植物在低温胁迫下的糖代谢研究进展

糖在植物中不仅用于能量代谢,也对植物生长发育、代谢调控及抵抗胁迫等具有重要调节作用。文章对植物在低温胁迫中糖积累的作用、影响糖积累的相关酶变化、外源ABA对低温胁迫下糖代谢影响等研究进展进行综述。展望植物抗寒研究,从基因、转录、蛋白及代谢等组学整体水平上探讨糖代谢应答低温胁迫及糖作为信号分子参与调控机制。     

黑龙江粳稻再生体系建立的影响因素研究

为了建立黑龙江粳稻组织培养高效再生体系,以东农427和东农428的成熟胚为材料,探讨预先浸胚、低温处理、培养基种类、凝固剂种类、ABA、谷氨酰胺、活性炭、硝酸银、2,4-D浓度以及6-BA浓度等因素对水稻再生体系建立的影响。结果表明,东农427经预先浸胚和低温处理可使培养力分别提高6%和15%,最适培养基为NB;ABA和谷氨酰胺分别适合在分化和诱导阶段添加,分化时添加活性炭和硝酸银分别使分化率提高38%和9%;最适2,4-D和6-BA分别为1mg·L~(-1)和4mg·L~(-1)。东农428经预先浸胚和低温处理可使培养力分别提高14%和9%,最适培养基为MS;ABA适合在诱导阶段添加,谷氨酰胺适合在整个培养阶段添加;分化时添加活性炭和硝酸银分别使分化率提高1%和9%;最适2,4-D和6-BA分别为1mg·L~(-1)和3mg·L~(-1)。2个品种的凝固剂在诱导阶段宜采用琼脂,分化阶段宜采用Phytagel。本研究为进一步优化水稻再生体系提供了依据,为后续水稻遗传转化奠定了基础。     

冬小麦miR398前体的克隆及其在低温条件下对靶基因CSD1表达的调控

miR398是受逆境胁迫负调控的miRNA,其靶基因CSD编码超氧化物歧化酶(SOD),使植物抵御活性氧(ROS)的毒害。为进一步了解低温胁迫下miR398的调控机制,从东农冬麦1号中克隆小麦miR398前体,构建过表达载体并转化拟南芥,用Real-time PCR检测T0代植株中小麦miR398及其靶基因CSD1在低温胁迫下的表达量。结果表明,随着低温胁迫时间的延长,miR398表达下调、CSD1基因表达上调,认为小麦miR398能响应低温胁迫、负调控CSD1基因表达,间接提高了拟南芥的抗寒性。     

冬小麦东农冬麦1号在不同温度下的代谢组学差异分析

为明确东农冬麦1号耐寒越冬的生理机制,对不同温度条件下的东农冬麦1号幼苗分蘖节进行GC-TOF/MS代谢组学检测,并采用SIMCA软件对获得的代谢组学数据进行多元变量模式识别分析。结果表明,对温度变化反应明显的代谢产物有54个,对其进行KEGG分析发现,变化显著的代谢通路为:精氨酸和脯氨酸代谢;甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢;丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸盐代谢;丙酮酸代谢;糖酵解和糖异生以及肌醇磷酸盐代谢。分析不同温度下以上代谢通路中的差异化合物发现,室内培养组中,分蘖节中的γ-氨基丁酸、蔗糖-6-磷酸以及尿素等含量显著提高,使植株保持了较高的氮素含量,揭示了较高温度下(室内)小麦出现徒长的原因。研究结果可为进一步研究冬小麦越冬的生理特性提供新的研究思路。     

东农冬麦1号TabZIP1基因的生物信息学分析及低温和ABA对其表达模式的影响

为探讨小麦中TabZIP1应答低温胁迫及ABA调控信号的响应机制,以强抗寒性冬小麦品种东农冬麦1号(DN1)和弱抗寒性品种济麦22(JM22)为材料,在大田自然降温条件下,分别于5℃、0℃、-10℃、-25℃取样叶片和分蘖节,通过RT-PCR分析TabZIP1的表达模式,于不同温度下探究ABA对DN1分蘖节TabZIP1表达模式的调控,并对其生物信息学进行分析。结果表明,TabZIP1全长1 167bp,编码388个氨基酸,其表达产物为疏水蛋白,定位于线粒体,无信号肽或跨膜结构域;TabZIP1蛋白二级结构为mixed型。DN1叶片和分蘖节中的TabZIP1表达量均在-10℃时达到最高,且分蘖节中的表达量高于叶片;而JM22分蘖节中的TabZIP1表达量在0℃时达到峰值,叶片中的表达量却在-10℃达到最高。综合分析,DN1分蘖节中的TabZIP1表达量明显高于JM22。ABA处理后,DN1分蘖节中TabZIP1的表达量随温度的降低呈明显升高趋势,在-25℃时达到峰值。可见,ABA正调控TabZIP1的表达,有助于提高冬小麦的抗寒性。