玉米SRO基因家族的鉴定及表达分析

【目的】SRO(similar to rcd one)是植物所特有的一类小蛋白家族,其在植物的生长发育,及应对非生物胁迫中发挥着重要功能。基于玉米全基因组数据库,鉴定玉米SRO家族基因,分析其序列、基因定位、蛋白结构及其系统进化关系,同时解析Zm SROs在玉米组织表达特异性及其在高盐和干旱胁迫下的表达变化,为阐明SRO基因在玉米生长和逆境响应中的功能研究奠定基础。【方法】利用拟南芥SRO家族基因为探针,在玉米全基因组查找并下载玉米SRO基因序列,并从Maize GDB中获取玉米SRO基因相关信息,包括CDS、氨基酸序列及染色体位置等。通过生物信息学工具(GSDS2.0、Expasy-protparam、SOPMA、Plant-m PLoc、EMBL-EBI、MEME)对获得序列的基因结构、蛋白质分子量、等电点、二级结构、亚细胞定位、保守结构域、保守基序原件等进行预测和分析。同时利用Clustalx(1.83)和MEGA 6.0软件进行同源序列比对并构建系统进化树。运用实时荧光定量PCR技术分析玉米SRO组织表达特异性及其在高盐和干旱胁迫下SRO的表达变化情况。【结果】从玉米全基因组共鉴定6个SRO家族基因,分别命名为Zm SRO1a—Zm SRO1f。Zm SROs分布于第1、4、5和9染色体,包含2—5个内含子。序列分析发现CDS序列长度在1 215—1 791 bp;编码氨基酸数目为404—596 aa;分子量为45.23—66.78 k D;等电点为7.01—9.17。亚细胞定位分析发现Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c/Zm SRO1d定位于叶绿体,Zm SRO1e则定位于过氧化氢酶体,Zm SRO1f定位于细胞核。系统进化树分析发现Zm SROs分为3个亚类,Ⅰa亚类包括Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c,Ⅰb亚类包括Zm SRO1f,Ⅰc亚类包括Zm SRO1d/Zm SRO1e。保守结构域分析结果显示Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c/Zm SRO1d/Zm SRO1e包含PARP和RST结构域,缺少WWE结构域,Zm SRO1f包含WWE和PARP催化中心,RST结构域缺失。Zm SROs蛋白共找到5个保守基序,命名为基序1—5。Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c包含所有保守基序,Zm SRO1d/Zm SRO1e缺少保守基序3,Zm SRO1f缺少保守基序5。组织表达分析发现Zm SROs在根系特异性表达。高盐胁迫下,玉米根系中Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c/Zm SRO1d/Zm SRO1e在1 h时显著上调表达,地上部中Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1d/Zm SRO1e均下调表达,而Zm SRO1f在处理6 h显著上调表达。干旱胁迫下,玉米根系Zm SRO1e在1 h显著上调表达,Zm SRO1f在24 h显著上调表达;地上部中Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1d/Zm SRO1e均下调表达。【结论】玉米SRO家族基因包含6个成员,被划分为3个亚类,6个Zm SROs在玉米根系中特异性表达,且可以不同程度地响应干旱和高盐胁迫。     

不同盐碱胁迫对土壤细菌群落结构的影响

【目的】 研究盐碱胁迫对土壤细菌群落多样性及群落组成的影响。【方法】试验设置(NaCl、Na₂SO₄和Na₂CO₃+NaHCO₃)三种盐碱胁迫类型和盐(碱)度。【结果】不同盐碱胁迫对土壤细菌群落α-多样性Shannon和Simpson指数影响不大,Na₂SO₄和Na₂CO₃+NaHCO₃胁迫土壤Chao1和Ace丰富度指数显著降低。NaCl轻度盐化土壤细菌群落β-多样性与对照无明显差异,其它盐碱胁迫土壤细菌群落结构变化显著。各处理土壤细菌优势门类均为变形菌门、芽单胞菌门、放线菌门、酸杆菌门和拟杆菌门。盐碱胁迫土壤细菌的拟杆菌门、浮霉菌门增加;而放线菌门、硝化螺旋菌门减少。NaCl胁迫土壤绿弯菌门、厚壁菌门相对丰度增加,Na₂SO₄胁迫土壤芽单胞菌门、热微菌门增加,Na₂CO₃+NaHCO₃碱胁迫土壤酸杆菌门、疣微菌门增加。【结论】土壤细菌群落通过调节物种组成来适应盐碱胁迫,不同盐碱类型和盐碱度胁迫下,土壤细菌群落会形成显著差异的物种。     

