La（Ⅲ）对查尔酮合成酶（CHS）结构影响的初步研究

现已明确类黄酮是植物响应UV-B辐射、减轻其伤害的重要物质,查尔酮合成酶（chalcone synthase,CHS）是影响类黄酮合成与积累的关键酶之一。研究证明,La（Ⅲ）能提高CHS活性,促进类黄酮合成与积累。但La（Ⅲ）能否作用于CHS并直接影响CHS构象变化,尚不清楚。本文采用离体实验设计,     

La(Ⅲ)对UV-B辐射胁迫下大豆叶绿素合成与降解影响的机理

采用水培实验方法研究了稀土元素La(Ⅲ)对紫外辐射(UV-B:0.15Wm-2,0.45Wm-2)胁迫下大豆(Glycine max)幼苗的δ-氨基乙酰丙酸(ALA)、胆色素原(PBG)、原叶绿素(酸)(Pchl)、原卟啉IX(Proto-IX)、镁原卟啉(Mg-Proto)等5种叶绿素(Chl)合成中间产物含量及Chl降解关键酶-叶绿素酶(Chlase)活性的影响,从叶绿素的生物合成及降解角度诠释La(Ⅲ)对UV-B辐射胁迫下大豆幼苗叶绿素含量影响的机理。实验结果表明:La(Ⅲ)具有提高叶绿素生物合成中间产物——ALA(δ-氨基乙酰丙酸)、PBG(胆色素原)、Proto-IX(原卟啉IX)、Mg-Proto(镁原卟啉)含量的作用,促进Pchl(原叶绿素)转化为叶绿素,进而缓解UV-B辐射胁迫下中间产物PBG、Proto-IX和Mg-Proto的形成,使叶绿素的生物合成受阻,受阻位点为ALA→PBG。     

罗汉果查尔酮合成酶基因的生物信息学分析

查尔酮合成酶（chalcone synthase,CHS）是类黄酮生物合成的关键酶,在植物发育、防止UV损伤、抗病和逆境反应中起着重要作用。本研究通过EST测序,获得了罗汉果查尔酮合成酶基因序列（登录号：GU980155）。为了进一步了解罗汉果查尔酮合成酶基因的特征,我们将其与46种植物的查尔酮合成酶基因的核酸序列和氨基酸序列进行比对和进化分析。结果表明,罗汉果查尔酮合成酶基因的核酸序列和氨基酸序列与其它物种的查尔酮合成酶基因均具较高同源性,编码区相似性约为94%。使用PHYLIP和MEGA4分别构建了邻接树、最大似然树和最大简约树,但经bootstrap检验,最优树未能明确罗汉果查尔酮合成酶基因的系统发育地位。以紫花苜蓿查尔酮合成酶的三维结构为参考,利用同源建模的方法预测了罗汉果查尔酮合成酶的三维结构,发现罗汉果查尔酮合成酶具有保守的活性位点和空间结构。     

UV-B诱导拟南芥查耳酮合成酶（CHS）基因表达及其信号传导途径

应用RT-PCR技术研究了6个拟南芥（Arabidopsis thaliana）株系的查耳酮合成酶（CHS）基因转录对UV-B照射以及过氧化氢（H2O2）、D/L-NG -一甲基精氨酸（D-NAME、L-NAME）和2-苯基-l-4,4,4,4-四甲基咪唑啉-1-烃氧基-3-氧化物（PTIO）等化合物处理的响应。结果表明，在6个株系中，Fah1-2突变株UV-B伤害最为敏感，而野生型WS2对UV-B伤害耐受力最强；在15 μmol/m2/s UV-B照射2 h，CHS基因转录产物明显增加，但24 h后消失。H2O2对CHS基因转录没有显著作用，D-NAME 和L-NAME能抑制CHS在UV-B照射下表达转录的增加，而PTIO对CHS基因表达的抑制作用很弱。据此认为，CHS基因对UV-B照射响应的表达和转录不受NO和H2O2的调节     

