高等学校植物生理学课程的改革与探索

植物生理学是植物学的重要组成部分,其主要内容在于揭示植物的物质代谢、能量转换、信息传递、形态建成以及与环境条件的关系,是高等院校农学类、生物学类等专业重要的基础课程。在目前的教育教学背景下,需要从教学内容、教学方式以及考核方式几个方面对植物生理学课程教学进行一定的改革和探索,这对于提高植物生理学教学质量和农学类、生物学类等自然科学类院系学生的专业素质具有重要的意义。     

硫苷介导的白菜抵御甜菜夜蛾幼虫取食胁迫的分子机制

  目的  探究甜菜夜蛾Spodoptera exigua幼虫取食对白菜Brassica campestris ssp. chinensis硫代葡萄糖苷质量摩尔浓度及组分的影响,初步明确硫苷介导的白菜抵御甜菜夜蛾幼虫取食胁迫的分子机制。  方法  使用高效液相色谱法检测甜菜夜蛾幼虫取食对白菜硫苷质量摩尔浓度和组分的影响,实时荧光定量聚合酶链式反应(RT-qPCR)分析硫苷代谢关键基因表达模式的变化,谷胱甘肽硫转移酶试剂盒检测取食白菜后甜菜夜蛾幼虫体内谷胱甘肽硫转移酶活性的变化。  结果  白菜中8种硫苷组分在甜菜夜蛾幼虫取食后显著增加(P＜0.05),其中吲哚族的4-羟基吲哚-3-甲基硫苷(4OH)、1-甲氧基-3-吲哚基甲基硫苷(NEO)、3-吲哚基甲基(GBC)和脂肪族的4-戊烯基硫苷(GBN)对甜菜夜蛾幼虫取食反应最为强烈;RT-qPCR结果显示:甜菜夜蛾幼虫取食后,白菜脂肪族硫苷合成相关基因BcBCAT4、BcMAM1的显著上调可能与脂肪族硫苷的增加有关(P＜0.05),而BcSOT16的上调与4OH、NEO、GBC呈正相关;取食后,甜菜夜蛾幼虫体内谷胱甘肽硫转移酶活性显著增强(P＜0.05),并呈现与总硫苷和吲哚族硫苷质量摩尔浓度变化规律的一致性。  结论  甜菜夜蛾幼虫的取食能诱导白菜硫苷的合成,而硫苷质量摩尔浓度的升高会诱导幼虫体内谷胱甘肽硫转移酶活性的增强。甜菜夜蛾幼虫取食胁迫下,白菜BcSOT16、BcBCAT4、BcMAM1等硫苷合成关键基因被激活,4OH、NEO、GBC和GBN显著增加,从而更好地抵御甜菜夜蛾幼虫取食胁迫。图2表3参43     

不同品种温州芜菁块根中主要品质成分分析

以温州地区种植的15个芜菁品种为材料,对其类黄酮、总多酚、硫代葡萄糖苷、可溶性糖、可溶性固形物、抗坏血酸含量进行了测定与比较。结果表明,不同温州芜菁品种间的功能性组分含量表现出不同程度的差异,品种15p-18具有高类黄酮、高总多酚、高硫苷含量的优良品质,适宜作为优质栽培品种。     

大白菜紫色性状的SRAP连锁标记的筛选

以紫色大白菜BC1回交群体的120个单株为材料,采用混合集群分析法构建大白菜的紫色与非紫色池,应用SRAP分子标记技术筛选两池间的多态性,并对与紫色性状相关的QTL和对应的连锁关系进行了初步分析.结果表明,在144对SRAP引物组合中,仅有8对引物组合可以在两池间扩增出较稳定的多态性产物.应用获得的8对引物组合对120个单株的DNA进行SRAP分析,初步获得3个与紫色性状相关的QTL:qp-c1-1、qp-c1-2和qp-c1-3,同时获得6个与这3个QTL连锁的标记,其中m7e11-490、m6e8-210、m7e11-900n和m6e8-100n 4个标记与其最近QTL位点的连锁距离分别为0.1 cM、0.1 cM、0.2 cM和2.2 cM.这为紫色白菜的分子辅助育种提供了科学依据.     

