黑芥和埃塞俄比亚芥PAP2基因克隆及B基因组PAP2功能验证

PAP2(Production of anthocyanin pigment 2)编码MYB转录因子,与bHLH、WD40形成MYB-bHLH-WD40复合体来调控花青素合成。本研究从埃塞俄比亚芥和黑芥中分别克隆出2个和1个PAP2基因拷贝,分别命名为BcaB.PAP2、BcaC.PAP2、BniB.PAP2,这三个基因均由3个外显子和2个内含子组成,均编码247个氨基酸。基于本研究克隆的PAP2基因序列和已报道的其他芸薹属PAP2基因序列,设计了3对能分别检测A、B、C基因组PAP2基因的引物,通过等位特异PCR可以区分芸薹属禹氏三角中的6个物种PAP2的基因组来源。选取芥菜型油菜B基因组的BjuB.PAP2基因构建过表达载体,转化拟南芥,其叶片变紫,表明PAP2基因正调控花青素合成。遮光处理10天后紫叶埃塞俄比亚芥的叶片紫色变淡,花青素含量下降了41.22%。荧光定量PCR和转录组研究表明,遮光处理植株叶片中BcaB.PAP2和BcaC.PAP2表达量均下降,花青素合成的结构基因查尔酮合成酶基因(CHS)、查尔酮异构酶基因(CHI)、黄烷酮3-羟化酶基因(F3H)、二氢黄酮醇还原酶基因(DFR)、花青素合成酶基因(ANS)、类黄酮3-葡糖基转移酶基因(UFGT)等基因的表达量也下降。本研究完成了对芸薹属植物中埃塞俄比亚芥和黑芥PAP2基因的克隆,并对其进行进化分析。根据本实验中克隆及其他已报道的PAP2基因序列设计等位基因特异性PCR引物,为芸薹属种间杂交后代PAP2基因的基因组传递鉴定提供了分子标记。通过BjuB.PAP2基因转拟南芥植株结果表明PAP2基因参与花青素的积累。紫叶埃塞俄比亚芥经遮光处理后,发现BcaPAP2基因及花青素合成结构基因的表达受光照的诱导。本研究在芸薹属中克隆PAP2基因,并初步验证PAP2的功能,为进一步解析芸薹属植物花青素合成的调控机制提供参考。

