干旱胁迫下‘宁玉’草莓生长发育及相关基因表达特点

为分析基因诊断草莓在干旱逆境条件下生长状态的可行性,以‘宁玉’草莓为试材,调查了不同干旱胁迫条件下的生长特点以及与生长素合成、脱落酸合成、花果发育、色素合成相关的10个基因的表达情况。研究结果表明:在不同干旱条件下草莓均可完成从营养生长到生殖生长的生命周期,所选基因也都行使并完成了其调控功能。与对照植株相比,在轻度和中度干旱胁迫(50%~65%土壤持水量)条件下,草莓植株的物候期较对照(80%土壤持水量)提早,而在严重干旱胁迫(35%土壤含水量时)条件下延缓,随着干旱胁迫条件的加重,草莓植株、叶片、果实明显变小,果实着色加深。每个基因在不同干旱条件下表达水平的变化趋势基本一致,且都与相应的物候期以及生长发育时间长短的变化情况相一致,但所选基因在几种干旱条件下其表达开始的早晚、表达水平的高低以及表达相应程度持续时间的长短存在不同。在轻度和中度干旱条件下,这些基因的表达时间提早,但持续时间较短,表达水平高于对照;而在重度干旱条件下,这些基因的表达开始的时间较对照延缓,表达水平较低但持续时间拉长。上述研究结果表明,利用基因的表达信息可以提前推断草莓植株在不同干旱条件下的生长发育状态,了解干旱胁迫对草莓生长发育的影响以及为是否需要提早采取管理措施等提供重要依据。     

干旱胁迫对草莓叶片膜保护酶系统的影响

干旱胁迫对草莓(丰香)叶片膜脂过氧化及膜保护酶活性的研究表明,在干旱胁迫初期、中期(2～8 d),草莓叶片中SOD、POD、CAT活性均随水分胁迫时间的延长而表现出上升的变化趋势,MDA含量亦随之逐渐增加.但在干旱胁迫后期(8～12 d),SOD、POD、CAT活性均表现出下降的变化趋势,MDA含量仍逐步增加.研究结果亦揭示细胞膜MDA含量及保护酶活性指标可作为草莓抗旱性鉴定的标志性特征指标.     

蔗糖转化酶家族基因进化、表达及对草莓果实糖分积累的影响

在草莓蔗糖碱性/中性转化酶家族基因(Fa.A/N-Inv)成员序列分析的基础上,以‘申阳’和‘红颜’草莓为材料,利用实时定量PCR技术分析了Fa.A/N-Inv家族基因在不同条件下的表达模式,利用分光光度法测定了果实发育过程中A/N-Inv酶活性,利用高效液相色谱法分析了果实发育阶段糖分积累规律。结果表明:(1)Fa.A/N-Inv是由8个成员组成的多基因家族;(2)4个Fa.A/N-Invs不仅具有组织特异性,还具有果实发育阶段特异性和品种特异性表达特点;(3)4个Fa.A/N-Invs的表达受细胞分裂素(BA)、赤霉素(GA)和生长素(IAA)诱导;(4)蔗糖和葡萄糖作为A/N-Inv酶促反应的底物和产物,分别对4个Fa.A/N-Invs转录表达起正、负反馈调节作用,此外蔗糖还可作为一种信号分子诱导Fa.A/N-Invs表达;(5)‘申阳’草莓A/N-Inv酶活性在绿果阶段低于‘红颜’,其余阶段均高于‘红颜’;(6)成熟果实中蔗糖含量‘红颜’(50.7 mg·g~(-1) FW)约为‘申阳’(23.2 mg·g~(-1) FW)的2倍。     

矮牵牛B-box型锌指蛋白基因PhBBX8的克隆与表达分析

利用矮牵牛（Petunia hybrida）基因表达谱芯片筛选出应答低温胁迫的相关基因,从中发现1个B-box型锌指蛋白基因PhBBX8。通过RT-PCR克隆得到该基因的编码区序列（CDS）,为1 242 bp,预测其编码氨基酸413 aa,N端含有2个B-box盒,C端含有1个CCT结构域。系统进化树分析发现,PhBBX8与拟南芥AtBBX8等聚类为一支。利用半定量RT-PCR检测其在根、茎、叶和花中的表达特性,结果表明该基因在花中表达量较高,其次为根,而在茎和叶中表达较弱;利用实时定量PCR检测了在低温、干旱、ABA、MeJA、高盐和高渗胁迫处理下矮牵牛叶片中PhBBX8的诱导表达情况,结果表明,PhBBX8表现出不同程度的上调,其中除干旱胁迫外,其他胁迫下上调倍数都较高,初步推测该基因与矮牵牛应答低温等非生物逆境相关。     

