硒、硅对盐胁迫下小麦光合生理及养分累积的影响

为了解硅(Si)和硒(Se)对盐胁迫下小麦光合生理及养分吸收的缓解机制,采用盆栽试验,以不设置盐胁迫、不施Si和Se为对照(CK),研究盐胁迫(SS)及外源施用Si(SS+SI)、Se(SS+SE)及其组合处理(SS+SI+SE)对小麦光合气体交换参数、叶绿素荧光参数、光合作用酶活性及养分累积的影响。结果表明,与CK相比,盐胁迫处理(SS)显著降低了光合色素(叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素)含量、光合气体交换参数(P_(n)、G_(s)、T_(r))、叶绿素荧光参数(F_(v)/F_(m)、q P、Φ_(PSⅡ))及光合作用酶(RuBPCase、FBPase、FDA)活性,显著提高了胞间CO_(2)浓度和非化学淬灭系数,在此基础上外源施用Si、Se均在一定程度改善了上述光合生理参数。盐胁迫下外源施用Si、Se及其组合处理均显著提高了叶片N、K、Mg、Fe、Zn含量,整体以二者组合处理(SS+SI+SE)效果最佳,与SS处理相比,其Na含量显著降低62.07%。此外,相关分析结果表明N、K、Mg含量与光合生理指标存在明显的正相关关系,Na含量与光合生理指标呈负相关。综上,盐胁迫下Si、Se可通过促进叶片养分吸收、改善光合代谢效率从而缓解小麦盐胁迫,以Si、Se组合施用处理效果最佳。

《细胞生物学实验》线上线下混合式教学模式的改革与实践

针对传统课堂教学形式单一从而影响学生学习积极性的问题,文章提出了细胞生物学实验线上线下混合式教学模式的改革与实践。依托学习通软件和细胞生物学实验室硬件,构建细胞生物学实验线上与线下平台。重新整合实验教学内容,更新实验技术,根据学生的反馈改进教学计划。采用SPOC教学方式,设计教学环节,完善细胞生物学实验教学考核评价方式,改善实验教学质量,通过革新细胞生物学实验线上线下混合式教学模式,有效提高学生综合素质。

玉米酵母双杂交cDNA文库的构建及ZmCEN互作蛋白的筛选

为阐明玉米中心蛋白(ZmCEN)的生物学功能,采用酵母双杂交技术对其互作蛋白进行研究。提取玉米(Zea mays L.)自交系‘郑58’幼苗的总RNA,利用SMART技术反转录合成ds cDNA,构建以pGBKT7为载体的酵母双杂交cDNA文库;依据ZmCEN基因的CDS序列设计引物,构建重组诱饵载体(pGBKT7-ZmCEN)转化酵母菌株Y2HGold,检测诱饵载体的毒性与自激活能力后,筛选与玉米中心蛋白(ZmCEN)互作的猎物蛋白。将筛选的互作蛋白NAC67和TONNEAU1b(TON1b)再次验证相互作用,并选取互作蛋白TON1b,采用BiFC实验分别构建ZmCEN-pSPYNE和TON1b-pSPYCE BiFC半分子重组载体,转化拟南芥原生质体,进一步验证它们在细胞内的互作;并利用Uniprot和KEGG在线网站对互作蛋白进行gene ontology(GO)注释分析。结果表明:玉米全株幼苗的cDNA文库库容量达到2.56×107 CFU,文库滴度5.36×108 CFU/mL,符合建库要求。经检测诱饵载体无毒性也无自激活功能,所筛选的cDNA文库经测序和Blast比对分析以及共转验证,最终得到28个与诱饵蛋白ZmCEN互作的蛋白质。GO注释显示互作蛋白参与的生物过程有21种。BiFC结果显示,蛋白TON1b与ZmCEN在拟南芥原生质体细胞内互作而形成互补,从而产生黄色荧光,进一步证实了两者存在互作关系。酵母双杂交系统cDNA文库的成功构建与筛选,为进一步研究玉米ZmCEN及其与互作蛋白的作用机制奠定了基础。

