光合作用抑制剂DCMU对三角褐指藻岩藻黄素含量和叶绿素荧光特征及关键基因表达的影响

为了阐明岩藻黄素生物合成与光合作用之间的关系,研究不同浓度光合作用抑制剂二氯苯基二甲脲(DCMU)对三角褐指藻细胞密度、岩藻黄素含量、叶绿素含量、叶绿素荧光特征和相关关键基因表达的影响。结果表明,不同浓度DCMU均抑制细胞生长,使三角褐指藻内岩藻黄素含量降低,叶绿素含量增加;当DCMU浓度为1 mg·L^-1时,三角褐指藻内岩藻黄素含量最少,较CK减少了26.98%,而叶绿素含量最高(3.16 mg·g^-1)。随着DCMU浓度的增加,电子传递的抑制作用增强,实际光化学量子效率[Y(Ⅱ)]、 rETR、相对电子传递速率(NPQ)、光化学淬灭系数(qP)和快速光曲线初始斜率(α)均明显降低,DCMU为1 mg·L^-1时出现电子完全阻断的现象。定量PCR分析结果表明,岩藻黄素合成通路关键基因pds、lcyb的表达水平与岩藻黄素含量变化趋势一致。相关性分析表明,岩藻黄素含量与Y(Ⅱ)、qP和α之间存在显著正相关(P<0.05),说明三角褐指藻岩藻黄素的生物合成不仅与岩藻黄素合成关键基因的表达有关,还与光合作用有关。本研究为进...     

乙酰水杨酸对三角褐指藻岩藻黄质含量的影响及其分子机理研究

为了研究不同浓度乙酰水杨酸(ASA)对三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum Bohlin)细胞生长、岩藻黄质积累及岩藻黄质生物合成相关基因的表达水平的影响,通过分光光度计、高效液相色谱(HPLC)以及荧光定量PCR测定不同浓度ASA处理后的三角褐指藻的各项指标。结果表明,三角褐指藻的生长和岩藻黄质积累与ASA浓度密切相关。一定浓度的ASA抑制了三角褐指藻的细胞数量;岩藻黄质含量也随着ASA浓度的升高呈现先上升后下降的趋势,当ASA浓度为10 mg·L^-1时,岩藻黄质含量最高,达1.78 g·kg^-1 DW,为对照组的1.9倍。在不同浓度ASA诱导下,与岩藻黄质生物合成途径有关的PSY、PDS、ZDS、CRTISO、LCYB和ZEP基因表达均上调,当ASA浓度为10 mg·L^-1时,相关基因的表达量极显著高于对照组(P<0.01)。主成分分析(PCA)结果表明,PSY、PDS、ZDS、CRTISO、LCYB和ZEP基因与岩藻黄质积累具有相关性,其中,ZEP基因对岩藻黄质生物合成贡献率最高。综...     

氮、磷富营养及海带对赤潮三角褐指藻生长的影响

三角褐指藻是极具危害的赤潮藻之一。本文研究了不同氮磷营养浓度对三角褐指藻生长的影响,以及海带对赤潮藻生长的抑制作用。结果表明,不同的氮磷浓度及配比对三角褐指藻的生长有显著影响,氮浓度为12.35mg/L,磷浓度为1mg/L时最适宜三角褐指藻的生长;海带对三角褐指藻生长有较好的抑制作用,抑制率可达到78.8%;用海带组织培养水滤出液培养三角褐指藻7d,三角褐指藻的生长也受到明显抑制。     

