植物登陆过程中exocyst复合体的演化

[目的]本文旨在研究植物登陆过程中，植物细胞中囊泡拴系因子复合体exocyst的亚基复制、变异和分化的过程和规律，探索其在植物适应陆地环境中的意义。[方法]以7种代表性的藻类和9种代表性的陆生植物的exocyst复合体亚基序列为基础，采用序列比对、进化分析、保守基序鉴定以及高级结构预测的方法，研究植物登陆过程中，exocyst复合物的不同亚基基因复制、变异及结构演化规律，并以拟南芥为陆生植物代表验证其特有的GroupⅢExo70亚基(Exo70G)的亚细胞定位及其基因在干旱和盐胁迫下的表达。[结果]exocyst复合体的内部亚基(Sec3、Sec5、Sec6、Sec8、Sec10和Sec15)在藻类和陆生植物中拷贝数低且序列高度相似，没有显著变化。2个表面亚基(Exo84和Exo70)在登陆过程中，通过复制和变异导致多样化，特别是Exo70亚基中分化产生陆生植物特有的GroupⅢ类群亚基，其定位在反式高尔基体网络上，在干旱胁迫和盐胁迫下高表达。[结论]登陆过程中，植物exocyst内部亚基的数量及结构并没有显著改变，但是exocyst表面亚基的数量及结构发生显著改变，特别是Exo70亚...     

木霉对盐胁迫下枸杞根与叶内离子平衡和光系统II的影响

【目的】 研究木霉对枸杞（Lycium chinense）耐盐能力的影响,从离子平衡、氧化胁迫和光系统II（PSII）性能等方面揭示耐盐机理。【方法】 以枸杞为试验材料,施加木霉菌剂于根周围,浇灌NaCl溶液（300 mmol·L^-1）进行盐处理,比较盐胁迫下施加和未施加菌剂植株生物量、K⁺/Na⁺、根系钾钠离子吸收转运、叶片氧化损伤以及PSII性能的差异。【结果】 盐胁迫下,施加菌剂的植株生物量降幅较小,说明木霉能够提高枸杞耐盐能力,减少对生长的抑制。木霉缓解盐诱导的光合速率与PSII光化学效率的下降,抑制PSII激发压上升,有利于防御PSII光抑制。盐胁迫下施加菌剂的植株PSII最大光化学效率的降幅和PSII反应中心蛋白损失相对较少,证实了木霉缓解PSII光抑制,保护了PSII反应中心。与光抑制结果一致,盐胁迫下施加菌剂植株叶片膜脂过氧化程度和H₂O₂含量较低,氧化损伤较轻。盐胁迫下,施加菌剂植株光合电子传递到Q_A以下电子受体效率的降幅较小,叶绿素快速荧光诱导动力学（OJIP）曲线的J点也未明显上升,表明木霉保护了PSII受体侧电子传递体。木霉对PSII供体侧放氧复合体也起到保护作用,因为施加菌剂抑制了盐胁迫下K点相对可变荧光的显著上升以及避免了OJIP曲线中K点的出现。因此,木霉对PSII各组分都起到了保护作用,缓解了盐胁迫下PSII性能指数的下降,提高了PSII整体稳定性。盐胁迫下,施加菌剂的植株根和叶Na⁺含量较低,但K⁺含量较高,说明木霉通过减少根和叶中Na⁺积累及K⁺损失,缓解K⁺/Na⁺下降,维持离子平衡。木霉增强盐胁迫下根系Na⁺外排,保障根系K⁺吸收和向地上部转运,是维护枸杞离子平衡的关键机制。【结论】 木霉调控盐胁迫下根系钠钾离子吸收转运,维持离子平衡,减轻PSII氧化胁迫,增强枸杞耐盐能力,缓解对其生长的抑制。     

