促生细菌通过miRNA调节拟南芥根部关键基因的表达

促生细菌在生态和农业领域的应用前景,已经引起了广泛关注,但目前对促生细菌对植物生理影响的分子机理的研究还比较少。miRNA被视为植物中重要的一类转录后调控因子,通常以转录因子为靶标,并参与多种生理过程的调节。本研究发现在拟南芥主根促生细菌枯草芽孢杆菌ACCC 01380处理下,长度明显高于普通细菌大肠杆菌处理;采集两种处理下拟南芥植株根部样本,进行小RNA测序,比较两种处理下拟南芥根部miRNA表达情况;筛选出表达受到促生细菌枯草芽孢杆菌ACCC 01380影响的miRNA;利用拟南芥丰富的生物信息数据,预测两种处理下差异表达miRNA的靶基因,分析其功能;最后对差异表达miRNA及其靶基因进行实时定量PCR验证。本研究为揭示促生细菌对植物生理影响的分子机理,以及这一过程中miRNA的作用提供了理论基础。     

剪根与水分胁迫对小麦单根和细胞导水率及TaPIP基因表达的影响

剪去小麦部分根系能瞬间打破其水分平衡,研究根系导水特性对剪根的响应有助于解释静水压对作物根系吸水的调节机制。通过对苗期小麦(Triticum aestivum)剪根与水分胁迫处理,用压力探针技术测定单根和细胞两种尺度上的根导水特性变化,以及根中TaPIP1;2和TaPIP2;5的转录调节变化。结果显示,剪根处理或水分胁迫处理使叶片蒸腾速率和气孔导度均显著低于对照,而单根导水率和细胞导水率均与对照无显著差异。剪根处理的叶片蒸腾速率、气孔导度、叶水势、单根导水率和细胞导水率均显著高于水分胁迫处理,而剪根且水分胁迫处理的各参数均显著低于其他处理。各处理的单根导水率与细胞导水率显著正相关。各处理根中TaPIP1;2和TaPIP2;5相对mRNA含量的变化规律与单根和细胞导水率的变化规律相似。剪根处理显著上调了TaPIP1;2和TaPIP2;5转录,水分胁迫处理显著下调了其转录,但TaPIP1;2和TaPIP2;5在剪根且水分胁迫处理中的转录水平最低。这些结果表明,小麦的根导水特性在单根尺度和细胞尺度上具有一致性;剪根短期内能够增加小麦幼苗的水分敏感性。推测TaPIP1;2和TaPIP2;5参与了静水压对小麦根导水特性的调节过程。     

转杉木14-3-3基因拟南芥根系对干旱胁迫的反应

为了探讨干旱胁迫对转杉木14-3-3基因拟南芥根系生长的影响,本研究以两个转杉木14-3-3基因拟南芥(OE-0和OE-4)及野生型拟南芥(Col-WT)为研究对象,利用不同甘露醇浓度(100 mmol/L,200 mmol/L,300 mmol/L和400 mmol/L)模拟干旱胁迫,并以不加甘露醇(0 mmol/L)处理为对照,检测分析不同干旱程度下三组拟南芥幼苗根长、根直径、根表面积以及根体积。结果显示,随着干旱胁迫浓度增加,Col-WT、OE-0和OE-4幼苗根长、根直径、根表面积及根体积均逐渐降低,胁迫浓度400 mmol/L时各指标均达最低值。OE-0和OE-4比Col-WT表现出更强的干旱胁迫耐受性,干旱胁迫下OE-0和OE-4幼苗根长、根直径、根表面积及根体积均高于Col-WT幼苗,并在胁迫浓度200 mmol/L时差异达最大,根长、根直径、根表面积及根体积分别比Col-WT幼苗高出119.98%、15.38%、150.94%、150.00%,185.10%、15.38%、224.52%、200.00%。OE-4比OE-0表现出更强的干旱胁迫耐受性,干旱胁迫下OE-4幼苗根长、根直径、根表面积及根体积均高于OE-0,胁迫浓度300 mmol/L时差异达最大,根长、根直径、根表面积及根体积分别比OE-0幼苗高出42.27%、7.69%、56.92%和43.47%。本研究为干旱胁迫下杉木14-3-3基因分子调控机理研究及耐旱型杉木良种繁育提供了理论参考。     

