NtJAZ1基因敲除对烟草MeJA应答反应的影响研究

【目的】探究NtJAZ1敲除对烟草响应外源茉莉酮酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)对生长发育、腺毛发生、烟碱生物合成的应答反应的影响。【方法】以野生型K326为对照,比较不同浓度MeJA处理下,NtJAZ1敲除的K326突变品系NK-9在种子萌发、根系发育、腺毛形态、烟碱生物合成等方面的差异。【结果】(1)MeJA处理显著抑制了种子的萌发,在100μmol/L MeJA处理条件下,K326的种子萌发率比未经MeJA处理的种子萌发率降低了85.72%,NK-9的种子萌发率比未经MeJA处理的降低了48.12%。(2)MeJA处理抑制根系发育,在300μmol/L MeJA处理条件下,K326幼苗主根比未经处理的缩短了83.33%,NK-9幼苗主根缩短了68.18%。(3)MeJA处理诱导腺毛发生,在5 mmol/L MeJA处理条件下,K326叶面长柄腺毛密度比未经处理的提高了42.55%,NK-9提高了21.05%。(4)MeJA处理促进烟碱生物合成,在5 mmol/L MeJA处理条件下,K326烟苗的烟碱含量比未经处理的提高了76.05%,NK-9提高了37.51%。【结论】NtJAZ1敲除影响了烟草对MeJA的应答反应,减缓了MeJA对种子萌发与根系发育的抑制作用,也减缓了MeJA对烟草叶面长柄腺毛发生和烟碱生物合成的促进作用。

MeJA和MeJA+BA对杂交籼稻亲本颖花开放的调控

以清水为对照,于颖花开放前对杂交籼稻亲本"特A"、"培矮64S"和"9311"喷施MeJA(茉莉酸甲酯)和MeJA(茉莉酸甲酯)+BA(6-苄基腺嘌呤),比较两处理对颖花开放的调控差异。MeJA和MeJA+BA对"特A"和"培矮64S"颖花开放的诱导效应明显,提早了花时,提高了颖花开放的集中度,缩短了开花历期,对"9311"花时和花期的调控也有一定效果,两处理在花时和花期的效应上基本一致;MeJA使3个杂交亲本材料颖花开放角度和颖尖距离均有所缩小,MeJA+BA则略有增大;MeJA和MeJA+BA对杂交亲本材料的株高、剑叶长、外露颈穗长无明显影响。并讨论了MeJA与BA在杂交籼稻制种上的联合应用。

外源MeJA对树莓叶片酚类物质含量及其抗氧化活性的影响

【目的】探究外源MeJA对树莓叶片酚类物质含量及其抗氧化活性的影响,为提高树莓叶利用价值提供理论依据。【方法】以‘秋金’树莓为试验材料,通过不同浓度MeJA喷施处理,测定各处理0 d、3 d、6 d、9 d、15 d叶片总酚、总黄酮、原花青素含量以及DPPH自由基和ABTS阳离子自由基清除能力。【结果】树莓叶片酚类物质含量及其抗氧化能力随MeJA浓度及处理时间的增加整体上呈先升高后降低趋势。不同浓度和不同处理时长5个指标均存在差异。低浓度茉莉酸甲酯可有效提高树莓叶片酚类物质含量及其抗氧化活性,高浓度不利于树莓叶片酚类物质含量及其抗氧化活性的提高,树莓叶片总酚含量与其抗氧化能力呈显著正相关。【结论】0.5mmol/LMeJA处理,可有效提高‘秋金’树莓叶片中酚类物质含量和抗氧化活性。

