假地豆响应缺磷胁迫的代谢衍生物分析

为探究假地豆（Desmodium heterocarpon）对缺磷胁迫的生理和代谢响应,本研究通过水培试验,分析了正常供磷（+P处理）和缺磷（-P处理）对假地豆生长及代谢物积累的影响。结果表明：缺磷胁迫降低了假地豆地上部干重和磷含量,但促进了根系生长。随后,代谢组共检测到假地豆叶片和根系的267个代谢物,可被分为12类。其中,叶片和根系的缺磷胁迫差异累积代谢物（DAMs）均为79个。缺磷处理导致假地豆叶片和根系的原花青素、槲皮素及其衍生物的积累显著增加,而2'-脱氧腺苷5'-单磷酸（dAMP）的积累显著减少。此外,缺磷处理使根系的8个有机酸和4个糖及醇类的积累显著增加。综上,假地豆通过促进根系生长和调整代谢物积累来提高对缺磷胁迫的适应性。本研究将为进一步解析假地豆适应缺磷胁迫的机理提供理论参考。     

柱花草根系分泌物对缺磷胁迫的响应分析

为探索柱花草(Stylosanthes guianensis)根系分泌物对缺磷胁迫的响应，本研究以‘热研5号’柱花草为材料，通过水培试验，分析了正常供磷(+P)和缺磷(-P)处理对柱花草生长及根系分泌物的影响。结果表明，相对于+P处理，-P处理显著降低了柱花草植株干重和全磷含量。随后，代谢组共检测到101个根系分泌代谢物，可被分为有机酸、氨基酸、类黄酮、糖及醇类等七类，其中-P与+P处理间的差异累积代谢物25个。属于有机酸的咖啡酸、1-氨基环丙烷-1-羧酸和α-酮戊二酸在-P处理下的分泌量显著增加，且其中α-酮戊二酸对磷酸铝具有较强的溶解能力。此外，荧光定量PCR分析发现，柱花草根系中参与α-酮戊二酸合成的柠檬酸脱氢酶基因SgICDH在-P处理下的表达量显著增加。因此，柱花草根系通过上调SgICDH基因的表达，促进α-酮戊二酸的合成与分泌，从而增强对难溶性磷的活化利用，以适应缺磷胁迫。     

盐胁迫下磷素对沟叶结缕草生长及Na+和K+含量的影响

采用水培法研究了盐胁迫(300 mmol/L NaCl)下不同浓度磷素(0,1,5,20 mmol/L)对沟叶结缕草生物量以及钠钾离子调控方面的影响。结果表明,缺磷和盐胁迫均抑制了沟叶结缕草的生长。在磷和盐的双重胁迫下,并没有表现出叠加效应。在缺磷环境下,缺磷对植物生长的抑制比盐胁迫的影响更大。不管有无盐胁迫,随培养液中磷素浓度增加,沟叶结缕草的生长受到促进,但在20 mmol/L 磷浓度处理时植株的生长反而受到一定的抑制。适量磷素促进了沟叶结缕草的根系生长,有提高叶片Na⁺分泌量,抑制Na⁺从根系往叶片的运输,减低叶片Na⁺的积累,提高K⁺的吸收和选择性运输,增加叶片K⁺积累的趋势,但相关指标并不显著。同时提高了叶片K⁺/Na⁺,促进了植物的生长。     

