初花期淹水胁迫对大豆叶片AsA-GSH循环的损伤及烯效唑的缓解效应

【目的】研究淹水胁迫对初花期（R1）大豆叶片抗坏血酸-谷胱甘肽（AsA-GSH）循环的影响及烯效唑（uniconazole,S3307）的调控效应,为提高大豆耐涝性及烯效唑的应用提供理论依据。【方法】2019年在黑龙江八一农垦大学国家杂粮工程技术研究中心盆栽场,以耐涝品种垦丰14和涝渍敏感品种垦丰16为试验材料,进行盆栽试验。待植株生长至R1期时叶片喷施S3307（浓度为50 mg·L^-1,喷施量为225 L·hm^-2）,喷施5 d后开始淹水胁迫处理,分别于淹水后0 d（R1+5）、5 d（R1+10）和恢复正常水分处理5 d（R1+15）后进行取样,以2个品种大豆正常水分管理为对照组(CK)、淹水胁迫处理（W）和淹水胁迫处理+S3307（W+S）为处理组,分别采用分光光度计法对各项生理指标进行测定,研究淹水胁迫对大豆叶片膜脂过氧化程度（MDA）、活性氧（ROS）和AsA-GSH循环系统中非酶抗氧化剂（AsA、DHA、GSH和GSSG）和关键酶（APX、GR、MDHAR和DHAR）的影响及S3307的缓解效应。【结果】R1期,淹水胁迫R1+5时,与CK相比,喷施S3307降低了垦丰14和垦丰16叶片内MDA、$\mathop{{O}}_{2}^{{\mathop{}_{\ ·}^{-}}}$产生速率和H₂O₂含量,同时提高了AsA-GSH循环中非酶抗氧化剂和关键酶含量,以维持ROS平衡,促进2种大豆品种的生长发育。淹水胁迫R1+10时,W处理增加了垦丰14和垦丰16 2个大豆品种叶片内MDA含量,分别较CK显著增加40.02%和37.53%,并加速了ROS（$\mathop{{O}}_{2}^{{\mathop{}_{\ ·}^{-}}}$和H₂O₂）的积累,淹水胁迫下2个品种$\mathop{{O}}_{2}^{{\mathop{}_{\ ·}^{-}}}$产生速率分别较CK显著增加60.29%和27.77%,H₂O₂含量分别较CK显著增加49.45%和43.40%,且涝渍敏感品种垦丰16的受害程度大于耐涝品种垦丰14,同时,在淹水胁迫下,2个品种叶片内的抗氧化物质和关键酶活性均有所提高,以适应淹水胁迫所产生的应激反应。叶面喷施S3307后,W+S处理可进一步提高2个大豆品种淹水胁迫下抗氧化物质（AsA、GSH）、氧化还原物质（DHA、GSSG）及总抗坏血酸（AsA+DHA）和总谷胱甘肽（GSH+GSSG）含量,并提高抗氧化酶（APX、GR、MDHAR、DHAR）活性,降低叶片MDA含量,抑制ROS积累,减少淹水胁迫对膜系统造成的伤害。恢复正常水分处理5 d（R1+15）后,2个品种W处理的上述指标均有所降低,但W+S处理能维持大豆叶片内较高的抗氧化酶活性和抗氧化物质含量,加速清除MDA和ROS的过度积累,促进淹水胁迫下大豆叶片内AsA-GSH循环运转,进而促进大豆品种叶片恢复至正常状态。【结论】淹水胁迫对大豆叶片膜脂过氧化程度、ROS积累及AsA-GSH循环中关键酶活性和非酶抗氧化剂具有不同程度的影响,喷施S3307可在一定程度上提高关键酶活性,提高抗氧化能力,减缓淹水胁迫所造成的危害。     

