Effects of brassinolide on the growing of rice plants

Brassinosteroids are plant steroid hormones that are essential for plant growth. When germinated rice seeds were treated with brassinolide (BL), stems were elongated and root spiral formation was observed at 5 nM of BL. Such root spiral formation was not induced by other plant hormones such as auxin and gibberellin. Since weak non-steroidal brassinolide-like compound (NSBR1) also induced spiral formation, this root spiral induction can be used as the index in the search for BL-like compounds.     

玉米转录因子ZmBES1/BZR1-7基因克隆及功能分析

BES1/BZR1蛋白是油菜素内酯信号途径的唯一转录因子,在植物生长发育及逆境应答中发挥重要作用。为了探究玉米ZmBES1/BZR1-7基因的功能,从玉米自交系B73中克隆到ZmBES1/BZR1-7基因,并对其功能进行初步分析。序列分析结果表明,ZmBES1/BZR1-7基因无内含子,开放阅读框(ORF)长975 bp,编码324个氨基酸。ZmBES1/BZR1-7蛋白N端高度保守,包含bHLH结构域,与水稻OsBZR1-1相似性达75.95%。实时荧光定量PCR结果表明,ZmBES1/BZR1-7在玉米叶和根中的表达受渗透与盐胁迫诱导显著;16% PEG-6000和100 mmol·L^-1 NaCl处理12 h,叶片中ZmBES1/BZR1-7表达量分别为对照的17.8倍和19.8倍。酵母激活试验结果表明,ZmBES1/BZR1-7蛋白具有转录激活活性。共相关分析结果表明,玉米中有72个基因与ZmBES1/BZR1-7基因的表达相关性较高,启动子区均含有E-box或BRRE元件,推测可能是ZmBES1/BZR1-7转录因子调控的靶基因,主要参与细胞、细胞组分、细胞代谢过程等。本研究结果为深入解析玉米ZmBES1/BZR1-7的功能及其调控网络奠定了基础。     

外源油菜素内酯对镉胁迫下菊芋幼苗光合作用及镉富集的调控效应

以两种菊芋(Helianthus tuberosus L.)品系南芋2号(NY2)和南芋5号(NY5)为材料,研究了外源24-表油菜素内酯(24-EBL)对镉胁迫下菊芋幼苗干重、根冠比(R/S)、光合色素含量、叶片气体交换参数和水分利用效率(WUE)的调节效应,还测定了其不同器官的镉(Cd)含量.结果表明:在镉胁迫下,2种菊芋幼苗的干重、R/S、光合色素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、WUE均呈下降趋势,而胞间二氧化碳浓度(Ci)升高.(2)与镉胁迫相比,胁迫下外源喷施10-10、10-9、10-8、10-7mol/L 24-EBL作用下,两品系植株干重和R/S值均不同程度的上升,NY2、NY5的植株干重分别在10-9 mol/L 24-EBL(EBL2)和10-8mol/L 24-EBL(EBL3)处理下达到最大值,分别增加50％和64％.镉胁迫下,外源24-EBL处理均提高菊芋的叶绿素(Chl)和类胡萝卜素(Car)含量,Pn、Gs、Tr也由此得到不同程度的上升,而Ci均下降,NY5的Ci下降更显著.镉胁迫下,外源EBL2和EBL3作用下均不同程度地提高其WUE,NY5的WUE增幅远大于NY2.镉胁迫下NY5的新完全展开叶Cd含量的积累明显高于NY2;而EBL2处理下可降低NY2的新完全展开叶Cd含量,但EBL3却显著增加NY5的叶片Cd含量.镉胁迫下,喷施EBL2的NY2的不同器官、NY5根的Cd含量均显著下降,而NY5其他器官的Cd含量变化不显著.NY5不同器官的Cd含量均明显高于NY2.上述表明,24-EBL可明显提高菊芋的耐镉水平,主要是因为外源喷施24-EBL能显著促进其光合和提高水分利用效率,从而改善Cd胁迫下菊芋幼苗的生长；而24-EBL对菊芋NY5非气孔限制的更显著改善是其促进其光合、水分利用的重要原因,也是其对NY5的生长调控效果优于NY2的重要原因之一.结果还显示,菊芋NY5植株生物量大,从环境中提取Cd的能力较好,因此可作为重金属污染土壤的植物修复的材料来利用.     

