NtJAZ1基因敲除对烟草MeJA应答反应的影响研究

【目的】探究NtJAZ1敲除对烟草响应外源茉莉酮酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)对生长发育、腺毛发生、烟碱生物合成的应答反应的影响。【方法】以野生型K326为对照,比较不同浓度MeJA处理下,NtJAZ1敲除的K326突变品系NK-9在种子萌发、根系发育、腺毛形态、烟碱生物合成等方面的差异。【结果】(1)MeJA处理显著抑制了种子的萌发,在100μmol/L MeJA处理条件下,K326的种子萌发率比未经MeJA处理的种子萌发率降低了85.72%,NK-9的种子萌发率比未经MeJA处理的降低了48.12%。(2)MeJA处理抑制根系发育,在300μmol/L MeJA处理条件下,K326幼苗主根比未经处理的缩短了83.33%,NK-9幼苗主根缩短了68.18%。(3)MeJA处理诱导腺毛发生,在5 mmol/L MeJA处理条件下,K326叶面长柄腺毛密度比未经处理的提高了42.55%,NK-9提高了21.05%。(4)MeJA处理促进烟碱生物合成,在5 mmol/L MeJA处理条件下,K326烟苗的烟碱含量比未经处理的提高了76.05%,NK-9提高了37.51%。【结论】NtJAZ1敲除影响了烟草对MeJA的应答反应,减缓了MeJA对种子萌发与根系发育的抑制作用,也减缓了MeJA对烟草叶面长柄腺毛发生和烟碱生物合成的促进作用。

外源MeJA对树莓叶片酚类物质含量及其抗氧化活性的影响

【目的】探究外源MeJA对树莓叶片酚类物质含量及其抗氧化活性的影响,为提高树莓叶利用价值提供理论依据。【方法】以‘秋金’树莓为试验材料,通过不同浓度MeJA喷施处理,测定各处理0 d、3 d、6 d、9 d、15 d叶片总酚、总黄酮、原花青素含量以及DPPH自由基和ABTS阳离子自由基清除能力。【结果】树莓叶片酚类物质含量及其抗氧化能力随MeJA浓度及处理时间的增加整体上呈先升高后降低趋势。不同浓度和不同处理时长5个指标均存在差异。低浓度茉莉酸甲酯可有效提高树莓叶片酚类物质含量及其抗氧化活性,高浓度不利于树莓叶片酚类物质含量及其抗氧化活性的提高,树莓叶片总酚含量与其抗氧化能力呈显著正相关。【结论】0.5mmol/LMeJA处理,可有效提高‘秋金’树莓叶片中酚类物质含量和抗氧化活性。

掌叶大黄(RheumpalmatumL.)WRKY基因家族鉴定与分析

【目的】本研究为开展WRKY基因功能验证提供基础,进而为大黄药材品质形成的转录调控机制研究提供科学依据。【方法】基于掌叶大黄(R.palmatum L.)的全长转录组数据,通过生物信息学方法鉴定掌叶大黄WRKY基因家族成员,分析其蛋白理化性质、结构域、系统发育关系、蛋白互作,结合转录组数据进行不同组织和茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)处理的表达谱分析。【结果】掌叶大黄WRKY基因家族包含53个成员,编码蛋白氨基酸数量为192-748,均为亲水性蛋白,预测定位均在细胞核。掌叶大黄WRKY基因家族与拟南芥WRKY基因家族成员进化树可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个亚族,其中Ⅱ亚族WRKY占比最高(58.49%)。转录组数据分析显示掌叶大黄WRKY基因家族成员在掌叶大黄根、根茎和叶中差异表达,其中7个基因在根和根茎中表达量较高,12个基因响应MeJA处理呈差异表达,其中10个被MeJA显著诱导,4个候选基因RpWRKY5/6/9/33的qPCR分析与其转录组结果基本一致。蛋白互作网络显示RpWRKY2/16/20/22/23与查尔酮合酶(chalconesynthase,CHS)发生相互作用。【结论】获得53个掌叶大黄WRKY基因、生物信息、组织及响应MeJA的表达特征,其中5个可能与大黄蒽醌类物质的合成有关。

