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。     

硒对铜胁迫酿酒葡萄幼苗生理特性的影响

[目的]探讨亚硒酸钠(Na2SeO3)对铜胁迫酿酒葡萄幼苗生理特性的影响,为揭示硒元素缓解酿酒葡萄幼苗铜胁迫作用提供参考依据.[方法]以宁夏贺兰山东麓酿酒葡萄产区淡灰钙土在温室中盆栽酿酒葡萄赤霞珠,分析添加外源硒(1.0mg/kg)对铜胁迫(300.0mg/kg)酿酒葡萄幼苗叶片光合色素含量、抗氧化酶[过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)]活性、丙二醛(MDA)和可溶性蛋白含量的影响.[结果]与对照(CK)相比,1.0mg/kg硒处理能提高酿酒葡萄幼苗叶片的叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)和总叶绿素(Chla+b)含量及POD和CAT活性,降低MDA含量,但对SOD活性和可溶性蛋白含量无显著影响(P>0.05);300.0mg/kg铜胁迫可显著降低葡萄幼苗叶片的叶绿素(Chl)和可溶性蛋白含量(P<0.05,下同),提高Chla/b、抗氧化酶活性及MDA含量;1.0mg/kg硒+300.0mg/kg铜处理的葡萄幼苗叶片Chl和可溶性蛋白含量与CK相当,但均高于300.0mg/kg铜胁迫处理,SOD、POD和CAT活性比300.0mg/kg铜胁迫处理略有降低,MAD含量显著低于300.0mg/kg铜胁迫处理.[结论]铜胁迫条件下,低浓度(1.0mg/kg)硒元素能提高酿酒葡萄幼苗对逆境的耐受力,提高叶片抗氧化酶活性,降低叶片细胞膜质过氧化程度,进而缓解铜对葡萄幼苗的毒害作用.     

28-高芸苔素内酯对低温弱光胁迫辣椒幼苗光合和荧光特性的影响

[目的]探讨28-高芸苔素内酯(28-HBR)对低温弱光胁迫辣椒幼苗光合和荧光特性的影响,为冬春季培育辣椒壮苗提供技术支持.[方法]以辣椒品种亚洲雄风为试材,分别于正常温光[昼/夜温度24 ℃/18 ℃,光照500.0 μmol/(m2·s)]和低温弱光[昼/夜温度12℃/6℃,光照100.0 μmol/(m2·s)]下喷施清水和150.0 mg/L 28-HBR后1、5、9和13 d,测定分析各处理幼苗的生物量、叶绿素含量、气体交换参数及叶绿素荧光参数等指标.[结果]在低温弱光下,喷施150.0 mg/L 28-HBR 9 d后辣椒幼苗的生物量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、调节性能量耗散Y(NPQ)、非光化学猝灭系数NPQ和qN显著提高(P<0.05,下同),胞间CO2浓度(Ci)显著下降;处理13 d后,辣椒幼苗的生物量、Pn、Y(NPQ)、NPQ和qN显著下降,而叶绿素a/b(Chla/b)和Ci显著升高.相关性分析结果表明,生物量与叶绿素a(Chla)含量、叶绿素b(Chlb)含量、Gs、Tr、qN和qP呈显著正相关.[结论]喷施150.0 mg/L 28-HBR可促进低温弱光胁迫辣椒幼苗的光合作用,使其生物量增加,Y(NPQ)提高,从而保护光合系统,缓解低温弱光胁迫对辣椒幼苗造成的伤害.     

三叶木通叶片解剖结构和光合特征对干旱胁迫的响应

[目的]分析干旱胁迫下三叶木通叶片的解剖结构和光合特性,为西南喀斯特石漠化区生态修复植物材料选择提供参考依据.[方法]盆栽喀斯特地区适生植物三叶木通并进行连续干旱胁迫处理,采用常规石蜡切片法和Li-6400光合仪分别测定其幼苗叶片的解剖结构参数和光合参数,分析解剖结构和光合生理特征变化,以及二者间的相关性.[结果]随土壤相对水含量(SRWC)的降低,三叶木通幼苗叶片呈厚度变薄、水含量降低和栅栏组织缩短变紧密等变化趋势;总叶绿素(Chlt)含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)下降,水分利用效率(WUE)提高;SRWC降至29%时,大部分解剖指标和光合指标呈显著性差异变化(P<0.05).主成分分析结果表明,大于1.000的叶片解剖指标特征值中有4个主成分的载荷值差异极大,贡献率达88.195%,主要指标为栅栏组织、下表皮、木质部和海绵组织;大于1.000的叶片光合指标特征值有2个主成分的载荷值差异极大,贡献率达83.277%,指标为Gs和Chlt.相关性分析结果表明,SRWC与叶片水含量(LWC)、Chlt、Pn、Gs、胞间CO2浓度(Ci)、Tr、气孔限制值(Ls)及叶片解剖结构中的叶片厚度、栅栏组织厚度和木质部厚度均呈极显著正相关(P<0.01,下同),与WUE和叶片组织结构疏松度呈极显著负相关.[结论]三叶木通幼苗在干旱胁迫下通过改变叶片结构特征、降低光合作用和提高水分利用效率等方式适应干旱频发的喀斯特环境;SRWC为29%可视为三叶木通幼苗受干旱胁迫的起点;栅栏组织、海绵组织、木质部及Gs可作为三叶木通耐旱性品种筛选的参考指标.     

