水稻根系分泌物脱氧麦根酸对根际和根内细菌群落组成的影响

缺铁条件下禾本科植物根系会向土壤内分泌麦根酸类物质。为明确水稻根系分泌物脱氧麦根酸对根际和根内细菌群落的影响,本研究以野生型水稻日本晴及其无2′-脱氧麦根酸(2′-deoxymugineic acid, DMA)分泌能力的2个突变体水稻osbhlh156、iro2为实验材料,对根际和根内微生物取样后进行DNA提取、16S rRNA基因扩增子测序和数据分析。结果表明:土壤类型和栽培方式显著影响了水稻根际、根内细菌群落的组成,而根系分泌物DMA对细菌群落的影响相对较小;细菌物种数量和多样性从根际到根内逐渐降低,因此根内细菌是在与植物的相互作用下被逐步定殖到根中的;水稻根际有无DMA分泌物可用慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、火山盘杆菌属(Dictyobacter)等9个微生物类群(生物标志物)进行区分;具有三磷酸腺苷结合盒(adenosine triphosphate-binding cassette, ABC)转运蛋白相关功能的细菌可能参与了植物铁转运过程并行使相关功能。本研究结果明确了DMA对水稻根际和根内细菌群落组成的影响,为全面解析微生物在水稻缺铁响应过程中的作用提供了数据支撑。

超高效液相色谱-质谱串联优化方法检测小麦脱氧麦根酸

[目的]采用超高效液相色谱-质谱串联优化方法检测小麦脱氧麦根酸(DMA)。[方法]以山东省5个小麦品种为研究对象,利用超高效液相色谱-质谱联用(UPLC/ESI-MS)检测小麦苗期根系洗脱液的DMA。[结果]一级质谱分子离子峰m/z 305.2,二级质谱以正离子m/z 286.8和m/z 133.9进行定量,DMA标准品与小麦根系洗脱液的质谱图完全一致,因此,该方法可适用于大批量检测普通小麦根系洗脱液DMA。5个小麦品种在正常培养下,DMA分泌速率较低,但在缺铁胁迫下,DMA分泌速率呈极显著升高,增加6 242.86~62 833.42倍。[结论]小麦脱氧麦根酸UPLC/ESI-MS检测方法的建立,为深入研究其遗传机理提供了方法基础。

玉米脱氧麦根酸分泌通道蛋白基因YS3启动子的克隆与启动活性分析

缺铁是世界范围内农业生产面临的严重问题,玉米通过分泌脱氧麦根酸(2’-deoxymugineic acid,DMA)吸收利用土壤中的难溶性铁。为探明玉米DMA分泌通道蛋白基因YS3的表达和调控机制,本文通过克隆获得长为2813 bp的YS3基因启动子,该序列含有大量TATA-box、CAAT-box等启动子基本元件,以及光响应、激素调控等多个顺式调控元件;构建YS3启动子驱动GUS基因的植物表达重组载体p CAMBIA-YS3GUS,利用农杆菌介导转化拟南芥,获得p YS3::GUS转基因植株,对转基因植株进行GUS组织化学染色,并通过石蜡切片技术对转基因植株进行组织观察,分析p YS3::GUS转基因植株中YS3基因启动子的活性。结果表明,YS3启动子主要驱动GUS基因在拟南芥根部表达,且主要集中在根部表皮细胞,机械损伤可激发YS3启动子活性,驱动GUS基因在损伤临近部位表达。本研究对于理解玉米DMA分泌的分子调控机理具有重要意义。

水稻缺铁应答机制研究进展

铁是植物生长发育必需的微量元素,也是人体不可或缺的微量元素之一。水稻作为世界上50%人口的主食,可有效地从土壤中吸收铁供人类食用,有助于改善人类铁缺乏的现状。本文综述了水稻铁吸收及转运的调控机制,并对铁在水稻根、茎部运输的最新研究进展进行了阐述,为水稻铁生物强化提供参考,为水稻富铁品种的培育提供思路。