2,4-表芸苔素内酯浸种对干旱胁迫下大麦种子萌发期淀粉代谢的影响

为研究2,4-表芸苔素内酯对干旱胁迫下大麦种子萌发期淀粉代谢的影响,将新啤6号大麦种子用不同浓度芸苔素内酯浸种处理,在质量分数23%聚乙二醇-6000溶液中进行培养。在种子萌发72 h时,统计发芽率和幼苗生长指标,并在12、24、36、48、60、72 h测定种子的淀粉酶活性和淀粉、可溶性总糖、蔗糖、果糖、葡萄糖含量。结果表明：干旱胁迫会显著抑制种子萌发,也会降低萌发过程中的淀粉酶活性,提高淀粉含量,降低可溶性糖含量;与单独干旱胁迫相比,适宜浓度(5、25μg·L^-1)的芸苔素内酯可显著提高种子的发芽率、根长、芽长和胚芽鞘长,使萌发种子内的淀粉酶活性不断增强,淀粉含量持续降低。25μg·L^-1芸苔素内酯处理的大麦种子可溶性总糖、葡萄糖、蔗糖和果糖含量显著提高,而较高浓度(200μg·L^-1)芸苔素内酯对上述指标表现出抑制作用。综上,适宜浓度的芸苔素内酯可通过提高干旱胁迫下种子的淀粉代谢速率来促进种子萌发和幼苗生长。     

油菜素内酯对玉米叶片捕光、CO_2固定及有机物运输的影响

【目的】明确油菜素内酯(BR)对玉米光合特性的影响及作用机制,为油菜素内酯在玉米田的高效利用提供理论依据和技术参考。【方法】于玉米8叶期喷施100 nmol·L~(-1) BR,对其叶片进行叶绿体结构、淀粉粒积累、叶绿素含量、PEPC活性、光合速率、蔗糖磷酸合成酶(SPS)和蔗糖合成酶(SS)活性的检测与分析。【结果】油菜素内酯处理8叶期玉米15 d后,与对照相比,玉米叶片的净光合速率提高了32.6%,同时,叶绿体中淀粉粒的积累明显变多变大,叶绿素含量高出对照28.57%,以上结果说明BR处理可提高玉米叶片的捕光能力;PEPC是C4植物中催化PEP固定CO_2的酶,本研究结果表明BR处理可提高玉米叶片中PEPC的活性,与对照相比,其活性提高了14.52%,这说明BR处理可提高玉米叶片固定CO_2的能力;光合产物运输是决定产量的重要因素,通过对玉米叶片疏导组织细胞的超微观察,发现BR处理后韧皮部输导组织的细胞内含物增加;蔗糖是光合产物的主要运输形式,蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)是蔗糖合成的关键酶,其活性可反映同化物向籽粒运输能力和强度,本研究发现BR处理后SS和SPS的活性分别提高了28.26%和30.20%,上述结果说明BR处理可提高玉米光合产物的输出能力。【结论】油菜素内酯通过提高光合色素含量来提高玉米叶片的光能利用率;通过提高PEP羧化酶活性提高玉米叶片固定CO_2的能力;通过提高蔗糖合成酶和蔗糖磷酸酶活性,促进玉米叶片光作用产生的有机物的运输和分配。     

Comparison of Effect of Brassinosteroid and Gibberellin Biosynthesis Inhibitors on Growth of Rice Seedlings

Brassinosteroid(BR) and gibberellin(GA) are two predominant plant hormones that regulate plant cell elongation. Mutants disrupt the biosynthesis of these hormones and display different degrees of dwarf phenotypes in rice. Although the role of each plant hormone in promoting the longitudinal growth of plants has been extensively studied using genetic methods, their relationship is still poorly understood. In this study, we used two specific inhibitors targeting BR and GA biosynthesis to investigate the roles of BR and GA in growth of rice seedlings. Yucaizol, a specific inhibitor of BR biosynthesis, and Trinexapac-ethyl, a commercially available inhibitor of GA biosynthesis, were used. The effect of Yucaizol on rice seedlings indicated that Yucaizol significantly retarded stem elongation. The IC_(50) value was found to be approximately 0.8 μmol/L. Yucaizol also induced small leaf angle phenocopy in rice seedlings, similarly to BR-deficient rice, while Trinexapac-ethyl did not. When Yucaizol combined with Trinexapac-ethyl was applied to the rice plants, the mixture of these two inhibitors retarded stem elongation of rice at lower doses. Our results suggest that the use of a BR biosynthesis inhibitor combined with a GA biosynthesis inhibitor may be useful in the development of new technologies for controlling rice plant height.     

