外源Cd胁迫对不同类型土壤中蔬菜生长的影响及其残留效应

采用盆栽试验,通过在3种理化性质不同的土壤中添加不同浓度的Cd,研究了Cd对白菜、萝卜等蔬菜生长的影响及其残留效应。结果表明,Cd添加浓度为0～1.5mg·kg-1土范围内,3种土壤中蔬菜的残留量与土壤添加量均呈良好的相关性。在上述添加量范围内,白菜、萝卜没有明显的减产现象,但在高浓度区蔬菜中含Cd量已超过食品限量安全值。对于试验的3种土壤,白菜、萝卜Cd残留水平分别为湖南红壤>河南潮土>吉林黑土。依据食品限量安全值与相关方程确定的3种土壤的临界含量分别为湖南红壤为0.21mg·kg-1(白菜)、0.19mg·kg-1(萝卜),河南潮土为0.97mg·kg-1(白菜)、0.93mg·kg-1(萝卜),吉林黑土为1.08mg·kg-1(白菜)、1.08mg·kg-1(萝卜)。

外源铀胁迫对铀矿区土壤微生物群落的影响

为考察铀矿区污染土壤再次受到外源铀胁迫下土壤微生物群落的变化情况,采用Biolog-ECO微平板技术,研究了铀胁迫质量比(100 mg/kg、200 mg/kg)和胁迫时间(7 d、14 d)对铀矿区土壤微生物群落的影响,以原土样为空白对照。结果表明,同一铀胁迫质量比下,延长胁迫时间可增强微生物活性,增加群落均匀度;100 mg/kg铀胁迫下,培养14 d的颜色平均变化率(AWCD)是空白对照的1.4倍,群落多样性明显增加;而200 mg/kg铀胁迫下,微生物活性受到一定的抑制,多样性降低。微生物群落对酚酸类碳源的利用能力随外源铀胁迫质量比增加而降低,对胺类和氨基酸类碳源的利用能力随胁迫时间延长而增强。外源铀胁迫质量比主要影响微生物群落对24种碳源的利用,而胁迫时间主要影响对12种碳源的利用活性。

基于多源遥感数据的耕地生态系统稳定性评价——以汾河流域为例

从汾河流域耕地外源胁迫视角出发,基于多源遥感数据获取土壤侵蚀、沙化、盐渍化、污染、遥感生态指数和植被生产力等监测指标.构建胁迫—抵抗—响应框架下动态稳定性评价模型,分析耕地生态系统稳定性的时空演变特征.运用两维图论聚类对耕地进行分区,并提出相应调控措施.结果显示:(1)2011~2021年,晋中盆地及其东北部所属的部分县区受土壤污染、盐渍化程度加重的影响较大,外源胁迫值略微上升,其他地区则以外源胁迫值降低为主,占耕地总面积的91.66%;抵抗值上升明显,98.69%的耕地处于上升状态,在空间格局上基本形成以晋中盆地和临汾盆地为双核心的增长区;83.13%的耕地处于响应值上升状态,下降区则集中在晋中盆地及东北部.(2)耕地生态系统稳定性总体明显上升,99.06%的耕地处于稳定性增加状态,晋中盆地以稳定性略微上升为主,下游临汾盆地及河谷地区则以显著上升为主,区域之间的稳定性差异逐渐缩小,核心原因是生态环境质量的提高.(3)基于稳定性及其内涵指标,将研究区划分为黄土丘陵—核心治理区、晋中盆地—都市农业区、灵霍山峡—生态保障区、临汾盆地—保育缓冲区和河谷平原—稳产增产区,据此提出差异化的耕地保护管理措施.研究结果可为提升耕地生态系统稳定性提供科学依据.

4个主栽木薯品种逆境胁迫下的生理响应

为选择适宜不同地理环境种植的木薯品种提供依据,以4个主栽木薯品种SC124、SC8、SC6068和SC12水培苗为试验材料,采用双因素试验设计研究8g/L NaCl溶液、200mmol/L甘露醇溶液、100mmol/L ABA溶液及10%H_2O_2模拟自然条件下盐胁迫、干旱胁迫、外源植物激素脱落酸(ABA)施加及氧化胁迫对不同木薯品种抗氧化酶活性和质膜透性的影响。结果表明:SC8的耐盐性最好,较适合高盐地区种植,但其干旱胁迫耐受性最差;SC12对外源氧化胁迫具有更好的耐受性;4个木薯品种的叶片对外源ABA均不敏感。

野桑蚕小分子热激蛋白基因BmmHSP19.9的克隆与表达分析

为探究野桑蚕(Bombyx mandarina)响应外源不良胁迫的分子机制,利用RT-PCR技术克隆野桑蚕小分子热激蛋白(small heat shock protein, sHSP)基因BmmHSP19.9,并进行生物信息学分析。BmmHSP19.9基因(GenBank登录号:OP779245)的开放阅读框(ORF)长534 bp,编码177个氨基酸。BmmHSP19.9具有sHSP特征结构域,相对分子质量为19.9 kD,等电点(pI)为6.53。同源比对和系统进化分析显示,昆虫sHSP蛋白具有较高的保守性,BmmHSP19.9与家蚕的BmHSP19.9亲缘关系最近。RT-qPCR结果表明,BmmHSP19.9在野桑蚕5龄幼虫的精巢、中部丝腺和后部丝腺的表达量较高;在高温(40℃)和低温(8℃)胁迫时,BmmHSP19.9在5龄幼虫所有组织中的表达水平均有所上调;添食BmNPV对BmmHSP19.9在5龄幼虫血淋巴和中肠组织的表达有诱导作用;溴氰菊酯胁迫下,BmmHSP19.9在5龄幼虫中肠中的表达水平显著上调。上述结果表明,BmmHSP19.9可能在野桑蚕响应外源不良胁迫的过程中发挥了重要作用。