SA、MeJA、ACC和苹果轮纹病病原菌诱导湖北海棠MhWRKY1基因的表达

【目的】从湖北海棠叶片中克隆MhWRKY1转录因子的全长cDNA序列,分析该基因在各种组织中(叶、茎、根)的表达特性,并分析SA、MeJA、ACC在叶、茎、根中诱导MhWRKY1基因的表达模式以及苹果轮纹病病原菌诱导条件下湖北海棠叶片中该基因的表达特性。【方法】利用电子克隆技术和RT-PCR验证相结合的方法,从SA诱导的湖北海棠全长cDNA文库中,克隆MhWRKY1转录因子的全长序列;利用生物信息学的方法对其进行结构和功能的初步分析;利用实时荧光定量RT-PCR技术分析该基因在不同组织中的表达以及在SA、MeJA、ACC和苹果轮纹病病原菌诱导下的表达特性。【结果】克隆了MhWRKY1基因的全长cDNA序列为1 338 bp,GenBank数据库登录号为FJ598139。生物信息学分析表明,该基因最大开放阅读框为993 bp,编码330个氨基酸。推导的氨基酸序列与杨树WRKY26、杨树WRKY20、大豆WRKY,马铃薯WRKY2、烟草WRKY、拟南芥WRKY7、水稻WRKY53的同源性分别为68%、68%、66%、60%,59%,49%和43%。该转录因子含有1个WRKY结构域,其N端含有1个WRKYGQK结构域,C端含有1个C2H2锌脂结构,属于第Ⅱ类型的转录因子。表达分析结果表明,MhWRKY1在叶和茎中的表达量较大,分别是根的4.81和3.75倍。在湖北海棠叶、茎、根中,SA、MeJA、ACC都可以诱导该基因的表达。另外,在所研究的72 h内,苹果轮纹病病原菌可以诱导该基因表达,且表达量在12 h达到最大,是未处理之前的9倍左右。【结论】MhWRKY1转录因子可能参与SA、MeJA和ET介导的植物抗病防卫反应的基本信号通路,并且参与对苹果轮纹病病原菌引起的防卫反应,在湖北海棠的的抗病过程中可能起着非常重要的作用。

茉莉酸甲酯(MeJA)对干旱胁迫下水稻幼苗光合作用特性的影响

茉莉酸(JA)及茉莉酸甲酯(MeJA)是广泛存在于植物体内的与抗性关系密切的生长物质,能显著增强植物在机械伤害、低温、盐害、干旱等非生物环境胁迫和病虫害等生物胁迫中的抗性。以水稻品种中二欧6为实验材料,通过设置对照、干旱、干旱+MeJA、干旱+MeJA+水杨苷异羟肟酸(SHAM)四种处理,研究了干旱胁迫下施用MeJA及其代谢抑制剂SHAM对水稻幼苗的叶绿素荧光和光合作用特性的影响。研究结果表明,干旱胁迫下外源MeJA(0.25μmol·L-1)处理可显著提高水稻幼苗的叶片水势、叶绿素含量、叶绿素荧光参数Fv/F0和Fv/Fm值、蒸腾速率、叶片气孔导度、胞间CO2浓度,降低ABA含量,从而提高水稻幼苗的抗旱性。然而,加入茉莉酸信号途径的抑制剂水杨苷异羟肟酸(SHAM)后MeJA诱导的水稻抗旱效应受到逆转,表现在水稻幼苗叶片水势、叶绿素荧光和光合作用参数等显著下降,ABA含量显著上升。

外源MeJA诱导烟草叶面防御反应

以中烟100为材料,研究了茉莉酸甲酯(MeJA)喷施后,烟草叶面腺毛密度类型、腺毛分泌物合成积累及叶片对蚜虫抗性的变化规律,探讨了烟草叶面腺毛的防御反应模式和作用机制。结果表明,MeJA处理后,烟草叶片对蚜虫的驱避作用明显增强,新生叶片叶面腺毛密度增加,尤其是长柄多细胞腺头腺毛密度的变化达到显著水平。GC/MS分析表明,MeJA处理使叶面分泌物含量增加,并在处理后第7天达到最大值。其中,西柏烷类二萜化合物含量增幅最大。但RT-PCR分析发现,西柏三烯一醇合成酶基因(CBT)、西柏三烯一醇羟化酶基因(CYP71D16)在转录水平上并没有明显变化,表明烟草叶面腺毛物质的合成和分泌可能具有复杂的转录后调控机制。

