蓝莓叶提取物对2型糖尿病小鼠糖脂代谢的调节

为探讨蓝莓叶提取物(bluberry leaf extract, BLE)对2型糖尿病(type 2 diabetic, T2D)小鼠糖脂代谢的调节作用,采用高糖高脂饮食诱导辅以链脲佐菌素腹腔注射建立T2D小鼠模型,将其分为模型组、阳性组(20 mg·kg^(-1)·d^(-1)阿卡波糖)、BLE低中高剂量组(200,400,800 mg·kg^(-1)·d^(-1)BLE),另设正常组.灌胃干预35 d,分析小鼠血清中血糖、胰岛素和血脂水平,肝脏中糖代谢水平,胰脏和肝脏中的抗氧化水平变化,结合苏木精-伊红染色切片和原位末端标记染色切片,评估BLE对T2D小鼠胰脏和肝脏组织病理损伤的缓解作用.结果表明,BLE能显著降低T2D小鼠空腹血糖、餐后2 h血糖、总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇和丙二醛的水平,提升胰岛素、高密度脂蛋白胆固醇、肝糖原和谷胱甘肽过氧化物酶的水平,增强葡萄糖激酶和总超氧化物歧化酶的活性,抑制葡萄糖-6-磷酸酶的活性,减轻胰脏和肝脏组织的病理损伤.综上所述,BLE具有显著的降血糖和降血脂作用,推测其可通过减少T2D小鼠胰脏和肝脏的氧化应激损伤,保护脏器组织细胞的生理形态结构,从而在提升胰腺胰岛素分泌功能的同时改善肝脏糖代谢功能,完成机体血糖和血脂水平的整体性调节.

蜈蚣草的组织培养快繁及拮抗重金属Cr6+胁迫的生理机制探究

为探究重金属超富集植物蜈蚣草治理、修复土壤重金属铬(chromium,Cr)污染的能力,在建立高效蜈蚣草组培再生体系基础上,通过在培养基中添加不同浓度重铬酸钾(K_(2)CrO_(4),Cr^(6+)),检测被处理羽叶中色素含量和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性等生理生化指标.结果表明:以成熟孢子为外植体,经过适宜的培养基和条件培养,最短可在3~4个月内获得大量的蜈蚣草组培苗.随着培养基中施加的Cr^(6+)浓度提高及胁迫时间的延长,羽叶中叶绿素、类胡萝卜素及丙二醛(malondialdehyde,MDA)质量浓度呈现“上升→下降→上升”的波动趋势;低浓度Cr^(6+)胁迫处理后,蜈蚣草羽叶中SOD和过氧化物酶(peroxidase,POD)活性则呈现先下降后上升的趋势;当Cr^(6+)胁迫浓度超过1.0 mmol/L时,蜈蚣草羽叶在6 d内由绿色逐渐转变为褐色,并发生萎蔫,叶绿素等生理指标也较对照差异显著,表明蜈蚣草对Cr^(6+)胁迫具有较强的耐受性,但高浓度Cr^(6+)胁迫可能抑制了蜈蚣草体内的抗氧化系统,从而呈现明显的毒害症状.研究为应用蜈蚣草治理、修复土壤中重金属Cr^(6+)污染等提供一定的理论依据.

樱桃MADS-box转录因子的生物信息学及其表达分析

MADS-box转录因子在植物花和果实发育过程中发挥重要调控作用。本文从樱桃花芽转录组分析中,获得18个具有全长开放阅读框的MADS-box转录因子(Ppc MADS),利用生物信息学方法对它们编码的氨基酸基本性质和结构进行了系统分析。结果表明,除KP347550和KP347552以外,均属于MIKC家族,大部分为不稳定碱性亲水蛋白,二级结构中同时含有α-螺旋、β-转角、扩展链和无规则卷曲结构,其中α-螺旋所占比例最高。亚细胞定位分析显示,MADS-box蛋白主要定位在细胞核中,而KP347549定位到细胞质、KP347545和KP347552定位到质膜的几率较高。序列主要含有4个保守基序,其中基序1为该基因家族的保守基序,含有MADS盒。Ppc MADS转录因子可以分为AP3亚组、PI亚组、SHP亚组、AG亚组、AP1亚组、SEP亚组、SOC亚组、SVP亚组及4个未知亚组。KP347545、KP347546、KP347547、KP347549、KP347551、KP347552、KM243373、KM243375和KM243377只在花中表达,KP347548和KP347550在花和果实中均不表达,其他7个基因在两个组织中都表达。

