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。     

乙酰水杨酸对三角褐指藻岩藻黄质含量的影响及其分子机理研究

为了研究不同浓度乙酰水杨酸(ASA)对三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum Bohlin)细胞生长、岩藻黄质积累及岩藻黄质生物合成相关基因的表达水平的影响,通过分光光度计、高效液相色谱(HPLC)以及荧光定量PCR测定不同浓度ASA处理后的三角褐指藻的各项指标。结果表明,三角褐指藻的生长和岩藻黄质积累与ASA浓度密切相关。一定浓度的ASA抑制了三角褐指藻的细胞数量;岩藻黄质含量也随着ASA浓度的升高呈现先上升后下降的趋势,当ASA浓度为10 mg·L^-1时,岩藻黄质含量最高,达1.78 g·kg^-1 DW,为对照组的1.9倍。在不同浓度ASA诱导下,与岩藻黄质生物合成途径有关的PSY、PDS、ZDS、CRTISO、LCYB和ZEP基因表达均上调,当ASA浓度为10 mg·L^-1时,相关基因的表达量极显著高于对照组(P<0.01)。主成分分析(PCA)结果表明,PSY、PDS、ZDS、CRTISO、LCYB和ZEP基因与岩藻黄质积累具有相关性,其中,ZEP基因对岩藻黄质生物合成贡献率最高。综...     

三角褐指藻GPAT生物信息学及表达差异分析

三羧酸甘油酯(TAG)是植物细胞中油脂的主要储存形式,甘油-3-磷酸酰基转移酶(GPAT)是TAG生物合成过程中的第1个限速酶。为探明三角褐指藻油脂含量变化与GPAT基因表达量之间的关系,本研究利用转录组测序结果设计引物,采用RT-PCR技术克隆了三角褐指藻GPAT的cDNA全长,并对其进行生物信息学分析;通过RT- qPCR研究不同光照强度和温度下三角褐指藻GPAT的表达差异及总脂含量。结果表明,三角褐指藻GPAT的cDNA全长序列为1 743 bp,含有1个长度为1 305 bp的ORF,编码434个氨基酸,含有3个保守序列区。保守结构域分析表明, 三角褐指藻GPAT属于LPLATs超家族,且具有GPAT特征性的酰基结合位点。系统进化分析表明,三角褐指藻GPAT与大洋洲海链藻的亲缘关系最近。RT- qPCR结果显示,随着光照强度和温度的提高,三角褐指藻GPAT表达量均呈先上升后下降的趋势,且在25℃、37.5 μmol·m^-2·s^-1时达到最大值,与藻体内总脂含量变化趋势一致;此外,GPAT表达量与总脂含量随着温度的变化呈显著正相关(r=0.980, P<0.05),推测三角褐指藻GPAT可能是三角褐指藻脂类代谢途径的关键基因。本研究为今后利用基因工程手段提高植物体内油脂含量提供了优质的基因资源,同时为进一步揭示三角褐指藻脂类物质合成的分子调控机制奠定了一定的理论基础。     

氮、磷富营养及海带对赤潮三角褐指藻生长的影响

三角褐指藻是极具危害的赤潮藻之一。本文研究了不同氮磷营养浓度对三角褐指藻生长的影响,以及海带对赤潮藻生长的抑制作用。结果表明,不同的氮磷浓度及配比对三角褐指藻的生长有显著影响,氮浓度为12.35mg/L,磷浓度为1mg/L时最适宜三角褐指藻的生长;海带对三角褐指藻生长有较好的抑制作用,抑制率可达到78.8%;用海带组织培养水滤出液培养三角褐指藻7d,三角褐指藻的生长也受到明显抑制。     

施水对本氏针茅光合作用和叶绿素荧光特征的影响

 通过利用短期施水代替降雨的方法,研究长期干旱条件下突然施水对本氏针茅光合特性的影响。结果表明:施水后,本氏针茅的叶水势得到恢复,RuBP羧化酶活性提高,表观量子效率、羧化速率和最大光合能力明显增加,限制光合作用的气孔因素和非气孔因素得到缓解。同时,本氏针茅的光化学活性在施水后部分恢复,光量子产量和热耗散能力明显提高。不同水分条件下,本氏针茅叶片的叶绿素荧光光诱导过程存在较大的差异,施水条件下,叶片的光合速率、气孔导度、实际光化学效率和非光化学淬灭上升速率较快,而持续干旱条件下叶片的光诱导速率较慢。     

高温胁迫下外源褪黑素对黄瓜幼苗光合作用及叶绿素荧光的影响

以"津春4号"黄瓜品种为试验材料,采用喷施外源褪黑素(melatonin,MT)的方法,研究了MT对高温胁迫下黄瓜幼苗叶片光合作用和叶绿素荧光参数的影响.结果表明:高温处理后黄瓜幼苗叶片净光合速率(Pn)降低,气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)却增大,但随外源MT处理浓度的增加,黄瓜幼苗叶片内P...     

