微管骨架和PP1/PP2A蛋白磷酸酶在ALA-ABA调控苹果叶片气孔运动中的作用

以苹果离体叶片下表皮为材料,利用不同药剂,结合激光扫描共聚焦显微镜观察和qRT-PCR等技术,从气孔开度、保卫细胞H_2O_2水平和基因表达等方面,研究了微管骨架和PP1/PP2A蛋白磷酸酶在5–氨基乙酰丙酸(ALA)抑制脱落酸(ABA)诱导的气孔关闭过程中的作用及可能的调控机制。结果表明,微管解聚剂长春碱(Vinblastine,VBT)可以消弱ALA对苹果叶片气孔开放的促进效应,而微管稳定剂紫杉醇(Taxol)可以削弱ABA诱导的气孔关闭效应,说明ALA抑制ABA诱导的苹果叶片气孔关闭过程依赖于保卫细胞的微管聚合。与此同时,外源ALA可以逆转ABA对微管蛋白编码基因TUB1、MAP65-1和MAP65-3表达的抑制效应,说明ALA通过促进保卫细胞微管骨架聚合来促进气孔开放。另一方面,PP1/PP2A蛋白磷酸酶抑制剂冈田酸(OA)既能引起微管解聚,也能引起气孔关闭,说明保卫细胞的微管聚合和气孔开放受到PP1/PP2A的正调控;同时,OA促进保卫细胞H_2O_2积累,导致微管解聚和气孔关闭。以上结果表明,ALA可能通过促进苹果叶片保卫细胞PP1/PP2A蛋白磷酸酶活性,抑制ABA诱导的H_2O_2积累,促进微管蛋白基因表达和微管聚合,抑制ABA诱导的气孔关闭,从而为苹果叶片光合气体交换打开气孔通道。这为ALA在农业生产上的应用提供理论依据。     

5-ALA诱导的黄酮醇积累参与调节苹果叶片气孔开度

以苹果离体叶片为材料,发现外源5-ALA处理可以诱导下表皮保卫细胞内黄酮醇含量显著上升。在5-ALA预处理抑制外源ABA诱导气孔关闭的同时,叶片保卫细胞ROS含量下降,而用外源槲皮素及山奈酚等黄酮醇预处理,也抑制了ABA诱导的苹果叶片气孔关闭,并且降低保卫细胞ROS含量。此外,槲皮素和山奈酚可以抑制外源H₂O₂诱导的苹果叶片气孔关闭。以上结果喻示,5-ALA诱导苹果叶片气孔开放与其上调保卫细胞中黄酮醇含量而后降低活性氧含量有关。     

胞质pH参与5–氨基乙酰丙酸诱导的苹果叶片气孔开放

为了揭示5–氨基乙酰丙酸(ALA)调控气孔运动的机制,以‘富士’苹果试管苗叶片下表皮为材料,研究了ALA调节气孔运动与胞质pH的关系,发现脱落酸(ABA)和苄胺(弱碱)可以诱导气孔关闭,并引起胞质pH和活性氧(ROS)显著上升;ALA和丁酸(弱酸)可以抑制ABA诱导的气孔关闭,同时抑制胞质pH和ROS上升。苄胺能减弱ALA对ABA诱导气孔关闭的抑制效应,而ALA和丁酸则抑制外源H_2O_2和Ca~(2+)诱导的气孔关闭。这些结果表明,胞质pH处在ALA调节气孔运动信号途径的上游参与气孔调节。qRT-PCR分析结果显示,ABA诱导苹果叶片下表皮细胞液泡膜H~+-ATPase编码基因Mdvha-c2和Mdvha-c3上调表达,而ALA则抑制这种效应,说明ALA可能通过抑制液泡膜离子泵活性,减少胞质H~+向液泡内运输,导致胞质酸化,从而促进气孔开放。因此,ALA对苹果叶片气孔运动的调节效应可能经由胞质pH途径实现。     

