MYB转录因子参与植物非生物胁迫响应与植物激素应答的研究进展

基因的时空表达受转录因子的精确调控。植物在面对不利环境因素比如高温、低温、干旱、盐碱等胁迫时其细胞生理生化会迅速地从“舒适”状态转变进入“胁迫响应”状态。这种快速响应的状态转变依赖于植物对胁迫信号的感知及传递、激素通路(脱落酸、茉莉酸等)的激发、转录因子的活化等复杂的过程;最终植物通过胁迫相关基因的表达、次生代谢转变、抗氧化物质的积累等实现胁迫条件下细胞内环境的再平衡从而获得生存。植物MYB(v-MYB avian myeloblastosis viral oncogene homolog)转录因子就是上述转变中的重要参与者。本文介绍了植物MYB转录因子的结构特征、分类,综述了近些年来MYB转录因子与非生物胁迫,以及植物激素应答过程相关的研究进展。     

c-GMP诱导对盐胁迫下番茄的转录组分析

以市场常见的番茄为材料,采用Illumina高通量测序技术对NaCl胁迫、c-GMP诱导以及两者组合处理下番茄幼苗进行转录组测序。结果表明:共获得83.35 Gb的原始数据,Q30碱基百分比在90.91%及以上,分别将各样品的原始读数与指定的参考基因组进行序列比对,比对效率从88.03%到92.74%不等。同时将得到的31 734条序列注释到不同的数据库(GO、KEGG、KOG、NR、Pfam、Swiss-Prot和egg NOG),通过GO数据库,将其划分到细胞组分、分子功能以及生物学过程三大注释类别下的51个亚功能组中,通过COG数据库与KEGG数据库将其分别注释到25个类别与128个代谢通路。在NaCl胁迫、c-GMP诱导以及两者组合处理下共发现SNP位点127 944个,其中仅有22.6%的SNP位点位于非编码区。差异基因结果显示,c-GMP能诱导盐胁迫下更多基因的表达。该转录组测序数据可靠,结果覆盖面广,为番茄c-GMP诱导盐胁迫下基因挖掘与功能研究提供了理论依据。     

小麦ABA受体基因TaPYL9的克隆和表达分析

为了了解小麦ABA受体基因TaPYL9(Pyrabactin resistance like 9)在非生物胁迫下的功能,通过同源克隆法获得小麦TaPYL9基因,对其进行生物信息学分析,并采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测该基因在ABA、NaCl和PEG处理下的表达情况。结果表明,TaPYL9 cDNA全长1 173 bp,开放阅读框618 bp,编码1个包含205个氨基酸残基的不稳定的亲水蛋白,该蛋白以α-螺旋为主,含有1个由2个α-螺旋和7个β-折叠组成的PYL螺旋手柄结构;TaPYL9蛋白与山羊草AsPYL9-like蛋白亲缘关系最近,与拟南芥AtPYL9蛋白属于同一亚族;TaPYL9蛋白和AsPYL9-like蛋白保守基序相同,与拟南芥13个PYL中的AtPYL9蛋白的保守基序相似性最高;TaPYL9在ABA、NaCl和PEG处理下总体上表达量上升。综上,TaPYL9为小麦ABA受体蛋白,对ABA敏感,可能参与小麦高盐和干旱胁迫应答的调控。     

低温预处理对百子莲体细胞胚胎诱导的 影响及生理机制研究

为研究低温预处理对百子莲体胚诱导的影响,并初步揭示其生理调节机制,通过4℃低温预处理0、2、4、6 d,优化百子莲体胚诱导体系,并利用酶联免疫吸附法(ELISA)测定了体胚诱导期激素代谢、糖代谢以及氧化胁迫相关生理指标。结果表明,与未低温处理(对照)相比,4℃预处理2 d可使体胚数量显著增加63.81%(P0.05),处理4、6 d分别降低17.43%、75.78%。低温预处理显著调节体胚诱导期生理代谢,对内源IAA、GA含量和体胚诱导数量具有相似的调节规律,均在2 d的处理中达到较高水平,而细胞分裂素(CTK)含量随低温预处理时间逐渐降低,且具有梯度效应,IAA、CTK含量与体胚数量的相关系数分别为0.880、0.705。4℃处理2 d,体胚诱导材料中的总糖、淀粉、麦芽糖含量分别显著增加31.44%、51.91%、36.50%(P0.05),其中淀粉、麦芽糖含量与体胚诱导数量的相关系数分别为0.786、0.742。低温预处理可使活性氧(ROS)活性降低,过氧化氢酶(CAT)活性整体升高,4℃处理2 d,体胚诱导材料内H_2O_2含量、过氧化物酶(POD)活性比对照分别显著降低25.35%、18.41%(P0.05),与体胚数量的相关系数分别为-0.886、-0.993。低温预处理模式下,内源IAA、GA、总糖、淀粉、麦芽糖含量积累利于百子莲体胚诱导,而H_2O_2含量、POD活性增强对体胚诱导不利。     