油菜素内酯(BR)超敏感嵌合受体的构建和水稻转基因表达

将油菜素内酯(brassinosteroids,BR)超敏感受体激酶基因Sud1与水稻抗病受体激酶基因Xa21经体外点突变后构建了带SUD1 LRR-JM结构域与XA21激酶域 (kinase)的合成受体(chimera)基因SNRG1, 同时构建了SUD1 LRR突变体对照受体基因SNRGmL和XA21 kinase突变体对照受体基因SNRGmK.应用基因枪(particle bombardment)转化技术成功将SNRG1, SNRGmL和SNRGmK导入粳稻模式品种台北309的胚性愈伤组织中,并由此获得了再生植株和细胞株.经PCR、Northern blot 分子检测和表型观察证实外源基因已经转入并整合到水稻基因组.防卫基因表达的结果表明SNRG1可能已在体内微量的BR作用下,激发了水稻的防卫反应.该结果为进一步研究XA21激酶的抗性激发奠定了基础.     

壳寡糖和油菜素甾醇处理对番茄产量和品质的影响

为了探究壳寡糖与油菜素甾醇处理对番茄(Solanum lycopersicum L.)果实产量、感官品质、营养品质和风味品质的影响,本试验设置4个处理：对照组(CK)、壳寡糖处理组(0.5 g·L^-1COS)、油菜素甾醇处理组(0.5 g·L^-1BR)、复合处理组(0.5 g·L^-1COS+0.5 g·L^-1BR),对开花结果期的番茄植株进行叶面喷施。结果表明,壳寡糖与油菜素甾醇复合处理可以显著提高番茄产量;促进果实着色和软化;协同促进番茄中番茄红素、总胡萝卜素和维生素C的积累,相比CK分别提高88.3%、76.3%和28.6%。此外,二者复合处理可有效提高番茄中可溶性糖(葡萄糖和果糖)的含量,并降低有机酸(苹果酸和柠檬酸)的水平,从而提高番茄糖酸比。本研究结果为设施栽培下番茄产量和品质的提升提供了理论依据。     

油菜素内酯对苦瓜幼苗抗冷性的影响

【目的】筛选出油菜素内酯（BR）提高苦瓜抗冷性的最佳浓度,为解决苦瓜低温胁迫问题提供理论依据。【方法】设CK1和CK2为清水对照（CK1为常温处理,CK2为低温胁迫处理）,通过对不同浓度（10-4、10-3、10-2、10-1、10mg/L）BR处理后的苦瓜幼苗进行（8.0±0.5）℃72h低温胁迫,并测定植株生长指标及功能叶片中的丙二醛（MDA）含量、可溶性蛋白含量、细胞质相对电导率及超氧化物岐化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性等。【结果】与CK2相比,不同浓度BR处理可以促进苦瓜幼苗在低温下生长,其鲜物重和叶片叶绿素含量增加,冷害指数降低,POD、SOD活性增加,可溶性蛋白和Pro含量升高,并在一定程度上减缓叶片中MDA的积累,同时可以明显降低细胞质相对电导率。【结论】喷施不同浓度BR可有效提高苦瓜幼苗的抗冷性,其中以10-2mg/L浓度处理最佳。     