叶绿素荧光成像在植物生长环境胁迫中的应用

叶绿素荧光成像是一种可以快速、无损评估植物光合作用的技术,已逐渐在植物环境胁迫研究中得到应用。为明确叶绿素荧光成像技术在植物生长环境胁迫中目前的研究应用及未来研究方向,首先对叶绿素荧光成像技术的基础荧光参数和荧光成像方式进行了介绍,然后针对目前叶绿素荧光成像技术在植物生长环境胁迫中的应用从温度、光照、水分、营养和盐胁迫5个方面进行了综述。综述研究结果表明:植物受温度胁迫后叶绿素平均浓度降低,叶绿素荧光参数Y(II)和NPQ敏感性高,F440/F690和F440/F740比值下降;紫外线辐射造成的损害主要取决于物种或栽培品种,荧光比率F730/F683和参数NPQ可以用于评估植物所受轻度胁迫;植物中水份与碳水化合物、F440/F690和F440/F740、Rfd、及PSII光合能力有关,荧光成像可以筛选植物中的抗性基因型;叶绿素浓度与胁迫时间呈负相关性,F440/F690和F440/F740值可以用于识别N胁迫的高低,ΦPSII可以作为早期检测Fe胁迫的荧光参数,且提取荧光图像上的特征参数可用于建立胁迫的预测建模;盐抑制荧光参数Fv/Fm、ΦPSII,外源腐胺可缓解盐胁迫诱导的光合作用的不利影响,当Y(NO)显著提升时已发生严重胁迫损伤。最后进一步分析了叶绿素荧光成像技术目前存在的问题,指出未来的重点研究方向,为进一步研究环境胁迫对植物生长的影响提供参考。     

轻度盐胁迫对甜高粱光合作用激发能分配的影响

以甜高粱(Sorghum bicolor Moench)叶片为试材,采用不同盐(NaCl)浓度处理,测定光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、气孔限制(Ls)、初始荧光(Fo)、最大荧光(Fm)、光合系统II的光化学效率(Fv/Fm)、天线转化效率(Fv’/Fm’)、光化学淬灭(qp)、实际光化学效率(ΦPSII)和非光化学淬灭(NPQ),研究盐胁迫对光合机构、光合作用和光系统II光化学活性的影响。结果表明:相对于对照,100mmol.L-1NaCl处理对甜高粱的光合作用影响较大,而50mmol.L-1NaCl处理影响不大。盐胁迫导致的光合作用能力下降未能通过增加CO2浓度得以恢复,此外100mmol.L-1NaCl处理的Fv’/Fm’,qp和ΦPSII低于50mmol.L-1NaCl处理和对照,而NPQ却比50mmol.L-1NaCl处理和对照大,表明盐胁迫使光合作用降低的原因是非气孔限制。盐胁迫还改变了甜高粱的激发能分配方式,100mmol.L-1NaCl处理主要通过热耗散来消耗过多的激发能。     

盐低温双重胁迫对甜瓜幼苗生长和叶绿素荧光参数的影响

为探讨逆境胁迫对甜瓜幼苗叶绿素荧光参数的影响,该文以甜瓜幼苗为试验材料,设置4个不同处理,T1:对照,T2:15℃低温+100mmol/L NaCl,T3:15℃低温,T4:100mmol/L NaCl,研究不同处理条件下与正常情况下甜瓜幼苗的叶绿素SPAD值、叶面积、株高、茎粗及叶绿素荧光参数的变化情况.结果表明:与对照相比,在逆境胁迫下显著降低了叶面积、株高、茎粗等生长指标.盐低温双重胁迫下显著降低了甜瓜幼苗的叶绿素SPAD值,光化学效率(Fv/Fm)、PSII的电子传递速率(ETR)、光化学淬灭(qP)、PSII的实际光量子效率(Y(II)等;而初始荧光(F0)、非光化学淬灭(qN)则显著升高.综上,逆境胁迫抑制了甜瓜幼苗的生长,尤其在低温盐胁迫双重胁迫下对甜瓜幼苗造成光抑制,为甜瓜生产提供理论依据.     

植物中新生多肽结合复合体研究进展

新生多肽结合复合体(nascent polypeptide-associated complex,NAC)是由α和β共2个亚基组成的异源二聚体复合物,广泛存在于细胞质中。NAC在古细菌、酵母和动植物中均有分布,且具有保守结构域,说明NAC在生物体生长发育过程中具有重要作用。目前,对动物和人中NAC的报道较多,但植物中NAC的生物学功能研究较少。主要介绍了NAC的发现、不同物种中NAC的分类及结构,并且对植物中NAC的生物学功能研究进行了总结归纳。     