茉莉酸甲酯(MeJA)对水稻幼苗的抗旱生理效应

茉莉酸类物质(Jas)是植物体内广泛存在的生长调节物质,它作为内源信号分子参与植物在机械伤害、病虫害、干旱、盐胁迫、低温等条件下的抗逆反应。选用抗旱性存在明显差异的两个水稻(Oryza sativa L.)品种中二欧六和丰华占作为实验材料,通过设置对照、干旱、干旱+茉莉酸甲酯(MeJA)三种处理研究了茉莉酸甲酯对水稻幼苗的抗旱生理效应。研究结果表明,干旱胁迫后两个水稻品种幼苗叶片水势均显著降低,而干旱后喷施茉莉酸甲酯能明显增加叶片的水势,改善叶片的水分状况,抗旱性强的品种水势增加幅度较大。干旱胁迫后水稻叶片的抗氧化酶活性,包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)和有机渗透调节物质,包括可溶性糖、脯氨酸及游离氨基酸含量均大幅度上升,而干旱+茉莉酸甲酯处理则能降低了这些物质的含量,两个水稻品种的变化趋势表现一致。研究结果表明外施茉莉酸甲酯在一定程度上能减缓干旱胁迫对水稻幼苗造成的伤害,有效地提高抗旱性,但这这种增强效应在不同水稻品种间存在一定差异。

茉莉酸甲酯(MeJA)对干旱胁迫下水稻幼苗光合作用特性的影响

茉莉酸(JA)及茉莉酸甲酯(MeJA)是广泛存在于植物体内的与抗性关系密切的生长物质,能显著增强植物在机械伤害、低温、盐害、干旱等非生物环境胁迫和病虫害等生物胁迫中的抗性。以水稻品种中二欧6为实验材料,通过设置对照、干旱、干旱+MeJA、干旱+MeJA+水杨苷异羟肟酸(SHAM)四种处理,研究了干旱胁迫下施用MeJA及其代谢抑制剂SHAM对水稻幼苗的叶绿素荧光和光合作用特性的影响。研究结果表明,干旱胁迫下外源MeJA(0.25μmol·L-1)处理可显著提高水稻幼苗的叶片水势、叶绿素含量、叶绿素荧光参数Fv/F0和Fv/Fm值、蒸腾速率、叶片气孔导度、胞间CO2浓度,降低ABA含量,从而提高水稻幼苗的抗旱性。然而,加入茉莉酸信号途径的抑制剂水杨苷异羟肟酸(SHAM)后MeJA诱导的水稻抗旱效应受到逆转,表现在水稻幼苗叶片水势、叶绿素荧光和光合作用参数等显著下降,ABA含量显著上升。

拟南芥AtiPGAM2基因参与非生物胁迫的响应

【目的】AtiPGAM2 基因是拟南芥(Arabidopsis thaliana)碱性磷酸酶超家族的成员,参与糖酵解过程。研究AtiPGAM2基因在逆境胁迫下的响应机制,为进一步研究AtiPGAM2的抗逆功能奠定基础。【方法】使用PlantCARE在线软件对AtiPGAM2基因启动子顺式作用元件进行分析。采用实时荧光定量PCR,检测AtiPGAM2在NaCl和ABA胁迫下的响应模式。克隆AtiPGAM2基因转入拟南芥,获得AtiPGAM2基因超表达株系。利用三引物法鉴定Atipgam2突变体。对过表达、突变体和野生型在盐胁迫下的萌发率、绿苗率以及各种非生物胁迫(甘露醇、ABA和MeJA)下的表型,进行统计分析。【结果】其启动子上存在多个光、MeJA、低温、ABA、SA、GAs等非生物胁迫和激素响应元件。荧光定量PCR分析显示,AtiPGAM2在NaCl和ABA胁迫下受到不同程度的诱导。成功获得AtiPGAM2基因过表达和突变体株系。在盐胁迫条件下AtiPGAM2过表达株系萌发率以及绿苗率均高于野生型,突变体表型则相反。甘露醇处理下突变体的萌发率低于野生型。ABA处理48 h内突变体和过表达AtiPGAM2株系的萌发率都低于野生型。MeJA处理下过表达的侧根数量高于野生型,突变体则相反。【结论】AtiPGAM2具有耐盐性,该基因响应甘露醇、ABA 和MeJA处理。

