植物抗冻蛋白及其高级结构研究进展

抗冻蛋白是一类能控制冰晶生长和抑制冰晶之间发生重结晶的蛋白质,并具有两种明显不同的活性--热滞活性和重结晶抑制活性.植物抗冻蛋白的抗冻特性是低热滞活性和高重结晶抑制活性.植物抗冻蛋白虽然在DNA和氨基酸水平上具有较大的差异,几乎没有同源性,但却拥有相似的高级结构,冰晶结合位点也有一定的相似性,而且都可以通过"表面互补"模型较好地解释它们与冰晶之间的相互作用.全面介绍了植物抗冻蛋白的种类及特性,以及它们的高级结构和冰晶结合位点.     

生物冰核研究与应用的现状和前景

引起水由液态变为固态的物质为冰核或成核剂，冰核是多种多样的，可为无机物、有机物等非生物，也可是生物，目前已发现4属23种或变种的细菌，4属11种或变种的真菌和一种病毒具成冰活性。细菌冰核是一类蛋白质、称冰蛋白、由细菌冰核基因编码，已有11种冰核细菌的冰核基因被克隆并在大肠杆菌中得到表达，冰核基因编码的冰蛋白成冰活性比较弱，冰蛋白通过脂、碳水化合物等共价修饰装配成成冰活性较强的冰核。真菌冰核也可能是蛋白质，其与细菌冰核在特性上有许多差异。影响细菌冰核成冰活性的因素较多，主要有菌液浓度、培养基的组成、培养温度和pH值等。生物冰核是引起和加重植物霜害和冻害的重要因子，并与弱寄生真菌引起的植物病害有重要的联系，通过防除冰核生物减少霜害和冰害的发生、控制病害的发展，在某些方面已得到显著效果。生物冰核是一类重要的资源，已成功地应用于人工降雪、制冷和高敏检测，在促冻杀虫方面也有广阔的应用前景。     

黑麦草抗冻蛋白基因的cDNA克隆及序列分析

对多年生黑麦草进行冷胁迫处理后,提取叶片总RNA,采用RT-PCR法获得了LpAFP成熟蛋白的cDNA克隆。序列分析结果表明,该成熟蛋白的开放读码框(ORF)长度为357 bp,编码一条由118个氨基酸组成的多肽。生物信息学分析结果表明,黑麦草成熟抗冻蛋白与其他植物抗冻蛋白的同源性较低,与鱼类抗冻蛋白和昆虫抗冻蛋白则没有同源性。     

喷施壳聚糖对核桃抗冻性的影响

通过对核桃枝条短期低温胁迫研究,探讨低温胁迫条件下核桃枝条内的生化代谢过程与树体抗冻能力之间的关系。通过对离体香玲核桃枝条以—2、0、4℃低温处理,并在处理后不同时间测定相关酶活性与抗冻蛋白含量,分析低温胁迫后树体抗冻相关酶活性和蛋白含量。研究结果发现,在—2⁴℃的低温胁迫均能够显著提高核桃枝条内SOD、CAT、POD酶的活性,同时脯氨酸的含量在04℃的低温胁迫均能够显著提高核桃枝条内SOD、CAT、POD酶的活性,同时脯氨酸的含量在0⁴℃的低温胁迫下也有显著增加。说明SOD、CAT、POD和脯氨酸参与了核桃树体的抗冻反应。     

虫媒植物与传粉昆虫的协同进化(二) --虫媒花的性状对昆虫传粉的适应

植物依赖昆虫传授花粉,昆虫从植物获得花粉和花蜜作为食物,两者在漫长的进化过程中形成了密切的互惠共生关系。植物与传粉昆虫的相互作用被认为是被子植物花进化的重要推动力,植物发展了适应于异花传粉的花部结构,传粉者则框定了花的进化。植物的花部特征与传粉者行为、传粉机制和植物适合度间有丰内在的联系。     

植物花部特征与访花昆虫互作关系研究进展

植物和访花昆虫是陆地生物群落的2个重要组成部分。在长期的进化过程中,开花植物与访花昆虫形成了多种形式的互作关系。在植物与访花昆虫的相互作用中,植物会演化出多样的花部特征来吸引访花昆虫,而访花昆虫对花部特征的响应及访花行为也有利于维持两者之间的相互关系。为了深入探究花部特征对访花昆虫种类及行为产生影响的现象和机制,文中综述了花部特征与访花昆虫相互作用方面的研究进展。植物的花部特征可以分为花部构成和开花式样2个层面,不同的花部特征对访花昆虫具有不同的吸引力。其中,花部构成从花的结构形态、花色、花气味、花粉和花蜜4个方面进行阐述,开花式样从开花数量、开花类型和排列方式3个方面进行阐述。在现有研究的基础上,对未来的研究方向进行了展望,以期为深入开展植物与访花昆虫的相关研究提供参考,并为生物多样性保护提供新的思路。     