混合盐胁迫下黄花菜生长和生理特性的变化

为揭示黄花菜对盐胁迫的生理响应,采用砂培浇灌营养液方法,研究了等浓度NaCl和Ca(NO_3)_2混合盐胁迫下大同黄花菜生长和一些生理指标的变化。结果表明,随盐胁迫浓度提高(0～250 mmol/L),处理后20 d时,黄花菜各形态指标、生物量和叶片含水量明显降低,根系含水量相对稳定,200、250 mmol/L盐胁迫下有植株死亡;随混合盐胁迫浓度提高,质膜透性、脯氨酸含量在不同处理时间均显著增加,抗坏血酸含量在处理5 d时逐渐降低,处理10 d后出现增加—降低的趋势,可溶性糖含量在处理5 d时逐渐降低,处理10 d后显著降低,可溶性蛋白含量基本不变。表明混合盐胁迫造成黄花菜植株膜脂过氧化加剧,地上部水分亏缺,使植株生长严重受抑,但是黄花菜耐盐性较强,可通过促进抗氧化物质和有机渗调物质合成来减轻盐胁迫伤害。黄花菜植株在150 mmol/L混合盐胁迫下仍可正常生长,超过该浓度,植株生命受到威胁,200 mmol/L是黄花菜的致死盐浓度。     

不同水分条件下不同抗旱性苦荞根系生长规律研究

为了探明不同抗旱性苦荞根系形态和生理特性与抗旱性的关系,为干旱胁迫下苦荞高产优质栽培管理及抗旱品种的筛选提供理论依据,采用人工控水的方法,研究并分析了正常供水、重度干旱条件下不同抗旱性苦荞品种迪庆苦荞（耐旱）、黑丰1号（旱敏感）根系生长形态和生理指标变化。结果表明,干旱胁迫显著增加了苦荞根冠比、根系丙二醛（MDA）和脯氨酸（Pro）含量,而最大根长、根体积、根表面积显著降低。随着生育期推进,各处理苦荞最大根长、根体积、根表面积、MDA含量等指标均呈现逐渐增加趋势,根冠比、Pro含量呈现先增后减趋势。品种之间方差分析结果表明,重度干旱胁迫条件下,各测定时期迪庆苦荞的根冠比、最大根长、根体积、根表面积、根系Pro含量均显著高于黑丰1号,MDA含量则显著低于黑丰1号。回归分析表明,不同处理苦荞根表面积、最大根长等指标在测定时期内随时间变化的数学模型均符合指数函数,根体积、MDA含量等指标均符合一元二次方程的规律。干旱胁迫下苦荞根系与地上部分的生长均受到抑制,且表现为对地上部的影响大于对根系;与黑丰1号相比,迪庆苦荞耐旱性更强。     

低磷和铝毒耦合胁迫对杉木叶片抗坏血酸——谷胱甘肽循环的影响

为揭示抗坏血酸-谷胱甘肽(As A-GSH)循环在杉木适应低磷和铝毒胁迫中的作用,以耐低磷和铝毒胁迫的杉木家系YX3及对低磷和铝毒胁迫敏感的杉木家系YX12为试验材料,研究不同处理下[对照处理(CK)、低磷处理(-P)、铝处理(Al)和低磷加铝处理(-P+Al)]2个杉木家系叶片中As A-GSH循环代谢关键酶的变化规律。结果表明:不同胁迫处理下(-P、Al和-P+Al),2个杉木家系的丙二醛(MDA)含量均显著高于各自对照(-P处理下YX12叶片MDA含量除外),而且在Al和-P+Al处理下,耐性杉木家系YX3叶片中MDA含量均小于敏感型杉木家系YX12。进一步分析表明,与各自对照相比,不同胁迫处理增加了2个杉木家系叶片中的As A和DHA含量,同时提高了其叶片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)、谷胱甘肽还原酶(GR)的活性,而且除DHA含量外,在-P、Al和-P+Al处理下耐性杉木家系YX3叶片中APX、GR、MDHAR、DHAR和As A含量均高于敏感型杉木家系YX12。此外,耐性杉木家系YX3叶片中还原型谷胱甘肽(GSH)含量以及As A/DHA值和GSH/GSSG值均高于敏感型家系YX12。因此,上述结果表明在不同胁迫条件下,杉木幼苗通过提高叶片抗氧化物质含量和As A-GSH循环关键酶活性来清除过量的活性氧,减轻胁迫诱导的氧化损伤;不同胁迫处理下,2个杉木家系叶片抗氧化物质含量及As A-GSH循环中关键酶活性响应的差异表明耐性杉木家系YX3具有较高的As A—GSH循环效率和抗氧化物质再生能力,从而有效抑制胁迫诱导的氧化损伤,这可能是其具有较强耐性的重要原因之一。     