外源MeJA诱导烟草叶面防御反应

以中烟100为材料,研究了茉莉酸甲酯(MeJA)喷施后,烟草叶面腺毛密度类型、腺毛分泌物合成积累及叶片对蚜虫抗性的变化规律,探讨了烟草叶面腺毛的防御反应模式和作用机制。结果表明,MeJA处理后,烟草叶片对蚜虫的驱避作用明显增强,新生叶片叶面腺毛密度增加,尤其是长柄多细胞腺头腺毛密度的变化达到显著水平。GC/MS分析表明,MeJA处理使叶面分泌物含量增加,并在处理后第7天达到最大值。其中,西柏烷类二萜化合物含量增幅最大。但RT-PCR分析发现,西柏三烯一醇合成酶基因(CBT)、西柏三烯一醇羟化酶基因(CYP71D16)在转录水平上并没有明显变化,表明烟草叶面腺毛物质的合成和分泌可能具有复杂的转录后调控机制。

外源MeJA胁迫对盐生杜氏藻生理生化特性的影响

研究外源茉莉酸甲酯(MeJA)对盐生杜氏藻细胞β-胡萝卜素含量、叶绿素含量、过氧化物酶(POD)活性和超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响。结果表明,当外源MeJA浓度为0～100μmol/L时,随着MeJA浓度的升高,β-胡萝卜素和叶绿素含量呈上升趋势,当MeJA浓度为100μmol/L时,盐生杜氏藻β-胡萝卜素和叶绿素含量最高,当MeJA处理浓度大于100μmol/L时,盐生杜氏藻β-胡萝卜素和叶绿素含量逐渐降低。生理生化结果分析表明,外源MeJA处理可提高盐生杜氏藻POD酶和SOD酶活性,随着MeJA浓度的增加,SOD酶活性呈逐渐上升的趋势,POD酶活性呈先上升后下降的趋势,与β-胡萝卜素含量、叶绿素含量的变化趋势基本一致,说明外源MeJA处理可诱导盐生杜氏藻β-胡萝卜素积累可能与叶绿素含量、过氧化物酶(POD)活性和超氧化物歧化酶(SOD)活性有关。

SA、MeJA、ACC和苹果轮纹病病原菌诱导湖北海棠MhWRKY1基因的表达

【目的】从湖北海棠叶片中克隆MhWRKY1转录因子的全长cDNA序列,分析该基因在各种组织中(叶、茎、根)的表达特性,并分析SA、MeJA、ACC在叶、茎、根中诱导MhWRKY1基因的表达模式以及苹果轮纹病病原菌诱导条件下湖北海棠叶片中该基因的表达特性。【方法】利用电子克隆技术和RT-PCR验证相结合的方法,从SA诱导的湖北海棠全长cDNA文库中,克隆MhWRKY1转录因子的全长序列;利用生物信息学的方法对其进行结构和功能的初步分析;利用实时荧光定量RT-PCR技术分析该基因在不同组织中的表达以及在SA、MeJA、ACC和苹果轮纹病病原菌诱导下的表达特性。【结果】克隆了MhWRKY1基因的全长cDNA序列为1 338 bp,GenBank数据库登录号为FJ598139。生物信息学分析表明,该基因最大开放阅读框为993 bp,编码330个氨基酸。推导的氨基酸序列与杨树WRKY26、杨树WRKY20、大豆WRKY,马铃薯WRKY2、烟草WRKY、拟南芥WRKY7、水稻WRKY53的同源性分别为68%、68%、66%、60%,59%,49%和43%。该转录因子含有1个WRKY结构域,其N端含有1个WRKYGQK结构域,C端含有1个C2H2锌脂结构,属于第Ⅱ类型的转录因子。表达分析结果表明,MhWRKY1在叶和茎中的表达量较大,分别是根的4.81和3.75倍。在湖北海棠叶、茎、根中,SA、MeJA、ACC都可以诱导该基因的表达。另外,在所研究的72 h内,苹果轮纹病病原菌可以诱导该基因表达,且表达量在12 h达到最大,是未处理之前的9倍左右。【结论】MhWRKY1转录因子可能参与SA、MeJA和ET介导的植物抗病防卫反应的基本信号通路,并且参与对苹果轮纹病病原菌引起的防卫反应,在湖北海棠的的抗病过程中可能起着非常重要的作用。

