种子吸胀冷害和渗透调控的研究

简要介绍了作者近 2 0年来对种子吸胀冷害和渗透调控深入而系统的研究所取得的主要成果 ,包括种子吸胀冷害发生的规律及机理 ,生物膜“双修补”理论和完善的“渗控”系统的确立及其应用效果。以多层次系列试验的直接证据确证种子吸胀冷害的原初作用位点———靶是在生物膜上。着重阐述作为种子吸胀冷害的信号———适应性保卫反应与其三个类型的发现 ,以及种子低温吸胀“双修补”

参与气孔脱落酸信号转导的离子通道与转运蛋白研究进展

干旱胁迫条件下,脱落酸会诱导植物气孔的快速关闭。定位在保卫细胞质膜与液泡膜上的特定离子通道和转运蛋白是脱落酸信号转导途径下游的关键效应分子,其活性变化参与对气孔开度的渗透调节。本文梳理了参与气孔脱落酸信号转导的主要离子通道和转运蛋白,探讨了这些跨膜孔道蛋白的分子表征及活性调控模式,并对其作为遗传靶标在改良作物水分利用效率层面的潜力进行了展望。

渗透压调控启动子表达木糖醇脱氢酶基因XYL2对重组酿酒酵母木糖代谢的影响

渗透压调控启动子在高底物浓度或盐类物质诱导下可实现目标基因的高表达和可控表达,因此可用于构建新的代谢工程菌株.利用来源于可耐高渗的产甘油假丝酵母(Candida glycerinogenes)的渗透压调控启动子PCgSTL3、PCgZWF和PCgGPD,在酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中控制木糖醇脱氢酶基因XYL2的表达水平,并研究其在NaCl诱导下对木糖醇脱氢酶活性及重组酿酒酵母木糖代谢流的影响.结果显示,以组成型强启动子PTPI为对照,添加0.4 mol/L NaCl作为渗透压诱导剂后,渗透压调控启动子控制下的木糖醇脱氢酶活性均得到增强,其中在PCgGPD控制下其活性变化最为明显,酶活提高了2.8倍.同时,以PCgGPD控制XYL2基因表达的重组菌木糖消耗量、乙醇产量和产率均为最高,与无诱导剂相比分别提高了62.3%、30.7%和9.7%,副产物木糖醇产率最低,下降了53.3%.本研究表明,渗透压调控启动子PCgGPD可显著提高木糖醇脱氢酶活性,通过添加NaCl作为渗透压诱导剂可实现对XYL2基因的可控表达,显著降低木糖醇积累,提高乙醇产率.

水通道蛋白在细胞中的调控

水通道蛋白是一个具有跨膜运输水分子功能的蛋白家族,其功能受到细胞精细调控,以维持细胞正常的生理状态,水通道蛋白异常将导致相关疾病的发生。重点介绍水通道蛋白在细胞中的调控机理。

植物耐盐机制研究进展及展望

植物的生长和生产面临各种生物和非生物胁迫,其中盐胁迫严重影响植物的正常生长发育、品质和产量形成。植物在长期的演化过程中,进化出了适应盐胁迫的形态结构、生理生化反应和遗传基础。在形态结构上,耐盐植物的叶片具有蜡质层、气孔密度低于盐敏感植物,另外具有泌盐或者阻断功能的盐腺、毛状体、盐囊泡、凯氏带等结构;在生理活动调节方面,一方面耐盐植物具有高的酶促和非酶促抗氧化物质,如SOD、CAT、酚类物质等,另一方面耐盐植物具有较高的渗透调节物质含量,或者在盐胁迫下可以合成渗透调节物质,包括有机物质可溶性蛋白和糖以及无机盐离子等;在分子机理方面,SOS途径是研究得最为清晰的离子调控途径,通过SOS1、SOS2和SOS3协同作用维持细胞内Na^(+)/K^(+)平衡;此外,植物激素及碳代谢途径在植物耐盐过程中亦具有重要作用。本研究通过综述植物耐盐研究进展,探讨耐盐植物在形态结构、生理基础、遗传分子基础和转基因手段在响应盐胁迫的潜在研究重点和方向,有助于研究人员快速找到切入点,逐步完善植物的耐盐机理体系,加快耐盐植物的高效利用。

大豆种子吸胀冷害抗性与其质体膜脂不饱和度正相关(英文)

吸胀冷害是干种子在吸胀阶段遭受低温造成不萌发的现象,结果可能造成农作物损失严重。虽然吸胀过程中细胞膜的修复是关键事件,而且细胞膜在响应水分和温度胁迫中扮演重要角色,但是种子吸胀过程中膜变化的过程,特别是膜流动性变化过程研究较少。本文比较了吸胀冷害耐受型(LX)和敏感型(R5)两个大豆品种在吸胀冷害过程中膜脂不饱和度(double-bond index,DBI)的变化,结果发现,LX和R5在常温(25℃)吸胀时变化趋势一致,质体膜脂DBI升高,质体外膜脂中磷脂酰甘油(phosphatidylglycerol,PG)分子DBI下降。LX和R5在低温(4℃)吸胀时DBI变化有很大差异,低温吸胀仅仅延缓了耐受型LX中质体膜脂DBI的升高,但是敏感性R5质体膜脂DBI不仅没有升高反而下降。用浓度33%的聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)引发没有直接引起DBI变化,但是所引起的细微而显著的变化可能为萌发做好准备。PEG引发处理后的R5在吸胀冷害后第二和第三阶段质体膜脂DBI迅速增加,这个增加模式与LX的DBI增加相似。结果表明,吸胀冷害延缓或者阻滞了质体膜脂不饱和度的升高,大豆种子的吸胀冷害抗性与质体膜脂不饱和度正相关,提高质体膜质DBI可以提高吸胀冷害抗性。