一串红对水分胁迫的生理响应

以5个一串红品种(系)为试材,在水分胁迫,即干旱胁迫和水涝胁迫2种处理下的生理反应,测定一串红叶片相对含水量、电导率、丙二醛(MDA)含量、游离脯氨酸(Pro)和可溶性蛋白含量的变化。结果表明:在干旱胁迫处理下,胁迫8 d后,一串红叶片伤害度、MDA含量和游离脯氨酸(Pro)含量明显增加;可溶性蛋白含量呈平稳下降;叶片相对含水量在第11天后明显下降。在水涝胁迫处理下,一串红叶片相对含水量没有明显变化;水涝胁迫4 d后,叶片伤害度呈明显增加趋势;MDA含量和游离脯氨酸(Pro)含量总体呈上升趋势;可溶性蛋白含量持续下降。一串红水分胁迫耐受临界点在干旱胁迫下8 d左右、水涝胁迫下4 d左右,在栽培过程中应注意掌握水分供给时间及防止持续水涝影响一串红正常生长。     

大岩桐水分胁迫生理生化的研究

以大岩桐组织培养苗为试材,在浓度为5％、15％、25％、35％的聚乙二醇(PEG-6000)人工模拟干旱条件下进行干旱胁迫试验,对叶绿素含量、膜透性等几个生理生化指标进行测定研究.结果表明:大岩桐对干旱胁迫非常敏感.在5％浓度的PEG处理下时,部分植株叶片就发生萎蔫甚至死亡.干旱胁迫对大岩桐叶片叶绿素、MDA、电导率、POD的影响表现为:随着干旱胁迫浓度的升高,叶绿素含量呈下降趋势;MDA、质膜透性呈上升趋势;POD呈先升后降趋势.     

盐和干旱胁迫及光质对猕猴桃叶片维生素C含量与合成基因表达的影响

【目的】探究盐和干旱胁迫及不同光质对猕猴桃维生素C(Vc)合成的影响,为解析猕猴桃维生素C响应以上胁迫的调控机制提供理论基础。【方法】以毛花猕猴桃为试材,测定其在盐、干旱和光照3种胁迫下叶片Vc含量及Vc代谢关键基因的变化。其中,盐胁迫包括了低盐、中盐、高盐和无盐对照4种溶液条件,干旱胁迫采用了PEG6000溶液模拟轻度干旱、中度干旱、重度干旱和清水对照条件,光质环境模拟了蓝光、红光、白光和红蓝1∶1混合光4种不同光质条件。【结果】受到低浓度的盐环境(3 g·L^-1NaCl溶液)、干旱胁迫和红蓝混合光的影响,毛花猕猴桃叶片维生素C含量迅速积累;实时荧光定量PCR分析发现,维生素C合成途径相关基因AceGME、AceGMP和AceGGP受到胁迫,其表达模式的改变是促进了维生素C含量变化的潜在原因。【结论】发现利于提高猕猴桃维生素C含量的几种胁迫条件,发掘了不同胁迫所影响的Vc合成关键基因,为后续阐明猕猴桃维生素C响应不同环境条件的机制研究提供了数据支撑。     

水分胁迫下两种卷柏抗旱性研究

对卷柏和圆枝卷柏在干旱胁迫条件下,叶片相对含水量、质膜透性、丙二醛含量(MDA)、叶绿素含量及超氧化物歧化酶活性(SOD)5项指标进行了比较研究。结果表明:随着干旱胁迫天数的增加,2种植物的叶片相对含水量均呈下降趋势,质膜透性、丙二醛含量均呈上升趋势,叶绿素含量不同程度下降,SOD活性先上升后下降,其中圆枝卷柏出现拐点的时间早于卷柏。综合分析表明,卷柏比圆枝卷柏更抗旱。     