土壤紧实胁迫对黄瓜叶片光合作用及叶绿素荧光参数的影响

紧实是温室土壤的疲劳症状之一,它对作物的生长、产量及养分吸收均有影响。本试验以容重为指标,用盆栽试验模拟温室土壤的物理疲劳症,研究了土壤紧实胁迫对黄瓜叶片光合作用及叶绿素荧光参数的影响,探讨温室土壤物理疲劳对黄瓜叶片光合作用产生影响的机理。结果表明,土壤紧实胁迫条件下黄瓜叶片的净光合速率（Pn）、气孔导度(Gs)及蒸腾速率(Tr)下降,而胞间CO2浓度（Ci）却增大,最终导致叶片干物质的累积量减少,第一雌花节位降低,果实发育提早。叶片的叶绿素含量减少,光合活性（Fv）、光系统Ⅱ（PSⅡ）反应中心的电子传递活性（Fm/Fo）、光能的最大转化效率（Fv/Fm）及PSⅡ的潜在活性（Fv/Fo）降低以及PSⅡ的光能利用率下降是紧实胁迫条件下黄瓜叶片光合作用减弱的原因。     

花生四烯酸对三角褐指藻生长、脂质含量及相关基因表达的影响

为提高三角褐指藻生产生物柴油的能力,本研究利用不同浓度(0、0.5、2.5、12.5、62.5和312.5mg·L~(-1))的花生四烯酸(AA)处理三角褐指藻,探究三角褐指藻生长、总脂、游离脂肪酸的变化,并通过荧光定量PCR研究脂质生物合成途径中相关基因的转录差异。结果表明,低浓度(0.1~62.5mg·L~(-1))的AA对三角褐指藻的生长有促进作用,高浓度(312.5 mg·L~(-1))则抑制其生长。游离脂肪酸与总脂含量结果表明,游离脂肪酸在AA浓度为12.5 mg·L~(-1)时达到最大值,较对照组提高了4倍;总脂则在AA浓度为62.5 mg·L~(-1)达到最大值,较对照组提高了54%。荧光定量PCR分析结果表明,在AA浓度为312.5 mg·L~(-1)时,油脂合成相关基因LPAAT、GPAT、KAS II、ACCase转录水平与对照组相比极显著提高(P0.01)。综上,AA促进三角褐指藻油脂的积累可能是通过增加油脂生物合成相关基因表达来实现的。本研究结果为利用基因工程实现微藻油脂的能源化目的奠定了理论基础。     

氯胁迫对大白菜幼苗叶绿素含量及光合作用的影响

采用土培实验,研究了氯胁迫(0,0.1,0.15,0.2 mol.L-1)对大白菜幼苗生长以及光合作用的影响。结果表明,较低浓度氯处理(0.1 mol.L-1)对大白菜幼苗叶绿素含量和光合作用没有明显影响。高氯(0.2 mol.L-1)胁迫处理,显著降低了白菜幼苗鲜重、干物质重、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和叶绿素总量(Chla Chlb),提高了胞间CO2(Ci)浓度,说明非气孔限制可能是促进Pn降低的主要原因。     

水分胁迫下柱花草叶水势、光合及叶绿素荧光特性的变化特征

以热研2号柱花草为供试材料,采用盆栽控制实验研究了不同土壤水分条件下柱花草叶水势、光合特性和叶绿素荧光参数的变化特征。结果表明：（1）柱花草叶水势随着水分胁迫程度的增加而降低,其日变化呈双峰曲线特征,日平均值表现为充分供水〉轻度胁迫〉中度胁迫〉重度胁迫。（2）充分供水条件下柱花草净光合速率最大,而在重度胁迫下最小,水分胁迫下柱花草光合速率的降低主要为非气孔限制因素所致;柱花草气孔导度在充分供水和轻度胁迫下随光合有效辐射的增强而增大,但在中度和重度水分胁迫下变化不明显;充分供水和轻度水分胁迫下,气孔导度均随蒸腾速率的增加而增加,中度、重度水分胁迫下蒸腾速率分别达到0.46、0.31mmol·m-2·s-1时气孔开始关闭;中度胁迫下水分利用效率高于轻度胁迫,可能是植物对胁迫环境的生理适应所致。（3）初始荧光F0随着干旱胁迫程度的增加而增加,而光系统Ⅱ的最大光化学效率Fv/Fm和潜在活性Fv/F0均降低,表明随着胁迫程度的加深,PSⅡ光抑制的程度也加深,水分胁迫抑制了PSⅡ的光化学活性,使其反应中心受到一定程度的破坏或可逆失活。     

