桔梗的生物学特性及化学成分研究进展

对桔梗的形态特征、资源分布、生态环境、种子萌发特性、营养器官的生长规律、生殖器官的发育、核型分析、组织培养等生物学特性及其主要化学成分的提取和含量测定等方面的研究进展进行综述,认为今后应在桔梗的结构、生长发育变化与其主要药用成分之间的关系等方面加强研究,为桔梗资源的合理开发利用和科学栽培及提高其产量和质量提供科学依据和方法。

四种植物提取物对抵御葡萄霜霉病菌的影响

以对霜霉病具有抗性的葡萄品种‘左优红’和‘Fredonia’、委陵菜、无花果为试材,制备丙酮和2种乙醇提取物,研究4种植物的不同提取物在感病葡萄品种‘霞多丽’抵御霜霉病侵染中的作用,观测其对‘霞多丽’葡萄叶片多酚氧化酶(PPO)和β-1,3葡聚糖酶(Glu)活性的影响。结果表明:4种植物的提取物100倍稀释液均可在一定程度上降低葡萄霜霉病菌对‘霞多丽’叶片的侵染率,提取物作用效果强弱依次为70%乙醇委陵菜叶片提取物(60℃提取3h)>50%丙酮的‘Fre-donia’叶片提取物>70%乙醇的‘左优红’的提取物(50℃水浴提取5h),而无花果提取物作用最差;有效提取物均能不同程度地提高‘霞多丽’葡萄叶片的PPO和Glu活性。

H_2S参与植物气孔运动调节与逆境响应过程研究进展

H_2S是近年来确认的植物气态信号分子,内源H_2S介导了乙烯和ABA等激素诱导气孔关闭的过程,参与植物对盐、干旱及重金属胁迫等多种非生物逆境的应答过程。H_2S与Ca^(2+)、H_2O_2和NO等信号分子相互作用调节气孔运动;外源H_2S通过调节抗氧化酶活性及其基因表达,促进脯氨酸等渗透调节物质积累,提高植物的抗逆性。就近年来有关植物体内H_2S的来源,其在气孔运动调控和胁迫应答中的作用及机制进行阐述。

北沙参无公害栽培技术体系研究

北沙参为我国常用大宗药材,其基原植物为伞形科植物珊瑚菜Glenna littoralis Fr. Schmidt ex Miq.。为了满足国内外大量北沙参栽培种植的需求,减少农药残留、重金属外源物质污染及化肥滥用等现象,课题组以多年来北沙参种植、生产数据为主,兼顾相关科研情况,建立了科学合理的北沙参无公害栽培技术体系,适用于北沙参无公害基地生产。该体系包括基于GIS技术基地选址、品种选育、病虫害防治及质量标准等内容,以实现在保证北沙参药材增产的基础上,达到低农残和高品质的目的。

土壤水分和膜下增氧对番茄根际土壤微生物量的影响

以处理后的番茄土样为试材,设置增氧和不增氧2种处理,增氧的处理方式为对盆栽灌溉5‰的双氧水,不增氧处理方式则为灌溉煮沸冷却后的水。分别对以上2种处理灌溉不同水量,获得土壤含水量分别为50%~55%、65%~70%、80%~85%的土样,用稀释涂布法测土壤中的微生物量。结果表明：在不增氧处理中,土壤含水量在50%~55%时细菌和放线菌有最大微生物量,土壤含水量为80%~85%时,真菌有最大微生物量;增氧处理中,放线菌在土壤含水量在50%~55%时有最大微生物量。在不同的含水量下,不增氧处理中的土壤微生物量都比增氧处理的土壤微生物量大;在增氧处理中,不同含水量下细菌和真菌变化不大,放线菌的量最大。

