引入科研前沿对植物生理学教学方法的改进和效果分析

大学生普遍存在科研创新意识差、缺乏科研热情的现象.补充相关科研进展,将科研前沿引进课堂成为一种趋势,笔者对植物生理学光合作用这一章关于补充光合碳同化科研进展与否的教学实践结果进行对比分析,采用调查问卷的形式,围绕已讲授和未讲授光合碳同化适应性进化这一科研前沿进行调查,旨在实现学生对光合碳同化途径多元化发展进化的理解和深化,启发学生对固有知识的质疑和求解热情,达到提升科研兴趣和创新能力,实现精品课程培养满足国家和地方发展需要的高素质人才的目的.     

生长素内流载体基因CkLAX3参与柠条锦鸡儿干旱胁迫响应的分析

植物干旱胁迫进程往往伴随着生长抑制类激素如脱落酸、乙烯的参与,而近年研究表明,生长素也可以响应干旱胁迫。本研究通过染色体步移、生信分析和亚细胞定位等方法,对CkLAX3基因在干旱响应中的作用进行了分析鉴定。研究经PCR扩增获得一个全长为1 398 bp的柠条生长素内流载体基因CkLAX3。生信分析发现,该序列编码465个氨基酸,分子量为52.47 kDa,其编码的蛋白为稳定的疏水性蛋白,二级结构主要由α螺旋组成,具有10重跨膜结构。亚细胞定位结果表明CkLAX3定位于细胞质膜。进化树分析结果表明,CkLAX3与红三叶、鹰嘴豆等植物LAX3基因亲缘关系较近。联合染色体步移和高效热不对称交错PCR (HiTail-PCR)方法克隆得到CkLAX3基因的未知启动子区序列总计1 352 bp。对启动子序列上的顺式作用元件进行分析发现,CkLAX3基因启动子区存在大量干旱响应元件、光响应元件、激素响应元件等。进一步对干旱处理的柠条锦鸡儿进行定量分析发现,CkLAX3的表达量受干旱胁迫诱导,推测该基因在干旱胁迫下发挥重要作用。本研究为进一步探索生长素在调节干旱胁迫应答过程中的作用机制提供了基础。     

猪毛菜属3种不同光合型物种的生长适应特征比较

干旱是促进C₄光合途径进化的外部动力之一,探究干旱胁迫导致植物光合型向C₄发生适应性演化对荒漠化植被的保护和恢复意义重大。猪毛菜属是藜科包含不同光合型物种的属,是研究干旱驱动C₄进化的理想材料。当前支持植物C₄光合进化的解剖结构证据充分且深入,而关注C₄光合进化进程中生长适应特征的研究不多。为此,基于猪毛菜属内各个种的系统进化关系,以蒿叶猪毛菜(C₃型)、松叶猪毛菜(C₃-C₄型)和东方猪毛菜(C₄型)为试验材料,研究其在各自生境下的叶片形态解剖结构和种子形态特征、抗旱生理和生态化学计量特征,分析猪毛菜属不同光合型植物在干旱胁迫下的生长适应差异。结果表明:C₃型猪毛菜是原始祖先,C₃-C₄型猪毛菜与C₄型猪毛菜由C₃型猪毛菜进化而来;与C₃型蒿叶猪毛菜相比,C₃-C₄中间型松叶猪毛菜以及C₄型东方猪毛菜叶从外部形态和解剖结构上逐渐形成适应干旱的结构特征,且种子的传播策略也因种子大小不同而发生变化;C₄型猪毛菜因高光合能力使其具备通过可溶性糖来调节渗透能力的物质基础,从而提高抗旱能力;C₃-C₄型猪毛菜是通过提高氮和磷的利用效率来增加固碳量,C₄型猪毛菜是通过氮和磷含量的增多来增加固碳量。相较于C₃蒿叶猪毛菜,C₃-C₄松叶猪毛菜和C₄东方猪毛菜更能适应贫瘠的环境。以上试验结果可为完善C₄光合进化理论提供生理生态适应性证据。     