La(Ⅲ)对酸雨胁迫下水稻萌发种子能量代谢的影响

为探索稀土元素镧La(Ⅲ)对酸雨(AR)胁迫下水稻萌发种子能量代谢的影响,试验采用蒸馏水和La(Ⅲ)浸泡水稻种子,用pH2.5的模拟酸雨处理种子,观测试验条件下水稻萌发种子的呼吸速率、过氧化氢酶(CAT)活性、线粒体蛋白、ATP含量及能荷(EC)。结果表明,随着酸雨胁迫时间的延长,La+AR组和AR组各项指标变化趋势基本一致,水稻种子呼吸速率先下降后上升,在AR胁迫第4天,呼吸速度达到最大,随后又下降。CAT活性和线粒体蛋白含量均呈逐渐上升趋势最后趋于平稳,ATP含量及EC水平先急剧上升,第5天达到最高值后有所下降。La+AR组各项指标均高于AR组,表明La(Ⅲ)浸种可缓解AR胁迫下上述各指标降幅,增强水稻种子对酸雨的抵抗能力,缓解酸雨对种子萌发的伤害。     

Ce（Ⅲ）对UV-B辐射胁迫下大豆幼苗N、P含量的影响

在温室模拟UV-B胁迫下,采用水培法研究稀土Ce(Ⅲ)对大豆(Glycine max)幼苗N、P吸收以及N代谢相关酶活性的影响.结果显示:UV-B辐射胁迫下,大豆幼苗叶片硝酸还原酶 (Nitrate reductase,NR)活性、硝态氮含量、磷含量较对照组均有显著下降,说明UV-B辐射严重抑制NR活性、使叶片内硝态氮(NO-3)和磷含量减少,而且高强度、长时间辐射时的抑制作用更大;而适宜浓度CeCl3(20mg*L-1)处理能提高叶片中NO-3和磷含量,缓解T1、T2胁迫下NO-3和磷含量的减少.     

Ce（Ⅲ）对UV-B辐射下大豆幼苗水分代谢影响的机理

为探讨稀土对UV-B辐射胁迫下植物水分代谢的影响,采用水培法研究Ce（Ш）对紫外辐射（UV-B,280～320nm）胁迫下大豆（Glycinemax）幼苗叶片气孔密度、气孔导度（Gs）、脱落酸（ABA）含量、过氧化氢（H2O2）含量、过氧化氢酶（CAT）活性的影响。结果表明：20mg·L^-1CeCl3处理显著增加了大豆幼苗叶片背面近轴气孔密度,高剂量UV-B（0.45W·m^-2）处理降低了气孔密度,与CK达显著差异;Ce（Ш）＋UV-B处理减轻了UV-B胁迫引起的气孔密度下降。动态曲线显示,较之CK,20mg·L^-1CeCl3提高了大豆幼苗的Gs,UV-B辐射使Gs下降,Ce（Ш）＋UV-B处理下Gs的下降趋势得到缓解,且最终达到较好的恢复效果。与CK相比,UV-B辐射导致ABA、H2O2积累,CAT活性提高,Ce（Ш）处理降低了UV-B辐射造成的ABA和H2O2的积累,提高了CAT活性。结果表明,Ce（Ш）处理减轻了UV-B辐射对大豆幼苗水分代谢的胁迫伤害。     

镧对UV-B辐射胁迫下大豆幼苗叶绿素含量的影响

采用水培实验方法研究了La对紫外辐射（UV—B2 0．15WM^-2,0．45Wm^-2）胁迫下大豆（Glycine max）幼苗叶绿素含量及叶绿素a／b值的影响。实验结果表明：与CK相比，无UV—B胁迫时20mgL^-1LaCl3能明显提高大豆幼苗的叶绿素含量，且叶绿素a的增幅（12．77％）大于叶绿素b（0．00）；UV—B处理使大豆幼苗叶绿素含量降低，且T2处理（0．45Wm^-2）中的下降幅度（12．18％）大于T1（0．15Wm^-2）处理，叶绿素a的降幅大于叶绿素b。但适量浓度的La溶液有抑制叶绿素含量降低的作用；在叶绿素含量变化动态图中，20mgL^-1LaCl2处理组叶绿素含量均高于CK组，也高于60mgL^-1LaCl3处理组，La＋UV—B处理组叶绿素含量与UV-B处理组走势近似。但降幅小于后者，即La具有提高大豆幼苗叶绿素含量、缓解UV—B辐射伤害的作用。     