葡萄WRKY家族蛋白在非生物胁迫中的功能探讨

干旱、盐和冷害等非生物胁迫严重限制着葡萄产业的发展。WRKY作为一大类转录调控因子,在多种信号转导途径中发挥着重要的作用。随着高通量测序技术及各种研究技术的进步,越来越多的WRKY家族蛋白在非生物胁迫中的功能和作用机制得到验证,为葡萄耐逆机理研究和分子育种筛选优良品种奠定理论基础和提供丰富的候选基因资源。从葡萄WRKY家族蛋白的挖掘和分类、参与植物干旱、盐和冷胁迫非生物胁迫应答机制等方面展开详细论述。

北沙参异戊烯基转移酶GlIPT1基因的克隆及生物信息学分析

目的挖掘参与北沙参(Glehniae Radix)香豆素合成的关键酶异戊烯基转移酶(Isoprenyltransferase,IPT)基因,进一步分析该基因的序列特征及表达量模式。方法本研究摸索了一种北沙参基原植物珊瑚菜(Glehnia littoralis Fr.Schmidt ex Miq.)无菌苗制备方法,并且在珊瑚菜转录组测序数据的基础上,使用茉莉酸甲酯(MeJA)处理筛选出表达量上调的候选基因序列;利用cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends,RACE)技术对GlIPT1基因cDNA序列进行全长克隆;根据所得的氨基酸序列进行蛋白质理化性质、二级结构、三级结构分析;利用Clustalx及MEGA 6.0构建NJ系统进化树;利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)方法检测该基因的组织特异性表达。结果GlIPT1基因cDNA序列全长为1296 bp,编码306个氨基酸残基,蛋白相对分子质量为34409.30 Da,等电点为5.93,属于P-loop_NTPase超家族,为亲水性蛋白。系统进化分析表明,GlIPT1与伞形科植物胡萝卜Daucus carota subsp.sativus IPT蛋白亲缘关系较近。荧光定量PCR结果显示:GlIPT1基因在珊瑚菜的花中表达量最高,其次是根,在叶中表达量较低。结论本实验为进一步研究北沙参的分子育种和利用生物技术提高香豆素产量奠定了基础,具有重要的理论价值和良好的应用前景。

红肉苹果营养成分及生物活性物质分析

采用分光光度计、液相色谱(HPLC)及氨基酸分析等方法对5个红肉苹果品种/品系和对照白肉‘嘎啦’的营养组分及活性物质进行测定和分析。结果表明:红肉苹果的幼叶和花中,总黄酮和总酚含量与‘嘎啦’相差不大;成熟期果肉中总酚含量和总黄酮含量显著高于白肉苹果;红肉苹果各个品种花青苷含量在果树的不同器官及果实发育的不同时期均显著高于白肉苹果,尤其是‘红勋5号’,果肉花青苷含量可达1.427mg/g(FW)。HPLC测定红肉苹果绿原酸和表儿茶素含量是白肉苹果的4~6倍;红肉苹果总氨基酸量和必需氨基酸量高于白肉苹果,尤其是‘红勋5号’,果皮和果肉总氨基酸含量分别是‘嘎啦’的1.333和1.572倍。‘新疆2号’和‘红勋5号’2个红肉苹果品种钙、钾、铁、锌、镍元素含量均高于白肉苹果。

苔藓植物对青岛市大气重金属污染的生物监测作用

苔藓植物因具有独特的形态和生理特征,对空气污染反应十分敏感,已被广泛用于监测城市或地区的环境质量与变化。通过分析连续2年采自青岛市崂山区的苔藓植物体内重金属含量,并与崂山土壤重金属含量相比较,探讨苔藓植物对大气重金属污染物的积累和指示作用。结果表明,苔藓植物体内重金属含量能够反映空气重金属污染程度和空气质量变化。在崂山广泛分布的毛尖紫萼藓(Grimmia pilifera)对空气中重金属Pb、Zn、Cu和Cd都有着很强的富集能力,是一种很好的重金属污染指示植物。长叶鳞叶藓(Taxiphyllum taxirameum)、大灰藓(Hypnum plumaeforme)和深绿绢藓(Entodon luridus)在崂山分布较多,对重金属的积累能力也较强,可用来监测青岛大气重金属污染。该研究为评价青岛市空气重金属污染状况提供了一个有效的生物监测方法。

