南疆地区复种早熟粮饲兼用玉米叶绿素荧光特征分析

【目的】为明确南疆地区复种早熟粮饲兼用玉米品种最佳种植密度以及不同密度下叶绿素荧光特征参数变化规律及其与产量形成的关系,为南疆地区复播玉米种植技术的提升提供参考依据。【方法】以自育早熟粮饲兼用玉米杂交新品种XL1822和XL1903为材料,设置高、低两种密度(9.00×10^(4)和11.25×10^(4)株/hm^(2)),研究两个玉米品种高、低密度下叶片叶绿素荧光特征参数、主要农艺性状、干物质积累及产量结构等的差异。【结果】XL1822低密度处理在拔节期、大喇叭口期、吐丝期、灌浆期叶片实际光量子产量[Y(Ⅱ)]、光化学淬灭系数(qL)、PSⅡ反应中心活性较高;XL1903高密度处理在拔节期、大喇叭口期、吐丝期叶片Y(Ⅱ)、qL较高。XL1822低密度处理在吐丝期、灌浆期、成熟期叶片SPAD值略高于高密度。XL1903高密度处理全生育期叶片的SPAD值较高。XL1822低密度籽率产量为9250 kg/hm^(2)、干物质积累量为15590 kg/hm^(2),显著高于高密度处理。XL1903高密度籽率产量为9065 kg/hm^(2)、干物质积累量为19095 kg/hm^(2),显著高于低密度处理。【结论】较高的叶绿素荧光特征参数和SAPD值为玉米产量形成和干物质积累奠定基础。极早熟品种XL1822低密度处理、早熟玉米品种XL1903高密度处理在关键生育时期植株Y(Ⅱ)、qL、PSⅡ反应中心活性较高,因此XL1822种植密度为9×10^(4)株/hm^(2),XL1903种植密度为11.25×10^(4)株/hm^(2)时在南疆地区可获得较高产量。

番杏LIM基因家族鉴定及TtWLIM1b的克隆与功能分析

【目的】分析番杏[Tetragonia tetragonoides(Pall.) Kuntze]中TtLIM基因家族的序列组成、RNA-seq基因表达和异源表达生物学功能,探究其可能参与调控番杏植株发育和胁迫应答反应的分子机理,为发掘番杏抗逆功能基因及其在作物育种中的应用提供理论基础。【方法】通过前期对番杏[Tetragonia tetragonoides(Pall.) Kuntze]cDNA文库的筛选,获得一个编码番杏LIM基因的全长cDNA,命名为TtWLIM1b,对TtWLIM1b在酵母中进行功能分析。结合番杏全基因组测序信息,从番杏基因组中鉴定出16个TtLIM基因,对这些家族成员的染色体定位、所编码蛋白的理化性质、系统进化以及蛋白的保守模式进行综合的生物信息学分析;构建番杏与拟南芥、水稻和紫花苜蓿的LIM蛋白家族成员的进化树。最后,通过RNA-seq分析TtLIM基因家族成员在番杏不同组织以及在不同胁迫处理后的相对表达量。【结果】异源表达TtWLIM1b能够提高转基因酵母的重金属耐受性及耐热能力;番杏TtLIM家族蛋白成员均含有LIM结构域,而该结构域富含半胱氨酸。因此,TtLIMs也是富含半胱氨酸蛋白(Cysteine rich protein, CRP)的一种。序列分析表明,番杏LIM蛋白成员具有高度的保守性,且其成员的复制扩增较为明显;TtLIM基因家族成员在不同的番杏器官中广泛而有差异地表达。【结论】番杏TtLIMs可能参与调控番杏植株发育和胁迫应答反应。

基于均匀试验设计的小浆果多酚体外协同抗氧化活性研究

为研究4种小浆果多酚的协同抗氧化活性,选用均匀试验设计法优化小浆果多酚协同抗氧化组合,经过统计分析和数学回归模型拟合得到最优组合——笃斯越橘多酚(D2)、红豆越橘多酚(H2)、蓝靛果多酚(L2)、蔓越莓多酚(M2)最佳质量浓度分别为42、138、172、0μg/mL,对DPPH自由基的实际清除率为98.07%±0.31%,接近理论期望值100%,说明模型优选的组合具有可行性。通过协同效应分析,优选组合清除DPPH自由基和羟自由基的协同效应指数(Combination Index,CI)值分别为0.57和0.64,进一步说明笃斯越橘多酚(D2)、红豆越橘多酚(H2)、蓝靛果多酚(L2)3种浆果多酚具有显著协同抗氧化效果。研究成果可为天然抗氧剂及小浆果功能产品研发提供依据。