一株吡啶高效降解菌的鉴定及其降解特性

对山西省长治市一家煤焦化厂经活性污泥处理后的废水中的吡啶降解菌进行了分离,并对其中一株吡啶高效降解菌JB27进行了分类鉴定及其吡啶降解特性分析。通过菌落形态观察、菌体显微观察、生理生化测定和16S r RNA基因序列分析对菌株JB27进行菌种分类;利用紫外分光光度计和可见光分光光度计分别测定培养基中吡啶质量浓度和菌液OD_(600)值;分别测定菌株JB27在不同pH、温度、葡萄糖添加量以及初始吡啶质量浓度条件下的菌液OD_(600)值和吡啶降解率。结果表明,菌株JB27为Shinella zoogloeoides;该菌株能利用吡啶作为唯一碳源;菌株JB27在pH 5.0~9.0条件下均能发挥较强的吡啶降解能力,其降解吡啶的最适pH为8.0或9.0;菌株JB27降解吡啶的最适温度为30℃;葡萄糖的添加会降低菌株JB27的吡啶降解速率,不利于该菌株对吡啶的降解;菌株JB27对吡啶的降解程度与菌液OD600值成正比,在吡啶初始浓度分别为500、1 000、1 500、2 500和3 000 mg·L^(-1)的培养基中,可分别在3、4、4、5和6 d内降解掉99%以上的吡啶。菌株JB27的吡啶降解能力高于多数已报道吡啶降解菌,是一株吡啶高效降解菌,可作为煤化工废水中吡啶类化合物的生物降解的优良菌种资源。该研究可为该菌种的进一步应用提供理论依据。

玉米Zmcen基因的克隆、表达与生物信息学分析

为研究玉米Zmcen基因的特征及生物学功能,并对其编码蛋白结构与功能进行分析。以玉米c DNA为模板,将其构建到带有GST表达标签的原核表达载体p GEX-6p-1中,构建的重组载体p GEX-6p-ZmCen转化至大肠杆菌BL21(DE3),通过0.3 mmol/L IPTG在27℃下诱导表达20 h,获得了可溶性的GST融合蛋白。采用GST亲和层析柱对重组蛋白进行纯化,经12%SDS-PAGE电泳和GST标签抗体Western Blotting检测,鉴定为含有GST-Tag的融合蛋白,纯化的蛋白经Pre Scission Protease(PPase)过夜酶切切除GST标签,得到较纯的ZmCen蛋白;同时利用生物信息学的方法,解析ZmCen蛋白质的结构特征。结果表明,该基因定位于玉米第7#染色体上,全长基因含有6个外显子和7个内含子,519 bp的开放阅读框,编码172个氨基酸,分子量约为19.78 k Da,等电点为4.78。采用maize GDB数据库对玉米整个生命周期的表达水平进行分析表明,细胞分裂旺盛的部位,Zmcen基因的表达量较高。对16种植物进行系统发育树分析显示,Zmcen基因与水稻、小麦、拟南芥等的centrin基因同源性高达80.21%,该结果为探索Zmcen蛋白的未知生物学功能提供了线索。

玉米(zea mays.L)ZmCen基因原核表达载体的构建及表达体系的优化

以玉米(zea mays L.)cDNA为模板,并将其构建到带有GST表达标签的原核表达载体pGEX-6p-1中,构建的重组载体pGEX-6p-Zmc e n转化至大肠杆菌BL21(DE3)。为表达出较大量的可溶性GST-Zm Cen融合蛋白,设置0.1 mmol/L,0.3 mmol/L和0.5 mmol/L IPTG3种不同浓度,诱导温度和4h、16h和20h的诱导时间建立正交体系,诱导产物经超声波裂解破碎细胞后,通过12%SDS-PAGE比较分析融合蛋白表达量,从而确定最佳的表达体系。结果显示:当诱导温度28℃,IPTG浓度为0.3mmol/L,诱导20 h时可以获得较大量的45kD可溶性融合蛋白(GST-Zm Cen)表达量。

玉米叶片原生质体的制备及瞬时转化体系的建立

以玉米(Zea mays L.)自交系-郑58叶肉细胞原生质体的制备条件的研究,探讨了酶解法制备玉米叶肉细胞原生质体的分离条件和影响因素。结果表明:当沿着叶脉横切叶片时,最佳酶浓度组合为纤维素酶1.0%,离析酶0.5%;最佳酶解时间为5 h;最佳渗透压甘露醇浓度为0.4 mol/L;离心力为100×g、离心1 min时原生质体的产量最高。采用30%PEG-4000将去内毒素的p CAMBIA1302-mGFP的2种质粒制备的原生质体,在细胞核部位能清晰地看到绿色荧光。

小麦品种抗旱性生理指标测定

从根、苗、叶的生长状态以及根冠比、叶绿素含量及SOD、POD酶活性等方面,对5个新培育小麦品种“晋麦47号”、“长麦8744”、“长麦4738”、“长麦6359”、“中麦175”进行抗旱生理指标测定,通过大田旱地、水地2种处理,测定了根长、根数、叶片数、株高、叶片含水量、叶绿素含量。试验结果初步显示,“长麦6359”品种抗旱能力相对较强,“长麦8744”、“晋麦47号”次之,“长麦4738”和“中麦175”抗旱能力较弱。