三角褐指藻GPAT生物信息学及表达差异分析

三羧酸甘油酯(TAG)是植物细胞中油脂的主要储存形式,甘油-3-磷酸酰基转移酶(GPAT)是TAG生物合成过程中的第1个限速酶。为探明三角褐指藻油脂含量变化与GPAT基因表达量之间的关系,本研究利用转录组测序结果设计引物,采用RT-PCR技术克隆了三角褐指藻GPAT的cDNA全长,并对其进行生物信息学分析;通过RT- qPCR研究不同光照强度和温度下三角褐指藻GPAT的表达差异及总脂含量。结果表明,三角褐指藻GPAT的cDNA全长序列为1 743 bp,含有1个长度为1 305 bp的ORF,编码434个氨基酸,含有3个保守序列区。保守结构域分析表明, 三角褐指藻GPAT属于LPLATs超家族,且具有GPAT特征性的酰基结合位点。系统进化分析表明,三角褐指藻GPAT与大洋洲海链藻的亲缘关系最近。RT- qPCR结果显示,随着光照强度和温度的提高,三角褐指藻GPAT表达量均呈先上升后下降的趋势,且在25℃、37.5 μmol·m^-2·s^-1时达到最大值,与藻体内总脂含量变化趋势一致;此外,GPAT表达量与总脂含量随着温度的变化呈显著正相关(r=0.980, P<0.05),推测三角褐指藻GPAT可能是三角褐指藻脂类代谢途径的关键基因。本研究为今后利用基因工程手段提高植物体内油脂含量提供了优质的基因资源,同时为进一步揭示三角褐指藻脂类物质合成的分子调控机制奠定了一定的理论基础。     

叶面喷施尿素对葡萄氮代谢相关基因表达的影响

本研究利用VitisEST数据库中EST序列片段结合RT-PCR方法克隆了与氮代谢相关的硝酸盐还原酶（NR）,亚硝酸还原酶（NiR）,谷氨酰胺合成酶（GS）,谷氨酸脱氢酶（GDH）和天冬酰胺合成酶（AS）的基因,并对它们进行亚细胞定位分析。同时,采用半定量RT-PCR和荧光定量PCR法研究葡萄叶面喷施不同浓度尿素后5个基因的表达变化。结果表明,5个基因在葡萄幼叶中的表达水平显著高于老叶,说明叶面喷施尿素以喷布到幼叶对5个基因的表达水平影响显著;5个基因在不同时间段的表达水平差异不一致,但表达水平均高于对照,以0.3%和0.5%浓度的尿素对其影响明显;适当提高尿素水平既能提高氮代谢基因的表达水平,又能提高果实大小等果实指标,使其达到同步增加。喷施尿素6 h后,GS的表达量上升幅度明显高于其它基因,而NR在喷施尿素后48 h内一直保持着比较高的表达水平;NiR、AS表达量的变化趋势分别与NR、GS相一致,并且NR﹥NiR,GS﹥AS。     

水体氮浓度对狐尾藻和金鱼藻片段萌发及生长的影响

为了厘清水体氮浓度对沉水植物片段萌发及生长的影响,通过模拟控制试验,设计了水体总氮浓度分别为0 (CK)、 0.5 mg/L (N1)、 2 mg/L (N2)、 8 mg/L (N3)和12 mg/L (N4）共5个处理,研究了水体不同氮浓度条件下狐尾藻 (Myriophyllum spicatum) 和金鱼藻 (Ceratophyllum demersum)片段(3节)萌芽数、 萌发位置、 芽长和生物量的差异。结果表明, 水体氮浓度对不同沉水植物片段萌发的影响存在差异,较高的水体氮浓度不利于狐尾藻片断萌发,而对金鱼藻片段却有一定程度的促进;氮浓度处理促进了狐尾藻顶端优势,却抑制了金鱼藻的顶端优势。狐尾藻以0.5 mg/L处理的芽长较长,生物量以2 mg/L处理最大;而金鱼藻以8 mg/L处理芽长最长,生物量以2 mg/L处理最大。由此可见,不同沉水植物对水体氮适应性存在差异,水体氮浓度较低时,沉水植物断枝可以进行萌发和生长, 而当氮浓度超过2 mg/L时,对沉水植物断枝萌发及生长反而有抑制作用;金鱼藻片段比狐尾藻对水体氮浓度的耐受性强。     

