SUPEROXIDE DISMUTASE FAMILY GENES IN WATERMELON AND THEIR RESPONSES TO DIFFERENT ABIOTIC STRESSES

• A total of 8 SOD genes from watermelon were identified and bioinformatically analyzed. • The SOD proteins from watermelon and other different plant species can be classified into five groups consistent with their metal cofactors. • ClSOD genes exhibited distinctive tissue-specific and abiotic stress responsive expression patterns. Superoxide dismutase (SOD) is an important enzyme in the antioxidant system of plants and plays a vital role in stress responses by maintaining the dynamic balance of reactive oxygen species (ROS) concentrations. Genome-wide analysis of the SOD gene family in various plant species has been conducted but little is known about this gene family in watermelon (Citrullus lanatus). Here, eight SOD genes were identified in the watermelon genome and are designated ClCSD1-5, ClFSD1-2 and ClMSD according to their metal cofactors. Phylogenetic analysis shows that SOD proteins from various plant species can be classified into five groups and members in the same group possess the same metal cofactor and similar subcellular localizations. Expression analysis of the ClSOD genes indicates that they had tissue-specific expression patterns with high expression in different tissues including the leaves, flowers and fruit. In addition, the expression of ClSOD genes differed appreciably under salinity, drought and abscisic acid (ABA) treatments, indicating that they may be involved in ROS scavenging under different abiotic stresses via an ABA-dependent signaling pathway. These results lay the foundation for elucidating the function of ClSOD genes in stress tolerance and fruit development in watermelon.     

基于多反应监测质谱技术的水稻叶片蛋白绝对定量方法

【目的】建立水稻叶片蛋白的多反应监测(MRM)质谱绝对定量方法。【方法】水稻叶片蛋白经含1.0%十二烷基硫酸钠(SDS)的磷酸盐(PBS)缓冲液提取,丙酮沉淀除杂纯化、胰蛋白酶消化,酶解液经液相色谱分离,MRM质谱监测,外标法定量。【结果】向提取缓冲液中加入1.0%SDS可增强水稻叶片中16种靶蛋白和总蛋白质的提取效果;不同有机试剂处理,总蛋白质沉淀量存在显著差异(P<0.05),沉淀能力从强到弱依次为乙腈>丙酮>异丙醇>甲醇>乙醇;对于16种目标蛋白,总体以丙酮沉淀效果最好,其次是异丙醇和乙腈,甲醇和乙醇效果较差。该方法线性范围均达到3个数量级,定量限为0.1~2.5 nmol/L,灌浆期16种水稻叶片蛋白质含量为6.0~2818.1μg/g,相对标准偏差均小于14%。【结论】SDS可显著提高水稻叶片蛋白提取效果,采用丙酮或乙腈可获得较好的蛋白沉淀效果,但不同蛋白质略有差异。结合MRM质谱监测技术可实现水稻叶片蛋白的绝对定量,方法线性范围宽、敏度高、重复性好。     

抗草甘膦栽培大豆种质挖掘及抗性生理研究

利用田间试验结合生物化学分析研究了不同的栽培大豆品系对草甘膦的抗性,试验结果显示:在草甘膦有效剂量为0.31~0.92 kg·hm~(-2)时,不同栽培大豆品种对草甘膦抗性存在明显差异,在草甘膦剂量为0.92 kg·hm~(-2)时,石豆1号存活率为100%,表现了较高的抗性,8份材料的存活率为4%~48%,表现出一定的抗性;44份材料表现敏感,存活率为0。试验研究了抗性材料石豆1号、中抗材料Williams和敏感材料中黄35对草甘膦的生理生化反应的差异,结果表明:随着草甘膦处理剂量的增加和处理时间的延长,石豆1号莽草酸含量、叶绿素含量和超氧化物歧化酶(SOD)相对活性没有明显变化。而Williams和中黄35的莽草酸含量和SOD相对活性明显升高,叶绿素含量明显降低。结果表明草甘膦(浓度0.92 kg·hm~(-2))处理下,不同抗性栽培大豆叶片中莽草酸含量有明显差异,处理5~14 d时敏感材料叶片中莽草酸含量保持较高水平,因此栽培大豆叶片莽草酸含量可以作为判断其对草甘膦抗性高低的主要生理指标之一,而SOD的活性和叶绿素含量可以作为判断栽培大豆对草甘膦抗性的辅助生理指标。     

青霉菌发酵液对大豆幼苗生长及生理特性的影响

采用室内生理检测及生物化学方法,研究了青霉菌发酵液对大豆幼苗生长及生理特性的影响。结果表明:用一定浓度的青霉菌发酵液对大豆浸种和茎叶处理,大豆幼苗的生长呈明显上升趋势,处理后大豆的株高、根长、株鲜重和根鲜重均明显得到了提高,且生长状态好于对照,不同浓度处理间具有明显差异,在发酵液浓度为5 g·L-1时,效果最佳。尤其是对根鲜重的影响,促进率最高可达56.21%,同时增强了幼苗根系活力,最大可以提高57.82%,浸种和茎叶处理后,分别提高了叶绿素含量41.25%和15.40%;超氧化物歧化酶活性12.20%和11.70%;过氧化物酶31.33%和29.95%;过氧化氢酶活性42.8%和20.0%,这为发酵液在大豆田推广应用、提高大豆产量提供了重要理论依据。     

