新型植物激素独角金内酯类化合物的电喷雾傅里叶变换离子回旋共振串联质谱研究

利用电喷雾傅里叶变换离子回旋共振质谱仪对新型植物激素独角金内酯(SLs)中具有代表意义的3种化合物进行串联质谱表征。通过多级串联质谱分析,系统地比较了GR24、5-DS和Strigol的二级质谱图,发现D环、H2O和CO中性丢失碎裂途径是SLs类化合物的共同质谱碎裂特征;此外,SLs类化合物还能够产生ABC环自由基离子,其三级谱能够提供与AB环结构相关的丰富碎片离子信息,为将来SLs类植物激素的定性和定量研究奠定了基础。

CLE家族植物小肽激素的质谱碎裂特征研究

CLE(CLAVATA3/Embryo surrounding region)小肽是植物小肽激素中最大的家族,在调控植物分生组织干细胞的分化和分裂中发挥着关键性作用。本工作采用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱法(UPLC-QTOF MS)研究5种典型CLE小肽的质谱特征,并总结质谱碎裂行为的规律,即CLE小肽的最强准分子离子峰带有2~3个电荷,碰撞诱导解离(CID)主要产生b型和y型离子;在15~20 V最佳碰撞电压下,最容易从脯/羟脯氨酸的氨基、甘氨酸的氨基和羧基端发生断裂形成高丰度的b_(3)和y_(4)等碎片离子。对合成的CLE类似肽(CLEL)的质谱碎裂行为进行预测和实验验证,结果表明,CLEL的质谱碎裂行为与预期完全相符,表明该碎裂规律对CLE家族的小肽具有较强的适用性,可为CLE小肽激素的定性和定量分析提供重要的数据参考。CLE家族结构具有高度保守性,通过对拟南芥中的CLE十二肽基序的质谱碎裂方式和碎片离子进行预测,可根据这些数据信息构建非数据依赖的CLE小肽筛选和鉴定方法,有助于生物学家探寻新的CLE小肽激素。

转基因抗虫水稻对生物多样性的影响

水稻是我国最重要的粮食作物,然而虫害造成的产量损失每年高达一千万吨以上。研究表明,转基因抗虫水稻对二化螟、三化螟和稻纵卷叶螟等水稻主要鳞翅目害虫具有高抗性,可以大幅度减少化学杀虫剂的使用。在不使用农药的情况下,在抗虫转基因水稻田中的害虫密度大幅度减少的同时,可以显著地增加中性昆虫及捕食性天敌数量和种类,显示出稻田生态系统和生物多样性的向良性发展的趋势。转基因水稻花粉向非转基因水稻品种的基因飘流实验表明,随着栽种距离的增大而显著减小,到间隔6.2 m时基因飘流频率已低于0.01%。转基因抗虫水稻的应用,对于保障我国粮食安全,保持农业可持续发展,保护生物多样性和生态环境尤其是在大幅度减少农药使用量方面具有重要意义。文章综述了转基因抗虫水稻研制进展及其对生物多样性的影响,并对农作物害虫防治的未来研究方向和发展趋势进行展望,以期为转基因抗虫水稻更好的应用提供借鉴。

全自动在线固相萃取-液相色谱-串联质谱法同时检测水稻中6种内源性植物激素

建立了同时检测水稻中6种内源性植物激素脱落酸(Abscisic acid,ABA)、吲哚-3-乙酸(Indole-3-acetic acid,IAA)、水杨酸(Salicylic acid,SA)、茉莉酸(Jasmonic acid,JA)、吲哚-3-丙酸(Indole-3-propionic acid,IPA)和吲哚-3-丁酸(Indole-3-butyric acid,IBA)的全自动在线固相萃取-液相色谱-串联质谱方法。植物样品经过甲醇提取,采用C_(18)固相萃取柱富集净化,流动相将待测物洗脱至C_(18)分析色谱柱进行分离,最终使用串联四极杆质谱进行检测。方法的线性范围为8~320μg/L,相关系数为R^2≥0.99;方法的检出限(S/N=3)范围为0.1~0.8μg/kg;实际样品中方法回收率范围为71.2%~126%,RSD<13%。应用本方法快速、准确地检测了水稻幼穗中多种内源性植物激素的含量,并与目前植物学领域内常用的检测方法进行了比较。同时,本方法对水稻受伤叶片的内源植物激素含量变化进行了定量分析,其含量随受伤时间的变化趋势与其生物背景的实验结果相吻合。