Ca^(2+)在介导MeJA诱导白桦悬浮培养三萜合成中的作用

以白桦细胞为试材,通过在悬浮培养第七天进行Me JA、Ca Cl2及其互作处理,研究Ca2+在Me JA诱导白桦三萜合成中的作用。结果表明,Me JA处理后显著促进白桦细胞中总三萜和齐墩果酸的合成,分别于48 h达到最高积累量46.90和1.31 mg·g-1。Me JA+EGTA和Me JA+La Cl3·7H2O处理,均降低了Me JA对三萜合成的促进作用,仍显著高于对照。抗逆酶结果显示,Ca Cl2和Me JA+Ca Cl2处理均不同程度的提高了CAT、PAL和APX的活性,而SOD的活性则受到Ca2+的抑制;两种钙离子抑制剂加入后显著影响抗逆酶的活性。Me JA处理早期(2 h),三萜途径各关键酶基因FPS、SS、SE、BPW、BPY显著上调表达。Me JA+La Cl3·7H2O处理早期(2 h)除BPW降低外,BPY、BPX2、SS和SE表达量均高于Me JA单独处理;而同Me JA处理相比,Me JA+EGTA处理2 h,BPW、BPX2、SS、SE和FPS表达量均下调。暗示Ca2+参与了Me JA诱导白桦防御系统启动和三萜物质合成,但两种Ca2+抑制剂EGTA和La Cl3在三萜合成中的作用效果和机制存在差异。

MeJA对水稻种子萌发和秧苗生长的调控效应

用 Me JA浸种能抑制水稻种子萌发 ,经 Me JA处理的秧苗其苗高增长率受到明显控制 ,苗高显著降低。与此同时 ,秧苗内源 ABA含量显著增加 ,内源 GAs和 IAA含量显著降低。 Me JA能有效减缓干旱胁迫条件下秧苗叶片中相对含水量的减少 ,提高秧苗的抗旱性。在干旱胁迫过程中 ,经 Me JA处理的秧苗叶片中 SOD、 CAT活性和脯氨酸含量明显高于对照秧苗 。

ABA、MeJA和SA诱导下的荠菜CBF途径冷响应相关基因表达调控研究

植物在长期进化过程中对低温形成了一系列的适应能力和抵抗能力;CBF(CRTbinding factor)途径是植物冷响应机制中重要的组成部分,该途径中一系列相关基因的级联调控网络与许多植物信号分子关系密切。为了阐明植物信号分子对荠菜CBF途径的调控模式,选用十字花科植物荠菜(Capsella bursa-pastoris)为材料,采用RT-PCR方法,研究了常温条件下三种信号分子(ABA、MeJA和SA)对荠菜CBF途径抗冷相关基因CbICE53、CbCBF、CbCOR15a、CbCOR15b、CbCAX51和CbRCI35的表达调控作用,结果显示各种基因在三种信号分子的诱导下其表达谱呈现不同的特点,这一结果对进一步阐明植物信号分子在CBF途径调控网络中的作用具有重要意义。

MeJA对大蒜鳞茎膨大及内源激素含量的影响

于大蒜鳞茎开始膨大时叶片喷施茉莉酸甲酯 (MethylJasmonate ,MeJA)可明显促进鳞茎膨大 ;酶联免疫法(ELISA)测定结果显示外源MeJA影响内源植物激素的含量 :10 μmol/LMeJA可明显提高大蒜鳞茎膨大过程中IAA(吲哚乙酸 )的含量 ,降低GA1+ 3 (赤霉素 )、ABA(脱落酸 )的含量 ,但对iPAs含量的影响不大 ,分析表明MeJA可能通过与其他植物激素的协调作用而促进大蒜鳞茎膨大 .

