CMV侵染胁迫下黄瓜重要功能基因表达及代谢响应的研究

【目的】研究黄瓜花叶病毒病（CMV）侵染胁迫下黄瓜重要功能基因表达和代谢途径响应。【方法】在结合气体交换和叶绿素荧光参数及抗性相关酶活性测定的基础上, 应用农业部园艺植物生长发育与品质调控重点开放实验室自主开发的黄瓜cDNA芯片研究黄瓜在CMV侵染胁迫下的基因表达谱变化,并对其中5个具有代表性的基因通过实时荧光定量PCR（QRT—PCR）进行检测,以验证cDNA芯片杂交结果的可靠性。【结果】共获得67个差异表达显著的基因,其中42个基因下调表达,25个基因上调表达。这些差异表达的基因涉及了许多重要代谢途径。许多与光合作用、氮同化相关的基因受到明显的抑制;而一些防御相关基因和信号传导相关基因则诱导表达;同时,也发现了一些与CMV胁迫相关的功能未知基因或未有任何功能信息的基因。【结论】CMV胁迫引发了黄瓜代谢发生一系列复杂的适应性变化,PR1-1a等基因可能在黄瓜防御CMV侵染过程发挥着重要作用。     

根系限制对番茄幼苗生长、根系呼吸、ATPase和PPase活性的影响

 采用营养液水培的方式, 研究了根系限制处理对番茄幼苗生长、根系呼吸、质膜和液泡膜上相关酶以及根尖细胞超微结构的影响。结果表明, 在处理初期, 根系限制促进了番茄幼苗根系细胞色素途径呼吸而抑制了交替途径呼吸; 而在后期, 根系限制处理显著地抑制了番茄植株的生长, 对根系的生长抑制更为明显, 且抑制过程伴随着根系总呼吸、细胞色素途径呼吸的降低。此外, 根系限制显著抑制了质膜H⁺ -ATPase, 液泡膜H⁺-ATPase和H⁺ -PPase的活性并导致根尖细胞核的解体。     

低温胁迫对番茄幼苗不同叶龄叶片叶绿素荧光成像特性的影响

【目的】研究番茄幼苗第2叶（成熟叶）和第4叶（新生叶）叶绿素荧光成像特性对低温胁迫的响应,并分析低温胁迫下番茄不同叶龄叶片光合活性区域相对面积及荧光参数值的变化,以探明番茄幼苗不同叶龄叶片对低温胁迫的适应机制。【方法】以番茄品种‘中蔬4号’（Solanum lycopersicum L. cv Zhongshu No.4）4叶期幼苗为材料,对番茄幼苗进行低温（8℃、200 μmol·m^-2·s^-1）处理15 d后常温（26℃白天/20℃夜晚,500 μmol·m^-2·s^-1）恢复1 d,于处理不同时期对幼苗全株进行叶绿素荧光成像,并比较第2叶和第4叶的叶绿素荧光成像特性。【结果】低温处理期间,第4叶的光合活性区域相对面积（R_AP）仅在处理前期（5 d）有所下降,而全株和第2叶的R_AP则随处理时间的延长持续下降,但常温1 d即可完全恢复。低温处理下PSII调节性能量耗散的量子产量（Y(NPQ)）、PSII非调节性能量耗散的量子产量（Y(NO)）和非光化学猝灭（NPQ）的荧光活性区域相对面积（R_AF）与R_AP基本一致,但PSII实际光化学效率（Y(II)）和光化学猝灭（qP）的R_AF则显著低于R_AP。低温处理前期（5 d）,番茄幼苗光合活性区域的PSII最大光化学效率（Fv/Fm）、Y(NPQ)、NPQ急剧下降和Y(NO)急剧上升,随后,Fv/Fm保持不变,但Y(NPQ)和NPQ有所上升,Y(NO)则下降。但是,低温处理1 d即导致光合活性区域Y(II)的急剧下降,随后维持不变。另外,番茄全株和第4叶的光合活性区域qP仅表现在处理第1天时小幅下降,随后则维持高于处理前的水平,而第2叶qP则在第5天有明显上升后又迅速下降。总体上,第4叶光合活性区域的Fv/Fm、Y(II)、Y(NPQ)、NPQ和qP明显高于第2叶,Y(NO)低于第2叶。【结论】番茄幼苗可通过主动降低叶片光合活性区域面积来适应低温胁迫,而叶片热耗散能力在低温处理前期受到抑制,直到处理后期才逐渐发挥其光保护作用;低温胁迫下番茄幼苗优先保护生长点和新生叶,成熟叶主要通过可逆降低光合活性区域面积来适应低温胁迫,而新生叶则主要通过维持相对较高的PSII反应中心光化学和热耗散能力防御低温光抑制;低温导致新生叶光合活性区域中部分有活性的PSII反应中心关闭的同时,刺激了剩余有活性PSII反应中心开放程度的提高,这将有利于低温胁迫解除后光合活性的恢复。     

