苦荞麦FtWRKY6基因的克隆及其在低磷与激素诱导下根中的表达分析

WRKY转录因子是植物非生物胁迫反应中的重要调节子。荞麦耐贫瘠,磷利用率较高。为了探究WRKY基因在荞麦磷饥饿反应中可能的调节作用,以苦荞麦为材料,采用逆转录PCR方法,从低磷处理的根RNA样品中获得了FtWRKY6基因的编码序列。FtWRKY6 cDNA长1 572 bp,编码524个氨基酸,含有2个典型的WRKY保守结构域,锌指类型为C_(2)H_(2),归属于第Ⅰ类WRKY,与绿茶CsWRKY24在氨基酸水平上的同一性较高(55.5%)。拟南芥原生质体瞬时表达分析表明,FtWRKY6定位于细胞核中;酵母单杂交试验表明,FtWRKY6具有转录激活活性。实时荧光定量PCR分析表明,在根中FtWRKY6的表达受低磷和3种重要的低磷反应相关激素—吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(GA)和细胞分裂素(CTK)显著诱导。上述结果提示,FtWRKY6具有转录因子的基本结构与生化特征,在根中可能通过IAA、GA、CTK信号通路的交互作用介导苦荞麦在低磷条件下的响应过程。

茉莉酸和真菌病原诱导的水稻WRKY30转录因子基因的分离及表达特征

【目的】分离水稻WRKY30,为阐明WRKY转录因子在水稻抗病反应中的调节作用提供依据,为抗病性的合理利用和品种遗传改良提供基因材料。【方法】采用RT-PCR获得包含最大开放阅读框(ORF)的WRKY30 cDNA序列,运用生物信息学手段进行序列分析,通过Southern杂交确定基因在基因组中的拷贝数,利用Northern分析或RT-PCR方法,研究基因的器官特异性表达和病原、激素以及非生物胁迫诱导表达的特征。【结果】WRKY30包含一个长2 022 bp的完整ORF,编码674个氨基酸,具有1个核定位信号和2个典型的WRKY保守结构域,锌指纹组成为C2H2,归类于WRKY第一组,与大麦、高粱和短柄草等单子叶植物WRKY的氨基酸序列同一性较高。WRKY30在基因组中以单拷贝存在,在茎、叶和颖果中表达丰度最高,根和穗中次之,花中最低。WRKY30受稻瘟菌和纹枯菌快速诱导。抗病相关信号分子水杨酸(SA)和茉莉酸甲酯(MeJA)也能诱导该基因表达迅速上调,而乙烯(ET)对其表达无明显影响,脱落酸抑制其表达。除伤引起WRKY30表达上调外,其它非生物胁迫如冷、高盐和干旱对其表达无明显影响。【结论】WRKY30可能参与水稻对稻瘟菌和纹枯菌防御反应的调控,这种调节作用依赖于SA和JA介导的信号途径,而与ET信号途径无关。

响应镉胁迫的水稻WRKY15转录因子基因的分离与表达特征

【目的】镉(Cd)是一种对植物生长发育和人类健康均具有很强毒害效应的重金属元素。WRKY转录因子在抗逆生理过程中起重要的调节作用。为了研究WRKY基因在镉胁迫响应和抗性反应中的作用,【方法】基于基因注释,采用RT-PCR策略从一氧化氮(NO)处理的水稻叶片中分离完整的Os WRKY15编码序列,运用生物信息学软件分析其编码蛋白的结构特征,采用q RT-PCR分析其基因的空间(器官)特异性及诱导表达模式;运用酵母单杂交方法检测其转录激活活性。【结果】克隆了Os WRKY15 c DNA序列,长988 bp,包含一个长825 bp的完整开放读码框,编码274个氨基酸。Os WRKY15具有1个典型的WRKY保守结构域,锌指类型为C2HC,归类于WRKY第3组;拥有一个核定位信号,因此推测为一种核蛋白。酵母单杂交分析表明,它具有转录激活活性。Os WRKY15在根中的表达丰度最高,其次是叶和茎,在颖果、花和干种子中的表达丰度较低;受Cd、NO和脱落酸(ABA)快速且显著诱导,且在根中被诱导的程度比叶中大,而水杨酸、茉莉酸和乙烯对其表达无明显影响。【结论】Os WRKY15是一个具有功能的核蛋白,推测其可能通过NO、ABA介导的信号途径参与水稻对Cd胁迫的抗性反应。