外源增钾缓解铵胁迫下小麦根系受抑

分别对硝态氮($\text{NO}_{3}^{-}-\text{N}$)和铵态氮($\text{NH}_{4}^{+}-\text{N}$)培养下的小麦幼苗进行不同水平的钾处理(低钾,1 mmol·L^-1;正常,3 mmol·L^-1;高钾,6 mmol·L^-1),探究外源供钾对缓解铵胁迫下小麦根系生长受抑的效果与作用机理。结果表明,$\text{NH}_{4}^{+}-\text{N}$条件下,小麦叶片和根系中的$\text{NH}_{4}^{+}$含量较$\text{NO}_{3}^{-}-\text{N}$条件下显著(P<0.05)增加,根系生长受到抑制,与$\text{NO}_{3}^{-}-\text{N}$条件下的植株相比,$\text{NH}_{4}^{+}-\text{N}$条件下相同钾水平的小麦幼苗总根长、根表面积、根体积均显著(P<0.05)减少。随着施钾水平的升高,根系受抑制的情况得到缓解。$\text{NH}_{4}^{+}-\text{N}$条件下,随着施钾水平的升高,小麦幼苗的叶面积、气孔导度、净光合速率显著(P<0.05)升高,叶和根中的可溶性糖含量显著(P<0.05)升高,叶中蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性亦显著(P<0.05)增强,根中生长素(IAA)含量及其与细胞分裂素(CTK)的比值升高。据此推断,在铵胁迫下,增钾处理增强了小麦的光合作用,提高了碳水化合物的合成能力,可为$\text{NH}_{4}^{+}$的同化提供更多的碳架,从而降低体内$\text{NH}_{4}^{+}$的积累;同时,促进了根中植物激素的平衡,最终得以缓解铵胁迫下小麦根系生长受到的抑制。     

外源AsA对苹果果实采后衰老及AsA-GSH循环的影响

 以苹果(Malus domestica Borkh．)品种“嘎拉”果实为试材,研究了外源抗坏血酸(AsA)处理对采后果实成熟衰老及其过程中抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA GSH)循环各组分的影响。结果表明,在嘎拉苹果果实常温贮藏过程中,贮藏前期AsA再生酶单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR) 和脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)活性升高,AsA含量上升。但在贮藏后期,AsA,脱氢抗坏血酸(DHA)、谷胱甘肽(GSH)、氧化态谷胱甘肽（GSSG）、总抗坏血酸和总谷胱甘肽含量都开始迅速下降。10mmol/L外源AsA处理降低了果实相对膜透性、MDA和H2O2含量,提高了贮藏前期AsA-GSH循环系统相关酶（抗坏血酸还原酶(APX),MDHAR,DHAR和谷胱甘肽还原酶(GR)）的活性,AsA和GSH水平,增加了AsA/DHA比率。     

外源脯氨酸对番茄体内残留百菌清降解的调控作用

为探索外源脯氨酸(Pro)对番茄残留农药降解代谢的调控作用,以番茄浙杂205为供试植物,以杀菌剂百菌清为供试农药,研究外源Pro对番茄体内喷施百菌清后的农药残留量、活性氧含量、抗氧化酶和解毒酶的影响。研究表明,外源3 mmol·L^-1的Pro预处理显著降低了百菌清处理7 d后番茄体内的农药残留量。与对照相比,外源Pro预处理可显著提高百菌清处理后番茄过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDAR)的活性,进一步提高农药处理后12~96 h的GSH/GSSG比值,及谷胱甘肽还原酶(GR)、谷胱甘肽S-转移酶(GST)活性和非蛋白结合态巯基化合物(NPT)含量。因此,外源喷施Pro可提高SOD、MDAR、CAT、POD等抗氧化酶活性,促进GSH的再生,提高GST等解毒酶活性,从而加速番茄体内百菌清的降解代谢,为促进蔬菜残留农药的降解提供一条新途径。     