黄瓜硝酸还原酶cDNA片段的克隆及其在缺氮胁迫下的表达

以黄瓜叶片总RNA为模板,应用逆转录—聚合酶链式反应(RT-PCR),首次扩增出黄瓜硝酸还原酶(NR)cDNA部分片段。经过测序和同源性分析表明:该基因片段长度为395 bp,与GenBank上所登录的笋瓜NR基因同源性达89%,根据所测序列推导该片段由131个氨基酸残基组成。进一步检测其在缺氮胁迫下的活性和表达变化,结果表明缺氮胁迫下硝酸还原酶的活性和表达都明显下降,推测黄瓜NR在转录水平上调节其活性。     

24 表油菜素内酯对大蒜叶片中农药残留的降解效果

以24 表油菜素内酯（24 EBR）预处理大蒜,研究24 EBR对农药残留降解的影响。研究结果表明,24 EBR能够提高大蒜叶片的光合作用,并缓解毒死蜱对光合作用的抑制;不同浓度的24 EBR均可促进大蒜叶片中百菌清的降解,其中以01 μmol·L-1效果最佳。以该浓度的24 EBR预处理后,在农药处理后7 d内大蒜叶片中的百菌清和毒死蜱的检出量均低于对照。     

黄瓜cDNA芯片的构建及其在黄瓜缺镁胁迫下基因差异表达研究中的应用

 基因芯片技术在研究植物基因功能中发挥着越来越重要的作用, 本试验通过GenBank搜索已发布的生物代谢途径中的关键酶基因序列, 设计特异性引物, 采用RT-PCR法扩增这些酶的相应基因片段,在完成432个基因片段的克隆分离、测序和生物信息学分析工作的基础上研制出国内首张黄瓜cDNA芯片。该芯片含有9个质控cDNA片段和423个cDNA 探针, 涉及光反应、卡尔文循环、碳水化合物代谢、水-水循环、信号传导、激素代谢、光呼吸、防御、蛋白与氨基酸代谢等多个代谢途径。利用该芯片对黄瓜缺镁胁迫下基因表达谱进行了初步研究, 并发现在缺镁胁迫下差异表达的22个基因, 其中10个基因的表达受缺镁处理抑制, 12个基因的表达受缺镁处理诱导。该芯片的研制为进一步研究黄瓜功能基因的高通量时空变化提供了有效的技术支撑。     

24-表油菜素内酯对韭菜农药残留的降解作用

摘要：用24 表油菜素内酯（24 EBR）预处理韭菜,研究24 EBR对韭菜农药残留降解的影响。研究结果表明,24 EBR预处理能加快韭菜叶片毒死蜱的降解速率,且对辛硫磷和克百威等多种农药残留均具有较好的降解效果;辛硫磷和克百威的残留量随24 EBR使用次数的增加而减少,而三羟基克百威以24 EBR预处理1次促进降解的效果较佳。     

番茄叶黄素合成突变与光能分配和抗氧化酶活性的关系

以叶黄素（Lutein）缺失的番茄突变体（Xa）为材料,研究其光合和叶绿素荧光特性、吸收光能分配、细胞器水平抗氧化酶活性及抗氧化物质含量。结果表明：Xa突变体的非光化学猝灭系数（qN）、叶片吸收光能分配依赖于△pH和叶黄素的非结构性热耗散（J_NPQ）显著低于其野生型Ailsa Craig,但净光合速率（Pn）、羧化效率（CE）、光化学猝灭系数（qP）与Ailsa Craig相似。此外,Xa突变体叶片细胞器水平的抗氧化酶活性和抗氧化物质含量大多数显著高于Ailsa Craig。这些结果表明,叶黄素缺失体主要通过降低光能吸收和提高抗氧化能力来避免过剩光能导致光氧化胁迫的产生。