芸薹属植物MYBL2基因的克隆及其在A、B、C基因组中的PCR鉴别

【目的】MYBL2负调控拟南芥花青素和原花青素的生物合成。从芸薹属6个物种的不同叶色材料中克隆MYBL2基因,分析其序列和表达模式,探究其在芸薹属植物花青素生物合成途径中的功能,为油菜的品质、抗逆性、观赏性等性状改良提供参考。【方法】以芸薹属6个物种19份供试材料的总DNA为模板,同源克隆MYBL2基因,并进行多序列比对和进化树分析;对白菜、甘蓝型油菜、芥菜型油菜以及埃塞俄比亚芥的紫叶材料进行遮光处理,结合转录组和qRT-PCR分析MYBL2基因表达水平;对甘蓝、甘蓝型油菜、芥菜型油菜以及埃塞俄比亚芥紫、绿叶材料进行qRT-PCR分析MYBL2基因表达水平;根据克隆MYBL2-1和MYBL2-2序列的核苷酸变异位点设计特异性引物,开发能够区分MYBL2基因组来源的PCR标记。【结果】克隆获得MYBL2-1和MYBL2-2各9个同源基因共56个拷贝。其中,BcaMYBL2-1为首次获得,BcaMYBL2-1编码区序列全长为867 bp,包含2个内含子,分别为168和102 bp,编码198个氨基酸,分子量为22.69 kD,等电点(pI)为8.72。序列比对和进化分析表明,BcaMYBL2-1来源于B基因组。芸薹属6个物种MYBL2-1和MYBL2-2同源基因中,仅BraA07.MYBL2-1、BolC06.MYBL2-1和BcaMYBL2-1在不同叶色材料中存在序列差异。经遮光处理后,紫叶材料叶色变浅,在白菜紫宝5号中,BraA07.MYBL2-1和BraA02.MYBL2-2表达量分别为未遮光部分的0.7和0.4倍;在紫叶白花甘蓝型油菜中,BnaA07.MYBL2-1、BnaC06.MYBL2-1、BnaA02.MYBL2-2和BnaC02.MYBL2-2表达量分别为未遮光部分的0.4、0.5、0.4和0.4倍;在紫叶芥中,BjuA07.MYBL2-1、BjuB03.MYBL2-1、BjuA02.MYBL2-2和BjuB05.MYBL2-2表达量分别为未遮光部分的0.4、0.3、0.4和0.2倍;在紫秆埃芥中,BcaMYBL2-1、BcaB03.MYBL2-1和BcaC03.MYBL2-2表达量分别为未遮光部分的0.3、0.4和0.5倍,而BcaB05.MYBL2-2表达量为未遮光部分的2.4倍。对比芸薹属不同叶色材料MYBL2基因表达情况,结果表明,除了羽衣甘蓝,在紫叶材料中MYBL2基因大部分同源基因的表达量均高于绿叶。在羽衣甘蓝中,绿叶羽衣甘蓝BolC06.MYBL2-1和BolC02.MYBL2-2的表达量分别为紫叶羽衣甘蓝的2.5和3.5倍;在甘蓝型油菜中,紫叶白花BnaA07.MYBL2-1、BnaC06.MYBL2-1和BnaC02.MYBL2-2的表达量分别为绿叶白花的7.5、8.6和26.0倍,而绿叶白花BnaA02.MYBL2-2的表达量为紫叶白花的13.0倍;在芥菜型油菜中,紫叶芥BjuA07.MYBL2-1、BjuB03.MYBL2-1、BjuA02.MYBL2-2和BjuB05.MYBL2-2的表达量分别为四川黄籽的8.3、11.8、23.2和14.6倍;在埃塞俄比亚芥中,紫秆埃芥BcaMYBL2-1、BcaB03.MYBL2-1的表达量分别为W-BCDH76的7.1和27.6倍,而W-BCDH76的BcaB05.MYBL2-2和BcaC03.MYBL2-2的表达量则分别为紫秆埃芥的2.8和5.0倍。依据克隆的基因序列设计出5对引物,可以有效鉴别芸薹属植物MYBL2基因的A、B、C基因组来源。【结论】芸薹属紫叶材料MYBL2基因的表达与光照密切相关,而且参与花青素生物合成的调控机制与拟南芥MYBL2负调控花青素生物合成的机制有所不同。

甘蔗PIN-LIKES基因家族的鉴定与表达分析

PILS(PIN-LIKES)是一类新发现的生长素输出载体,协助生长素的极性运输。本研究立足甘蔗割手密基因组和栽培品种转录组数据,利用生物信息学分析技术,分别在割手密和栽培品种中鉴定到11个PILS(Saccharum spontaneum PIN-LIKES,SsPILS)基因和4个PILS(Saccharum spp.hybrid PIN-LIKES,ScPILS)基因。结果表明,11个SsPILS基因家族成员分布于6条染色体上,基因内含子数量介于5~11个。系统进化树分析发现,割手密PILS与水稻PILS有较高同源性,归属于3个不同的系统发育分支。转录组数据分析显示,SsPILS1c的同源基因ScPILS1c在受高粱花叶病毒和黑穗病菌胁迫甘蔗栽培种中差异表达。通过RT-PCR扩增技术,克隆获得ScPILS1c基因序列(NCBI accession number:OM258732)。该基因全长cDNA为1332 bp,包含一个1233 bp的完整开放阅读框,编码410个氨基酸,理论等电点(pI)为6.17,不稳定系数为39.31,平均疏水性值为0.689,预测ScPILS1c为稳定酸性疏水蛋白。其编码蛋白的二级结构主要包括α-螺旋(48.54%)和无规则卷曲(35.37%),这与三级结构预测结果相符。qRT-PCR表达分析揭示,ScPILS1c基因在甘蔗中的表达具有组织特异性,在蔗髓中表达量最低、皮中的表达量最高,同时该基因的表达受H2O2及黑穗病菌的显著性诱导。亚细胞定位表明,ScPILS1c基因的编码蛋白主要定位于细胞膜。以上结果为深入研究甘蔗PIN-LIKES基因的结构和功能积累了基础资料。

