植物吸收和转运磷素的分子机理研究进展

磷素是植物必需的大量营养元素,植物对磷素的吸收和植物体内磷素的再度转运是位于细胞原生质膜上的磷转运蛋白介导的需能主动运输过程。概述了植物吸收和转运磷素的生理特征,植物磷转运蛋白(PT)的结构、功能和PT及磷调节子Pho基因的表达调控机制,以及突变体技术在植物磷吸收、转运中的研究进展和应用前景。旨在为今后在分子水平上进一步揭示植物对磷素吸收和转运的生物学机制提供理论依据。     

半定量RT-PCR法检测低磷胁迫下大豆根系质膜H~+-ATPase基因的表达

试验以大豆为材料,采用水培方法,以β-微管蛋白基因为内参基因,用半定量逆转录聚合酶链式反应(se-mi RT-PCR法)检测在低磷胁迫下大豆根系质膜H+-ATPase基因表达量的变化,以期建立适于检测该基因表达的semi RT-PCR试验体系。结果表明:在低磷胁迫2 h时,与对照相比基因表达量有所增加,在4 h时相对表达量达到最大,6 h略有下降。这表明大豆根系质膜H+-ATPase基因表达量的增加可能与适应低磷胁迫的逆境有关,半定量RT-PCR法可以用来检测特定基因在不同条件下的表达量。     

钙依赖蛋白激酶(CDPKs)介导植物信号转导的分子基础

钙依赖蛋白激酶(CDPKs)是生长发育信号和逆境信号诱发的钙信号的重要信号传递体,在调控植物信号转导途径中下游基因的表达、生化代谢、离子和水分跨膜运输等生物学过程中具有重要作用。本研究对植物种属CDPK的结构特点、CDPK在植株体内的分布特征、CDPK生理生化特性及生化反应调控特性、CDPK 在信号转导中的作用,以及CDPK在植株体内的生物学功能进行了概述。旨在为今后牧草作物CDPK的鉴定及其介导的信号转导机制的研究提供参考依据。     

小麦与叶锈菌互作过程中TaCDPKs的表达分析

根据NCBI上公布的14个TaCDPK基因序列分别设计特异引物,将小麦品种‘洛夫林10’分别与叶锈菌生理小种260和165组成不亲和组合与亲和组合,在接菌后不同时间点分别取样,利用实时定量PCR技术检测14个TaCDPK基因在小麦与叶锈菌互作过程中的表达谱。结果显示,14个TaCDPK基因的表达模式可分为4类:TaCPK1、TaCPK2、TaCPK6、TaCPK7在叶锈菌侵染早期2个组合中的表达量均明显升高;TaCPK3、TaCPK18、TaCPK19在叶锈菌侵染早期2个组合中的表达量均明显下降;而TaCPK5、TaCPK8、TaCPK9、TaCPK12、TaCPK13、TaCPK15的表达量在不同组合中随接种时间的延长变化不明显;另外,TaCPK4在2种组合中前期表达量并无明显差异,但是接种后48h在不亲和组合中的表达量明显升高,而亲和组合中的表达量基本没有变化。结果表明,TaCPK1、TaCPK2、TaCPK6、TaCPK7、TaCPK3、TaCPK18、TaCPK19、TaCPK4可能参与小麦抵抗叶锈菌侵染过程;而TaCPK5、TaCPK8、TaCPK9、TaCPK12、TaCPK13、TaCPK15在小麦抗叶锈菌侵染中可能不起作用。     

水稻(Oryza sativa)新型液泡Na+/H+逆向转运蛋白基因的特征分析和表达

以拟南芥AtNHX1 cDNA 片段作为探针，筛查水稻盐胁迫植株叶片cDNA 文库，获得与AtNHX1同源的水稻新型液泡Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因（OsANT1）。序列分析表明，OsANT1 全长cDNA为2 178 bp，包括一个长度为1 608 bp的完整开放阅读框，编码535个氨基酸残基。在DNA水平上，OsANT1基因含有15个外显子和14个内含子，长度为4 835 bp。OsANT1含有12个跨膜域，系统进化树分析结果表明，与来自拟南芥、水稻、小麦、玉米、大麦、马蔺和芦苇等的Na⁺/H⁺逆向转运蛋白高度同源。盐胁迫条件下，OsANT1的表达具有盐分诱导特征，且随着胁迫的增大而增加。表明该基因可能在水稻抵御盐分胁迫的过程中具有一定作用。     

