太行菊NAC转录因子基因OpNAC1的克隆及生物信息学分析

NAC转录因子是植物中数量最大的转录因子,在植物的生长发育及各种逆境胁迫中发挥非常重要的作用。本研究以太行菊的叶片为研究材料,运用RT-PCR及RACE技术克隆得到一条太行菊的NAC基因完整的cDNA序列,命名为OpNAC1(GenBank登录号MF996370),并对其进行了生物信息学分析。分析表明,OpNAC1基因cDNA序列全长1 208 bp,ORF全长855 bp,编码284个氨基酸。预测其蛋白分子量32.68 kD,等电点6.46,属于不稳定亲水性蛋白。不含有信号肽和跨膜结构,很可能定位于细胞核。OpNAC1与菊花(ADQ20114.1)亲缘关系较近,同源性达93.7%。二级结构预测表明,OpNAC1蛋白由40个α-螺旋(14.08%)、47个β-折叠(16.55%)和197个无规则卷曲(69.37%)组成,与三级结构预测基本相符。研究结果为今后深入研究NAC转录因子在太行菊中的生物功能提供基础。     

低温胁迫对蝴蝶兰光合及生理特性的影响

本研究以‘大辣椒’、‘4 号’、‘富乐夕阳’、‘火凤凰’、‘婚宴’和‘满天红’6 个蝴蝶兰品种为试材， 分析了低温胁迫过程中蝴蝶兰叶片叶绿素荧光参数的变化，并从中挑选出抗冷品种‘大辣椒’和不抗冷品种‘富乐夕 阳’，再对这 2 个品种的叶绿素含量、渗透调节物质、光合酶 PEPC 及抗氧化酶活性进行测定。结果表明：低温胁迫 期间，蝴蝶兰叶片的叶绿素荧光参数 Fo 逐渐升高，其他均呈降低趋势，低温处理后期，‘大辣椒’的 Fv/Fm 最高，‘大 辣椒’的叶绿素含量高于‘富乐夕阳’；PEPC 活性先逐渐升高，后趋于平缓，‘大辣椒’PEPC 活性显著高于‘富乐 夕阳’；可溶性糖、可溶性蛋白含量先升后降，‘大辣椒’的积累量高于‘富乐夕阳’；脯氨酸含量变化规律不一致； SOD 活性均逐渐升高，而过氧化物酶 POD、过氧化氢酶 CAT、抗坏血酸过氧化物酶 APX 活性基本呈先升后降的趋势， ‘大辣椒’各抗氧化物酶活性升高幅度均大于‘富乐夕阳’。由结果可知，‘大辣椒’PEPC 和 SOD 活性显著高于‘富 乐夕阳’，可能是其抗冷性较强的重要原因。研究结果为蝴蝶兰抗冷品种的选育及抗性分子机理研究提供理论基础。     

低温胁迫对白及光合作用及叶绿素荧光参数的影响

为了研究白及对低温胁迫的生理响应,以一年生白及为试材,分别进行22、18、14、10℃4个低温处理,之后再置于26℃进行恢复培养,分别于处理0、7、14、21、28 d和恢复培养的3、7 d测定叶片光合速率和叶绿素荧光动力学参数。结果表明,14和10℃处理下,白及叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)显著下降,胞间二氧化碳浓度(Ci)呈现先下降后上升的趋势,在14 d时Ci最低;叶绿素荧光参数F_o上升,F_v/F_m、Y(Ⅱ)、qP和ETR大幅度下降,植株不能恢复生长。说明10℃和14℃对白及叶片PSⅡ光合系统造成严重损害,导致植株不能正常生长。18和22℃处理下,Pn、Gs、Tr和Ci均缓慢下降,说明气孔因素是导致Pn下降的主要因素,其中18℃处理条件下F_o小幅度上升,而F_v/F_m、Y(Ⅱ)、qP和ETR有小幅度下降,说明PSⅡ光合系统受到轻微损伤,22℃处理7 d时,Y(Ⅱ)、qP和ETR有轻微下降,F_o轻微上升,之后无显著变化,而F_v/F_m一直处于正常范围之内,说明7 d后白及可以适应22℃的温度环境,且Fo、Y(Ⅱ)、qP和ETR的变化均在正常范围之内,未对白及的光合系统造成伤害。研究结果表明,10、14℃严重抑制了白及的生长和光合作用;18℃处理下,白及的生长形态未受到影响,但光合作用受到轻度抑制;22℃对白及的生长和光合作用不造成影响。     

蝴蝶兰AP2/ERF家族基因的克隆及在低温下表达特性分析

用RT-PCR方法从‘大辣椒’蝴蝶兰叶片中克隆得到4个AP2/ERF家族基因，命名为PhAP2/ERF1 ~ PhAP2/ERF4。蛋白结构域和序列比对发现PhAP2/ERF1 ~ PhAP2/ERF4均含有1个AP2结构域， PhAP2/ERF2还含有1个B3结构域。进化树分析表明4个蛋白与兰科AP2/ERF家族成员亲缘关系最近，PhAP2/ERF1属于AP2/ERF家族DREB亚家族中的A1类，PhAP2/ERF2属于RAV亚家族，PhAP2/ERF3属于ERF亚家族的B4类，PhAP2/ERF4属于DREB亚家族中的A2类。用实时荧光定量PCR方法检测低温驯化和低温胁迫条件下PhAP2/ERF1 ~ PhAP2/ERF4在‘大辣椒’和‘富乐夕阳’蝴蝶兰叶片中的表达特性，结果表明：4个基因在‘大辣椒’叶片中的表达趋势一致，表达量在低温胁迫早期达到最高，在胁迫中晚期有所下降；而4个基因在‘富乐夕阳’叶片中的表达趋势有较大差异，PhAP2/ERF1和PhAP2/ERF2的表达在低温处理整个过程中没有被诱导或仅有较小幅度增加，PhAP2/ERF3对低温的响应时间显著晚于‘大辣椒’，PhAP2/ERF4的表达趋势与‘大辣椒’差异较小。蝴蝶兰AP2/ERF在抗冷品种‘大辣椒’和不抗冷品种‘富乐夕阳’叶片中的表达差异暗示AP2/ERF基因家族在蝴蝶兰低温胁迫响应中起重要调控作用。