植物激素在苔藓生长发育与逆境响应过程中的作用机制研究进展

植物激素是由植物自身代谢产生的一类从产生部位移动到作用部位发挥调控功能的微量小分子有机物质,在植物生长发育、响应环境胁迫过程中起到关键作用。苔藓植物作为早期登陆的非维管植物,处于陆生植物进化早期的阶段,具有许多不同于维管植物的形态和生理特征。大部分苔藓中普遍存在8种主要的植物激素及其衍生物(包括ABA、JA、ET、SA、Auxin、CK、GAs和BRs),并且在合成代谢以及信号转导通路上存在相关同源基因,但苔藓植物中某些植物激素在存在形式及功能上与维管植物传统认知有所不同,说明苔藓植物激素的合成代谢、信号转导过程在进化上既具有保守性也具有特殊性。目前苔藓植物激素研究较少,且多集中在ABA等少数激素的功能研究上,缺乏调控机制研究。该文梳理了苔藓植物激素在合成代谢与信号转导通路中关键基因组分及其与维管植物的异同,系统综述了植物激素在苔藓生长发育、非生物与生物胁迫过程中所起到的作用以及调控机制,旨在对今后苔藓植物激素调控机制的研究提供一定的研究思路和理论参考。

植物耐干机制研究进展

干旱已成为制约我国农业发展的关键环境因素之一。植物因固着生长,当外界水分因子变化时不能主动逃避胁迫,只能依赖自身机制来抵御外界胁迫,因此,植物的耐干性研究显得十分迫切。本文对前人有关植物耐干研究的工作进行了综述,重点阐明了耐干植物的分类、耐干植物在失水再复水期间形态结构、生理及分子水平上的响应机制,以期为挖掘耐干植物耐干基因、创制耐干种质资源和培育耐干新品种提供新思路。

基于形态结构的新疆干旱地区真藓(Bryum argenteum)环境适应性研究

真藓为极端恶劣环境的开拓者和主要先锋植物,同时也是世界的广布种。通过对新疆不同干旱类型:半干旱区(居群A:P1—P6)、干旱区(居群B:P7—P9)、极端干旱区(居群C:P10—P17)的17个居群真藓的外部形态与解剖结构的对比研究,探索真藓植物外部形态和内部结构对不同干旱环境的适应性,以期为干旱区野生植物资源的合理利用与保护及生态植被恢复提供理论依据。结果显示:新疆不同居群真藓的株高、叶片的长和宽、毛尖长、植株横切面直径、叶细胞长和宽等指标存在显著性差异(P<0.05);随着干旱强度的增加,居群A<居群B<居群C的个体株高降低,叶片毛尖增长,叶面积减小,属于极端干旱地区种群C的叶面积变异系数最大;另外,通过研究形态解剖结构数据统计分析后发现,叶面积(0.3478)、株高(0.2957)、毛尖长度(0.2349)的变异系数依次降低,进一步说明真藓叶片对外界环境的变化反应最为敏感。据此推测真藓的个体外部结构和解剖结构具有很强的可塑性,且该特性是真藓适应各种环境的重要生存策略。

18份国外棉花种质黄萎病抗性鉴定与筛选

【目的】鉴定与筛选18份国外棉花种质黄萎病抗性、农艺性状,为丰富新疆棉花资源库提供黄萎病抗性资源。【方法】2018、2019年调查棉花农艺性状、黄萎病发病,检测吐絮期测产、取样考种、纤维品质。对主要农艺性状进行方差、各指标相关性、病情指数聚类分析。【结果】18份国外种质均为中早熟性类型;均为中等株高;果枝始节差异不显著,黄萎病高抗株系占5.55%,抗病占27.77%,耐病占44.44%,感病占22.22%;病情指数除了与有效果枝、马克隆值呈正相关,与其余指标呈负相关。病情指数聚类为抗、耐、感病三类,其中,4号为高抗材料。【结论】抗病材料6份分别为2、4、6、9、11、16号,耐病材料8份分别为1、3、5、7、8、12、14、15号,感病材料4份分别为10、13、17、18号;籽棉产量较高材料5份分别为3、4、9、11、15号,纤维品质较优材料3份分别为1、9、11号;筛选出2份抗病高产优质种质资源为9号和11号。