La（Ⅲ）对UV—B辐射胁迫下大豆幼苗光氧化作用的影响

采用水培实验法研究了稀土La（Ⅲ）对紫外辐射（UV—B：0．15Wm^-2，0．45Wm^-2）胁迫下大豆（Glycinemax）幼苗体内O2^-和H2O2积累、抗坏血酸过氧化物酶（AsA—POD）活性变化和叶绿素（chl）光氧化降解的影响。实验结果表明：La（Ⅲ）可降低大豆幼苗体内的O2^-和H2O2含量、提高AsA—POD的活性，从而减轻光氧化作用对大豆幼苗chl的降解及对植株的伤害。     

Ce（Ⅲ）对UV-B辐射下大豆幼苗水分代谢的影响

采用水培法研究Ce（Ш）对紫外辐射（UV-B,280-320nm）胁迫下大豆（Glycine max）幼苗根系活力、光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）的影响。静态实验结果表明：20mg.L-1CeC l3处理抑制了UV-B辐射引起的根系活力降低;动态曲线显示,较之CK,20mg.L-1CeC l3提高了大豆幼苗的Pn和Tr,UV-B辐射处理使Pn、Tr下降,Ce（Ш）＋UV-B处理下Pn、Tr的下降趋势得到缓解,且最终达到较好的恢复效果。低UV-B（0.15W.m-2）辐射胁迫使得大豆幼苗水分利用效率（WUE）高于CK（第1天-第4天）,但恢复期（第6天-第9天）WUE急剧下降;高UV-B（0.45W.m-2）辐射下WUE低于CK,降幅明显。Ce（Ш）＋UV-B组大豆幼苗WUE下降幅度小于UV-B组,且恢复后期（第7天-第9天）WUE迅速提升。实验结果表明Ce（Ш）有效缓解了UV-B辐射对大豆幼苗水分代谢的胁迫。     

芸薹属查尔酮异构酶基因家族RNA干扰载体的构建

作为类黄酮途径的第二步关键酶,查尔酮异构酶(chalcone isomerase,CHI)催化四羟基查尔酮成为柚皮素,用于合成各种类黄酮物质,影响多种性状。芸薹属含有多种重要的油料、蔬菜和观赏植物。本研究从甘蓝型油菜克隆了芸薹属CHI基因家族的干扰片段BCHII(761bp),采用NcoⅠ+AatⅡ和BamHⅠ+XbaⅠ双酶切方案分别将其反义片段和正义片段亚克隆到植物RNA干扰(RNAi)平台载体pFGC5941M的启动子与间隔区、间隔区与终止子之间,形成了11674bp的RNAi载体pFGC5941M-BCHII(简称pBCHII),多种PCR检测表明2个片段的插入方向正确,重组载体完整,将其转化根癌农杆菌菌株LBA4404以后获得了工程菌株LBA4404-pBCHII-①。本研究结果将促进研究CHI与芸薹属异花授粉、植株色彩、黄籽和抗逆性等性状的关系和开展相关分子育种。     

安祖花Arizona品种遗传转化体系的优化及矮牵牛查尔酮合成酶基因(PhCHS)的导入

安祖花(Anthurium andraeanum)是近年来非常流行的年宵花卉之一。为了优化安祖花的遗传转化体系,本研究以安祖花Arizona品种组培苗的叶片为外植体,将构建好的重组质粒p SN1301-HYG-Ph CHS在根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)GV3101介导下转化安祖花。优化后的体系为:首先将组培苗幼嫩叶片切块后置于1/3 MS预培养基(附加200 mg/L NH4NO3,0.5mg/L BA,0.05 mg/L 2,4-D,5g/L琼脂,30g/L蔗糖)中预培育3 d,然后用根癌农杆菌(菌液OD600=0.5)侵染10 min,将侵染过的叶片接种于MS培养基,28℃黑暗条件下共培养3 d,之后转移到附加有500 mg/L羧苄青霉素和30 mg/L潮霉素的愈伤诱导培养基中进行筛选。结果表明,抗性愈伤组织形成率可达到5%~6%。对体系优化过程中获得的14株抗性转基因植株进行PCR检测,其中9株为阳性,证实矮牵牛查尔酮合成酶基因(Petunia hybrida chalcone synthase gene,PhCHS)已经转入安祖花Arizona中。该研究结果为利用转基因方法改良安祖花品种提供了技术保障。     