花期高温干旱对玉米雄穗发育、生理特性和产量影响

【目的】全球季节性高温、干旱已经成为影响作物生长发育和产量形成的主要限制性因素,本研究通过人工模拟阶段高温干旱气候特征,旨在探究夏玉米花期高温、干旱以及高温干旱复合胁迫对其雄穗发育、生理特征及产量形成的影响。【方法】连续2年利用人工智能温室,采用盆栽试验,以郑单958（ZD958）和华农138（HN138）为试验材料,设置对照（CK）、高温胁迫（T）、干旱胁迫（D）和高温干旱复合胁迫（TD）4个处理,研究了夏玉米雄穗形态、花药、花粉结构、花粉活力及雄穗抗氧化指标和产量对花期高温、干旱的响应特征。【结果】2年结果表明,高温、干旱及复合胁迫使玉米雄穗分枝数、主轴小花数和分枝小花密度显著减少,T处理3个参数分别平均比CK减少17.31%、15.70%、13.56%,D和TD处理分别比CK减少33.85%、24.87%、27.08%和45.59%、32.02%、26.00%,干旱及复合胁迫使玉米雄穗主轴比CK平均显著缩短23.64%和27.51%。花期高温、干旱胁迫均导致花药皱缩变形,绒毡层细胞结构松散,花粉粒表面凸起,复合胁迫加剧了花药皱缩变形,绒毡层细胞裂解,药隔维管束变细减少,花粉粒网纹状凸起更为明显,萌发孔内陷。高温、干旱及复合胁迫显著降低雄穗日散粉量,T、D和TD处理日散粉量分别比CK平均减少22.18%、54.75%和67.28%,且使最大散粉量日期提前;T、D和TD处理高活力花粉所占比例显著低于CK,且两两间差异达显著水平。T处理雄穗SOD、POD酶活性升高,较CK平均提高21.91%、32.50%,D和TD处理较CK平均增加24.95%（SOD）、53.37%（POD）和17.12%（SOD）、67.24%（POD）,峰值均与CK有极显著差异;T、D和TD处理下雄穗MDA含量较CK平均增加44.18%、64.24%和79.12%,$\mathop{{O}}_{2}^{{\mathop{}_{\ •}^{-}}}$含量较CK平均增加22.55%、51.65%和72.29%,处理间峰值差异达显著水平。高温、干旱及复合胁迫导致玉米产量和行粒数大幅度降低,T、D和TD产量比CK平均降低18.05%、34.58%、46.24%,行粒数比CK平均减少24.58%、41.80%和52.99%。胁迫处理下,2个品种以HN138雄穗分枝数、主轴小花数和分枝小花密度下降幅度大于ZD958,且HN138的高活力花粉占比和散粉量比ZD958分别减少27.00%和17.28%;HN138花药和花粉结构畸变程度超过ZD958,其抗氧化酶活性升高幅度小于ZD958,但MDA和$\mathop{{O}}_{2}^{{\mathop{}_{\ •}^{-}}}$含量比ZD958高13.07%和20.29%,2个品种以HN138对高温、干旱及复合胁迫响应更为敏感。【结论】玉米花期高温、干旱及复合胁迫显著抑制雄穗生长发育,导致花药和花粉形态结构畸变,抗氧化酶活性降低,散粉量显著减少,导致穗粒数减少,最终导致产量下降;且高温干旱复合胁迫对玉米雄穗的影响大于干旱胁迫大于高温胁迫,不同类型品种对高温、干旱的响应程度不同。     

土壤紧实胁迫对黄瓜抗坏血酸-谷胱甘肽循环的影响

【目的】探索土壤紧实胁迫对黄瓜产生伤害的机理,为土壤的可持续利用提供参考。【方法】用容重为1.20 g•cm-3的疏松土壤和1.55 g•cm-3的紧实土壤进行盆栽试验,研究土壤紧实胁迫对‘津春4号’黄瓜叶片及根系中抗坏血酸-谷胱甘肽循环（AsA-GSH）的影响。【结果】在土壤紧实胁迫条件下,黄瓜叶片及根系中过氧化氢（H2O2）含量和丙二醛（MDA）含量显著提高,且根系中两种物质的增幅高于叶片,表明根系的伤害程度高于叶片。与此同时,叶片及根系中还原型抗坏血酸（AsA）含量、AsA+DHA量、ASA/DHA显著降低,脱氢抗坏血酸（DHA）含量显著提高;还原型谷胱甘肽（GSH）含量显著下降,氧化型谷胱甘肽（GSSG）含量、GSSG/GSH比值显著提高,GSSG+GSH变化甚微,表明AsA及GSH被消耗以清除H2O2。叶片及根系中抗坏血酸过氧化物酶（APX）、单脱氢抗坏血酸还原酶（MDHAR）、脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）和谷胱甘肽还原酶（GR）活性显著升高,且APX的活性水平远远高于MDHAR、DHAR及GR,表明APX在清除H2O2的过程中氧化AsA的能力远远高于MDHAR和DHAR再生AsA的能力及GR将GSSG还原成GSH的能力。【结论】在土壤紧实胁迫条件下,黄瓜秧苗（叶片及根系）中的AsA-GSH循环加强,削弱了土壤紧实胁迫造成的伤害。     