外源褪黑素对养分胁迫下苹果砧木幼苗氮代谢相关酶活性及基因表达的影响

【目的】探究外源褪黑素对养分胁迫下苹果砧木幼苗内源褪黑素合成、氮代谢关键酶活性及氮代谢和氮转运相关基因表达的影响。【方法】水培试验材料为7～8片叶的平邑甜茶(Malus hupehensis Rehd.)幼苗。幼苗在1/2 Hoagland营养液中生长12天,然后分为两组,一组营养液中添加褪黑素(0.1μmol/L),一组不添加作为对照。第15天时,两组幼苗的营养液浓度又分为1/2和1/20 Hoagland营养液两个养分水平,形成4个处理：1/2 Hoagland营养液(CK)、1/2 Hoagland营养液+0.1μmol/L褪黑素(MCK)、1/20 Hoagland营养液(ST)、1/20Hoagland营养液+0.1μmol/L褪黑素(MST)。第35天时(处理20天),取平邑甜茶幼苗叶片和根系样品,测定褪黑素含量、氮代谢相关酶活性、褪黑素合成关键酶和氮转运代谢相关基因的相对表达量。【结果】与CK相比,养分胁迫(ST)上调了平邑甜茶幼苗叶片中褪黑素合成相关基因MdTDC、MdT5H、MdAANAT和MdASMT的表达,显著增加了内源褪黑素含量,降低了幼苗叶片及根中的硝酸还原酶...     

气温升高与干旱对灵武长枣果实糖积累、蔗糖代谢关键酶及相关基因表达的影响

为探究灵武长枣果实糖积累、蔗糖代谢关键酶及相关基因表达水平对气温升高与干旱的响应,以6年生灵武长枣为试验材料,设置大气环境温度和土壤含水量双因素试验,研究了果实不同成熟期葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉含量及转化酶(AI,NI)、蔗糖合成酶(SS-s,SS-c)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)等关键酶活性变化,并从分子水平分析基因表达特性。结果表明,与自然大气温度(T1)环境相比,升高大气温度(T2)环境下灵武长枣果实的葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉含量及NI、SPS、SS-s活性分别增加0.18%～22.02%、0.97%～21.97%、0.43%～85.30%、5.39%～49.06%、0.60%～28.53%、0.01%～31.21%、0.77%～25.31%;与正常土壤供水条件(D1)相比,中度干旱条件(D2)下,灵武长枣果实的果糖、蔗糖、淀粉含量及NI、SS-c活性平均分别增加44.26%、49.56%、38.20%、56.04%、45.36%;大气温度升高2.0℃左右时,ZjNI基因中ZjNI 1和ZjNI 2分别上调14.25和14.52倍;气温升高伴随重度干旱条件下,ZjSPS基因中ZjS...     

缓释尿素与普通尿素不同配比对玉米氮代谢酶和氮素利用的影响

为解决我国西南地区玉米氮肥一次性施用问题,以普通尿素和包膜缓释尿素为供试材料,设置5种普通尿素与缓释尿素配比试验处理,分别为100%缓释尿素(CRU100),75%缓释尿素+25%普通尿素(CRU75),50%缓释尿素+50%普通尿素(CRU50),25%缓释尿素+75%普通尿素(CRU25)和100%普通尿素(CRU0),以不施氮肥(CK1)和常规施肥(CK2,普通尿素60%基施+40%大喇叭口期追施)为对照,研究氮肥一次底施下缓释尿素与普通尿素不同配比对玉米氮代谢关键酶、干物质积累、氮积累及氮素利用的影响。结果表明:(1)施氮显著提高了玉米叶片氮代谢关键酶(谷氨酸合成酶GOGAT和谷氨酰胺合成酶GS)活性,与常规施肥相比,普通尿素与缓释尿素配施可提高叶片GOGAT和GS活性,其中以CRU50和CRU75的缓释尿素比例处理最好。(2)CRU50和CRU75的缓释尿素比例可改善吐丝前、后物质积累和氮素积累,显著提高成熟期物质积累量和氮素积累量。(3)随缓释尿素比例增加,玉米穗粒数、千粒重和产量及氮收获指数均呈先升后降的趋势;掺施缓释尿素处理产量较常规施肥处理平均增产4.46%,其中CRU50和CRU75处理产量最高,收获指数和氮肥表观利用率显著高于其它处理。因此,普通尿素掺混50%~75%比例的缓释尿素进行一次底施,既能增加玉米产量,又可实现氮素的高效利用。     