蒺藜苜蓿叶绿体密码子偏好性分析

本文对蒺藜苜蓿叶绿体基因组全序列密码子进行分析，筛选出50条CDS（coding DNA sequence）利用Codo-nW软件进行分析其密码子使用模式。结果显示，蒺藜苜蓿叶绿体基因组密码子第3位碱基GC含量为26．9％，即第3位密码子富含A和U，ENC值在37．11～51．91之间密码子偏好性较弱。相对同义密码子使用度分析显示RSCU值大于1的密码子有23个，其中以A和U为结尾20个。中性绘图分析显示GC12与GC3的相关系数为0．341，相关性不显著，回归系数为0．4843；单基因ENC比值多分布在-0．05～0．05，即大部分基因ENC值离ENC期望值较近；对应性分析，第一轴显示了12．50％的差异为主要影响因素，第一轴与ENC和GC。的相关系数分别为0．091和-0．092，均相关不显著。综合这几项分析发现蒺藜苜蓿叶绿体基因组密码子偏好性主要受到突变的影响，但是并不是唯一的影响因素，其他因素对密码子偏好性也可能有一定的影响。最终通过高表达优越密码子方法确定得出UUA、UUG、CCU等23个密码子为最优密码子，为之后对外源基因进行改造，提高其在叶绿体中的表达效率奠定了基础。

花粉管通道法验证花生Oleosin基因启动子的特异性表达

油体蛋白(Oleosin)是一类覆盖在油体表面且仅在种子中特异表达的低分子质量蛋白,能维护油体的稳定性。研究利用花生Oleosin基因的启动子替换了pCAMBIA1301的35S启动子,构建了重组表达载体pCAMBIA1301-Oleosin-pro,并利用花粉管通道法导入花生。对T0代转基因植株进行了PCR鉴定和GUS组织化学染色,结果显示:50株转基因植株有9株能扩增出目的条带,阳性率为18%,9株阳性转基因植株中有5株的子叶能被GUS染色。对GUS染色成阳性的转基因植株的子叶进行切片观察,结果显示Oleosin基因启动子驱动的GUS基因在油体蛋白中能够表达。

外源脱落酸增强甘薯幼苗耐盐性的作用

【目的】本文系统研究了不同浓度NaCl胁迫及外源脱落酸(ABA)对NaCl胁迫下甘薯幼苗生根及一些生理生化特性的影响,探讨了外源ABA对盐胁迫下甘薯幼苗的缓解效应,为增强盐碱地甘薯耐盐性、提高产量提供理论依据。【方法】以甘薯种植品种徐薯25为实验材料,在装有石英砂的具孔塑料盆中放入培养室自然光照/昼夜温度[(26±1)/(17±1)℃]中培养,并进行不同浓度NaCl处理以及对NaCl 300 mmol/L胁迫甘薯幼苗叶片喷施ABA溶液,连续处理7 d后,测定生根数,使用CIRAS-1型便携式光合仪测定光合作用指标、植物效率分析仪测定叶绿素荧光参数、采用比色法测定丙二醛、脯氨酸、可溶性糖含量和超氧化物歧化酶活性、用原子吸收分光光度计测定Na+、K+、Ca2+含量,利用SPSS13.0和Excel软件对数据进行处理分析。【结果】低浓度NaCl胁迫(50 mmol/L)对甘薯幼苗影响较小;随着盐度的增加,甘薯生根不断减少,相对电导率、丙二醛(MDA)、脯氨酸和可溶性糖含量持续增加,甘薯叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性呈先增加后降低趋势;叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学效率(Fv/Fm)、捕获的激子将电子传递到电子传递链中超过QA的其他电子受体的概率(Ψ0)、用于电子传递的量子产额(ΦE0)逐渐降低,放氧复合体活性(Vk)和用于热耗散的量子比率(ΦD0)不断增加;叶片中Na+含量增加,K+、Ca2+和K+/Na+水平降低。高浓度(300 mmol/L)NaCl胁迫下,甘薯幼苗的正常生理代谢受到显著抑制。适当增加外源ABA浓度,能够显著缓解NaCl胁迫造成的伤害作用,以ABA浓度为70μmol/L的缓解效果最好。【结论】外源ABA可显著促进盐胁迫下甘薯幼苗生根,维持细胞膜的稳定性,降低膜脂过氧化程度,调节植物细胞的渗透和离子动态平衡,使甘薯幼苗叶片维持较高的Fv/Fm、Ψ0、ΦE0和较低的Vk、ΦD0,缓解PSⅡ光抑制的程度,改善植物的光合作用,提高植物的耐盐性。因此,喷施70μmol/L ABA是缓解NaCl胁迫效应,提高甘薯幼苗耐盐性的一种有效方法。

