天然东北红豆杉枝中紫杉醇和三尖杉宁碱含量变化特征

为研究天然东北红豆杉枝中紫杉醇和三尖杉宁碱的积累特点,系统采集了不同年龄、不同性别、不同营养时期和不同坡向的天然东北红豆杉枝样品,利用反相高效液相色谱对当年生、2年生和多年生枝中紫杉醇及三尖杉宁碱含量进行测定分析。结果表明:1)随树龄增加枝中的紫杉醇含量呈先上升后下降的趋势,而三尖杉宁碱含量随树龄增加而降低;2)雌株和雄株枝中两种紫杉烷类物质含量只在较大径级(>60cm)时有明显差异,即雌株中含量低于雄株,而在<60cm径级范围内,雌株和雄株间两种物质含量没有显著差异;3)随着营养时期的变化,从4月到10月,枝中两种紫杉烷类物质的含量整体呈先上升后下降并趋于稳定的变化趋势,其中紫杉醇含量在8、9月达到峰值,三尖杉宁碱含量在7、8月达到峰值;4)在不同坡向上,只有在较小径级植株的当年生枝中,阳坡两种物质含量高于阴坡,而在较大径级时无显著差异。

水杨酸在白桦苗期抵御盐碱胁迫中的调控作用

为探究盐碱胁迫下外施水杨酸(SA)对白桦(Betula platyphylla)苗生长及次生产物合成的影响,以白桦幼苗为材料,分别施加3种处理:清水处理(对照),200 mmol·L^(-1)NaHCO_(3),200 mmol·L^(-1)NaHCO_(3)+360μmol·L^(-1)SA,检测不同处理条件下的白桦苗中部叶片相对电导率、叶绿素荧光参数、渗透物质含量、抗氧化酶活性和三萜合成途径关键基因的相对表达量,同时检测白桦苗总三萜、黄酮和多酚含量变化。结果表明:(1)在200 mmol·L^(-1)NaHCO_(3)胁迫下,再进行360μmol·L^(-1)SA处理能够显著降低白桦苗叶片的相对电导率,提高叶绿素荧光参数Fv/Fm,增加脯氨酸、可溶性蛋白含量,一定程度上增强白桦苗抗氧化酶(SOD、POD、CAT、APX)活性。(2)200 mmol·L^(-1)NaHCO_(3)盐碱胁迫促进了白桦苗三萜合成途径关键基因FPS、SS、SE、BPX、BPW的表达上调,并在胁迫前期显著促进了白桦苗多酚的合成(P<0.05),在胁迫后期显著促进了总三萜、黄酮物质的积累(P<0.05)。盐碱胁迫下外施SA信号促使白桦苗HMGR、FPS、SE、BPX基因表达上调较为显著,并在胁迫前期促进了黄酮的合成;在胁迫后期SA显著促进了总三萜的积累,第7天比盐碱胁迫组含量提高34%,比清水处理组提高47%。综合来看,盐碱胁迫下,适宜浓度的SA能够通过调节白桦幼苗渗透平衡、缓解光抑制、增强抗氧化防御系统、调控物质代谢等方式提高白桦幼苗的耐盐碱特性。

干旱胁迫下两种芽胞杆菌对玉米幼苗促生作用研究

供试玉米品种为‘先玉335’(XY335),供试菌株为NECC11322(Bacillus subtilis)枯草芽胞杆菌、NECC11324(B.megaterium)巨大芽胞杆菌。试验设4组处理:Con(无菌水浸种,干旱胁迫),C1(无菌水浸种,正常供水),C2(NECC11322菌液浸种,干旱胁迫),C3(NECC11324菌液浸种,干旱胁迫),测定了浸种后盆栽玉米幼苗的生长状况、抗性生理指标及植株的N、P、K含量。结果表明:在干旱胁迫下接种NECC11322、NECC11324后,玉米幼苗叶片及根系SOD、POD、CAT、APX活性较Con均不同程度升高,其中接种NECC11322根系POD活性增长最为显著,较Con增长67.78%;植株叶片及根系可溶性蛋白含量、可溶性糖含量较Con均呈上升趋势,其中接种NECC11322叶片可溶性糖含量增长最为显著,较Con增长152.10%;与Con相比,植株叶片及根系全氮、全磷、全钾养分含量均有所提升,接种NECC11322后叶片全氮含量升高最为显著,较Con增长88.47%;干旱胁迫下接种两种芽胞杆菌后,植株叶片及根系丙二醛含量较Con均显著降低,接种NECC11322后根系降幅最为显著,较Con降低51.03%。综上可知,干旱胁迫下接种两种芽胞杆菌均可降低干旱胁迫对玉米幼苗生长的抑制,其中NECC11322菌株更具有抗旱性。通过提高保护酶活性、可溶性蛋白、可溶性糖含量、叶绿素含量以及植株养分含量提高玉米幼苗抗旱性,促进玉米幼苗生长。