基于均匀试验设计的3种浆果花色苷体外协同抗氧化研究

本研究旨在探究3种浆果花色苷的协同抗氧化活性,以DPPH自由基清除率为评价指标,采用均匀试验设计法优化3种浆果花色苷协同抗氧化组合。经过统计分析和数学回归模型拟合得到最优组合:笃斯越橘花色苷(DP)、黑加仑花色苷(HP)、蓝靛果花色苷(LP)最佳浓度分别为0.08 mg/mL、0.14 mg/mL和0.18 mg/mL,对DPPH自由基的实际清除率为(97.67±0.51)%,接近理论期望值100%,说明模型优选的组合具有可行性。通过协同效应分析,优选组合清除DPPH自由基和羟自由基的协同效应指数CI值分别为0.297和0.651,进一步说明DP、HP、LP3种浆果花色苷具有显著协同抗氧化效果。研究成果可为天然抗氧剂及小浆果功能产品研发提供依据。

环磷酸腺苷和环磷酸鸟苷在植物生长发育中的作用

环磷酸腺苷(cAMP)和环磷酸鸟苷(cGMP)是植物体内发挥重要作用的2种活性物质,作为第二信使或关键信号分子参与并调节了植物各种生理生化反应,具有很大的利用价值和应用前景。本文系统地对环磷酸腺苷和环磷酸鸟苷在种子萌发、植物生长发育、应答生物和非生物胁迫等方面的作用进行了综述,旨在为其进一步深入研究与开发利用提供参考。

盐碱胁迫对植物的影响及抗性机制研究进展

盐碱胁迫是仅次于干旱胁迫抑制植物生长发育的主要非生物胁迫之一,不仅影响植物的生长发育,而且对农业生产和生态环境造成严重威胁。研究植物的耐盐碱机制,对耐盐碱作物选育及盐碱地的开发利用具有重要的现实意义。结合近年来国内外的相关研究总结性阐述了盐碱胁迫对植物代谢的伤害(包括离子伤害、膜系统伤害、诱导渗透伤害等)机制,并从膜系统保护以及诱导基因表达方面综述了植物对盐碱胁迫的缓解机制,进而提出外源物质的导入、生物技术手段、耐盐碱品种培育是解决植物抗盐碱的主要手段。最后就植物适应盐碱胁迫方面的研究进行了展望,指出了当前研究者需要解决的问题和突破口,旨在为提高植物耐盐碱能力、增加作物产量提供一定的理论依据。

作物耐低氮机制的研究进展

氮(N)是作物的主要营养来源,低氮会限制作物的生长和产量,而过多的氮肥施用虽然在一定程度上能够提高作物产量,但也会造成氮肥利用效率低及资源浪费。开发具有较高的低氮(LN)耐受性或氮利用效率(NUE)的作物品种,对于农业可持续发展至关重要。本文主要从作物对氮的吸收、低氮对作物生长和作物产量的影响、作物对低氮环境的适应机制、耐低氮基因型筛选、氮高效基因的研究进展5个方面综述作物对低氮的应答机理。耐低氮基因型作物主要通过改变根部性状(如更多侧根、增大根表面积等),调控相关的代谢酶(如硝酸还原酶、谷氨酸合成酶、谷氨酰胺合成酶)及褪黑素等表型和生理活动调节,以改变其代谢所需能量,从而适应低氮胁迫。此外,QTL定位、转录组学、全基因组关联分析等挖掘出一系列与氮高效利用相关的基因(如OsNIGT1、GLN1.3、NRT1.1、ZmNAC36、BnaA04g07450等),为进一步作物耐低氮分子育种提供理论参考。