中国樱桃CBF/DREB转录因子PpcCBF的克隆与表达分析

低温诱导中国樱桃(Prunus pseudocerasus)花芽休眠解除是一个非常复杂的过程。研究花芽响应低温的分子生物学机制将是揭示这一问题的关键。CBF/DREB转录因子在植物低温响应过程中发挥着重要作用。为此,本研究从"短柄"樱桃中克隆了一个CBF/DREB转录因子,命名为PpcC BF。生物信息学分析表明,Ppc CBF基因的开放阅读框为720 bp,编码239个氨基酸。Ppc CBF具有典型的CBF/DREB转录因子的结构特征,AP2结合域高度保守,聚类分析发现李属植物CBF/DREB转录因子亲缘关系较近。实时定量表达分析发现,Ppc CBF受低温诱导表达,且不依赖ABA。在花芽休眠解除过程中,随着低温积累而表达上调,休眠解除临界期之后下调表达,与花芽休眠解除具有极大相关性。

中国樱桃花芽休眠相关MADS-box基因的克隆与功能初探

中国樱桃(Prunus pseudocerasus)花芽具有典型的休眠现象,足够的低温积累被认为是诱导其休眠解除的关键因素之一。本研究利用3′RACE技术克隆了一个MADS-box转录因子编码基因。利用生物信息学方法分析了该基因的开放阅读框、氨基酸理化性质以及保守基序等,发现该基因编码4个保守基序,其中一个为高度保守的MADS-box,位于N端,属于MADS-box转录因子家族典型结构,且氨基酸序列与桃(P. persica)和梅(P.mume)的DAM6 (dormancy-associated MADS-box)以及拟南芥(Arabidopsis thaliana)的SVP和AGL24具有较高的相似性,据此,将其命名为PpcDAM6。利用Real-time PCR分析发现,在低温积累过程中, PpcDAM6基因明显受低温诱导表达,在需冷量满足之前上调表达,在365 CU处表达量最高,随后下调,在生态休眠期表达量较低。为进一步研究该基因对植物生长发育的影响,构建了35S启动子驱动PpcDAM6基因表达的超表达载体。利用沾花法将该基因转入拟南芥中,发现超量表达PpcDAM6基因的种子萌发明显受到抑制。基因表达分析和种子萌发实验结果表明, PpcDAM6基因在樱桃花芽休眠及休眠解除过程中可能发挥重要的调控作用。

番茄SlNPF68基因参与缺氮条件下根系觅食反应

觅食反应(foraging response)是植物应对矿质养分不足而进化形成的独特机制。本研究发现番茄(Lycopersicon esculentum)幼苗在极度缺氮处理下,整株含氮量明显下降,地上部分生长明显受到抑制,但初生根长度和根总长度显著增加,表现出明显的觅食反应;补充氮后,幼苗生长恢复正常。进一步克隆了番茄SlNPF68基因,发现其开放阅读框长度为1 719 bp,编码572个氨基酸;SlNPF68蛋白分子质量为63.98kDa,理论等电点为9.21,属于碱性不稳定疏水蛋白。序列分析表明SlNPF68属于多肽转运因子(PTR2)家族,与拟南芥(Arabidopsis thaliana) AtNPF4.5、At NPF6.3相似性较高。表达分析表明Sl NPF68基因在番茄根、茎、叶、花、果实等器官中均表达,且受缺氮诱导上调,在3 d后达到最高,随后下降;补充硝酸盐后,其表达量再次上调。在番茄中超量表达SlNPF68基因可显著增加番茄幼苗初生根长度、根总长度以及平均侧根数。综合以上结果,说明SlNPF68可通过响应缺氮参与根系觅食反应。