枯草芽孢杆菌对拟南芥的干旱和盐胁迫耐受性的影响

为揭示枯草芽孢杆菌对拟南芥的干旱和盐胁迫耐受性的影响。本研究应用枯草芽孢杆菌QM3对拟南芥和大白菜进行培养,分别对植物进行干旱胁迫和盐胁迫处理,检测植物中干旱和盐胁迫诱导基因的表达,并测量气孔孔径及叶绿素含量。结果显示,干旱胁迫条件下,施用QM3后,拟南芥中4个干旱胁迫诱导基因(RD29B, RAB18, RD20和NCED3)被上调。盐胁迫条件下,QM3导致了拟南芥中盐胁迫标记基因(RD29B, SOS1, RD29A和WRKY8)的高表达。干旱胁迫后,与对照植物相比,经QM3处理的植物的存活率显著升高,而气孔孔径显著降低。此外,盐胁迫处理后,QM3促进了拟南芥的生长,并且升高了叶绿素水平。干旱胁迫后,QM3处理导致拟南芥的侧根数量和长度均增加。在干旱胁迫条件下,用QM3处理显著提高了大白菜的存活率。在盐胁迫条件下,用QM3处理显著提高了大白菜的总叶面积。QM3在干旱胁迫条件下促进了大白菜中干旱诱导基因如BrDREB1D、BrWRKY7和BraCSD3的高表达。本研究表明枯草芽孢杆菌菌株QM3显著增强了拟南芥和大白菜抗旱和盐胁迫的能力,并促进了植物生长。     

拟南芥ft-1突变体对非生物胁迫的响应

对植物生存与生长不利的不良环境称逆境。在逆境条件下,植物往往提早开花,快速完成生活史来适应逆境。因此,开花基因与逆境有着密切的关系。本研究以拟南芥(Arabidopsis thaliana)开花基因FLOWERING LOCUST(FT)突变体ft-1和野生型Col-0为材料,对在胁迫下生长的幼苗主根长进行了表型分析。结果显示,在正常条件下生长的ft-1突变体与Col-0根长相似。突变体ft-1和野生型Col-0对NaCl处理显示出极显著差异,且只在高浓度渗透胁迫下表现出显著差异。表明ft-1可能参与植株抗盐过程,与渗透胁迫关系不大。磷盐与钾盐处理与渗透处理结果类似。铵盐下生长的突变体ft-1和野生型Col-0的根长无显著差异,表明ft-1可能不参与铵盐胁迫。硝盐和混合氮盐处理下,两者均产生了极显著或显著差异,表明ft-1可能参与硝盐胁迫过程。     

拟南芥VHA-c1基因对非生物胁迫的响应

为初步探讨V-ATPase c亚基VHA-c1基因在植物生长发育及信号转导中的作用,通过农杆菌介导,将设计的ds DNA片段整合到拟南芥基因组上,筛选获得了能够特异沉默VHA-c1基因的转基因株系c1-1,并对其进行Na Cl、ABA和6%葡萄糖胁迫处理。结果表明:在Na Cl处理后,沉默株系c1-1的主根伸长量和种子萌发率都有明显的降低,且在浓度为50,100 mmol/L Na Cl胁迫处理下,转基因株系c1-1的主根伸长量被显著抑制。在特定浓度的ABA和6%葡萄糖处理后,转基因株系c1-1的主根伸长量和种子萌发率也都有一定程度的抑制。然而,在4,8μmol/L ABA处理后,野生株系的主根伸长量被显著抑制,与转基因株系c1-1的主根伸长量被抑制效果相比达到了显著水平。沉默VHA-c1基因后,降低了拟南芥对Na Cl的耐受性,影响了其生长发育,然而对ABA和葡糖糖的抑制作用却表现为很不敏感,这可能是因为H+-ATPase在盐胁迫信号通路和ABA信号通路中起着不同的调控功能。     

拟南芥高亲和性钾转运体AtHAK5参与植物根对盐胁迫及ABA的反应

为研究在不同逆境,如低钾、低钙、NaCl及ABA胁迫下,对拟南芥高亲和性钾转运体基因AtHAK5表达的影响,在对含有promoter AtHAK5：GUS融合基因的拟南芥转基因植株进行组织化学染色基础上进行Real time RT-PCR检测。结果表明,这些逆境条件可以引起拟南芥AtHAK5基因表达量的上调。同时在对拟南芥Col-0和AtHAK5缺失突变体athak5表型对比分析,发现AtHAK5参与植物根对盐胁迫及ABA的反应。     