五节芒综合利用研究综述

五节芒广泛分布于我国多省份,具有光合效率高、生长快、适应性强、生物质产量高等优点,是一类具有开发价值的能源植物,有巨大的潜在应用价值。近年来随着人类利用的减少,大有泛滥成灾之势,迅速上升为我国东南地区林业主要恶性杂草之一,合理利用五节芒以恢复当地生态刻不容缓。基于此,课题组阐述了五节芒的生存现状、形貌构造以及在复合材料、生物能源、生态保护、园林景观、造纸原料、药用价值等方面的相关应用研究,旨在增进人们对五节芒的认识以及对其应用层面的关注,为开发生物质材料提供思路。

金线莲苷的研究现状

金线莲苷(kinsenoside),一种从药用植物金线莲中提取的天然生物活性糖苷,已被证明具有显著的药理功效。本文通过收集金线莲苷的相关研究文章,尤其针对近几年更新发表的研究成果,整理分析后将金线莲苷的研究现状主要分为3方面,即:金线莲苷的基本信息,包括化学结构、来源物种及影响积累的因素;金线莲苷的分离提取、定性定量检测、人工合成方法总结;金线莲苷的药理作用,包括降血糖、降血脂、保肝作用及缓解骨病变等。鉴于金线莲苷的原材料资源匮乏,人工种植成本昂贵导致的市场应用受限,我们认为通过提高开唇兰属植物中金线莲苷的提取效率,开发更多含有金线莲苷的植物,或以栽培效率和人工合成技术的进步等方式解决生产实践问题。而在药理研究方面,我们支持通过在大型灵长类动物上进行剂量毒性试验,开发靶向治疗策略提高治疗准确性,以及精确金线莲苷使用的干预时间点等试验为金线莲苷在未来临床实践中的转化应用奠定基础。

枳DREB基因家族的鉴定及其对非生物胁迫的响应

为了解枳(Poncirus trifoliata)DREB基因家族参与非生物胁迫的调控机制,基于枳基因组数据,利用生物信息学方法对枳DREB基因家族成员(PtrDREB)进行全基因组鉴定,讨论PtrDREB各基因的物种进化关系及各基因在不同组织中的表达模式,并用qRT-PCR技术检测9个PtrDREB家族成员在非生物胁迫处理下的相对表达量。结果表明,从枳基因组中共鉴定出48个DREB成员,不均匀地分布在9条染色体上,这些DREB成员编码的蛋白质氨基酸序列长度范围为144~639 aa,相对分子量范围为15 638.35~76 776.34 u,等电点的范围为4.72~9.62,均为亲水性蛋白;34个PtrDREB亚细胞定位于细胞核中;48个PtrDREB基因分为5个亚族;DREB基因的启动子顺式作用元件含有大量光响应、植物激素、非生物胁迫及植物生长发育响应元件;DREB基因家族在不同组织中的表达具有明显差异,在根、果实、叶片、胚珠、种子和幼芽中高表达的基因数目分别为17、13、4、4、6、8个;qRT-PCR数据表明,在经过低温、高温和干旱处理后,9个PtrDREB基因中分别有8、6、1个基因上调表达,上调幅度分别为1.27~5.85、1.44~2.05、2.06倍,因此推测PtrDREB家族成员在非生物胁迫中可能发挥重要的调控作用。

珍稀药用植物金线莲研究现状与展望

金线莲为兰科珍稀名贵药用和观赏植物,因富含多种药用和营养成分深受人们青睐,近年来的市场需求也在不断递增。为了促进金线莲的产业发展和基础研究,总结了前人在金线莲研究方面的进展,比较了金线莲属植物的种系差异,重点讨论了金线莲基因组学(结构基因组学/功能基因组学)以及环境(生物/非生物互作)响应方面的研究进展,分析了金线莲品质影响的主要因素为加工方式、栽培模式、品系,针对目前并未深入展开的种质资源概况、基因组学、环境互作、品质差异和胚胎繁殖等方面的研究进行了系统综述,并对目前存在的主要问题及如何解决提出相应的策略和展望,为大数据时代名贵药用植物的分子生物学研究提供可行性参考。