芥菜型油菜NRAMP基因家族的鉴定与表达分析

芥菜型油菜(Brassica juncea)对重金属有一定的耐受和积累能力,NRAMP(natural resistance associated macrophage protein,天然抗性相关巨噬细胞蛋白)蛋白参与金属离子的吸收和转运,在植物应对重金属胁迫响应中发挥重要作用。本研究以6个拟南芥NRAMP同源基因为参考,从芥菜型油菜中鉴定出18个BjNRAMP基因家族成员,分别定位在12条染色体上。系统进化分析结果表明BjNRAMP基因分属两个进化枝,其基因拷贝数目相比拟南芥增多可能是由于芥菜型油菜基因组三倍化所导致。对芥菜型油菜在不同浓度镉胁迫下根和叶的转录组测序数据进行分析发现,BjNRAMP基因的表达表现出组织特异性,其中BjNRAMP1.4基因在镉浓度为30 mg/kg胁迫下在根中被诱导表达;BjNRAMP2.2基因在镉浓度为10 mg/kg胁迫下在叶片中被诱导表达,而在根中的表达则受到抑制。克隆上述基因并转化至酵母,结果表明过表达BjNRAMP1.4可显著提高镉敏感型突变体酵母对镉的耐受性,而过表达BjNRAMP2.2提升作用有限,不及BjNRAMP1.4。本研究将为研究芥菜型油菜NRAMP基因家族成员结构以及功能提供一定的参考。

甘蔗ScbHLH13基因的RT-PCR克隆与功能分析

bHLH转录因子是植物体内重要的调节因子,对植物的生长发育、次生代谢以及花青素生物合成等方面具有调节作用。本研究以高粱bHLH13(XM_002440799.2)为探针序列,从甘蔗中通过RT-PCR克隆获得一个ScbHLH13基因,并对其在不同胁迫响应转录组数据中进行表达模式分析,同时对该基因及其所编码蛋白进行了理化性质预测以及系统进化、原生质体亚细胞定位和实时荧光定量PCR表达量分析。结果显示,ScbHLH13所编码蛋白包含586个氨基酸残基,以无规则卷曲和α螺旋为主,亲水且不稳定,呈弱碱性;具有典型核定位信号,无跨膜结构;其序列内包括bHLH-MYC、HLH 2个典型保守结构域,属于bHLH超家族成员。在系统进化中ScbHLH13属于Ⅲ (d+e)类组,与高粱亲缘关系最近。在转录组数据中, ScbHLH13的表达在甘蔗品种ROC22上受低氮胁迫和黑穗病菌侵染抑制,轻微受高粱花叶病毒侵染诱导;而在Badila受低氮、在YC05-179受甘蔗黑穗病菌侵染诱导。亚细胞定位结果显示,在烟草表皮细胞中瞬时表达ScbHLH13定位于细胞核和细胞膜,在甘蔗原生质体瞬时表达ScbHLH13则定位于细胞核。qRT-PCR分析表明,ScbHLH13在甘蔗原生质体中过表达并不能诱导花青素合成代谢通路上主要基因的表达,说明ScbHLH13与甘蔗中花青素合成相关下游基因表达调控相关性较低。本研究借助甘蔗原生质体瞬时表达系统上对ScbHLH13进行了初步的表达调控探究,为进一步研究甘蔗功能基因研究以及bHLH基因家族的结构与功能研究奠定了一定的基础。

镉胁迫对甘蓝型油菜幼苗生长及基因表达的影响

为明晰镉胁迫对甘蓝型油菜幼苗生长的影响,通过盆栽实验,探讨了油菜在不同浓度镉胁迫下表型、生理响应、镉积累特征及基因表达变化。结果表明油菜对5mg/kg镉处理有一定耐受能力,表型相比对照差异不显著;但较高浓度的镉胁迫(30,50 mg/kg)会显著抑制油菜幼苗生长,主要表现为株高、鲜重、叶面积、叶绿素、可溶性糖含量相比对照显著降低,同时SOD、POD酶活性、可溶性蛋白含量相比对照显著升高。油菜幼苗中镉含量随着处理浓度增大而逐步增加,且镉胁迫会显著影响油菜对Mn、Mg、Zn、Cu等必需金属离子的吸收。比较转录组分析发现镉胁迫下差异表达基因主要富集在抗氧化活性、光合作用、ATP酶活性、细胞壁形成等途径。对HMA基因家族表达模式分析表明镉胁迫下油菜根中HMA3基因上调表达,HMA2和HMA4基因下调表达,上述基因的差异协调表达可能对油菜适应镉胁迫发挥了重要作用。