外源5–氨基乙酰丙酸促进苹果叶片气孔开放机理的初探

以‘富士’苹果离体叶片下表皮组织为材料,借助药剂处理、光学显微镜和激光扫描共聚焦显微镜(LSCM),研究了外源5–氨基乙酰丙酸(5-ALA)促进气孔开放效应及其可能机制。结果表明,5-ALA能够促进光、暗条件下苹果叶片气孔开放,阻止外源ABA和H2O2诱导的气孔关闭,还能逆转Ca2+诱导的气孔关闭。5-ALA处理后,苹果叶片保卫细胞内源H2O2和Ca2+含量显著下降。根据这些结果推测,5-ALA可以通过下调苹果叶片保卫细胞H2O2和Ca2+含量来促使气孔开放。     

外源ALA缓解ABA抑制草莓根系伸长生长的机理研究

以栽培草莓‘红颜’（Fragaria×ananassa Duch.‘Benihoppe’）为材料，探讨5–氨基乙酰丙酸（ALA）与脱落酸（ABA）以及生长素（IAA）之间的关系，以期为ALA在草莓生产上应用提供理论依据。结果显示，外源ABA处理抑制草莓根系伸长生长，而ALA缓解ABA的抑制效应。ABA处理降低草莓根尖内源生长素含量，ALA则促进内源ABA含量提高。ABA和（或）ALA处理对草莓根尖ABA生物合成关键基因NCED1、NECD2，以及ABA氧化代谢基因CYP707A的表达没有显著影响。但ABA处理诱导其受体基因PYL4和PYL8以及ABA信号通路关键蛋白激酶基因SnRK2.1、SnRK2.2、SnRK2.3、SnRK2.4、SnRK2.5和SnRK2.6表达上调，而ALA却没此效应，说明ALA-ABA调控草莓根系伸长生长效应不涉及ABA信号途径。另一方面，ABA和（或）ALA处理对IAA合成基因YUC1表达没有影响；ABA处理下调YUC2和YUC3以及IAA内向运输基因AUX1表达，但是这种效应不能被ALA逆转。值得关注的是，IAA外向运输蛋白编码基因PIN1在ABA处理后...     

乙烯对‘班克海尔’和‘杨妃出浴’芍药切花开放和衰老的影响

以‘班克海尔’和‘杨妃出浴’芍药切花为试材,研究了乙烯利处理对切花开放和衰老的影响;同时从中克隆得到乙烯生物合成和信号转导的9个关键基因PlACS、PlACO、PlACO5、PlETR1、PlERS1、PlETR2、PlEIN4、PlCTR1和PlEIN3,利用qRT-PCR分析这些基因的表达模式。结果表明：‘班克海尔’正常瓶插寿命长于‘杨妃出浴’,两品种均对乙烯敏感;乙烯利明显促进‘班克海尔’花朵开放和衰老进程,抑制‘杨妃出浴’花朵开放进程,并且出现僵花、衰老萎蔫。基因序列分析表明,乙烯合成和信号转导基因在两种切花品种中高度保守,保守性在98%以上。qRT-PCR分析表明,瓶插12 ~ 36 h,乙烯诱导两品种中除PlEIN3外的所有基因上调。瓶插0 ~ 12 h,‘杨妃出浴’中9个基因表达量均较高,内源乙烯合成和乙烯信号转导较为活跃,而在24 ~ 36 h,外源乙烯使‘班克海尔’乙烯生物合成基因表达量升高,乙烯信号转导基因表达量普遍高于‘杨妃出浴’。推测‘杨妃出浴’自身合成乙烯的时间较早,对乙烯的反应比‘班克海尔’更为敏感,‘班克海尔’乙烯反应类型可能为末期上升型,而‘杨妃出浴’为乙烯跃变型;两种芍药切花对乙烯的敏感程度以及花朵开放和衰老进程不同,可能与其乙烯生物合成和信号转导相关基因表达模式不同有关。     

