OsWR2-RNAi对水稻角质层生物合成和耐旱性的影响

植物的角质层在干旱胁迫下对降低植物的非气孔性失水起重要作用。对水稻蜡质相关转录因子基因OsWR2过表达研究发现,OsWR2对水稻表皮蜡质和角质的含量和组分构成以及非气孔性失水均有影响,推测OsWR2是植物角质层代谢途径中重要的调控基因。本研究通过构建OsWR2-RNAi载体并转入水稻获得抑制OsWR2表达的突变转基因植株,发现OsWR2-RNAi水稻叶片角质层组成和含量明显变化,其蜡质组分中醛类、醇类和烷烃类的减少导致表皮蜡质晶体的积累和表皮蜡质总量减少14.8%,角质单体中C16:0ω-OH、C18:1ω-OH脂肪酸和di-OH脂肪酸等角质组分含量的显著降低导致OsWR2-RNAi水稻叶片中角质单体总量减少36.2%。幼苗干旱处理前后,OsWR2-RNAi植株自由脯氨酸含量与野生型相比变化不大,但其表皮通透性、水分散失率和MAD含量显著增加,幼苗耐旱性降低。本研究结果进一步证实OSWR2对水稻蜡质和角质生物合成及对非气孔性失水的调控作用,有望为水稻耐旱性状的改良提供重要基因资源。     

水热胁迫对紫花苜蓿叶表皮蜡质组分及生理指标的影响

选用2个抗旱性不同的紫花苜蓿品种,敖汉(强抗旱)和三得利(弱抗旱),在水热胁迫条件下,调查其叶表皮蜡质含量及组分变化规律、蜡质含量与气体交换参数、脯氨酸及叶片相对含水量之间的关系。结果表明,紫花苜蓿叶表皮存在致密的蜡质层,蜡质晶体结构呈片状,无特殊的晶格方向。叶表皮蜡质主要由烷(1.98%~3.38%)、醇(79.97%~84.98%)、酯类(0.08%~0.24%)及其他少量未知物质组成(7.77%~13.38%)。品种类型、环境条件共同影响叶表皮蜡质的沉积。敖汉叶表皮蜡质含量显著高于三得利。水分胁迫后烷类比例增加(81.22%~108.16%),醇类比例下降(3.32%~12.54%),强抗旱品种叶表皮蜡质含量和气体交换参数无显著变化(除胞间二氧化碳浓度显著下降外),而弱抗旱品种蜡质含量和叶片光合速率、蒸腾速率、气孔导度及胞间二氧化碳浓度均显著下降。说明表皮蜡质限制水分散失,蜡质组分中烷类物质可能主要具限制水分散失的功能。高温及水热互作胁迫处理下,紫花苜蓿叶片光合速率和蒸腾速率下降,水分利用效率提高,叶片脯氨酸含量增加,相对含水量下降,敖汉蜡质含量下降,三得利蜡质含量无显著变化。表明在严重胁迫条件下紫花苜蓿主要通过关闭气孔和渗透调节来限制水分散失。     

外源SA影响油菜叶表皮蜡质及菌核病抗性的机制

处于植物地上部分最外层的表皮蜡质被认为是植物抵御病原物入侵的第一道屏障,但表皮蜡质是否及如何参与油菜菌核病防御机制还不清楚。本试验选用2个抗病性不同的油菜品种中双9号(抗性品种)和渝油19 (感病品种),对水杨酸(SA)处理后的油菜幼苗接种核盘菌,分析油菜病情指数、叶表皮蜡质含量和晶体结构特征、抗氧化酶活性的变化规律。结果表明,SA处理使中双9号病情指数显著下降,渝油19无显著变化,SA诱导了油菜抗性品种中双9号对菌核病的抗性。接种核盘菌后,中双9号PAL活性显著增加,而渝油19显著下降; SA处理植株叶片PAL和POD活性显著高于单纯接种植株。渝油19苗期叶表皮蜡质总量显著高于中双9号。SA诱导中双9号蜡质总量及组分含量增加,柱状晶体结构减少,片状结构增加,扩大了蜡质层覆盖叶表面积。渝油19在SA处理后蜡质含量无显著变化,晶体结构发生了与中双9号相似的变化,但渝油19蜡质晶体熔融后覆盖叶表面积小于中双9号。综合分析认为防御酶活性及叶表皮蜡质共同参与SA诱导中双9号抗性增强的过程。     