脱硫石膏改良盐碱土对水稻叶绿素荧光特性的影响

为揭示脱硫石膏改良盐碱土对水稻叶绿素荧光特性的影响,以水稻品种吉特605为试验材料,以不采用任何改良技术为对照(CK),设计4种脱硫石膏改良盐碱土技术集成模式,分别在水稻出苗期、分蘖期、孕穗期和灌浆期连续2年监测土壤电导率(EC)和pH值,测定水稻叶片叶绿素荧光参数和叶绿素含量,分析4种集成模式的改良效果。结果表明,随着处理时间的延长,与CK相比,各技术集成模式下土壤EC和pH值均极显著降低,水稻叶片叶绿素荧光参数Y、ETR、F_m、F_v/m等均显著增加(P<0.05),F_o呈下降趋势。除F_o、qP与叶绿素相对含量(SPAD)和叶片叶绿素含量(LCC)之间无显著相关性外(P>0.05),其他叶绿素荧光参数与SPAD和LCC之间均呈极显著正相关(P<0.01),其中NPQ与LCC之间相关系数最大,为0.771。各技术集成模式下qP的2年均值在4个生育时期均无显著差异(P>0.05),模式D和E下SPAD的2年均值均显著高于CK,模式E下LCC的2年均值也较CK显著升高。在各生育时期,各技术集成模式下叶绿素荧光诱导动力学曲线均表现出相同的变化趋势,但曲线中各特征点出现的时间不同,峰值也不同;随着技术集成模式的优化,斜率逐渐增大,各个特征点的相对可变荧光强度值均呈递增趋势。通过主成分分析,在水稻出苗期、分蘖期、孕穗期和灌浆期均提取到2个主成分,累积贡献率分别为96.285%、93.491%、91.285%和95.104%。利用隶属函数与权重对4种技术集成模式进行综合评价,获得了可综合评价改良效果的D值,排名依次为E>D>C>B>CK,说明模式E,即脱硫石膏22.5 t·hm^-2+改良剂7.5 t·hm^-2+有机肥30.0 t·hm^-2+黄沙30.0 t·hm^-2改良盐碱土的效果最佳。在此基础上,结合合理的灌排措施可有效缓解盐碱土对水稻幼苗的伤害,明显提高水稻叶片的叶绿素含量和光合电子传递效率,减轻盐碱胁迫对水稻生长过程中PSII系统的损伤。本研究结果为脱硫石膏改良盐碱土种植水稻提供了理论依据和技术保障。     

镉胁迫对黄瓜幼苗光合和叶绿素荧光特性的影响

通过室内水培试验,研究了不同浓度镉处理（0,25,50,100,200μmol/L）对黄瓜幼苗叶片光合及叶绿素荧光特性的影响。结果表明：镉胁迫第4天,净光合速率、气孔导度和蒸腾速率已显著下降,但细胞间隙CO2浓度变化不大;叶绿素相对含量仅在200μmol/L镉胁迫时下降;叶绿素荧光参数Fv/Fm、Yield和ETR变化不大,表明200μmol/L以下镉处理光合下降的主要原因是气孔因素。在胁迫第8天,所有镉处理净光合速率、气孔导度、蒸腾速率进一步下降,细胞间隙CO2浓度上升,叶绿素相对含量和除NPQ外的所有荧光参数也显著下降,表明此时光合下降与非气孔因素如叶绿素相对含量下降和原初光化学反应受到伤害等有关。50μmol/L镉胁迫导致除NPQ外的所有荧光参数出现一低谷值,原因可能与镉胁迫引起的严重Fe缺乏有关。     