大麦不同氮利用效率品种筛选及GS2基因的表达分析

为探明大麦品种的不同氮利用效率差异及质体型谷氨酰胺合成酶基因的表达差异,以48份大麦品种为材料,并利用不同氮水平营养液水培8周,研究其在低氮(0.4 mmol·L~(-1))、中氮(2.0 mmol·L~(-1))及高氮(5.0 mmol·L~(-1))下根、茎、叶的相关性状,筛选氮高效利用和氮低效利用的大麦品种,并利用qRT-PCR对筛选到的大麦氮高效和氮低效品种的GS2基因表达特性进行分析。结果表明,中氮下,除根干重和根含氮量外,其余的大麦苗期根、茎、叶各生物性状在品种间差异极显著,根据不同氮处理下的48份大麦品种苗期性状以及氮利用效率,筛选到1个氮高效品种(Z0099001)和2个氮低效品种(ARr-91和甘啤7号)。3个氮处理水平下,氮高效品种GS2基因的相对表达量高于氮低效品种,并且氮高效品种和氮低效品种根、茎、叶中GS2基因的相对表达量也各不相同,其中,叶中最高,茎中次之,根中最低。低氮条件下,根茎叶中,Z0099001的GS2基因的相对表达量高于甘啤7号,ARr-91最低。中氮条件下,根、茎、叶中均表现为氮高效品种高于氮低效品种,但在根中差异不显著,茎和叶中差异显著。高氮条件下,3个品种在根中GS2基因的相对表达量较低;在茎和叶中,Z0099001的相对表达量显著高于ARr-91和甘啤7号,且Z0099001叶中GS2基因的相对表达量在所有性状中最高。本研究结果为进一步解析大麦氮高效利用率奠定了基础。     

不同氮高效玉米品种对氮素的吸收转运和代谢研究

为研究不同氮高效型品种的氮素代谢调控机制,本试验以高氮高效型玉米品种先玉335和低氮高效型玉米品种京农科728为试材,设置5个施氮水平120、180、240、300、360 kg·hm^-2,以本地大田生产施氮量360 kg·hm^-2为对照(NCK),探讨不同基因型玉米植株氮素转运、氮代谢关键酶活性和关键酶基因表达对减施氮肥的响应特征。结果表明,当施氮量为240～300 kg·hm^-2时,先玉335各生育时期氮含量较高,平均产量达到较高水平;当施氮量为180～240 kg·hm^-2时,京农科728各生育时期氮含量较高,平均产量达到较高水平。在低氮条件下,相较于先玉335,京农科728的硝酸还原酶(NR)、亚硝酸盐还原酶(NiR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)、天冬酰胺合成酶(AS)均可保持较高的活性。相较于拔节期,京农科782在大喇叭口期的NR基因相对表达量显著上调;大喇叭口至灌浆期,两品种的GOGAT1和GOGAT2基因均显著上调;抽雄吐丝和灌浆期,京农科728中的GS1-3基...     