铈对UV-B胁迫下大豆幼苗光合原初反应的影响

用水培法研究了Ce（Ⅲ）对紫外辐射（UV-B,280～320nm）胁迫下大豆幼苗光合原初反应的影响。结果表明,20mg·L-1CeCl3能有效减缓紫外辐射（T1/3.34kJ·m-2和T2/11.76kJ·m-2）胁迫所导致的叶绿素与类胡萝卜素含量减少、光能转换效率（Fv/Fm）及传递能力（Fv/F0）降低,且对低剂量胁迫的调控效果优于高剂量,即以上指标Ce＋T1〉T1,Ce＋T2〉T2,Ce＋T1〉Ce＋T2。从光合原初反应的能量分配看,Ce（Ⅲ）能促使大豆叶片吸收光能的总量增加,加快内囊体膜上光电的转换和电子的传递,降低UV-B辐射伤害而导致的过剩激发能积累,从而消除过剩激发能诱发的膜脂过氧化对光合器官的潜在威胁。     

La与UV-B辐射胁迫对大豆叶片细胞叶绿体超微结构的影响

采用水培法研究了稀土La（Ⅲ）对紫外辐射（UV-B：0.15Wm^-2,0.45Wm^-2）胁迫下大豆（Glycine max）叶片细胞超微结构尤其是对叶绿体结构的影响。结果表明：La（Ⅲ）处理下叶绿体中的类囊体片层排列整齐、有序、清晰;UV-B辐射胁迫下叶绿体内类囊体片层紊乱、膨胀甚至模糊不清,高强度UV-B辐射（T2）对叶绿体的影响大于低强度辐射（T1）;而La（Ⅲ）能够影响UV-B辐射胁迫下叶绿体在细胞环境内的空间分布,减轻UV-B辐射对叶绿体外膜的破坏,使叶绿体内类囊体片层变得有序清晰,且对低强度UV-B辐射（T1）的缓解效果优于高强度（T2）。     

Ce(Ⅲ)对UV-B胁迫下大豆幼苗光呼吸的影响

采用水培法研究Ce(Ⅲ)对紫外辐射(UV-B0.15Wm-2,0.45Wm-2)胁迫下大豆(Glycine max)幼苗光呼吸速率(Pr)、光合速率(Pn)和叶绿素(Chl)含量的影响.实验结果表明与CK相比,元UV-B胁迫时20mg·L-1CeCl3能够有效提高Pr和Pn;UV-B处理使Pn与Chl含量降低,Pr增加;Ce UV-B组的Pr、Pn和Chl含量曲线走势均高于UV-B组.通过对Pr、Pn和Chl含量3项指标研究表明,20mg·L-1CeCl3能提高UV-B胁迫下大豆幼苗的Pr、Pn和Chl含量,通过提高Pr可消耗过多的光能,减轻UV-B辐射对大豆幼苗光合器官的伤害.抑制UV-B辐射胁迫下大豆幼苗Pn的下降,缓解Chl的降解,增强植物的抗逆性.     

几种土壤锰结构对Cr（Ⅲ）的氧化与锰矿物类型

以几种土壤锰结核为实验材料，研究了不同氧化锰对Cr(Ⅲ）的氧化特性。结果表明，供试锰结核对Cr(Ⅲ）的氧化能力大小顺序为N1－1＞N4－1＞N2－1＞N5－1，与他们所含量还原性锰含量顺序不一致。换算的还原性锰对Cr(Ⅲ）的氧化后，则其顺序为N4－1＞N2－1＞N1－1＞N5－1。由组成供试锰结核的主要氧化锰矿物得知，对Cr(Ⅲ）的氧化能力：钠水锰矿＞锂硬锰矿＞钙锰矿。这可能与氧化锰矿物的结晶程度、晶体构造和Mn(Ⅳ）含量的差异以及Cr(Ⅲ）在氧化锰表面的吸附位置有关。     

UV-B辐射增强对水稻蛋白质及核酸的影响研究

盆栽试验研究UV B辐射增强对水稻蛋白质及核酸的影响结果表明 ,UV B辐射增强抑制水稻生长 ,降低水稻生物量和水稻叶片可溶性蛋白质及核酸含量。随UV B辐射的增强 ,水稻叶片蛋白水解酶和核糖核酸酶活性上升 ,硝酸还原酶活性下降 ,叶片总游离氨基酸含量增加。     