油菜素内酯对植物细胞钙离子分布的影响

【目的】明确油菜素内酯对Ca²⁺分布的影响,分析油菜素内酯对影响钙稳态的编码Ca²⁺通道和Ca²⁺-ATPase相关基因表达量的变化,明确油菜素内酯对钙稳态的影响。【方法】采用焦锑酸钙沉淀法对油菜素内酯（brassinosteroid,BR）处理后Ca²⁺的分布进行细胞化学定位;利用real-time PCR技术对调控细胞内Ca²⁺水平的位于细胞质膜、液泡膜和内质网上的编码Ca²⁺-ATPase的基因及位于细胞质膜、液泡膜和溶酶体上的编码Ca²⁺通道基因的表达量进行分析。【结果】在未经BR处理的拟南芥细胞中,Ca²⁺主要分布在细胞壁、细胞间隙和液泡中,细胞质和叶绿体中仅有少量Ca²⁺的分布;在1 µmol·L^-1 BR处理3 h后,Ca²⁺呈聚集状分布在液泡膜和细胞质膜附近,同时细胞质和叶绿体上的Ca²⁺分布增多;BR处理6 h后,细胞质和叶绿体中Ca²⁺分布继续增加,细胞壁中Ca²⁺分布有所减少;BR处理9 h后,细胞质和叶绿体中Ca²⁺分布减少,细胞间隙和液泡中Ca²⁺分布有所增加,但细胞壁中Ca²⁺分布明显减少,说明BR具有移除细胞壁中Ca²⁺的作用。CNGC2和CNGC12是细胞质膜上编码Ca²⁺通道的基因,在1 µmol·L^-1BR处理3 h后,CNGC2和CNGC12的表达量均明显下降;处理6 h后,CNGC2和CNGC12的表达量有所恢复;处理9 h后,CNGC2和CNGC12的表达量明显增加。TPC1和TPC2分别是液泡和溶酶体上钙离子通道相关基因,TPC1和TPC2的表达量在1 µmol·L^-1 BR处理3 h后也表现为明显下降,但TPC1的表达量在BR处理6 h后的表达量明显高于未用BR处理的对照,而TPC2的表达量直到BR处理9 h后才明显升高。可见,BR可阻滞细胞质中Ca²⁺浓度的快速上升,液泡膜上编码Ca²⁺通道基因的表达恢复早于细胞质膜和溶酶体上的Ca²⁺通道基因,说明液泡中Ca²⁺大量进入细胞质的时间早于胞外钙库和溶酶体等胞内细胞器。ACA8和ACA10是定位在细胞质膜上Ca²⁺-ATPase基因,1 µmol·L^-1 BR处理3和6 h后,ACA8和ACA10的表达量没有明显的变化;BR处理9 h后,ACA8和ACA10的表达量明显增加;ACA4和ACA11是液泡膜上编码Ca²⁺-ATPase的基因,BR处理后,ACA4和ACA11的表达量变化与质膜上的ACA8和ACA10的表达变化类似。ACA2是内质网上编码Ca²⁺-ATPase的基因,ACA2的表达量同样在BR处理9 h后出现了表达量的最高峰。可见,BR处理9 h后,Ca²⁺-ATPase表达量增加,把细胞质中高浓度的Ca²⁺泵入细胞间隙、液泡和内质网等胞外和胞内钙库中,调控细胞质中的Ca²⁺稳态。【结论】BR对第二信使Ca²⁺具有调控作用,并可通过对钙稳态调控系统的调控传递信号。     

Brassinosteroid (BR) and arbuscular mycorrhizal (AM) fungi alleviate salinity in wheat

This study was conducted to assess the impacts of brassinosteroide (BR), arbuscular mycorrhizal (AM) fungi, Glomus mosseae and their interactions on salt stress tolerance in Triticum aestivum L. After foliar spraying of mycorrhizal and non-mycorrhizal plants by 5 µM epibrassinolide, they were subjected to 0 and 150 mM sodium chloride (NaCl) for 2 weeks. The experiment was conducted in a randomized complete block design, replicated 4 times. Our results showed a probable potential of BR and/or AM fungi in improving salt tolerance of plants. Total phenol and proline content increased in BR and/ or AM treatments. AM fungi promoted plant growth, including leaf area, shoot and root dry weights, and lengths under saline condition. Moreover, BR improved growth parameters except root dry weights and lengths. This study indicated that BR and/or AM fungi may contribute to improve salt tolerance of the plant.     