植物种植对盐碱草地土壤化学性质改良效果的定量化评价

为评价植物种植对土壤化学性质的改良能力,综合运用改良功效系数法、地统计学方法和层次分析法建立了定量化评价体系。对四种植物改良效果进行了评价,结果显示:改良评价值差异最大的指标是碱化度,最高和最低相差将近5000分,改良值相差1000～2000分之间的指标为pH值和Cl-含量,改良值相差最小的是速效P含量(86.7),其他值相差在100～999之间(改良值差值全盐量>CO23-含量>全P含量>Mg2+含量>速效K含量>有机质含量>Na+含量>全K含量>HCO3-含量>全N含量>碱解N含量>Ca2+含量)。籽粒苋改良能力最强的指标为全N含量(403.13)、碱解N含量(419.89)、碱化度(4910.23)、全盐量(986.07)、Na+含量(686.02)、Mg2+含量(950.61)、CO23-含量(929.97);披碱草改良能力最强的指标为全K含量(559.56)、pH值(1908.84)、HCO3-含量(731.40);小叶锦鸡儿改良能力最强的指标为全P含量(822.11)、有机质含量(641.75)、速效K含量(639.65)、速效P含量(89.26)、Ca2+含量(308.86)、Mg2+含量(1020.3)。改良能力综合评价值,籽粒苋(841.15)>披碱草(721.47)>小叶锦鸡儿(180.67)>千屈菜(429.77)。评价体系应用的地统计学方法使评价结果更加准确,区别了指标间权重差异,并综合所有指标的得分,对植物改良能力的评价更符合实际情况。

水杨酸、纳米氧化锌和促生真菌YZ13-1在水曲柳抵御干旱胁迫中的调控作用

为探究水杨酸(SA)、纳米氧化锌(ZnO NPs)和促生内生真菌YZ13-1(Fusarium graminearum)对水曲柳(Fraxinus mandshurica)幼苗耐旱性的影响,以2年生盆栽水曲柳为材料,设置5组处理:T1,干旱胁迫处理(土壤含水量为20%~25%);T2、T3和T4组在T1组处理的基础上分别施加50 mg·L^(-1)SA,100 mg·L^(-1)ZnO NPs,促生真菌YZ13-1悬液;CK,对照组(土壤含水量为50%~55%)。结果表明:与T1组相比,T2组的过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和过氧化氢酶(CAT)活性均提高了2倍,可溶性糖(SS)、脯氨酸(PRO)和酚类物质含量分别增加了44%、60%、16%,同时叶片相对电导率(RWC)降低了14%。与内生真菌和ZnO NPs相比,SA更能显著提高干旱胁迫下的水曲柳的抗逆酶活性,增加渗透物质和酚类物质含量,进而提高抗旱能力。研究明确了3种诱导处理均可提高水曲柳抗旱性,且以SA处理效果最佳,为水曲柳抗旱剂的筛选提供了理论依据。

东北地区木耳“白毛菌病”的病原菌

"白毛菌病"是近年来东北地区木耳栽培中一种常见病害。其病原菌在盛夏伏天侵染木耳子实体,在木耳耳片腹面生长一层白色网状霉层,对木耳生长及商品形态造成严重危害。从黑龙江省尚志地区染病耳片上分离得到两株病原菌,经对它们进行形态学特征观察、rDNA ITS序列分析和致病性测定,证明这两株病菌为尖孢镰孢和厚垣镰孢,二者均对栽培木耳具有致病性。