草莓根系线粒体对外源酚酸胁迫的生理响应

【目的】连作障碍是设施草莓（Fragaria×ananassa Duch.）生产中遇到的严重问题,根系分泌的酚酸类物质是引起连作障碍的因素之一。本研究旨在探讨连作草莓植株的根系线粒体功能对自毒酚酸物质胁迫的生理响应,为进一步研究草莓连作障碍的生理适应机制奠定基础。【方法】本研究以草莓为试材,分别外源施加27.0 μg·g^-1丁香酸、邻苯二甲酸及两者混合溶液,借助电子显微成像、组织化学染色、液相氧电极等技术,观察根系活性氧含量变化,测定线粒体氧化磷酸化水平、呼吸途径及呼吸关键酶活性等指标的变化,研究自毒酚酸物质诱导的活性氧对根系线粒体功能的影响,探究根系线粒体参与的呼吸复合体代谢和能量代谢等生理功能的影响。【结果】施加2种外源酚酸及混合溶液处理均能导致草莓根系活力明显下降,显著影响根系总根长、总表面积、根系总体积和平均直径,抑制根系的发生和生长,抑制作用表现为丁香酸处理（D）>两种溶液混合处理（D+L）>邻苯二甲酸处理（L）>CK。在草莓根系受到外界酚酸胁迫时,随着胁迫时间的延长,H⁺-ATPase活性前期呈现显著下降趋势,处理第3天时下降幅度最大,处理D、处理L、处理D+L分别比对照下降了38.8%、28.8%、33.7%,阻碍根细胞内外离子的运转能力,后期变化趋于平稳。根系K⁺Na⁺-ATPase及Ca²⁺Mg²⁺-ATPase活性也一定程度降低,变化规律相似。随着处理时间的延长,根系中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）及抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性均呈现显著下降趋势,H₂O₂和$ \mathrm{O}_{2}^{\mathop{}_{.}^{-}}$含量逐渐升高,根系线粒体MPT增大,降低Δψm及根系线粒体内膜上细胞色素Cyt c/a含量,破坏线粒体内膜细胞完整性和电子传递链,其中D处理效果最为显著。在草莓植株受到外源酚酸胁迫后,根系呼吸途径虽仍以EMP-TCA途径为主,但贡献率却显著降低,而PPP途径呈现出明显的增强趋势。外源酚酸处理后期,随着胁迫时间的延长,各呼吸关键酶活性均受到抑制作用,呼吸途径比例发生改变,进而导致各呼吸途径受阻,变化程度表现为D>D+L>L>CK。【结论】外源酚酸处理可导致植株根系活力降低,阻碍细胞内外各离子的运转能力,降低根系抗氧化酶活性及根系线粒体功能,各呼吸途径关键酶活性均降低,最终导致各呼吸途径受阻。     

黑穗醋栗果实生长发育过程中抗坏血酸含量 及相关酶活性的变化

【目的】 研究不同品种不同生长时期黑穗醋栗果实内抗坏血酸（AsA）含量及其合成代谢过程中相关酶活性的变化,以明确果实生长发育过程中AsA含量与代谢合成相关酶之间的关系,为全面揭示黑穗醋栗果实AsA积累规律提供理论依据。【方法】 以3个不同黑穗醋栗品种（‘亚德’‘布劳德’和‘黑丰’）为试材,测定果实在幼果期、膨大期、半转色期、转色期和成熟期时还原型抗坏血酸（AsA）、氧化型抗坏血酸（DHA）、还原型谷胱甘肽（GSH）和氧化型谷胱甘肽（GSSG）含量以及AsA合成与代谢相关酶活性。【结果】 不同品种黑穗醋栗果实大小、AsA含量以及AsA相关代谢物水平存在明显的多样性。其中‘亚德’单果重最大,为1.97 g。果实生长发育过程中,总抗坏血酸（T-AsA）和AsA含量在3个品种中变化趋势一致,均在幼果期含量最高,其中‘亚德’幼果期果实中AsA含量最高,为83.17 μmol·g ^-1 FW,随着果实的生长迅速下降,在成熟期降至21.28 μmol·g ^-1 FW;3个品种果实中GSH和T-GSH含量随着果实发育呈升高趋势,但不同品种升高时期或增加幅度不同;GSSG含量在不同品种间存在较大差异,成熟果中‘黑丰’含量最低,为0.008 μmol·g ^-1 FW,仅为‘亚德’的10.2%。AsA-GSH循环再生代谢中,脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）和单脱氢抗坏血酸还原酶（MDHAR）活性在果实膨大期达到最高,成熟期降至最低,其中‘布劳德’果实中DHAR和MDHAR活性略高于‘亚德’和‘黑丰’;谷胱甘肽还原酶（GR）活性在幼果期最高,‘亚德’幼果期果实中GR活性最高（0.06 μmol·min ^-1·g ^-1 FW）,之后随着果实的生长发育不断下降,抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性变化与之相似;L-半乳糖途径的关键酶L-半乳糖-1,4-内酯脱氢酶（GalLDH）活性随着果实生长发育的变化趋势与AsA含量变化相一致,且‘亚德’果实中GalLDH活性在幼果期和成熟期均高于其他两个品种。通过相关性分析发现,GalLDH与T-AsA、AsA、DHA、DHAR和MDHAR呈现极显著正相关关系,相关系数可达0.91以上,即果实中GalLDH活性越高,果实中AsA含量也越高;DHAR和MDHAR与T-AsA、AsA间也存在极显著正相关关系,而APX与T-GSH、GSH间相关性较强。【结论】 黑穗醋栗幼果期果实中AsA含量最高,且品种间差异显著;GalLDH、MDHAR和DHAR可能是黑穗醋栗果实中AsA合成代谢的关键酶,黑穗醋栗果实中AsA含量积累主要取决于GalLDH活性,说明合成途径起着更关键的作用,而AsA-GSH循环再生途径相关酶对AsA合成也有一定的贡献,黑穗醋栗高AsA含量的积累是由合成途径与循环途径共同作用的结果。     