水稻矮化少蘖突变体dlt3的基因定位和蛋白质组学分析

目的 株高是农作物的重要农艺性状之一。导致株高变矮的原因很多,最受关注的是赤霉素(GA)和油菜素内酯(BR)对株高的影响,其调控机制的阐明对于植物科学基础研究及遗传育种研究均具有重要意义。方法 利用γ射线诱变水稻材料9311,获得一个矮化少蘖突变体,命名为dlt3 (dwarf and low-tillering 3),通过形态学调查手段分析dlt3突变体的株高、分蘖数、叶夹角、叶形态和结实率等性状,通过叶枕部位的伸直情况和α-淀粉酶活性检测分析其对外源BR和GA应答的敏感性,通过构建遗传群体和筛选分子标记对其进行基因定位,并利用基于iTRAQ的定量蛋白质组学技术分析dlt3突变体的蛋白质组表达谱。结果 表型分析显示dlt3突变体具有半矮化、少分蘖、叶夹角减小、叶表面皱褶、叶形变短变宽和结实率降低等多个突变表型;突变体对GA正常应答,而对BR处理表现为不应答。遗传分析显示dlt3突变因单个基因隐性突变导致;利用分子标记将dlt3基因定位在第6染色体标记RM2615和R6M14之间。定量蛋白质组学分析在dlt3突变体中鉴定到330个差异表达蛋白,包括222个上调和108个下调表达蛋白。其中,4个差异表达蛋白与BR信号途径直接相关;多个差异表达蛋白与水稻株高或生长发育调控直接相关;此外,多个差异表达蛋白,如丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶、Ca²⁺结合蛋白和锌指结构域蛋白等在dlt3突变体中大量富集。结论 dlt3是一个BR不敏感的矮化少蘖突变体,DLT3基因突变引起BR信号途径的异常,进而可能导致胞内蛋白磷酸化信号转导和转录激活途径受到广泛影响,从而引起植株生长发育等多方面性状异常。     

低温下芸苔素-植物油复配剂处理对荔枝和莲雾光合作用的影响

【目的】探讨芸苔素（brassinolide, BR）-植物油复配对荔枝和莲雾光合系统的影响。【方法】对试验园荔枝‘井岗红糯’和‘糯米糍’分别喷施2 mg/L BR和不同稀释倍数的植物油,利用2021年冬季自然低温,对低温胁迫前（2021.12.24）和低温胁迫后（2022.1.1）荔枝的PSⅡ最大光化学量子产量（Fv/Fm）进行测定,以此来探讨植物油配合BR处理提高抗寒性的稀释倍数。在低温胁迫前（2022.2.17）对试验园荔枝（‘怀枝’和‘糯米糍’）和莲雾（‘黑糖芭比’和‘印度红’）进行BR-植物油处理,在低温胁迫后（2022.2.25）以及低温恢复后（2022.3.5）对荔枝和莲雾的叶片状态进行记录,并对叶片相对电导率（REC）、脯氨酸（Pro）以及光合作用参数进行测定。【结果】（1）在提高荔枝的抗寒性方面,低温胁迫前（2021.12.24）喷施150倍BR-植物油比只喷施相同浓度的BR效果好,也比喷施300倍BR-植物油的效果好。（2）低温胁迫后（2022.2.25）,清水对照的植株叶片受到明显伤害,表现为：荔枝的叶片卷曲,莲雾的叶片脱落;而BR-150倍植物油处理的植株,受伤害程度较轻。其中,低温恢复后（2022.3.5）BR-150倍植物油处理的叶片比清水处理的具有更高的Fv/Fm值、Pro含量、净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）和气孔导度（Gs）;更低的REC值和胞间CO2浓度（Ci）。【结论】 BR-150倍植物油处理可以有效提高荔枝和莲雾的抗寒性。