<i>Wrinkled</i>1 (WRI1) Homologs, AP2-Type Transcription Factors Involving Master Regulation of Seed Storage Oil Synthesis in Castor Bean (<i>Ricinus communis</i>L.)

Among APETALA2 (AP2)-type plant specific transcription factor family, WRINKLED1 (WRI1), has appeared to be a master gene transcriptionally regulating a set of carbon metabolism- and fatty acid synthesis (FAS)-related genes responsible for seed specific triacylglycerols (TAGs) storage in oil plants. B3 type transcription factors, such as ABI3 and FUS3, are known to be involved in seed development, such as seed storage protein synthesis and maturation. Based on the recent whole genome sequence data of castor bean (Ricinus communis L.), putative WRI1 homologs (RcWRI1, RcWRI2) specifically expressed in castor bean seed have been identified by comparing organ specific expression profiles among seed development-related transcription factors, seed storage specific genes (Ricin, RcOleosin) and a set of FAS genes including genes for sucrose synthase (RcSUS2), biotin carboxyl carrier protein (a subunit of acetyl-CoA carboxylase, RcBCCP2) and ketoacyl-acyl carrier protein synthase (RcKAS1). Immunoreactive signals with WRI1, FUS3 and ABI5-related polypeptides were also detected in seed specifically, consistent with the expression profiles of seed development-related genes. The WRI1 binding consensus sites, [CnTnG](n)(7)[CG], designated as the AW-box, were found at the promoter region of RcBCCP2 and RcKAS1. Thus, RcWRI1 possibly play a pivotal role in seed specific TAGs storage during seed development by directly activating FAS -related genes.

蓖麻种子萌发与幼苗生长对盐胁迫的生理响应

以汾蓖10号为材料,采用基质盆栽模拟盐胁迫条件,研究不同NaCl浓度(0,40,80,120,160,200 mmol/L)对蓖麻种子萌发、幼苗生理指标的影响。结果表明,在较低浓度盐胁迫下,蓖麻种子萌发和生长良好,随着盐浓度的增高,种子萌发率逐渐降低;随着盐浓度的增加,丙二醛(MDA)含量呈上升趋势,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性则呈先升后降的趋势。从生理指标分析可知,蓖麻种子在中度盐胁迫下表现出较强的抗性。

蓖麻籽提取物抗雌鼠生育活性成分体外筛选方法的建立

用不同剂量蓖麻籽乙醚提取物处理原代培养大鼠蜕膜细胞和黄体细胞,观察细胞形态变化,同时用MTT法检测细胞活力,探讨蓖麻籽提取物抗雌鼠生育活性成分的作用靶标,从而建立其有效成分的体外筛选方法。结果表明:400μg/mL蓖麻籽提取物处理液对体外培养大鼠蜕膜细胞生长有明显的抑制作用(P<0.05);提取物对蜕膜细胞的半抑制浓度(IC50)为568.6±5.3μg/mL,r=0.9790;其抑制作用具有较好的量-效关系。而提取物对黄体细胞活力的抑制作用不显著。结论:用大鼠离体培养蜕膜细胞的活力测定方法,作为蓖麻籽乙醚提取物抗雌鼠有效成分分离、提纯的活性跟踪指标是可行的。

复合功能菌群的构建及其对铅锌胁迫下蓖麻种子萌发和铅锌积累的影响

为了研究复合菌群对铅锌胁迫下蓖麻种子萌发的影响,以期为下一步微生物-蓖麻联合修复盆栽实验提供功能菌群和理论基础,从课题组内经菌肥改良后的植物根际土壤中筛选出根际促生菌,与课题组已有的菌株进行平板拮抗实验,优选测序并构建复合菌群。沙培实验考察复合菌群对铅锌胁迫下种子萌发的影响,收获后分别测定其萌发生长指标、扫描其根系形态、测定重金属富集量,并对其结果进行分析。筛选出了具有溶磷能力的真菌L14为尖孢镰刀菌Fusarium oxysporum,且与实验室两株耐性菌HA、J3构建的复合菌群相互无拮抗。该复合菌群接种到基质后,能在高浓度重金属胁迫下有效促进蓖麻种子萌发及幼苗生长,同时促进其根系对重金属的富集。其中,对Pb的累积量最大可提升38.6%,对Zn的累积量最大可提升25.2%。分析结果表明:该复合菌群在铅锌胁迫下不仅能够促进蓖麻种子萌发及幼苗生长,还可以显著提高幼苗根系对重金属的吸收累积。

镉对蓖麻种子萌发的影响

以2种蓖麻KM1和KM2为材料,在镉浓度为0.0、0.1、0.3、0.5、1.0和2.0 mmol/L的溶液处理下研究了镉胁迫下蓖麻种子萌发的影响。结果表明,KM1在镉离子浓度为0.1 mmol/L时出芽率就降到10%,与对照(0.0 mmol/L)90%出芽率存在极显著差异。而KM2则表现出较强的耐性,在镉离子浓度为2.0 mmol/L时仍有30%以上的出芽率。通过对KM2幼苗的根、茎长度及侧根的数量进行测量,结果表明镉对蓖麻主根长、侧根数、茎长表现低浓度时促进,高浓度时抑制,且随着镉离子浓度的增加,抑制作用增强。

蓖麻种子不同浸种时间与其出苗率相关指标的相关性分析

对蓖麻(Ricinus communis L.)种子不同浸种时间与其出苗率等指标变化的相关性进行了调查研究。结果表明,蓖麻种子不同浸种时间与种子萌芽形成的总出苗数量和总出苗率之间呈极显著负相关,与其他指标之间的相关性不显著。对蓖麻种子不同浸种时间与总出苗数量、总出苗率和无苗窝率等指标进行二次曲线回归方程和直线回归方程的比较分析,结果表明蓖麻种子不同浸种时间与总出苗数量、总出苗率和无苗窝率等指标的回归方程都符合二次曲线回归方程。

蓖麻RcWD40家族鉴定与表达分析

植物中的WD40蛋白家族通过蛋白质-蛋白质及蛋白质-DNA的互作,参与生物过程,该家族的重要成员TTG1在拟南芥中抑制种子脂肪酸的过早积累。为揭示油料作物蓖麻中RcWD40基因家族及RcTTG1基因的表达特征,利用生物信息学手段在全基因组水平鉴定到182个RcWD40家族成员,其中RcWD40-181为RcTTG1基因,并对它们的系统发育、保守结构域及表达模式等进行分析。根据进化树结构和保守域组成分别将RcWD40家族成员分为8个cluster和28个亚家族。此外,转录组分析显示RcWD40在蓖麻的花、叶、根、茎以及各发育时期种子中具有多样的表达模式,预测家族基因可能调节这些组织的生长发育。启动子区域转录因子结合位点及种子发育表达分析结果预测RcTTG1可能承担与AtTTG1相似的脂肪酸积累负调节功能。