赤霉素(GA_3)与茉莉酸甲酯(MeJA)对雾培马铃薯内源激素与生长发育的影响

试验以品种为主区,激素处理为副区进行裂区设计,研究了赤霉素(GA3)与茉莉酸甲酯(MeJA)对雾培马铃薯内源激素与生长发育的影响。结果表明:外源GA3处理增加了3个马铃薯品种叶片内源IAA和JA的含量,降低了中晚熟品种高原7号的内源ABA含量。外源MeJA对马铃薯块茎均有一定诱导作用,但结合GA3处理其诱导结薯的能力会减弱。

茉莉酸甲酯(MeJA)对巴西蕉采后病害及品质的影响

以巴西蕉为试材,采用茉莉酸甲酯(MeJA)浸泡,经聚乙烯袋抽真空套袋及催熟处理,研究MeJA对香蕉采后腐烂的控制效果及对果实品质的影响。结果表明,MeJA处理对炭疽病和冠腐病的防效达到了16.7%和56.7%(贮藏8 d),较好地抑制了贮藏期病害发生;MeJA处理对硬度、果皮转色影响不明显;MeJA处理延缓了贮藏前期可溶性固形物及可溶性糖含量的上升,在贮藏后期,MeJA处理果的TSS与对照果没有差异,但明显抑制了可溶性糖的下降趋势。综合分析认为,MeJA处理对巴西蕉的病害控制有较好的作用,且延缓了贮藏后期的果实品质劣变趋势。

拟南芥突变体 myc234 的鉴定及其对MeJA的敏感性分析

AtMYC 2(AT1G32640),AtMYC 3(AT5G46760)和AtMYC 4(AT4G17880)是茉莉酸信号通路的关键基因,为深入挖掘其在拟南芥生长发育及防御反应中的基因功能,结合PCR,SqRT-PCR半定量及测序技术对myc 2,myc 3和myc 4单突变体杂交获得的F3代植株进行鉴定,获得7株纯合三突变体.并以40μmol/L MeJA对纯合三突材料进行外源处理.结果显示,野生型根长较对照降低39.57%,而myc 234纯合三突变体较对照升高3.54%,说明其对MeJA敏感度明显下降.研究结果可为myc 234突变体的鉴定以及对茉莉酸敏感性相关研究提供试验依据及材料.

甜叶菊褐斑病的病原菌鉴定及MeJA的抗病作用

【目的】明确引起甜叶菊褐斑病的病原菌种类,分析MeJA在甜叶菊响应链格孢菌过程中的作用,为甜叶菊褐斑病的防治及抗病育种提供依据。【方法】对取自江苏省东台市富安镇甜叶菊生产基地的发病甜叶菊植株的叶片进行病原菌分离、纯化培养,观察菌落及分生孢子的形态、大小和病原菌的致病性。采用离体叶片接种的方法进行致病性测定。利用真菌通用引物ITS1和ITS4对7个致病菌株ST1-ST7的r DNA-ITS区进行扩增,对扩增产物进行回收和测序,并利用MEGA 7软件的邻接法(neighbor-joining,NJ)构建基于病原菌的r DNA-ITS序列和Gen Bank中相关链格孢菌序列的系统发育树,确定病原菌的种类。利用台盼蓝染色、光学显微镜观察分析链格孢菌分生孢子在甜叶菊叶片上的萌发状态及侵入叶片的方式。通过向马铃薯葡萄糖琼脂培养基(potato dextrose agar,PDA)上外源添加MeJA分析其对链格孢菌菌丝生长的影响;对甜叶菊离体叶片饲喂MeJA并接种链格孢菌,观察叶片对链格孢菌的抗性;采用q PCR方法分析JA通路相关基因在甜叶菊叶片接种链格孢菌前后的表达情况。【结果】从甜叶菊发病叶片上共分离到7个菌株,所有菌株在PDA培养基上呈近圆形等径辐射生长,气生菌丝较为发达,初期为白色,后期逐渐变为不同程度的灰黑色,分生孢子单生或成链,多为近球形、倒棒状或倒梨形,大小为(20.5—45.5)×(6.5—16.0)μm。将所分离得到的菌株接种于甜叶菊离体叶片上,发现7个菌株对甜叶菊叶片致病程度存在一定差异,ST2、ST3和ST7 3个菌株侵染叶片后病斑扩展速度快,致病力较强。3个致病力较强的菌株的r DNA-ITS序列长度分别为569、570和570 bp,通过系统进化树分析,ST2、ST3与菌株KY814634.1、DQ491089.1等(Alternaria alternata、Alternaria sp.,链格孢)的相似度达到99%—100%,ST7与菌株HQ402558.1(Alternaria tenuissima,细极链格孢)的相似度达到99%。对接种细极链格孢ST7分生孢子的甜叶菊叶片台盼蓝染色后的观察结果发现,分生孢子可以从孢子的头部、侧面、尾部多个位置萌发,从叶片的气孔和表皮细胞间隙侵入叶片表皮细胞内。外源施加浓度高于200μmol·L^(-1)的MeJA能有效抑制细极链格孢菌丝的生长;甜叶菊离体叶片饲喂100μmol·L^(-1)的MeJA后接种细极链格孢,病斑面积明显小于对照,表明MeJA可增强甜叶菊对细极链格孢的抗性;JA通路相关基因LOX3和JAR1在甜叶菊接种细极链格孢后上调表达,JAZ1和JAZ4反之下调表达,表明JA通路参与甜叶菊对细极链格孢的响应。【结论】江苏省东台市富安镇甜叶菊生产基地甜叶菊褐斑病的致病菌为链格孢菌。细极链格孢菌丝可以从叶片的气孔以及表皮细胞间隙侵入表皮细胞。外源施加MeJA能够有效增强甜叶菊叶片对细极链格孢的抗性,在甜叶菊褐斑病的防治中具有很好的应用前景。