淹水培养时间对水稻土中Fe（Ⅲ）异化还原能力的影响

为了模拟水稻土淹水过程,探讨不同淹水培养时间水稻土中铁还原微生物群落利用不同碳源的活性变化特征,以接种不同淹水时期的浙江水稻土浸提液作为微生物群落来源,以人工合成的Fe（OH）3为惟一的电子受体,不同碳源作为惟一电子供体,在30℃恒温条件下厌氧培养,定期测定Fe（Ⅱ）含量和pH值变化,采用Logistic模型进行动力学分析。研究结果表明,葡萄糖作为电子供体时,不同淹水时期的微生物群落总体上对Fe（OH）3还原反应有较快的响应;丙酮酸盐作为碳源时,铁还原反应启动的时间整体迟于葡萄糖,Fe（Ⅱ）累积量在反应30d才表现出显著累积并逐渐趋于稳定;淹水20d的微生物群落能最先利用乳酸盐还原Fe（Ⅲ）,反应15 d的Fe（Ⅱ）累积量达到601.60 mg.L^-1;淹水30 d的铁还原微生物群落对乙酸盐的利用能力增强,最大Fe（Ⅱ）累计量升高到538.47 mg.L^-1,Fe（Ⅲ）还原率达到75.81%。不同淹水时期利用各种碳源的体系pH表现为葡萄糖从中性下降至酸性,丙酮酸盐和乳酸盐中性偏酸,乙酸盐的pH略微偏碱,不同淹水时期出现的水稻土微生物群落结构不同是导致Fe（OH）3还原能力不同的主要原因。不同的碳源利用可以指示不同的铁还原微生物群落变化：淹水培养早期的铁还原微生物群落对葡萄糖和丙酮酸盐的利用较为迅速和显著,同一时期出现的微生物群落不能以乙酸盐作为电子供体;淹水培养后期的铁还原微生物群落以乳酸盐和乙酸盐为优势碳源来还原Fe（OH）3。     

酿酒葡萄分支酸合成酶基因（VvCS）的克隆与表达分析

本研究以酿酒葡萄（Vitis vinifera）品种赤霞珠（Cabernet Sauvignon）及霞多丽（Chardonnay）为试材,采用in silico克隆和分子克隆相结合的策略,从果实中克隆到分支酸合成酶基因,命名为VvCS。该基因的cDNA编码区全长1312bp,编码436个氨基酸残基,预测其编码蛋白质分子量为46.9kD,等电点为7.8;生物信息学分析显示VvCS的DNA全长7117bp,包含13个外显子和12个内含子,定位于葡萄的第13号染色体上。VvCS编码的蛋白与其它植物来源的分支酸合成酶在氨基酸水平上的同源性为75%左右;实时荧光定量PCR分析表明VvCS在葡萄果实、茎、叶和叶柄组织中均有表达,且在果皮、果肉和种子中的表达变化趋势相似,与盛花后5周的果实相比,盛花后11周果实各部位中VvCS表达丰度均有不同程度增加。     

低能氮离子束与UV-B增强对水稻光合及蒸腾速率的影响

为进一步探索缓解增强UV-B辐射对植物光合系统损伤效应的方法,该文研究了在3种不同剂量低能氮离子束的作用下,增强UV-B辐射对水稻光合作用日变化以及光合色素含量的影响。结果表明,增强UV-B辐射(16.46 kJ/m2·d)降低了水稻孕穗前期叶片的净光合率（Pn)、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）以及叶绿素a（Chla）和叶绿素b（Chlb）的含量,而提高了水分利用率（WUE)、类胡萝卜素的含量以及叶绿素a与b（Chla/Chlb）的值。与单独增强UV-B辐射处理相比,剂量为3.0×1017 N＋/cm2的低能氮离子束和增强UV-B辐射复合处理显著的提高了Pn、Tr、Gs、Ci以及光合色素含量等指标。因此,剂量为3.0×1017 N＋/cm2的低能氮离子束处理可能缓解了增强UV-B辐射对水稻造成的损伤。研究结果可为深入探索离子束生物技术和多种诱变源对水稻生理特性的综合效应提供参考。