欧洲葡萄‘粉红亚都蜜’NAC基因DRL1负向调节植物抗旱性

以欧洲葡萄‘粉红亚都蜜’（Vitis vinifera‘Yatomo Rose’）为材料，利用荧光定量PCR技术和转基因技术研究葡萄NAC转录因子DRL1基因对逆境的响应。欧洲葡萄‘粉红亚都蜜’在激素和逆境胁迫下，DRL1表达呈下降趋势，其中以ABA和干旱胁迫处理最为显著。在ABA处理下DRL1转基因烟草株系种子萌发率和根长均高于野生型。干旱处理下，转基因植株对干旱的耐受性降低，同时胁迫相关基因NtLEA5、NtP5CR1、NtPSCS1、NtERD10C和NtDREB3的表达水平比野生型显著下降。此外，DRL1转基因烟草茎中柱发育受到抑制，尤其是导管横切面积仅为野生型的58%。以上结果表明，DRL1基因可能作为1个负向调节子参与植物的干旱胁迫。     

干旱胁迫对豇豆品质与抗氧化酶活性的影响

以德州白条豇豆品种为试材,研究了正常水分(对照)、轻度干旱胁迫和中度干旱胁迫等处理对豇豆品质与叶片抗氧化酶活性的影响。试验结果表明,同对照相比,轻度与中度干旱胁迫下,豇豆叶片的相对含水量、光合特性和叶绿素含量呈逐渐下降的变化趋势,且随着胁迫程度的加大,降幅越大;而豇豆荚果的维生素C、硝酸盐与可溶性糖含量则随胁迫程度的加剧呈逐渐升高的趋势。同时,叶片的SOD、CAT活性在干旱胁迫条件下显著升高,叶片丙二醛含量和相对电导率亦明显上升,且在中度干旱胁迫下的升高幅度明显大于轻度胁迫,说明干旱胁迫程度的加剧对豇豆的细胞膜伤害较大,导致豇豆代谢紊乱而发生膜脂的过氧化。综合分析认为,干旱胁迫能使豇豆叶片的生理特性发生改变,并导致豇豆产量显著降低,但对荚果品质有一定的改善效应。     

药用蒲公英低温和高温胁迫下内参基因筛选与相关基因表达分析

为研究不同温度胁迫下药用蒲公英最适内参基因与温度响应相关基因的表达,分别以低温（4 ℃）和高温（38 ℃）胁迫0、3、6、12、24和48 h共12个处理的叶片为材料,选取10个候选内参基因18S、EF1α、TUB、40S、GAPDH、β-actin、ACT11、TUA、60S和SKIP,利用RT-qPCR技术以及geNorm、NormFinder和BestKeeper软件评价其稳定性。利用筛选出的最适内参基因对药用蒲公英12个温度响应基因（AP2/ERF、Dof、ICE1、MYB、bZIP、NTL6、HSF、Gols、HSP、NAC、XCT和WRKY）的表达水平进行定量分析。结果显示：温度胁迫下药用蒲公英最适内参基因为18S和GAPDH;药用蒲公英AP2/ERF、HSF、Glos、HSP、NAC、XCT基因在低温和高温胁迫下均为先上调后下调表达,bZIP、NTL6在温度胁迫下波动变化,Dof、ICE1、MYB在低温胁迫下先上调后下调表达,高温胁迫下持续下调表达,WRKY在高温胁迫下表达量远远高于低温胁迫。依据基因表达量推测,药用蒲公英低温和高温胁迫的响应机制存在差异,AP2/ERF、Dof主要响应低温胁迫,HSF、XCT、WRKY主要响应高温胁迫。     

SOD对草莓叶片光抑制的防御作用

草莓营养生长期间,田间草莓叶片光化学效率(Fv／Fm)和表观量子效率(AQY)晴天上午随PAR升高而降低,午后随PAR降低而升高,中午时分丙二醛(MDA)含量达到最高,而光合速率(Pn)则出现低谷,说明午间强光使光合作用发生光抑制。超氧物歧化酶(SOD)活性中午14时以前为增加趋势,以后下降。遮阴60％,Fv／Fm与AQY明显提高,MDA含量降低,SOD活性减弱。强光下施用SOD抑制剂(DDTC),可使Pn、AQY及Fv／Fm明显降低,光抑制加重,而适当遮阴条件下喷施同一浓度DDTC影响较小,表明SOD在强光下对草莓叶片光合机构具有保护作用。     

高温和干旱胁迫对尾巨桉幼苗生理特性的影响

以木本植物尾巨桉无性系幼苗为试验材料,研究高温(40℃)和干旱胁迫(停止浇水)对其生理特性的影响。结果表明：随着高温和干旱胁迫处理时间的延长,幼苗受害指数、膜透性、丙二醛含量和脯氨酸含量均有不同程度的增高;叶片含水量、叶绿素含量均明显降低,干旱胁迫的影响大于高温胁迫的影响。     