冷等离子体种子处理对铜胁迫下小麦种子萌发与幼苗生长的影响

为了评价冷等离子体种子处理对小麦种子萌发和生长抗重金属胁迫能力的影响,以4种不同功率的冷等离子体处理的3种小麦种子为研究对象,在3个不同浓度的硫酸铜胁迫下进行萌发成苗试验。通过测定种子的发芽率、根长、苗长以及根、苗中的Cu含量,计算发芽指数、种子活力指数,研究了冷等离子体种子处理对铜胁迫作用下小麦种子萌发与幼苗生长的影响。结果表明:冷等离子体种子处理对小麦在铜胁迫下的发芽率、发芽指数影响不显著,但提高了种子的萌发活力,根长和苗长最多分别提高了46.2%和145.4%,活力指数最多提高了82.1%。在低浓度Cu胁迫时,冷等离子体处理能够促进根、苗对Cu的吸收;而高浓度Cu胁迫时,冷等离子体在一定程度上能够提高Cu的转运能力,缓解了Cu对种子萌发活力、苗长和根长的抑制作用与毒害作用。研究表明,适宜功率的冷等离子体种子处理能够增强种子萌发和幼苗生长对重金属胁迫的抗性。     

仿刺参7个盐度相关基因在低盐胁迫下的表达模式

从仿刺参Apostichopus japonicus低盐转录组数据库中选取肌腱蛋白-R1 (TN-R1）、肌腱蛋白-R2(TN-R2)、乙酰胆碱受体亚基α-3(CHRNA3）、脂肪酸结合蛋白6(FABP6)、单羧酸转运蛋白2(SLC16A7)、纤维胶凝蛋白1 (Fcn1)、黑素转铁蛋白(Mfi2)共7个盐度调节相关基因, 利用 qRT-PCR 技术分析这7个基因在低盐胁迫下不同组织中的表达水平及表达丰度。结果表明TN-R1基因在仿刺参体腔液中表达水平最高,呼吸树次之,肠表达较低;TN-R2基因在仿刺参体腔液中表达水平最高,在肠中表达较低,呼吸树中不表达。SLC16A7、FABP6、Fcn1、CHRNA3和Mfi2均在体腔液中表达最高。Mfi2基因在体腔液中明显上调表达,在呼吸树组织和肠组织中下调表达,且与对照组均呈显著性差异。Fcn1在体腔液中的表达量在胁迫后1.5 h达到最高,为对照组的669倍,在胁迫48 h之前均呈明显上调。低盐胁迫下这7个基因表达丰度的变化,说明这些基因或作为功能基因直接参与机体的盐度适应的代谢调节,或作为调控基因调节盐度相关功能蛋白的表达和活性来提高仿刺参对低盐胁迫的耐受能力。上述结果表明仿刺参的盐度适应过程是一个需要多基因参与的应激反应信号转导网络,为仿刺参盐度调节适应机制的研究奠定基础。     

重金属Cd胁迫下内生真菌感染对德兰臭草种子萌发及生长的影响

【目的】 研究Cd对(E+)(E-)种子萌发、植株生长生理及植株内Cd含量的变化规律,为评价共生微生物增强植物重金属耐性和重金属Cd污染防治提供理论依据。【方法】 以德兰臭草感染内生真菌(endophyte infected,E+)与不感染内生真菌(endophyte free,E-)的种子为材料,用不同浓度的(镉)Cd对德兰臭草种子进行胁迫萌发试验,分析重金属Cd胁迫下内生真菌感染对宿主种子萌发及生长的影响。【结果】 Cd胁迫浓度低于30 mg/L时,种子萌发指标均高于对照,胁迫浓度高于30 mg/L时,种子的各萌发指标呈下降趋势,胁迫浓度达到200 mg/L以上时,强烈抑制种子萌发。随着胁迫浓度的升高,无论是幼芽还是幼根,干物质的量都呈现增加的趋势,且Cd转移系数逐渐增大。胁迫浓度低于150 mg/L时,E+的发芽率、发芽势、活力指数均显著高于同一浓度下的E-(P<0.05),且德兰臭草幼根中的重金属含量显著高于同一浓度下的幼芽(P<0.05),E-植株中的Cd含量显著高于E+植株(P<0.05)。【结论】 内生真菌的侵染有效缓解了Cd对德兰臭草种子萌发和生长的毒害作用,证实了共生微生物能增强宿主德兰臭草对重金属Cd的耐受性。     

转TaDREB3a基因大豆抗旱筛选鉴定

研究利用转TaDREB3a基因株系T4代大豆植株与野生型植株开展PEG模拟干旱处理和PCR鉴定,获得5个阳性TaDREB3a过表达株系。于苗期和花期分别干旱处理,根据表型及相对含水量、相对电导率、叶绿素含量等生理指标,利用抗旱隶属函数值对5个转基因株系划分抗旱级别,同时分析株高、根长、荚数、粒数等农艺性状差异显著性。结果表明,大豆株系花期极其敏感,不适合在花期鉴定抗旱性,苗期适合抗旱材料鉴定;通过各生理指标与抗旱级别划分以及相关农艺性状显著性分析,最终确定株系HL16-16-6、HL16-17-1为高抗品系,为抗旱材料鉴定及抗旱品种培育奠定理论基础。     