GSH与NO协同处理对番茄贮藏品质及抗氧化性的影响

【目的】探究还原型谷胱甘肽（GSH）与一氧化氮（NO）供体硝普钠（SNP）协同处理对番茄贮藏品质及抗氧化能力的影响,为番茄贮藏保鲜提供理论依据。【方法】以千禧番茄为试验材料,采用外源2 mmol/L GSH和0.25 mmol/LSNP分别单独处理及协同处理浸泡采后成熟期番茄果实5 min,以蒸馏水浸泡5 min为对照,进行贮藏期番茄果实品质、抗氧化酶活性和抗氧化物质含量分析。【结果】与对照相比,外源GSH与SNP协同处理下番茄果实在整个贮藏期失重率显著降低52.86%~56.07%（P<0.05,下同）,原果胶含量显著增加29.67%~39.34%,从而延缓果实硬度的下降;贮藏前中期（5~10 d）果实的可溶性固形物含量显著增加23.36%~46.25%,整个贮藏期间的可滴定酸和可溶性糖含量分别显著增加93.95%~96.78%和8.32%~11.21%;番茄果实的总抗氧化能力显著提高17.25%~53.82%,果实中的丙二醛（MDA）含量、过氧化氢（H₂O₂）含量和超氧阴离子（O₂-·）产生速率分别显著降低49.28%~52.27%、34.71%~42.75%和23.82%~53.60%;果实中的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）活性分别显著增加12.73%~143.80%、37.11%~95.24%和20.73%~91.45%,GSH、还原型抗坏血酸（AsA）和NO含量分别显著增加16.01%~44.63%、38.49%~39.73%和48.56%~73.96%。【结论】外源GSH与SNP协同处理能通过保持果实硬度、可溶性固形物、可滴定酸和可溶性糖含量,提高SOD、CAT和POD活性,以及GSH和AsA含量,维持果实体内的活性氧平衡,减少贮藏期产生的氧化损伤,从而提高其耐贮性。     

短期温度胁迫对西葫芦叶片抗坏血酸代谢系统的影响

为了研究西葫芦叶片面对短期温度胁迫时抗坏血酸代谢系统的变化情况,以西葫芦'德绿808'为试材,利用盆栽试验,通过光照培养箱设置低温(12℃/12℃,T1)和高温(38℃/38℃,T2)进行试验处理。结果表明:T1和T2胁迫显著增加了西葫芦幼苗叶片MDA含量、O_2~-·产生速率和H_2O_2含量,AsA(还原型抗坏血酸)、DHA(氧化型抗坏血酸)和AsA+DHA含量,GSH(还原型谷胱甘肽)、GSSG(氧化型谷胱甘肽)和GSH+GSSG含量,常温恢复后下降但仍高于对照。T1和T2处理下AsA/DHA和GSH/GSSG呈下降趋势,常温恢复后有回升但仍低于对照。T1和T2处理导致抗坏血酸过氧化物酶(APX)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性明显升高,温度恢复后下降但仍高于对照。在整个胁迫期间,T2处理的以上指标均高于T1处理的,说明高温对西葫芦的伤害高于后者。以上结果说明在温度胁迫初期,西葫芦叶片以AsA为核心的抗氧化系统对抵御高温和低温胁迫发挥了重要作用,但是随着胁迫时间的延长,AsA代谢系统的抗氧化功能逐渐降低。     