植物激素定量分析方法研究进展

植物激素是对植物生长发育具有重要调控作用的小分子化合物,在低浓度下就能发挥生理作用,参与调控植物生长发育的每一过程.植物激素的合成、运输、代谢和分子作用机理的深入研究都需要对植物激素进行定量分析.但是,植物激素定量分析受到低含量、次生代谢产物背景干扰严重等因素的影响,一直是植物激素研究领域的瓶颈.近年来,随着植物激素在提取、纯化和检测方法等方面的发展,植物激素定量分析取得一定进展.固相萃取技术和色谱/质谱联用技术的发展为植物激素的高效提取纯化和准确定量分析提供了可能,成为植物激素定量分析领域广泛被接受的技术手段.此外,液相萃取、免疫纯化、免疫分析和电化学分析等纯化检测方法在植物激素分析中也有应用,本文对各种纯化检测方法进行了比较和讨论.随着植物激素调控机理和植物激素互作研究的深入,需要对原位、动态和多种植物激素同时检测,这将是植物激素分析领域的未来研究方向.

稳定同位素标记技术在生物分子相对定量分析研究中的应用与进展

生物分子参与生命体的整个生命活动周期,对其进行定量分析是深入研究其生物合成、信号通路和生物与非生物胁迫反应分子作用机制所关注的重要问题.尽管同位素稀释法以其在绝对定量分析结果精准方面的优势在生物分子定量分析领域得到广泛认可,但受到同位素内标化合物的限制无法得到广泛应用.近10年来同位素标记技术得到迅猛发展,尤其在定量蛋白质组、代谢组研究领域.蛋白质、多肽和其他生物小分子能够通过细胞或组织培养,或者利用化学手段,通过对特定官能团的化学反应实现同位素标记,如细胞培养氨基酸稳定同位素标记技术(SILAC),15N/14N及相对和绝对定量同位素标记技术(iTRAQ)等实现同位素标记,并结合色谱/质谱技术实现目标生物分子的定量分析.本文对上述同位素标记技术的优缺点进行了系统论述和比较.基于高效、高通量和低成本同位素标记技术的生物分子相对定量研究是未来的发展方向,也是深入了解各种生命现象分子作用机制的重要手段.

固相萃取反相高效液相色谱荧光检测法测定拟南芥中的生长素

建立了固相萃取反相高效液相色谱荧光检测法测定拟南芥中生长素的方法。采用Waterssunfire C18(150mm×4.6mm,5μm)色谱柱,以乙腈-10mmol/L乙酸钠(20:80,V/V,乙酸调节至pH3.5)为流动相,在流速1mL/min,进样量20μL,柱温20℃,样品温度10℃,荧光激发和发射波长分别为275和345nm条件下,分离测定了拟南芥中的植物生长素吲哚乙酸和吲哚丙酸含量。分离效果良好,线性范围分别为85.71pg～21.43ng和0.33ng～1.29μg,相关系数分别为0.9992和0.9999,相对标准偏差小于5%,平均回收率分别为103.8%和102.6%。本方法可对少量模式植物样品进行灵敏、准确的定量分析。

AtCPS V326M突变显著影响赤霉素合成

赤霉素(gibberellins,GA)是植物激素之一,调控植物生长和发育。植物体中赤霉素合成量直接影响植物的形态和生物量。在赤霉素合成途径中,柯巴基焦磷酸合酶基因(copalyl diphosphate synthase,CPS)是第一个合酶基因,该基因突变会严重影响赤霉素合成量。本研究通过对根和下胚轴缩短、晚花、丛生、矮化的拟南芥(Arabidopsis thaliana)突变体ga1-168进行图位克隆,鉴定出AtCPS的一个等位基因AtCPS-168。该等位基因的突变位点是AtCPS基因的第2768位核苷酸,鸟嘌呤(G)突变为腺嘌呤(A),导致AtCPS蛋白萜类合酶(Terpene_synth)结构域中的第326位缬氨酸(V)突变成蛋氨酸(M)。通过等位分析确定AtCPS-168是AtCPS的等位基因。遗传互补实验显示AtCPS V326M突变导致植物丛生、矮化等发育缺陷表型。赤霉素含量测定结果证明AtCPS V326M突变导致赤霉素的合成量减少。外施赤霉素实验结果表明,外施赤霉素能恢复拟南芥突变体ga1-168赤霉素合成量降低导致的植株丛生、矮化等发育缺陷表型。因此,本研究为通过定点突变赤霉素合成酶基因的特定位点改变赤霉素含量来塑造植物理想株高和株型提供理论指导。