三种豆科绿肥作物茎和叶角质层蜡质化学组成分析

植物角质层蜡质是一类覆盖于植物表层的疏水有机化合物,在保护植物免受生物与非生物逆境胁迫中发挥着重要作用。为了更好地了解和认识角质层蜡质在夏季绿肥作物抗逆性中的作用,选择柽麻(Crotalariajuncea)、田菁(Sesbania cannabina)和竹豆(Phaseolus calcaratus) 3种夏季豆科绿肥作物,鉴定茎和叶蜡质组分,并分析蜡质总量、各组分含量及碳链分布特征。共鉴定出8类化合物,包括脂肪酸、初级醇、醛、烷烃、烷基酯、二醇、萜类和固醇类化合物,其中前4种以同系物形式存在且为所有植物茎和叶共有成分(柽麻茎中未检出脂肪酸),说明烷合成和醇合成途径是主要的2种蜡质合成途径。田菁茎中鉴定出二醇化合物,其结构初步解析为1,18-30烷醇和1,16-30烷醇。3种绿肥作物茎和叶蜡质总量存在显著种间及部位差异,其中柽麻茎蜡质总含量为16.33μgcm^-2,显著高于田菁茎(6.45μg cm^-2)和竹豆茎(0.72μg cm^-2)。就茎和叶比较,柽麻茎显著高于叶片,其他2种植物茎和叶之间无显著差异。柽麻茎蜡质中,烷烃为优势成分,占蜡质总量的57.38%;叶片以初级醇为优势成分,占蜡质总量的50.12%。田菁茎、叶蜡质中的优势成分均为初级醇,分别占总蜡质的30.12%和71.21%。竹豆茎、叶蜡质中的优势成分均为烷烃,分别占总蜡质的40.79%和39.27%。各组分优势化合物的碳链长度在不同物种、不同部位也存在一定差异,说明参与蜡质合成的基因在物种、器官间有所不同。这些结果为今后从分子水平上揭示角质层蜡质参与夏季绿肥作物抗逆机制提供了理论基础。     

水分胁迫对大麦幼苗叶片表皮蜡质沉积的影响

表皮蜡质是植物杭逆性研究的主要性状之一。本试验采用无土栽培法,选用杭旱性不同的6个大麦品种为材料,用NaCI和PEG配制的等渗溶液模拟水分胁迫,并在胁迫6d后测定各处理幼苗叶片的表皮蜡质沉积量,以探讨同一渗透胁迫条件下二者对杭旱性不同的大麦品种蜡质沉积的影响有何差异。结果表明,处理与对照之间大麦叶片的蜡质沉积量存在极显著差异,且杭旱性不同的大麦品种在同一处理条件下,蜡质沉积量存在显著或极显著差异,但同一品种,NaCI和等渗PEG处理植株的蜡质沉积量变化不显著。对于杭旱品种,PE G处理植株的蜡质含量相对较高;弱杭旱性品种,NaCI处理的植株蜡质含量相对较高。说明蜡质的变化可能是植物响应外界环境变化而进行的自我调节,这种变化因植物种类、品种类型和所处的环境不同而各异。NaCI处理与等渗PEG6000处理蜡质的沉积量变化不显著,可能是大麦幼苗对生境条件的进化适应。     

新疆不同棉花品种(系)对土耳其斯坦叶螨抗性的鉴定及其叶片表面蜡质分析

【目的】以新疆棉区代表性的236份棉花种质为材料,对其棉叶螨的抗性进行鉴定,并分析叶片蜡质含量及蜡质组分,为棉花抗螨育种奠定基础。【方法】在室内于棉花苗期分批次进行接螨鉴定,同时测定不同棉花材料叶片的蜡质含量,并利用气相色谱-质谱法分析叶片的蜡质组分。【结果】大部分棉花材料对棉叶螨的危害敏感,236份棉花材料中有高抗品系2份、抗性材料3份、中抗材料22份、敏感材料207份、高感材料2份。棉叶表面蜡质含量与叶片受害级数存在显著负相关;棉花叶片蜡质成分主要为烷烃类化合物,含有少量的酯类、醚类、脂肪酸等。高抗螨棉花种质材料叶片蜡质中烷烃类与酯类组分的含量均高于高感螨材料。高抗和高感材料中含量差距最大的化合物有C24H50、C35H72、C17H36。【结论】上述研究结果为下一步研究棉花表面蜡质组分对棉叶螨寄主选择和抗螨作用的影响奠定了基础。     