苦荞麦FtNHX1基因的克隆及表达分析

为深入研究液泡膜Na^+/H^+逆向转运蛋白在植物耐盐中的作用,以耐盐苦荞麦品种川荞1号为材料,利用同源克隆方法得到NHX基因,命名为FtNHX1,并在Gen Bank中注册,登录号为KY438929;序列分析表明,该基因开放阅读框1 662 bp,共编码553个氨基酸,预测蛋白分子量61.24 kDa,等电点5.15。系统进化树分析表明,FtNHX1与拟南芥(AtNHX1)、水稻(OsNHX1)和小麦(TaNHX1)的亲缘关系较近,氨基酸同源率分别为60.22%,58.95%和57.30%;荧光定量PCR分析表明,随着Na Cl胁迫浓度的增加,FtNHX1基因在苦荞麦根部、茎基部和叶片的相对表达量极显著增加,150 mmol/L NaCl胁迫下增加幅度最大,分别比对照增加了254.10%,311.35%和256.18%;Na Cl胁迫下FtNHX1基因在苦荞麦根部、茎基部和叶片的平均表达量分别比对照增加了109.46%,145.67%和155.94%,茎基部和叶片的平均表达量较高,说明苦荞麦FtNHX1基因的表达明显受盐胁迫诱导和调节,FtNHX1基因与苦荞麦的耐盐性有密切联系。

酿酒葡萄品种耐盐性的研究

以引进的11个酿酒葡萄品种为试材,研究了不同葡萄品种在不同浓度NaCl条件下的盐害指数、株高和根数等指标,从中筛选出4个耐0.4%NaCl的品种,以其中耐盐性较强、中等和较弱的3个品种进一步分析了其在不同盐胁迫下脯氨酸和丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量及超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和过氧化物酶(peroxidase dismutase,POD)活性的变化。结果表明:在盐胁迫下,3个葡萄品种叶片MDA含量均有不同程度升高,耐盐性较弱的品种‘Dechaunac’叶片中MDA含量增加幅度大于抗盐性较强的‘Vidal Blanc’和‘Villard Blanc’品种;在0.2%NaCl条件下,3个品种SOD和POD活性都有不同程度提高,当盐浓度为0.4%时,耐盐性较弱的品种‘Dechaunac’叶片中SOD、POD活性开始下降,而‘Villard Blanc’和‘Vidal Blanc’品种SOD、POD活性继续上升,表明维持较强的抗氧化能力是其抵御盐分胁迫的重要方式。盐胁迫下3个品种脯氨酸含量均有不同程度升高,但与抗盐性无严格相关性。

