印度梨形孢诱导油菜抗旱性机理的初步研究

印度梨形孢(Piriformospora indica)是一种根部内生真菌,能够促进许多植物的生长,提高作物的产量,而且还能诱导植物产生对生物或非生物胁迫的抗性.为了研究印度梨形孢对油菜(Brassica napus L.)抗旱性的影响,本研究用20％的聚乙二醇6000(PEG)对有印度梨形孢定殖和无印度梨形孢定殖的油菜植株进行模拟干旱胁迫处理,分析两者在受干旱胁迫后丙二醛(MDA)含量、相对电导率大小、脯氨酸(Pro)含量、抗氧化酶(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT))活性以及干旱相关基因表达水平的差异.结果表明,接种印度梨形孢的油菜植株叶片中MDA含量和相对电导率均显著低于未接种印度梨形孢的油菜植株;Pro含量显著高于未接种印度梨形孢的油菜植株,在PEG处理后的第72小时,接种印度梨形孢的油菜叶片中Pro含量是未接种印度梨形孢的油菜的1.3倍;SOD、POD和CAT活性明显高于未接种印度梨形孢的油菜植株,PEG处理后的第24小时SOD、POD和CAT活性分别是对照油菜的1.17、1.38和1.27倍.RT-PCR分析表明,干旱胁迫下有印度梨形孢定殖的油菜叶片中编码合成脂质转运蛋白的基因575表达上调,PEG处理后的第9小时其表达量是对照的3.2倍.本研究研究结果表明印度梨形孢提高油菜对干旱胁迫的抗性与MDA含量、质膜透性、Pro含量、抗氧化酶活性和干旱相关基因的表达相关,印度梨形孢可能是通过提高油菜整体抗氧化能力、维持细胞生物膜完整性和细胞内渗透压以及降低膜脂的过氧化水平,从而增强了油菜对干旱胁迫的抗性.本研究初步明确了印度梨形孢提高油菜抗旱性的作用与部分机理,为深入研究印度梨形孢提高油菜的抗逆性作用及其机理提供基础资料.     

印度梨形孢诱导烟草对黑胫病的抗性及其机理的初步研究

印度梨形孢(Piriformospora indica)是分离自印度塔尔沙漠的植物根系内生真菌,能够诱导多种植物对生物和非生物逆境产生抗性,目前已作为一种模式真菌用于内生真菌与植物互作关系的研究。为了研究印度梨形孢对烟草(Nicotiana tobacum)抗黑胫病的影响,本研究采用烟草疫霉菌(Phytophthora parasitica var.nicotianae)分别接种根部有印度梨形孢定殖与未定殖的烟草,观察接种后根部有印度梨形孢定殖与未定殖的烟草发病情况,测定抗病相关防御酶苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)的活性变化及抗病相关基因的表达量,并通过平皿对峙试验研究印度梨形孢对烟草疫霉菌生长的影响。结果表明,接种烟草疫霉菌后,根部有印度梨形孢定殖的烟草发病严重度要显著低于对照;接种烟草疫霉菌后第1~10 d,根部有印度梨形孢定殖的烟草叶片中防御酶PAL、POD和PPO活性高于对照,在第1 d,PAL活性是对照烟草的3.99倍,在第2 d,POD活性是对照烟草的1.5倍,在第4 d,PPO活性是对照烟草的2.66倍;实时荧光定量PCR(Real-time quantitative PCR,q RT-PCR)结果显示,接种烟草疫霉菌后第6~96 h,根部有印度梨形孢定殖的烟草叶片中抗病相关基因PR1b、P450-2、hrs203J、Nm IMSP和P450-1的表达量高于对照;在第12 h,PR1b、P450-2、hrs203J的表达量分别是对照烟草的3.8、15.7和3.1倍,在第48 h,Nm IMSP的表达量是对照烟草的2.6倍,在第72 h,P450-1的表达量是对照烟草的1.5倍;平皿对峙试验结果显示印度梨形孢对烟草疫霉菌的生长没有抑制、重寄生作用。研究结果表明,印度梨形孢可显著提高烟草对黑胫病的抗性,对黑胫病的抗性不是通过印度梨形孢分泌的抗菌物质实现的,是与烟草中抗病相关基因表达量的上升、防御酶活性的提高有关。本研究初步揭示了印度梨形孢诱导烟草抗黑胫病的相关机理,为进一步深入研究烟草黑胫病的生物防治及其机理提供基础资料。     

