逆境胁迫下ABA与钙信号转导途径之间的相互调控机制

Ca^2＋信号是植物应答各种逆境胁迫响应的一个重要组分,它在植物抗病、抗虫及适应非生物胁迫反应中起着重要的作用。Ca^2＋信号作为第二信使在激素信号转导尤其是ABA信号转导过程中发挥着重要作用。研究表明,当植物受到如干旱、低温、盐害等环境胁迫时,细胞迅速积累ABA,胞内钙离子浓度瞬间升高,然后钙离子浓度呈现忽高忽低的震荡现象。在植物细胞中发现Ca^2＋／CDPK、Ca^2＋／CaM和Ca^2＋／CBL三类钙信号系统,它们与逆境胁迫信号转导密切相关。本文通过综述植物在逆境条件下,ABA与钙信号的产生、转导及产生适应性和抗性等方面,介绍了ABA与钙信号之间的相互调节机制。     

镉胁迫对杨树矿质营养吸收和分配的影响

以3个欧美杂交杨无性系为材料,在镉浓度为25,50和100 μmol·L-1的Hoagland营养液中培养扦插苗,处理5个月后对其成熟叶、衰老叶、茎木质部和根系的Cd,K,Ca,Na,Mg,Fe,Mn,Zn,Cu,Mo,P和B含量进行分析,探讨镉胁迫对杨树矿质营养吸收和分配的影响规律.结果表明:镉处理打破杨树正常的矿质营养平衡是镉毒害的主要原因之一;相同浓度镉处理下,杨树不同器官的镉含量在无性系间存在显著差异,筛选对镉具有较强富集效应的无性系是可行的;除了根系对镉具有明显的截留作用外,衰老叶对镉的富集作用也是一种重要的解毒机制;较低浓度(25和50 μmol·L-1)的镉处理会增加杨树对多数矿质元素的吸收和向地上部分转运的比例,而高浓度(100 μmol·L-1)镉处理则相反,在具体的元素含量上,不同无性系间存在显著差异;镉胁迫显著降低杨树对.Mn的吸收,降低Zn从根向地上部分的转送,增加P和Na向地上部的分配;镉导致的黄化不是由于Mg,Fe,Cu,Ca和K的亏缺造成的.     

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。      

镉处理对杨树光合作用及叶绿素荧光参数的影响

用Cd浓度为0、25、50、100 μmol·L-1 Hoagland营养液培养3个欧美杂交杨无性系XMH-4、MH-8、XMH-10扦插苗5个月后,处理植株的叶绿素含量、光合作用、PSⅡ原初光化学反应量子效率均显著降低.对5种与光系统密切相关的矿质元素的分析表明:镉处理显著增加Ca、Mg、Fe、Cu在功能叶的含量,极显著地降低Mn的含量.结合叶绿素荧光和元素分析结果,推测镉胁迫使PSⅡ反应中心氧化端出现电子传递障碍,镉胁迫下的黄化症不是由于Mg或Fe的缺乏引起的,而是镉胁迫导致Mn亏缺,抑制叶绿素合成造成的.     

中国沙棘体细胞胚胎间接发生与植株再生

以中国沙棘组培苗茎尖为外植体,在1/4 MS基本培养基上,对愈伤组织、胚性愈伤组织及体细胞胚胎进行诱导,探讨植物生长调节剂配比对中国沙棘愈伤组织、胚性愈伤组织的诱导和体细胞胚发生的影响。结果表明:在KT 1.0 mg/L + NAA 0.3 mg/L的最佳组合中,暗培养20 d后,愈伤组织的诱导率达到90.10%;暗培养30 d后,胚性愈伤组织的诱导率达到77.67%;将胚性愈伤组织转移到新鲜诱导培养基上,光培养20 d,平均体细胞胚发生数达到15.48。为了得到完整的再生小植株,将胚状体转移到不含任何生长激素的体细胞胚发育及植株再生培养基上,分析了KT和白砂糖不同浓度的组合对小植株再生的影响。结果发现:WPM + KT 0.05 mg/L + 白砂糖 20 g/L + 琼脂粉 6.5 g/L + CH 0.5 g/L处理上的植株再生率达到60.30%。该研究建立起了完整的中国沙棘体细胞胚胎间接发生的再生体系。      

修枝对复合农林系统内小气候及作物生长的影响

对复合农林系统内的杨树进行4种不同强度的修枝处理,分别为修掉树冠高度的1/6、2/6、3/6、4/6,以CK(不修枝)为对照,对复合农林系统内的小气候和林下作物生长情况进行了研究。结果表明:修枝能有效增加林下光合有效辐射39.7%～98.9%,随之引起其他气候因子变动,包括增高林下气温及叶温、降低空气相对湿度并减少浅层土壤的含水量。修枝强度越大,这种增温和减湿的作用越明显。就林下玉米生长情况而言,修枝能有效增加玉米的净光合速率和蒸腾速率,并显著促进玉米植株增高、增粗、增重,且越到后期修枝对玉米生长的促进作用越明显。修枝能有效增加林下玉米产量,并主要通过增加玉米穗数增产。说明修枝在保证林冠功能的前提下,作为复合农林系统优化措施是可行的。      