臭氧对植物的影响

美国宾夕法尼亚州的研究者发现了臭氧对作物叶片气孔的影响 ,该发现可减少每年造成的 30亿美元的损失。研究表明 ,臭氧不仅像通常所说的那样引起气孔关闭 ,实际上直接作用于保卫细胞而抑制气孔的张开。植物通过气孔吸收ＣＯ2 ,排出氧气 ,臭氧也可通过气孔进入植物体内影响光合作用。研究者利用蚕豆进行试验 ,在整个植株和叶片表面 ,发现了臭氧影响气孔开张。在分离的保卫细胞上 ,臭氧可控制钾离子出入该细胞。接触臭氧 ,可减少钾离子向保卫细胞的流入 ,而不影响向外流出 ,表明臭氧抑制了气孔的开张。臭氧对植物的影响@罗家传…     

ABA和乙烯互作调控葡萄VlMybA1和VlMybA2表达并促进果皮着色

以‘巨峰’葡萄(Vitis vinifera×V. labrusca‘Kyoho’)为试材，研究了不同发育阶段果实花青素和ABA积累和乙烯释放的变化模式，及其与其合成或调控关键基因表达量的变化。基因表达、启动子响应和相对丰度分析表明，外源ABA处理上调了VlMybA1和VlMybA2表达，其中VlMybA1显著表达，促进果皮着色；外源ACC处理显著上调了Vl Myb A2表达，促进果皮着色。ABA和乙烯存在互作，100μmol·L^-1的外源ABA处理能够大幅度诱导内源乙烯的释放，500μmol·L^-1的外源ACC处理能够显著提高内源A BA含量；外源ABA处理能通过提高果皮内源乙烯释放水平增加VlMybA2的相对丰度。总之，ABA能直接调控VlMybA1表达，通过乙烯间接调控VlMybA2表达，促进葡萄果皮着色。     

H_2O_2在外源GA_4解除果梅季节性休眠中的信号作用

以GA_4处理的果梅休眠芽和转PmRGL2基因杨树叶片为材料,通过测定H_2O_2含量、抗氧化酶类活性及其编码基因和信号转导相关基因表达的变化,分析了H_2O_2在外源GA_4解除果梅休眠中的信号作用。结果表明:GA_4处理的果梅花芽的萌芽率显著高于对照,且H_2O_2含量在休眠解除时达到峰值,信号转导相关基因表达发生规律性变化;‘桃形梅’和‘丰后’的需冷量分别为574 CH(低温小时数Chilling hours)和1 108 CH,休眠解除前后,两品种叶芽中的H_2O_2含量没有显著差异,但需冷量低的‘桃形梅’具有更高的抗氧化酶类活性;转Pm RGL2杨树中NADPHoxi下调表达,有利于使H_2O_2含量维持在较低水平,并对赤霉素合成及信号转导相关基因的表达产生影响,而抗氧化酶类活性及其编码基因的表达量上升。推测GA_4通过调控抗氧化酶类活性而影响H_2O_2含量的变化,并引起上下游多种信号相关基因表达水平的变化,最终对休眠解除起作用。     

牡丹促成栽培中糖信号调控成花的机理研究

以牡丹栽培品种‘洛阳红’为试材，在促成栽培条件下对花芽进行剥叶和涂抹赤霉素处理，探究其对花芽发育、叶片气孔特征、葡萄糖、果糖、蔗糖和海藻糖–6–磷酸（T6P）水平以及糖信号相关基因表达模式等的影响。结果表明，剥叶和赤霉素处理均有效促进牡丹花蕾发育且能够显著促进叶片气孔的发育，提高气孔的开度；剥叶和赤霉素处理能够促进蔗糖和葡萄糖的代谢，并通过促进T6P的积累触发糖信号，最终通过上调PsTPS1及抑制PsSnRK1和PsHXK1在叶片中的表达，诱导花蕾发育。     