3种外源植物生长调节剂对干旱胁迫下烟草生理的影响

以K326品种烤烟为试验材料,采用盆栽试验研究干旱胁迫下烤烟生长与生理状况,以及喷施水杨酸、甜菜碱和氯化胆碱对烤烟抗氧化代谢影响。结果表明,干旱胁迫抑制烤烟正常生长,烟株矮小,有效叶片数目少,茎干瘦弱,叶长变短及叶宽变窄。喷施植物生长调节剂可以缓解干旱胁迫症状,喷施氯化胆碱能有效增加株高、最大叶长、有效叶片数,提高烟株干重、丙二醛(MDA)含量、脯氨酸含量及超氧化物歧化酶酶(SOD)活性;喷施甜菜碱对过氧化氢酶(CAT)活性有较好调节效应;喷施水杨酸能显著提高过氧化物酶(POD)活性,提高烤烟茎围和最大叶宽。综上所述,植物生长调节剂能提高烟株耐旱性,增强烟株对干旱环境适应性,其中以喷施氯化胆碱效果最佳。     

温度胁迫对褐飞虱不同抗性水平水稻 营养生长和生理指标的影响

[目的]研究温度胁迫对褐飞虱不同抗性水平水稻营养生长和生理指标的影响,为抗虫稻种的选育及合理布局提供参考.[方法]分别将处于四叶一心期和拔节期的抗虫稻ASD7、高感稻TN1和感虫稻桂育9号(GY9)置于人工气候箱中,设高温恒温、高温变温、异常低温和对照(CK)4个处理,连续处理5 d后测定水稻叶宽、株高、生物量、株水含率及叶片可溶性糖和可溶性蛋白含量.[结果]四叶一心期和拔节期,不同褐飞虱抗性水平水稻品种的叶宽均以异常低温处理最宽,高温恒温处理最窄;株高、株鲜重及水含率在高、低温胁迫下均较CK有不同程度的降低;水稻株干重、叶片可溶性糖及可溶性蛋白含量在异常低温处理下较CK升高,在高温变温处理下较CK降低.同一温度处理下,GY9的叶宽、株高和生物量最高,且其拔节期的水稻叶片可溶性糖和可溶性蛋白含量也相对较高.[结论]感虫稻GY9在不同温度胁迫下的生长发育较快、生理代谢物质含量较高,对温度胁迫的耐受力相对较强,能够适应广西初夏多变的气候.     

高温和干旱胁迫对杨树幼苗光合性能和抗氧化酶系统的影响

采用室内模拟试验,研究了高温、干旱单一或复合胁迫对南林895杨(PopulusבNanlin-895’)幼苗光合特性、叶绿素荧光、抗氧化酶活性的影响。结果表明:随着胁迫时间的延长,高温、干旱单因子和复合胁迫使杨树幼苗净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、最大荧光(F_m)、PSII最大原初光化学量子效率(F_v/F_m)下降、初始荧光(Fo)升高,中度干旱胁迫使胞间CO_2摩尔分数(Ci)、水分利用效率(WUE)先降后升,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性先升后降,P_n主要受气孔和非气孔因素共同限制;重度高温、重度干旱和复合胁迫末期SOD、POD活性下降显著,P_n主要受非气孔因素限制。复合胁迫对P_n、T_r具有叠加效应。复合胁迫对P_n、G_s、Ci、T_r、F_v/F_m、SOD的胁迫效应大于单一胁迫;杨树幼苗在高温和干旱复合胁迫条件下受害最严重。     