纳米二氧化硅对体外培养HaCaT细胞凋亡的影响

[目的]比较不同粒径(15、30、100 nm)纳米二氧化硅(nano-SiO2)和常规二氧化硅(Micro-SiO2)对人皮肤表皮细胞(HaCaT)生长的抑制作用及凋亡的影响。[方法]采用不同浓度(2.5、5、10μg/ml)不同粒径(15、30、100 nm)的nano-SiO2和10μg/ml的Micro-SiO2(1～5μm)染毒体外培养的HaCaT细胞24 h,同时设溶剂对照组(nano-SiO2和Micro-SiO2的分散液染毒组)。采用细胞计数试剂盒(CCK-8)法检测HaCaT细胞暴露于不同浓度、不同粒径的nano-SiO2后的细胞活力,用Annexinⅴ-PI双染法和Hoechest33342染色法测定细胞凋亡情况;使用2’,7’-二乙酰二氯荧光素荧光探针检测细胞内活性活性氧(ROS)水平。[结果]不同粒径的nano-SiO2纳米对HaCaT细胞的半数抑制浓度分别为(19.4±1.3)、(27.7±1.5)、(35.9±1.6)μg/ml。当染毒浓度固定时,随着nano-SiO2粒径的减小,凋亡率逐渐增加。当粒径固定时,胞内ROS的水平也随着nano-SiO2浓度的增大而增高。相关分析表明,细胞存活率和凋亡率与胞内活性氧的水平的相关性分别为-0.952和0.898(P<0.01)。[结论]nano-SiO2能抑制HaCaT细胞生长并可诱导其凋亡,这种现象的发生可能与胞内产生的活性氧水平有关。     

黄土丘陵沟壑区不同群落类型对土壤特性及生物量的影响

以农田为对照,分析了退耕还林还草过程中所形成的植物群落对退耕地土壤水分、有机碳、氮、磷、钾含量的影响及其垂直分布特征和退耕地植物的生物量变化。结果表明:不同群落类型中,0～100cm土层的土壤含水量为6.9%～14.1%,撂荒地和苜蓿地土壤含水量随土壤深度的增加呈增加趋势,而柠条林地随土壤深度的增加呈下降趋势;0～20cm表层土壤中,有机碳、碳密度和全氮含量较20～100cm变化大;在0～100cm土层,与农田、撂荒地和苜蓿地相比,沙棘和柠条土壤全磷含量显著降低;不同退耕地植物生物量(地上和地下)差异显著,呈现柠条>沙棘>苜蓿>撂荒地>农田的变化趋势。表明退耕过程中草本的恢复对保持土壤深层水分含量有促进作用,而灌木的恢复对保持和增加土壤表层养分有较强的促进作用。     

干旱半干旱区降水量梯度下植物群落的叶、茎属性特征

通过对沿年均降水量减少的兰州、白银、景泰和临泽4个试验点不同科属植物进行野外调查与室内分析,试图明确干旱区降水量梯度下植物叶、茎属性〔比叶重(LMA)、单位面积氮含量(Narea)和单位面积叶绿素含量(Chlarea)〕的变化并探讨其对渐进干旱胁迫的适应规律。结果表明:降雨量梯度下叶、茎利用不同属性特征应对干旱胁迫,LMA和Narea含量随干旱胁迫的加剧而增大,Chlarea含量随干旱胁迫的加剧而降低,这在一定程度上体现了研究区域植物对干旱胁迫加强的适应规律。另外随年均降水量的减少,临泽、景泰、白银、兰州其物种的绿色茎枝/叶生物量比依次减小。即随干旱胁迫的加剧,干旱区植物绿色茎枝与叶片生物量的比例逐渐增大。     

春季辣椒露地生产管理技术

我市辣椒生产面积较大,定植后管理措施是否到位,直接影响广大种植户经济效益,本文针对辣椒定植前后管理上需要注意的问题,阐述了具体管理措施.     

