作物根系镉滞留作用及其生理生化机制

一定程度的镉胁迫严重影响了作物的生长发育和农产品的产量及品质。文中全面综述了重金属镉胁迫对作物和人类的危害,以及镉在作物体内的吸收、转运和积累特征及其相关的主要调控基因和功能。简要概述了作物抗镉耐镉机制,重点讨论了其中的根系镉滞留作用的生理和生化机制。重金属镉主要通过根部吸收进入植株,在根中,Cd~(2+)首先进入由细胞间隙、细胞壁微孔以及细胞壁到质膜之间的空隙等构成的"自由空间",然后通过主动或被动吸收跨膜进入胞质,再经共质体或质外体途径运输到木质部导管中。水稻等作物主要通过下列途径来适应镉胁迫:细胞壁的滞留作用、原生质体的螯合作用、液泡的区室化作用、逆境蛋白和脯氨酸的积累、抗氧化酶系统活性的提高、根系的滞留作用。根系镉滞留作用作为一种重要的抗耐镉毒害的方式,在调控作物对镉的吸收、转运和分配积累,阻碍镉进入植株地上部和原生质体,减少镉对作物自身生长发育及农产品产量和品质的影响等方面起着非常重要的作用。主要包括根茎间低转运量导致的镉滞留、根系细胞壁滞留和液泡滞留。(1)根茎间低转运量导致的镉滞留。该种滞留作用主要受到根系木质部的镉装载能力和镉长距离运输载体——植物螯合肽(PCs)含量的影响;它们主要受到质膜上跨膜离子转运蛋白HMA2和HMA4以及细胞中的PCs合成酶及其相应基因(如HMA2、HMA4、PCs1等)的调控。这些蛋白和基因对木质部的镉滞留起到负调控作用。(2)细胞壁滞留作用。根系细胞壁滞留发生在质外体部分(包括细胞壁和胞间层),主要与质外体的组成成分和结构相关,其中起关键作用的是果胶多糖,半纤维素也起到一定作用。根据果胶和半纤维素滞留镉的作用方式的不同,细胞壁滞留作用可分为物理滞留和化学滞留。物理滞留主要与细胞壁的孔隙度和厚度有关,此二者均受到细胞壁果胶含量和果胶甲酯酶PME活性的影响。而化学滞留则是由半纤维素和低酯化果胶上的带负电荷基团,如-COO-等,与Cd2+发生静电结合作用所致。它们会受到PME14和XCD1等基因的调控。(3)液泡滞留作用。液泡滞留作用与细胞质和液泡中的PCs以及液泡膜上的转运蛋白密切相关,其对镉的滞留能力大小受到液泡分隔容量大小(VSC)的限制。在液泡的镉滞留中,不同分子量大小的PCs起到了重要作用,它们参与了胞质中镉的螯合、胞质与液泡间镉的转移及最终液泡中镉的沉积。而液泡膜上的转运蛋白则负责将胞质溶液中的低分子量PC-Cd复合物通过主动运输转移到液泡内,使镉被隔离在活跃生理区之外。作物根系中,这三种重金属滞留机制先后联合作用,降低了镉向原生质体和地上部的转移,从而减轻了镉对地上部的毒害,降低了籽实等收获器官中的镉含量。然而,由于木质部中PC-Cd占总镉比例以及细胞壁电荷总量和液泡VSC大小的有限性,从而使得根系镉滞留作用的强度和效果都存在着一定的限度。     

脂氧合酶对甜瓜果实后熟软化生理及相关基因表达的影响

为探究甜瓜果实在采后贮藏过程中脂氧合酶对果实后熟软化生理及相关基因表达的影响,以西州蜜17号为试验材料,通过对甜瓜果实贮藏期间脂氧合酶活性、乙烯释放量、果实硬度、呼吸强度、果胶酶活性、淀粉酶活性以及相关基因表达量进行测定,研究甜瓜果实采后脂氧合酶代谢、乙烯产生、后熟软化生理及相关基因表达的作用关系。分别将甜瓜果实在20℃贮藏(对照组)、经1-MCP处理后20℃贮藏、2℃贮藏,分析甜瓜果实中LOX活性与乙烯释放量的变化趋势。结果表明,在甜瓜果实后熟软化过程中,LOX活性上升先于乙烯释放量的增加,而在乙烯释放量与呼吸强度跃变后,LOX活性逐渐下降。同时,果实中果胶酶与淀粉酶活性及其基因表达量在跃变现象发生后显著增加,果实硬度随之迅速下降,说明果胶酶与淀粉酶基因表达增强和酶活性升高是甜瓜果实发生软化的关键因素。此外,LOX活性升高能够启动乙烯释放量的增加,促使果实发生呼吸跃变并进入后熟阶段,但乙烯对LOX却没有调控作用。由此可知,LOX活性对果胶和淀粉的变化没有直接影响,而是通过启动乙烯的释放来调节果胶和淀粉的代谢反应,使果实发生软化。     

果实成熟软化机理分子生物学的研究进展

果实成熟软化是一个复杂的发育调控过程,其间经历了一系列生理生化变化,同时概述了果实成熟软化过程中相关酶及乙烯等因素分子生物学方面的研究进展.     