捻转血矛线虫Hc-hrg-2拯救血红素缺陷型酵母生长表型

【目的】已有研究表明捻转血矛线虫（Haemonchus contortus）Hc-hrg-2属于血红素应答基因,高浓度血红素的刺激可导致该基因的转录水平上调,但其在血红素调控中的功能尚缺乏研究。研究通过同源重组技术构建血红素合成缺陷型酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）hem1敲除株,通过异源表达Hc-hrg-2对该敲除株进行表型拯救试验,以期验证Hc-hrg-2参与细胞内血红素转运的功能。 【方法】以S. cerevisiae BY4741基因组为模板,设计引物,扩增获得hem1（SGD:S000002640）基因序列5' 和3' 侧翼区同源臂;同时以pYES2-CT质粒为模板设计引物,扩增获得筛选标记URA3序列;利用两次重叠PCR技术依次将测序正确的上游同源臂、URA3、下游同源臂序列串联成基因敲除组件,并通过醇沉法对敲除组件进行纯化。采用醋酸锂转化法将纯化的敲除组件转化至BY4741感受态细胞中, 经SD/- URA（含250 μmol·L^-1 5-氨基乙酰丙酸（ALA））培养基筛选,并利用多对引物进行PCR鉴定,以验证Δhem1敲除株的正确性。同时以含有H. contortus 浙江株Hc-hrg-2 序列（GenBank：MK371241）及其功能域缺失序列Hc-hrg-2(Δgst-n) 和Hc-hrg-2(Δgst-c) 的质粒为模板,利用特异性引物分别进行PCR扩增,通过无缝克隆将扩增得到的目的片段插入酵母pESC-LEU表达载体,经PCR鉴定以及测序验证后,采用醋酸锂转化法将正确的表达载体转化至Δhem1感受态细胞中,通过SD/- URA/- LEU（含250 μmol·L^-1 ALA）培养基筛选以及PCR鉴定验证阳性异源表达株的正确性。通过比较Δhem1敲除株及其各异源表达株在含有或不含有250 μmol·L^-1 ALA的SD/- URA/- LEU液体培养基中的生长情况,进一步验证敲除株的表型同时排除表达载体对表型的影响。用2%半乳糖对含有阳性表达质粒的敲除株进行诱导,取部分菌液进行超裂破碎,收集蛋白,通过Western Blot鉴定目的蛋白的表达;剩余菌体用去离子水重悬至OD₆₀₀ = 0.2,用去离子水进行5倍比稀释,取4 μL稀释后的菌液点至含有250 μmol·L^-1 ALA或者不同浓度血红素的诱导平板上,28℃培养2—3 d后比较敲除株的生长情况。【结果】成功获得hem1基因敲除株Δhem1,与野生株相比,Δhem1不能合成血红素,需外源添加ALA（250 μmol·L^-1）或血红素（≥ 10 μmol·L^-1）才能生长,且异源表达株和敲除株的表型一致。Western Blot结果表明2%半乳糖能诱导Hc-hrg-2及其功能域缺失基因在敲除株中成功表达,且表达Hc-hrg-2能够在低血红素浓度下（≤ 1 μmol·L^-1）促进酵母对血红素的摄取,拯救敲除株的生长缺陷,其硫氧还蛋白样结构域（GST-N）和谷胱甘肽S-转移酶C末端结构域（GST-C）的缺失会降低拯救的效果。【结论】捻转血矛线虫血红素应答基因Hc-hrg-2可促进细胞对血红素的摄取,其GST-N和GST-C功能域在该过程中发挥着重要作用,研究成果为后续深入研究捻转血矛线虫的血红素转运机制奠定基础。     