重金属胁迫对桉树(Eucalyptus)叶绿体基因表达的影响

通过检测重金属离子(Cu~(2+),Zn~(2+),Pb~(2+),Hg~(2+),Cd~(2+))处理后‘广林9号桉’('Eucalyptus Guanglin9')4个叶绿体基因(Rbcl,Accd,Ndhf,Matk)的表达变化,探究重金属胁迫对叶绿体基因表达的影响。分别用5种重金属离子的低、中、高浓度溶液连续灌根处理‘广林9号桉’3月龄幼苗20 d后,提取总RNA,反转录获得cDNA,实时荧光定量PCR(qPCR)检测Rbcl、Accd、Ndhf、Matk基因的相对表达水平。Zn~(2+)、Pb~(2+)、Hg~(2+)处理后,基因表达总体表现为:低浓度重金属离子诱导叶绿体基因表达水平略微升高;中高浓度重金属离子则显著抑制基因表达。除低浓度Cd~(2+)抑制Rbcl表达外,不同浓度Cd~(2+)对Rbcl、Accd、Ndhf、Matk基因的表达水平均有显著促进作用。高浓度Cu~(2+)促进Accd和Ndhf的表达,其它Cu~(2+)浓度则抑制4个叶绿体基因的表达。结果表明:重金属离子对桉树叶绿体基因表达的影响与离子种类和浓度有关。中、高浓度Zn~(2+)、Pb~(2+)、Hg~(2+)抑制基因表达,中、高浓度Cd~(2+)促进基因表达。本试验结果可为桉树重金属抗性研究提供参考。     

镉胁迫对冬小麦根端细胞超微结构的影响

用透射电镜观察镉处理对冬小麦幼苗根端细胞超微结构的影响，结果表明，ＣｄＣｌ２２．５Ｈ２Ｏ浓度较低时（１０×１０＾－６），可见被观察的细胞表现为核膜凹陷，胞核变形，染色质稍显凝聚；同样浓度下线粒体的超微结构未见明显变化。ＣｄＣｌ２ ２．５Ｈ２Ｏ浓度较高时（８０×１０＾－６），则见细胞核膜破裂。崩解，染色质显著凝聚；线粒体内膜解体，嵴模糊或消失，表现为不可逆转性变化。     

高温和盐胁迫下硅对辣椒CaMADS-box基因表达的影响

为了探索非生物胁迫下硅对辣椒Ca MADS-box基因表达的影响,以豫椒101为材料,在对辣椒Ca MADS-box基因片段同源克隆的基础上,对其编码的部分蛋白进行氨基酸同源性分析、理化性质预测、亚细胞定位预测和进化树分析,探讨了硅处理后辣椒Ca MADS-box基因在高温胁迫、盐胁迫下表达量的变化,结果表明,克隆得到的Ca MADSbox基因所编码的蛋白为亲水性蛋白,含有MADS结构域,属于MADS基因家族,亚细胞定位在细胞核中,分子进化树表明其与茄属和烟草属亲缘关系最近,相似性达到67%。荧光定量分析表明,Ca MADS-box基因在高温胁迫和盐胁迫后表达量都呈现出先升高后下降的模式,高温胁迫下48 h达到峰值,而盐胁迫在24 h达到峰值,硅处理能够诱导Ca MADS-box基因表达,在高温胁迫和盐胁迫下都在12 h达到高峰值,这表明Ca MADS-box是一个硅快速响应基因,推测硅处理在缓解辣椒高温胁迫和盐胁迫等非生物胁迫方面具有重要作用。     

氮胁迫对甜菜幼苗生理以及相关NRTs基因表达的影响

为了深入研究缺氮环境下甜菜(Beta vulgaris L.)的氮利用调控机制,并为利用分子育种以及基因工程途径提高植物的氮利用率奠定基础,本研究以甜菜幼苗‘780016B/12优’为试材,通过对其施加低氮和缺氮逆境胁迫,利用表型观察、叶绿素含量的测定以及相关基因和酶活性的应答变化分析,来研究甜菜植株在生理以及分子方面的应答机制。研究结果表明,甜菜叶片由于缺氮而表现出局部变黄,并且SPAD值显示,叶绿素含量随逆境时间呈下降趋势。qPCR表明,BvNRT2.1和BvNRT3.2基因均受到低氮和缺氮胁迫的诱导,且它们在根部的表达量要高于叶中,BvNRT2.1基因对逆境的应答更为显著。同时,随着胁迫时间的增长,甜菜体内的硝酸还原酶活性逐渐下降,但叶片中该酶的活性始终要高于根中。因此可以得出结论,低氮或缺氮逆境对甜菜幼苗的光合作用、硝酸还原酶活性造成了较为严重的影响,从而导致其生长在一定程度上受到抑制。可以推断,为了适应氮胁迫环境,甜菜自身可能通过上调硝酸盐转运蛋白基因的表达等途径来直接或间接的补偿由于环境氮缺乏或低氮造成的营养缺失,以抵御逆境伤害。     