外源水杨酸对锰污染红壤中玉米的生长与抗氧化酶活性的调节作用

采用盆栽实验方法研究了外源水杨酸(SA)对锰污染红壤中玉米的生长、脂质过氧化程度、活性氧水平以及抗氧化酶活性的影响。结果表明,过量锰明显降低玉米植株干重,显著提高了茎叶和根中锰的含量。SA促进锰胁迫下玉米的生长,但对植株中锰的含量与分布无影响。过量锰处理下,玉米叶片超氧阴离子(O.2-)和过氧化氢积累显著增加,脂质过氧化、电解质渗透率和脯氨酸含量显著升高;而SA和过量锰复合处理下,这些指标则显著降低。过量锰诱导超氧化物歧化酶(SOD,EC1.15.1.1)、过氧化物酶(POD,EC1.11.1.7)活性升高,抑制过氧化氢酶(CAT,EC1.11.1.6)和抗坏血酸过氧化物酶(APX,1.11.1.11)活性;SA处理促进锰胁迫下SOD和POD活性进一步升高,减小CAT和APX活性下降的程度。这些结果提示,SA调节抗氧化酶活性,保护组织细胞免遭氧化损伤,是SA缓解过量锰对玉米毒害作用的重要生理原因。

水稻WRKY80转录调节蛋白基因的分离与表达模式

【目的】分离水稻WRKY80,分析其编码蛋白的序列结构特征,了解其在各器官中以及病原接种、激素处理下的表达模式,为阐明其生物学功能奠定基础。【方法】基于水稻基因组数据库注释的Loc_Os03g63810基因的编码序列设计特异引物,用RT-PCR法从茉莉酸甲酯(MeJA)处理的水稻叶片中克隆WRKY80 cDNA序列,运用生物信息学手段对推定的蛋白和启动子序列进行分析,用Northern杂交或实时荧光定量PCR方法研究基因的表达模式。【结果】获得了WRKY80 cDNA序列,长1 392 bp,包含1个长1 164 bp的完整开放读码框,编码387个氨基酸。WRKY80具有1个典型的WRKY保守结构域,锌指类型为C2H2,归类于WRKY第Ⅱ组;C-端为酸性结构区,且含连续的6个谷氨酰胺和8个丝氨酸,提示具有转录激活活性;预测其定位于细胞核。WRKY80与玉米和高粱等单子叶植物WRKY的氨基酸序列同一性较高。WRKY80在各器官中组成性表达,在叶、根和穗中表达丰度较高,花中次之,在茎和颖果中丰度较低,且表达具有发育阶段相关性,在成熟叶、根中的表达分别高于幼叶和幼根;受稻瘟病菌、纹枯病菌、MeJA和乙烯利诱导表达,而水杨酸对其表达无影响。其表达模式与启动子顺式元件预测分析的结果基本一致。【结论】WRKY80具有转录因子的结构特征,推测其可能通过茉莉酸/乙烯介导的信号途径参与水稻的防御反应,也可能参与发育调控。

镍胁迫下水稻幼苗木质素含量变化及组织化学显示

以水稻三叶期幼苗为材料,分别用50、100 mg/L硝酸镍处理,测定叶和根中木质素含量,并用改进的石蜡切片组织化学方法进行观察。结果表明,镍处理抑制植株生长,导致叶片失绿和木质素含量显著增加。提示植株生长受阻可能是由于木质素含量增加、在细胞壁上的沉积加剧和细胞壁伸展性降低所致。

生物学科省级特色专业实践教学平台与体系的构建及建设成效

实践教学是生物科学专业的特色。要强化生物科学省级特色专业实践教学平台的建设、教学体系的改革以及教学成效的提高。

浅析初中生物学课程中的中华优秀传统文化

中华优秀传统文化是中华民族生生不息的丰厚滋养,其精神内涵和价值品格需要教师在教学中引导青少年学习领会。义务教育阶段人教版生物学教材中蕴含的中华优秀传统文化主要以传统文学作品、传统工艺生产以及传统民俗文化等方式呈现。通过挖掘教学资源,使中华优秀传统文化更好地融入义务教育阶段生物学课程教学,构建具有“中国特色”的生物学课程。

植物学与分子生物学研究创新型实验项目的设计与实施

以农杆菌渗入烟草表皮瞬间表达绿色荧光蛋白的观察实验为例,对植物学与分子生物学研究创新型实验的选题设计、教学过程和效果进行了探讨。该实验项目的实施培养了学生的团队精神、科学素养和创新意识,提高了实验设计和实际操作能力,是生物科学特色专业实验教学改革的有益尝试。

