烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)合成途径和水稻叶片早衰

叶片是植物进行光合作用的主要场所,其衰老由内源遗传发育信号和外界环境胁迫所启动,是一个非常复杂有序的调控过程。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD)是脱氢酶的辅酶,在糖酵解、糖异生、三羧酸循环以及呼吸链等代谢中发挥着不可替代的作用。最新研究表明,水稻NAD生物合成参与调控沉默信息调控因子Sirtuins的生物活性、组蛋白H3K9去乙酰化、植物激素茉莉酸(JA)和叶片衰老。本文综述了有关水稻叶片衰老的细胞生理特征、Sirtuins酶活、NAD生物合成以及水稻早衰的OsSRT1-NAD调控途径和OsSRT1-Me OH-JA调控途径,以期阐明水稻叶片衰老的分子机理及其调控途径,为高产育种提供相应的理论参考。     

马铃薯地上部绿色组织中糖苷生物碱合成调控的研究

为提高马铃薯品种(系)地上部分糖苷生物碱(SGAs)的含量,增强其抗逆性并改良块茎的品质。克隆了马铃薯茄啶鼠李糖基转移酶基因(sgt3)cDNA和1,5–二磷酸核酮糖羧化酶小亚基基因启动子(rbcS P);对sgt3亚细胞定位预测显示,该蛋白不具有叶绿体转运肽、线粒体导肽和分泌信号肽序列,推测可能位于细胞质;将克隆的sgt3 cDNA片段及rbcS重组到pCEPSP载体上,构建了具有草甘膦抗性标记的绿色组织特异表达sgt3基因植物表达载体。通过农杆菌介导法对马铃薯品种‘陇薯3号’和‘夏波蒂’进行转化,共获得了12株抗草甘膦的阳性转基因植株。对转基因植株的目的基因表达水平和SGAs含量分析发现,地上部sgt3基因相对表达量较未转化植株提高1.3~3.0倍,SGAs含量增加20%~37%,而转基因植株的块茎中SGAs含量变化不显著。本研究的结果为进一步培育枝、叶中高SGAs而块茎中低SGAs的马铃薯抗性品种提供了理论依据。     

Mechanism of JAK2-STAT3 signaling pathway in ischemic postconditio-ning neuroprotection after cerebral ischemia in tree shrews

AIM: To investigate the regulatory effect of JAK2-STAT3 signaling pathway on the neuroprotection of ischemic postconditioning (IPoC) in tree shrews, and to explore the mechanisms of cerebral injury deterioration after inhibiting the JAK2-STAT3 pathway. METHODS: The model of thrombotic cerebral ischemia was induced by photochemical reaction in tree shrews and the IPoC was established at 4 h after ischemia followed by clipping ipsilateral common carotid artery on the ischemia side for 5 min (3 times). After IPoC and intracerebroventricular injection of AG490 (JAK2 inhibitor), the changes of cerebral infarction area were detected by TTC staining, and the histological and ultrastructural changes of cortical neurons were observed under light and electron microscopes, respectively. The protein levels of t-STAT3 and p-STAT3 in the cortical tissue were determined by Western blot. RESULTS: The neuronal pycnosis, mitochondrial swelling and vanish of the mitochondrial cristae were found in cortical cortex, and the infarction area was (24.78±3.30)% at 24 h after cerebral ischemia. Meanwhile, the phosphorylation level of STAT3 protein in the cortical tissue was significantly increased (P<0.01). The cortical neuronal damage and mitochondrial swelling were decreased after IPoC, the area of cerebral infarction was significantly reduced to (17.67±1.83)% (P<0.01), and the phosphorylation level of STAT3 protein was further increased (P<0.01). However, the neuronal damage was aggravated, the infarction area was expanded to (23.85±2.77)%(P<0.05) after treatment with AG490, and the phosphorylation level of STAT3 protein was also significantly reduced (P<0.05). CONCLUSION: IPoC may reduce cerebral injury by regulating the phosphorylation of STAT3 protein, and inhibition of JAK2-STAT3 signaling pathway may counteract the cerebral protective effect of IPoC and aggravate brain injury.     