不同胁迫博落回根中生物碱含量变化及相关基因表达量分析

本研究通过对PEG6000模拟干旱以及机械受损等方法胁迫博落回,采用HPLC方法检测博其根中原阿片碱、别隐品碱、血根碱、白屈菜红碱的含量,结果 30%PEG6000模拟干旱以及机械受损均可使博落回根中终产物生物碱血根碱、白屈菜红碱含量上升,中间产物原阿片碱、别隐品碱含量下降;且血根碱、白屈菜红碱合成基因DBOX、P6H表达量上调;用实时荧光定量RT-PCR检测生物碱合成相关基因的表达量,血根碱、白屈菜红碱合成基因DBOX、P6H表达量上调。适当干旱以及机械受损有利于博落回根中血根碱、白屈菜红碱积累,为其在干旱、石漠化地区种植以及在种植过程中结合家畜喂养提供理论依据。     

水分胁迫对烟农21根系抗旱特性的影响

此文在盆栽条件下研究了不同程度干旱胁迫对冬小麦根系抗旱特性的影响。结果表明:中度和严重水分胁迫条件下,单株根干重、根冠比和次生根数目增加,但冠干重降低,且烟农21根干重、冠干重、次生根数目均高于鲁麦21,说明烟农21根系形态抗旱性优于鲁麦21。中度水分胁迫和严重水分胁迫条件下,烟农21和鲁麦21根系活力均降低;各生育时期根系活力差异显著,拔节期挑旗期开花期成熟期;烟农21根系活力降低幅度明显低于鲁麦21。中度和严重水分胁迫下,烟农21根系可溶性糖含量分别提高了32.8%、65.6%,脯氨酸含量分别提高了327%和514%。水分胁迫提高了两品种根系的超氧化物岐化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量。各生育期根系SOD、POD酶活性比较,开花期挑旗期拔节期成熟期。说明烟农21抗旱性优于鲁麦21。     

盐碱胁迫对枸杞生长及根际适应能力的影响

通过水培试验研究不同盐碱胁迫条件对枸杞生长以及根际pH值和电导率的影响。结果表明:枸杞在含有NaCl的营养液中培养,随着NaCl浓度的升高,枸杞的株高、鲜质量和干质量减少,根系对根际的pH值和电导率调节能力减弱;此外,枸杞能够在1.4%NaCl水培条件下生长,1.6%NaCl以上水培条件会导致枸杞落叶直至死亡。     

转ZmPEPC与ZmPPDK基因拟南芥对干旱胁迫的反应

为探究干旱胁迫对转玉米高光效基因ZmPEPC与ZmPPDK拟南芥的影响,本研究选用2个转PEPC基因株系(PC90,PC73),2个转PPDK基因株系(PK17,PK26),1个转PEPC+PPDK基因株系(PCK110)和对照株系(GLC)为试验材料。在幼苗期分别用150mmol/L和250mmol/L甘露醇(Mannitol)模拟干旱胁迫处理,测定幼苗根长,结果显示,在胁迫处理下,转PEPC、PPDK和PEPC+PPDK基因拟南芥幼苗的平均相对根长分别较对照增加了43.8%,48.4%和50.6%。在成株期进行干旱胁迫处理,测定莲座叶片的叶绿素荧光参数,叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白、丙二醛含量和成株死亡率,结果显示,在胁迫处理下,供试材料F0增加,Fv/Fm减小,对照F0增幅最大,为20.4%,Fv/Fm最小,为0.78;转PEPC、PPDK和PEPC+PPDK基因拟南芥株系平均相对叶绿素含量分别较对照增加12.6%,15.4%和23.1%;可溶性糖含量分别较对照增加3.0%,16.3%和24.4%;可溶性蛋白含量分别较对照增加0.6%,10.8%和15.4%;丙二醛含量较对照降低,分别为对照的93.5%,90.3%和84.10%;死亡率分别为12.3%,13.3%和6.7%,极显著低于对照(87.7%)(P<0.01)。上述结果表明,玉米高光效基因ZmPEPC和ZmPPDK可增强拟南芥抵抗干旱胁迫的能力,且这两个基因的共表达可能存在协同作用。     