几种环境胁迫对海州常山形态和生理特性的影响

以1a生盆栽海州常山根蘖苗为试材,通过水分和盐胁迫处理,研究海州常山在几种环境胁迫下的形态和生理生化变化特性。结果表明:逆境胁迫对海州常山形态和生理生化特征产生显著影响。干旱胁迫下第14天叶片出现萎蔫且不能在夜间自行恢复,复水后有60%的苗木能恢复生长;湿害胁迫至第7～10天有60%的苗木下部2～3片叶变黄,且基部有皮孔出现;涝害胁迫初期,苗木基部出现肥大白色皮孔,第8天叶片萎蔫、失绿、脱落;在大于或等于0.6%盐胁迫下叶片出现大量脱落,甚至整株死亡。随着胁迫强度的加大与时间的延长,细胞相对质膜透性逐渐增大,SOD酶活性出现先升高后降低的趋势,脯氨酸含量在高强度胁迫下急剧增加。综合分析认为,海州常山具有一定强度的抗旱、耐水湿和耐盐特性,但不适宜在长时间水涝环境下生长。     

茶树DHAR酶基因的克隆与非生物胁迫响应分析

利用RT-PCR技术从茶树‘龙井43’cDNA中克隆得到1个编码茶树脱氢抗坏血酸还原酶基因CsDHAR，该基因全长639 bp，编码212个氨基酸，属于谷胱甘肽转移酶（GST）超级家族成员，具较高保守性。系统进化分析结果表明CsDHAR蛋白与拟南芥DHAR1、DHAR2进化关系近，在不同物种间，与毛果杨、胡杨等植物亲缘关系较近；理化性质分析表明CsDHAR属于亲水性蛋白；结构分析表明CsDHAR蛋白具典型功能结构域，三级结构主要由α–螺旋和不规则卷曲构成。荧光定量PCR分析显示，CsDHAR在茶树叶片不同发育阶段表达量差异不显著；对‘龙井43’与‘安吉白茶’中CsDHAR进行荧光定量PCR分析，‘龙井43’在低温、高温处理4 h表达量最高、干旱和高盐处理24 h表达量最高；‘安吉白茶’在高温、高盐处理4 h表达量最高，干旱处理2 h表达量最高。不同逆境胁迫下CsDHAR均被诱导表达，表明该基因参与茶树响应逆境胁迫调节过程。     

高温干旱胁迫对牡丹叶PSⅡ功能及光能分配的影响

以耐旱的“胡红”和对干旱敏感的“洛阳红”2个不同抗性的牡丹品种为试材,研究了高温干旱协同胁迫下的牡丹叶片PSII功能及光能分配特性,以期为提高干旱胁迫下的牡丹抗性提供理论依据和实践支持。结果表明:高温干旱胁迫引起了2种牡丹叶片PSⅡ初始荧光(F0)、光下叶片初始荧光(F0′)、非光化学猝灭系数(qN)、天线热耗散百分率(Hd)、反应中心非光化学耗散百分率(Ex)的增加和最大荧光(Fm)、可变荧光(Fv)、暗适应最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光能转换效率(Fv′/Fm′)、叶绿素荧光光化学猝灭系数(qP)、表观光合电子传递速率(ETR)的降低。胁迫前4d2个牡丹品种具有一定的光合保护机制,PSⅡ叶绿素荧光能量分配与对照无显著差异,PSⅡ功能没受到影响。但6d后光合保护机制受损严重,叶绿素荧光能量分配变化显著,Hd逐渐增加第12天时“胡红”和“洛阳红”分别比对照增加118.9%、153.0%。Pc和ETR逐渐降低,第12天时“胡红”Pc、ETR和“洛阳红”Pc、ETR分别比对照降低70.7%、73.8%和84.9%、97.2%。说明进入PSⅡ反应中心的能量减少,通过天线热耗散的能量增多,PSⅡ功能受抑。胁迫中后期2个牡丹品种间叶绿素荧光能量分配差异显著,抗性较差的“洛阳红”Hd和Ex百分率高于抗性较强的“胡红”,Ex增加造成光合机构更严重的可逆失活及破坏。表明抗性较强的“胡红”比抗性较弱的“洛阳红”,遭受高温干旱胁迫时光抑制程度更低,仍能维持相对较高的PSⅡ实际光能转换效率。     