一个甘蔗Ⅱd类WRKY转录因子基因的克隆和表达分析

【目的】WRKY是植物特有的一类转录因子,在生理调控和逆境响应过程中有着重要作用。通过分析WRKY转录因子基因在甘蔗生长发育及抗逆境过程中的作用,为甘蔗抗逆分子育种提供优良的基因资源。【方法】从甘蔗转录组数据库中挖掘到一条WRKY基因Unigene序列,并通过RT-PCR扩增得到cDNA全长序列,利用ORF finder、Smart、ExPaSy、Prabi、NetPhos、Cell-PLOC 2.0和DNAMAN6.0软件对该基因序列及其编码蛋白序列进行生物信息学分析,并使用MEGA6.0软件构建系统进化树;构建pCAMBIA1300-WRKY-GFP融合表达载体,通过农杆菌转化本氏烟(Nicotiana benthamiana),确定WRKY蛋白在烟草叶片中的亚细胞定位;利用酵母杂交试验验证WRKY是否具有转录自激活活性;采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法分析WRKY在甘蔗品种ROC22中的组织特异性(根、蔗芽、叶、蔗髓和皮)及其在MeJA(100μmol·L-1)、SA(5 mmol·L-1)、PEG(25%)、NaCl(250 mmol·L-1)、CuCl2(500 mmol·L-1)和CdCl2(500 mmol·L-1)胁迫条件下表达量的变化。【结果】从甘蔗品种ROC22中克隆获得一个WRKY转录因子基因,命名为ScWRKY6(GenBank登录号为MH393927)。该基因序列全长1 289 bp,包含1个1 059bp的ORF,编码352个氨基酸,并具有45个磷酸化位点;理论等电点为9.73,不稳定指数为50.23,亲水性为-0.579,推测其为碱性不稳定亲水性蛋白。ScWRKY6蛋白具有1个WRKY结构域和1个锌指结构域(CX5CX23HXH),该蛋白氨基酸序列与高粱(Sorghum bicolor)WRKY(XP_002464211.1)的同源性最高,根据系统进化树分析可以推测其属于WRKY家族Ⅱd亚类。亚细胞定位结果显示,ScWRKY6::GFP融合蛋白定位在细胞核上。酵母转录激活验证试验显示,ScWRKY6蛋白不具有转录自激活活性。qRT-PCR分析表明,ScWRKY6在甘蔗中为组成型表达,其表达量由大到小依次为蔗芽、叶、根、皮和蔗髓,其中蔗芽、叶和根的表达量分别为蔗髓的2.05、1.55和1.37倍。ScWRKY6在NaCl、PEG、MeJA、重金属Cu2+和Cd2+胁迫诱导下表达量均上调,其在NaCl处理12 h时表达量最高,为对照的4.18倍;在PEG处理3 h时表达量最高,为对照组的6.88倍;在CuCl2和CdCl2诱导24 h时表达量最高,分别为对照组的3.63倍和4.86倍。【结论】ScWRKY6蛋白定位在细胞核上,不具有转录自激活活性;该基因在甘蔗不同组织部位中均有表达,且受NaCl、PEG、CuCl2和CdCl2等胁迫的诱导,推测ScWRKY6可能在甘蔗干旱应答、耐盐及金属离子胁迫响应中发挥作用。

拟南芥高迁移率族蛋白B(AtHMGB)族基因启动子的转录激活功能

为了解高迁移率族蛋白B族(high mobility group protein B,HMGB)基因调控植物响应低温、高盐和干旱等外源胁迫的表达调控方式,本文克隆了拟南芥AtHMGB前5个家族成员的启动子区域(PAtHMGB1,PAtHMGB2,PAtHMGB3,PAtHMGB4和PAtHMGB5).运用基因重组技术将其分别替换表达载体上35S启动子区域获得重组表达载体,利用农杆菌介导法侵染烟草获得稳定表达的转基因烟草.运用实时定量PCR检测上述5种启动子的转基因烟草,观察在外源胁迫(低温、高盐和干旱)处理前后gusA基因的表达差异,同时检测转基因烟草种子在不同外源胁迫条件下的萌发状况.检测结果证实,在低温胁迫下,PAtHMGB2,PAtHMGB3和PAtHMGB4正调控gusA基因的表达,而在干旱或盐胁迫下,gusA基因的表达被PAtHMGB2和PAtHMGB3负调控.种子萌发结果表明,在干旱胁迫下,PAtHMGB2调控下的转基因烟草比野生型烟草萌发及生长迟缓;在低温胁迫下,PAtHMGB2调控的转基因烟草长势明显强于野生型.本研究克隆了拟南芥AtHMGB家族前5个成员启动子,分析其生物学功能发现,PAtHMGB2在响应低温和干旱胁迫方面效果尤为显著.