低温胁迫对大蒜生长、活性氧代谢及相关基因表达的影响

为探讨大蒜对低温胁迫的响应特性,本研究以‘乐都紫皮大蒜’为材料,分析了低温胁迫下大蒜地上部及根系的生长指标、氧化伤害物质丙二醛含量、脯氨酸含量、抗氧化酶活性及相应基因的动态变化特征。结果显示,低温胁迫抑制了大蒜幼苗的正常生长,且低温对地上部的影响显著强于地下部。与正常培养下的大蒜相比,低温处理加速了丙二醛的累积,促进了脯氨酸含量及抗氧化酶活性的显著增加,其中以提高抗氧化酶GR和POD的活性为主。在胁迫处理期间,抗氧化相关基因也参与了低温响应,其中低温处理9 d时AsPOD基因比对照显著高了745.16%,增幅最大,主成分载荷值最高。本研究表明,低温胁迫主要抑制了大蒜地上部的生长,大蒜脯氨酸含量、POD、GR酶活性及AsPOD基因表达量的显著增加与胁迫响应密切相关。本研究通过测定低温胁迫下大蒜幼苗的生理生化变化及相关基因的表达,分析大蒜对低温的响应模式,解析抗氧化系统调控大蒜抗逆的机制,为培育大蒜抗逆品种提供理论基础。     

盐胁迫对花生幼苗离子动态及耐盐基因表达的影响

不同花生品种的耐盐能力各有差异,本研究以耐盐花生品种花育25 (Huayu 25,HY25)和盐敏感品种花育20(Huayu 20,HY20)为材料,利用非损伤微测技术,测定盐胁迫下花生幼苗根尖中Na⁺、K⁺、Ca²⁺、NH₄⁺、NO₃^–、Cl^–的流速;并同期检测了幼苗的生长性状、主要耐盐基因的表达及渗透调节物质(可溶性糖、脯氨酸)含量的变化,以明确花生的耐盐能力与离子吸收、转运及抗逆调控的关系。结果表明:(1)盐胁迫下Na⁺内流减弱,外排速率增加,K⁺内流提高,但是相对而言,HY25的Na⁺外排速率及K⁺内流速率均高于HY20,表明HY25通过排Na⁺保K⁺提高耐盐性;(2)盐胁迫促进Ca²⁺迅速内流,并且耐盐品种比盐敏感品种Ca²⁺内流...     

缺磷和缺铁胁迫对玫瑰幼苗根构型的影响

以玫瑰（Rosa Rugosa）实生苗为试材,在砂培条件下研究了缺磷、缺铁对玫瑰幼苗根系长度、表面积、体积、根尖数、分形维数等根构型参数与根系活力的影响。结果表明：缺磷或缺铁条件下,玫瑰幼苗根系总长度、根尖数、表面积、体积、根系直径变大,根系分形维数减小,根系活力显著下降;缺磷时,玫瑰幼苗主根生长受到抑制;缺铁使主根长度增加,二级侧根长度和数量增加尤为显著,分别比对照增加了229.9%和205.4%;缺铁比缺磷的根系活力与分形维数下降得更多。     

硝酸盐胁迫下黄腐酸对小白菜活性氧代谢及相关基因表达的影响

以小白菜为试验材料,在水培条件下,研究叶面喷施不同浓度黄腐酸(0.08%,0.15%,0.25%)对硝酸盐胁迫下(120 mmol/L)小白菜活性氧代谢及相关基因表达的影响。结果表明,硝酸盐胁迫可引起小白菜叶片中MDA、O2-和H_2O_2含量的增加,生长受到抑制;硝酸盐胁迫下施用黄腐酸(fulvic acid,FA)能显著促进小白菜生长发育,提高膜稳定指数和抗氧化酶活性,增加脯氨酸和可溶性糖等渗透调节物质含量,减少O_2~-和 H_2O_2的积累,其中以处理Ⅳ(0.15%FA)处理效果最好;随黄腐酸浓度的增加,活性氧代谢相关基因Cu/Zn-SOD和POD的表达水平呈先升后降的趋势,CAT基因表达水平持续增加,APX基因表达水平则表现为先降后升随后下降的趋势,其中Cu/Zn-SOD、POD和APX基因表达水平均在处理Ⅳ(0.15%FA)时达到顶峰,CAT基因表达水平在处理Ⅴ(0.25%FA)时最高。适宜浓度的黄腐酸可有效缓解硝酸盐胁迫对小白菜所造成的伤害,增强其抗盐性。本研究通过喷施外源黄腐酸,研究其对硝酸盐胁迫下小白菜生长、活性氧、渗透调节物、抗氧化酶活性及相关基因表达的影响,为探讨黄腐酸调控蔬菜盐害提供理论依据。