利用红外光谱研究‘凤丹白’牡丹花瓣伸展过程中物质变化

为了明确花瓣的伸展机制,以‘凤丹白’牡丹(Paeonia ostii)为研究对象,借助傅里叶变换红外光谱(Fourier Transformation Infrared Spectroscopy,FTIR)及高斯多峰拟合,分析蕾期、初开期和盛开期花瓣的波谱特征及蛋白质二级结构的差异性。主要结果如下:随着花朵开放花瓣伸展,777、1 105、1 155、1 243、1 447、1 651、1 740、2 853和2 926 cm~(-1)处的振动峰振动依次增强,表明磷脂质、核酸、脂类和蛋白质等代谢物质随花瓣的伸展逐渐增强;且蕾期1 030 cm~(-1)处的振动峰在花开后移至1 060 cm~(-1),表明蕾期花瓣细胞壁多糖以甘露聚糖为主,花朵开放后则以阿拉伯糖为主。蛋白质中甲基基团含量(A2 951 cm~(-1)/A 2 858 cm~(-1))出现平稳下降的趋势,初开期比蕾期减少7.97%,盛开期减少13.38%;糖蛋白的变化(A 1 083 cm~(-1)/A 1 547 cm~(-1))也呈现下降趋势,推测‘凤丹白’牡丹是通过蛋白质糖基化作用调控花瓣的伸展过程。对氨基Ⅰ区域(1 600~1 700 cm~(-1))高斯多峰拟合数据显示,各阶段花瓣中均含有果胶相连的β–折叠、β–折叠、无规卷曲、α–螺旋及环与转角;α–螺旋、β–折叠及无规卷曲所占比例在花瓣伸展过程中呈现增长趋势,表明蕾期花瓣通过降低α–螺旋应对缺水造成的生理胁迫,并可以利用ATP合成花瓣生长发育所需的物质;花瓣通过形成更多功能域较多的蛋白质,有效调控花瓣伸展时复杂的生物化学过程。     

细胞穿透肽介导的小黑麦小孢子遗传转化研究

本研究选用小黑麦小孢子作为供试材料,进行细胞穿透肽介导的植物单倍体细胞遗传转化可行性研究。提取单核靠边期的小黑麦小孢子进行悬浮培养,将细胞穿透肽与报告基因GFP的表达框复合物对小孢子进行转化。转化植株进行了PCR分子检测,并在荧光体视显微镜下观察外源GFP基因的表达情况。共获得21株候选转基因植株,其中染色体自然加倍植株为10株。T1代加倍植株的PCR检测结果显示,加倍的转基因株系中有3个株系的PCR检测结果呈阳性。通过荧光体视显微镜可在转基因植株的幼胚部位观测到GFP蛋白的荧光。以上结果表明外源GFP基因已经整合到小黑麦基因组上并且得到表达并稳定遗传。因此,由细胞穿透肽介导的植物单细胞转化是一种有效、可行的植物单细胞转基因方法。     

基于REE示踪的土壤团聚体破碎转化路径定量表征

土壤团聚体破碎转化路径是坡面侵蚀过程研究的难点问题之一。目前团聚体破碎转化路径的定量表征仍不明晰,一定程度上限制了土壤侵蚀过程中泥沙分选搬运机制的深入研究。基于大样带调查选取6种不同质地的典型农耕地土壤为研究对象,结合稀土元素(Rare Earth Elements,REE)示踪方法,综合分析不同粒径土壤团聚体(5~2,2~1,1~0.5,0.5~0.25,<0.25 mm)和不同径流扰动周期(24 h,7天)对REE吸附和解吸能力的影响,探究REE示踪不同粒径土壤团聚体破碎转化的可行性,定量表征了土壤团聚体破碎转化路径。结果表明:REE与土壤团聚体的实际吸附浓度低于施放浓度,2~1,1~0.5,0.5~0.25,<0.25 mm土壤团聚体的REE吸附浓度与黏粒含量呈显著正相关(P<0.05);径流扰动影响对吸附于土壤团聚体的REE解吸作用十分微弱,解吸浓度仅占REE实际吸附浓度的0.001%~0.139%。5~2,2~1,1~0.5,05~0.25,<0.25 mm土壤团聚体经过湿筛后向各粒径转化的路径基本相同,向<0.25 mm微团聚体转化为土壤团聚体破碎的主要路径。相较于粉粒、黏粒含量较高的土壤团聚体,砂粒含量较高的土壤团聚体向1~0.5,0.5~0.25 mm粒径的转化贡献率整体偏低。基于REE示踪得到的>0.25 mm各粒径团聚体质量整体被低估,低估范围为-27.96%^-11.08%;而<0.25 mm团聚体质量则被高估,高估范围为3.65%~22.73%。基于各粒径土壤团聚体的REE量化值建立了校正关系,可将计算相对误差降低至0.04%~16.24%。     