北京黑猪肌内脂肪含量高、低组间脂质组差异分析

旨在揭示北京黑猪肌内脂肪含量与脂质组学间的关系。本试验主要是从400头210日龄的北京黑猪中按肌内脂肪含量高低筛选出高肌内脂肪组11个样品,其肌内脂肪含量的平均值为3.89%,低肌内脂肪组19个样品,其肌内脂肪含量的平均值为0.81%;对挑选出的高、低两组的个体取60 mg的肌肉样品进行脂质提取,最后进行非靶向脂质组学的检测;针对检测结果,对两组进行多元化分析,利用T检验、差异倍数和偏最小二乘判别分析进行标记物的筛选。结果,共检测出组成9类脂质的104种脂肪酸,其中酰基肉碱（AcCa）3个、甘油二酯（DG）4个、甘油三酯（TG）23个、心磷脂（CL）8个、磷脂酰胆碱（PC）21个、磷脂酰乙醇胺（PE）29个、磷脂酰甘油（PG）3个、磷脂酰肌醇（PI）6个、磷脂酰丝氨酸（PS）7个,通过进行T检验初步筛选（P<0.05）出33种脂质,其中TG有23个,AcCa有2个,DG有4个,PE有4个。进一步通过VIP值（VIP>1）和FC值（FC>2或FC<0.5）进行筛选,最终筛选出22个脂质,其中TG有21个,DG有1个。结果表明,脂质组学可以作为区分北京黑猪肌内脂肪含量高低的方法,构成肌内脂肪含量高低猪肉样品的脂质组差异物质主要集中在TG和DG上。     

磷对铝胁迫紫花苜蓿幼苗根系生长和生理特征的影响

为了探究磷对铝胁迫下紫花苜蓿幼苗生长和生理特征的影响,分别用不含和含200 μmol·L^-1磷（P）、100 μmol·L^-1铝（Al）、200 μmol·L^-1 P+100 μmol·L^-1 Al的简易 ［Ca（NO₃）₂］营养液（pH=4.5）处理铝敏感紫花苜蓿品种‘Wl440’幼苗。结果表明,在铝处理中添加磷后,苜蓿幼苗根系和叶片中的铝含量分别比铝处理降低81.53%和61.47%,苜蓿幼苗的根长和根系活力显著提高,叶片电导率和丙二醛（MDA）含量显著下降;光合生理得到明显改善,与铝处理相比,磷添加处理幼苗叶片的叶绿素含量、蒸腾速率、气孔导度和光合速率明显提高,光系统Ⅱ和光系统I的电子传递速率增加;磷添加处理明显提高了铝胁迫苜蓿根系的草酸和苹果酸含量,体内有机酸螯合铝离子的能力增强,光合能力提高。因此,磷能够通过增加根系有机酸含量,改善铝胁迫苜蓿光合系统,从而缓解苜蓿铝毒害。     

柱花草磷高效种质筛选及根系形态对低磷胁迫的响应分析

为筛选磷高效柱花草（Stylosanthes guianensis）种质并解析其根系适应低磷胁迫的机理,本试验水培了31份柱花草,开展了磷效率评价,分析了低磷胁迫对柱花草根系的影响,并检测了6个扩展蛋白基因（Expansins,EXP）响应低磷胁迫的表达模式。结果表明,低磷胁迫显著降低柱花草的干重和全磷含量。磷效率分析结合根系表型显示,TF291为磷高效高响应型,且低磷胁迫显著促进其根系生长,TF343为磷低效低响应型,且低磷条件下其根系生长显著受抑制。荧光定量PCR表明,低磷处理（-P）使SgEXPB2在TF291和TF343根系中的表达分别增加3.73倍和1.52倍（P<0.05）,SgEXLB1在TF291根系中表达增加1.61倍（P<0.05）。综上所述,本研究筛选到磷高效高响应型柱花草种质为TF291,且根系中SgEXPB2和SgEXLB1基因上调表达,可能参与柱花草适应低磷胁迫。     