Ellagic acid attenuates hypoxic-ischemic brain injury by alleviating autophagy

AIM:To investigate whether ellagic acid (EA) attenuates hypoxic-ischemic encephalopathy (HIE) by down-regulating autophagy. METHODS:In vivo, Sprague-Dawley rats (n=17) were randomly divided into 3 groups:5 rats for sham group, 6 rats for HIE group and 6 rats for HIE+EA pretreatment group. The rats in HIE+EA pretreatment group were treated with EA (10 mg/kg, 10 mL/kg, suspended in corn oil, ig). After 24 h of operation, the rats from each group were sacrificed and their brains were collected. TTC staining and HE staining were used to define the infarct areas and brain structure. The autophagy-related proteins beclin-1, P62, LC3-Ⅱ/-I and Atg5 in the cortex in each group were compared by Western blot. In vitro, PC12 cells were divided into 3 groups:control group, CoCl₂ group and CoCl₂+EA pretreatment group. CoCl₂ at 800 μmol/L was added to the PC12 cells to induce an anoxic environment. The PC12 cells were pretreated with EA at 8 μmol/L and the cell viability was measured by CCK-8 assay. The production of reactive oxidative species (ROS) in the cells was detected by flow cytometry with DCFH-DA staining. MDC staining and TMRE staining were applied to reflect the extent of autophagy and the state of apoptosis, respectively. The autophagy-related proteins in PC12 cells were also investigated. RESULTS:In HIE group, 7-day-old rats were given the operations and the their large infarct areas in the hemisphere were observed by TTC staining. HE staining displayed the injured hemispheres which contained few neurons, and exhibited edema status and serious structural damage. EA pretreatment decreased the infarct area and alleviated the damage to hemisphere with more visible neurons, compared with HIE group. Compared with sham group, the levels of autophagy-related proteins Atg5, beclin-1 and LC3-Ⅱ/-I in the cortex were increased (P<0.01), and P62 protein expression was decreased (P<0.01) in HIE group. Compared with HIE group, the protein expression of Atg5, beclin-1 and LC3-Ⅱ/-I was decreased (P<0.01) and P62 protein expression was increased in HIE+EA pretreatment group (P<0.01). In vitro, compared with CoCl₂ group, the PC12 cells in CoCl₂+EA pretreatment group showed a lower ROS level. Moreover, the cells in CoCl₂+EA pretreatment group exhibited higher mitochondrial membrane potential than that in CoCl₂ group. MDC staining in CoCl₂ group showed high value of fluorescence and increased number of autophagosomes. EA pretreatment reduced the number of autophagosomes and the extent of autophagy to protect PC12 cells. Furthermore, the protein levels of Atg5, beclin-1 and LC3-Ⅱ/-I in CoCl₂ group were higher (P<0.01), and the protein expression of P62 was lower (P<0.01) than those in control group. In CoCl₂+EA pretreatment group, the protein levels of Atg5, beclin-1 and LC3-Ⅱ/-I were decreased (P<0.01) and the protein expression of P62 was increased as compared with CoCl₂ group (P<0.01). CONCLUSION:EA pretreatment attenuates autophagy to protect the neurons against HIE injury.     

枇杷7个脱水素基因表达差异分析

为进一步明确枇杷（Eriobotrya japonica Lindl.）中不同脱水素基因家族成员（EjDHN）的功能和响应机制,以白沙枇杷品种‘宁海白’为试材,分析了7个EjDHN基因在不同器官、果实发育期及ABA和干旱胁迫条件下的表达模式。结果表明,EjDHN5在各器官中表达量都比较高,EjDHN4主要在花中表达,EjDHN2、EjDHN3、EjDHN6和EjDHN7主要在茎中表达。在果实发育过程中,除EjDHN3外,其他家族成员均与种子发育有关;而EjDHN2和EjDHN5在果肉中表达量较高且与果肉发育有关。7个EjDHN基因在枇杷叶片中的季节性表达变化趋势基本一致,均在冬季表达量最高,而EjDHN1、EjDHN2、EjDHN4和EjDHN5在初夏也有较高的表达量。在干旱胁迫后,叶片中7个EjDHN基因的表达均出现显著增强趋势,其中EjDHN6增幅最大。各基因对ABA处理也有不同响应,以EjDHN6最为敏感。