小白菜体内硝酸盐积累与其细胞膜上H+-ATPase的关系

【目的】研究硝酸盐在小白菜叶柄和叶片中分布的差异及其与细胞膜H+-ATPase的关系。【方法】采用两相法分离了小白菜品种‘上海青’叶柄和叶片细胞膜,并测定了与硝酸盐在细胞膜上共运输相关的H+-ATPase的活性。【结果】细胞膜纯度达到90%以上。离体条件下,叶柄细胞膜H+-ATPase的水解活性显著高于叶片。将H+-ATPase在20℃及30℃时测定所得的Vmax代入Arrhenius 方程计算后发现,叶柄H+-ATPase的活化能也高于叶片。Western Blot结果说明,叶柄细胞膜H+-ATPase酶浓度要显著高于叶片H+-ATPase。此外,叶柄细胞膜上H+-ATPase的Km值显著高于叶片,且叶柄H+-ATPase最佳pH在6.6,而叶片在pH在 6.4至6.6之间。【结论】叶柄H+-ATPase的活性高于叶片是因为其单位细胞膜上的H+-ATPase酶分子数量大于叶片。叶柄中硝酸盐含量高,且与其细胞膜H+-ATPase活性呈正相关关系。因此叶柄细胞膜H+-ATPase活性高很可能是增强硝酸盐吸收的一个重要原因。     

不结球白菜体内硝酸盐积累与其液泡膜上质子泵的关系

用蔗糖密度梯度离心法分离了水培不结球白菜品种上海青叶柄与叶片液泡膜,并测定了与硝酸盐运输相关的质子泵的水解活性.结果表明,液泡膜纯度达到35%～40%;在离体条件下,叶片和叶柄中H+-ATPase和H+-PPase的最佳pH值均为8.0左右;叶柄细胞液泡膜H+-ATPase和H+-PPase的水解活性显著高于叶片,且叶柄液泡膜上H+-ATPase和H+-PPase有较高的Vmax值.试验表明,硝酸盐在叶柄与叶片中的积累差异与其液泡膜上的质子泵活性大小密切相关.     

不结球白菜体内硝酸盐积累与其液泡膜上质子泵的关系

用蔗糖密度梯度离心法分离了水培不结球白菜品种上海青叶柄与叶片液泡膜,并测定了与硝酸盐运输相关的质子泵的水解活性.结果表明,液泡膜纯度达到35%～40%;在离体条件下,叶片和叶柄中H -ATPase和H -PPase的最佳pH值均为8.0左右;叶柄细胞液泡膜H -ATPase和H -PPase的水解活性显著高于叶片,且叶柄液泡膜上H -ATPase和H -PPase有较高的Vmax值.试验表明,硝酸盐在叶柄与叶片中的积累差异与其液泡膜上的质子泵活性大小密切相关.     

Cu-Cd复合处理对小白菜硝酸盐含量的影响

[目的]为蔬菜硝酸盐的控制及食物的安全性提供参考。[方法]采用模拟污染盆栽方法,研究Cu、Cd单一及复合处理对小白菜硝酸盐含量及硝酸还原酶的影响。[结果]各处理组小白菜叶柄中硝酸盐含量明显比叶片中高,叶片中硝酸还原酶活性显著高于叶柄。1 mg/kg Cd促进硝酸盐的积累,102、0 mg/kg Cd明显抑制叶部硝酸盐的积累。在试验浓度范围内,Cu显著降低了小白菜中硝酸盐含量。Cu+Cd复合处理组硝酸盐含量低于对照组和相同浓度Cd的单一处理,高于相同浓度Cu的单一处理。Cu+Cd复合处理极大地刺激了小白菜叶片中硝酸还原酶的活性,高于对照组。25 mg/kg Cu+15 mg/kg Cd的复合处理使叶片和叶柄中硝酸还原酶活性增加,硝酸盐含量降低。[结论]Cu对Cd造成的硝酸盐累积增高的危害有缓解作用,适量的Cu可以增加小白菜硝酸还原酶的活性,减少硝酸盐的累积。     