陆地棉种质黄萎病抗性生理鉴定分析

【目的】研究陆地棉种质黄萎病抗性及生理鉴定,为棉花黄萎病抗性品种选育提供数据支持。【方法】以10份国外棉花种质(Gossypium hirsutum)为材料对室内盆栽棉花接种大丽轮枝菌(Verticillium dahliae Kleb),菌液浓度为107 CFU/mL,接菌14 d后,观察并记录表型发病情况;采用荧光定量PCR检测叶片的菌含量;测定棉花叶片的木质素、过氧化氢(H_(2)O_(2))、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、丙二醛(MDA)和脯氨酸(PRO)等生理生化指标,结合相关性、主成分、隶属函数和聚类分析等方法,综合评价棉花的5个生理指标抗性。【结果】03804、A-6、04841和05189发病较轻;03804和A-6病菌DNA含量最少;在病菌侵染过程中,这些品种对PAL、PRO、木质素等的依赖程度不同,呈现出品种间差异;当棉花受到V.dahliae侵染后,MDA与H_(2)O_(2)呈极显著正相关,与PAL和PRO呈极显著负相关;五项抗病指标通过简化得到2个主成分,贡献率分别为64.951%,20.386%;10份材料根据棉花抗病综合指标可划分为1份抗病(03804)、5份耐病(05160、A-6、A-688、A-91、A-924)和4份易感病(04219、04841、A-1139、05189)材料。【结论】筛选出1份抗病、5份耐病和4份易感病的陆地棉种质。

紫草科2种短命植物功能性状的差异化协变特征

短命植物是为逃避夏季干旱而演化成的一类特殊植物类群,但不同种的短命植物功能性状是否具有相同或相似的协变特征尚不明晰。以新疆古尔班通古特沙漠广布的紫草科不同属短命植物硬萼软紫草和假狼紫草为研究对象,通过野外采样及室内测定,使用降主轴回归、主成分分析及植物性状网络分析对比探究不同物种功能性状特征、性状间异速生长关系及性状协变关系的差异性。结果表明,假狼紫草地上生物量(2.217 g·株^(-1))、全株生物量(2.407 g·株^(-1))、冠幅直径(14.26 cm)及冠幅株高比(1.550)显著高于硬萼软紫草(1.010 g·株^(-1)、1.145 g·株^(-1)、10.95 cm和1.138),但后者根冠比(0.147)高于前者(0.091)。硬萼软紫草和假狼紫草功能性状间大多具有显著的异速生长关系(a≠1),如地上生物量分配速率高于地下(a=0.888和0.909),但生物量分配具有个体大小依赖。二者株型呈现出不同的发育模式,其中硬萼软紫草株高与冠幅直径呈等速生长(a=1.095),而假狼紫草冠幅生长速率远高于株高(a=1.516),导致其个体越大越发育为“矮胖型”植株。主成分分析和性状网络分析表明,2种植物性状间的协变关系存在差异,性状网络中的中心性状和网络结构参数不相同。研究表明,即使为同科不同属的短命植物,其功能性状及性状关联特征也不完全一致,体现出一定的种间特异性。

濒危药用植物塔吉克阿魏种子萌发特性

塔吉克阿魏(Ferula tadshikorum)是重要的珍稀药用植物资源,探究其种子休眠特性并找到解除休眠的方法,是对其开展种迁地保护和人工种植的基础与前提。以塔吉克阿魏种子为研究材料,通过室内控制试验法对果实和种子基本生物学特性、种子吸水性、种子结构、种子萌发抑制物进行研究,并分析了萌发温度、层积处理、不同浓度GA_(3)的交互处理对其萌发率、萌发势、萌发指数的影响。结果表明,种皮不阻碍种子吸水,果实形态成熟时种胚形态发育完全。种子粉末浸取液对小白菜种子萌发有显著抑制作用。使用15℃/5℃萌发温度,不使用GA_(3)浸种,低温层积45 d能显著提高塔吉克阿魏种子萌发率。塔吉克阿魏种子休眠类型为生理休眠,是由于种子内萌发抑制物质和种胚生理后熟共同作用引起的。播种前将种子层积45 d,而后置于12 h/12 h昼夜温度变化15℃/5℃的环境下萌发可有效解除种子休眠从而促进种子萌发。

