唐古特白刺类黄酮-3-O-葡萄糖基转移酶基因(NtUFGT)的克隆与功能分析

花青素是植物体内重要的黄酮类次生代谢产物,其强大的抗氧化能力对植物抵抗由各种非生物胁迫带来的氧化损伤发挥着重要的作用。本研究基于转录组数据,从唐古特白刺cDNA中克隆得到一个类黄酮3-O-葡萄糖基转移酶基因,将其命名为NtUFGT。该基因开放阅读框长度为1407 bp,编码468个氨基酸,预测该基因编码的蛋白质相对分子质量为51.37 kDa。多重序列比对分析结果显示,其编码蛋白属于UDP-glycosyltransferases蛋白家族。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析了该基因在唐古特白刺中的表达模式,发现该基因的表达具有组织特异性,由高到低依次为花>果实>茎>叶>根;同时该基因能被聚乙二醇(PEG)和脱落酸(ABA)等非生物胁迫强烈诱导表达。构建该基因的真核表达载体pPZP221:35S:NtUFGT,使用花序浸染法转化拟南芥并筛选至T3代,RT-PCR验证表明,NtUFGT基因在转基因拟南芥3个株系中均明显表达。测定干旱胁迫条件下野生型(WT)和转基因拟南芥(OE株系)生长状况和抗逆相关生理生化指标,结果发现转基因拟南芥生长状况明显优于野生型,根长更长,鲜重和叶绿素含量更高,同时OE株系积累了更多的花青素和总黄酮。与表型一致,相较于WT,OE株系具有更高的抗氧化酶活性[超氧化物歧化酶(SOD);过氧化物酶(POD);过氧化氢酶(CAT)],积累了更多的还原性谷胱甘肽(GSH)和脯氨酸,同时其丙二醛(MDA)、过氧化氢(H2O2)含量显著低于WT;基因定量分析结果显示,OE株系拟南芥中抗逆相关基因AtCAT1、AtPOD1、AtRD29A及脯氨酸合成基因AtP5CS的表达量明显高于WT。以上结果说明,NtUFGT能有效提高转基因拟南芥中花青素和总黄酮含量,赋予植物更强的活性氧清除能力和渗透调节能力,从而增强了植物对干旱胁迫的耐受性。

跨界流域水生态补偿的供应链协调机制研究

我国跨界流域水生态问题已成为影响社会经济稳定的重要因素。水资源的匮乏和流动性造成了流域内上下游之间在水资源的开采、分配、利用过程中易产生利益冲突,导致跨界流域水生态环境污染、破坏的加剧,甚至引发严重的社会问题和生态危机。目前,我国尚缺乏有效的跨界流域水生态补偿协调机制。本文主要研究跨界流域水生态补偿的协调问题。在现有管理体制中有诸多权益关系未能理顺,权利主体不明,加之跨界流域生态补偿机制等相关政策缺失,如何协调流域各区域关系进而构建跨界流域生态补偿的长效机制已成为迫在眉睫的重大问题。

异源过表达NtCIPK5提高转基因拟南芥对盐和干旱胁迫的耐受性

钙调磷酸酶B类蛋白互作蛋白激酶CIPK(CBL-interacting protein kinase)是植物体内一类响应钙离子信号变化的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,在植物的生长发育调控和非生物胁迫响应等方面发挥重要的作用。然而,目前关于CIPK的研究主要集中在模式植物和作物中,荒漠植物中相关研究仍较为匮乏。本研究从对干旱、盐碱环境具有极强适应性的蒺藜科荒漠沙生植物唐古特白刺(Nitraria tangutorum)中克隆了NtCIPK5基因并成功转入拟南芥中,分析其在植物响应盐和干旱胁迫过程中发挥的作用。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析发现,NtCIPK5在唐古特白刺幼苗茎中表达量最高,同时其表达受聚乙二醇(PEG)、NaCl、脱落酸(ABA)和CaCl_(2)诱导。在盐和干旱胁迫下,转基因拟南芥的生长状况明显优于野生型,表现为具有更高的存活率、根长、侧根数、鲜重和叶绿素含量,叶中丙二醛(MDA)和过氧化氢(H_(2)O_(2))含量更低,表明NtCIPK5的过表达缓解了盐和干旱胁迫对拟南芥造成的生长抑制和氧化损伤;进一步研究发现,NtCIPK5的过表达显著增加了盐和干旱胁迫下转基因拟南芥超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)的活性以及脯氨酸的含量,抗逆相关基因的转录水平也被显著提升,表明NtCIPK5能通过提高抗逆基因表达和抗氧化酶活性提升转基因植物对盐和干旱胁迫的耐受性。