野生大豆碳酸盐胁迫应答基因GsMIPS2的克隆及功能分析

为挖掘野生大豆(Glycine soja L.G07256)耐碳酸盐关键功能基因,利用前期高通量转录组测序数据,从构建的碳酸盐胁迫基因表达谱中,选取了一个碳酸盐胁迫下显著上调表达的肌醇-1-磷酸合酶类基因。采用同源克隆的方法,获得该基因的全长cDNA,命名为GsMIPS2。实时荧光定量PCR结果显示该基因受碳酸盐胁迫诱导表达,并且其表达量具有组织特异性。将GsMIPS2基因转化拟南芥,并结合拟南芥中T-DNA插入突变体atmips2来验证其耐碳酸盐功能。结果表明,碳酸盐胁迫条件下,GsMIPS2超量表达拟南芥种子萌发率显著高于野生型,而拟南芥突变体atmips2种子萌发率显著低于野生型。上述结果表明,GsMIPS2基因在植物应答碳酸盐胁迫过程中起重要作用。

长期碳酸盐碱度胁迫对脊尾白虾生长及卵巢发育的影响

为探讨碳酸盐碱度对脊尾白虾生长及卵巢发育的影响。本研究设置3 mmol/L(对照组)、5 mmol/L和8 mmol/L三种碳酸盐碱度梯度养殖脊尾白虾60 d,比较不同碳酸盐碱度胁迫对脊尾白虾生长性能、组织结构、酶活性以及卵巢发育的影响,结果显示,5 mmol/L组与对照组体长增长率、体重增长率以及成活率差异不显著,8 mmol/L组体长增长率、体重增长率以及成活率显著低于对照组。肝胰腺组织切片显示,5 mmol/L组中部分B细胞体积增大,部分转运泡内出现颗粒物质,8 mmol/L组管腔的形态结构严重变形。鳃组织切片显示,5 mmol/L组出现轻微鳃丝肿大现象,角质层略有变形,且角质层下间隙扩张变长,上皮细胞与支柱细胞排列紊乱;8 mmol/L组鳃丝肿大,排列不规则,出现血细胞肿胀现象,鳃丝上皮细胞严重破坏,毛细血管网结构形态改变,角质层下间隙变形。肌肉组织酶活性测定结果显示,5 mmol/L组的碳酸酐酶活性显著高于对照组,Na^(+)/K^(+)-ATP酶活性在肌肉中差异不显著;肝胰腺组织酶活性测定结果显示,碳酸酐酶在肝胰腺组织中差异不显著,8 mmol/L组Na^(+)/K^(+)-ATP酶活性显著低于其他组,鳃组织中,5和8 mmol/L组鳃组织中和Na^(+)/K^(+)-ATP酶活性均显著高于对照组,且两组间差异显著。卵巢发育统计结果显示,三组脊尾白虾卵巢均能发育,其发育至Ⅱ期的百分比分别为20.51%、10.52%和6.25%,其中5 mmol/L组与对照组间无显著差异,8 mmol/L组显著低于对照组;3 mmol/L组和5 mmol/L组均有卵巢发育至Ⅲ期的脊尾白虾,但两组差异不显著,8 mmol/L组未见有卵巢发育至Ⅲ期的脊尾白虾。卵巢组织切片显示,8 mmol/L组卵原细胞细胞排列疏松,周围滤泡细胞排列疏松且数量较少。研究表明,脊尾白虾可以在低于8 mmol/L的碳酸盐碱度中生长发育,但高碳酸盐碱度可能会造成脊尾白虾鳃和肝胰腺组织损伤,导致其生长受到影响,同时猜测高碳酸盐碱度可能也会影响卵巢的发育速率。本研究可为开展脊尾白虾在盐碱水中的增养殖提供基础数据和参考信息。

碳酸盐和干旱胁迫对欧李生理特性的影响

分别对黄山店欧李进行25d的高浓度NaHCO3溶液处理、干旱处理以及碳酸盐与干旱共同处理,测定胁迫期间该物种各理化指标的变化,研究欧李对不同环境胁迫的抗逆机制。结果表明:欧李的叶绿素a、丙二醛和脯氨酸含量在不同的逆境处理间差异显著;碳酸盐处理的电解质外渗率、POD活性、脯氨酸含量等生理指标变化平缓,与对照差异不明显;干旱处理和盐与干旱协同处理的各项指标波动很大。相关分析表明:不论是碳酸盐胁迫还是干旱胁迫,欧李的电解质外渗率、MDA含量和POD活性存在一定程度的正相关,碳酸盐处理下POD活性与电解质外渗率和MDA含量间达到显著的正相关。