西北干旱区藓类结皮覆盖下土壤多功能性特征及影响因子

生物土壤结皮是由干旱区重要的活性地被物组成,可显著影响地表土壤的物质循环与能量交换,改善表层土壤的物理、化学和生物学性质,从而影响土壤多功能性(Soil Multifunctionality,SMF)。藓类结皮是生物土壤结皮的重要类型之一,本研究旨在探究西北干旱区荒漠藓类结皮覆盖下土壤与裸沙的SMF差异性,探究两者SMF变化的主要驱动因素。通过分析土壤的8个干旱区关键生态系统功能指标,运用平均值法和因子分析法计算SMF,运用最小二乘回归分析和结构方程模型(SEM)等探究SMF变化的主要驱动因素。研究发现:(1)藓类结皮覆盖下土壤的单一和多功能性显著高于裸沙。(2)裸沙和藓类结皮覆盖下SMF变化的驱动要素具有差异性,裸沙SMF的主要驱动因素为干旱(Aridity)和土壤含水量(SWC),而藓类结皮覆盖下SMF驱动要素为土壤砂粒含量。(3)年均温(MAT)对裸沙和藓结皮覆盖土壤SMF的变化均呈现最大的间接效应。因此,藓类结皮发育显著增加了荒漠土壤SMF,同时也调节SMF的相关驱动因素。以上研究结果对深入理解荒漠裸沙和结皮覆盖下SMF的差异性及驱动因素具有重要意义。

新疆野苹果AP2/ERF转录因子家族鉴定与响应腐烂病的表达分析

AP2/ERF转录因子家族参与了植物生长发育、抵抗胁迫以及植物激素响应等诸多生物过程,是植物中最重要的转录因子家族之一。该研究基于腐烂病菌侵染后的新疆野苹果(Malus sieversii)全长转录组,使用AP2保守结构域的隐马可夫模型PF00847,鉴定新疆野苹果的AP2/ERF家族成员。利用MEGA6、NCBI CDD-batch、MEME、EXPASY、BUSCA对MsAP2/ERF家族成员进行鉴定、分类和结构分析、理化性质和亚细胞定位分析。通过RNA-seq数据和qRT-PCR实验对差异表达的MsAP2/ERFs基因的表达水平进行分析和验证,旨在鉴定新疆野苹果中潜在具有腐烂病抗性的AP2/ERF家族基因资源。结果显示:(1)在新疆野苹果中共鉴定获得106个AP2/ERF基因,涵盖全部AP2(17个)、ERF(57个)、DREB(25个)、RAV(5个)和Soloist(2个)5个亚家族。(2)进一步的细化分类发现MsERF亚家族包括B1-B6 6个组,而MsDREB亚家族中只有A2、A4、A5、A6共4个组,缺少A1和A3组的基因成员。(3)RNA-seq表达模式分析结果表明,29个MsAP2/ERF基因在腐烂病感染过程中差异表达,其中MsERF亚家族中差异表达基因数量最多(19个)。(4)12个MsAP2/ERF代表基因的qRT-PCR结果表明:8个ERF亚家族基因均受腐烂病病菌诱导显著上调表达,其中B4类ERF成员基因(MsERF40)在腐烂病病菌侵染后5 d表达量上调表达倍数最高;4个MsDREB基因中,3个受到腐烂病病原菌诱导显著上调,1个下调表达;此外,含有TIR保守结构域的MsERF05在腐烂病病菌侵染1 d后上调表达69倍,表明ERF亚家族的MsERF40和MsERF05在新疆野苹果抗腐烂病过程中发挥重要作用。该研究结果为新疆野苹果AP2/ERF基因响应腐烂病的功能和机理研究奠定了基础。