茉莉酸合成基因LoxD参与调控番茄的抗旱性

为了研究茉莉酸(JA)调节番茄抗旱的机理,以番茄品种‘Castlemart’茉莉酸合成基因LoxD过表达植株(LoxD-oe)、LoxD点突变植株(spr8)以及对应的野生型(WT)为材料,进行自然失水处理,分析叶片相对含水量、可溶性糖、丙二醛含量、气孔开度和保卫细胞中H₂O₂含量,以及ABA信号通路和质膜相关离子通道基因等表达的变化。结果表明,LoxD受干旱胁迫诱导,过表达LoxD基因提高了叶片相对含水量和可溶性糖含量,降低了MDA的含量,上调了SnRK2-like、SLAC1、AtrbohD、CPK1表达,下调ABI2、KAT1表达,激活了保卫细胞中H₂O₂信号,气孔开度变小,从而减少了干旱胁迫下水分的散失。说明LoxD基因参与了番茄抗旱性的调控。     

辣椒中ABA介导的干旱胁迫响应相关基因CaDRT1的鉴定与功能分析

植物时常受到高盐和干旱等各种各样的环境胁迫,因此植物也进化出了各种防御机制以应对胁迫所带来的毒害作用。脱落酸(ABA)是一种植物激素,调控植物的生长发育并对非生物胁迫产生响应。本研究从经ABA处理的甜辣椒(Capsicum annuum)叶片中鉴定出了一个耐旱基因Ca DRT1(Drought Tolerence 1)。Ca DRT1基因在叶片中的表达受环境胁迫大幅诱导。经ABA处理后,Ca DRT1在辣椒叶片中大量表达,表明Ca DRT1蛋白在非生物胁迫响应中具有着重要功能。通过病毒诱导基因沉默(VIGS)技术沉默Ca DRT1基因后,叶片气孔关闭受限,蒸腾失水量上升,植株受到显著伤害。Ca DRT1过表达(Ca DRT1-OX)的拟南芥在发芽期、幼苗期及成株阶段均呈ABA敏感的表型。此外,Ca DRT1-OX植株呈耐旱表型,其特点是气孔关闭程度高,蒸腾率低,叶片温度高,叶片中干旱应答基因表达量增加。上述结果表明Ca DRT1在ABA介导的干旱胁迫响应中起正向调控的作用。     

柑橘春梢叶片Ⅰ–型气孔保卫细胞程序性死亡的研究

 柑橘叶片Ⅰ–型气孔器是在叶片发育早期形成的具有6 ~ 8 个副卫细胞和较大保卫细胞的一 类气孔器。以‘稻叶温州蜜柑’（Citrus unshiu）、‘春见’[C. reticulata ×（C. reticulata × C.sinensis）]、‘卡 拉卡拉’红肉脐橙（C. sinensis）、‘HB 柚’（C. grandis）和‘玫瑰橙’（C. sinensis）等5 个柑橘品种不同 发育阶段的春梢叶片为材料,采用本实验室改良的临时装片法和常规石蜡切片法,研究其发育过程中的 Ⅰ–型气孔保卫细胞程序性死亡及其对表皮结构变化的影响。结果表明：叶片发育过程中,气孔密度呈单 峰变化,并在2/3 伸展叶龄时达到峰值。春梢叶片发育后期,‘稻叶温州蜜柑’、‘春见’和‘HB 柚’的 Ⅰ–型气孔保卫细胞退化率较低。‘玫瑰橙’和‘卡拉卡拉’红肉脐橙的Ⅰ–型气孔保卫细胞几乎全部退化。 DAPI 染色显示发生退化的保卫细胞核内染色质凝集并产生核固缩,进一步形成凋亡小体,初步表明细胞 发生程序性死亡。发生程序性死亡的保卫细胞内原生质凝聚,细胞逐步萎缩,气孔逐渐变小并最终关闭 或消失。Ⅰ–型保卫细胞程序性死亡使‘卡拉卡拉’红肉脐橙和‘玫瑰橙’成熟叶片中气孔器内开口分布 与‘稻叶温州蜜柑’的趋于一致。     

富士系苹果叶片气孔观察

采用酸解离法对富士系苹果叶片气孔进行了观察,从而对富士芽变品种及不同的变异性状进行了鉴别.结果表明:叶片气孔密度的变化范围在91～173个/mm2,保卫细胞长度变化在25.8～32.4 μm之间;保卫细胞宽度变化在18.4～24.2 μm之间,芽变品种的保卫细胞的宽度有变长的趋势.通过聚类分析表明,短枝型芽变品种的气孔密度显著低于原品种的气孔密度,可利用气孔密度进行短枝型芽变品种的鉴定;着色型、早熟型及大果型变异的品种在3个类群中都有分布,不能用气孔性状来鉴别这类变异.     