阿魏酸酯酶表达体系与酶蛋白拓扑空间结构分析

阿魏酸酯酶可通过打断阿魏酸和二聚阿魏酸等酚酸类木质素成分通过酯键与植物细胞中半纤维素分子形成的致密网状交联结构,进而促进栖居在草食动物胃肠道中微生物对所进食饲料细胞壁的降解效率。作者在分析和归纳总结了产阿魏酸酯酶菌株来源、筛选方法及不同表达体系的基础上,利用生物信息学的方法,对酯酶蛋白的拓扑空间结构、系统进化及作用机理方面取得的最新研究进展进行了阐述。     

蜜蜂螺旋体病的防治

一、病原蜜蜂螺旋体病是一种呈螺旋状、无细胞壁的原核生物,菌体直径0．17微米。二、症状患病蜜蜂爬出箱外,在地面上蹦跳爬行,失去飞翔能力,三五只蜜蜂聚集爬在一起,不久死亡。死蜂大多双翅展开,发病严重时,不仅青壮年蜂死亡,而且刚出生不久的幼年蜂也爬出箱外死亡。     

酵母细胞壁多糖在养猪中的应用

饲用酵母细胞壁多糖不仅可以提高动物的非特异性免疫水平、增强抗感染能力,同时还具有吸附霉菌毒素和调节动物消化道微生态环境的作用。近年来,酵母细胞壁多糖凭借其天然高效、无残留、无耐药性等优点,得到广大养殖户的关注和认可。笔者将养猪中应用酵母细胞壁多糖的技术做了简要总结,希望能为养猪过程中应用酵母细胞壁多糖提供参考。     

基于SWOT模型的蛋鸡产业升级问题分析——以河北省为例

摘要：本文以河北省为例,分析了蛋鸡产业的发展现状,运用SWOT模型分析了蛋鸡产业升级的机会、优势、难题和劣势,在此基础上提出了促进蛋鸡产业升级的战略措施。     

植物抗逆性与细胞壁expansin的关系概述

Expansin是在高等植物细胞壁中发现的一类富含羟脯氨酸的与细胞壁伸展性有关的糖蛋白,它在植物发育过程以及植物抗逆性方面均有作用。为此,综述了植物在经历低温、不同土壤水分、病害和盐害等逆境条件以及正常生长条件下expansin在细胞壁的积累变化情况,并对expansin的应用前景给予一定的阐述。     

马铃薯干腐病菌侵染过程中切片组织细胞壁降解酶的变化

【目的】探讨干腐病菌(Fusarium sulphureum Schlechlendahl)侵染过程中马铃薯切片组织主要细胞壁降解酶(cell wall degrading enzymes, CWDEs)活性的动态变化。【方法】陇薯3号马铃薯块茎组织切片接种F. sulphureum后,不同培养天数取样测定并比较分析主要CWDEs活性变化。【结果】F. sulphureum侵染的组织均能产生多聚半乳糖醛酸酶(PG)、果胶甲基半乳糖醛酸酶(PMG)、纤维素酶(Cx)、β-葡萄糖苷酶、多聚半乳糖醛酸反式消除酶(PGTE)、果胶甲基反式消除酶(PMTE)、果胶甲基酯酶(PME)、果胶裂解酶(PML),但PG、PMG、Cx、β-葡萄糖苷酶活性显著高于其它酶。在侵染前期(1-3 d) PMG和Cx出现高峰,PG在后期(4-6 d)活性增高,而β-葡萄糖苷酶在整个侵染过程中活性一直呈上升趋势。【结论】CWDEs是F. sulphureum侵染和扩展过程中主要的致病因子,且各种CWDEs在致病中发挥作用的时期不同。     

亚麻韧皮纤维细胞发育分子生物学研究进展

亚麻纤维是初生韧皮纤维,具有良好的纺织性能.由于亚麻具有二倍体、植株小、基因组小、自花授粉等特点,作为研究韧皮纤维发育的模式植物.亚麻韧皮纤维细胞的发育,经历细胞延长和次生细胞壁加厚两个不重叠时期.形态学上这两阶段是被分界点(the snap point)分开的,分界点以上细胞伸长,分界点以下的细胞次生细胞壁加厚.这两...