植物黄酮醇生物合成及功能研究进展

本研究旨在为通过遗传途径改良植物黄酮醇生物合成、植物生长发育及作物抗性提供重要的理论基础。本研究论述了黄酮醇基本生物合成途径,概括了黄酮醇类物质生物合成关键酶及其作用,归纳了黄酮醇类物质在生物合成转录水平上的调控,总结了植物中黄酮醇类物质的生物学功能,包括黄酮醇类物质在植物生长发育中的调节作用、黄酮醇类物质调控植物非生物胁迫反应以及在植物防御反应中的作用。最后对植物黄酮醇类物质的研究方向进行了展望。

盐胁迫条件下外源Ca^(2+)对蚕豆气孔运动及质膜K^+通道的调控

研究了Ca2+对NaCl胁迫下蚕豆气孔运动及质膜K+通道的影响。结果表明,100mmolL-1NaCl可明显诱导气孔开放,该现象可被10mmolL-1CaCl2显著抑制。为探讨盐胁迫下Ca2+对K+和Na+跨膜运输的调控机制,我们利用膜片钳技术记录全细胞K+电流发现,在100mmolL-1NaCl胁迫下,加入10mmolL-1CaCl2胞外处理,显著抑制质膜K+内向及外向通道电流,这种抑制可被1mmolL-1La3+(Ca2+通道抑制剂)缓解。非盐胁迫下,10mmolL-1CaCl2胞外处理也能显著抑制质膜内向K+通道,但明显激活其外向通道,加入1mmolL-1La3+并不能被缓解。用H2O2专一的荧光探针二氯荧光素二乙酸酯(H2DCF-DA)单细胞分析保卫细胞内H2O2含量变化显示,在100mmolL-1NaCl盐胁迫下,10mmolL-1CaCl2处理明显诱导H2O2在保卫细胞中积累;100mmolL-1NaCl和10mmolL-1CaCl2单独处理并不能诱导H2O2积累。推测Ca2+在盐胁迫下可能先诱导H2O2在胞内积累,进而激活质膜Ca2+通道,迅速提高胞内Ca2+浓度以抑制Na+通过质膜K+通道跨膜内流,同时调节Na+外流,两种效应共同作用促使气孔关闭,减少盐胁迫下水分的过度散失。上述结果将为Ca2+调控作物抗盐机制研究提供新的思路。

NO与Ca^(2+)对蚕豆保卫细胞气孔运动的互作调控

以蚕豆(Viciafaba L.)为材料研究NO和Ca2+对蚕豆气孔运动及质膜K+通道的影响。结果表明,10mmolL-1Ca2+和100μmolL-1NO供体SNP均有效抑制气孔开放,NO清除剂c-PTIO不能缓解Ca2+抑制气孔开放,相反胞外加入0.1mmolL-1Ca2+可以明显加强NO对气孔开放的抑制程度,该现象可被La3+(Ca2+通道抑制剂)缓解。以膜片钳技术记录全细胞K+电流发现,胞外10μmolL-1或100μmolL-1SNP均可选择性抑制蚕豆保卫细胞质膜内向K+通道,追加0.1mmolL-1Ca2+可显著激活质膜外向K+通道,且可被La3+所缓解,然而0.1mmolL-1Ca2+单独作用并不影响质膜外向K+通道活性。10mmolL-1Ca2+单独处理可激活质膜外向K+通道,但不能被c-PTIO缓解。分别用Ca2+和NO专一的荧光探针Fluo-3-AM和DAF-2DA标记蚕豆保卫细胞原生质体,检测胞内Ca2+和NO的水平变化发现,100μmolL-1SNP明显诱导胞内Ca2+积累,但10mmolL-1Ca2+并不能诱导NO在细胞内积累。记录保卫细胞质膜Ca2+通道电流发现,NO可明显激活质膜Ca2+通道。表明NO有效抑制气孔开放,可能主要通过激活质膜Ca2+通道,提高胞内Ca2+,激活质膜外向K+通道促进K+外流,同时,可选择性抑制内向K+通道阻止K+内流,两种途径共同作用抑制气孔开放。然而,胞外10mmolL-1Ca2+对气孔和质膜K+通道活性的调节并不依赖于NO。