粳稻株高QTL与赤霉素和油菜素内酯合成及信号转导基因相关分析

【目的】通过比较控制株高及其构成因素的QTL与赤霉素和油菜素内酯合成及信号转导相关基因的关系,为明确株高的分子调控机制提供理论参考。【方法】利用沈农265和丽江新团黑谷杂交构建的粳-粳交重组自交系为作图群体,对水稻株高及其构成因素进行QTL定位,并与控制赤霉素和油菜素内酯合成及信号转导的相关基因进行比对分析。【结果】RILs群体的株高及各个构成因素均呈正态分布。株高与各构成因素间呈正相关。相邻的构成因素间呈极显著的正相关,而相距较远的构成因素间的相关性减弱甚至负相关,进一步分析表明,株高主要受倒1和倒4节间长度的影响。共检测到21个控制株高及其构成因素的QTL,分布在第1、2、3、5、6、7、8、9、11和12染色体上。其中位于第9染色体上的QPH9b即直立穗基因EP1(DEP1或qPE9-1)对于水稻的株高起着很重要的作用,其主要通过影响倒1和倒2节间的长度来影响株高,该基因的分子功能与之前发现的众多控制株高的基因均不同,可能是一个种新的调控株高的机制。【结论】通过比较21个QTL与赤霉素和油菜素内酯合成及其信号转导相关基因发现,该群体株高的遗传基础复杂。     

模拟酸雨对番茄光合作用和病害发生的影响及油菜素内酯对其缓解效应

【目的】在全球气候变化大背景下,酸雨沉降日益加剧,严重影响蔬菜等农作物的产量、品质和抗性。油菜素内酯（brassinosteroid,BR）是一类植物体中广泛存在的植物激素,具有广谱调控植物抗性的作用。研究外源油菜素内酯对模拟酸雨环境下蔬菜作物光合作用和病害发生的影响,明确其对酸雨条件下蔬菜危害的缓解效应,对蔬菜作物安全生产提供指导。【方法】本研究以番茄（Solanum lycopersium L.）‘合作903’为材料,在模拟酸雨（模拟酸雨1（simulated acid rain 1,SiAR1）：NH₄NO₃（1.3 g·L^-1）、MgSO₄·7H₂O（3.1 g·L^-1）、Na₂SO₄（2.5 g·L^-1）、KHCO₃（1.3 g·L^-1）、CaCl₂·2H₂O（3.1 g·L^-1）,用1 N H₂SO₄调节pH至3.0;模拟酸雨2（SiAR2）：杭州地区春季收集的雨水,pH调至3.0）和对照（喷施dH₂O）条件下研究酸雨对番茄叶片光合作用和Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000（Pst DC3000）引发的细菌性叶斑病发生的影响,其次在模拟酸雨和对照条件下对番茄叶片外源施用BR,研究外源施用BR对番茄叶片的光合特性和细菌性叶斑病发生的缓解作用,为了研究BR缓解作用的内在机制,测定番茄叶片光合作用关键基因FBPase、SBPase、rbcS和抗病基因PR1、NPR1的表达以及抗氧化酶的活性。【结果】模拟酸雨导致番茄叶片净光合作用速率（Pn）、光系统II实际光化学效率（Φ_PSII）及光化学淬灭系数（qP）显著下降;模拟酸雨削弱了番茄对Pst DC3000的抗性,导致细菌性叶斑病发病率上升和菌落数显著增加。外源施用BR提高酸雨和对照条件下番茄叶片的光合作用,并有效增强了酸雨条件下番茄对Pst DC3000的抗性,使酸雨条件下叶片菌落数下降,光系统II实际光化学效率提高。探究BR缓解效应的内在机制发现,外源施用BR显著提高了番茄叶片光合作用关键基因FBPase、SBPase、rbcS和抗病基因PR1、NPR1等的表达,降低了膜脂质过氧化物丙二醛（MDA）的含量,并增加了愈创木酚过氧化物酶（G-POD）和过氧化氢酶（CAT）等抗氧化酶的活性,从而缓解模拟酸雨对番茄光合和抗病性的抑制作用。【结论】外源施用BR能够显著提高番茄内源光合相关基因和抗病基因的表达及抗氧化酶的活性,有效促进酸雨环境中番茄等园艺作物的生长和增强抗病性。     

辣椒中辣椒素生物合成途径基因Kas克隆及表达研究

3-氧酰基[酰基载体蛋白]还原酶(3-oxoacyl-[acyl-carrier-protein]synthase,Kas)在辣椒素生物合成途径中起着重要作用,但其全长DNA序列仍未见报道.以辣椒益都红基因组为模板,根据同源性设计特异引物PCR扩增得到辣椒Kas基因DNA序列(GenBank登录号:HQ229922)....     

CaM与ZmCCaMK相互作用参与BR诱导的玉米叶片抗氧化防护

以玉米(Zea mays L.)为材料,通过酶联免疫法、实时荧光定量PCR技术、免疫共沉淀激酶反应以及原生质体瞬时表达体系等方法研究了在油菜素内酯(Brassinosteroids,BR)诱导的玉米叶片抗氧化防护过程中钙调素(Calmodulin,Ca M)的作用以及Ca M和Ca2+/Ca M依赖的蛋白激酶(Zm CCa MK)之间的关系。结果显示:外源BR处理显著提高了玉米叶片叶肉细胞原生质体中的Ca M含量,Ca M拮抗剂的预处理几乎完全抑制了BR诱导的抗氧化防护酶活性,表明Ca M参与了BR诱导的抗氧化防护。而且Zm CCa MK原生质体瞬时表达及瞬时沉默结果显示Zm CCa MK影响BR诱导的Ca M含量,Ca M拮抗剂的预处理也显著抑制了BR诱导的H2O2的产生、Zm CCa MK基因表达以及激酶活性。说明BR诱导产生的Ca M增强H2O2的积累,进一步诱导抗氧化防护酶活性增加,并且Ca M和Zm CCa MK之间存在互动机制。