盐胁迫下抗坏血酸对小麦幼苗保护功能的分析

探讨抗坏血酸(As A)对盐胁迫下小麦幼苗生长的影响,采用100 mmol/L Na Cl胁迫条件下的两种小麦(烟农19和长5222)幼苗进行抗坏血酸处理,研究盐胁迫下外源As A对小麦幼苗生长的调控作用。结果表明:外源抗坏血酸(As A)可以缓解盐胁迫对小麦幼苗的抑制,降低丙二醛(MDA)、H2O2在幼苗体内的相对含量,并且过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)相对含量提高。两个小麦品种对As A的敏感程度不同,As A对缓解烟农19的盐胁迫效果相对较好。

丹参组织培养及快速繁殖

以丹参叶片为外植体,将其接种在MS基本培养基上,探索不同激素种类和浓度配比对丹参愈伤组织诱导、愈伤组织分化为芽的影响。结果表明,MS+1.0mg/L6-BA+2.0mg/L2,4-D是丹参叶片诱导愈伤的最佳培养基;MS+2.0mg/L6-BA+0.25mg/LNAA是诱导愈伤组织分化为芽的最佳培养基。单独使用6-BA不利于诱导芽,与一定浓度的NAA配合使用能高效率地诱导芽。

太行菊组织培养技术初探

针对太行菊,对其根、茎和叶采用组织培养技术使其快速生长繁殖,获得预期产量。本试验包括选取太行菊种子、种子消毒、无菌苗培育、愈伤组织诱导、丛生芽增殖、生根壮苗和炼苗移栽等过程。经试验结果分析可得:无菌苗在1/2 MS培养基生长最好;组织(根、茎和叶)愈伤诱导的最适浓度为MS+8 g琼脂粉+30 g蔗糖+2.0 mg/L 6-BA+1.0 mg/L NAA+1.0 mg/L 2,4-D;丛生芽增殖的最适浓度为MS+30 g蔗糖+8 g琼脂粉+0.2 mg/L 6-BA+2.0 mg/L NAA。

植物组织培养开放性试验教学探索与实践

植物组织培养又称为植物离体培养,在无菌且适宜的情况下,以生物试验的形式人工培养和繁殖植物组织。此培养技术能够提升植物生长繁殖的成功率,缩短植物生长周期。同时,植物组织培养对试验人员的动手能力和创新思维有较高的要求。开放性试验有助于最大限度地发挥学生在试验研究中的主观能动性,实现教学重心与教学主体的回归。一方面,植物组织培养课程的正常开展离不开大量的生物学试验;另一方面,传统以教学为主导的试验模式,不利于激发学生的学习热情和学科能力培养。立足于植物组织培养课程开展的客观需要,结合开放性试验教学模式固有的优势,植物组织培养开放性试验教学探索与实践。

对叶绿体的分离、纯化及观察实验教法改进的探讨

叶绿体的分离、纯化及观察实验是细胞生物学实验课程中的基础性、验证性实验。在以往教学中存在着不注重学生思考、不注重实验过程及实验报告的写作等问题,通过采用课前预习、课堂导入及学生自己讲解、编写实验报告等新的教学方法,使得学生更爱思考,更爱提问,更会解决问题,进一步实现了实践育人的教学目的。

一株连香树根际促生细菌LWK2的分离鉴定及其全基因组序列分析

【背景】植物根际促生细菌是一类位于植物根际并能对植物生长产生促进作用的有益菌,在微生物肥料领域具有重要的应用价值。【目的】对濒危植物连香树根际的植物根际促生细菌进行分离筛选和连香树接种效应评价,挑选对连香树生长促进作用最为显著的菌种进行促生特性分析、菌种鉴定及全基因组序列测定与促生相关基因分析。【方法】利用相应筛选培养基对连香树根际土壤中解有机磷、溶无机磷和解钾细菌进行分离筛选,通过根际接种验证各菌株对连香树实生苗的促生能力。从中选取促生作用最为显著的细菌,进行解钾能力、产吲哚乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)和1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylate,ACC)脱氨酶能力测定。利用菌体形态观察、16S rRNA基因序列分析及全基因组序列的平均核苷酸一致性比对进行菌种鉴定。最后利用基因组功能注释和比较基因组学分析对该菌株中的植物促生及重金属抗性相关基因进行解析。【结果】从连香树根际土壤中共筛选得到3株解有机磷细菌、2株溶无机磷细菌和2株解钾细菌,其中解钾细菌LWK2对连香树实生苗的生长促进作用最为显著。该菌株能够产IAA和ACC脱氨酶。经鉴定菌株LWK2为吡咯伯克霍尔德氏菌(Burkholderia pyrrocinia)。LWK2全基因组包括2条染色体和1个质粒,大小分别为3713209、3026422和880277 bp,GC含量分别为66.50%、66.37%和65.69%。其基因组包括IAA、铁载体、硝吡咯菌素合成,以及ACC脱氨酶和溶磷相关基因。上述植物促生相关基因在另外13株植物促生性伯克霍尔德氏菌中普遍存在,但每株菌所含有的IAA合成途径种类及催化各反应相关酶的种类却存在显著的多样性。此外,LWK2基因组还含有大量铜、钴-锌-镉和砷等重金属抗性基因,重金属抗性实验表明该菌株对CuSO_(4)、ZnSO_(4)、CdCl_(2)和CoCl_(2)均具有抗性,对这4种重金属盐的最高耐受浓度分别为4、10、3和1 mmol/L。【结论】分离自连香树根际的吡咯伯克霍尔德氏菌LWK2具有多种植物促生特性,能显著促进连香树实生苗的生长,对于濒危植物连香树微生物肥料的开发具有重要应用价值。LWK2全基因组序列的测定,丰富了目前为数不多的植物促生性吡咯伯克霍尔德氏菌基因组数据库,其基因组序列中植物促生及重金属抗性相关基因的分析,对进一步深入揭示该菌株的植物促生机制,扩展其在重金属胁迫环境下植物促生菌剂中的应用具有重要意义。