生物类专业“文献检索与科技论文写作”课程教学问题及对策探索

生物类专业“文献检索与科技论文写作”是培养生物学本科人才的重要工具课。该课程存在课时有限、教学内容与时俱进不够,实践课占比偏少、实践强化训练不足,考核方式单一、实践能力考查不足,学生对科技论文的结构和评价模式理解不深等教学问题。以湖南科技大学生物学本科专业该课程教学为例,从转变观念、强化实践导向、优化教学内容、“线上线下”“课内课外”一体化立体教学探究、基于任务驱动的学习小组合作学习和实施多元综合评价体系等方面探索改革实践,极大地提高了学生文献检索和科技论文写作能力、学生学习的主动性和创新能力,有助于促进综合性应用型生命科学本科人才的培养。

MBW复合体在植物花青素合成途径中的研究进展

花青素是植物呈色的一种关键物质,它既能赋予植物丰富的色彩,又具有广泛的生物学功能,如抗氧化、抗紫外线、抗病虫害等。植物花青素生物合成途径由一系列结构基因和调节基因协同完成。结构基因表达受MYB、bHLH和WD40类转录因子以其组成的MBW复合体调控。综述了近年来MYB、bHLH和WD40类转录因子及MBW复合物在植物花青素合成中的功能研究进展,总结了花青素合成的各种生物过程和调控网络。

高校有效劳动教育的思考与实施策略探究

劳动教育是高校实现立德树人根本任务的重要举措,是培养社会主义建设者和接班人的重要保障。当前,高校在推进劳动教育过程中,存在诸多问题与矛盾亟待解决,有效的劳动教育实施路径和策略极为重要。本文从劳动教育有效实施的原则把握、协同育人的科学体系构建、劳动教育理论教学和实践活动创制及劳动教育载体搭建等方面阐述了有效开展劳动教育的几点思考,以保障学生形成正确的劳动观、培养学生正确的劳动态度、劳动技能和劳动品德,塑造学生健全的人格,助力学生德智体美劳全面发展。

甘蓝型油菜秸秆水浸液对水稻萌发和生长的化感作用

为探究油-稻种植制度中甘蓝型油菜秸秆对水稻的影响,研究了不同浓度(0、25%、50%和75%)的3种油菜(沣油737、湘杂油553和中双11)秸秆水浸液处理下,五优308和C两优343两个水稻品种种子萌发和幼苗生长的情况。结果表明,与对照相比,秸秆水浸液总体增加了幼苗的苗高和鲜重,低浓度(25%)下会提高水稻种子的发芽率、发芽指数和幼苗的根长,高浓度(50%和75%)下则起抑制作用。随着浓度增加,湘杂油553的秸秆水浸液提高了五优308幼苗的可溶性蛋白含量,同时降低了其总超氧化物歧化酶(T-SOD)和过氧化物酶(POD)活力;但对C两优343幼苗表现相反的化感作用,显著降低了其可溶性蛋白含量,而提高了其T-SOD和POD活力,25%浓度下显著降低了其丙二醛(MDA)含量。75%浓度的中双11水浸液显著提高了五优308幼苗的MDA含量,并降低了POD活力。25%浓度的沣油737显著降低了C两优343的可溶性蛋白含量而提高了T-SOD和POD活力。综合结果表明,油菜秸秆水浸液浓度越高,对水稻的化感作用越强,且不同油菜品种水浸液对不同水稻品种的化感作用存在差异,本研究中沣油737和五优308是比较适合油-稻轮作的组合。