接种时期对丛枝菌根喜树幼苗喜树碱含量的影响

喜树(Camptotheca acuminata)是我国特有的多年生亚热带落叶阔叶树种,因其次生代谢产物喜树碱具有良好的抗肿瘤活性而受到人们的广泛关注。通过温室盆栽接种试验,观察了喜树幼苗不同生长时期接种蜜色无梗囊霉(Acaulospora mellea)和根内球囊霉(Glomus intraradices)对喜树幼苗喜树碱积累的影响。结果表明接种两种丛枝菌根真菌均促进了喜树幼苗喜树碱的积累,表现为喜树碱产量(单株幼苗所含的喜树碱量,喜树碱含量与幼苗生物量的乘积)的显著提高。进一步分析发现,接种丛枝菌根真菌导致幼喜树苗喜树碱产量的提高,早期(幼苗出土20天)接种主要是源于喜树碱含量的提高,特别是叶片喜树碱含量的提高,而晚期(幼苗出土60天)接种则主要是源于幼苗生物量的增加。

干旱胁迫下硅对肥皂草抗氧化系统及膜质稳定性的影响

以盆栽肥皂草为试验材料,通过对每kg干土施0.1,0.2,0.3,0.4g SiO_2并设置正常水分、轻度胁迫、重度胁迫3种水分梯度,测定并分析胁迫期间肥皂草叶片保护酶活性、抗氧化剂含量、丙二醛含量和相对电导率的变化情况,以期探讨干旱胁迫下硅对抗氧化系统与膜质稳定性的影响。结果表明,随着干旱胁迫程度和天数的增加,肥皂草叶片SOD、POD、CAT活性和GSH、ASA含量呈现先上升后下降趋势,而丙二醛含量与叶片相对电导率呈现增加趋势。与CK相比,施一定量的硅能使干旱条件下肥皂草SOD、POD、CAT活性最高增加30%以上,丙二醛含量和相对电导率降低达25%以上,并稳定了GSH、ASA含量,说明硅能有效缓解干旱对肥皂草细胞膜的破坏,提高肥皂草抗氧化系统的防御能力,保护其正常生理机能不被破坏。随着硅浓度的增加,肥皂草抗旱性逐渐增强并趋于平稳,最适宜硅肥浓度为每kg干土SiO_2含量0.3~0.4g。

天然东北红豆杉中紫杉醇和三尖杉宁碱含量的分布及变化规律

目的:探讨天然东北红豆杉中紫杉醇和三尖杉宁碱2种物质的分布特点及变化规律。方法:利用超声辅助提取不同样品中的紫杉醇和三尖杉宁碱,利用HPLC对2种物质含量进行检测。结果:当年生和二年生枝中,紫杉醇和三尖杉宁碱含量在树冠阳面略高于阴面,在叶中,紫杉醇和三尖杉宁碱含量分布无明显规律。不同组织中,紫杉醇和三尖杉宁碱的含量的依次为:干皮>枝>叶>假种皮,枝中紫杉醇含量约为干皮中的25%,当年生枝叶中紫杉醇和三尖杉宁碱含量与胸径相关性很弱,而生长时期的变化则引起紫杉醇和三尖杉宁碱含量产生较大的变化,休眠期显著高于花期和果期。结论:天然东北红豆杉枝中紫杉醇和三尖杉宁碱含量受到多种条件的影响,与人工种植的东北红豆杉相比,枝叶中紫杉醇含量无显著差别,说明通过人工种植和优树的选育来获得高紫杉醇产量的植株是可行的。

草本园林植物抗旱性研究进展

探索草本园林植物的抗旱机理、提升草本园林植物的抗旱能力、减少干旱对草本园林植物种质资源以及观赏与生态价值的影响是现代观赏植物研究急需探索的问题。本文从干旱胁迫下草本园林植物的种子、生长、生理生化、分子水平方面对其研究现状进行综述,并对目前草本园林植物的研究提出问题与建议。