异色瓢虫胁迫对棉铃虫生长发育及压力蛋白基因表达的影响

【目的】明确不同食源异色瓢虫(Harmonia axyridis)胁迫对棉铃虫(Helicoverpa armigera)生长发育和变态发育的影响,探讨棉铃虫是否能感知并分级捕食风险、能否在生长发育和变态发育上体现出权衡效应;明确长时和短时胁迫对棉铃虫压力蛋白基因表达的影响,探讨异色瓢虫胁迫能否引起棉铃虫分子水平上的生理反应。【方法】通过设置7种不同食源的异色瓢虫胁迫处理(饥饿处理、虾卵处理、棉铃虫幼虫处理、棉铃虫卵处理、蚜虫处理、蚜虫对照处理、对照处理),观察记录棉铃虫在胁迫下的生长发育(幼虫历期、蛹历期、雌雄蛾寿命、总寿命)和变态发育(蛹重、化蛹率、羽化失败率、卷翅率)指标;设置长时(1龄幼虫至3日龄成虫)和短时(15 min至6 h)异色瓢虫胁迫处理,利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)技术检测棉铃虫压力蛋白基因(即热激蛋白基因)Hsp70和Hsp90及热激同源蛋白基因Hsc70在胁迫后的表达水平变化。【结果】在捕食性天敌异色瓢虫的胁迫下,棉铃虫幼虫历期、蛹期、雌雄蛾寿命、总寿命均显著性缩短,蛹重和化蛹率显著性下降,成虫卷翅率显著性升高,而羽化失败率无显著性变化。在不同食源的天敌胁迫下,棉铃虫幼虫历期在异色瓢虫取食蚜虫时最短,蛹历期在瓢虫取食棉铃虫卵时最短,总寿命在瓢虫取食虾卵时最短,而雌雄蛾寿命在不同食源天敌胁迫下未表现出显著性差异;棉铃虫成虫卷翅率在瓢虫取食棉铃虫卵时最高,而蛹重、化蛹率、羽化失败率在不同食源天敌胁迫下未表现出显著性差异。压力蛋白基因Hsp70和Hsp90在短时胁迫下(Hsp70:30min至3 h;Hsp90:15 min、1.5 h、2 h、6 h)表达水平显著性上调,热激同源蛋白基因Hsc70在长时胁迫下(5龄幼虫、预蛹、雄蛹、雌蛾阶段)表达水平显著性上调。【结论】在面对捕食性天敌异色瓢虫长时胁迫作用下,棉铃虫各生长发育阶段均出现缩短的现象,即棉铃虫为躲避被捕食风险表现出了发育加速的现象,而快速的生长发育在一定程度上干扰了变态发育,导致蛹重和化蛹率下降,成虫卷翅率提高,符合权衡效应。棉铃虫对不同食源的天敌胁迫具有不同程度的敏感性,即棉铃虫对潜在的捕食风险可能存在一定的分级能力,但这种分级能力没有得到规律性体现。异色瓢虫胁迫能够引起棉铃虫分子层面的生理反应,导致压力蛋白基因的表达上调,其中压力蛋白基因Hsp70和Hsp90受到短时胁迫的反应较为明显,而热激同源蛋白基因Hsc70受到慢性胁迫刺激的反应更为显著。     

外源NADP~+和NADPH缓解番茄幼苗NaCl胁迫伤害的初步研究

采用营养液培法,以加工番茄品种‘里格尔87-5’为材料,通过对NaCl胁迫下加工番茄幼苗叶片分别喷施5、10、15μmol·L~(-1)NADP~+和NADPH,研究外源NADP~+、NADPH对NaCl胁迫下加工番茄幼苗生长及其抗逆生理指标的影响。结果表明:外源喷施NADP~+、NADPH均能改善NaCl处理下加工番茄幼苗的生长性状,增加叶片叶绿素含量,提高根系活力和叶片过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性,降低丙二醛(MDA)质量摩尔浓度。通过不同处理综合指标总加权值比较评价得出:NaCl胁迫下喷施5μmol·L~(-1) NADPH的效果最佳,其次为10μmol·L~(-1)NADP~+。可见,外源喷施NADP~+、NADPH通过增加色素含量,可提高抗氧化酶活性,降低膜脂过氧化水平,在一定程度上缓解盐胁迫对植株的伤害,从而增强对盐胁迫的适应性。     

新疆哈密瓜不同年代品种萌发期耐盐碱性评价

【目的】研究新疆哈密瓜不同年代品种萌发期对盐碱胁迫的响应,筛选耐盐碱的哈密瓜品种,为新疆哈密瓜品种布局与培育耐盐碱新品种提供科学依据。【方法】设置5个混合盐碱溶液(Na Cl∶Na2SO4∶Na HCO3∶Na2CO3=9∶1∶1∶9,pH=10.80),浓度梯度0(CK)、25、50、75和100 mmol/L,对17个哈密瓜品种种子进行胁迫处理,测定发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、胚根长度和胚根鲜重等指标,并采用模糊数学隶属函数法进行耐盐碱性综合评价。【结果】随着盐碱胁迫浓度的增加,供试哈密瓜品种的萌发指标总体呈下降趋势。盐碱胁迫下品种间的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数等萌发指标差异性显著。17个供试哈密瓜品种萌发期的耐盐碱性由强到弱,依次为新密13号新密28号红密脆新伽师2号新密7号905-1金丽2号农密9号新密43号绿皮9818伽师瓜新密杂11号新密31号西洲密25号春萧2号新密24号绿宝石。【结论】发芽率、发芽势、发芽指数和胚根伤害率可作为哈密瓜品种萌发期耐盐碱性鉴定的主要指标。新密13号耐盐性最强,新密28号次之,不同哈密瓜品种之间萌发期的耐盐碱性差异较大,在哈密瓜种子萌发期可对其耐盐性进行快速鉴定。新密13号、新密28号可作为适宜新疆哈密瓜盐碱区种植的首选品种。