甘薯SAAT法遗传转化条件的优化

SAAT即声波辅助的农杆菌遗传转化方法。在遗传转化中,超声波处理可以在外植体上产生许多易于农杆菌进入的微小伤口和通道,从而提高转化率。该研究首次将SAAT法应用于甘薯遗传转化并对遗传转化体系进行优化,根癌农杆菌菌株为EHA101/pROA93(nptⅡ和gus),受体材料为甘薯品种栗子香的胚性悬浮细胞。结果表明,悬浮培养105 d,继代培养3 d,将经超声波处理30 s的胚性悬浮细胞侵染到OD600值稀释至0.5的对数生长期的EHA101菌液中10 m in,经4 d共培养后,GUS瞬时表达率最高,达到86.7%,稳定表达率为37.9%;转化时加入乙酰丁香酮亦能提高转化率;转基因植株筛选的适宜选择压为Kan 10 mg/L;适宜的抑菌剂为Carb 100 mg/L。     

逆境相关转录因子DREB2A转化紫花苜蓿的研究

以逆境性相关转录因子DREB2A为目的基因、除草剂抗性的bar基因为标记,构建了植物表达载体pCD2A,并通过农杆菌介导法以无菌苗子叶为外植体转化公农1号苜蓿。经过共培养、抑菌和筛选培养,在含有2 mg/L Basta的培养基获得71株抗性再生植株。用1 mg/L的Basta对抗性植株叶片进行进一步筛选,并经PCR检测,获得11株阳性植株,表明DREB2A已整合到植株的基因组中。     

抗逆相关基因GmDREB导入农杆菌的研究

利用改进的冻融法和电击法成功地将带有编码DREB转录因子GmDREB基因的prdGm-200双元载体分别导入根癌农杆菌EHA101、EHA105和LBA4404菌株中,同时探讨了影响冻融法和电击法转化效率的因素。结果表明:农杆菌细胞OD600约为0.6时冻融法和电击法的转化效率均较高。在利用冻融法转化农杆菌时,新制备的感受态细胞有利于提高转化效率。在进行电击法转化农杆菌时,电场强度和脉冲时间都对农杆菌的转化效率有影响。     

黄芩苷通过抑制核因子-κB和激活核因子-E2相关因子2信号通路缓解脂多糖诱导的小鼠空肠炎症和氧化应激

本试验旨在探讨黄芩苷对脂多糖(LPS)诱导的小鼠空肠炎症和氧化应激的缓解作用及其分子机制。将36只小鼠随机分为对照组、阴性对照组、模型组以及低、中、高剂量黄芩苷组,每组6只。适应性生长7 d后开始试验。对照组小鼠不作处理,阴性对照组和模型组小鼠每天灌胃0.2 mL磷酸盐缓冲液(PBS),黄芩苷组小鼠每天灌胃黄芩苷药液0.2 mL(根据小鼠体重计算黄芩苷用量,低剂量组为100 mg/kg BW,中剂量组为200 mg/kg BW,高剂量组为400 mg/kg BW),连续灌胃7 d,第7天给模型组、黄芩苷组小鼠腹腔注射0.2 mL LPS(3.5 mg/kg BW)。注射LPS 24 h后处死小鼠,取空肠进行形态学观察,检测空肠中炎性因子mRNA表达量和含量以及核因子-κB(NF-κB)和核因子-E2相关因子2(Nrf2)/血红素氧合酶-1(HO-1)信号通路关键蛋白表达量的变化。结果显示：相比于对照组,模型组小鼠空肠组织绒毛结构损伤,绒毛高度与隐窝深度比值显著降低(P<0.05),空肠中Toll样受体4(TLR4)的mRNA表达量显著升高(P<0.05),炎性因子[白细胞介...