夏秋屋顶菜园高温对菜心农艺性状的影响

为了解夏秋屋顶菜园高温对菜心种植的影响,以4个耐热性有差异的菜心品种为材料,分析屋顶高温条件和露地对照下菜心产量及农艺性状表现。结果表明,屋顶高温胁迫会导致薹粗、主薹质量等指标表现下降,平均下降幅度为10.85%、14.08%,并引起菜心产量和生物量下降14.15%、18.00%。但不同品种差异较大,‘四九-19’菜心产量与生物量仅下降4.27%、10.76%,与对照差异不显著;而‘特青迟4号’菜心产量与生物量分别下降24.28%、29.27%,与对照差异极显著。株高、薹长、叶片数、叶片宽、叶柄长、叶柄宽等性状指标在屋顶高温胁迫下与对照差异不显著。综合看来,‘四九-19’菜心在屋顶高温胁迫下各性状表现较好,可在夏秋屋顶菜园中推广应用。     

外施Ca~(2+)对盐胁迫下珠美海棠组培苗光合特性的影响

为研究Ca~(2+)对盐胁迫下植株伤害的缓解作用,以珠美海棠组培苗为材料,采用盆栽法研究外施Ca~(2+)对盐胁迫下珠美海棠光合特性的影响。采用双因素随机区组设计,NaCl设置0,100,200,300 mmol·L~(-1)4个浓度梯度,Ca~(2+)设置0,5,10,15,20 mmol·L~(-1)5个浓度梯度,对各处理珠美海棠色素和光合指标进行测定和分析。结果表明:(1)单一NaCl胁迫和外施Ca~(2+)处理均可使珠美海棠叶绿素a和b含量呈先升高后下降的趋势,其中在Na Cl和Ca~(2+)浓度分别达到200 mmol·L~(-1)和15 mmol·L~(-1)时达到最高值;(2)单一Na Cl胁迫可使珠美海棠Pn、Gs和Tr呈先升高后下降的趋势,Ci趋势与三者相反,其中在Na Cl浓度达到100 mmol·L~(-1)时Pn、Gs和Tr达到最高值而Ci达到最低值;(3)在Na Cl高浓度即200 mmol·L~(-1)和300 mmol·L~(-1)处理,外施适宜浓度Ca~(2+)对盐胁迫下珠美海棠光合指标有缓解作用,并分别以外施15,10 mmol·L~(-1) Ca~(2+)效果最佳。研究可为珠美海棠在滨海盐碱地的引种栽培提供参考和借鉴。     

旱盐双重胁迫对乌拉尔甘草幼苗 生理生化特性的影响

以一年生乌拉尔甘草(Glycyrrhiza uralensis)为材料,采用盆栽试验研究旱盐双重胁迫对乌拉尔甘草生长量,可溶性糖和脯氨酸含量,超氧化物歧化酶(SOD)和丙二醛(MDA)含量,以及原生质体DNA的影响。结果显示,在旱盐双重胁迫下,乌拉尔甘草株高、鲜重、干重下降。在NaCl浓度小于400mmol·L-1时,乌拉尔甘草生长量在轻度与中度干旱处理间无显著差异(P0.05)。轻度、中度干旱胁迫下,随盐分含量增加,甘草幼苗脯氨酸含量和可溶性糖含量明显升高,幼苗叶片SOD活力与MDA含量持续上升,幼苗原生质体DNA尾长、尾矩、Olive尾矩持续升高(P0.05)。测定结果表明,乌拉尔甘草具有适应一定程度旱盐双重胁迫的能力,其适宜的胁迫条件为NaCl浓度小于400mmol·L-1,中度干旱胁迫。与干旱相比,盐分是影响甘草生长量的主导因子。