植物种子贮藏蛋白质及其细胞内转运与加工

高等植物种子成熟过程中贮存大量的贮藏蛋白质作为种子发芽和初期生长的重要营养来源。根据溶解性不同,种子贮藏蛋白质可分为白蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白4类。在种子胚发育过程中,醇溶蛋白在粗面内质网合成后形成蛋白质聚集体,直接出芽形成蛋白体并贮存其中。白蛋白、球蛋白和谷蛋白在粗面内质网以分子量较大的前体形式合成后,根据各自的分选信号进入特定的运输囊泡,经由受体依赖型运输/聚集体形式运输转运至蛋白质贮藏型液泡中,然后经过液泡加工酶等的剪切转换为成熟型贮藏蛋白质并贮存其中。蛋白质的合成、分选、转运和加工等过程影响种子蛋白质的品质及含量。该文对种子贮藏蛋白质的分类和运输、加工以及这些过程对种子蛋白质品质和含量的影响进行了概述。

海绵(Craniella australiensis)凝集素抗HIV活性研究

利用病毒合胞体抑制试验考察海洋无脊椎动物海绵(Craniella australiensis)凝集素的抗HIV活性。结果表明,海绵凝集素(Craniella australiensis lectin,CAL)对人类T淋巴细胞系C8166急性感染HIV-1IIIB形成细胞合胞体具有较好的抑制作用。CAL在16.41μg·mL-1浓度时,对HIV诱导细胞病变的抑制达50%。不同时间加入凝集素对合胞体的抑制率结果表明,在0.5 h以内加海绵凝集素CAL可以有效地阻断C8166细胞合胞体形成。

拟南芥SNARE因子在膜泡运输中的功能

高等植物细胞含有复杂的内膜系统,通过其特有的膜泡运输机制来完成细胞内和细胞间的物质交流。膜泡运输主要包括运输囊泡的出芽、定向移动、拴留和膜融合4个过程。这4个过程受到许多因子的调控,如Coat、SM、Tether、SNARE和Rab蛋白等,其中SNARE因子在膜融合过程中发挥重要功能。SNARE因子是小分子跨膜蛋白,分为定位于运输囊泡上的v-SNARE和定位于靶位膜上的t-SNARE,两类SNARE结合形成SNARE复合体,促进膜融合的发生。SNARE蛋白在调控植物体生长发育以及对外界环境响应等生理过程中起重要作用。该文对模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)SNARE因子的最新细胞内定位和功能分析等研究进展进行了概述。

水曲柳CUC1基因克隆及瞬时表达分析

[目的]本研究克隆了水曲柳(Fraxinus mandshurica Rupr.)CUC1基因,分析其表达特性,为该基因在水曲柳再生的调控研究中奠定基础。[方法]从水曲柳苗克隆FmCUC1基因,利用生物信息学软件分析Fm-CUC1基因的核苷酸序列及其编码蛋白的氨基酸序列,并构建系统进化树;利用农杆菌介导法将FmCUC1基因转入洋葱内表皮细胞进行亚细胞定位,通过实时荧光定量分析FmCUC1基因在根、茎、叶、顶芽的组织表达特异性及FmCUC1基因在下胚轴芽再生与种子萌发过程中的差异表达;同时对水曲柳幼苗喷施IAA、6-BA、BR激素处理,分析FmCUC1基因在不同激素信号诱导下的表达模式;利用农杆菌介导法将FmCUC1基因瞬时转化水曲柳72 h后,分析其通路相关基因表达情况。[结果]克隆得到FmCUC1基因全长807 bp,编码269个氨基酸,FmCUC1为稳定疏水蛋白,含有保守的NAC-domain蛋白结构域;FmCUC1蛋白与同科的木犀榄蛋白序列相似性为86.17%,亲缘关系较近;FmCUC1蛋白定位于细胞核上。qRT-PCR分析表明:FmCUC1基因在水曲柳的顶芽中表达量最高;在下胚轴芽再生过程中,FmCUC1基因在芽点产生与丛枝形成期均高表达;在水曲柳种子萌发过程中,FmCUC1基因分别在第4天和第8天分别达到两个峰值,为第0天的8.56倍和8.46倍。外源喷施IAA、6-BA、BR激素处理结果显示,FmCUC1基因表达量与对照相比均呈现上调表达,在IAA、BR处理72 h后均达到最高值,分别为对照的45.72倍和20.36倍;在6-BA处理48 h达到峰值,为对照59.40倍。利用农杆菌介导水曲柳FmCUC1基因瞬时过表达72 h后,该基因表达量显著上调,且其下游STM基因的表达量也明显上升。[结论]FmCUC1基因属于NAC家族转录因子,参与水曲柳芽再生过程,响应了IAA、6-BA、BR植物激素信号诱导,过表达FmCUC1基因可激活其下游STM基因的表达,进而有利于顶端分生组织的形成;为进一步研究CUC1基因在水曲柳芽再生过程中的作用机制奠定基础,也为今后水曲柳转基因工作提供新思路。