不同施肥水平下多效唑对马铃薯光合及叶绿素荧光参数的影响

为探明适宜马铃薯生长的最佳施肥量和多效唑处理,在大田条件下,以晋薯16号为试材,SV有机无机复合肥设0、300、600、900、1 200、1 500kg·hm~(-2)6个水平,多效唑设清水对照,现蕾期喷施1次,现蕾期和初花期各喷施1次,现蕾期、初花期和盛花期各喷施1次4个处理,二因素随机区组设计,探究肥料与多效唑互作对马铃薯叶片光合及叶绿素荧光特性的影响。结果表明,与对照相比,不同施肥水平和不同生育时期喷施不同次数多效唑以及二者互作均提高了马铃薯叶片的叶绿素总量(Chla+b)、类胡萝卜素(Car),净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、暗适应下最大荧光(Fm)、暗适应下PSII的最大光化学效率(Fv/Fm)、PSII潜在活性(Fv/Fo)、光适应下PSII实际光化学效率(Y(II))、PSII相对电子传递速率(ETR)、光化学淬灭系数(q P)、光能利用率(LUE)及块茎干物质含量和产量;降低了胞间CO2浓度(Ci)和暗适应下最小荧光(Fo)。由此可知,增施有机无机复合肥和叶面喷施多效唑能显著改善马铃薯叶片的光合性能。综合各项指标的方差分析表明,二者的最佳组合为施肥水平1 200 kg·hm~(-2)、在现蕾期和初花期各喷施1次多效唑,该处理下有较高的光合荧光参数,可获得较高的光能利用率,促使马铃薯将捕获的光能更有效地用于光合作用,最终提高马铃薯产量。本研究为指导大田马铃薯生产提供了重要的理论依据。     

铜胁迫对芥菜光合特性及叶绿素荧光参数的影响

通过水培试验研究了铜胁迫对芥菜叶片光合特性与叶绿素荧光参数的影响。结果表明,所有铜浓度处理均能降低芥菜胞间CO2浓度（Ci）和光化学淬灭系数（qP）。低浓度的Cu^2＋（≤1μmol·L^-1）能提高芥菜叶片叶绿素、类胡萝卜素含量以及净光合速率（Pn）、气孔导度（Cs）和蒸腾速率（Tr）;高浓度的Cu^2＋（≥10μmol·L^-1）使得芥菜叶片叶绿素（Chl）、类胡萝卜素（Car）含量以及净光合速率（Pn）、气孔导度（Cs）和蒸腾速率（Tr）下降。叶绿素荧光分析表明,当铜浓度低于1μmol·L。时,PSⅡ的最大光化学效率（Fv／Fm）和子叶产量（Yield）升高,当铜浓度高于10μmol·L^-1时降低,而最小荧光（Fo）和非光化学淬灭系数（qN）变化趋势与之相反。叶绿素a／b值在铜浓度低于10μmol·L。时升高,但比值随胁迫继续加剧而下降,两者间呈显著负相关（P〈0．05）;Car／Chl值在铜浓度小于50μmol·L-。时随浓度的增加而增大,之后则随铜浓度的增加而下降,两者呈极显著负相关（P〈0．01）。铜浓度与叶绿素、类胡萝卜素含量、Fv／Fm、qP和Yield均呈极显著负相关（P〈0．01）,与Pn、Cs、Tr呈显著负相关（P〈0．05）,而铜浓度与Fo和qN分别呈显著和极显著正相关。     

土壤干旱及复水对侧柏叶绿素荧光参数的影响

为了研究不同程度土壤干旱及旱后复水对侧柏幼苗叶绿素荧光参数的影响,以盆栽1年生侧柏幼苗为试验材料,设置4个水分梯度[土壤相对含水量(RSWC)为:40%,52.16%,70%,87.84%],以充分供水(RSWC为100%)为对照,经干旱胁迫60 d后复水,测定了复水前及复水后2,24,48,72 h叶绿素荧光参数。结果显示:随着土壤干旱胁迫程度的加剧,侧柏幼苗PSⅡ的最大光化学量子产量Fv/Fm、相对光合电子传递速率ETR和实际光化学量子产量Yield总体上呈现下降的趋势,而非光化学淬灭系数NPQ则呈现上升的趋势,其中土壤相对含水量为40%的重度胁迫Fv/Fm,ETR和Yield分别比对照下降1.1%,4.5%,4.9%,而NPQ比对照增加22.6%。复水后叶绿素荧光都得到了恢复,在复水24 h除70%的处理其他处理Fv/Fm达到最大,其中重度胁迫40%的处理比对照上升3.1%。在复水48 h各胁迫处理Yield,ETR达到了最大值,40%的重度胁迫分别比对照上升1.0%,1.2%。由此可知,干旱胁迫尤其是重度胁迫,虽然对侧柏幼苗PSⅡ有一定的破坏,对光合作用有一定程度的影响,但复水后各指标都得到了相应的恢复。