转ScALDH21基因棉花的耐盐性分析

为了进行苗期转ScALDH21基因棉花的耐盐性鉴定。以新农棉1号的T 4转ScALDH21基因棉花株系为研究材料,分别在大田条盆及温室盆栽条件下进行试验。大田条盆试验中,分别统计0.4%,0.5%,0.6%盐土栽种下转ScALDH21基因与受体棉花的叶绿素含量和存活率,并测定其净光合速率、气孔导度、蒸腾速率及瞬时水分利用效率;室内盆栽试验中,分别统计NaCl(150 mmol/L)和清水处理下不同棉花株系MDA、POD、木质素、Na^(+)、K^(+)及Na^(+)/K^(+)值。结果表明,在盐胁迫条件下,与受体棉植株相比,转ScALDH21基因棉株的存活率上升,叶绿体含量增加,净光合速率、气孔导度、蒸腾速率以及瞬时水分利用效率均提高;MDA含量降低,POD活性上升,木质素含量增加。从形态及生理指标层面验证了转ScALDH21基因棉花在苗期提高了植株的耐盐性。

新疆野生维管植物名录

为全面了解新疆野生维管植物资源现状,本文在前人研究基础上,通过文献收集、标本考证并结合野外考察及最新的分类学研究成果,对新疆野生维管植物名录进行了整理和更新。结果表明,新疆共有野生维管植物113科800属4,109种(含种下分类群,下同),其中石松类和蕨类植物14科23属52种,裸子植物3科6属22种,被子植物96科771属4,035种。石松类和蕨类植物中物种数最多的前4个科为铁角蕨科(9种)、木贼科(8种)、鳞毛蕨科(7种)和冷蕨科(7种),最多的属是铁角蕨属(Asplenium,9种);麻黄科(11种)和麻黄属(Ephedra,11种)分别是裸子植物中物种数最多的科和属;被子植物是新疆野生维管植物最主要的组成成分,分别占科、属、种总数的85.0%、96.4%和98.2%,其中物种数最多的前5个科分别是菊科(600种)、豆科(465种)、禾本科(423种)、十字花科(215种)和毛茛科(181种),前5个属分别是黄芪属(Astragalus,212种)、棘豆属(Oxytropis,101种)、薹草属(Carex,86种)、蒿属(Artemisia,65种)和葱属(Allium,64种)。此外,本名录涉及新疆存疑物种20科41属53种;国家保护植物20科26属59种;新疆保护植物46科73属125种;受威胁植物38科61属95种。本研究可为《新疆植物志》的修订及生物多样性保护提供基础数据。

白桦BBX转录因子家族鉴定、表达分析及BpBBX24抗逆功能初探

BBX转录因子家族在植物种子萌发、幼苗光形态建成、庇荫性反应、开花的光周期调节等一系列光介导的生长发育过程以及植物对多种非生物和生物胁迫的响应过程中都发挥重要作用。本研究利用生物信息学方法从白桦(Betula platyphylla)基因组中鉴定出19个BBX蛋白,分布于6个亚家族中,其中一个非典型BBX蛋白在其他物种中还未发现,将其单列为一个亚家族,分析该家族蛋白生物信息特征及干旱、高盐胁迫下表达模式。结果显示BpBBX转录因子家族中有14个酸性蛋白质, 18个亲水性蛋白质,同时有11个Bp BBX蛋白质定位于细胞核。该家族基因分布在9条染色体上,启动子中包含光响应元件、胁迫响应元件等43种顺式作用元件。转录组分析数据显示, BpBBX3、BpBBX5、BpBBX6、BpBBX15、BpBBX24、BpBBX29、BpBBX30受到高盐或干旱胁迫信号调控。进一步对BpBBX24抗逆功能深入研究发现,在干旱及高盐胁迫下, BpBBX24可以增强白桦幼苗活性氧物质的清除能力,减少细胞膜过氧化损伤。该研究结果不仅为研究白桦BBX转录因子家族的功能研究奠定了基础,同时为白桦抗性育种提供了候选基因和科学依据。