菠菜甜菜碱醛脱氢酶基因的分离和诱导表达

植物体内的甜菜碱由胆碱经两步不可逆的氧化反应合成，甜菜碱醛脱氢酶(betaine aldehyde dehydrogenase，BADH)是合成甜菜碱的关键酶，催化甜菜碱醛氧化为甜菜碱。本研究从菠菜叶片中分离了BADH基因，并将该基因与其它植物的BADH序列作了同源性分析，同时，证实了菠菜BADH基因的转录与表达受干旱和盐胁迫的诱导。     

土壤水分胁迫对红砂幼苗生长和渗透调节物质的影响

[目的]探讨干旱与半干旱区受损红砂种群幼苗适宜生长的土壤水分条件,为红砂植被保护、恢复、重建提供理论依据。[方法]采用盆栽试验研究不同土壤水分条件下红砂幼苗生长及渗透调节物质差异。[结果]随土壤水分胁迫程度的加剧,红砂幼苗茎叶总生物量呈明显的减少趋势,其株高呈逐渐降低的变化趋势,而根冠比、根长和根表面积均呈逐步增大的变化趋势,根系生物量呈先增加后减少的变化趋势。随土壤水分胁迫程度的加剧,红砂幼苗茎叶、根组织中脯氨酸含量均表现出明显的增加趋势,而可溶性糖和可溶性蛋白含量的变化相对不明显。[结论]土壤水分胁迫下红砂幼苗可通过调整自身生长和生物量分配来加大根冠比以及通过积累脯氨酸来适应干旱胁迫,维持植株正常生长。     

旱盐互作对盐地碱蓬生长及其渗透调节物质的影响

采用盆栽土培的方法,研究了不同干旱条件下盐胁迫对盐地碱蓬生长及其渗透调节物质的影响.结果表明:适量NaCl可提高干旱条件下盐地碱蓬的生物量和植株含水量,缓解其干旱胁迫.盐分改变了干旱条件下盐地碱蓬的渗透调节物质,随着盐浓度的增加,叶片中Na 、Cl-的积累增加,而叶片中的K 积累减少;干旱条件下,叶片Na 、Cl-以及K 的积累增加,增强了盐地碱蓬在干旱条件下的渗透调节能力.叶片中脯氨酸的积累随着土壤含盐量和土壤干旱程度的增加而增加.     

小麦Wcor719基因的原核表达及转化烟草和棉花提高抗冷性研究

为研究Wcor719基因的抗寒功能,获得具有抗寒性的棉花新种质,构建小麦冷诱导基因原核表达载体Wcor719-pET28a进行蛋白表达,SDS-PAGE分析表明其诱导蛋白大小约为24.0kD,表达量在诱导4h时达到最大,且与IPTG诱导浓度无明显相关性。同时通过农杆菌介导的叶盘法将构建的Wcor719-pCambia1301植物表达载体转入烟草(Nicotiana tabacum)SR-1中,T1代转基因烟草植株经过抗生素筛选和PCR检测后进行低温胁迫,测定抗寒生理指标,结果显示转基因植株的脯氨酸和可溶性糖含量均比对照有所提高。该基因经过功能验证后用花粉管通道法转入棉花(Gossypium hirsutum)新陆中49,T0代、T1代经过田间检测及PCR检测后研究T2代转基因棉花低温胁迫下的抗寒性,结果显示,转基因棉花脯氨酸含量和可溶性糖含量均在第5天达到峰值,且明显高于对照;而丙二醛含量低于对照,初步证明转基因烟草和棉花的抗寒性均有所提高,由此表明通过转冷调节基因来提高植物的抗寒性具有良好的应用前景。     