东农冬麦1号TaPRK基因的生物信息学分析及低温和ABA、SA、MeJA对其表达模式的影响

磷酸核糖激酶(PRK)是卡尔文循环的关键酶,在调节糖代谢过程中起着关键作用。为探索TaPRK在小麦抗逆过程中的功能,以强抗寒冬小麦品种东农冬麦1号(Dn1)和弱抗寒冬小麦品种济麦22(J22)为材料,对TaPRK进行生物信息学分析和表达模式研究。结果表明,TaPRK基因含有一个1215 bp开放阅读框,编码404个氨基酸,表达产物为稳定的亲水蛋白,属于尿苷激酶家族,带有叶绿体转运肽,定位于叶绿体。越冬期间,Dn1分蘖节中TaPRK的相对表达量显著高于J22,Dn1叶片中TaPRK的相对表达量在-10℃和-25℃时高于J22,而在0℃时低于J22;外源ABA、SA和MeJA处理下,Dn1分蘖节中TaPRK的相对表达量均随着温度的降低表现为先升后降的趋势,且均在-10℃时达到表达量的峰值;外源ABA和SA处理下Dn1叶片中TaPRK的相对表达量呈现“降-升-降”的变化规律,在-10℃时显著高于对照;外源MeJA处理下,Dn1叶片中TaPRK的相对表达量在0℃和-25℃高于对照,且在0℃达到峰值。总体来说,TaPRK在小麦抗寒方面发挥正向调节作用。外源ABA、SA和MeJA增加了冬小麦TaPRK的表达量,有助于提高冬小麦的抗寒性。

甘蓝型油菜LOX2基因在MeJA、BTH和核盘菌诱导下的表达

利用荧光定量PCR技术,检测了甘蓝型油菜脂氧合酶基因LOX2在化学激素(MeJA和BTH)处理和核盘菌(Sclertinia sclerotiorum)接种后的表达差异,以及核盘菌诱导处理后LOX2基因在不同油菜菌核病抗性品种中的表达差异。结果显示:MeJA处理后,LOX2基因的表达水平在24 h达到最高,是处理前的30.3倍,表明LOX2基因的表达受MeJA诱导;相反,LOX2基因的表达受水杨酸类似物BTH的明显抑制。进一步研究表明:LOX2基因在核盘菌接种后期明显诱导上调表达,接种72 h后在高抗品种D083、中高抗品种ZS9和高感品种84039的表达量分别为接种前的5.0倍2、.7倍和1.7倍。因此,初步推测LOX2基因的高表达在油菜对菌核病抗性中起重要作用,参与了茉莉酸介导的菌核病抗性防御反应。