斑翅果蝇气味结合蛋白OBP56h与小分子化合物的结合特征

【目的】克隆斑翅果蝇（Drosophila suzukii）气味结合蛋白56h（odorant binding protein 56h,OBP56h）基因,诱导表达斑翅果蝇OBP56h重组蛋白(DsuzOBP56h),研究其与小分子化合物的结合特性。【方法】通过RT-PCR并设计特异性引物克隆斑翅果蝇OBP56h ORF全长,从NCBI数据库中下载相似度高的昆虫气味结合蛋白序列,进行序列比对和分析。以NdeⅠ和XhoⅠ为酶切位点,将OBP56h连入pET-30a(+)原核表达载体,将重组质粒转入BL21(DE3)大肠杆菌感受态细胞。扩大培养阳性菌株,并用IPTG诱导表达DsuzOBP56h重组蛋白。收集菌液,通过超声波破碎细胞得到蛋白,利用Ni-NTA柱纯化蛋白,进行Tris-HCl透析,用BCA法测定蛋白浓度。蛋白用50 mmol·L ^-1 Tris-HCl（pH 7.4）稀释至终浓度2 μmol·L ^-1,配基用色谱级甲醇稀释至终浓度1 mmol·L ^-1,以4,4′-二苯胺基-1,1′-联萘-5,5′-二磺酸二钾盐（4,4′-dianilino-1,1′-binaphthyl-5,5′-disulfonic acid dipotassium salt,bis-ANS）荧光探针为报告子,利用荧光竞争结合试验检测DsuzOBP56h蛋白与18种候选小分子化合物配基的结合特性。 【结果】克隆获得了斑翅果蝇OBP56h的ORF全长,共405 bp,N-端含有19个氨基酸组成的信号肽,具有6个保守半胱氨酸位点,符合OBP的典型特征,与其同属的黑腹果蝇OBP56h进化关系最近。成功连入pET-30a(+)表达载体,在1 mmol·L ^-1IPTG、28℃条件下诱导DsuzOBP56h蛋白表达,并过柱纯化得到目的蛋白。荧光光谱试验显示,荧光探针bis-ANS与DsuzOBP56h的解离常数为0.9568 μmol·L ^-1,适合作为本试验中竞争性荧光结合试验的报告子;进一步的荧光竞争结合试验表明,在18种候选配基中,苦味物质盐酸小蘖碱和香豆素与DsuzOBP56h的结合亲和性较强,解离常数分别为12.16和17.93 μmol·L ^-1,柚皮素与DsuzOBP56h的解离常数为25.32 μmol·L ^-1,草莓叶片产生的一种对斑翅果蝇具有吸引作用的挥发性气味物质β-环柠檬醛也能与DsuzOBP56h结合,其解离常数为31.37 μmol·L ^-1。【结论】斑翅果蝇气味结合蛋白OBP56h能与测试的多种植物苦味物质和挥发性气味物质结合,表明DsuzOBP56h很有可能参与斑翅果蝇对食物味觉和嗅觉的识别行为,研究结果可为理解斑翅果蝇的取食行为提供理论依据,并为开展斑翅果蝇的生态防控提供新思路。     

硫对酵母生物富铬过程中铬胁迫的缓解作用

【目的】 探讨酿酒酵母YSI-3.7在富集Cr（Ⅲ）形成葡萄糖耐量因子（GTF）过程中自身抗氧化机制以及硫在该过程中发挥的作用,以期揭示硫对降低铬胁迫,进而提高生物富铬的作用机理。【方法】 以高产GTF酿酒酵母YSI-3.7为目的菌株,通过设置不同浓度的Cr（Ⅲ）、硫组合进行生物富铬,测定不同条件下YSI-3.7菌株的生物富铬量以及相应氧化应激指标（如丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）等）的变化,分析硫对酵母菌体在Cr（Ⅲ）胁迫下的改善作用。【结果】 低浓度Cr（Ⅲ）（200 μg?mL ^-1）会刺激酵母YSI-3.7生长,使其生物量增加;而高浓度Cr（Ⅲ）（>500 μg·mL ^-1）对酵母生长有抑制作用。Cr（Ⅲ）浓度为500 μg?mL ^-1时,酵母中有机铬含量为（725.55±55.08）μg?g ^-1 DCW,总铬含量达（1 255.53±43.75）μg?g ^-1 DCW;Cr（Ⅲ）浓度为800 μg?mL ^-1时,有机铬为（536.25±36.89）μg?g ^-1 DCW,其中,总铬含量达（1 812.22±38.24）μg?g ^-1 DCW。随Cr（Ⅲ）浓度的增加（0—800 μg?mL ^-1）,菌体中MDA含量从11.83 nmol?mL ^-1升高到18.04 nmol?mL ^-1。SOD和CAT活力随Cr（Ⅲ）浓度升高而降低。在较低Cr（Ⅲ）浓度（≤500 μg?mL ^-1）下,谷胱甘肽（GSH）、总巯基、总抗氧化能力（T-AOC）含量均升高,但在高浓度Cr（Ⅲ）（800 μg?mL ^-1）下会降低。1 mmol?L ^-1 Na₂SO₃可以缓解Cr（Ⅲ）的胁迫作用,此时,酵母中蛋白质含量上升,MDA含量降低12.83%,CAT活力基本无影响,SOD活力提高4.41%,GSH、T-AOC、GSH-Px含量分别增加28.83%、14.29%和18.80%。【结论】 酵母富铬过程中,Cr（Ⅲ）胁迫作用可造成酵母膜脂过氧化程度加重。在较低铬浓度时（≤500 μg?mL ^-1）,酵母可以通过自身抗氧化酶系统缓解该胁迫作用,其中发挥重要作用的是谷胱甘肽及其相关酶。高浓度Cr（Ⅲ）（800 μg?mL ^-1）下,膜脂过氧化程度进一步加重,酵母自身抗氧化能力不足以抵御Cr（Ⅲ） 胁迫。硫（1 mmol?L ^-1 Na₂SO₃）可以通过提高酵母中SOD活力、GSH、T-AOC、GSH-Px含量,减轻Cr（Ⅲ）造成的膜脂过氧化程度,提高酵母自身抗氧化能力,进而提高酵母生物富铬效率。     