胡杨PePEX11基因参与调节盐胁迫下拟南芥的抗氧化能力

目的长期非生物逆境胁迫下,植物会产生过量活性氧并造成氧化损伤,过氧化物酶体能够通过清除活性氧来调节氧化还原平衡。PEX基因参与过氧化物酶体的生物发生和增殖,PEX11基因的过表达可促进过氧化物酶体增殖,对植物的抗氧化能力的提升具有重要意义。胡杨是研究木本植物中抗逆机制优良材料,本文旨在探究胡杨PEX11基因对非生物胁迫的响应。方法本研究首先以胡杨叶片cDNA为模板克隆获得PEX11基因,命名为PePEX11,并对PePEX11蛋白进行生物信息学分析,其次采用实时荧光定量PCR分析PePEX11在胡杨中的表达模式,同时构建植物表达pCAMBIA1301-35S::PePEX11转化拟南芥,最后检测盐胁迫条件下转PePEX11拟南芥的抗氧化能力。结果PePEX11基因cDNA全长543 bp,编码180个氨基酸,PePEX11蛋白具有多个跨膜结构域,在膜上发挥作用。实时荧光定量PCR分析表明,该基因在胡杨体的成熟叶中表达量最高,幼叶次之,茎中最少;胡杨PePEX11基因受盐胁迫上调表达。功能分析显示,在含有100 mmol/L NaCl的培养基上,转PePEX11基因拟南芥株系的根长均显著长于野生型;对盆土中的移栽后12 d的幼苗150 mmol/L NaCl盐处理2周,转基因株系表现为营养生长良好,耐盐性较强。超表达PePEX11基因能显著提高(P＜0.05)拟南芥多种抗氧化酶的活性。DAB组织染色结果表明,转基因株系叶片中H₂O₂的含量明显少于野生型。结论本研究从胡杨中克隆PePEX11基因,并证明PePEX11能够提高拟南芥在盐胁迫下的抗氧化能力,提升耐盐能力。      

沙棘优良抗旱品种离体再生体系的建立和优化

本文在沙棘杂交育种工作和抗旱性综合评价研究的基础上,获得了优良抗旱品种雄性植株无性系,并较系统地研究了该无性系通过器官发生途径实现离体培养,建立和优化再生体系所需的条件。结果表明:春季采集生长旺盛的健康新梢,建立无菌培养体系效果最好,试管苗再生可以通过两条途径实现:1)采用培养基WPM+BA0.5mg/L+2,4-D0.5mg/L可以诱导无菌叶片和茎段切口处产生愈伤组织,采用培养基WPM+BA0.4～0.6+IBA0.02～0.03,可以诱导茎段来源的愈伤组织再分化形成大量绿色不定芽点;经继代培养后,不定芽最终可以生长成为具有一定高度和粗度的健壮新梢;在生根培养基1/2WPM+IBA0.5mg/L+NAA0.5mg/L上培养20d后,生根率可以达到100%。2)不定芽也可以直接从茎段或叶片的切口处发生,采用最佳的培养基(WPM+TDZ0.01～0.02mg/L+IBA0.01～0.02mg/L)和适宜的试材类型(从无根组培苗上剪取的茎段和从有根组培苗上剪取的叶盘),不定芽发生率可以达到100%,平均每个茎段上产生的不定芽数为4.45个,叶片上产生3.25个;不定芽再经过增殖、伸长、壮苗(培养基为WPM+BA0.2mg/L+IBA0.05mg/L)后,在生根培养基1/2WPM+IBA0.5mg/L+NAA0.5mg/L上培养20d后亦可100%生根。     

XERICO和Tyr-rich HRGP双价基因植物表达载体的构建

以拟南芥基因组DNA为模板,通过特异性PCR扩增,克隆了逆境诱导表达启动子rd29A和XERICO基因、组织特异性启动子PAL2和Tyr-rich HRGP基因。构建了pBrd-XERICO-PAL2-tyr-rich HRGP-nos双价基因植物表达载体,并将其导入根癌农杆菌EHA105中。     

欧美杨对不同粒径氧化锌颗粒物的吸附与吸收能力

为揭示植物叶片对大气颗粒物的滞纳效应，本研究首次采用氧化锌(ZnO)纳米颗粒物模拟PM_2.5等颗粒物在欧美杨DN-2叶片表面的沉降、附着和滞留过程，利用水洗法和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分别测定叶片表面和组织内的ZnO含量，通过扫描电子显微镜对叶表形貌进行观察和附着颗粒物数量统计，定量研究欧美杨对不同粒径颗粒物的吸附和吸收能力及其光合生理的响应特征。结果表明:粒径约为30 nm(NPs)、100 nm(BPs)和1 μm(MPs)的3种ZnO气溶胶处理16 d后，欧美杨叶片表面对MPs的吸附质量最大，高达653.03 mg/g，显著高于NPs。而通过Image J软件统计叶表面颗粒物的数量发现，NPs处理下叶面附着颗粒物数量最多，BPs次之，MPs最少，说明颗粒物的粒径越小，分布在叶片表面的数量越多，但其在叶面附着质量较低。此外，通过对植物叶表形貌观察发现，颗粒物对气孔和角质层产生了负面影响，气孔轮廓不清晰，角质层皱折不规则。在模拟颗粒物环境中，欧美杨对粒径小于1 μm颗粒物均有一定量的吸收。与吸附质量不同，欧美杨叶片对NPs的吸收量显著高于BPs和MPs，在处理16 d后高达1.17 mg/g，分别是BPs和MPs的2.59和2.89倍，这表明粒径越小的颗粒物越容易被植物吸收进入体内。NPs、BPs和MPs处理16 d后，欧美杨叶片净光合速率(P_n)分别降低了22%、44%和19%，这是由气孔和非气孔因素共同导致的。