不同氮效率小麦品种的光合碳同化特性

不同氮效率小麦品种的子粒产量和氮效率在缺氮条件(-N)下均以氮高效品种(H)最高,中效品种(M)次之,低效品种(L)最低。在-N下,不同氮效率品种相比,旗叶各测定期的光合速率(Pn)、叶肉导度(Gm)、碳酸酐酶(CA)活性、可溶性蛋白含量(SP)和RuBPcase活性均以H最高,M次之,L最低;叶绿素含量(Chl)、气孔导度(Gs)、Ca2+-ATPase活性和Mg2+-ATPase活性在不同氮效率品种之间的表现规律较差。结果还表明,光合作用底物CO2在液相中较强的传导能力和较强的暗反应活性,是氮胁迫条件下氮高效小麦品种具有较强光合碳同化能力和物质生产能力的重要生理基础。-N下的旗叶叶源量(LSC)、光合速率高值持续期(PAD)、叶绿素含量缓降期(RSP)、叶面积(LA)和平均光合速率值以H最大,M次之,L最低;丰氮条件(+N)下,子粒产量、氮效率和旗叶光合生理参数大体以M较好,H次之,L较差,与-N下不同氮效率品种上述性状或参数的表现规律有所不同。     

细胞骨架解聚药物对小麦与叶锈菌互作诱发的细胞过敏性反应的影响

 小麦(Triticum aestivum)品种洛夫林10和叶锈菌小种366组成不亲和组合,小麦叶片发生过敏性坏死反应(HR)是小麦抵抗叶锈菌侵染的重要因素。在接种前给小麦叶片分别预注射微管解聚药物磺草硝(oryzalin)和微丝解聚药物细胞松弛素D (cytochalasin D,CD),结果表明2种药物注射使得寄主因叶锈菌侵染诱导的细胞过敏性坏死数目明显减少,并且注射药物的浓度越大,寄主细胞发生HR的数量越少。说明肌动蛋白和微管蛋白的聚合状态是诱发小麦叶片发生HR防卫反应所必需的,细胞骨架在小麦抵抗叶锈菌侵染过程中可能起着重要作用。     

荧光指示剂孵育法测定小麦叶肉细胞原生质体胞质游离Ca2+的变化

研究以孵育法将Ca^2 荧光探针Fluo-3AM载人小麦叶肉细胞原生质体胞质中,并结合激光共聚焦扫描显微技术,建立了测定原生质体胞质游离Ca^2 动态变化的试验方法。     

基础生物化学开放式实验教学的探索与实践

基础生物化学是一门实验性较强的课程,基础生物化学实验对于学生掌握基本知识、基本技能,培养初步的科研能力都起着非常重要的作用。为适应现代教育发展的需要,加强学生能力的培养,提高学生综合素质,在总结多年实验教学经验的基础上,对开放式实验教学内容和教学形式进行了改革和探索。     

异源表达白羽扇豆酸性磷酸酶基因对白三叶草磷吸收的影响

利用子叶下胚轴为外植体,通过农杆菌Ti质粒介导遗传转化途径,建立了表达白羽扇豆酸性磷酸酶基因(APase)的白三叶草转基因系。PCR检测发现,APase基因已整合到转基因植株的基因组中。Northern印迹分析表明,APase基因在部分转基因系中高水平表达。此外,在异源表达APase的白三叶草中,位于APase上游的Patatin信号肽具有将翻译产物引导至细胞间隙和根际的能力。在以植酸盐为唯一磷素供源的条件下,与转化空载体的对照植株相比,高水平表达APase的白三叶草转基因系植株的磷素累积量、鲜重和干重显著增加。结果表明,异源表达白羽扇豆APase基因能明显增强白三叶草吸收有机态磷的能力。