灰色-马尔柯夫链理论在水稻二化螟预测上的应用

根据湖南省湘潭县1994—2003年来水稻二化螟发生面积的统计数据，分别应用GM（1，1）和灰色-马尔柯夫链理论与方法，对该地区二化螟发生面积进行预测。预测值与实际发生值比较发现，GM（1，1）模型和灰色-马尔柯夫链模型10年平均预测变化率分别为10．56％和6．18％，后者大大提高了预测的准确度，显示了灰色-马尔柯夫链理论在某些农业灾害预测中应用的优势。

生物科学专业本科生研究创新型实验项目的设计与实践——以植物石蜡切片及木质素的组织化学显示实验为例

以植物石蜡切片及木质素的组织化学显示实验为例,对生物科学本科生研究创新型实验的选题设计、实施过程和效果进行了介绍。项目实施培养了学生科研兴趣与素养、创新实践和动手操作能力以及团队精神,是我校生物科学省级特色专业实验教学改革的有益尝试。

外源钙对镍胁迫下水稻幼苗抗氧化酶活性及膜脂过氧化的影响

研究了外源钙(Ca2+)对镍胁迫下水稻叶片组织超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性、H2O2和丙二醛(MDA)含量以及质膜电解质渗透的影响,以探讨钙缓解植物镍毒性的生理机制。0.1mmol/L镍(Ni2+)胁迫下水稻叶片组织SOD、CAT和APX活性明显下降,POD活性明显上升,H2O2和MDA含量、电解质渗漏率显著增大,说明镍诱导了细胞发生明显的氧化损伤和膜脂过氧化;钙提高了镍胁迫下叶片组织中SOD、CAT、POD和APX活性,显著降低了H2O2、MDA含量和电解质渗漏率,且10mmol/LCa2+处理的抗氧化酶活性上升的程度和H2O2、MDA含量和电解质渗漏率下降的程度比5mmol/LCa2+处理的大。提示钙通过促进镍胁迫下水稻叶片组织抗氧化酶活性,增强活性氧清除能力,维持细胞膜结构的稳定,是钙减轻镍对水稻毒性的生理机制之一。

不同浓度镍对水稻种子萌发及其生理特性的影响

为了解不同浓度镍处理下种子的萌发情况 ,和抗氧化酶的活性变化以及两者间的可能联系 ,以湘晚籼 15 - 1种子为材料 ,经 0 .2 5～ 1.0 0 μmol/ L 的硝酸镍浸种后 ,发现发芽率、发芽指数、活力指数降低 ,平均发芽日数延长 ,幼根、芽生长阻滞 ,生物量减小 ,表明种子的正常萌发和幼苗生长受抑 .各浓度的硝酸镍均抑制种子中 SOD,CAT和 POX活力 (除 0 .2 5 ,0 .5 0 μm ol/ L 的硝酸镍处理下 ,POX活性上升外 ) ,MDA含量升高 。

镍对蚕豆根尖细胞的遗传毒性效应

采用蚕豆根尖细胞微核试验,研究了不同浓度硝酸镍(5￣5000μmol·L-1)对蚕豆根尖生长、细胞有丝分裂指数(MI)、微核率以及染色体畸变的影响,以此评价镍的遗传毒性和蚕豆根尖微核技术应用于镍污染检测的可行性。结果表明,5μmol·L-1镍显著促进根的生长,提高有丝分裂指数,对微核形成和染色体畸变无明显影响。在10￣5000μmol·L-1镍浓度范围,蚕豆根的生长受阻,有丝分裂指数下降,表现出明显的剂量-效应关系;微核率和染色体畸变率先升高,且呈明显的剂量-效应关系,分别于100μmol·L-1和50μmol·L-1达到最大值;随着镍浓度的增加,两者均下降,但仍显著高于对照。镍引起的染色体畸变以染色体断片和落后染色体为主。这些结果表明,镍能诱导蚕豆根尖细胞微核的产生和染色体畸变,具有一定的遗传毒性;同时表明,在5￣500μmol·L-1浓度范围内,蚕豆根尖微核检测体系可应用于镍污染的监测。