苹果果实角质层提取及分析方法的优化

苹果货架期失水是影响其品质的重要因素,而果实角质层又是水分散失的主要屏障,探讨苹果货架期角质层和果实失水率的相关性尤为重要,而对角质层组分的定性和定量测定,展开相关研究的前提。本研究本研究针对现有对苹果果实角质层提取和分析的方法进行比较优化,为研究货架期苹果果实角质层的代谢变化及苹果果实采后综合减损措施的探求提供方法学基础。研究结果表明,利用氯仿溶液处理完整果实1 min、完整果实1 h、表皮圆片1 min、表皮圆片1 h,发现氯仿处理表皮圆片1 h所得蜡质含量最高,蜡质成分种类及占比,与其他三者无显著差异,是苹果果实蜡质提取的最优方法。在苹果果实角质分析方面,证明了目前普遍应用于番茄果实角质分析的MeOH-HCl试剂,对苹果果实角质的解聚具有稳定可靠的效果,苹果角质所得的单体产率可达92%左右。     

甲硫氨酸和茉莉酸甲酯对芥蓝硫代葡萄糖苷的影响

研究叶面喷施甲硫氨酸(Met)和茉莉酸甲酯(MeJA)单独和混合处理对芥蓝体内硫代葡萄糖苷(简称硫苷)组分及其含量的影响,为栽培调控提高芥蓝品质提供理论依据.结果表明:各处理芥蓝体内硫苷组分相同,均含有8种硫苷;Met处理对芥蓝总硫苷含量及各组分含量均无显著性影响;MeJA、Met+MeJA处理显著提高总硫苷、吲哚族硫苷、吲哚甲基硫苷和1-甲氧基吲哚甲基硫苷含量,其中MeJA处理含量较高,分别为对照的2.55,16.59,11.85和86.37倍,MeJA、Met+MeJA处理也显著降低了脂肪族硫苷、2-丙烯基硫苷、4-甲基硫氧丁基硫苷和3-丁烯基硫苷含量,其中MeJA处理较对照分别降低了32.53%,29.79%,46.71% 和33.31%,Met+MeJA较对照分别降低了37.04%,37.58%,46.44%和39.36%.可见,茉莉酸甲酯可显著改变芥蓝体内硫苷含量.     

MeJA对水稻种子萌发和秧苗生长的调控效应

用MeJA浸种能抑制水稻种子萌发,经MeJA处理的秧苗其苗高增长率受到明显控制,苗高显著降低.与此同时,秧苗内源ABA含量显著增加,内源GAs和IAA含量显著降低.MeJA能有效减缓干旱胁迫条件下秧苗叶片中相对含水量的减少,提高秧苗的抗旱性.在干旱胁迫过程中,经MeJA处理的秧苗叶片中SOD、 CAT活性和脯氨酸含量明显高于对照秧苗,MDA含     

水杨酸对铅胁迫下桔梗种子萌发及幼苗生长的影响

以桔梗种子为材料,用1 mmol/L SA、200 mg/L Pb2+、1 mmol/L SA+200 mg/L Pb2+3种溶液分别处理桔梗种子,采用培养皿纸上发芽法培养,研究外源SA缓解桔梗种子萌发和幼苗生长受铅毒害.结果表明,与空白对照(ck)相比,在铅胁迫下桔梗种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、相对发芽率、相对pb2+害率、苗鲜重、叶鲜重和根长等指标均明显受到抑制,添加外源SA处理可以显著提高桔梗种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、相对发芽率、相对pb2+害率、苗鲜重、叶鲜重和根长等指标的增长.添加外源SA可以使铅胁迫的桔梗幼苗中MDA含量减少、叶绿素含量和可溶性糖含量增加、POD酶活性增强,可见外源SA能缓解pb2+胁迫对桔梗幼苗叶片的质膜伤害,维持膜结构的稳定性,进而缓解铅对桔梗造成的毒害作用.     

