硒处理对薄壳山核桃幼苗生长的影响

为探究硒对薄壳山核桃幼苗生长的影响,利用不同浓度亚硒酸钠[0(CK)、0.5、5、10、20、40、80 μmol·L^-1]对薄壳山核桃幼苗进行处理,并测定相关生理指标。结果表明,低浓度硒对薄壳山核桃幼苗生长发育、生物量积累、酶活性均有促进作用,而高浓度硒抑制了幼苗生长、干物质的积累、酶活性、光合速率,且硒浓度越高,抑制作用越明显。80 μmol·L^-1 硒浓度处理后的根长较CK显著降低了55.36%(P<0.05),其他形态指标均无显著差异。硒处理显著提高了幼苗体内的硒含量,且根系>叶片。随着硒浓度的增加,叶、根内的硒含量呈先升高后降低的趋势,硒浓度≥0.5 μmol·L^-1时,其他处理均与CK存在显著差异。40 μmol·L^-1硒浓度处理下叶中的硒含量较CK显著增加了1 682倍,根中的硒含量提高了482倍。低硒浓度(≤10 μmol·L^-1)处理可以促进根中Mn²⁺、Mg²⁺含量和叶中的Zn²⁺含量的积累。当硒浓度≥5 μmol·L^-1时,会促进根中Zn²⁺含量的积累,硒浓度≥10 μmol·L^-1,促进茎中Mn²⁺含量的积累,其中在80 μmol·L^-1硒浓度处理下茎中Mn²⁺含量为CK的9.29倍。过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性随着硒浓度增加均呈先增后减的趋势,且在0.5 μmol·L^-1硒浓度处理下达到最高,明显高于CK,分别为1 698.63、1 912.28 U·mg prot^-1。综上,低浓度硒处理和施硒时间长短对幼苗光合作用影响不大,而高浓度硒处理会抑制光合作用。本研究结果为进一步揭示硒富集机理和硒的科学使用提供了理论依据。     

高粱转录因子SbWRKY71基因的克隆及其在逆境胁迫下的表达分析

为了探究WRKY转录因子在植物抵抗逆境胁迫方面的重要作用,本研究通过基因克隆的方法,从高粱BTx623中克隆得到一个WRKY转录因子基因(SbWRKY71),该转录因子基因全长1 335 bp(phytozome登录号:Sb04g005520),编码364个氨基酸,分子量为38.95 kDa;预测该转录因子定位于细胞核,具有WRKY转录因子典型的保守结构域,且该蛋白属于WRKY蛋白家族的第Ⅱ组成员。系统进化树分析表明,高粱SbWRKY71氨基酸序列与禾本科作物玉米ZmWRKY71的亲缘关系最近,为75%;实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测表明,SbWRKY71基因表达具有组织特异性,在叶中表达丰度最高,茎中最低。经激素水杨酸(SA,1 mmol·L^-1)、吲哚-3-乙酸(IAA,10 μmol·L^-1)和脱落酸(ABA,200 μmol·L^-1)处理后,SbWRKY71的表达量呈现先下降后升高再下降的趋势;在γ-氨基丁酸(GABA)和甘露醇(D-Mannitol,300 mmol·L^-1)模拟干旱胁迫以及氯化钠(NaCl,250 mmol·L^-1)盐胁迫处理下,SbWRKY71的表达量均先升后降,分别在3、6和9 h达到最大值;高粱经病原相关分子模式(PAMPs)flg22(100 nmol·L^-1)、翻译延长因子(elf18,100 nmol·L^-1)处理后,SbWRKY71表达均受到抑制,但在几丁质(Chitin,8 nmol·L^-1)处理下,SbWRKY71受到诱导表达。本研究为进一步探索SbWRKY71基因在调节高粱抗性、响应激素以及逆境胁迫应答等过程中的作用机制提供了基础。     