盐地碱蓬PsaH基因的克隆及生物信息学分析

【目的】PsaH基因是编码光合反应光系统I(PSI)复合蛋白H亚基的基因。为深入开展该基因的耐盐功能研究及其在盐生植物耐盐机制中的作用提供了基础,并为改良作物耐盐性分子育种提供候选基因。【方法】研究从盐地碱蓬(Suaeda salsa)盐胁迫文库中筛选出一个与耐盐相关的PsaH基因,经测序获得全长cDNA序列,命名为SsPsaH(GeneBank Accession Number:KC4048847),对该基因进行生物信息学分析进行结构功能预测。【结果】该基因全长770 bp,开放阅读框(ORF)为438 bp,编码145个氨基酸;该基因所编码的蛋白定位于叶绿体膜系统,无信号肽,含有一个跨膜结构的亲水性不稳定蛋白,二级结构多为无规则卷曲。同时,该基因在不同物种间具有较强的保守性,含有4个高度保守的结构域,系统进化树分析表明,其与菠菜亲缘关系最近。RT-PCR分析表明,SsPsaH基因在根、茎、叶中均有表达,但在茎和叶中表达量高于根。【结论】SsPsaH基因是编码光合反应光系统I(PSI)复合蛋白H亚基的基因。本研究为以后深入开展该基因的耐盐功能研究及其在盐生植物耐盐机制中的作用提供了理论基础。     

植物响应盐胁迫蛋白质组学研究进展

盐胁迫严重影响作物生长发育,是导致作物产量和品质下降的主要逆境因子之一。蛋白质是植物生理功能的执行者和生命活动的直接体现者,明确盐胁迫下差异表达蛋白质的种类及性质,对于提高植物抗盐性研究具有重要意义。蛋白质组学技术是研究差异表达蛋白质的强有力工具,本文综述了国内外应用蛋白质组学技术在植物盐胁迫响应方面的研究进展,比较了甜土植物与盐生植物响应盐胁迫的差异蛋白质的种类,并对利用蛋白质组学技术在植物盐胁迫响应研究方面进行了展望。     

不同红光与远红光比值对盐胁迫下番茄光合能力的影响

为了研究不同红光与远红光比值(R∶Fr)对番茄幼苗耐盐性的影响,以'Money Maker'番茄幼苗为试材,研究在盐胁迫条件下不同R:Fr比值对番茄幼苗形态、叶绿素含量、叶绿素荧光和光合速率的影响.结果 表明,在NaC1胁迫下,适当降低番茄幼苗光环境中R:Fr比值,番茄幼苗的株高、叶面积、茎粗、地上地下部的干鲜重、净光合速率和叶绿素含量均显著升高(P＜0.05),促进了番茄幼苗的生长,提高了番茄幼苗的耐盐性.植物叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)反应中心的活性在盐胁迫下最易受到影响.番茄幼苗光环境中的R:Fr比值降低,使番茄叶片的PSII最大光化学效率(FV/Fm)、实际光化学量子产量(Fv'/Fm)、PSII反应中心实际光化学效率(ΦPSII)、表观光合电子传递速率(apparent photosynthetic electron transport rate,ETR)和光化学淬灭系数(qP)显著升高,而非光化学淬灭系数(non-photochemical quenching,NPQ)显著降低(P＜0.05).说明降低光环境中的R∶Fr比值,使番茄叶片保持了较高PSII反应中心光化学效率.因此,可以通过调控番茄植株光环境中的R∶Fr比值来调控番茄植株的耐盐性,促进番茄植株的生长.     

干旱和盐胁迫对白榆叶片光系统Ⅱ活力的影响

通过PEG-6000和NaCl模拟试验研究了干旱和盐胁迫对白榆幼苗叶片光系统Ⅱ (PSII)活力的影响,结果显示:盐分和干旱胁迫诱导白榆叶片PSII快速荧光上升曲线在300 μs处K点的出现,造成放氧复合体OEC的损伤,同时也引起PSII有活力反应中心密度(Rc/Cso)、最大量子产量(Fv/Fm)、分配进入电子传递链...     

高粱和大麦光系统Ⅰ叶绿素蛋白复合物的比较研究

采用 SDS——聚丙烯酰胺凝胶电泳方法分离了高粱(C_4植物)和大麦(C_3植物)光系统Ⅰ的叶绿素蛋白复合物(CPI)。它们各由两个分子量不相同的亚基组成的,它们的氨基酸组成和肽谱也不相同。两种植物的 CPI 的吸收光谱、荧光光谱和荧光激发光谱也都有一些不同,所有这些结构,组成和光学特性的差异,可能是形成高粱(C_4植物)和大麦(C_3植物)光合作用差异的原因之一。     