外源水杨酸对Cu胁迫下水培烟草生长及营养元素吸收利用的影响

以耐Cu性较强的烟草品种W38(Nicotiana tabacum cv.W38)和耐Cu性较弱的本氏烟(Nicotiana benthamiana)为试验材料,设置水培处理组即CK(Cu2+0 mg L–1,SA 0μmol L–1,即对照组)、T1(Cu2+4 mg L–1,SA 0μmol L–1)、T2(Cu2+4 mg L–1,SA 100μmol L–1)、T3(Cu2+4 mg L–1,SA 300μmol L–1)、T4(Cu2+4 mg L–1,SA 500μmol L–1),探讨SA对烟草生长特性及根、茎、叶不同器官中元素吸收规律的影响。结果表明,经过4 mg L–1 Cu胁迫15 d后,2个品种的烟草生长均受到一定程度的抑制,不同器官中Cu含量均显著升高,K、Ca、Mg、Fe、Zn、B、Mn的吸收受到抑制,而在营养液中添加适宜浓度的SA能够有效缓解Cu胁迫对2个品种烟草根长、株高、鲜重的抑制作用,并降低烟草体内Cu含量。与T1处理组相比,本氏烟的根、茎、叶中Cu含量最大分别下降25.05%、39.78%和22.91%,W38的根、茎、叶中的Cu含量最大分别下降23.27%、37.30%和28.88%,并促进了营养元素K、Ca、Mg、Fe、Mn的吸收,但是对Zn、B元素的吸收影响并不明显。由此可知,高浓度的Cu胁迫会抑制烟草的生长及营养元素的吸收和运输,施加适宜浓度的外源水杨酸有利于营养元素的吸收和促进烟草的生长发育,在本试验浓度范围内施加300μmol L–1的水杨酸可显著缓解Cu胁迫对烟草的抑制作用。     

Changes in cuticular waxes of developing leaves in sesame (Sesamum indicum L.)

Sesame (Sesamum indicum L.) is one of the most important oil seed crops, which has been used as a traditional health food. The objective of this study was to investigate the changes of leaf cuticular waxes during plant growth from 5 to 75 days after seedling emergence, and the variation of leaf waxes with different leaf position; top, middle, and lower positions, using four Korean sesame cultivars, Ahnsan, Danbaeck, Hanseom, and Kyeongheuk. Alkanes in lower leaves and aldehydes in top leaves among leaf positions were the most abundant, with alkanes being with major portion in all leaf position of four sesame cultivars. Total leaf wax load decreased around three-fold between 5 and 30 days, and then remained constant up to day 75. The percentages of alkanes and aldehydes increased between 5 and 15 days and then changed little or increasingly, showing minor variation depending on sesame cultivars. The rate of increase of alkanes was slightly higher than that of aldehydes. Chain length of alkanes and aldehydes became longer from 5 to 30 days, and then remained almost constant till day 75. The major homologue in alkanes was the C29 at day 5 and the C33 constituent after day 30, while the major homologue in aldehydes was the C32 constituent continuously during leaf development. The results demonstrated that the chain length for alkane and aldehyde constituents changed increasingly by chain elongation and wax biosynthesis during leaf development of sesame.     

甘蓝型油菜防御素基因的克隆与表达分析

植物防御素具有广谱抗菌活性,不仅具有抗真菌、抗细菌、蛋白酶抑制和昆虫淀粉酶抑制等活性,而且参与调节植物的生长和发育。本研究根据白菜防御素基因序列设计引物,从甘蓝型油菜中克隆获得5个防御素基因,其c DNA全长325~461 bp,含有177~243 bp开放阅读框,编码58~80个氨基酸,含有8个保守Cys残基,具备Knot1功能域。系统进化分析表明,Bn PDF2.1、Bn PDF2.3、Bn PDF2.5与拟南芥PDF2亲缘关系较近,可能具有蛋白酶抑制活性。荧光定量分析表明,防御素基因具有组织表达特异性,在花蕾和叶中表达量较高,角果中次之;经1 mmol L–1水杨酸处理开花期油菜2 h后,防御素基因在茎、花蕾、角果中的表达量均有不同程度的上调,但在叶中表达有所下调,在根中表达无明显变化。     

Epicuticular wax content and morphology as related to ethylene and storage performance of ‘Navelate’ orange fruit