Ca^(2+)在介导MeJA诱导白桦悬浮培养三萜合成中的作用

以白桦细胞为试材,通过在悬浮培养第七天进行Me JA、Ca Cl2及其互作处理,研究Ca2+在Me JA诱导白桦三萜合成中的作用。结果表明,Me JA处理后显著促进白桦细胞中总三萜和齐墩果酸的合成,分别于48 h达到最高积累量46.90和1.31 mg·g-1。Me JA+EGTA和Me JA+La Cl3·7H2O处理,均降低了Me JA对三萜合成的促进作用,仍显著高于对照。抗逆酶结果显示,Ca Cl2和Me JA+Ca Cl2处理均不同程度的提高了CAT、PAL和APX的活性,而SOD的活性则受到Ca2+的抑制;两种钙离子抑制剂加入后显著影响抗逆酶的活性。Me JA处理早期(2 h),三萜途径各关键酶基因FPS、SS、SE、BPW、BPY显著上调表达。Me JA+La Cl3·7H2O处理早期(2 h)除BPW降低外,BPY、BPX2、SS和SE表达量均高于Me JA单独处理;而同Me JA处理相比,Me JA+EGTA处理2 h,BPW、BPX2、SS、SE和FPS表达量均下调。暗示Ca2+参与了Me JA诱导白桦防御系统启动和三萜物质合成,但两种Ca2+抑制剂EGTA和La Cl3在三萜合成中的作用效果和机制存在差异。

茉莉酸甲酯对鲜切荒漠肉苁蓉贮藏品质的影响

为了探究茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)对鲜切荒漠肉苁蓉贮藏品质的影响,该研究采用100、150、200μmol/L的MeJA浸泡鲜切荒漠肉苁蓉,测定贮藏过程中硬度、失重率、可溶性固形物(total soluble solids,TSS)、菌落总数、色泽、褐变度、总酚含量、多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)、过氧化物酶(peroxidase,POD)以及丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量的变化。结果表明,贮藏至14 d时,与对照组相比,200μmol/L MeJA处理的鲜切荒漠肉苁蓉MDA、PPO和POD活性分别降低了21.32%、23.62%、24.08%,总酚含量增加了33.68%,使鲜切荒漠肉苁蓉具有更高的抗氧化能力,显著延缓了鲜切荒漠肉苁蓉贮藏过程中的褐变程度;减缓了鲜切荒漠肉苁蓉贮藏过程中颜色变化及质量的下降,菌落总数降低了23.88%,硬度和TSS含量分别提高了17.89%和40.22%,较好地维持了鲜切荒漠肉苁蓉的贮藏品质。该研究为鲜切荒漠肉苁蓉贮藏保鲜技术的研发和延长保质期提供了理论支持。

MeJA对水稻种子萌发和秧苗生长的调控效应

用 Me JA浸种能抑制水稻种子萌发 ,经 Me JA处理的秧苗其苗高增长率受到明显控制 ,苗高显著降低。与此同时 ,秧苗内源 ABA含量显著增加 ,内源 GAs和 IAA含量显著降低。 Me JA能有效减缓干旱胁迫条件下秧苗叶片中相对含水量的减少 ,提高秧苗的抗旱性。在干旱胁迫过程中 ,经 Me JA处理的秧苗叶片中 SOD、 CAT活性和脯氨酸含量明显高于对照秧苗 。