基于Dual RNA-seq分析的褪黑素影响萝卜与链格孢菌互作的作用研究

由芸薹链格孢菌(Alternaria brassicae)严重影响萝卜(Raphanus sativus)生产,外源喷施褪黑素可减轻病症,但褪黑素同时存在于植物和微生物中,外源喷施时可对感病植株上寄主和病原物的生命活动均有影响,其介导寄主-病原菌互作的作用模式。为解析褪黑素参与调控病叶上萝卜和链格孢菌互作的生理和基因转录机制,本研究通过对感黑斑病萝卜叶面外施0~1 500 μmol·L^-1浓度褪黑素,检测病情指数变化,同时利用互作转录组分析0、500和1 500 μmol·L^-1褪黑素处理下萝卜和链格孢菌转录水平变化。结果显示,50~500 μmol·L^-1褪黑素可分别显著提高萝卜和链格孢菌双方的生长势和抗逆性,且500 μmol·L^-1表现最优,1 000和1 500 μmol·L^-1与500 μmol·L^-1相比作用较小,呈明显剂量依赖型模式,但500 μmol·L^-1褪黑素处理下,萝卜对链格孢菌抗性明显提升。Dual RNA-seq检出萝卜基因组reads比对率>88%,链格孢菌基因reads比对率≤0.06%,萝卜差异表达基因数显著高于链格孢菌检出数。对萝卜及链格孢菌生长及抗逆性调控相关基因表达模式进行验证,基因表达模式基本与表型反应一致。综上所述,褪黑素介导萝卜与链格孢菌的作用存在低浓度促进、高浓度抑制的剂量依赖性效应,500 μmol·L^-1浓度下褪黑素对双方均具生长促进作用,但褪黑素对寄主的影响超过对链格孢菌的影响,最终表现为诱导萝卜对链格孢菌抗性增强。本研究为褪黑素在萝卜黑斑病抑制中的应用提供了数据支撑和理论基础,并在转录水平上初步解析了褪黑素参与萝卜对链格孢菌抗性变化的作用模式。     

外源NO对镉胁迫下草地早熟禾种子萌发及幼苗生理特性的影响

为探究可缓解草地早熟禾镉胁迫的最适有效硝普钠(SNP)浓度,以草地早熟禾品种蓝月为试验材料,SNP为NO供体材料,研究不同浓度NO对镉胁迫下草地早熟禾叶片生理特性的影响。结果表明,镉离子浓度为200 μmol·L^-1时草地早熟禾的生长受到严重抑制,施加SNP(<100 μmol·L^-1)能够促进草地早熟禾种子发芽,增加草地早熟禾幼苗叶绿素含量,提高叶片干物质量、相对含水量,以及叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性,而其游离脯氨酸(Pro)和丙二醛(MDA)含量均有所降低。表明低浓度NO(<100 μmol·L^-1)可有效缓解草地早熟禾镉胁迫,高浓度SNP(>100 μmol·L^-1)则表现出抑制作用。本研究结果为草地早熟禾修复镉污染土壤提供了理论依据。     

脱落酸对番茄部分果实性状和营养品质的影响

为研究脱落酸(ABA)对番茄果实品质的影响,本研究测定了番茄ABA生物合成缺失突变体not和flc及其野生型各成熟时期果实,以及外源100 μmol·L^-1 ABA处理后不同天数的番茄果实的外观品质和营养品质。结果表明,内源ABA缺失抑制番茄果实增重并促进果实纵向生长,但对果实硬度无明显影响。同时,内源ABA可影响番茄果实可溶性固形物含量并促进破色期和转色期的还原糖积累。not和flc果实中番茄红素、β-胡萝卜素、叶黄素和总类胡萝卜素含量均显著高于其野生型,且外源喷施试验表明,与对照组相比,外源100 μmol·L^-1 ABA处理能显著抑制番茄果实中番茄红素、β-胡萝卜素和总类胡萝卜素的积累。综上,ABA在调控番茄果实外观品质方面,可促进番茄果实增重并抑制番茄果实纵向生长;在调控番茄果实营养品质方面,可促进还原糖积累并抑制类胡萝卜素积累。本研究结果为利用ABA调控番茄果实品质提供了一定的理论依据和技术支持。     

2种雀稗属牧草对低磷胁迫的生长、生理应激响应

为比较宽叶雀稗(Paspalum wettsteinii)和巴哈雀稗(Paspalum notatum)适应低磷胁迫的能力,揭示其对低磷胁迫的形态及生理响应机理,试验以石英砂为基质,定期浇灌200 μmol·L^-1(常磷)、20 μmol·L^-1、 2 μmol·L^-1的Hoagland营养液模拟低磷胁迫处理,分别在磷处理10、20、30 d时测定供试材料的幼苗形态及生理特性。结果表明,低磷处理30 d时,2种雀稗属牧草地上部生物量、株高、叶面积、叶长呈降低趋势,根干重、根冠比、总根长、根尖数、根毛数量较常磷处理增加,超氧化物歧化酶(SOD)(除巴哈雀稗)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、酸性磷酸酶(ACP)活性较常磷处理显著增加(P<0.05),根部电导率、叶片电导率较常磷处理显著提高(P<0.05)。当磷水平降低至2 μmol·L^-1时,宽叶雀稗地上部生物量降幅最大,为41.67%,根冠比、SOD活性增幅最大,分别为86.36%、113.19%;巴哈雀稗叶长降幅最大,为90.43%,根冠比、根毛数量增幅最大,分别为108.47%和74.91%。综上,低磷胁迫抑制了2种雀稗属牧草地上部的生长,促进了地下部的生长,提高了保护酶活性,且宽叶雀稗的低磷适应能力高于巴哈雀稗。本研究为2种雀稗属牧草在低磷环境下的栽培提供了理论依据。     