青蒿素资源保障策略及影响因素研究进展

青蒿素来自菊科植物黄花蒿,属于含过氧桥结构的倍半萜类化合物,是抗疟一线药物。天然产物是新药研发的重要资源,随着青蒿素及其衍生物新药研究的发展,青蒿素的需求量日益增加,因此保障青蒿素资源具有重要战略意义。本文从天然产物生物合成保障、合成生物学保障和化学合成保障方面综述青蒿素资源保障策略,同时从中药天然产物提取和人工合成途径综合分析青蒿素的来源和不同环节的影响因素,以推动青蒿素工业化生产和新药开发。该策略为青蒿素资源可持续利用提供理论基础和方法指导,对其他重要天然产物如紫杉醇等资源保障研究具有重要参考价值。

水稻金属硫蛋白基因(rgMT)遗传转化的紫花苜蓿耐盐性分析

采用根癌农杆菌介导法将从水稻(Oryza sativa)中克隆出的一个金属硫蛋白基因(rgMT)转化到紫花苜蓿(Medicago sativa)品种"农菁1号"中,经PCR和Northern blot技术对获得的抗性植株进行了检测,证明rgMT基因已整合到苜蓿基因组中并在转基因植株中转录表达。以野生型苜蓿为对照,对获得的转基因苜蓿株系在不同浓度NaCl、NaHCO3胁迫下的表型和生理指标测定发现,NaCl、NaHCO3胁迫处理后,野生型苜蓿受胁迫严重甚至死亡,转基因苜蓿受胁迫较轻。转基因苜蓿的脯氨酸含量和超氧化物歧化酶活性显著高于野生型(P<0.05),细胞膜透性显著低于野生型,野生型苜蓿叶片中积累的过氧化氢高于转基因苜蓿的叶片中积累的过氧化氢。研究结果表明,rgMT基因已在苜蓿中表达,并且提高了转基因苜蓿的耐盐性。

马铃薯A病毒的研究进展

马铃薯A病毒(Potato virus A,PVA)作为主要病毒之一,对马铃薯种薯质量有着十分重要的影响。近年来,PVA的研究已从传统生物学研究转向了基因组的研究,基因组编码的蛋白在基因组复制、蛋白加工和系统移动等方面具有重要作用。目前国内外对于PVA的研究主要集中在检测方面,而蛋白功能的研究较少且还处于初级阶段,随着国内PVA发病率的升高和马铃薯产业需要,深入了解PVA基因组蛋白的功能及挖掘抗性基因资源、拓宽遗传背景对于揭示PVA致病机制、寻找抗病途径、促进产业发展具有重要意义。