基于UPLC-Q-Exactive Orbitrap Mass技术的山羊奶、大豆奶、牛奶的脂质组分析研究

乳制品是不同种类脂质的丰富来源,对人类健康至关重要。本研究基于UPLC-Q-Exactive Orbitrap Mass技术建立了不同类型乳制品(包括山羊奶、大豆奶和牛奶)全面脂质组分析的方法。研究表明:共5种神经酰胺(Cer),9种鞘磷脂(SM),4种溶血磷脂酰胆碱(LPC),21种磷脂酰胆碱(PC),14种磷脂酰乙醇胺(PE),17种甘油二酯(DG),300种甘油三酯(TG),7种磷脂酸(PA),9种磷脂酰甘油(PG),20种磷脂酰肌醇(PI),14种磷脂酰丝氨酸(PS),4种溶血磷脂酰乙醇胺(LPE)和38种脂肪酸(FA)被检出,并且其种类和含量在不同类型乳制品中的分布差异显著。其中,大豆奶中富含磷脂(包括PC、PE、PS、PG),而山羊奶中富含中链甘油三酯(MCT)、不饱和脂肪酸(USFA)、ω-6 FA和ω-3 FA(尤其是EPA和DHA)。此外,本研究基于脂质组分差异建立了PLS鉴别模型,并筛查出14类脂质标记物用来鉴别乳制品的类型,从而为乳制品真实性鉴别奠定基础。     

苜蓿根系分泌物对土壤中难溶性磷的影响

选取中苜1号、标靶、TG3、骑士2、骑士T和阿迪娜6个苜蓿(Medicago sativa)品种,采用水培法分别在缺磷条件下和供磷条件下收集根系分泌物,研究其对土壤中难溶性磷的活化作用及磷素有效性的影响。结果表明,和未添加苜蓿根系分泌物的土壤相比,苜蓿根系分泌物处理后的土壤,有效磷(Olsen-P)含量提高,缺磷条件下Olsen-P含量高于供磷处理;磷酸二钙(Ca2-P)含量极显著降低(P0.01);磷酸铝盐(Al-P)、磷酸铁盐(Fe-P)和磷酸八钙(Ca8-P)的含量显著降低(P0.05);闭蓄态磷(O-P)和磷酸十钙(Ca10-P)含量则无显著变化(P0.05),缺磷条件下苜蓿根系分泌物对土壤中难溶性磷的活化效果高于供磷条件下的。6个苜蓿品种中,加入TG3根系分泌物的土壤Ca2-P的降幅最大,磷的有效性最高,骑士T次之;骑士T的Ca8-P含量降幅最大。苜蓿根系分泌物对Al-P、Fe-P、Ca8-P、Ca2-P均具有活化作用,且对Ca2-P的活化作用最明显,Ca2-P是苜蓿缺磷胁迫下Olsen-P的主要来源。     

16种山蚂蝗属种质资源营养价值评价

山蚂蝗属(Desmodium)是世界上重要的热带豆科牧草，目前国内仅有一个国审品种，无法满足南方草牧业发展对种质资源品种多样化的需求。国外安全引种是增加我国南方牧草品种多样化的有效途径。本研究以国审品种‘热研16号’卵叶山蚂蝗(D. ovalifolium ‘Reyan No.16’)为对照，从粗蛋白、粗脂肪、粗纤维含量等10个指标评价了从国际热带农业中心引进的16个山蚂蝗种质资源的营养品质。结果表明，光滑山蚂蝗、变色山蚂蝗、乳突叶山蚂蝗、楔叶山蚂蝗、威格斯山蚂蝗、斜茎山蚂蝗、粗毛山蚂蝗、木豆叶山蚂蝗、柳叶山蚂蝗9份山蚂蝗资源的综合评分高且单宁含量显著低于(P<0.05)对照或者与对照无显著差异(P>0.05)，可作为优质的山蚂蝗牧草品种资源；其余7份单宁含量较高且资源综合评分不高，可作为绿肥或者覆盖作物品种资源。本研究为南方山蚂蝗属牧草资源培育提供了新的种质材料，有利于满足我国南方草牧业发展对优质牧草的多样化需求。     

狼尾草属象草PpPAPs基因的克隆及响应低磷胁迫的表达模式分析

为解析象草(Pennisetum purpureum)适应低磷胁迫机理，本研究通过水培试验，分析了不同磷源处理对象草生长的影响，并利用同源克隆和cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends，RACE)技术，从象草中克隆了3个可能参与ATP利用的PAP基因。结果表明，在腺嘌呤核苷三磷酸处理(+ATP)下，象草的干重和全磷含量显著高于低磷处理(-P)，表明象草对ATP具有较强的利用能力。荧光定量PCR分析表明，与正常供磷处理(+P)相比，+ATP处理10 d使3个可能参与ATP利用的PAP基因在象草根系中的表达量提高170%~403%，并伴随着根系胞内和分泌的酸性磷酸酶(acid phosphatase,ACP)活性显著增加。综上所述，在低磷胁迫条件下，象草根系中PpPAPs基因上调表达，可能促进了根系ACP的合成与分泌，这有助于象草对ATP的活化利用。     