巴哈雀稗PnDREB2基因克隆及时序表达图谱构建

脱水反应元件结合蛋白(DREBs)在植物非生物逆境胁迫中可调节下游一系列抗逆基因的表达。为探究巴哈雀稗DREB2基因在逆境胁迫下的功能,本研究采用RNA-Seq结合RT-PCR技术从巴哈雀稗中获得一个DREB2基因CDS区全序列,命名为PnDREB2(GenBank登录号:MH150946)。核苷酸序列分析表明,该基因开放阅读框全长774 bp,编码257个氨基酸,相对分子质量为28.09 kD,理论等电点为5.25;该植物蛋白中具有DREB类基因家族典型的保守域AP2结构域,属于DREB2类转录因子A类中A2亚类的亚型1。进化和聚类分析结果表明,巴哈雀稗PnDREB2基因与高粱、割手密、玉米、谷子及牛鞭草亲缘关系较近,氨基酸序列同源性分别为91.10%、89.50%、88.20%、87.60%和87.60%。RT-qPCR和生物信息学分析表明,PnDREB2基因在茎中表达量最高,幼穗次之,叶最低;表达产物定位于细胞质中,具有26个磷酸化位点,并具有结构和功能的特异性。PnDREB2表达量受干旱(PEG-6000,20%)和高温(40℃)的强烈诱导,同时也受到高盐(NaCl,300 mmol·L^-1)、低温(4℃)、脱落酸(ABA,100 μmol·L^-1)和赤霉素(GA,100 μmol·L^-1)等非生物胁迫和激素的不同程度诱导,随着处理时间的延长,整体上均呈先增加后降低的趋势。本试验为巴哈雀稗抗逆分子机理研究与抗性增强的转基因材料培育奠定了理论基础。     

高粱病程相关基因非表达子1(NPR1)基因家族鉴定及胁迫应答分析

非表达因子基因(NPR1)是植物系统获得抗性的激活子,也是植物响应病原菌侵染过程中的核心因子之一,在植物抗病性方面发挥着非常重要的作用。为明确高粱NPR1基因家族成员及SbNPR1的表达特性,本研究通过生物信息学及实时荧光定量PCR(RT-qPCR)方法,对高粱NPR1基因家族进行鉴定和表达分析。结果表明,共鉴定到5个高粱NPR1基因SbNPR1~SbNPR5,其氨基酸序列长度介于480~621 aa之间,理论分子量介于50.496 81~67.648 06 kDa之间,理论等电点介于5.64~6.11之间;系统进化分析显示,SbNPR1与甘蔗Sh253P03亲缘关系最近;基因结构分析表明,该家族各个成员之间的外显子和内含子数量差异变化较小;RT-qPCR分析表明,SbNPR1基因在高粱不同器官中的表达具有组织特异性;经激素独脚金内酯(GR24,1 μmol·L^-1)和水杨酸(SA,1 mmol·L^-1)处理后,SbNPR1的表达分别被抑制和诱导;20%的聚乙二醇(PEG6000)和250 mmol·L^-1的NaCl处理下,SbNPR1的表达呈现先升高后降低的趋势,在0.5 h表达量达到最大值,之后下调;而经甘露醇(D-mannitol,300 mmol·L^-1) 处理后,SbNPR1基因表达量在3 h后开始下降;高粱经病原相关分子模式(PAMPs)flg22(100 nmol·L^-1) 和几丁质(Chitin, 8 nmol·L^-1)处理后,SbNPR1受到flg22的诱导表达,在12 h时表达量最高,而在Chitin作用下,SbNPR1的表达受到抑制。本研究为进一步探索NPR1家族在调节高粱抗性、信号转导、植物激素以及胁迫调控等过程中的作用提供了基础。     

氮元素对三角褐指藻岩藻黄素和油脂合成关键酶基因表达与代谢合成的影响

为阐明氮元素对微藻次生代谢积累和调控的影响,以三角褐指藻为试验材料,研究不同氮浓度[896(CK)、448、112、28和0 μmol·L^-1]处理对三角褐指藻细胞生长、岩藻黄素含量、油脂含量以及叶绿素a含量的影响,并对岩藻黄素-叶绿素蛋白复合体基因(FCPb)和酰基-酰基载体蛋白去饱和酶基因(FAB2)的表达进行实时荧光定量PCR分析。结果表明,氮限制极显著抑制了三角褐指藻细胞的生长和岩藻黄素的合成,但促进了油脂的合成。当氮浓度为112 μmol·L^-1时,三角褐指藻岩藻黄素含量最低(0.084 mg·g^-1DW),而油脂含量最高,较CK提高了1.36倍。叶绿素a与岩藻黄素含量变化趋势一致。相关性分析表明,氮限制条件下,三角褐指藻岩藻黄素含量与油脂含量显著相关(R²=0.998 8)。实时荧光定量PCR分析表明,氮限制抑制了三角褐指藻中FCPb的表达,促进了FAB2的表达。综上,氮限制通过调控三角褐指藻岩藻黄素、油脂生物合成途径相关基因的表达影响了岩藻黄素和油脂的积累。本研究为进一步探究岩藻黄素与脂类物质代谢合成的关联性提供了一定的理论参考。     