姜四倍体离体诱导及其形态学分析

以丛生芽为材料,在离体培养条件下比较了秋水仙素不同浓度、不同处理时间诱导姜体细胞染色体加倍的效果。结果表明:以0.20%秋水仙素液体培养基处理8d的诱导效果最好,诱变率和成活率分别达到了42.86%和70.00%。根尖染色体压片检查发现,四倍体染色体数为2n=4x=44,二倍体对照为2n=2x=22。四倍体与二倍体相比表现出植株高大,茎秆变粗,叶片长、宽、厚均增大,叶片下表皮气孔密度减小,气孔和保卫细胞增大,保卫细胞内叶绿体数增加等特征,其中气孔密度及保卫细胞内的叶绿体数可作为鉴别四倍体与二倍体的重要性状。     

豆梨中谷胱甘肽还原酶基因的分离、表达特点及酶活性分析

【目的】测定谷胱甘肽还原酶活性变化,结合其催化产物含量、编码基因表达特点分析,明确该酶是否参与豆梨应对镉胁迫的调控过程。【方法】采用紫外/可见分光光度法检测谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase,GR)活性、谷胱甘肽池组成及过氧化氢(hydrogen peroxide,H_2O_2)含量,RT-PCR和PCR克隆PcGRchl和PcGRcyt的cDNA和DNA序列,利用生物信息学方法进行序列比较分析,荧光定量PCR检测它们在镉胁迫下转录水平变化。【结果】镉胁迫情况下,豆梨叶片GR活性上升,谷胱甘肽池中总谷胱甘肽(total glutathione,T-GSH)和还原型谷胱甘肽(reduced glutathione,GSH)减少、氧化型谷胱甘肽(oxidized glutathione,GSSG)上升,H_2O_2积累增加。豆梨叶绿体PcGRchl和胞质PcGRcyt的序列长度、基因结构及所编码蛋白特征各不相同,它们在豆梨叶片中的表达量上调以响应镉胁迫信号,以PcGRchl的转录占主导。外源GSH预处理有助于豆梨预先储存GSH,减缓镉胁迫下H_2O_2的积累,与Cd(2 mmol·L~(-1)CdCl2·2.5H_2O+Hoagland营养液)组相比较,GC(2 mmol·L~(-1),GSH预处理12 h转入2 mmol·L~(-1)CdCl2·2.5H_2O+Hoagland营养液)组PcGRchl和PcGRcyt的表达水平没有太大变化,但GR活性部分受抑制;外源BSO预处理抑制植株叶片GSH合成,镉胁迫下BC(2 mmol·L~(-1)丁硫氨酸-亚砜亚胺预处理12 h转入2 mmol·L~(-1)CdCl2·2.5H_2O+Hoagland营养液)组H_2O_2产生加剧,GR活性上升幅度变大,但PcGRchl和PcGRcyt的转录不受影响。上述结果表明,GSH预处理或BSO预处理,可改变豆梨叶片GSH池的组成,从而在蛋白质水平上反馈调节镉胁迫情况下GR活性。【结论】豆梨GR参与应对镉胁迫的调控过程。镉处理后,豆梨叶片中GSH减少,促使GR酶活性上升,以补充植株应对逆境所需GSH,这一过程主要通过叶绿体PcGRchl的转录上调来实现;GSH或BSO预处理,改变植株GSH含量,从而影响GR活性,减缓或加剧镉胁迫下H_2O_2的产生,这一过程主要是在GR基因翻译后的蛋白水平上进行反馈调节。     

低温对苹果贮藏过程中H_2O_2水平的影响

在低温贮藏条件下,苹果虎皮病从11一12月间开始发生并迅速加重.在此之前,果皮中H_2O_2水平逐渐上升,11—12月达最大值.H_2O_2水平的变化与细胞中保护系统和木质素合成有关.与晚采果相比,早采果中SOD和CAT活性均高,低温下CAT活性较SOD下降为快,早采果尤为显著,因此果皮中H_2O_2水平也高.抗氧化剂二苯胺对SOD和CAT无影响,但显著抑制木质素合成,降低H_2O_2水平,减少发病率.     