ABA、MeJA和SA诱导下的荠菜CBF途径冷响应相关基因表达调控研究

植物在长期进化过程中对低温形成了一系列的适应能力和抵抗能力;CBF(CRTbinding factor)途径是植物冷响应机制中重要的组成部分,该途径中一系列相关基因的级联调控网络与许多植物信号分子关系密切。为了阐明植物信号分子对荠菜CBF途径的调控模式,选用十字花科植物荠菜(Capsella bursa-pastoris)为材料,采用RT-PCR方法,研究了常温条件下三种信号分子(ABA、MeJA和SA)对荠菜CBF途径抗冷相关基因CbICE53、CbCBF、CbCOR15a、CbCOR15b、CbCAX51和CbRCI35的表达调控作用,结果显示各种基因在三种信号分子的诱导下其表达谱呈现不同的特点,这一结果对进一步阐明植物信号分子在CBF途径调控网络中的作用具有重要意义。

茉莉酸甲酯(MeJA)对贯叶连翘悬浮细胞生长和贯叶金丝桃素产量的影响

培养基中添加100μmol·L-1MeJA后,贯叶连翘悬浮细胞生物量增加量和贯叶金丝桃素(HF)的产量分别是未经MeJA处理的1.3倍和1.73倍;培养3d时,培养基中添加100μmol·L-1MeJA能提高HF产量,是未经MeJA处理的2.4倍。

外源茉莉酸甲酯(MeJA)对大豆异黄酮合成途径的影响

大豆异黄酮是一类具有重要保健功能的酚类次级代谢物,是大豆品质的重要指标之一。提高大豆中的异黄酮含量对大豆品质的改良有重要意义。试验利用外源茉莉酸甲酯作为诱导物对田间栽培的大豆进行叶面喷施,上调大豆异黄酮合成途径提高大豆中异黄酮的含量并分析种子成熟过程中异黄酮合成途径的动态变化。研究表明,外源茉莉酸甲酯通过提高籽粒中苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活力、前体物—色氨酸含量来提高黄豆苷元、染料木黄酮、总异黄酮的合成;在0～600μmol·L-1的喷施浓度范围内,450μmol·L-1是最适浓度。450μmol·L-1的茉莉酸甲酯处理后所收获的大豆种子中黄豆苷元的含量比对照提高了21.5μg·g-1,染料木黄酮的含量比对照提高了5.1μg·g-1,总异黄酮的含量比对照提高了960μg·g-1。在大豆种子成熟过程中,籽粒中的苯丙氨酸解氨酶的活力呈低-高-低的单峰曲线;色氨酸呈由低-高的变化趋势;黄豆苷元,染料木黄酮的含量呈低-高-低-上升的趋势,总异黄酮的含量呈由低-高的变化趋势。

茉莉酸甲酯(MeJA)诱导水稻颖花开放

水稻颖花的开放是由浆片吸水、膨大并推开内、外颖之间的钩合而造成的。王忠等［１］最早报道颖花因呼吸增强而积累的ＣＯ２是促进浆片膨大的主要因素，并建立了用外源ＣＯ２或酸溶液诱导水稻开颖的方法。可是，颖花开放之前，其呼吸强度何以能大幅度增加？浆片细胞的吸水...

NtJAZ9基因参与调控烟草腺毛发生的功能研究

【目的】探究茉莉酮酸调控烟草腺毛发生的分子机制。【方法】对茉莉酮酸信号关键抑制子NtJAZ9进行同源克隆、生物信息学分析和基因功能研究。【结果】(1)NtJAZ9有两条同源序列NtJAZ9-1和NtJAZ9-2,编码区长度分别为1008 bp和996 bp。(2)亚细胞定位结果表明NtJAZ9蛋白定位在细胞核中。在各组织中NtJAZ9-1相对表达量均高于NtJAZ9-2,NtJAZ9-1在茎表皮中表达量最高,NtJAZ9-2在叶中表达量最高。(3)NtJAZ9过表达植株叶面腺毛密度降低,NtJAZ9基因敲除植株腺毛密度显著增加,保护毛密度差异不显著。茉莉酮酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)可显著促进长柄腺毛的发生,喷施后过表达株系长柄腺毛密度增加1.76倍,敲除株系长柄腺毛增加0.36倍。【结论】NtJAZ9基因参与调控烟草腺毛的发生,并在一定程度上影响了MeJA信号对烟草腺毛发生的调控作用。