低磷胁迫对崖州硬皮豆生长及酸性磷酸酶活性的影响

本试验为探究硬皮豆（Macrotyloma uniflorum）对低磷胁迫的响应机制,以‘崖州硬皮豆’为材料,采用水培方法,分析了不同磷浓度（5 μM,100 μM和250 μM KH₂PO₄）处理对硬皮豆生长和生理特性的影响。结果表明：与100 μM和250 μM磷处理相比,5 μM低磷处理抑制了硬皮豆株高、复叶数、叶面积、总根长,根表面积和根体积以及植株干重。同时,5 μM磷处理显著降低了地上部和根部磷含量、降低了叶片和根系可溶性磷含量和细胞壁磷含量;与100 μM和250 μM磷处理相比,5 μM磷处理增加了叶片和根系总酸性磷酸酶（Acid phosphatase,ACP）活性和细胞壁ACP活性;5 μM磷处理下叶片和根系总ACP活性是250 μM磷条件下的1.5~1.6倍,而叶片和根系细胞壁ACP活性是250 μM磷条件下的1.2~1.3倍。因此,提高酸性磷酸酶活性可能是硬皮豆响应低磷胁迫的重要机制。     

低磷胁迫对太空诱变耐低磷柱花草酸性磷酸酶活性和磷效率的影响

低磷胁迫是酸性土壤限制牧草生产的主要障碍因子之一。本课题组前期的研究中,通过太空诱变获得了一个耐低磷柱花草突变体TPRC2001-84,但其适应低磷胁迫的机制仍不清楚。以TPRC2001-84及其亲本热研2号(RY2)为试验材料,通过水培方法,比较正常供磷(+P,250 μmol·L^-1 KH₂PO₄)和低磷(-P,5 μmol·L^-1 KH₂PO₄)处理对TPRC2001-84和RY2生物量、磷吸收效率、磷利用效率、可溶性磷浓度、细胞壁磷含量和酸性磷酸酶(ACP)活性的影响。结果表明,相对于正常供磷处理,低磷处理显著降低了两份柱花草材料的植株干重和磷吸收效率(P<0.05),但显著提高了两份柱花草材料的磷利用效率(P<0.05)。并且,TPRC2001-84在低磷处理下的植株干重和磷利用效率分别是RY2的1.6和1.4倍。在低磷胁迫下,虽然TPRC2001-84叶片和根系的细胞壁磷含量只有RY2的70%左右,但是,TPRC2001-84叶片和根系的可溶性磷浓度分别比RY2高36.8%~42.6%,细胞壁ACP活性分别比RY2高46.6%~53.6%。以上结果说明,柱花草TPRC2001-84在低磷胁迫下具有较高的细胞壁ACP活性,有利于其对细胞壁中贮存磷的活化利用,从而获得较高的磷利用效率。这将为选育磷高效柱花草新品种提供理论依据和种质材料。     

沟叶结缕草应答高温和低温胁迫的蛋白质表达差异分析

为阐明沟叶结缕草(Zoysia matrella (L.) Merr.)相对耐高温而不耐低温的分子机理,于2008年5月应用差异蛋白质组学方法分析了沟叶结缕草在低温(5℃)和高温(40℃)胁迫下的叶片蛋白质组差异表达,共检测到35个差异蛋白质点,其中26个得到鉴定。分析表明:沟叶结缕草在低温胁迫下,一方面加强了胞内信号转导、活性氧的清除、蛋白质防御以提高其低温适应性;另一方面,由于一些蛋白质的下调表达,使得其低温下植物体呼吸作用表现为先增强后减弱、光合作用下降、蛋白降解、细胞的转运能力减弱,因而抗低温性能下降。在高温胁迫下,则通过一些蛋白质的上调表达,加强了体内信号识别和转导、光合作用、呼吸作用、次生代谢作用、活性氧的清除、蛋白质防御及合成等功能,沟叶结缕草表现出相对较强的高温抗逆性。     