鹅细小病毒感染雏鹅的免疫球蛋白IgG/IgM变异性研究

为探究IgG／IgM蛋白的分子特征、理化特性及病理学相关致病机理，对鹅细小病毒感染雏鹅的免疫球蛋白Ig进行了分级分离、纯化及 IgG／IgM 蛋白质结构和功能等生化-分子生物学分析。以 GPVYZ 感染雏鹅，采用（ NH4）2 SO4分级分离鹅血清Ig，将Sephadex G-100凝胶柱在Utro-gel ACA22凝胶柱色谱工作站上串联，分步聚集纯化出鹅血清IgM／G进行SDS-PAGE和生化分析。结果显示，初级沉淀鹅血清Ig，在非还原条件下，感染组（ RD）缺失6个蛋白主带（128，114，69，59，55，48 kDa）；而在还原条件下，RD组缺失7个蛋白主带（139，128，119，113，97，94，61 kDa），新增加3个蛋白主带（64，65，36 kDa），RD组和对照组（CK）的IgM和IgG带分别增加10，7倍和1．5，2倍。表明鹅血清IgM、IgG单体的高度可变性造成了在形状构型上的多态性，其亚基条带的变化是机体抗病潜能的重要标志；纯化鹅血清IgM／G，在非还原条件下，RD组的IgG缺失150 kDa分子和重链（64 kDa），而在还原条件下，鹅血清IgG显示重链（60～70 kDa）特征蛋白带，重链62 kDa特异蛋白带仅出现在CK组的IgM／G中，同时RD的IgG还缺失91 kDa分子、IgG（ΔFc）（43 kDa）、轻链（25 kDa）蛋白带。提示GPV感染与鹅血清Ig发生相互作用，IgG与GPV感染密切相关，62 kDa重链基因可能是GPV的易感基因。试验还表明，RD组的鹅血清Ig含量仅为CK组的37％，IgG含量较IgM高2．56倍，RD组IgM、IgG比活力显著高于CK组，提示GPV拟制鹅血清IgM、IgG基因的表达，促使病毒感染雏鹅。稳定性试验显示，酸碱稳定性：鹅血清IgG＞IgM；热稳定性IgM＞IgG，RD组的IgM、IgG对碱和温度较为敏感。提示随pH值、温度的不同，Ig同时发生许多反应，GPV感染增加了鹅血清Ig的碱和温度敏感性。

模拟酸雨对紫茎泽兰种子萌发和幼苗生长及化感作用的影响

酸雨作为全球环境问题中的一个重要议题,但与生物入侵的关系常常被人们忽视.文中利用外来入侵植物紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)作为研究对象,研究模拟酸雨(p H分别为2.5、4.0和5.6,并且H2SO4与HNO3摩尔浓度比为5.17∶1的混合酸溶液)对其种子萌发和幼苗生长的影响.同时将酸雨污染与生物入侵通过化感作用联系起来,用模拟酸雨浸提紫茎泽兰叶片化感物质,考察其对受体植物旱稻(Oryza sativa L.)、黑麦草(Lolium perenne)、紫花苜蓿(Medicago sativa)和小麦(Triticum aestivum L.)种子萌发和幼苗生长的影响.结果表明:酸雨存在时,紫茎泽兰种子萌发和幼苗生长受到明显抑制,尤其在p H 2.5的模拟酸雨下,紫茎泽兰已完全不能发芽.对于紫茎泽兰化感作用来说,当以旱稻和小麦为受体植物时,模拟酸雨并未增强紫茎泽兰浸提液的抑制作用;但当以黑麦草和紫花苜蓿为受体植物时,模拟酸雨显著增强了紫茎泽兰浸提液的化感作用效果.

一种耐盐复合菌剂的制备和促生作用研究

土壤盐渍化是影响作物生长发育和产量的主要环境因素,利用土壤有益微生物治理盐渍化土壤是盐碱地改良的有效途径。本实验室前期从盐渍化土壤中筛选到两株耐盐菌株氧化微杆菌(Microbacterium oxydans)C8和嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)B4。菌株C8具有解钾、溶有机磷和无机磷及产生长素的能力,菌株B4具有溶有机磷和产生长素的功能。本文研究了C8和B4混合发酵对其功能的影响,结果表明,C8和B4混合培养后,其解钾、溶磷及产生长素的能力显著高于单一菌株。利用正交试验和响应面优化试验对其混合发酵培养基和培养条件进行优化,C8和B4混合发酵最适培养基配方为:葡萄糖10 g/L,酵母膏10 g/L,NaCl 4.5 g/L;最适培养条件为:pH 7.4,温度28.8℃,转速129 r/min,接种量2%,装瓶量20%,培养时间23 h。以烟草为材料,检测复合菌剂对植株生长的作用,结果显示,盐胁迫下C8和B4复合菌剂处理显著促进植株生长。