甜瓜CmGnT基因的克隆及非生物胁迫下的表达分析

为了探究非生物胁迫下甜瓜N–乙酰氨基葡萄糖基转移酶基因(CmGnT)的作用机制,根据甜瓜cDNA序列设计引物,利用RT-PCR技术克隆得到CmGnT。生物信息学分析表明,CmGnT的cDNA全长为2 193 bp,开放阅读框(ORF)为1 179 bp,编码392个氨基酸。CmGnT蛋白分子量约为46 kD,理论等电点(pI)为7.93。蛋白结构分析表明,CmGnT含有β–1,4–N–乙酰氨基葡萄糖转移酶结构域,属于糖基转移酶17家族。该基因编码的蛋白有1个强的跨膜螺旋结构。进化树分析表明,CmGnT氨基酸序列与黄瓜CsGnT(登录号:XP_004135275.1)亲缘关系最近,同源性为99.74%,与西瓜Cs Gn T的同源性为97.70%。实时荧光定量PCR分析结果表明,在NaCl、PEG、H_2O_2和ABA等非生物胁迫下的甜瓜叶片中CmGnT都显著上调表达,表明CmGnT受非生物胁迫诱导,推测其在甜瓜响09应非生物胁迫过程中起到重要作用。     

外源水杨酸和脱落酸复合处理提高杜鹃花叶片耐热性

以生长一致2年生的"胭脂蜜"盆栽杜鹃花为试材,以喷施蒸馏水为对照(CK),以水杨酸(SA)、脱落酸(ABA)及SA+ABA复合处理喷施2次叶片为处理,研究了SA和ABA处理对39℃/29℃高温胁迫下叶片抗氧化和耐热性的影响,以期通过喷施SA和ABA来提高杜鹃花耐热能力。结果表明:与对照相比,经SA、ABA和SA+ABA复合处理均可提高叶片可溶性总糖、脯氨酸含量、相对含水量和叶绿素含量,降低叶片的相对电导率;促进叶片超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性增加,降低叶片H_2O_2和细胞膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量。但以SA+ABA复合处理对提高杜鹃花的耐热性效果最好,ABA次之,然后是SA。因此,SA+ABA复合处理更能促进渗透物质合成,提高抗氧化能力和细胞完整性,从而提高对高温胁迫抗性。     

茉莉酸甲酯对葡萄植株不定根发育的影响

利用不同浓度的茉莉酸甲酯（MeJA）对葡萄组培植株进行处理,进而分析其生理及基因表达变化,结果表明MeJA能抑制植株不定根的分化和伸长,诱导根、茎、叶组织中的脱落酸（ABA）含量升高,但降低赤霉素（GA）、生长素（IAA）和细胞分裂素（ZR）的含量,且影响叶片中叶绿素代谢导致褪绿黄化。MeJA能诱导植物体内茉莉酸合成代谢基因表达进而提高内源茉莉酸的含量,诱导ABA合成代谢和信号路径中的基因表达,但是会抑制生长素、赤霉素、细胞分裂素、油菜素内酯合成代谢基因的表达,抑制了与根发育和延伸相关基因VvXET、VvEXPB2、VvEXPA7和VvWUS的表达,进而抑制不定根的发生,导致植物发育缓慢。因此,MeJA通过影响其他激素的合成代谢来调控它们在植物中的含量,导致内源激素不平衡影响植株发育,并调控植株根的发育状态,在不定根发育方面起负向调控作用。