在低温锻炼中毛白杨幼苗可溶性总蛋白、RNA、DNA、RNase及抗冻性的变化

低温锻炼不仅提高了毛白杨幼苗存活率和抗冻性以及RNA和可溶性总蛋白的含量 ,降低了RNase活性 ,而且能减轻低温胁迫引起的RNA和可溶性总蛋白含量的下降程度和RNase活性的提高 ,有利于幼苗在恢复过程中RNA和可溶性总蛋白水平的迅速回升以及RNase活性的降低 .进一步研究发现 ,DNA含量无论在低温锻炼中还是在低温胁迫下或是在随后的恢复生长期均保持相对稳定 ;低温锻炼所引起的RNA含量的增加 ,与RNase活性的降低呈明显的负相关 ,与可溶性总蛋白含量的增加以及幼苗抗冻性的提高成正相关 .这表明低温锻炼可能抑制RNase活性 ,有效地促进RNA含量的增加 ,而RNA可能参与了可溶性总蛋白的合成及抗冻性的诱导     

“绿色神”与农药混合提高杀虫速率试验

“绿色神”是廊坊市农林科学院与河北林科院、南开大学针对昆虫抗药性共同研究和开发的一种农药增效剂。它具有渗透力强、扩散和溶蜡性能好的特点，它与农药混用，可帮助农药迅速穿透昆虫和植物表皮蜡质，迅速进入昆虫与植物体内，抑制昆虫体内多种解毒酶的活性，起到瓦解昆虫抗药性、加速昆虫死     

环境胁迫下昆虫的分子适应策略

昆虫在长期的进化中对环境条件的胁迫已经形成了很好的适应机制,在早期的研究中大多是以生理生化方面,随着分子生物学的发展,对于昆虫防御的机制逐渐转向了分子方面,目前研究较多的是昆虫在抗药性,对于极端温度的适应机制以及昆虫对植物的反防御机制。     

冰核细菌对光肩星天牛幼虫促冻杀虫的初步研究

在我国林业生产上,特别是杨树(Populus spp.)栽培中,受到天牛的严重危害,至今尚无经济有效、简单易行的防治方法。为此在系统研究冰核细菌的基础上,探索利用冰核细菌作为促冻杀虫剂,为控制天牛危害提出一项新的措施。研究表明,多数害虫是不耐结冰的,一但体内水分结冰,细胞组织就会受到破坏而导致死亡;一些耐寒昆虫的耐寒性也只是在一定时间内具有,当体内结冰持续时间较长,也会使之死亡。但是一般昆虫都能忍受-10～-15℃的低温而不结冰,这是因为昆虫具有过冷却能力,     

Expression of a Carrot Antifreeze Protein Gene in Escherichia coli

The recombinant expression vectorpET43. lb-AFP, which contains full encoding region of a carrot 36 kD antifreeze protein (AFP) gene was constructed. The recombinant was transformed into expression host carrying T7 RNA polymerase gene (DE3 lysogen) and induced by 1 mmol. L-1 IPTG (isopropyl-β-D-thiogalactoside) to express 110 kD polypeptide of AFP fusion protein.The analysis of product solubility revealed that pET43. 1b-AFP was predominately soluble, and the expressed amount reached the maximum after the IPTG treatment for 3 h.     

胡萝卜抗冻蛋白的快速与高效纯化

将胡萝卜抗冻蛋白在大肠杆菌中进行表达后,对获得的包涵体进行了初步的洗涤纯化.分别采用HPLC和N ativePAGE法对其进行最终的纯化.结果表明,两种方法都能获得高度纯化的目的蛋白,而且耗时都很少.但N ative PAGE法更为经济,且可以同时进行多个样品的纯化,更适用于一般实验室.     

Plant antifreeze proteins and their expression regulatory mechanism

Low temperature is one of the major limiting environmental factors which constitutes the growth, development,productivity and distribution of plants. Over the past several years, the proteins and genes associated with freezing resistance of plants have been widely studied. The recent progress of domestic and foreign research on plant antifreeze proteins and the identification and characterization of plant antifreeze protein genes, especially on expression regulatory mechanism of plant antifreeze proteins are reviewed in this paper. Finally, some unsolved problems and the trend of research in physiological functions and gene expression regulatory mechanism of plant antifreeze proteins are discussed.     