植物硫代葡萄糖苷二次修饰及调控的研究进展

硫代葡萄糖苷(简称硫苷)是十字花科植物中富含氮、硫的次生代谢产物,在植物防御和人类营养健康方面具有重要作用。源于硫苷可变氨基酸侧链的不同修饰,赋予了硫苷结构的多样性及其代谢产物的特殊活性。归纳和总结了近年来脂肪族、吲哚族和芳香族硫苷的二次修饰、转录因子和几种关键植物激素对硫苷二次修饰的调控作用以及硫苷二次修饰相关基因对硫苷合成反馈调节的研究进展。这对于深入认识硫苷合成和调控的分子机理以及十字花科蔬菜作物的抗性和高品质育种具有重要意义。     

小白菜不同叶期及不同叶位硫苷的质量摩尔浓度

硫代葡萄糖苷简称硫苷,是一种重要的植物次生代谢产物,具有多种生物学活性,与人类的生活密切相关。为研究小白菜Brassica rapa ssp. chinensis不同叶期、不同叶位硫苷质量摩尔浓度的变化,以小白菜品种‘黑油冬’‘Heiyoudong’为试材,利用固相萃取仪和高效液相色谱仪对四叶期、八叶期、十二叶期及八叶期不同叶位的硫苷质量摩尔浓度进行检测。结果表明:小白菜八叶期的总硫苷质量摩尔浓度明显高于四叶期和十二叶期,脂肪族硫苷质量摩尔浓度随叶期升高呈下降趋势,吲哚族、芳香族硫苷变化趋势与总硫苷变化趋势一致;小白菜八叶期内叶位总硫苷质量摩尔浓度高于外叶位,菜心部位硫苷质量摩尔浓度最高,为4.35 μmol·g-1,其中脂肪族硫苷质量摩尔浓度高达2.55 μmol·g-1,吲哚族硫苷质量摩尔浓度高达1.60 μmol·g-1,芳香族硫苷质量摩尔浓度相对较低;此外,叶位Y7吲哚族硫苷占比最高,占总硫苷质量摩尔浓度的56.7%,其他叶位则以脂肪族硫苷为主,占总硫苷质量摩尔浓度的59.0%~79.0%。在所有叶位中,芳香族硫苷质量摩尔浓度最低,占比低于7.1%。     

白菜BcSOTs的序列特征及在害虫胁迫下的表达模式分析

对白菜硫苷合成相关BcSOTs的序列结构及在害虫取食胁迫下的表达模式进行综合分析,解析其序列结构特征及在抵御害虫胁迫过程中表达模式的异同,为利用基因工程技术调控植物体内硫苷组分和含量及培育高品质白菜品种提供理论依据。在白菜基因组数据库中获得硫苷合成相关的13个BcSOTs的DNA、CDS和氨基酸序列,利用GSDS、NPSA-prabi、Swiss-Pdb Viewer进行序列结构分析,利用PlantCARE对启动子序列进行分析。以白菜‘绿野黑油筒’为材料,利用荧光定量PCR的方法分析8叶期植株叶片中13个BcSOTs在甜菜夜蛾三龄幼虫取食胁迫1、24、48、72 h后的表达模式。13个BcSOTs的核苷酸序列长度相似,除Bra015935的序列仅含有561个核苷酸且明显短于其他12个基因以外,其余基因的序列长度为951~1107 bp;13个BcSOTs在蛋白二级结构上具有高度相似性,主要以α-螺旋、无规卷曲、延伸链和β-转角为主,其中11个（Bra008132、Bra015936、Bra015938、Bra003817、Bra027623、Bra003726、Bra003818、Bra027880、Bra031476、Bra027117、Bra025668）的二级结构中无规卷曲所占的比例最大,2个（Bra015935、Bra027118）α螺旋所占比例最高,除Bra015935、Bra003726外,其他成员所编码蛋白的三级结构也都具有高度相似性;13个BcSOTs的启动子序列中含有大量与逆境胁迫响应和生长发育相关的顺式调控元件,Bra008132、Bra027117和Bra025668三个BcSOTs还分别含有与叶肉细胞分化响应、种子形态发育调控和细胞周期调控相关的一些元件;13个BcSOTs的表达量在白菜受到害虫胁迫不同时间后均出现升高,其中3个BcSOTs（Bra015936、Bra027623、Bra003726）的相对表达量随着取食时间的延长呈现逐渐升高的趋势,其他10个BcSOTs随着取食胁迫时间的延长表达模式变化的趋势有所不同。白菜硫苷合成相关的13个BcSOTs在核苷酸和蛋白序列上具有高度保守性,在不同程度上参与了抵御害虫胁迫的这一抗逆过程,Bra015936、Bra027623和Bra003726这3个成员在这一抗逆过程中可能起着更加重要的作用。研究结果将为进一步深入解析白菜硫苷合成关键SOT基因的生物学功能提供重要的数据支撑,进而为利用基因工程技术调控植物体内硫苷组分和含量以及高品质白菜育种奠定理论基础。