胞质碱化介导了外源一氧化氮诱导的蚕豆气孔关闭

以蚕豆(ViciafabaL.)为材料,利用pH荧光探针SNARF-1-AM和激光共聚焦显微镜研究外源一氧化氮(nitric oxide,NO)对表皮条保卫细胞胞质pH变化以及pH对NO诱导气孔关闭的影响。结果表明,与对照相比,100μmolL–1NO供体硝普钠(sodium nitroprusside,SNP)可显著增加保卫细胞胞质pH(从6.91升高到7.19,增加约0.28个单位),并诱导气孔关闭。NO清除剂c-PTIO和弱酸丁酸均能显著抑制SNP诱导的保卫细胞胞质碱化和气孔关闭,而弱碱苄胺则促进NO诱导的胞质碱化和气孔关闭,另外,不产生NO的SNP结构类似物Fe(II)CN和Fe(III)CN不能诱导保卫细胞胞质碱化和气孔关闭,说明保卫细胞胞质碱化介导了外源NO诱导的气孔关闭。未发现NO诱导保卫细胞胞质碱化过程中液泡和细胞壁的pH发生显著变化,说明该过程中,胞质的质子可能主要不是进入液泡或细胞壁。

玉米‘郑58’与‘PH4CV’苗期干旱耐性比较分析

为合理利用现有玉米种质资源,培养干旱耐性玉米品系提供理论基础。通过对生长15天的‘郑58’和‘PH4CV’进行干旱、正常浇水和干旱后复水3种处理,观察其表型差异及测定与抗旱性相关的生理指标。结果显示,干旱条件下‘PH4CV’苗期叶温较低、离体叶片失水较快。干旱处理5天后,‘PH4CV’幼苗表现出较‘郑58’更为严重的萎蔫表型,其组织相对含水量较低,积累了较多的H2O2和丙二醛(MDA),具有更高的电解质渗出率。干旱处理后‘郑58’与‘PH4CV’根冠比均有所增加,而‘郑58’的增加幅度更大。综上所述,‘郑58’苗期干旱处理下各项生理生化指标均显著优于‘PH4CV’,干旱耐性相对较强。

植物叶绿体发育及调控研究进展

植物的光合作用几乎是所有生物生存和发展的物质基础。叶绿体是绿色植物进行光合作用的重要细胞器。尽管叶绿体发育及调控一直受到人们的关注,但其装备及调控的分子机制尚不完全清楚。该文对叶绿体装备过程、叶绿体发育调控及质体-细胞核反向信号的研究进展进行概述,以使人们从整体上认识叶绿体发育及调控机制。

脱落酸调节植物抵御水分胁迫的机制研究

干旱、盐渍、低温等均可导致植物可利用水分的亏缺,表现为水分胁迫。植物感受到水分胁迫,诱导脱落酸(abscisic acid,ABA)生物合成。ABA可通过促使气孔关闭或抑制气孔开放,使作物尽可能地降低蒸腾失水,以抵御水分胁迫。该文就植物激素ABA及其下游信号过氧化氢(hydrogenperoxide,H2O2)、一氧化氮(nitric oxide,NO)以及Ca2+等在植物气孔运动调节方面的研究进展进行概述,以构建水分胁迫下ABA调节植物气孔运动的可能模式。

一种适于营养胁迫研究的拟南芥水培方法

水培法可通过更换营养液来控制根际营养成分,成为植物营养学研究的最佳培养方式。由于根际通气和微生物滋生等问题,拟南芥(Arabidopsis thaliana)的水培技术始终无法被广泛应用。该文利用Eppendorf离心管管盖和离心管盒,将拟南芥种子在琼脂上萌发和植株水培有机结合,通过控制营养液用量和液体深度,增加营养液表面积,解决了水培过程中根系通气问题。利用离心管管盖作为支撑材料,降低了琼脂水分蒸发,并减少琼脂的用量和厚度,从而实现琼脂和营养液的快速平衡,为拟南芥培养和营养胁迫研究提供了一个简单且经济的水培方法。

陆地棉GhACS基因家族鉴定及表达分析

1-氨基环丙烷-1-羧酸合酶(1-aminocyclopropane-1-carboxylate synthase,ACS,EC 4.4.1.14)是乙烯生物合成过程的限速酶,对乙烯在高等植物体内的代谢调控具有至关重要的作用.本文通过系统发育分析和序列比对研究,鉴定出陆地棉基因组共编码22个GhACS基因,其编码蛋白含有7个与功能密切相关的保守基序,C末端具有多个潜在的Ser磷酸化位点;GhACS基因组织表达分析显示每个GhACS在棉花不同组织不同发育阶段表现出不同的基因表达谱,这些结果为进一步探究陆地棉GhACS基因家族的功能提供了有力的依据和参考.