Expression of a carrot 36 kD antifreeze protein gene improves cold stress tolerance in transgenic tobacco

Antifreeze proteins （AFPs） enable organisms to survive under cold conditions, and have great potential in improving cold tolerance of cold-sensitive plants, In order to determine whether expression of the carrot 36 kD antifreeze protein gene confers improved cold-resistant properties to plant tissues, we tried to obtain transgenic tobacco plants which expressed the antifreeze protein. Cold, salt, and drought induced promoter Prd29A was cloned using PCR from Arabidopsis. Two plant expression vectors based on pBI121 were constructed with CaMV35S：AFP and Prd29A：AFP. Tobacco plantlets were transformed by Agrobacterium-medicated transformation. PCR and Southern blotting demonstrated that the carrot 36 kD afp gene was successfully integrated into the genomes of transformed plantlets. The expression of the afp gene in transgenic plants led to improved tolerance to cold stress. However, the use of the strong constitutive 35S cauliflower mosaic virus （CaMV） promoter to drive expression of afp also resulted in growth retardation under normal growing conditions. In contrast, the expression of afp driven by the stress-inducible Prd29A promoter from Arabidopsis gave rise to minimal effects on plant growth while providing an increased tolerance to cold stress condition （2℃）. The results demonstrated the prospect of using Prd29A-AFP transgenic plants in cold-stressed conditions that will in turn benefit agriculture.     

高温胁迫下银杏叶片部分渗透调节物质的动态变化

在模拟夏季高温条件下,研究了2年生盆栽银杏叶片可溶性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸和Pro含量的动态变化。结果表明:随着温度升高,叶中可溶性糖、游离氨基酸和Pro含量升高,可溶性蛋白含量降低;随着温度的回落,可溶性糖含量降低,游离氨基酸和Pro含量先降低后升高,可溶性蛋白含量先升高后降低,说明银杏对短期变温做出了快速反应,即银杏叶中上述渗透调节物质代谢的水平和途径发生了一系列的适应性变化。可溶性蛋白和游离氨基酸对变温较敏感,对前期升温过程中的渗透调节起到较为重要的作用,而可溶性糖和Pro对变温的敏感性较差,但对后期高温的渗透调节起到主要作用。     

仁用杏花果期有效抵御晚霜的方法研究

目前仁用杏生产中存在的最大问题是开花早,花期和幼果期易遭受晚霜、寒流的危害,引起冻花冻果现象的发生,导致减产甚至绝收。为了解决仁用杏生产上易受霜冻危害的问题,以仁用杏主栽品种‘优一’为试验材料,研究了喷施抗冻剂1,2-丙二醇、1,2-丙二醇+葡萄糖的混合液、金硅谷和灵护防冻液和水杨酸、施肥、柴堆熏烟处理对仁用杏抗抵御晚霜能力的影响情况,从中筛选出了能有效增强仁用杏抵御晚霜能力的处理方法。结果表明:在其盛果期的采果之后,每株施有机肥10~15 kg或者复合肥1.0~1.5 kg,不仅能促进仁用杏树势的生长,提高其来年的花果质量,而且能有效减轻晚霜的危害,使其在幼果期的冻果率减少50%左右;在霜冻来临之前,喷施2~3次20%~30%的1,2-丙二醇溶液与10%的葡萄糖溶液的混合液,可使其在花期或幼果期能抵抗5~8 h以上、-5℃以下的低温,能使其在幼果期的抗冻率提高80%以上,且对仁用杏花朵(花瓣、雌蕊、子房、雄蕊)和幼果均不会造成伤害,也不影响仁用杏的坐果率。试验结果表明,这两种方法操作简单,低成本,农民容易掌握,易于生产中大范围内推广。     

INA细菌对杏树雌、雄蕊抗寒能力及花粉生活力的影响

以优一杏盛开花的雌蕊和雄蕊为试材,研究了低温胁迫下INA细菌对花粉生活力和发芽率、雌蕊和雄蕊SOD和POD酶活性、MDA含量的影响。结果表明:INA细菌存在下,低温胁迫降低了花粉的生活力和发芽率,减弱了雌蕊、雄蕊SOD、POD酶的活性,增加了MDA的含量,说明低温胁迫下INA细菌的存在加重了霜冻害。