烟草PsaA/PsaB基因家族鉴定及其对逆境胁迫的响应

PsaA和PsaB是光系统Ⅰ的中心蛋白,在植物光合作用及逆境调控中发挥重要功能。烟草(Nicotiana tabacum L.)是植物功能基因组学研究的模式作物,目前关于其PsaA和PsaB基因功能的研究较少。为解析烟草PsaA/PsaB基因对逆境胁迫的响应规律,在烟草基因组中鉴定PsaA/PsaB基因家族,并对其理化性质、亚细胞定位、系统进化、Motif基序、启动子调控元件进行分析。结果表明:烟草中共有27个PsaA/PsaB基因,与拟南芥相比,烟草PsaA/PsaB基因家族大量扩增,根据系统发育和结构特征可分为3类亚家族。烟草PsaA/PsaB基因启动子中含有大量响应光、低温、干旱及植物激素等的顺式作用元件。RT-qPCR分析发现,多数烟草PsaA/PsaB基因在低温胁迫下表达量上调,上调数目为8个;而在聚乙二醇、茉莉酸甲酯胁迫下表达量下调,下调数目分别为8个和7个;马铃薯Y病毒(potato virus Y,PVY)和烟草花叶病毒(tobacco mosaic virus,TMV)感染后大多数烟草PsaA/PsaB基因表达量下调,PVY感染后下叶肉和叶脉组织中基因下调数目分别为19个和17个,其中叶脉中下调更明显,TMV感染后基因下调数目为9个。可见,烟草PsaA/PsaB基因参与烟草对多种非生物胁迫的应答过程,研究结果为进一步探索PsaA/PsaB基因在调控植物对逆境胁迫响应中的作用提供了参考。

MeJA和MeJA+BA对杂交籼稻亲本颖花开放的调控

以清水为对照,于颖花开放前对杂交籼稻亲本"特A"、"培矮64S"和"9311"喷施MeJA(茉莉酸甲酯)和MeJA(茉莉酸甲酯)+BA(6-苄基腺嘌呤),比较两处理对颖花开放的调控差异。MeJA和MeJA+BA对"特A"和"培矮64S"颖花开放的诱导效应明显,提早了花时,提高了颖花开放的集中度,缩短了开花历期,对"9311"花时和花期的调控也有一定效果,两处理在花时和花期的效应上基本一致;MeJA使3个杂交亲本材料颖花开放角度和颖尖距离均有所缩小,MeJA+BA则略有增大;MeJA和MeJA+BA对杂交亲本材料的株高、剑叶长、外露颈穗长无明显影响。并讨论了MeJA与BA在杂交籼稻制种上的联合应用。

掌叶覆盆子HMGR基因家族的鉴定及表达分析

3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR)是药用植物萜类产物骨架生物合成的重要酶之一。为了明确掌叶覆盆子HMGR蛋白的功能,使用生物信息学手段对RcHMGR家族成员的分类、基因结构、染色体定位、启动子信息等进行了系统分析,并比较了不同组织、果实不同成熟阶段及MeJA处理下RcHMGR基因的表达量。结果表明,RcHMGR基因家族共有7个成员,分布于3条染色体上,编码444~601 aa蛋白序列。RcHMGR蛋白分为4个亚家族,亚细胞定位于内质网,均含有HMGR保守功能域。RcHMGR家族基因的启动子上包含激素响应、光响应和低温响应等多种顺式元件。RcHMGR家族基因在掌叶覆盆子不同组织、果实不同成熟阶段和MeJA处理下的表达量均存在显著差异,其中RcHMGR5在果实中高丰度表达,并受到MeJA强烈诱导,与类胡萝卜素在掌叶覆盆子果实中的积累规律相一致,推测是类胡萝卜素合成途径的关键酶。上述结果为后续研究RcHMGR基因家族在萜类生物合成中的功能奠定了基础。