山西历山国家级自然保护区猕猴栖息地森林群落物种多样性

在对山西历山国家级自然保护区猕猴栖息地森林群落进行数量分类的基础上,运用丰富度指数、物种多样性指数和均匀度指数方法对该地区森林群落的物种多样性进行了研究,并分析了森林群落各层片之间的物种多样性的相关性。结果表明:(1)栖息地森林12个群丛的丰富度指数、物种多样性指数和均匀度指数能够较好地反映各群落多样性变化规律。(2)栖息地森林群落的Patrick丰富度指数(R)与Shannon多样性指数(H)、Hill多样性指数(N1和N2)、Alatalo均匀度指数(E)和Pielou均匀度指数(Jsw)变化趋势基本一致,而Simpson多样性指数(λ)与H的变化呈相反趋势。(3)栖息地森林群落内乔、灌和草3层的丰富度指数、物种多样性指数和均匀度指数表现出多样化的趋势。各层片的丰富度指数和物种多样性指数总体上呈现草本层>乔木层>灌木层,但各片层的均匀度指数存在差异,其中灌木层的均匀度指数差异较大,而乔木层和草本层均匀度在各群落间差异较小。

八种不同产地苦参的染色体数目及核型分析

苦参是中国传统的药用植物,源于不同产地的苦参外形迥异,亲缘关系与进化关系也不清楚,本文比较分析了8种产地苦参的染色体核型特征,并对其核型似近系数进行聚类。结果表明8种产地苦参的染色体数目恒定,均为2n=2x=18, x=9。以染色体着丝点位置分为中部着丝点(m)型和亚中部着丝点(sm)型及近端着丝粒(st)型三种类型,按长短分为长染色体(L型)、中长染色体(M2型)、中短染色体(M1型)及短染色体(S型)四种。8种苦参核型公式均不同,平均臂比值(AR)位于1.101.98,染色体长度比值范围(LC/SC)位于1.702.48,核不对称系数(As.K)范围为29.64%45.75%,核型种类有2A、1B和2B型三种类型。核型聚类分析结果显示8种苦参总体聚为两大类,其中以山西省长治市武乡县和长治市长治县的苦参亲缘关系最近。该结果将为苦参育种、种质鉴定和基因组学分析提供参考。

利用CRISPR/Cas9鉴定玉米发育相关基因ZmCen

目的:利用CRISPR/Cas9(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein 9)系统构建玉米中心蛋白(Centrin)的表达载体,经转化后分析其对玉米生长发育的影响。方法:针对ZmCen基因的第一个外显子设计sgRNA,将其连入pOMS01-Cas9-ZmCensgRNA表达载体,转化农杆菌GV3101后,侵染玉米自交系材料B104的愈伤组织,经继代、诱导、分化成苗,筛选出转基因后代。对T0代和T1代基因组DNA进行PCR验证、测序及表型分析。结果:成功构建ZmCen的表达载体。侵染农杆菌后,PCR测序显示,T0代和T1代突变率分别为20.13%和64.52%,其中T1代的纯合缺失突变率为5%。序列分析表明,ZmCen基因的编辑靶点附近发生了碱基的替换、插入或缺失。经与野生型表型比对发现,ZmCen突变体T1代植株出现发育缓慢且雄花序不完全发育表型,纯合突变体植株雄花序则完全不发育。结论:通过CRISPR/Cas9技术成功地对玉米ZmCen基因进行了编辑,ZmCen突变体的获得为玉米雄性器官发育相关基因的研究奠定了基础。