松叶猪毛菜叶片原生质体的制备及优化

从植物组织中释放出高质量的原生质体是建立其他技术体系如蛋白亚细胞定位、瞬时表达分析、蛋白质间互作的前提。为了快速挖掘C_(3)-C_(4)中间型植物松叶猪毛菜(Salsola laricifolia)的特殊功能基因,建立一个简单高效的叶片原生体的制备方法必不可少。本研究以松叶猪毛菜无菌组培苗的真叶为材料,分析不同纤维素酶和离析酶的浓度配比、渗透压对原生质体分离的影响。结果表明:采用25 d龄的无菌组培苗真叶,在2%纤维素酶+0.5%离析酶+0.6 mol·L^(-1)甘露醇的酶解液中25℃酶解2 h,使用W5溶液在800 rpm·min^(-1)的转速下纯化,原生质体产量可达1.21×10^(6)个,活力为85%。并且利用得到的松叶猪毛菜原生质体作为受体,用PEG转化法成功转化pBI121-SaNADP-ME4-GFP质粒载体,检测到SaNADP-ME4定位于叶绿体中。本项研究建立了松叶猪毛菜叶片原生质体高效制备体系,为松叶猪毛菜特殊基因功能的挖掘奠定了基础。

丁香假单胞菌在3种苔藓中的致病性研究

【目的】探究细菌性病原菌丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae)对2种荒漠耐干苔藓以及1种模式苔藓的致病性,为苔藓—病原菌互作模式的构建提供参考,并为抗病基因的筛选提供思路。【方法】选用2种荒漠耐干苔藓——齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)和银叶真藓(Bryum argenteum)以及1种苔藓模式种——小立碗藓(Physcomitrella patens),通过形态学观察和植物抗病指标检测分析丁香假单胞菌在3种苔藓中的致病性以及3种苔藓的响应。【结果】丁香假单胞菌侵染苔藓后,随着接种时间的增加,苔藓细胞死亡量增加,死亡细胞多集中在病害发生区域。过氧化氢(H2O_(2))和超氧阴离子原位染色结果表明:丁香假单胞菌入侵会造成3种苔藓发生免疫反应,且随着接种时间的增加,H2O_(2)和超氧阴离子产生量增多,并以发生病斑及萎蔫植株中的含量最高。荧光定量PCR结果表明:3种苔藓体内的丁香假单胞菌病原菌数量与接种时间呈正相关。【结论】供试的3种苔藓可被丁香假单胞菌成功侵染,表现为出现细菌性病斑、茎秆褐化以及发生褪绿现象。研究结果为后续进一步探讨极端干燥环境下植物—病原菌的互作机制提供了参考。

新疆野苹果GRAS转录因子家族全基因组鉴定与响应腐烂病菌侵染的表达分析

在植物中,GRAS转录因子通过参与光信号通路和赤霉素通路等多种信号传导途径来响应植物非生物胁迫过程已被广泛研究,但对其在生物胁迫中的响应机制研究较少。本研究基于新疆野苹果(Malus sieversii)基因组,通过TBtools、Pfam和NCBI-CDD分析软件,对新疆野苹果GRAS家族基因(MsGRAS)进行筛选与验证;随后利用Protein Paramter Calc分析MsGRAS家族成员蛋白的理化性质,用MEGA构建系统发育树;最后利用PlantCARE和Graphics软件分析MsGRAS的2000 bp顺式作用元件。此外,分析MsGRAS基因与栽培苹果(Malus domesitica)MdGRAS基因的共线性关系。通过腐烂病菌(Valsa mali)侵染后的全长转录组数据和RT-qPCR实验对MsGRAS基因家族在响应新疆野苹果抵抗腐烂病菌过程中的表达模式进行分析和验证。结果显示:(1)在新疆野苹果中共鉴定获得83个GRAS基因,涵盖DELLA、LS、SCR、SCL3和DLT等11个亚家族;蛋白结构域预测结果表明,83个MsGRAS蛋白均包含GRAS结构域,其中有4个蛋白单独具有DELLA结构域。顺式作用元件分析显示,81个MsGRAS基因的启动子区域含有多种激素相关元件。MsGRAS基因家族共线性分析结果显示,65个MsGRAS基因和68个MdGRAS基因之间存在152对共线性关系,在栽培苹果的驯化过程中丢失了18个MsGRAS基因。(2)RNA-seq数据表明,有18个MsGRAS基因在腐烂病感染过程中差异表达,其中LISCL亚家族中差异表达基因数量最多(6个)。(3)RT-qPCR结果表明,共有6个MsGRAS基因在新疆野苹果抵抗腐烂病感染过程中显著差异表达,其中包括4个上调的MsGRAS基因,主要为LISCL亚家族成员,并且PAT1亚家族成员Ms02G03400在腐烂病菌侵染5天时,其表达量上调50倍。综上结果表明,PAT1和LISCL亚家族成员在新疆野苹果抗腐烂病过程中可能发挥重要作用,可作为后续抗病基因研究的候选基因。该研究结果为新疆野苹果GRAS基因响应腐烂病菌侵染的功能和机理研究奠定了基础。