The effect of ethylene (2 μL L⁻¹) on total and soft epicuticular wax content and wax morphology has been investigated in mature ‘Navelate’ (Citrus sinensis, L. Osbeck) oranges held under non-stressful environmental conditions (22 °C and constant high relative humidity (90–95% RH)). In addition, the objective of the study was to understand whether the ethylene-induced changes in epicuticular wax might participate in the beneficial effect of ethylene reducing non-chilling peel pitting, by modifying peel water, osmotic or turgor potential, or disease incidence caused by Penicillium digitatum (Pers.:Fr.) Sacc. Ethylene increased total and soft epicuticular wax content in ‘Navelate’ fruit and induced structural changes in surface wax that might be related to the formation of new waxes. Changes in epicuticular wax morphology, but not in its content, might be involved in the protective role of ethylene reducing non-chilling peel pitting, although the beneficial effect of the hormone is not related to water stress. Cell water and turgor potentials in freshly harvested fruit and fruit stored in air under non-stressful conditions suggest that water stress is not a limiting factor leading to the development of this physiological disorder. In addition, the results indicated that formation of new waxes in fruit treated with ethylene may partially cover stomata, cracks or areas lacking wax occurring in stored fruit and is likely to improve physical barriers to P. digitatum penetration.     

高温胁迫下外源茉莉酸甲酯、钙和水杨酸对蝴蝶兰幼苗耐热性的影响

为了探求外源茉莉酸甲酯、钙和水杨酸对蝴蝶兰耐热性的影响,分别采用最适浓度的3种药液和蒸馏水（对照）喷施蝴蝶兰幼苗叶片,并置于40℃高温胁迫4天,测定了有关生理指标的变化。结果表明：高温胁迫下,与对照处理相比,茉莉酸甲酯、钙处理明显提高了SOD、POD、CAT活性,而水杨酸处理在明显提高了SOD、POD活性的同时,却明显降低了CAT活性;3种处理明显提高了可溶性蛋白质和脯氨酸含量,显著降低了相对电导率和MDA含量。由此认为,茉莉酸甲酯、钙、水杨酸处理能提高蝴蝶兰幼苗的耐热性。根据形态和生理指标的差异性,可得出诱导耐热性强弱的顺序为：茉莉酸甲酯>钙>水杨酸。     

分离和鉴定油菜D型MAP激酶基因BnMPK9

为了应对不良的外界环境,植物形成了一整套复杂的信号网络体系以适应变化的外界环境。其中MAPK级联是其中一个重要而保守的信号传导系统。采用RT-PCR策略,从干旱处理的油菜cDNA中克隆出全长的细胞分裂原激活的蛋白激酶基因。该基因命名为BnMPK9(GenBank登录号为AY737714),包含一个蛋白激酶区和一个保守的CD区。该基因与拟南芥AtMPK9高度同源,其激酶的磷酸化位点为TDY,同为D型MAPK亚家族基因。Southern杂交结果表明该基因在油菜基因组中拷贝数不少于2个。Northern杂交结果显示该基因能在不同的植物组织中表达。其表达受到甘露醇、紫外线和双氧水诱导上调表达,但低温和水杨酸处理后下调表达。实时RT-PCR分析表明甘露醇和双氧水能长时间诱导该基因高表达。在根中,甘露醇也能促进其上调表达。BnMPK9连接到pYES2.1酵母表达载体中转化酵母,发现增强了酵母对600 mmol L^–1甘露醇和0.2 mmol L^-1 tBuOOH的抗性。以上结果说明BnMPK9是MAPK基因家族中的一员,涉及真核生物细胞渗透和活性氧胁迫,并增强其抗性。     

玉米茉莉酸甲酯不敏感突变体的筛选

植物激素茉莉酸(jasmonic acid,JA)作为一种可以长距离运动的信号分子在植物对昆虫侵害的系统抗性中起核心调控作用。为了解析玉米JA信号途径及抗虫机制,本研究利用改进的玉米突变体的筛选方法,筛选与JA信号途径相关的突变体用于下一步的研究。将甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)诱变的玉米突变体库6118份种子分别置含有外源茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)的培养基中培养,通过观察玉米根系的生长情况,确定对MeJA的不同耐受性。当MeJA终浓度为50μmol L–1时,初步筛选到对MeJA不敏感的I级耐受性突变体61株;当MeJA终浓度分别为100μmol L–1和200μmol L–1时进行验证,得到的耐受性事件分别为37株和10株。对自交收获的子一代遗传性分析表明,这些突变体对MeJA表现出的耐受性具有可遗传性。筛选获得的对MeJA不敏感突变体可能与JA调控有关,是研究玉米JA信号途径的很好材料。