毛果杨基因PtNRT2.7的功能初步鉴定与分析

本研究从毛果杨基因组中克隆一个NRT2家族的新基因PtNRT2.7。生物信息学分析显示,其编码的蛋白不存在信号肽及切割位点,属于非分泌蛋白;具有11个跨膜结构域,亲水区与输水区交替分布,主要分布于细胞膜,而且该基因的亚细胞定位分析显示该蛋白定位于细胞膜,综合以上结果可判断此蛋白为膜蛋白。对其在毛果杨的表达特征分析显示,PtNRT2.7基因主要在叶片中表达,其中成熟叶中的表达量最高;PtNRT2.7基因受硝酸盐诱导并在1 h时达到表达峰值;SA、JA、GA或IAA激素处理可诱导PtNRT2.7基因表达,而在Eth、ABA或NaCl处理下该基因的表达受抑制。利用农杆菌花序侵染法转化野生型拟南芥和突变体(nrt2.7),显示在KNO3浓度大于0.1 mmol/L时,PtNRT2.7过表达株系相比较拟南芥野生型和突变体株系促进了根的生长,而atnrt2.7突变体在KNO3浓度大于1 mmol/L的条件下抑制了根的生长,且PtNRT2.7过表达atnrt2.7突变体株系可恢复正常生长。研究结果表明,PtNRT2.7可以由硝酸盐和激素诱导并增强植物根系的生长,提高氮素的吸收利用。      

过表达胡杨PeRIN4基因拟南芥提高质膜H+-ATPase活性和耐盐性

本文克隆了RIN4(RPM1-interacting protein 4)在胡杨中的同源基因PeRIN4,并在拟南芥中进行过表达,通过研究转基因株系的耐盐表型、质膜H+-ATPsae活性及H+ 、Na+、K+等的动态离子流,揭示了PeRIN4基因在植物响应和适应盐胁迫环境中的作用。利用定位载体pGreen0029-PeRIN4-GFP瞬时转化拟南芥叶肉细胞原生质体的方法,对胡杨PeRIN4蛋白进行亚细胞定位,发现该蛋白定位在细胞的胞质中。耐盐表型实验结果显示,在100 mmol/L NaCl处理下,拟南芥PeRIN4过表达株系(OE1和OE8)的生存率和根长均明显高于野生型(WT)和转空载体拟南芥(VC),说明PeRIN4基因能够提高拟南芥的耐盐性。与WT和VC相比,拟南芥PeRIN4过表达株系质膜H+-ATPsae的活性较高。动态离子流数据显示,在盐胁迫下,PeRIN4过表达株系外排H+和Na+ 离子的能力强于野生型和转空载体拟南芥,然而K+的外流却弱于WT和VC。因此,PeRIN4蛋白具有调节质膜H+-ATPsae活性的功能。拟南芥质膜H+-ATPsae活性的提高主要有两方面的作用:一是可以增强H+泵的质子动力势,驱动Na+/H+逆向转运蛋白,提高Na+外排的能力;二是抑制质膜的去极化,减少K+离子通过去极化激活的外向型K+通道(DA-KORCs)和非选择性阳离子通道(DA-NSCCs)外流,维持了K+/Na+平衡,从而提高PeRIN4转基因拟南芥的耐盐性。      

胡杨PeREM6.5调控拟南芥水分胁迫耐受机制

  目的  Remorin蛋白是广泛存在于苔藓、裸子和被子植物中的蛋白家族,在调控植物生长发育及生物胁迫反应方面具有重要作用,但有关remorin抵御非生物胁迫作用机制的研究较少。前期研究发现抗逆树种胡杨的remorin 6.5（REM6.5）可通过增强质膜质子泵活性提高植物耐盐性,在此基础上,本文研究了胡杨PeREM6.5在植物耐受水分胁迫中的作用,旨在进一步揭示植物抗旱的生理与分子机制。  方法  以过表达PeREM6.5拟南芥（OE1和OE2）、野生型（WT）和转空载体对照（VC）拟南芥为试验材料,对各基因型拟南芥进行水分胁迫处理（包括渗透胁迫和土壤干旱）以及复水处理,从生理生化及分子生物学角度研究了胡杨PeREM6.5在拟南芥干旱胁迫中的响应机制。  结果  甘露醇处理后,过表达PeREM6.5拟南芥的存活率、根长显著高于WT和VC,并且在渗透胁迫下细胞膜受损程度较小,这些表型差异主要与转基因拟南芥水分吸收、抗氧化防御能力增强有关。甘露醇处理后,过表达PeREM6.5拟南芥水通道基因AtPIP1;2和AtPIP2;1的表达量提高。甘露醇处理诱导WT和VC根细胞积累H₂O₂,对细胞膜造成氧化伤害。转基因株系在甘露醇处理后过氧化物酶基因POD和过氧化氢酶基因CAT表达量显著上调,能维持较高的POD和CAT酶活性,清除H₂O₂及其对细胞膜造成的损伤。在土壤干旱处理9 d后,转基因株系的叶绿素含量下降幅度低于WT和VC,复水后叶绿素含量恢复程度较高。另外,PeREM6.5转基因株系在干旱胁迫下维持PSⅡ实际光合量子产量的能力增强。  结论  过表达胡杨PeREM6.5基因提高了拟南芥对水分胁迫的耐受性。      