吉尔吉斯斯坦受威胁维管植物物种多样性及其分布格局

为了解吉尔吉斯斯坦受威胁维管植物资源现状,本文以《吉尔吉斯斯坦红皮书(2006版)》为基础,结合世界自然保护联盟(IUCN)收录的吉尔吉斯斯坦维管植物红色名录,确定了吉尔吉斯斯坦受威胁维管植物名录。根据植物志等文献资料统计分析其科属组成、受威胁等级、生活型、植物资源多样性,运用ArcGIS软件结合现有保护区数据研究其物种丰富度的地理分布格局。结果表明:吉尔吉斯斯坦受威胁植物有27科61属86种(含种下等级,下同),被子植物占绝对优势(98.36%),受威胁植物物种数前五科分别为百合科(Liliaceae,17种)、蔷薇科(Rosaceae,9种)、菊科(Asteraceae,9种)、伞形科(Apiaceae,9种)和唇形科(Lamiaceae,6种);从受威胁等级来看,极危种(CR)12种、濒危种(EN)22种、易危种(VU)52种,人类活动是最主要的威胁因素。生活型划分为多年生草本64种、乔木9种、灌木7种、半灌木6种、一年生草本和藤本均为1种。受威胁植物在植物地理区尺度上分布不均匀,集中分布在吉尔吉斯斯坦的西部和西南部,且物种丰富度高的植物地理区覆盖的保护区面积却较小。

异源过表达齿肋赤藓ScABI3基因改变拟南芥气孔表型并提高抗旱性

ABI3是ABA信号通路中关键的转录调控因子,参与种子休眠、质体发育及苔藓耐干等重要生理过程,在植物抗逆中发挥关键作用。以荒漠耐干苔藓——齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)为材料,克隆了抗逆基因Sc ABI3并获得3个独立的pCAMBIA1301-Sc ABI3转基因拟南芥(Arabidopsis thaliana)纯合株系。结果表明,转基因拟南芥叶片气孔孔径增大,单位面积气孔数量减少,植株水分利用效率提高;在干旱处理14天后转基因拟南芥植株存活率显著高于野生型,离体叶片失水率显著低于野生型。进一步研究发现,ScABI3转基因拟南芥通过提高自身活性氧(ROS)清除能力增强植株抗旱性。研究结果可为开发利用荒漠植物基因资源培育抗逆作物品种奠定基础。