瞬时表达黄瓜花叶病毒部分复制酶基因和番茄花叶病毒移动蛋白基因的dsRNA能阻止相关病毒的侵染

根癌农杆菌介导的瞬时表达法已开始用于研究RNA沉默，在非转基因植物细胞中，如能建立借助于根癌农杆菌介导的瞬时表达法。考察反向重复片段转录出的dsRNA对入侵病毒的干涉作用，则可以快速预测所构建重组载体用于抗病毒基因工程的效果。本研究证明用根癌农杆菌浸润法在植物的叶片组织中瞬时表达dsRNA，可以阻止相关病毒的侵染。     

黄芩苷对热应激条件下猪近端肾小管(LLC-PK1)细胞凋亡率及B细胞淋巴瘤-2基因(Bcl-2)和Bcl-2相关X蛋白基因(Bax)表达的影响

为探讨不同浓度黄芩苷对热应激条件下猪近端肾小管细胞(pig kidney proximal tubular cells,LLC-PK1)细胞凋亡率及B细胞淋巴瘤/白血病-2基因(B-cellymphoma-2,Bcl-2)和Bcl-2相关X蛋白基因(Bcl-2 associated X protein,Bax)表达的影响,将培养的LLC-PK1细胞随机分为7个组,Ⅰ组为37℃空白对照组,Ⅱ组为42℃单纯热应激1 h组,Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ和Ⅶ组分别为用不同浓度黄芩苷(0.01、0.1、1、10和100μg/m L)处理组后42℃热应激1 h组,运用实时荧光定量PCR和Western blot分别检测Bcl-2和Bax基因及蛋白的表达,流式细胞仪(Annexin V-FITC/PI双染法)检测细胞凋亡率。结果表明,与Ⅰ组相比,Ⅱ组能显著诱导LLC-PK1细胞Bcl-2 m RNA的表达(P0.05),极显著诱导细胞Bax m RNA和蛋白的表达(P0.01),能极显著降低细胞Bcl-2和Bax m RNA和蛋白的比值(P0.01),极显著增加细胞凋亡率(P0.01),但对细胞Bcl-2蛋白的表达无显著影响(P0.05)。黄芩苷处理组与Ⅱ组相比,Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ组LLC-PK1细胞Bcl-2 m RNA的表达量均升高,其中Ⅴ组差异极显著(P0.01),Ⅳ及Ⅵ组差异显著(P0.05),Ⅲ及Ⅶ组差异不显著(P0.05),而细胞Bcl-2蛋白的表达量与Ⅱ组相比均差异不显著(P0.05);同样与Ⅱ组相比,黄芩苷处理的各组细胞Bax m RNA及蛋白的表达量均降低,其中Ⅴ及Ⅵ组差异极显著(P0.01),其余各组差异显著(P0.05);除Ⅲ组外,其他各组细胞Bcl-2和Bax m RNA及蛋白的比值与Ⅱ组相比均显著升高(P0.05),其中Ⅴ组细胞Bcl-2和Bax蛋白的比值差异极显著(P0.01);细胞凋亡率仅有Ⅲ组与Ⅱ组相比差异不显著(P0.05),而Ⅴ及Ⅵ组细胞凋亡率极显著低于Ⅱ组(P0.01),其余的Ⅳ和Ⅶ组显著低于Ⅱ组(P0.05)。一定浓度范围内的黄芩苷(0.1~100μg/m L)可能通过下调热应激条件下LLC-PK1细胞Bax的表达,从而提高Bcl-2和Bax的比值,降低细胞的凋亡率,对细胞起到保护作用。本研究从分子水平研究黄芩苷缓解热应激对猪LLC-PK1细胞的损害作用,可为明确其解热机制提供理论基础,并为其在临床上的应用提供有价值的参考资料。