多样生物污水净化系统研究及其应用

传统的污水生物处理方法经过近100年的应用和技术改进，其工艺和设备日臻完善，但仍存在投资大、能耗高、管理复杂等特点。多样生物污水净化系统是按照食物链代谢规律，设置微生物-植物-水生动物3个处理单元，污水中的有机物作为微生物的食料在第1单元被厌氧微生物消化降解成CO2、H2O、NH^ 4、CH4和PO^3-4等，除CH4作为生物能源可回收利用外，其他物质都是植物的营养物质，在第2单元被藻类等多种植物吸收，通过光合作用合成植物细胞，并释放O2。在第1、第2单元增殖的过量细胞和藻类成为水生动物的食料，在第3单元被浮游动物和鱼类捕食并转化成动物蛋白。污水中有机物在3个单元组成的生态净化系统中被多样生物逐级利用，最终转化成植物细胞和动物蛋白，使污水得到净化三级处理水平，不产生二次污染，是对环境安全的污水处理新技术之一，成为21世纪的新科技。该污水净化系统通过达到自我调控生态平衡，具有工艺流程简单、投资省、运行费用低、管理简便等优点，适合我国国情且应用前景前景广阔，尤其适用于小城镇污水处理。     

逆境胁迫下植物MAPK级联反应途径研究新进展

MAPK级联反应途径是广泛存在于真核生物体内的信号传导途径,参与植物生长发育及对逆境胁迫的应答反应。目前已从植物中鉴定了多条MAPK级联反应途径以及多个MAPK级联途径激酶基因,但是对MAPK级联反应途径在逆境胁迫下作用机制的了解仍有很多不足。本文基于近年来国内外在基因组范围内对MAPK级联途径激酶基因的分析,介绍了植物基因组中MAPK级联途径激酶基因的数量和结构特点、激酶的结构特点、MAPK信号传导途径基因家族在逆境胁迫下的表达特性以及MAPK级联反应途径的研究方法等,以期为该领域的相关研究提供参考。     

硅调节植物抗病性的机理:进展与展望

【目的】硅素营养增强作物对病虫害的防御能力已得到充分证实,但其作用机理至今仍然没有明确。本文对国内外有关硅素营养与作物病害发展的相互关系及相关机理的最新研究进展进行了归纳总结,为通过植物营养调节技术来提高作物病害防御能力的研究提供理论支撑。【内容】土壤有效硅包括土壤溶液中的单硅酸和易转化为单硅酸的盐类,土壤中有效硅含量一般在50～260 mg/kg。硅虽然不是植物生长发育的必需矿质营养元素,但是硅在减轻植物多种生物和非生物胁迫以及提高植物对病菌的抵抗能力等方面起着重要作用。施硅可以显著地抑制水稻稻瘟病、 纹枯病、 白叶枯病、 胡麻叶斑病,小麦、黄瓜、番茄等植物白粉病等多种病害的发生。关于硅调节植物抗病性的机理,首先提出了机械或物理屏障假设,认为施硅促进了细胞硅化作用的增强,细胞壁角质-硅双层以及表皮细胞乳突的增强,对病菌的入侵起到了物理防御作用。但随着研究的深入,发现物理屏障并非唯一机制,而后提出硅积极参与了生物化学防御过程,发现硅可以诱导感病植物产生酚醛类、黄酮类等抗毒素物质,以及施硅可以提高植物中几丁质酶、过氧化物酶、多酚氧化酶的活性、苯丙氨酸解氨酶等感病植物中病程相关蛋白酶的活性,从而通过化学防御过程提高植物对病害的抵抗能力。随着现代分子技术的发展,从基因组、转录组水平对其防御机制进行了阐明。研究认为硅通过主动的上调感病植物防卫基因及病程相关蛋白基因的表达,以应对病菌侵染。硅诱导植物产生乙烯、茉莉酸、活性氧等系列信号,使植物处于预激活化状态,从而减轻生物胁迫,但是硅在调节植物胁迫信号转导方面的机制还需要深入的研究。【结论】在缺硅土壤中施用硅肥,可以增强作物对病害的抵抗能力,从而大量降低杀菌剂的使用。关于硅调节植物抗病性机理,不能单一归因于某一方面,物理屏障防御机制与生物化学防御过程兼在。硅可能与关键的植物胁迫信号系统相互作用,而最终诱导产生对病原菌的抵抗, 但是这方面的确切机制还不是很清楚,是今后的研究重点。     

缺铁条件下酵母中铁转运转录水平的研究进展

铁作为生物体内重要元素,在很多细胞功能以及生化过程中具有重要作用。尽管多数土壤中铁含量较为丰富,但在碱性或中性土壤中可以吸收利用的可溶性铁量却无法满足植物需要。在这种情况下所导致的缺铁胁迫不利于植物生长发育。本文从铁吸收系统的激活、胞内铁源的启动和铁相关代谢活动的调控三个方面阐述了酵母细胞中铁转运转录水平上的研究现状,最后展望了其发展前景。     