新疆褐牛应激综合症的防控

新疆褐牛是新疆养牛业的主导品种。随着社会经济的发展和养牛新技术的推广,在新疆褐牛养殖过程中,新疆褐牛的推广力度和养殖水平也逐步提高,新疆褐牛架子牛、育肥牛、种公牛及生产母牛异地调运频繁;同时为提高养殖效益,新疆褐牛断奶犊牛月龄逐步提前到4月龄;在养殖生产过程中,常常发生运输应激综合症和早期断奶应激症。本文通过探讨新疆褐牛运输综合症发生病因、症状和早期断奶犊牛应激表现,提出防控应对措施,以期为广大新疆褐牛养殖户在牛只调运和早期断奶技术上提供参考。     

干旱-低温交叉适应性对茶树抗寒性的影响

为了解干旱-低温交叉适应对茶树抗寒性的影响,以一年生无性系品种舒茶早茶苗为试验材料,用20%聚乙二醇6000(PEG-6000)模拟干旱预处理,测定低温胁迫过程中茶树半致死温度、丙二醛、抗氧化酶活性、渗透物质和内源激素等部分生理指标的变化。结果表明,经过PEG-6000预处理的茶苗半致死温度LT50明显下降。低温条件下,茶苗叶片丙二醛、抗氧化酶活性、渗透物质和激素含量整体呈上升趋势。低温胁迫第7天时,与对照相比,PEG-6000预处理的茶苗叶片丙二醛含量下降44.6%,SOD、POD酶活分别升高78%和25%,可溶性蛋白、溶性糖含量分别增加44.6%及20.0%;内源激素ABA与SA含量分别提高97.7%和122.0%。干旱可诱导茶树对低温胁迫的交叉适应性,这种交叉适应性与茶树的抗氧化酶活性、渗透物质和内源激素的调节能力有关。     

深厚覆盖层上混凝土防渗墙服役性能分析

【目的】研究混凝土面板砂砾石坝防渗墙的应力变形及实际防渗效果,为高寒地区深厚覆盖层类似工程的设计与施工提供依据。【方法】以青海省纳子峡混凝土面板砂砾石坝为研究对象,在防渗墙施工及运行初期(2012-05-2018-01)对其进行应力监测、变形监测、渗流监测,对所得监测数据进行统计分析,进而评价防渗墙的实际工作状态。【结果】纳子峡混凝土面板砂砾石坝防渗墙各测点应力及变形表现稳定,在施工期防渗墙钢筋的应力变化因受地面施工等因素影响主要承受拉应力,且向上游侧倾斜;在水库运行期间(2014-09-2018-01),墙体受到来自上游的水压力,主要承受压应力,且向下游侧倾斜;布置在墙体上游侧的渗压计渗透压力远大于下游侧各测点,表明防渗墙防渗效果良好,渗透压力受测孔孔内水位影响,且随库水位表现出一定的周期性变化规律,库水位每抬升(或下降)1 m,墙体下游侧各测点渗透压力增加(或减小)约0.6 kPa。【结论】纳子峡大坝混凝土防渗墙在其施工及运行初期应力变形较为稳定,防渗效果良好,能为大坝的安全提供保障。     

植物液泡膜H+-ATPase和H+-PPase研究进展

植物液泡膜 ATP 酶（H+-ATPase）和液泡膜焦磷酸酶（H+-PPase）是液泡膜上两个含量丰富的蛋白,其功能的正常发挥在植物生长发育过程中扮演着重要角色。液泡膜 H+-ATPase 和 H+-PPase 水解底物释放能量,同时产生大量 H+由胞质泵入液泡内,形成细胞质与液泡间的 H+ 电化学势梯度,为多种溶质分子的跨膜主动运输提供驱动力,维持细胞内的离子稳态和渗透平衡,为细胞内各种生理生化反应的正常运行提供保障。此外,液泡作为植物细胞离子养分的储存库,其膜上 H+-ATPase 和 H+-PPase 能够通过改变其活性来调控硝酸盐在胞质和液泡间的分配比例,进而影响植物的氮素利用效率。在逆境胁迫条件下,提高液泡膜 H+-ATPase 和 H+-PPase 的活性有利于提高植株对逆境的适应能力,从而减少逆境胁迫对植株生长发育造成的不利影响。介绍了植物液泡膜 H+-ATPase 和 H+-PPase 的结构特征及其在植物生长发育过程中的生理功能,并对其在植物抵御非生物逆境胁迫过程中发挥的重要作用进行阐述,为进一步提高作物的氮素利用率及逆境适应能力提供方向。