新疆野苹果种群遗传结构及其环境适应性

新疆野苹果(Malus sieversii)属国家二级保护植物,是栽培苹果的主要祖先之一。它呈片段化残遗分布于亚洲中部干旱区山地。为了探究影响该物种种群遗传变异的主要环境因子及其适应机制,该研究选取中国新疆伊犁地区、哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦分布的10个种群为研究对象,通过SLAF-seq简化基因组测序获取单核苷酸多态性(SNP)数据。利用ADMIXTURE软件和主成分分析对种群遗传结构进行分型;利用梯度森林分析和冗余分析评估影响种群遗传变异的主要环境因子;运用潜在因素混合模型来检测新疆野苹果种群适应局部环境的基因组位点。结果显示:10个种群可以区分出2个遗传谱系;谱系A主导东部种群,谱系B主导西部种群,而中部种群则出现了两个谱系的交汇;种群空间遗传结构呈现出沿经度方向上的地理替代格局。气温年较差(bio 07)和气温季节性变化(bio 04)是影响新疆野苹果种群等位基因频率变化的两个最重要环境因子。经注释发现15个环境关联基因位点与植物响应干旱、高盐、冷热等非生物胁迫的很多生理过程相关。综上所述,新疆野苹果对环境适应的主要压力来自气温条件的变化,生理适应可能是其响应环境胁迫的主要机制。

齿肋赤藓早期光诱导蛋白基因ScELIPs响应非生物胁迫的功能鉴定

早期光诱导蛋白(ELIPs)是一类叶绿体类囊体蛋白,参与植物光照和逆境胁迫响应。本研究以极端耐干藓类齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)为材料,克隆了2个编码ELIPs的基因ScELIP1和ScELIP2,并验证了它们在非生物胁迫下的表达模式和抗逆功能。定量表达分析表明,慢干-复水和快干-复水使ScELIP1基因明显上调表达,而ScELIP2基因只在复水阶段上调表达;盐胁迫下2个ScELIPs基因都快速且明显响应;冷胁迫下2个ScELIPs基因表达量均升高,其中ScELIP2升高更多;热胁迫下ScELIP1在早期上调表达,ScELIP2在晚期表达。在拟南芥中异位表达ScELIP1和ScELIP2进行抗逆功能验证,发现2个基因在盐胁迫下均能够提高转基因拟南芥种子萌发率,维持叶绿素含量,但没有显著提高抗干、冷、热胁迫的能力。

巴里坤盐湖退化区土壤微生物群落结构及生态功能分析

【目的】微生物是湖泊生态系统的重要组成部分,参与碳、氮和硫等元素的生物地球化学循环过程,其群落组成和功能对环境的稳定性和可持续性至关重要。然而,新疆的部分湖泊出现退化和盐渍化等问题,微生物如何响应湖泊退化值得研究。【方法】本研究基于16S rRNA基因的扩增子高通量测序,对巴里坤盐湖退化区域的土壤微生物群落结构进行分析,同时对微生物的潜在生态学功能进行预测。【结果】本研究发现,假单胞菌门(Pseudomonadota)、绿弯菌门(Chloroflexota)和拟杆菌门(Bacteroidota)是巴里坤盐湖退化生境中的优势类群。在轻度退化阶段,脱硫菌门(Desulfobacterota)和弯曲杆菌门(Campylobacterota)是主要类群,但随着湖泊退化程度加剧,这些类群急剧减少甚至消失;在极度退化阶段,酸杆菌门(Acidobacteriota)和浮霉菌门(Planctomycetota)等类群逐渐占据主导地位。基于BugBase对氧的需求进行预测,结果发现好氧类群主要是放线菌门(Actinomycetota)、假单胞菌门(Pseudomonadota)和绿弯菌门(Chloroflexota)等,且大多分布在重度退化阶段;而厌氧类群则主要是假单胞菌门(Pseudomonadota)、拟杆菌门(Bacteroidota)和酸杆菌门(Acidobacteriota)等,且主要分布在轻度退化阶段。利用FAPROTAX对不同区域微生物类群的生态学功能进行预测,结果表明,随着湖泊退化过程的加剧,由微生物主导的硫酸盐呼吸过程、发酵过程,以及烃降解过程逐渐减弱,但硝化作用逐渐加强。【结论】巴里坤盐湖退化区域的微生物多样性丰富,并且主导了多个生物地球化学循环过程,随着湖泊退化程度加深,微生物生态位逐渐改变。本研究为巴里坤盐湖微生物资源多样性的保育及开发利用提供了重要的理论基础。