柠条CkCAD基因的克隆转化及其抗旱功能分析

干旱胁迫严重影响植物的生长发育甚至生存状态,是限制我国西北荒漠植被恢复的主要非生物胁迫因素之一。实验室前期研究发现随黄土高原由南向北降水减少,柠条苯丙烷生物合成是差异表达最显著的代谢途径。本研究遂以柠条苯丙烷合成途径中木质素合成酶基因CkCAD为研究对象,生信分析表明该基因开放阅读框全长1074 bp,编码357个氨基酸;蛋白序列比对发现柠条CkCAD与非洲相思豆、蒺藜苜蓿、大豆和花生的亲缘关系较近,相似度均在80%以上,其中与非洲相思豆ApCAD最为相似。蛋白质偏酸性且为亲水性蛋白,无跨膜结构域,亚细胞定位于细胞质中。通过农杆菌介导法利用过表达载体pCAMBIA1302将柠条CkCAD转入野生型拟南芥中。在筛选获得T₃代纯合阳性植株后进行抗旱性分析。对T₃代过表达CkCAD拟南芥进行实时荧光定量PCR（qRT-PCR）和Western blot检测发现CkCAD及其酶蛋白在拟南芥中呈稳定表达。相较于野生型拟南芥,T₃代过表达CkCAD拟南芥叶脉长度和叶脉密度更大,脉岛长径、脉岛短径更短,脉岛密度更大,叶脉更为发达且木质素含量更高。同时发现干旱处理下T₃代过表达植株的叶片萎蔫程度、丙二醛含量、相对电导率均低于野生型植株,而相对含水量则高于野生型植株。从而证实干旱胁迫下柠条木质素合成酶基因CkCAD可以促进木质素合成进而提高过表达拟南芥植株的抗旱性。     

茶树CsMGTs基因的克隆及其镁转运功能分析

镁离子（Mg²⁺）作为叶绿素的中心成分,是植物细胞中含量最丰富的二价阳离子,也是多种酶的激活剂,特别是茶氨酸合成酶的活性依赖Mg²⁺,常被作为茶树专用肥的特征成分,因此对茶树的生长发育和茶叶的品质形成至关重要。MRS2/MGT家族镁转运蛋白在维持植物体内Mg²⁺的吸收转运、胞内平衡和耐逆性等方面起着重要的作用。为探究茶树MRS2/MGT家族镁转运蛋白基因的功能,以茶树品种陕茶1号为材料,克隆了4条MRS2/MGT镁转运蛋白基因,分别命名为CsMGT1、CsMGT2、CsMGT2.1和CsMGT3。生物信息学分析表明,这4个转运蛋白在C末端均含有2个跨膜结构域和1个保守的GMN三肽基序;系统发育分析显示,CsMGT1属于Clade C成员,而CsMGT2、CsMGT2.1和CsMGT3属于Clade B成员,所编码蛋白与木本植物柑橘MGT家族的亲缘关系最近。实时荧光定量PCR（qRT-PCR）分析表明,CsMGT1、CsMGT2、CsMGT2.1和CsMGT3在茶树的根、茎、叶、花中呈组成型表达,且根和叶对Mg²⁺浓度均表现出不同程度的响应。鼠伤寒沙门氏菌镁转运缺失突变株MM281功能互补试验表明,CsMGT1和CsMGT2均具有Mg²⁺转运功能,且CsMGT1的Mg²⁺转运功能优于CsMGT2,而CsMGT2.1和CsMGT3几乎没有镁离子转运功能。本研究结果丰富了茶树CsMGTs家族的生物学功能,为进一步阐明茶树通过镁转运功能机制实现对镁离子的利用奠定了前期研究基础。     

云南省不同地区普洱茶铅含量的差异性

采集云南省普洱茶主产地的150份普洱茶样品,采用火焰原子吸收分光光度法对普洱茶叶的铅含量进行检测。研究表明,所有检测样品中铅的含量为0～5.76mg/kg,5.4%样品的铅含量超过农业部最大限量标准2mg/kg。云南相同主产地的生茶和熟茶中铅含量没有显著性差异。目前云南普洱茶质量安全状况良好;个别普洱茶生产基地的铅残余含量控制情况需引起关注。