超重力处理对大白菜生理生化特性影响的研究

以新丰抗90白菜种子为试验材料,在1 000×g、2 000×g、4 000×g 3种不同超重力的条件下分别处理20、40、60 min后,幼苗期采取叶片测定其游离脯氨酸含量、过氧化物酶活性、超氧化物歧化酶活性。结果显示,2 000×g,40 min处理游离普氨酸含量最低;4 000×g,60 min处理游离脯氨酸含量最高,与对照相比,所有处理均抑制游离普氨酸的形成。1 000×g,20 min处理后的POD活性最高;2 000×g,60 min处理后的POD活性最低,但高于对照,超重力处理能显著提高POD活性。1 000×g,40 min处理SOD活性最高,4 000×g,60 min处理SOD活性最低,适宜的超重力处理有利于提高SOD活性。     

草酸诱导紫花苜蓿对霜霉病的抗性

为确定外源草酸(OA)对紫花苜蓿(Medicago sativa)抗霜霉病(Peronospora aestivalis)的诱导作用,本研究采用喷雾法将10、20、30、40 mmol·L-1的草酸喷洒在十叶期紫花苜蓿幼苗上,喷雾后7 d测定苜蓿霜霉病苗期病情指数,并分别于喷雾后1、3、5、7和9 d测定叶片过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性。结果表明,喷雾10~40 mmol·L-1草酸溶液均可降低苜蓿霜霉病的病情指数,且随着草酸浓度升高,病情指数由31.1%下降到19.6%,下降了11.5百分点,相对诱导抗病效果呈上升趋势,最高诱抗效果达到50.8%,苜蓿叶片中POD、PAL和SOD的活性增强。     

自然降温对雪松叶片中SOD及MDA的影响

对引种雪松用帐篷进行保护，在植株正常生长的情况下，研究自然降温过程中其叶片内超氧化物歧化酶(SOD)活性及丙二醛(MDA)含量的变化。结果表明：当年引种雪松在越冬期间SOD活性变化曲线呈“M”状，并不随环境温度降低而持续下降。MDA含量呈抛物状的变化规律，随着温度降低氧自由基积累，从而引发膜系统的脂质过氧化作用，导致MDA含量也随之增加。雪松的抗寒能力与体内能否维持较高的SOD活性有密切关系，在低温胁迫下活性氧代谢失调是雪松叶片受伤的重要原因之一。     

土壤干旱与柿叶片膜脂及脂质过氧化的关系

在不同灌水条件下,对盆栽柿幼树叶片组织相对含水量,细胞透性,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性,膜脂脂肪酸组分和脂质过氧化作用产物——丙二醛(MDA)含量进行测定,结果表明:当水势Ψ_S下降时,细胞透性(PERM)增大,SOD和CAT活性下降,脂质过氧化作用增强,膜脂中不饱和脂肪酸含量下降,饱和脂肪酸含量升高。试验证明:土壤水势(?)_S=-3.80±0.47bar,各指标变化最明显。本试验条件下,幼柿叶片SOD活性,CAT活性,MDA含量,PERM,不饱和脂肪酸指数(IUFA)与组织相对含水量(RWC)和土壤水势(Ψ_s)间具显著相关关系。     

淹水胁迫下银杏主要生化指标的变化

以3年生的银杏幼树为实验材料,经过淹水处理后,测定不同时间银杏叶片内主要生化指标--丙二醛(MDA)、游离脯氨酸(PRO)、可溶性糖以及超氧化物歧化酶(SOD)含量的变化.结果表明:淹水后的前9天,银杏叶片丙二醛含量无明显变化,第10天,其MDA含量显著增加,达到18.7 μmol/g, 比对照MDA含量(7.2 μmol/g)增加1倍多;淹水后第8天, 银杏叶片游离脯氨酸(PRO)含量显著增高,达到101.4 μg/g, 为对照的2倍多;随着淹水时间的延长,银杏叶片可溶性糖的含量逐渐增加, 第9天达到32.9 mg/g, 随后维持在较高水平上;在淹水后前几天, SOD的活性增加较快,第5天,SOD活性达到最高值854.6 U/g,第6天开始下降,到第11天时,其活性为78.8 U/g,远远低于对照组.     

干旱胁迫下佛甲草生理生化变化的研究

为了解佛甲草对干旱环境的适应能力,研究了干旱胁迫下佛甲草组织中MDA,脯氨酸,叶绿素含量及SOD和POD活性的变化。研究结果表明,在轻度干旱胁迫下,植物组织中SOD和POD活性呈上升趋势;在严重干旱胁迫下SOD和POD活性有所下降。MDA含量整体呈上升趋势。干旱处理使叶绿素含量呈现先上升后下降的趋势。脯氨酸含量呈现上升趋势,在严重干旱时,略有下降。