碳酸盐碱胁迫下尼罗罗非鱼氨代谢两种途径时序研究

为了解罗非鱼在碱水环境适应过程中的氨代谢机制,将尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)放在(2、4、6 g/L)碳酸盐(Na HCO3)碱水环境中进行急性胁迫。检测碱胁迫72 h内的血氨浓度,肝、肾、鳃组织及水体、尿液、血液尿素浓度变化,肝、脑、鳃谷氨酰胺(Gln)浓度,肝、脑谷氨酰胺合成酶(GS)活性,肝氨甲酰磷酸合成酶(CPS)活性,不同组织中GS、CPS、谷氨酰胺酶(GLS)的基因表达变化。结果显示:急性胁迫下尼罗罗非鱼血氨浓度上升,于12 h到达峰值。随着血氨升高,各组织中的尿素浓度0~6 h快速升高,CPS活性0~2 h快速升高,基因相对表达量0~24 h升高,表明尿素代谢途径0-6 h内启动。肝谷氨酰胺浓度0~6 h快速升高到达峰值,肝GS活性0~6 h和12~24 h快速升高,组织中GS、GLS基因相对表达量在0~24 h升高,表明谷氨酰胺代谢途径0~6 h内启动。结果表明,在碱胁迫条件下,尼罗罗非鱼在胁迫早期同时启动尿素代谢途径与谷氨酰胺代谢途径共同参与调节血氨浓度。

中国对虾ATG5基因的克隆及其在pH、碳酸盐碱度胁迫下的表达分析

采用c DNA末端快速扩增(RACE)技术获得中国对虾(Fenneropenaeus chinensis)ATG5基因c DNA全长,命名为Fc ATG5。利用实时荧光定量技术分析了Fc ATG5的组织表达及其在pH和碳酸盐碱度胁迫下的表达特征,并利用RNAi技术验证其功能。基因分析显示,Fc ATG5c DNA全长为2225bp,开放阅读框为810bp,编码269个氨基酸,预测其编码的蛋白质分子量为31.103kDa,理论等电点为5.59,为疏水性蛋白,包含1个APG5自噬相关蛋白结构域,无跨膜结构,不包含信号肽。同源性和系统进化分析显示,Fc ATG5具有高度保守性,与凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)同源性最高(98.14%)。组织表达分析显示,Fc ATG5在中国对虾各组织中均有表达,肌肉中表达量最高(P<0.05),血淋巴细胞中最低(P<0.05)。pH胁迫后48h,Fc ATG5在鳃中的表达量最低,为对照组的1.68倍;胁迫后96 h最高,为对照组的2.67倍。碳酸盐碱度胁迫后12 h,Fc ATG5在鳃中表达量最高,为对照组的2.77倍;胁迫后96 h最低,为对照组的1.30倍。干扰实验结果显示,pH和碳酸盐碱度胁迫下,沉默Fc ATG5基因会使中国对虾死亡率显著增高(P<0.05),表明该基因的表达量越高,越有利于中国对虾存活。实时定量结果表明,Fc ATG5在pH、碳酸盐胁迫下的表达量均显著升高(P<0.05),推测自噬可能参与中国对虾应对非生物胁迫的调控。本研究结果对水生动物特别是甲壳动物中细胞自噬研究具有重要的借鉴意义,有助于推进中国对虾盐碱水养殖的研究进程。

碱胁迫下罗非鱼鳃氨转运蛋白Rh基因的表达

为研究碱环境下广盐性鱼类氨转运途径,将尼罗罗非鱼同时进行急性碱度胁迫(2、4、6 g/L)和慢性碱度胁迫,检测胁迫后120 h内的血氨浓度与鳃组织中Rhag、Rhbg、Rhcg1和Rhcg2基因mRNA表达变化,并采用免疫组化技术观察鳃组织中Rh蛋白的阳性反应。结果表明,急性碱度胁迫下,血氨浓度在12 h内快速升高到达峰值,4种Rh基因表达量升高,并于24 h到达峰值;慢性碱胁迫组由于碱度不断升高,血氨浓度呈波动状态,4种Rh基因的表达量均维持在较高表达水平,表明几种Rh蛋白均可能参与血氨浓度调节。胁迫24 h,Rhcg1基因的表达量显著高于其他3种基因。免疫组化结果表明,急性与慢性胁迫组中Rhag、Rhbg和Rhcg在鳃组织中均发现阳性反应,且随碱度升高,阳性反应增强。本研究表明,在碱胁迫环境下,尼罗罗非鱼会增强Rh基因与蛋白表达量参与氨转运过程。

水稻线粒体ATP合成酶小亚基基因的鉴定及解析

本研究把碳酸盐 (NaHCO3、Na2 CO3)对植物造成的逆境称为“碳酸盐逆境” (Carbonatestress)。从水稻根cDNA文库中筛选出一些与碳酸盐逆境相关的基因 ,水稻线粒体ATP合成酶 6kDa亚基基因 (简称 :RMtATP6基因 )为其中之一。该基因编码的氨基酸序列与Jansch等人 (1996 )从马铃薯(Solanumtuberosum )线粒体中纯化的线粒体ATP合成酶 6kDa亚基氨基酸序列 (F1F0 ATP合成酶的F0部分 )具有同源性 ,但是这个小蛋白的功能尚不清楚 ,其基因也没有被鉴定。本研究克隆了这个基因(Accessionnumber :AB0 5 5 0 76 ) ,并解析了在碳酸盐逆境胁迫下它的表达特性。RMtATP6基因编码的蛋白预测分子量为 6 5 78kDa ,预测的细胞内存在位置为线粒体膜间间隙 ,结果预示了RMtATP6基因编码的蛋白为水稻线粒体ATP合成酶 6kDa亚基基因。Southern杂交结果表明RMtATP6基因是水稻核基因组中的一个单拷贝基因。通过对RMtATP6基因在植物中的表达特性及在碳酸盐逆境下在酵母中的功能解析 ,表明了该基因与碳酸盐逆境有关。