紫花苜蓿1型金属硫蛋白基因的表达及抗逆性分析

根据NCBI中紫花苜蓿1型金属硫蛋白基因(MET1,登录号:AF189766.1)cDNA序列设计一对特异性引物,以紫花苜蓿品种"农菁1号"的cDNA为模板,利用PCR技术克隆出的一个基因,命名为MsMT1,测序发现该基因全长228bp,编码75个氨基酸。通过碱基序列比对发现MsMT1与MET1的相似度为99%。通过氨基酸序列分析和进化树分析,发现与其他植物的1型金属硫蛋白基因具有较高的同源性。利用qRT-PCR对MsMT1在苜蓿不同器官中的表达进行分析,发现该基因在根和子叶中表达量较高。将苜蓿幼苗进行不同浓度NaCl、Na_2CO_3、NaHCO_3及不同pH值胁迫处理后,观察MsMT1基因的表达,发现MsMT1的表达量随盐碱处理液浓度和pH值变化发生改变,说明MsMT1与植物的抗逆性相关。采用农杆菌介导法将MsMT1导入苜蓿植株体内,卡那抗性的筛选和Northern blot结果显示MsMT1基因能够在转基因苜蓿中高效表达。用不同浓度NaCl、NaHCO_3处理野生型和转化MsMT1基因的苜蓿幼苗,观察幼苗受胁迫后的表型,发现转基因的苜蓿幼苗比未转基因的苜蓿幼苗抵抗力高。本研究表明MsMT1基因能够增加苜蓿对胁迫的抗性。

光核桃AmUspA蛋白的表达特性及功能研究

为探究UspA蛋白在光核桃(Amygdalusmira Koehne)中的表达条件及其在逆境胁迫防御反应中的调控作用,利用数据库中碧桃(Prunus persica)的基因序列设计一对特异性上下游引物,通过PCR扩增技术从光核桃叶片中克隆出普遍胁迫蛋白基因AmUs⁃pA。生物信息学分析结果表明:该基因ORF全长528bp,编码175个氨基酸,无跨膜区域,为亲水性稳定蛋白。蛋白序列分析和系统进化分析表明,AmUspA具有Usp家族典型的UspA结构域,并且与其他植物的Usp蛋白具有较高的同源性。随后构建了pET 21a-AmUspA融合表达载体,优化了蛋白表达条件,即在37℃、IPTG浓度为0.1mmol·L^(-1),诱导8h时可获得较高浓度的重组蛋白,经纯化脱盐后共得到浓度为0.91mg·mL^(-1)的融合蛋白25mg并制备抗体。最后,通过模拟各种非生物胁迫条件考察AmUspA转化菌株在大肠杆菌中的表达模式,发现各种胁迫条件下转AmUspA的菌株抗逆性均优于空载体,并且在400mmol·L^(-1)NaCl、40mmol·L^(-1)NaHCO_(3)、10μmol·L^(-1)H_(2)O_(2)、100mmol·L^(-1)甘露醇胁迫下优势显著,进一步表明UspA可能在光核桃的防御反应中发挥作用。该研究为探索AmUspA蛋白的生物学作用奠定了基础,同时也为优化桃属种质资源提供了新的思路。

西伯利亚蓼乙二醛酶Ⅱ基因的克隆与表达模式分析

[目的]克隆西伯利亚蓼(Polygonum sibiricum Laxm.)乙二醛酶Ⅱ基因并了解该基因表达模式。[方法]应用RACE技术和实时荧光定量PCR技术从西伯利亚蓼中克隆了具有完整编码区的乙二醛酶Ⅱ基因的cDNA序列,并对该基因在不同胁迫时间、不同组织的表达差异进行了比较。[结果]克隆的乙二醛酶Ⅱ基因cDNA为890 bp,其中开放读码框为765 bp,编码254个氨基酸,5'非翻译区为49bp,3'非翻译区为72 bp,GenBank中登录号为HM241910。序列比对分析结果表明,该基因编码的乙二醛酶Ⅱ与乙二醛酶Ⅱ三型匹配最佳,并具备乙二醛酶Ⅱ的GloB、ComEC和Lactamase-B等结构域。实时荧光定量PCR分析显示,乙二醛酶Ⅱ基因在正常生长的西伯利亚蓼地下茎、茎与叶中都有表达,其中茎的表达量最高。同时,乙二醛酶Ⅱ基因受3%NaHCO3胁迫诱导,其在不同部位的表达模式有差异。[结论]克隆了西伯利亚蓼乙二醛酶Ⅱ基因并初步阐明了其表达模式。