再生稻和双季稻田CH4排放对比研究

【目的】 为了探索生态可持续的稻作模式,对比研究了长江中下游地区双季稻和再生稻稻作模式的产量潜力和CH₄排放特征,以此为选取绿色、生态经济可持续的稻作模式提供科学依据。【方法】 于2017—2018年依托湖南省益阳市大通湖区宏硕生态农业农机合作社科研基地,设置了双季稻和再生稻2种模式,对比分析了产量潜力、稻田生育期间CH₄排放动态和稻田生态系统CH₄季节性累积排放规律以及评估了单位产量稻田CH₄排放。【结果】 试验期间,从产量方面来看,双季稻早稻产量为7.37 t·hm ^-2,再生稻头季产量为8.84 t·hm ^-2,头季相比早稻增产19.95%。双季稻晚稻产量为6.82 t·hm ^-2,再生稻再生季产量为3.39 t·hm ^-2,再生季相比晚稻减产50.29%。综合两季,双季稻总产量为14.19 t·hm ^-2,再生稻总产量为12.22 t·hm ^-2;从生育期间CH₄排放动态来看,双季稻在分蘖期和齐穗期左右排放较强峰值,再生稻除了在分蘖期和齐穗期有较强的排放以外,其在施用促芽肥时也出现了小峰值。但总体双季稻的排放范围（- 0.06—1.30 μmol·m ^-2·s ^-1）要高于再生稻的排放范围（- 0.01—0.70 μmol·m ^-2·s ^-1）;从稻田CH₄季节性累积排放来看,双季稻CH₄累积排放要高于再生稻。再生稻头季累积排放范围在23.90—266.59kg·hm ^-2,再生季累积排放范围在0.00—46.14 kg·hm ^-2。双季稻早稻季节累积排放范围在为35.57—251.29kg·hm ^-2,晚稻季节累积排放范围在为10.74—321.59 kg·hm ^-2。双季稻CH₄季节累积排放A-B（两叶一心至分蘖后期）段>B-C（分蘖后期至齐穗期）段>C-D（齐穗期至成熟期）段,且全生育期双季稻累积排放达922.35 kg·hm ^-2。再生稻CH₄累积排放B-C段>A-B段>C-D段,且全生育期CH₄累积排放为609.74 kg·hm ^-2,即相比对照双季稻,再生稻CH₄累积排放降低了33.89%;最后通过评估单位产量CH₄排放可知,早稻单位产量CH₄排放为0.069 kg·kg ^-1,头季单位产量CH₄排放为0.062 kg·kg ^-1,头季相比早稻减少了10.14%;晚稻单位产量CH₄排放为0.061 kg·kg ^-1,再生季单位产量CH₄排放为0.018 kg·kg ^-1,再生季相比晚稻降低了70.49%。综合两季,双季稻单位产量CH₄排放为0.065 kg·kg ^-1,再生稻单位产量CH₄排放为0.050 kg·kg ^-1,再生稻相比双季稻降低了23.08%。 【结论】 从单位产量下CH₄排放角度来看,在长江中下游双季稻的主产区扩大种植再生稻是为良策。