E3泛素连接酶BRUTUS及其同源蛋白调控植物应对生物及非生物胁迫的研究进展

蛋白质的泛素化途径在植物应答生物及非生物胁迫中发挥重要作用。近年来,E3泛素连接酶BRUTUS(BTS)因参与了植物生长发育及应答多种逆境胁迫的调控过程,逐渐引起国内外学者的广泛关注。本文就BTS及其同源蛋白的结构特征进行了详细阐述,并综述了BTS应对矿质营养胁迫、重金属污染胁迫、干旱胁迫、高光强胁迫及病原菌胁迫等生物及非生物胁迫的作用机制。同时,本文分析了目前研究中存在的问题,并对BTS其他的潜在功能及未来研究方向进行了展望。

薰衣草醇酰基转移酶基因(AAT)的克隆和表达分析

醇酰基转移酶(AAT)可以催化乙酰辅酶A与萜烯醇类物质的结合,生成各类乙酸酯类化合物。为探明薰衣草AAT基因在酯类化合物合成中的调控作用,本研究以薰衣草品系杂花叶片为供试材料,利用反转录PCR技术克隆薰衣草AAT基因的cDNA序列,该cDNA序列长度为1344 bp,其编码蛋白质由447个氨基酸组成,是非跨膜亲水性蛋白质,属于PLN02481超级家族;薰衣草AAT与黄色猴面花EgAAT亲缘关系最近,相似度为60.87%。AAT基因在苞叶中的表达量最低,在花瓣中的表达量最高;在花冠不同发育时期,该基因在盛开期表达量到达峰值。构建原核表达载体pET-28a-AAT,筛选了重组蛋白在大肠杆菌Transetta(DE3)中的最适诱导表达条件,诱导后获得的重组蛋白质相对分子质量为5.026×10^(4),重组蛋白以包涵体形式存在,具有将芳樟醇催化合成乙酸芳樟酯的生物活性。本研究结果为进一步验证薰衣草AAT基因在酯类化合物合成过程中的功能提供了基础。

融合STEAM与PBL的中药生物技术课程教学改革探索与实践

为适应新医科对中药专业人才培养的新要求,本文对中药生物技术课程教学现状进行分析,提出了融合STEAM教育理念和PBL教学模式的教学改革措施。通过课前、课中和课后3个阶段,对该教学模式进行改革与实践,并对其实施效果与评价进行研究。通过该教学模式,学生的学习兴趣得到提高,创新思维和实践能力得到锻炼,有助于培养中药学复合型创新专业人才,满足中药产业发展的新需求。

植物生理学实验课程混合式教学改革实践

为实现学生综合素质的提高和创新能力培养,针对植物生理学实验课程教学现状,充分利用信息化技术,进行线上线下混合式教学模式改革。本研究结合更新教学理念,优化实验内容,建立多元化考核机制,加强团队组建,以及完善实验室信息化建设等措施,探索“互联网+实验”教学形态,以推动该课程实验教学质量的提高,为植物学类课程教学改革提供参考。

植物茎尖再生与遗传转化技术研究进展

植物茎尖的分裂和分化能力强,是良好的植物再生和遗传转化外植体。建立简单高效的茎尖再生体系和遗传转化体系,在植物基因功能验证、性状改良、新品种培育等方面发挥重要作用,从而促进基因工程发展。本文介绍了茎尖分生组织的形态结构,并简述了影响茎尖干细胞分化的调节因子及其在茎尖中的调控机制,以期加深人们对植物茎尖发育调控的认识,为植物茎尖再生体系和遗传转化体系的建立提供理论基础。在此基础上,本文综述了外植体苗龄、茎尖处理方式、培养基、植物生长调节剂、温度等因素对植物茎尖再生体系的影响,并重点讨论和概述了当前影响植物茎尖遗传转化效率的主要原因,包括预培养、茎尖处理方式、侵染方式、菌液浓度及侵染时间、乙酰丁香酮(AS)浓度、共培养时间、筛选剂等因素。结果表明,对茎尖外植体进行适当预培养和处理、在侵染过程中辅助AS或超声波、选择合适的侵染菌液浓度和共培养时间有利于提高植物茎尖的遗传转化效率。在此基础上,本文进一步探讨了选择合适的基因转化方法、载体类型和优化载体元件提高遗传转化效率的可行性,发现在转化载体上添加发育调节因子是促进植物再生的一种有效策略,推测该方法在植物茎尖研究中具有应用潜力。此外,本文简述了基因编辑发展现状,总结了目前发育调节因子在基因编辑中的应用,并对目前遗传转化技术优化和应用的研究热点进行了讨论,对未来茎尖遗传转化技术的优化和应用进行了展望。