外源硅对盐胁迫下黄瓜幼苗生长和光合荧光特性的影响

以耐盐性较弱的黄瓜品种津优4号为材料,采用营养液栽培法,研究外源硅对盐胁迫下黄瓜幼苗生长、叶绿素含量、气体交换参数以及叶绿素荧光特性的影响。结果表明,70 mmol/L Na Cl处理显著降低了黄瓜幼苗叶片的净光合速率(Pn),抑制黄瓜幼苗生长,而2 mmol/L外源硅处理缓解了盐胁迫诱导的光合和生长抑制;盐胁迫下,黄瓜幼苗叶片单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)和单位反应中心的能态淬灭(DIo/RC)显著上升,降低了光系统II(PSII)非环式电子传递的能力,引起黄瓜幼苗叶片光合器官的结构性能(PIABS)和光合作用质子驱动力(DFABS)显著下降;外源硅处理逆转了盐胁迫导致的叶绿素荧光参数的变化。这些结果表明外源硅处理可缓解盐胁迫对黄瓜幼苗光合器官结构和功能的伤害,促进黄瓜幼苗的生长,从而有助于增强黄瓜植株对盐胁迫的耐受性。     

植物SnRK1蛋白激酶研究进展

植物SnRK1蛋白激酶与酵母SNF1以及哺乳动物AMPK在结构和功能上同源性较高,以α催化亚基、β和γ调节亚基组成异源三聚体复合物的形式存在。SnRK1蛋白激酶广泛存在于高等植物中,响应环境胁迫、营养匮乏、光暗周期等引起的能量缺失信号。SnRK1是调控植物代谢和能量平衡的重要枢纽,调节光合作用途径相关基因的表达以及蔗糖合成、淀粉合成和降解相关酶编码基因的表达,参与糖代谢途径。此外,SnRK1在植物的生长、发育和胁迫响应中也是重要的调控枢纽。但SnRK1在代谢网络途径的调控非常复杂,很多调节机制还不清楚,亟需进一步的研究。本研究通过对SnRK1蛋白激酶的结构,酶活性的调节机制,及在植物碳氮代谢、生长发育及响应胁迫应答中的调控研究现状进行综述,旨在为进一步研究植物SnRK1的功能提供参考。     

低温胁迫对切花菊叶片光化学反应参数的影响

以切花菊品种‘白乒乓’为材料,设置16、4、-4℃共3个处理温度,处理时间为12 h,对光系统叶绿素荧光参数进行测定,研究不同温度下切花菊叶片光化学反应的变化。结果表明,与16℃相比,在4℃和-4℃条件下,叶片初始荧光(Fo)分别降低了9. 7%和51. 5%,单位面积有活性反应中心数量(RC/CSo)降低了15. 4%和86. 6%,快速荧光动力学(OJIP)曲线、光系统Ⅰ(Photosystem Ⅰ,PSI)活性(MR/MRo)曲线和其他光化学反应参数均变化显著。切花菊叶片在低温胁迫下捕光色素降解,光系统Ⅱ(Photosystem Ⅱ,PSII)反应中心开放程度降低,部分反应中心失活,PSI反应中心活性降低,-4℃处理对切花菊叶片PSI造成了严重的伤害,植株整体光合活性降低。     

铜胁迫对铜绿微囊藻叶绿素荧光的影响

[目的]为了解硫酸铜对铜绿微囊藻的毒害效果。[方法]利用叶绿素荧光技术,研究不同浓度的Cu~(2+)胁迫对铜绿微囊藻光合作用的影响。[结果]铜胁迫对铜绿微囊藻藻细胞的光合具有明显抑制作用。随着Cu2+浓度的增加,微囊藻受到不同程度的抑制。随着铜离子浓度的增加,最大光化学效率(FV/FM)呈现下降趋势,光系统II(PSII)的潜在活性(F_V/F_0)和光合电子传递能力(ETO/RC)也呈下降趋势,而单位有活性的反应中心耗散的光能(DIO/RC)、单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)以及热耗散量子比率(ΦD0)则逐渐上升,以减少铜胁迫对PSII的损害。[结论]在利用硫酸铜控制藻类生长时,应选择适宜的铜离子浓度,既可以达到杀藻的目的,又可以减少环境污染。     

水肥耦合对西兰花光合及叶绿素荧光参数的影响

[目的]探讨不同水肥组合对西兰花叶绿素荧光参数的影响。[方法]采用大田试验,分别设置12个水肥处理,研究不同生育期西兰花的光合特性和采收期西兰花的叶片叶绿素荧光参数。[结果]在不同程度土壤干旱和盐胁迫的条件下,西兰花净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)均随着胁迫程度的加剧呈现下降趋势。叶绿素荧光参数中的PS II光能实际转化效率(ΦPSII)、原初光能转化率(Fv/Fm)、光系统II活性(FV/F0)和光化学猝灭系数(q P)均呈现先升高后降低的趋势。[结论]光合参数和叶绿素荧光参数在中水中肥处理(F3W2)条件下均优于其他处理,所以中水、中肥的水肥耦合方式可起以水调肥、以肥促水的协同作用,具有一定的应用价值。     