施氮量和采收时期对油蔬两用型油菜菜薹维生素合成的影响

为明确施氮量和采收时期对油蔬两用型油菜薹维生素含量的影响,以富硒1号为材料,采用裂区试验设计,设置3个施氮量(120、180和240 kg·hm^-2)和4个采收时期(以株高20、30、40和50 cm表示),分析了油菜薹维生素C、维生素E、维生素B₁和维生素B₆含量的变化;比较了半乳糖内酯脱氢酶(GalLDH)、抗坏血酸氧化酶(AAO)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)和单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)活性,并分析了维生素家族基因在菜薹中的表达量。结果表明,随着施氮量的增加,油菜薹还原型维生素C(AsA)含量降低;氧化型维生素C(DHA)含量在株高20 cm采收时增加,但在30 cm及以上株高采收时则降低;维生素E和维生素B₆含量先增加后降低;维生素B₁含量增加;维生素C合成关键酶GalLDH活性先略增加后降低;AAO和DHAR活性增加,APX和MDHAR活性则整体表现为先增加后降低。且施氮量增加后,维生素家族各基因在株高30和40 cm采收的菜薹...     

花生脂磷酸磷酸酶基因家族的克隆与表达分析

为探究脂磷酸磷酸酶(LPP)基因家族在花生中的功能,本研究从花生中克隆得到8个LPP基因,分别命名为 AhLPP1、AhLPP2、AhLPP4、AhLPPβ1、AhLPPβ2、AhLPPγ、AhLPPδ、AhLPPε,分别编码335、322、284、228、198、227、403和293个氨基酸,均属于LPPs蛋白质家...     

番茄GRX基因家族的鉴定及表达分析

GRX基因家族是从原核生物到真核生物中普遍存在的一类巯基-二硫键氧化还原酶,在植物的生长发育、器官构建及逆境胁迫和激素信号应答中均发挥重要作用.本研究在番茄基因组范围内,利用生物信息学方法对番茄的GRX基因组家族的成员、分布及结构和功能等进行分析.预测结果显示,番茄GRX家族包含55个蛋白质,分为4个亚族,其中植物特有的CC亚族成员最多,有35个,其他GRX基因成员与拟南芥GRX家族具有相似分类.在番茄GRX结构域中包含12个重要的基序,主要分布在序列的N端,相同亚族中的GRX成员蛋白序列的氨基酸保守域构成基本一致,且各亚族成员的氨基酸保守域组成特异,表明这些基序的存在对GRX蛋白功能的执行是必需的.利用实时荧光定量PCR对番茄GRX基因的组织表达和胁迫响应分析,结果表明,GRX基因具有组织特异性表达差异,CC型在根和花中表达较高,在果实中表达较低;在盐、SA、ABA、高温和低温胁迫条件下,22个番茄GRX基因的表达模式被阐明;其中部分基因的表达水平被显著地诱导增加或者降低,很可能参与了调控番茄逆境胁迫条件下的防御应答反应.本研究结果将为番茄GRX家族基因的深入研究提供依据,为进一步解析GRX基因功能奠定基础.     

辣椒CDPK基因家族的鉴定、进化与表达分析

钙依赖性蛋白激酶(CDPK)在植物细胞钙信号转导中起重要作用。为筛选鉴定辣椒CDPK基因家族,探讨其基因功能及进化模式,本研究利用生物信息学方法,在辣椒品种遵辣1号基因组中对其进行系统鉴定分析;同时,与辣椒品种CM334基因组进行比较分析。结果表明,遵辣1号基因组中共鉴定获得30个CDPK基因,分布在11条染色体上,命名为CaCDPK01~CaCDPK30。其中,有6对CaCDPK基因发生了片段复制。辣椒CDPK基因家族可分为4个亚族,亚族间基因数目及结构差异较大,Ⅳ亚族最保守。CaCDPKs在辣椒不同组织及成熟的不同阶段中具有表达特异性,部分基因对之间表达趋势相关性较高。在2个辣椒品种中,CDPK基因也发生了明显分化。本研究为深入解析CaCDPKs基因功能及进化模式奠定了重要的理论基础。