“植物生理生化”课程思政元素挖掘与实现途径

课程思政逐渐成为高等教育院校开展思想政治教育和践行“三全育人”的重要举措之一,众多高校通过开展和加强课程思政的改革,探索提高人才培养质量的新路径。“植物生理生化”课程作为农业类专业学生的专业基础课程,可以承载重要的思想政治教育功能。以“植物生理生化”课程为例,分析梳理了“植物生理生化”课程的思政元素与教学内容,探讨了其课程思政的实现途径,以求将思想政治教育润物无声地渗入大学生的政治素养培养过程,为培养德才兼备的人才添砖加瓦。

γ-氨基丁酸响应和缓解水稻镉胁迫的效应研究

为探究γ-氨基丁酸(GABA)响应和缓解水稻镉胁迫的效应,本研究以粳稻中花11为试验材料,分析了水稻幼苗在镉(Cd)胁迫下的生长情况、植株Cd和GABA含量、GABA合成途径关键基因表达量以及外源施加GABA处理下水稻株高的变化。结果显示,0.5、5、25、50μmol/L的Cd胁迫均显著抑制了水稻生长,并提高了水稻地上部和根部的GABA含量,但地上部与根部的GABA含量比值随Cd浓度的升高而逐渐降低。基因表达分析发现,GABA合成途径的1个甜菜碱醛脱氢酶编码基因在根部的表达受Cd诱导上调1.83倍,3个精氨酸脱羧酶编码基因在根部的表达受Cd诱导上调超过4.00倍,这些基因可能参与了水稻对Cd胁迫的响应。外源施加GABA能显著提高水稻植株的GABA含量,适当浓度的外源GABA处理可有效缓解Cd胁迫对水稻株高的抑制效应。研究结果可为后续深入解析GABA在Cd胁迫中的作用提供参考。

契合“两性一度”标准打造《植物生理生化》课程金课

为响应教育部对高校课程建设提出的“淘汰水课、打造金课”的强烈呼声,作为高等农业院校的专业核心课程,《植物生理生化》课程的建设应随着教学改革的不断深化和现代农业的发展而与时俱进。如今大环境形势之下对多元素化混合的教学模式提出了新的挑战。本文主要通过对教学模式、教学理念、课程考核等方面的研究和优化,将《植物生理生化》课程建设成为契合“两性一度”标准的金课。

植物重金属镉积累调控机制及其应用研究进展

镉(Cd)容易通过食物链对人体产生毒害,其引起的“痛痛病”是人类历史上重要的公共卫生事件。Cd是我国当前土壤中的主要无机污染物,“镉大米”等事件仍时有发生,严重威胁粮食安全和人体健康。植物作为初级生产者,是人体Cd暴露的的主要途径。因此,阐释Cd向植物迁移、在植物体内的转运以及植物的Cd耐受机理,并依此指导低Cd作物的遗传改良和Cd污染环境的植物修复就具有重要的意义。本文综述了近10年来人们在植物Cd积累的调控机理、应对Cd污染的作物改良以及植物修复等方面的基础研究和应用成果,同时也探讨了该领域未来亟待解决的一些重要科学问题以及作物遗传改良设计的途径。

水稻灌浆相关转录因子基因OsNAC26的克隆与功能初步分析

籽粒灌浆是水稻等谷类作物最重要的生理过程之一,直接影响稻米的产量和品质。本研究通过对水稻弱势粒灌浆相关转录因子OsNAC26进行表达分析,结果发现该基因在水稻籽粒灌浆及种子萌发时期高表达。此外,本研究还对OsNAC26进行了克隆和初步功能验证,结果显示OsNAC26的过量表达使水稻株高变矮,粒长粒宽降低,粒重降低;相反,OsNAC26突变则造成水稻株高增长,粒长粒宽增加,粒重提高。通过转录组关联分析,发现OsNAC26与种子储存蛋白及淀粉合成基因的表达高度相关。通过水稻原生质体转化及双荧光素酶报告实验,发现OsNAC26能够直接激活种子储存蛋白合成基因的表达。这些结果证明OsNAC26不仅参与了水稻籽粒灌浆调控,并且参与调控水稻株高以及粒型的调控,对研究水稻灌浆生理与分子机理和培育高产水稻新品种具有一定的理论指导意义和实践意义。

水稻木质部中游离氨基酸的转运对外界氮素水平的响应

木质部长途运输的氨基酸是水稻地上部所需氮素的重要来源,但木质部氨基酸转运响应外界氮素的详细过程和调控机制并不清楚。本研究通过高氮、缺氮处理分析了苗期水稻木质部汁液中的游离氨基酸组分与含量。结果表明,木质部汁液中游离氨基酸的转运强烈响应外界氮素水平,且在短时间内(6 h)即可发生;高氮、缺氮培养可对应显著提高或降低木质部中的总游离氨基酸以及大多数游离氨基酸组分的含量,其中谷氨酰胺(Gln)受氮素处理变化最大,且在不同氮水平下均是含量最高的游离氨基酸,其次是天冬酰胺(Asn)、丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)和丙氨酸(Ala)等;本研究还发现22个氨基酸转运蛋白编码基因对氮素缺乏有较明显的响应,其中OsAAP7、OsAAP13、OsATL6和OsATL12等基因在根部维管及附近组织的表达量较高,可能直接参与了木质部氨基酸的转运;此外,根部谷氨酰胺合成酶基因OsGS1;2和天冬酰胺合成酶基因OsAS1在缺氮条件下的表达量下降,可能是导致该条件下木质部氨基酸运输减弱的原因之一。本研究为探究水稻氮素转运和利用提供了重要参考。

水稻OsANT亚家族成员的结构、表达特征及其对逆境胁迫的响应

植物氨基酸转运蛋白直接负责氨基酸的跨膜转运过程,分属于3个家族的不同亚家族,其中ANT亚家族成员主要负责芳香族氨基酸和中性氨基酸的转运。本文对水稻ANT亚家族成员的系统进化树、跨膜结构和蛋白保守基序特征进行了分析,对成员的时空表达特征和逆境下的响应情况进行了研究,并利用氨基酸吸收缺陷型酵母分析了OsANT的氨基酸吸收特性。结果表明,OsANT亚家族的4个成员在进化上与单子叶植物玉米和高粱的关系较近,而与双子叶植物拟南芥和番茄的关系较远;蛋白保守基序特征分析表明,OsANT亚家族成员与其他物种中的ANT成员有6个共有的保守基序;基因表达分析表明,OsANT亚家族基因在不同组织和部位之间具有差异性表达的特征,可能协同参与了水稻体内氨基酸的利用过程;逆境下基因表达量的分析表明,OsANT亚家族基因可能参与到多种逆境的响应过程中,其中OsANT1(根部)对热胁迫、OsANT2对氮素营养水平、OsANT3(地上部)对盐胁迫以及OsANT4(根部)对镉胁迫响应较为明显;然而,利用氨基酸吸收缺陷型酵母的互补实验表明,OsANT亚家族成员对多种氨基酸均无明显的吸收活性。该研究对于解析OsANT亚家族成员的功能以及逆境下氨基酸转运分配的机制提供了重要的线索和基础。