蓝莓3个ZIP转运子的克隆及其生物学功能

蓝莓Vaccinium spp.的生长代谢极大程度受到金属离子平衡的影响,ZIP转运蛋白家族在调节植物体金属稳态中起着关键性作用,但目前有关蓝莓ZIP转运蛋白的相关研究较少。为探究蓝莓ZIP转运蛋白基因对铁(Fe)、锌(Zn)、镉(Cd)等金属离子的吸收转运机制,以北高丛蓝莓布里吉塔为研究材料,对蓝莓ZIP基因家族成员进行克隆,采用生物信息学方法分析得到候选基因的核苷酸序列、氨基酸序列、跨膜结构域,对比其他植物的ZIP家族基因,构建系统进化树并筛选得到高相似性的重点研究对象;通过添加金属水培蓝莓的VcZIPs基因表达量分析,探究蓝莓中ZIP转运子的生物学功能;通过转基因酵母金属耐性分析试验,验证VcZIPs异源表达时的功能。结果表明:克隆得到8个VcZIPs全长cDNA序列,其中筛选出3个转运子VcZIP4、VcZIP7、VcZIP9具有ZIP家族的典型二级结构,或为潜在的ZIP家族成员。q-RT-PCR结果表明,蓝莓叶部ZIP转运子的基因转录水平普遍受到过量金属离子的抑制;蓝莓根部的VcZIPs基因表达普遍受根际过量金属离子诱导,VcZIP4基因的表达量在缺Fe、过量Fe以及超量Cd处理组中分别上调为对照(CK)的5.3、86.5、和45.4倍,VcZIP7基因的表达量在过量Fe处理组中上调为对照的27.2倍,VcZIP 9基因的表达量在过量Cd、超量Cd条件下响应最显著,分别上调为对照(CK)的142.8倍和360.2倍。转基因酵母金属耐性分析试验表明,VcZIP7可能具有镉转运的功能;VcZIP4、VcZIP9均能介导锰的转运而VcZIP7不具备转运锰的能力;VcZIP4、VcZIP7、VcZIP9均具有铁转运功能,其中VcZIP7的铁转运功能最高,其相对较低的表达可能是蓝莓铁营养低效的重要原因。研究结果可为揭示蓝莓ZIP金属转运子家族的运输机制奠定基础。

AM真菌对蓝莓根际微生态的影响

蓝莓(Vaccinium spp.)根系结构独特,仅具细根而无根毛,接种AM菌根真菌后形成的互利共生结构有利于其生长,但机理仍不清楚.以‘布里吉塔’高丛蓝莓为材料,接种蜜色无梗囊霉(Acaulospora Mellea)、聚丛球囊霉(Glomus Aggregatum)、幼套球囊霉(Glomus Etunicatum)及摩西球囊霉(Glomus Mosseae)4种AM真菌,采用石蜡切片法、平板计数法结合PCR-DGGE电泳等方法研究AM真菌对蓝莓生长的影响.结果表明:与灭菌对照及自然对照组相比,接种AM真菌可显著提高蓝莓生物量生长及新发继生枝总长,其中聚丛球囊霉处理植株生物量为自然对照下的137%;切片结果显示,接种AM真菌的蓝莓根内均存在菌丝、泡囊等典型的菌根构造,AM真菌能与蓝莓形成良好的共生关系,上述结构在对照组则较少;4种AM真菌均提高了蓝莓根际蔗糖酶、纤维素酶及过氧化氢酶酶活,但仅聚丛球囊霉对脲酶的酶活性有影响;另外,AM真菌接种后显著增加土壤中真菌种类,同时减少细菌菌群数量.以上结果表明,AM真菌能够显著改善根际微生态环境,改变土壤酶活,并最终促进蓝莓的生物量生长;4种候选菌种中,聚丛球囊霉的作用效果最明显.

越橘VcLon2蛋白酶在转化烟草衰老中的作用

植物衰老往往伴随着过氧化物酶体功能紊乱,Lon2蛋白酶对过氧化物酶体的功能和结构的维持具有重要作用,但目前未见其与衰老相关性的报道。从越橘(Vaccinium ssp.)中克隆了Lon2全长c DNA序列,命名为Vc Lon2(KX611379),并通过烟草中NbLon2基因沉默(Virus Induced Gene Silence,VIGS)技术处理和转VcLon2基因对该基因功能进行研究。结果表明,NbLon2沉默本氏烟植株矮小,叶片小且黄化严重,而VcLon2超表达本氏烟植株鲜绿且粗壮;NbLon2沉默植株叶绿素含量仅为对照的一半,H2O2含量及膜脂过氧化程度也显著高于对照,VcLon2超表达植株则相反。同时,抗氧化酶CAT基因的转录水平在本氏烟各株系中无显著差异,但NbLon2沉默植株内CAT酶活性仅为对照的62.62%,表明Lon2蛋白酶对过氧化物酶体内蛋白质结构和功能的维持发挥着重要作用。此外,NbLon2沉默植株蛋白羰基化程度显著高于对照,植物衰老标记基因SAG12表达量为对照的15 642.2倍。以上研究均表明,Lon2蛋白酶缺失显著加剧光合色素降解、破坏细胞膜系统、羰基化蛋白大量积累等;VcLon2蛋白酶对植物健康维系及衰老延缓等具有重要作用。