番茄SlMAPK9-2基因分离及表达分析

促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号途径在植物生长发育以及多种逆境胁迫响应和激素调控过程中发挥着至关重要的作用。为了研究MAPK基因的结构和功能,利用生物信息学分析以及PCR扩增方法从番茄中分离了1个新的MAPK基因,克隆其c DNA全长序列,命名为Sl MAPK9-2;利用NCBI数据库Blast P工具和在线软件MEME分析发现其具有MAPK保守的结构域和保守基序。系统进化树分析显示Sl MAPK9-2属于D组MAPK,与茄科植物马铃薯和烟草MAPK9位于同一进化树分支。利用数据库PGDD分析发现,Sl MAPK9-2与Sl MAPK16以及Pm MAPK9之间发生了大片段复制事件,且2个基因对的Ka/Ks均小于1,说明经历了达尔文纯化选择。实时荧光定量PCR分析发现,Sl MAPK9-2在不同组织器官中均有表达,在开放花中表达量最高。非生物逆境(高温和盐胁迫)和外源激素(脱落酸和水杨酸)处理可以显著改变Sl MAPK9-2的表达水平。启动子预测分析也发现,Sl MAPK9-2启动子区含有大量响应病原菌、激素、高温及脱水的顺式作用元件。综上,Sl MAPK9-2可能在番茄逆境胁迫应答中发挥重要调控作用。本研究为进一步探索Sl MAPK9-2的生物学功能及作用机制奠定了基础。     

植物褪黑素功能及其作用机制的研究进展

褪黑素是一种重要的植物生长调节剂，在植物中具有多种功效。鉴于褪黑素在植物中的多种功能作用，为了给褪黑素在农业生产中的应用提供理论依据，通过查阅并梳理相关文献，阐述了植物中褪黑素的合成及代谢途径，褪黑素对植物生长发育的调控及对植物响应逆境胁迫的影响和褪黑素诱导作用的机制。褪黑素不仅参与植物种子萌发、根系发育、开花结果等生长发育过程，还能充当胁迫缓解剂，调节植物对多种生物胁迫/非生物胁迫的响应，且用外源褪黑素处理能够有效地缓解低温、干旱、盐碱以及病虫害等对植物的损伤程度，今后的研究应将盆栽试验与田间试验结合起来，以加速褪黑素在农业中的广泛应用。     

水稻衰老相关突变体的研究进展

衰老是植物介于成熟和死亡之间的一个阶段,是植物一个完整生命周期所经历的必然阶段。植物衰老阶段包括生物大分子的降解,细胞结构的解体和营养物质的再利用等。衰老受多种因素调控影响,本文在简述衰老过程中生理生化变化和衰老影响因素的基础上,对水稻衰老相关突变体的研究进行重点阐述,旨在了解水稻衰老的遗传因子,为进一步研究水稻的发育调控,培育抗衰老水稻提供参考。     

NO对仔猪睾丸支持细胞微管的影响

为阐明一氧化氮（NO）对睾丸支持细胞（SC）的影响,并为深入探讨精子发生调节机制奠定基础,本试验通过体外培养的仔猪睾丸支持细胞研究NO对SC中微管结构的影响。试验利用硝普钠（SNP）作为NO的供体,通过细胞活性检测、免疫荧光、酶活检测、免疫印迹等方法检测NO对睾丸支持细胞微丝的影响。结果表明,低浓度NO能维持支持细胞正常的骨架和活力,而高浓度NO能提高SC内p38MAPK的活性,降低抗氧化酶的活性和破坏细胞内微管的结构和分布,甚至细胞的分泌功能。上述证明,SNP通过使睾丸支持细胞NO的水平升高从而降低细胞内抗氧化能力,并通过p38MAPK级联,使细胞中微管发生解聚化,破坏微管的结构,从而降低细胞的分泌功能。     

ABA、H_2O_2和NO在植物细胞凋亡中的作用

在特定时间和区域内细胞自主地发生凋亡或死亡现象,这是植物抵御生物和非生物胁迫的基本机制。环境信号因子,如日照、强光、UV、重度污染等环境信号分子,通过刺激胞内效应物的形成会引起果实细胞发生凋亡或死亡现象。一些信号分子,如Ca2+、H2O2、NO和ABA可能是诱导植物细胞发生凋亡的重要内在因子。但到目前为止,我们对这些诱导植物细胞凋亡因子的作用机制知之甚少。本文综述了ABA、H2O2和NO的产生、在环境胁迫下的作用以及在植物细胞凋亡中的相互作用。     

植物翻译控制肿瘤蛋白研究进展

翻译控制肿瘤蛋白(TCTP)广泛存在于各类真核生物中,是一类在进化上高度保守的同源蛋白家族。植物TCTP具有促进细胞增殖、分化和再生、对抗生物或非生物胁迫等功能,其表达受转录和翻译水平的调节,调控机理较复杂。本文从TCTP的发现与命名、研究领域与分布、植物TCTP基因的结构特点、表达特性及功能等方面进行了简要综述,旨在全面了解植物TCTP的生理生化功能,以期为进一步研究其调控机理,调控植物生长发育和培育抗逆新品种提供一定的理论参考。