富氢水对草地早熟禾耐盐性的影响以及与抗氧化酶活性的关系

本研究以草地早熟禾（Poa pratensis）‘Midnight II’为材料,采用50%的富氢水（Hydrogen-rich water,HRW）叶片喷施及灌根的方法,分析HRW处理对200 mM NaCl胁迫条件下草地早熟禾叶片干物质含量、相对含水量、叶绿素含量、电解率外渗（Electrolyte leakage,EL）及抗氧化酶活性的影响。结果表明：HRW处理显著增加了盐胁迫条件下细胞的持水能力,提高了叶片的叶绿素含量,降低了EL值;通过分析0 d,5 d和20 d盐胁迫条件下草地早熟禾叶片活性氧（Reactive oxygen species,ROS）和丙二醛含量,抗氧化酶活性以及抗氧化酶基因表达发现,在盐胁迫,尤其是长时间盐胁迫条件下,HRW处理显著降低了ROS含量,增加细胞膜稳定性,同时提高了长时间盐胁迫条件下部分抗氧化酶的活性,且诱导了抗氧化酶基因CAT2,APX1,MR的下调表达。研究结果表明,在HRW对草地早熟禾耐盐性的影响中,ROS的含量变化可能发挥关键作用。研究结果对草坪草耐盐生理以及氢气生物学的研究具有一定的指导意义。     

基于植物学性状分析山蚂蝗属种质的遗传多样性

南方热区对高品质牧草品种的需求不断增加,而形态特征综合评价是优良品种选育的前提。本试验以9种76份山蚂蝗属（Desmodium Des.）种质为材料,对32个植物学性状进行观测,研究其形态学遗传多样性。结果表明：32个植物学性状中荚果形状和茎毛类型变异系数最大,分别为60.72%和50.45%,说明山蚂蝗属具有丰富的遗传多样性;聚类分析表明,在欧氏距离17处可将76份种质分为7类,其中第一类中糙毛假地豆071221227、灰色山蚂蝗CIAT46561、假地豆061002029,081229011,071221025,070302002、卵叶山蚂蝗CIAT350、异果山绿豆041104057,070117039叶形及果形大、中央小叶较宽、被毛少,具有高产优质特点,可作为育种的候选材料。本研究明确了山蚂蝗种间形态学遗传多样性特点,获得的9份材料为山蚂蝗育种奠定基础。     

柱花草SgNramp1和SgNramp2基因克隆与表达分析

为了探究植物天然抗性相关巨噬蛋白（Nramp）在金属元素吸收、转运和分配等方面的重要作用，本研究以柱花草（Stylosanthes guianensis）为材料，采用PCR方法克隆了柱花草SgNramp1/2基因，并分析了该基因的表达模式。结果表明：SgNramp1和SgNramp2基因全长分别为1 654 bp和1 716 bp，且均含有12个跨膜结构域。基因表达分析发现，SgNramp1在柱花草根部的表达高于叶部，而SgNramp2则在叶中特异性表达；金属元素缺乏和过量胁迫对SgNramp1/2基因表达的影响有所差异，缺锰（-Mn）处理抑制了SgNramp1/2基因在根和叶中的表达，而缺铁（-Fe）处理则增强了SgNramp2基因在叶中的表达，但抑制了其在根中的表达，SgNramp1/2基因在根和叶中的表达至少受到一种元素过量胁迫的影响。此外，金属镉（Cd）处理均增强了SgNramp1/2基因在柱花草根中的表达，而铝（Al）和镧（La）处理抑制了SgNramp1基因的表达，但增强了SgNramp2基因的表达。本研究结果表明SgNramp1/2基因可能参金属离子的转运。