外质体H_2O_2和木质素积累在镍诱导的水稻对白叶枯病系统抗性中的作用

【目的】植物外质体是病原入侵的结构和生理性屏障。本文研究外质体反应在镍诱导的、对白叶枯病系统抗性中的作用,以探讨植物对病原和重金属交叉抗性的生理机制。【方法】以0.5、1.0和2.0mmol·L-1硝酸镍喷施三叶期水稻幼苗的第二叶及以下部位,3d后在未处理的第三叶接种稻白叶枯菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo),接种后12d调查病情。测定了2.0mmol·L-1镍处理或/和Xoo接种的幼苗第三叶外质体中愈创木酚POD(G-POD)、NADH-POD、二胺氧化酶(DAO)活性、H2O2和木质素含量。【结果】镍诱导了幼苗对白叶枯病的系统抗性,其中2.0mmol·L-1镍的诱导效果最佳。镍处理下,第三叶外质体液(AWF)中和细胞壁结合的G-POD、NADH-POD,以及AWF中DAO的活性和H2O2水平快速上升,木质素含量显著提高;镍诱导且接种组中,上述指标均明显高于未诱导但接种组。另外,产生H2O2的POD的抑制剂NaN3降低了镍诱导的H2O2积累水平和对白叶枯病的系统诱抗效应,而NADPH氧化酶抑制剂(diphenyleneiodonium chloride)预处理则无明显影响。【结论】本研究结果提示,NADH-POD和DAO活性上升是镍诱导外质体H2O2产生的原因;外质体H2O2和木质素在细胞壁中的积累可能参与了镍诱导的水稻对白叶枯病系统抗性的建立。

模拟酸雨和镍复合污染红壤中莴笋的生长与抗氧化反应

采用盆栽实验,研究了在模拟酸雨、镍单一或复合污染的红壤中,莴笋的生长和叶片中抗氧化酶活性、活性氧和丙二醛含量的变化。结果表明,单一酸雨污染或酸雨与25 mg/kg镍的复合污染对植株生长无明显影响;酸雨增强了50-100 mg/kg镍对莴笋生长的抑制效应。复合污染下,酸雨为pH4.5时,莴笋叶片超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）的总体活性较单一镍污染高,而酸雨为pH3.5时则两者活性降低。复合污染下,叶片过氧化物酶（POD）活性升高,抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性降低,且随酸雨pH降低,变化的幅度增大;同时,O2^＊ˉ的产生加快,H2O2和MDA含量升高,表明叶片组织遭受了氧化胁迫和膜脂过氧化损伤,这可能是复合污染下莴笋生长受阻的重要原因。

乙酰水杨酸对镍胁迫下水稻幼苗中O2^—水平和膜脂过氧化的影响

采用室内培养及生理指标测定方法，研究了乙酰水杨酸对镍胁迫下水稻幼苗中部分生理指标的影响。结果表明， 10 μ mol· L－ 1和 30 μ mol· L－ 1的镍胁迫下，稻苗叶片中 SOD活性明显降低，质外体中的 NADH氧化酶活性显著上升；同时，细胞中总和质外体中产生明显加快，从而导致叶片组织中 MDA含量和质膜透性亦明显增加。同样胁迫条件下，加入 0.05％ ASA， SOD活性回升，产生速率回落， MDA含量和质膜透性增加的程度亦减小，但乙酰水杨酸 (ASA)对质外体中 NADH氧化酶活性无明显影响。这些结果提示产生与积累导致的膜脂过氧化作用介导了镍对稻苗的毒害； ASA能降低产生速率，减轻膜脂过氧化损伤程度。

镍处理下水稻酚酸和酚多聚物含量的变化与白叶枯病诱导抗性的关系

研究了镍处理下水稻叶片中总酚、酚酸、酚多聚物积累和细胞壁结合态过氧化物酶(POD)活性的变化。镍处理导致总酚含量显著上升,检测到10种可溶性酚酸和7种结合态酚酸。镍处理下可溶性绿原酸和水杨酸含量明显上升,而它们的结合态含量变化不明显;镍处理显著提高可溶性和结合态阿魏酸的含量,显著降低可溶性丁香酸和对-香豆酸的含量,却诱导其结合态含量增加。镍处理后酚多聚物明显积累,以阿魏酸和丁香醛为底物的细胞壁结合态POD的活性显著升高。这些结果结合以前的研究提示,酚酸和酚多聚物积累参与了镍诱导的水稻对白叶枯病的抗性。

井栏边草提取物对水稻纹枯病菌的抑制活性

从13种植物中筛选发现井栏边草具有较好的抗水稻纹枯病菌活性。测定了井栏边草的不同萃取组分对水稻纹枯病菌生长的抑制活性。结果表明,其石油醚组分对纹枯病菌菌丝生长有明显的抑制效果;药物处理后,纹枯病菌菌丝的形态发生异常,这可能是菌丝扩展缓慢造成的。

基于生长发育天数的稻鸭生态种养专家系统框架设计

在总结稻鸭生态种养经验的基础上,采用人工智能技术,提出了基于生长发育天数的稻鸭生态种养专家系统的设计方案,分析了稻鸭生态种养专家系统的框架设计、知识的获取和模块的内容、数据库结构设计。