樱桃bHLH转录因子家族基因鉴定及表达分析

低温被认为是诱导‘短柄樱桃’花芽休眠解除的关键因子,而花芽如何响应低温并完成积累仍不清楚。植物bHLH转录因子可以响应低温而调控植物生长发育和非生物胁迫过程。研究小组在‘短柄樱桃’花芽转录组文库中发现了30个具有完整开放阅读框的bHLH类转录因子,但其结构特征和低温诱导表达模式仍不清楚。为此,本研究采用生物信息学方法对30个bHLH转录因子的基因结构和氨基酸序列进行分析,发现编码基因的开放阅读框在594~2 190 bp之间,可编码197~729个氨基酸序列。氨基酸保守基序分析发现25个出现频率高于50%的保守位点,属于bHLH典型结构域序列特征。利用保守域序列构建系统进化树,加入氨基酸序列相似度较高的30个桃bHLH家族成员及26个拟南芥bHLH家族成员,樱桃bHLH转录因子被分为9个亚族,其中第Ⅲ组成员最多,主要涉及ABA的信号转导途径及逆境响应。实时定量表达分析发现,所有基因表达均呈先上升后下降趋势,只是幅度不同,最高点均出现在低温处理192 h,说明30个bHLH转录因子均受低温诱导表达,可能参与低温诱导花芽休眠解除分子调控,但其调控机制还需进一步研究。本研究为探明中国樱桃bHLH转录因子功能提供理论依据。

蓝莓磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因cDNA克隆及表达分析

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvate carboxylase,PEPCase,EC4.1.1.31)在植物代谢过程中发挥重要作用。本研究从蓝莓果实中克隆到磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶编码基因VcPEPC。该基因开放阅读框全长为2 907 bp,可编码968个氨基酸,分子量为110.59 kD。由于该蛋白具有磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶结构特征,认为VcPEPC属于PEPcase家族(pfam00311)。二级结构预测表明,VcPEPC蛋白序列含有双螺旋(54.44%)、扩展链(11.67%)、β转角(6.71%)以及无规则卷曲(27.17%)。进化树分析发现VcPEPC与瓜、蓖麻和葡萄遗传距离较近。反转录PCR分析表明,VcPEPC基因在蓝莓根、茎、叶、花、果实中均有表达。在奥尼尔叶片中的表达量高于蓝丰、布里吉塔和夏普兰,在夏普兰绿色大果中表达量较高,成熟后基因表达下调。

水稻籽粒砷、铜、铁、汞、锌含量QTL挖掘及候选基因分析

水稻是关键的粮食作物,金属污染是影响水稻产量和品质的重要因素.挖掘与水稻籽粒金属含量积累相关的数量性状基因座(quantitative trait locus,QTL),并分析其候选基因,再通过遗传育种手段提高水稻耐金属离子胁迫的能力,可有效减少土壤金属污染所造成的损失.本研究以粳稻品种热研(Nekken)为母本,籼稻品种华占(HZ)为父本,杂交获得F1代后,连续自交多代,得到的120个重组自交系(recombination inbred line,RIL)群体为实验材料.在相同且适宜的条件下培养,常规管理,在成熟期对各株系水稻籽粒内的金属离子含量进行测定.利用该RIL群体构建遗传图谱,对水稻耐金属离子胁迫的QTL进行定位分析,结果共检测到9个水稻金属离子含量QTL.其中包含1个与Cu、Hg积累相关的多效QTL;3个与As积累相关的QTLs;2个与Fe积累相关的QTLs,其中一个的likelihood of odd(LOD)值高达5.53;2个与Zn积累相关的QTLs,其中一个的LOD值高达7.29.对这些QTLs区间内与耐金属离子胁迫相关的候选基因进行定量分析发现,LOC_Os01g14440,LOC_Os01g18584,LOC_Os01g20160,LOC_Os04g34600这4个基因在双亲间的表达量差异显著,结合亲本对不同金属离子的浓度积累数据结果,本团队推测,LOC_Os01g14440,LOC_Os01g18584,LOC_Os01g20160的高表达可能会极大提高水稻对Zn离子胁迫的吸收和耐受能力,而LOC_Os04g34600的高表达可能增加水稻对Fe胁迫的吸收和耐受能力.通过本次QTL的挖掘和分析发现,这些基因与水稻籽粒的金属离子积累有关,可能会影响水稻耐金属离子胁迫的能力,为进一步培育和筛选耐金属离子胁迫的水稻品种创造了条件.