菌株C8和B4的分离鉴定及其耐盐促生效果和机制

土壤盐渍化是影响农业生产的主要环境因素,合理使用根际促生菌是改良修复盐渍化土壤的有效途径。本研究从东营地区盐渍化土壤中分离筛选到两株耐盐促生菌株C8和B4,经形态学特征、生理生化特性、16S rDNA和gyrB基因序列分析,分别鉴定为氧化微杆菌(Microbacterium oxydans)和嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)。含盐LB培养基上检测结果显示,菌株C8耐6%NaCl,具有解钾、溶有机磷、溶无机磷和分泌生长素的功能;菌株B4耐8%NaCl,具有溶有机磷和分泌生长素的功能。C8和B4单独施用及配施对盐胁迫下番茄的促生作用及机制的试验结果表明,C8和B4单独施用及配施均显著促进盐胁迫下番茄种子萌发和幼苗生长,提高过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性,上调过氧化氢酶基因CAT1和CAT2表达量,增加植株K+含量,降低Na+含量和Na+/K+,上调液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白基因NHX1和NHX3的表达量。C8和B4配施具有增效作用。以上结果表明,C8和B4通过调节抗氧化酶及Na+转运蛋白基因表达,提高植株抗氧化能力,维持体内离子稳态,提高植株耐盐性。

花生MAPK基因的筛选和盐胁迫分析

促有丝分裂原活化蛋白激酶(MAPK)在植物生长发育及抗逆胁迫过程中发挥重要作用。为了解花生中MAPK基因的情况,利用RNA测序技术对花生耐盐突变体(S2)和对照(S4)进行了转录组分析,筛选出了14个MAPK基因,位于花生野生种基因组A组的6条染色体上。聚类分析表明,花生14个MAPK基因中13个可以聚到已报道的4个亚类中。利用花生S2和S4构建了盐胁迫处理前后的表达谱,根据调整后的P值,筛选出6个MAPK基因在S2和(或)S4受盐胁迫诱导表达,分别属于A(1个)和D亚类(5个)。为花生MAPK基因的功能验证和利用奠定了基础。

花生几丁质酶基因的克隆及抗病性验证

为了探讨花生几丁质酶在抵御真菌性病害中的作用,克隆了花生几丁质酶基因并通过遗传转化验证了该基因的功能。以花生品种花育23号基因组DNA和RNA为模板,通过PCR及RT-PCR扩增分别获得长度为1 779 bp的花生几丁质酶基因DNA序列及795 bp的全长cDNA序列。DNA及cDNA序列比对结果表明,该基因包含3个外显子和2个内含子,内含子剪切符合"GT……AG"规则,其cDNA序列被命名为Ah-Chi,编码265个氨基酸,Gen Bank注册号为HQ439775。利用NCBI在线Blast进行序列比对,结果表明,该蛋白产物与水稻、玉米、紫花苜蓿、大豆、拟南芥的相关蛋白的同源性分别达到83%,83%,72%,58%,49%。用Ah-Chi替换掉植物表达载体pCAMBIA1301上的Gus基因,成功构建了植物过表达载体pCAMBIA1301-Ah-Chi。利用农杆菌介导法将pCAMBIA1301-Ah-Chi转化花生胚小叶外植体,获得再生小苗,经嫁接移栽获得再生植株。利用PCR扩增筛选获得转基因阳性植株,RT-PCR扩增结果表明,转基因植株中Ah-Chi基因表达量增加。用黑斑病菌接种转基因植株和非转基因对照植株离体叶片7 d后,发现非转基因植株叶片褐化及坏死程度较为严重,而转基因植株叶片褐化及坏死程度相对较轻,初步说明转基因植株抗病性增强。