甘蓝型油菜BnFUL基因家族全基因组鉴定与表达分析

甘蓝型油菜(Brassicanapus L.)成熟后期角果易开裂,导致减产并严重阻碍机械化收割进程。为挖掘油菜角果抗裂角基因资源,解析抗裂分子机制,采用生物信息学方法,研究MADS-box类转录因子基因FUL在油菜抗裂角性状中的作用,在品种中双11号(ZS11)中鉴定到5个BnFUL基因,分布于A02、A03、C02、C07和C09号染色体上,所编码的蛋白质理化性质相近,蛋白二级结构以α-螺旋为主;基因结构分析表明BnFUL基因均含有8个外显子;5个家族成员均有1个MADS_MEF2_like结构域和1个K-box结构域;家族成员均含有7个Motif;进化树和共线性分析表明,在进化过程中BnFUL基因家族十分保守;表达模式上,基因家族成员在生长发育后期及茎、叶和果实中可高量表达。

芥菜型油菜BjuB.KAN4基因调控类黄酮的途径

MYB类转录因子KAN4有调控植物原花青素合成的功能。为了探究芥菜型油菜中MYB转录因子KAN4对原花青素合成的调控机理,本研究以芥菜型油菜紫叶芥为实验材料,克隆了一个BjuB.KAN4基因,编码266个氨基酸,BjuB.KAN4蛋白包含一段高度保守的MYB-like DNA结合结构域,属于1R-MYB转录因子家族成员。基因表达分析表明,BjuB.KAN4在根中表达量显著高于叶和茎中,GUS组织化学染色分析试验推测,该基因可能在根茎叶的维管组织中表达。利用毛状根体系过表达BjuB.KAN4发现,类黄酮合成途径的部分关键酶基因Bju.CHS和Bju.DFR等的表达量在紫叶芥和四川黄籽的转基因根系中均显著增加,紫叶芥转基因根系中总黄酮含量为2.798 mg g-1,是对照组的1.3倍,四川黄籽中总黄酮含量为2.567 mg g^-1,是对照组的1.2倍。在拟南芥中异源表达BjuB.KAN4发现,转基因植株总黄酮含量为0.237 mg g^-1,是野生型的1.5倍,原花青素含量为0.363 mg g^-1,较野生型含量下降。本研究表明,BjuB.KAN4基因参与调控芥菜型油菜类黄酮合成,为研究芸薹属植物原花青素合成的调控机理提供了参考。

芥菜型油菜BjA09.TT8和BjB08.TT8基因调节类黄酮的合成

bHLH类转录因子TT8具有调控植物类黄酮合成的功能。本研究采用同源克隆法,在芥菜型油菜紫叶芥中获得了2个TT8拷贝,分别命名为BjA09.TT8和BjB08.TT8,它们分别编码521和517个氨基酸。定量表达分析表明,这2个拷贝在叶中的表达量均显著高于茎和根中,且都响应茉莉酸(JA)信号,在50μmol L^(–1)的茉莉酸甲酯处理0.5 h后表达量均达到峰值;利用毛状根体系过表达发现,BjA09.TT8和BjB08.TT8分别可使紫叶芥和绿叶芥菜型油菜四川黄籽的毛状根中总黄酮含量升高,同时对类黄酮合成基因Bj.CHS的表达具有促进作用,说明二者在功能上具有冗余性。分别在野生型拟南芥和拟南芥tt8突变体中过表达BjA09.TT8和BjB08.TT8发现,过表达拟南芥植株叶片颜色变紫,植株总黄酮和原花色素含量显著升高。本研究表明,BjA09.TT8和BjB08.TT8基因能够促进芥菜型油菜类黄酮的合成,为进一步解析芸薹属植物原花色素合成的调控机制提供了参考。

链霉菌和芽孢杆菌的生防机理及抗菌活性产物

植物病害的生物防治是通过将生物制剂应用于宿主植物,防止病原疾病的发展来控制病害的一种方法。综述了生防菌--链霉菌和芽孢杆菌的生防机理及产生的抗菌活性物质类型。

高校生物学实验课安全教育体系的思考与探究

实验教学是高校培养生物学本科人才动手实践能力、科学思维能力的关键环节。生物学实验教学过程中,经常会涉及一些危险的单元和危险的情况,如涉及危险易制毒化学药品、生物有毒物质、病原微生物、仪器设备的使用和易燃易爆品等。因此,生物学实验室及实验教学过程的安全是生物学实验教学顺利开展的重要保障,有效的生物实验课安全教育显得极为重要。本文从安全教育理论知识板块搭建、全流程安全教育模式、虚拟仿真教学平台借鉴等方面阐述了有效开展生物学实验教学安全教育的几点思考,以保障生物学实验教学的安全、更要保障实验教学师生的生命安全,为培养综合性应用型本科生物学人才的安全意识和科学素养奠定基础。

