性。结果短期渗透胁迫处理诱导了胡杨叶片中PeAnn1基因的上调表达。PeAnn1基因序列与毛白杨PtAnn1相似度最高，与PtAnn1亲缘关系较近。在甘露醇培养基上，过表达PeAnn1拟南芥的生存率和根长生长受到明显的抑制，且随着甘露醇浓度的升高，差异显著（P < 0.05）。土壤干旱8 d后测得的转基因拟南芥的叶绿素SPAD值、PSⅡ最大光量子效率（F_v/F_m）、实际光合量子产量（ΦPSⅡ）和相对电子传递速率（ETR）均显著低于野生型和突变体（P < 0.05）。复水后，PeAnn1转基因拟南芥光合参数的恢复程度也较低。在渗透胁迫下，转基因植株抗氧化物酶SOD、POD、CAT的活性以及编码基因的表达量显著低于野生型和突变体，不能清除过多活性氧，导致氧化伤害。结论以上结果表明，过表达PeAnn1降低了拟南芥对水分逆境的抗性。      

Silencing of OsXDH reveals the role of purine metabolism in dark tolerance in rice seedlings

Xanthine dehydrogenase(XDH) is a crucial enzyme involved in purine metabolism. To evaluate the effect of XDH deficiency on rice growth during dark treatment, wild type(WT) Nipponbare(Oryza sativa L.) and two independent transgenic lines with severe RNAi suppression(xdh3 and xdh4) were used in the present experiment. Under normal growth conditions, chlorophyll levels and biomass were indistinguishable between WT and the two RNAi transgenic lines, but XDH enzyme activity and ureide levels were suppressed in XDH RNAi transgenic lines. When XDH RNAi transgenic lines were subjected to dark treatment, chlorophyll content and biomass were significantly decreased, while O_2~–· production rate and malonaldehyde(MDA) were significantly increased compared to WT. The spraying test of exogenous allantoin raised chlorophyll content and biomass and reduced O_2~–· production rate and MDA in WT and both transgenic lines, and it also simultaneously reduced differences between RNAi and WT plants caused by XDH deficiency in growth potential and anti-oxidative capacity under dark treatment. These results suggested that fully functional purine metabolism plays an important role in reducing the sensitivity of rice seedlings to dark stress.     

Xanthine oxidase activity in Pig’s blood and oxidative stress assay

Indicators for xanthine oxidase activity and lipid metabolism were elevated in the blood of one- or two-month-old Landrace piglets and weanlings with different genotypes, which signaled oxidative stress present in the animals in this stage of life. A xanthine oxidase activity assay is proposed for use in assessing the sensitivity of pigs to oxidative stress.