体外消化对油茶蒲提取物抑制α-葡萄糖苷酶活性的影响

为探索体外消化对油茶蒲活性成分的影响,本试验以油茶蒲为原料,分析消化前后油茶蒲提取物、水相、正丁醇相、乙酸乙酯相对α-葡萄糖苷酶抑制活性的变化,采用高效液相色谱(HPLC)、分子对接进一步探索油茶蒲中抑制α-葡萄糖苷酶的主要活性物质。结果表明,油茶蒲提取物、乙酸乙酯相、正丁醇相、水相对α-葡萄糖苷酶的IC₅₀为0.27~1.17 μg·mL^-1,经体外模拟消化后,IC₅₀上升至0.34~2.36 μg·mL^-1,其中乙酸乙酯相的活性最强。油茶蒲提取物成分分析结果显示,体外消化能影响各相萃取物的总酚含量,其中乙酸乙酯相的总酚含量最高(44.49 μg·mL ^-1)且在体外消化中具有良好的稳定性。相关性分析结果表明,油茶蒲提取物中有5个化合物与α-葡萄糖苷酶的IC₅₀呈显著相关,其中包括3-O-甲基鞣花酸-4'-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(MEAG)。AutoDock分子对接结果也表明,MEAG具有良好的α-葡萄糖苷酶抑制活性,以及最佳的结合能(-7.99 kcal·mol^-1)和估计抑制常数(1.40 μmol·L ^-1), 其主要通过氢键和疏水作用与α-葡萄糖苷酶的氨基酸残基相互作用。本研究结果为开发新型α-葡萄糖苷酶抑制剂以及油茶蒲资源利用提供了数据参考。     

马来甜龙竹种胚培养增殖芽芽尖再生体系建立

为建立马来甜龙竹高效稳定的再生体系,本研究以马来甜龙竹种胚培养增殖芽的芽尖为试验材料,研究不同植物激素、有机添加物以及弱光处理对其再生体系建立的影响。结果表明,马来甜龙竹芽尖愈伤组织诱导较适宜培养基为添加0.5~1.0 mg·L^-1 NAA和3 mg·L^-1 2,4-D的MS培养基,致密颗粒状愈伤组织诱导率达61.7%;较适宜的分化培养基为添加1 mg·L^-1 6-BA、1 mg·L^-1 KT和0.25 mg·L^-1 NAA的MS培养基,10 μmol·m^-2·s^-1弱光处理6 d,分化率达46.67%,再生苗伸长生长良好;较适宜的生根培养基为添加3 mg·L^-1 IBA的1/2 MS培养基,生根率为55%,根较粗,其中部分根长有侧根。试管苗移植到混合基质中,成活率为83.33%。本研究初步建立了马来甜龙竹种胚培养增殖芽芽尖再生体系,为马来甜龙竹遗传转化体系的研究和应用奠定了基础。     

γ-氨基丁酸对低温胁迫下桃果实蔗糖代谢的影响

为探讨γ-氨基丁酸(GABA)对低温胁迫下桃果实蔗糖代谢的影响,以湖景蜜露品种水蜜桃为试验试材,采用5 mmol·L^-1外源GABA和100 μmol·L^-1 GABA-T抑制剂(VGB)处理桃果实,比较分析水蜜桃出汁率、GABA含量、可溶性糖含量、蔗糖代谢中间产物以及蔗糖代谢相关酶基因的变化。结果表明,外源GABA处理和GABA复合VGB处理通过提高桃果实贮藏后期内源GABA含量和蔗糖含量,从而有效抑制桃果实在低温贮藏期间冷害的发生。此外,外源GABA处理抑制了贮藏后期蔗糖降解相关酶基因PpSUS5的表达,减缓了桃果实中蔗糖含量的降低速率,从而提高了果实抗冷害的能力。外源GABA复合VGB处理增强了贮藏后期蔗糖合成相关酶基因PpSPS1、PpSPP1和PpSUS3的表达,从而维持桃果实较高的蔗糖含量,抑制果实冷害发生。本研究结果为桃果实采后贮藏保鲜提供了理论依据。