甘蔗ScNRAMP基因家族的鉴定与生物信息学分析

NRAMP蛋白(natural resistance-associated macrophage proteins)家族在植物响应重金属胁迫时具有重要作用,能够转运Fe^(2+)、Mn^(2+)、Zn^(2+)和Cd^(2+)等重金属离子。为探究甘蔗ScNRAMP基因家族的特征,该文基于甘蔗割手密基因组鉴定了ScNRAMP基因家族,并进行了理化特性、基因结构、顺式作用元件、保守基序、结构域和进化关系等分析。结果表明:甘蔗ScNRAMP基因家族含有29个成员,不均匀分布在19条染色体上;编码蛋白均为不稳定蛋白,无信号肽,亚细胞均定位在质膜上;各成员保守基序有6~10个不等,跨膜数有6~12个不等,二级结构主要构成元件为α-螺旋和无规则卷曲;顺式作用元件分析表明甘蔗ScNRAMP基因家族可能通过激素代谢参与逆境胁迫和生长发育等生物过程;利用割手密的RNA-seq转录组表达数据进行的组织特异性分析发现,ScNRAMP在甘蔗不同发育阶段的叶和茎中具有时空表达特性;进化树分析将甘蔗ScNRAMP家族成员分为3个亚家族(I、Ⅱ和Ⅲ)。该研究在全基因组水平上系统地鉴定了现代栽培甘蔗祖先种之一割手密NRAMP基因家族,为进一步了解甘蔗NRAMP基因家族提供了基础,也为后续甘蔗重金属研究提供了重要候选基因。

甘蔗(Saccharum spp.hybrids)木菠萝素(Jacalin)基因的克隆及生物信息学分析

木菠萝素(Jacalin)类凝集素(jacalin-related lectins,JRLs)是一类糖结合蛋白,以家族形式存在于植物中并参与各种生物进程,是植物凝集素超家族中的一类新成员。本研究从甘蔗(Saccharum spp.hybrids)叶片全长c DNA文库中克隆了一个甘蔗木菠萝素基因的c DNA全长序列,命名为Sc JRL(Gen Bank登录号为:KT971368)。Sc JRL全长845 bp,开放读码框长444 bp,共编码147个氨基酸。生物信息学分析显示,Sc JRL推导编码的蛋白为稳定亲水性蛋白,分子量为16.15 k D,预测等电点为6.13。采用实时荧光定量PCR技术,对Sc JRL基因在不同浓度以及不同处理时间的非生物胁迫处理下的表达进行了检测。结果显示,Sc JRL基因分别受Me JA(100μmol/L),SA(5 mmol/L)和H2O2(10 mmol/L)的诱导上调表达,且在处理3 h时表达量已达到最高;Sc JRL基因还分别受到ABA(100μmol/L)和Na Cl(250 mmol/L)的抑制而下调表达,且二者呈现出相同的表达模式。此外,不同处理的H2O2均诱导Sc JRL显著上调表达。当采用中等浓度的外源胁迫处理时,Sc JRL对ABA或Na Cl应答趋势的一致性,以及Sc JRL对SA或H2O2应答趋势的一致性,这说明甘蔗Sc JRL基因作为早期响应基因参与了Me JA和SA信号通路介导的甘蔗防御反应。并且该基因经由SA信号通路正向调控参与了甘蔗应答氧化胁迫,在甘蔗应答抗氧化胁迫机制过程中扮演积极的角色。此外,Sc JRL还经由ABA信号通路介导参与了甘蔗应答盐胁迫,且与ABA信号呈正相关。