不同浓度NO3-处理对小白菜生长、品质及抗氧化酶活性的影响

以小白菜为试验材料,利用水培方法,研究不同浓度NO3-处理对小白菜生长、品质及抗氧化酶活性的影响,为小白菜生产及施肥提供参考.结果表明:随NO3-浓度的增加,小白菜叶片数、根体积和地上部鲜、干重均呈先增加后降低的趋势;叶片和叶柄中硝酸盐、可溶性糖和可溶性蛋白含量均先上升后下降,可溶性总酚和类黄酮含量均呈下降趋势,过氧化物酶(POD)活性和超氧化物歧化酶(SOD)活性均显著提高,过氧化氢酶(CAT)活性显著降低;各物质含量在不同器官中也有所不同,硝酸盐和可溶性糖含量表现为叶柄＞叶片,可溶性蛋白、可溶性总酚和类黄酮表现为叶片＞叶柄,POD、SOD、CAT活性表现为叶片＞叶柄.     

拟南芥AVP2基因转化烟草中吸钾相关基因的转录分析

【目的】了解无机焦磷酸酶对植物钾吸收和相关基因表达的作用。【方法】反转录克隆拟南芥无机焦磷酸酶基因(H+-PPase)AVP2,构建植物表达载体,采用根癌农杆菌介导法将其导入烟草品种K326,经分子鉴定,提取转化烟苗幼根RNA,反转录后,应用荧光定量PCR分析外源基因AVP2和烟草钾通道基因NKT1、钾离子转运体基因NtHAK1、细胞质膜H+-ATPase基因NHA1、液泡膜H+-ATPase基因VAG1和液泡膜H+-PPase基因NVP1的mRNA转录水平,并测定转化烟草叶片的内在化学成分。【结果】获得了GUS染色和AVP2序列PCR扩增呈阳性的卡那霉素抗性转化烟草11株。经Southern杂交鉴定,证实AVP2基因已成功导入烟草,在转化烟草幼根中可以检测到外源基因AVP2的mRNA,证实该基因已整合到烟草基因组并成功表达;与未转化烟草相比,烟草钾离子转运体基因NtHAK1的转录水平显著增加,钾通道基因NKT1的转录稍有增加,而烟草液泡膜H+-ATPase基因VAG1和液泡膜H+-PPase基因NVP1的转录有所降低,烟草细胞质膜H+-ATPase基因NHA1无显著变化;转化烟草材料烟叶K+含量较对照显著增加,而烟碱、还原糖等其他内在化学成分无显著变化。【结论】无机焦磷酸酶基因参与植物的K+吸收。     

2个不结球白菜品种硝酸盐累积差异的生理机制

采用0.5、2.0、5.0 mmol.L-1NO3-3个浓度和3.75 mmol.L-1NO3-与1.25 mmol.L-1NH4+混合浓度,对2个不结球白菜品种上海青(低硝酸盐累积品种)和亮白叶1号(高硝酸盐累积品种)进行水培试验,研究了供氮水平对硝酸还原酶活性(NRA)、硝酸盐含量和光合速率的影响。结果表明:不结球白菜硝酸盐含量存在品种和器官差异(P<0.05)。亮白叶1号硝酸盐含量高于上海青,不同器官硝酸盐含量从高到低依次是:叶柄、叶片、根系,硝酸盐含量随外界供NO3-浓度的增加而增加,部分供NH4+降低了硝酸盐含量;上海青NRA高于亮白叶1号(P<0.05),不同器官NRA从高到低依次是:叶片、根系、叶柄,叶片和根系的NRA随外界NO3-浓度的增加而升高,部分供NH4+降低了不结球白菜NRA;在全NO3-处理下上海青叶片光合速率显著高于亮白叶1号(P<0.05),提高NO3-浓度可在一定程度上促进光合速率,部分供NH4+使光合速率有所降低。总之,上海青比亮白叶1号具有更高的NRA和光合速率,使其具有更强的NO3-还原同化能力,从而减少了NO3-在体内的积累。