NaCl胁迫对番茄渗透调节物质含量及光合特性的影响

【目的】探明盐胁迫对番茄渗透调节物质及光合特性的影响,为其抗盐胁迫反应机理研究及抗盐品种选育奠定基础。【方法】以Micro-Tom番茄幼苗为材料,研究不同NaCl浓度(0 mmol/L、100 mmol/L、200 mmol/L、300 mmol/L、400 mmol/L和500 mmol/L)盐胁迫对番茄幼苗光合特性及幼苗叶片的可溶性糖、丙二醛、可溶性蛋白和脯氨酸含量的影响。【结果】盐胁迫下番茄幼苗叶片的可溶性糖和丙二醛含量随盐胁迫强度增加而升高,造成生理性干旱,损害叶片膜结构。盐胁迫导致PSII供体侧放氧复合体OEC受损,叶片对光能的捕获减少。PSII活性反应中心数量减少,最终PSII反应中心的热损耗升高。PSII受体侧PQ库减小,Q_A向Q_B的电子传递受到抑制,能量传递效率降低。【结论】盐胁迫损害番茄幼苗叶片膜结构,导致PSII供体侧放氧复合体OEC受损,减少叶片对光能的捕获能力。     

盐角草PsaH基因的克隆及生物信息学分析

【目的】从盐生植物盐角草(Salicornia europaea)中克隆得到一个参与光合反应光系统I(PSI)复合蛋白H亚基的Psa H基因,分析该基因进行生物信息学,为研究该基因的作用奠定基础并为改良作物耐盐性分子育种提供候选基因。【方法】以盐生植物盐角草为实验材料,采用RT-PCR方法克隆Psa H基因,利用NCBI、MEGA、Expasy等生物信息学工具对其核酸序列、编码的氨基酸序列及蛋白质的结构和功能进行分析。【结果】克隆得到一个与耐盐有关的基因,命名为Se Psa H,属于光系统I(PSI)家族H亚基成员,其开放阅读框(ORF)为438 bp,基因编码145个氨基酸,预测蛋白分子量为15.3 k D,等电点9.84,是亲水性蛋白;系统进化树分析表明其与菠菜亲缘关系较近,通过对该蛋白保守性分析发现其含有4个保守性结构域。【结论】获得盐角草Se Psa H基因,为进一步研究该基因耐盐功能及其在盐生植物耐盐机制中的作用提供了基础。     

短时低温胁迫对甜椒叶绿体超微结构和光系统的影响

 通过测定荧光参数、膜脂脂肪酸组成、活性氧及相关清除酶活性，研究了短时低温（4 oC）胁迫对冷敏感甜椒叶片光系统的影响。结果表明，6 h低温弱光（100 μmol·m-2·s-1）胁迫结束时光系统II（PSII）最大光化学效率（Fv/Fm）下降35.6%，氧化态的P700下降约60%，而暗中低温处理对二者没有影响。低温弱光胁迫对膜脂脂肪酸组成和叶绿体超微结构的影响均比暗中低温胁迫严重，而活性氧清除酶的活性有所下降，活性氧积累。因此，叶绿体膜系统的完整性与活性氧积累之间可能存在一定的相互关系。低温弱光胁迫引起了PSII和PSI的光抑制，而活性氧的积累可能是氧化态P700下降的一个原因，而且PSI对低温弱光比PSII表现得更敏感。     

拟南芥WRKY基因家族应答非生物胁迫基因的鉴定

WRKY转录因子家族是植物特有的一类转录因子家族,在植物生长发育和应答各种胁迫反应过程中起重要作用。为筛选和鉴定植物抗逆关键基因,以拟南芥(Arabidopsis thaliana)WRKY家族基因为研究对象,从数据库中搜索到72个拟南芥WRKY基因,通过生物信息学分析,根据其结构特点,可将其分为3大类:Group I、Group II和Group III。其中,Group II又可分为5个亚类:IIa、IIb、IIc、IId和IIe。用实时定量RT-PCR筛选出30个应答盐胁迫的基因,其中上调表达的23个,下调表达的7个。