镉胁迫对2种油菜土壤真菌群落的影响

【背景】人类活动引起的农田重金属污染已成为严重的环境问题。镉(Cd)是最具毒性的重金属之一,能对人体和生态系统构成威胁。【目的】研究不同浓度镉处理对2种油菜(甘蓝型油菜和芥菜型油菜)的土壤(根际和非根际)真菌群落的影响,为镉的生物修复和健康风险评估提供理论基础。【方法】对2种油菜土壤(根际和非根际)真菌转录间隔区(Internal Transcribed Spacer,ITS)进行高通量测序,分析镉对根际和非根际土壤真菌群落的影响。【结果】镉胁迫改变了土壤真菌群落的组成和结构,但对2种油菜土壤真菌群落的α多样性几乎无显著影响。土壤镉浓度和生物量与2种油菜根际土壤真菌群落显著相关,芥菜型油菜非根际土壤真菌群落也与镉污染浓度显著相关。土壤真菌分子生态网络也受到镉污染的影响,甘蓝型油菜根际土壤网络稳定性降低,共生关系减少。甘蓝型油菜非根际土壤网络稳定性升高,但共生关系减少。芥菜型油菜的根际和非根际土壤的网络稳定性升高,而且共生关系增多。【结论】镉污染会影响土壤系统中的本土真菌群落,从而可能进一步改变土壤的生态系统功能。

水稻VQ37基因的克隆及其在病原侵染下的表达

VQ蛋白作为转录辅助蛋白,在植物的生长、发育和抗逆等生理过程中发挥重要的调节功能。本研究采用RT-PCR从水稻叶片中克隆了VQ37基因的完整cDNA序列。VQ37 cDNA长622 bp,具有长为546 bp的完整开放读码框,编码蛋白质长181个氨基酸,具有FxxxVHxVTG的VQ基序变体。系统进化分析表明,水稻VQ37与短花药野生稻(Oryza brachyantha)、大麦(Hordeum vulgare)和Dichanthelium oligosanthes等禾本科植物亲缘关系近;除水稻旁系同源物VQ39外,VQ37与短花药野生稻中的XP 015699121亲缘关系最近。原生质体瞬间表达实验证实VQ37定位在细胞核中。荧光定量PCR分析显示,VQ37基因的组织特异性表达和诱导表达结果与启动子顺式元件预测基本一致。VQ37在叶片中的表达丰度最高,其次是叶鞘、茎、穗、根和花,在胚和胚乳中无表达。VQ37受纹枯病菌(Rhizoctonia solani)和稻瘟病菌(Magnaporthe oryza)显著诱导,而不受白叶枯细菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae)诱导;与此一致的是,VQ37受真菌病原相关模式(PAMP)分子几丁质寡糖快速诱导,而不受细菌鞭毛蛋白flg22影响。茉莉酸甲酯和乙烯利能显著诱导VQ37的表达,而水杨酸对其表达无明显影响。上述结果提示,VQ37可能调控水稻对稻瘟病菌和纹枯病菌防御反应,这种调节作用可能依赖于茉莉酸/乙烯介导的信号途径,而与水杨酸信号途径无关。该研究为阐释水稻VQ37基因在水稻抗病反应中的调节功能提供了基础。

防御相关激素与纹枯病菌处理下水稻VQ基因家族的转录分析

VQ蛋白与WRKY转录因子互作,调节植物防御反应。本研究分析了水稻VQ基因家族在水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)、乙烯(ET) 3种防御相关激素和纹枯病菌(Rhizoctonia solani)处理下的转录表达谱。结果表明,水稻VQ基因家族有1/3以上成员至少响应一种处理,OsVQ2、-11和-35的表达在3种激素处理下均显著上调,其中OsVQ2的表达还受R.solani显著诱导。特别是,OsVQ2、-35、-34、和-37分别在SA、JA、ET和R.solani处理下诱导最为明显。启动子顺式元件分析表明,包括W-box核心序列在内的病原响应元件和叶肉组织表达元件CACTFTPPCA1在响应R.solani的VQ基因启动子区域富集,与R.solani侵染下的VQ基因表达特征和纹枯病危害寄主的组织特征基本符合。这些发现提示部分水稻VQ基因可能通过SA、JA或ET信号途径参与了对纹枯病的防御反应,为解析基因功能指明了方向。