非生物胁迫对月季生长发育影响的研究进展

从温度、光照、水分、盐及重金属5个非生物胁迫方面入手,对月季应答非生物胁迫的形态及生理生化变化、分子调控的研究现状进行综述,阐述非生物胁迫对月季生长发育影响,为深入阐释月季应答非生物胁迫的调控机制提供参考,也为高抗月季品种的培育和应用提供理论依据。提出相关研究应利用组学方法和先进的生物技术多维度解析月季应答非生物胁迫的分子调控网络,挖掘非生物胁迫应答关键基因,通过转基因技术培育抗性强的月季优势品种。

居住区内植物叶面尘中重金属累积特征

选取城区居住区内大叶女贞等7种绿化树种叶片为研究材料,测定其单位叶面积滞尘量、叶面尘中和叶内重金属含量,并分析两者的相关性,研究不同绿化树种对大气粉尘中各重金属的吸附滞留能力。结果表明,单位叶面积滞尘量大小表现为海桐(2.50 g/m^(2))>金森女贞(2.26 g/m^(2))>桂花(2.01 g/m^(2))>大叶女贞(1.50 g/m^(2))>广玉兰(1.20 g/m^(2))>香樟(1.11 g/m^(2))>大叶黄杨(0.97 g/m^(2))。叶片中重金属含量高低排序为Mn(49.026 mg/kg)>Cr(5.308 mg/kg)>Cu(5.138 mg/kg)>Ni(2.436 mg/kg)>Pb(1.986 mg/kg)>As(0.359 mg/kg)>Cd(0.063 mg/kg)。叶面尘中Cr-Ni、Cr-Cu、Mn-Ni、Mn-Cu、Mn-Cd、Ni-Cu、As-Pb以及叶内Cr-Ni、Mn-Cu、Cu-Cd之间均存在明显相关性(P<0.01);叶面尘中Cr-Mn、Cr-As、Ni-As、Cu-Cd以及叶内Cr-Cd、Cu-As存在相关关系(P<0.05)。海桐对大气粉尘的滞尘能力和吸附大气重金属能力较强,可作为城市绿化优选树种。

大王秋海棠在多因素影响下的扦插生根及成苗效应

为探明大王秋海棠(Begonia rex Putz.)在不同基质、不同激素,不同浓度影响下的生根和成苗情况,筛选出最适宜大王秋海棠的扦插繁殖方式。本试验分析了以基质、激素和浓度这3种因素交互的42个处理组,发现各处理组间生根率、生根质量、成苗率、成苗质量差异较大,最终得出C9和C33两个多因素处理组生根成苗率最高,根壮苗强,即以蛭石为扦插基质蘸取200 mg/L NAA和珍珠岩+水苔=1∶1为扦插基质蘸取200 mg/L IBA,最适宜大王秋海棠的扦插繁殖。

植物低温胁迫应答bHLH转录因子研究进展

低温环境严重限制了植物的生长发育和作物产量。在长期的进化过程中,植物在分子、生理和生化水平上形成了复杂的适应低温胁迫的机制。其中,在分子水平上,转录因子是低温胁迫信号传导的主要参与者,一些转录因子构成了信号网络中的主要枢纽。该网络中主要的转录因子包括MYB、bHLH、bZIP、ERF、NAC和WRKY等。人们利用基因工程、生物信息学和转录组学等多种生物学技术,逐渐发现了bHLH转录因子在植物逆境响应中的重要作用。bHLH转录因子在低温胁迫响应中起关键作用,是植物分子育种中提高低温胁迫耐受性的宝贵基因资源。因此,阐明bHLH转录因子植物响应低温胁迫的调控机制具有重要意义。本文简要介绍了bHLH转录因子的基本特征和各植物中bHLH家族成员数量,对参与低温胁迫的bHLH转录因子家族成员(如ICE、MYC2)进行叙述,并阐述了bHLH转录因子在低温胁迫中的调控机制,包括与下游靶基因或其他转录因子互作、ICE-CBF通路和活性氧(ROS)及植物激素介导的信号通路,为进一步提高植物抗寒性和培育抗寒新品种提供参考。