外源茉莉酸甲脂(MeJA)对光温敏不育小麦花药开裂率及结实率的影响

为了明确茉莉酸甲酯(MeJA)对光温敏不育小麦花药开裂的诱导效应,于抽穗至开花期对小麦光温敏雄性不育系BS366、BS400、BS210及3个常规小麦品种的活体穗部分别进行0、0.1、0.3、0.5 mmol/L浓度MeJA的喷施处理,统计不同浓度处理后的花药开裂率及结实率。结果表明,在喷施0.3和0.5 mmol/LMeJA后,不育系的花药开裂率和结实率增加显著,而常规品种增加不显著。本研究证明,喷施外源MeJA可显著增加小麦光温敏不育系的花药开裂率,进而有效提高其自交结实率,对提高亲本繁殖系数,降低制种成本具有一定的作用。

SA、MeJA和ACC处理对甘蓝型油菜叶角质层蜡质组分、结构及渗透性的影响

角质层蜡质与植物适应逆境胁迫有关。本研究以甘蓝型油菜中双11为试材,在五叶期分别对其进行200μmol L^(–1)水杨酸(SA)溶液、1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)溶液以及100μmol L^(–1)茉莉酸甲酯(MeJA)溶液浇灌处理,分析油菜叶角质层蜡质组分含量、结构以及角质层渗透性的变化。结果表明,MeJA处理7 d后,烷类、二级醇类、酮类、醛类含量以及蜡质总量与对照相比均显著增加,而处理14 d后,所有蜡质组分含量及蜡质总量与对照相比均显著减少;SA与ACC处理早期对叶片蜡质沉积无显著影响(SA处理14 d后,一级醇类、醛类及未知组分含量显著减少)。SA、MeJA和ACC处理21 d后均显著诱导油菜叶片角质层蜡质的沉积,蜡质组分中烷类、酮类、醛类显著增加,其中C29烷、C29酮、C30醛是被SA、MeJA和ACC诱导的主要蜡质组分,暗示烷类、酮类、醛类可能与这些信号分子介导的抗(耐)性反应密切相关。扫描电镜结果显示,SA处理减少叶表皮蜡质杆状结构,且部分区域熔融;MeJA与ACC处理增加油菜叶表皮蜡质的晶体结构密度。角质层蜡质的沉积与结构变化降低角质层渗透性,减缓叶片的水分散失,其中C29烷的特异性增加可能是造成叶片失水率降低的主要原因。

拟南芥突变体jar1的鉴定及其MeJA感受性分析

为了研究JAR1 (At2g46370)基因在茉莉酸调控机制中的作用,从拟南芥生物资源中心获得JAR1基因的T-DNA插入突变体jar1 (SALK_030821),对突变体中T-DNA插入位点和突变纯合性进行检测,筛选出纯合的jar1突变体。通过qRT-PCR检测jar1突变体中JAR1基因的表达水平,并进行茉莉酸敏感性实验,观察jar1幼苗在含有茉莉酸甲酯的培养基的生长情况。结果表明:纯合突变体中JAR1基因的表达量明显下降,仅为野生型植株的41. 2%; jar1幼苗对茉莉酸甲酯的敏感性显著下降。

MeJA诱导OsPR1A的表达水稻对白叶枯病的抗性研究

本研究采用免疫印迹技术(Western Blot, WB)在蛋白质水平上研究植物激素,尤其茉莉酸对OsPR1A表达的影响,增强对OsPR1A生物学功能的了解,并进一步探究茉莉酸对水稻白叶枯病的抗性机制。结果发现,在水稻离体叶片中OsPR1A受到外源茉莉酸甲酯(Methyl Jasmonate, MeJA)的强烈诱导;在水稻幼苗中,MeJA处理后OsPR1A在根中表达量增加。MeJA处理感病型水稻TP309幼苗后,与对照相比病斑长度缩短约1cm,OsPR1A于接菌后第6天被提前诱导表达,病斑生长受到抑制。MeJA处理水稻OsPR1a-RNAi植株,抗病表型明显,说明MeJA可以减轻转基因水稻OsPR1a-RNAi对白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae,Xoo)的敏感性。