[目的]WRKY转录因子参与植物对低磷胁迫反应的调控.基于前期苦荞在低磷胁迫下的转录组数据,克隆FtWRKY28基因,预测基因及其编码蛋白的序列结构特征,分析基因在各器官中以及在低磷和激素处理下的表达模式、蛋白的亚细胞定位与转录激活活性,为阐明基因的生物学功能奠定基础.[方法]基于苦荞基因组数据库注释设计特异引物,用逆转录PCR从低磷处理的苦荞根RNA样中克隆FtWRKY28的完整编码序列,用生物信息学方法分析基因与蛋白的结构以及同源蛋白的进化关系,用实时荧光定量分析基因的表达模式,用拟南芥原生质体瞬时表达体系分析蛋白的亚细胞定位,用酵母单杂交分析蛋白的转录激活活性.[结果]FtWRKY28的完整编码序列长876 bp,编码1个含291个氨基酸、有1个WRKY结构域、锌指结构域为C2 H2型的蛋白,归属WRKY家族Ⅱ组.FtWRKY28绝大部分定位于细胞核,具有转录激活活性.FtWRKY28在根中表达水平最高,受低磷、吲哚乙酸、赤霉素3和6-苄氨基嘌呤显著诱导.[结论]FtWRKY28具有转录因子的基本结构与生物化学特征,可能通过生长素、赤霉素、细胞分裂素信号网络的交互作用,调控苦荞在低磷胁迫下的响应过程.

目的:探究半夏Pinellia ternate(Thunb.)Breit.在不同浓度盐胁迫条件下的生理响应,揭示盐胁迫对半夏生理生化的影响及其适应机制.方法:以半夏植株为实验材料,设置 5 个盐浓度(0、50、100、150、200 mmol/L)处理,在胁迫第 5、10、15 d时取半夏根、块茎及叶片进行渗透调节物质含量、丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量、抗氧化酶活性及内源激素含量的测定.结果:随着盐浓度的增加,半夏植株各部位的脯氨酸(Proline,PRO)含量、MDA含量及块茎、叶片中的可溶性糖含量大致呈上升趋势;半夏各部位的抗氧化酶活性及根中可溶性糖含量则先升高后下降;吲哚乙酸(Indole acetic acid,IAA)含量逐渐降低;脱落酸(Abscisic Acid,ABA)含量逐渐升高.随着胁迫时间的延长,ABA含量呈先升高后降低的趋势.结论:半夏具有一定的耐盐性,能在 100 mmol/L盐浓度且受胁迫时间少于 10 d的范围内,通过增加渗透调节物质含量、提高抗氧化酶活性、调节胁迫反应激素与生长发育激素等来抵御盐胁迫带来的伤害.

为揭示亚热带地区杉木(Cunninghamia lanceolata)对干旱的响应机制,在福建三明森林生态系统国家野外科学观测研究站,对隔离降水环境下杉木幼树细根生理特征进行研究.结果表明,隔离降水处理的土壤湿度显著下降(P<0.05),但杉木细根超氧阴离子自由基、丙二醛含量变化不显著(P>0.05),表明其细根保持着低水平的膜脂氧化损伤;脯氨酸和谷胱甘肽含量较对照显著增加(P<0.05),并且过氧化氢含量也显著增加(P<0.05),意味着杉木受到一定程度的干旱胁迫并且进行自我调节;长期降水隔离导致的过氧化氢积累一定程度上促使谷胱甘肽显著提高,二者呈极显著正相关(P<0.01);内源激素中细胞分裂素、吲哚乙酸含量显著下降,与杉木生长调控未表现出明显相关性;超氧化物歧化酶活性较对照显著下降21.5%,过氧化物酶活性较对照显著提高16.7%,但抗氧化酶系统对杉木细根的水分缺失适应调控无显著影响.因此,50%降水减少条件下杉木能通过其细根的渗透物质和内源激素等非酶促物质进行综合调节,以有效适应土壤湿度的显著降低.

[背景]中国盐碱地面积大、分布广、类型丰富,主要分布在东北、西北、华北及滨海地区,近年来的研究表明通过生物治理方式接种植物根际促生菌可提高植物对盐胁迫的抗性,从而加速盐碱地治理.[目的]初步揭示肠杆菌(Enterobacter sp.) FYP1101对盐胁迫下小麦幼苗的促生效应和机理,以期为该菌株的田间应用提供理论依据.[方法]基于涂布划线技术,以植酸磷培养基进行分离纯化,分别以Ashby培养基、无机磷培养基进行具有固氮、解无机磷能力细菌的初筛,之后对纯化所得细菌进行固氮、解植酸磷、解无机磷、产铁载体、产1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)脱氨酶、产吲哚乙酸(IAA)能力的分析;基于16S rRNA基因序列对FYP1101做初步分类鉴定;设置3种处理(施加含FYP1101的颗粒菌肥,FP;施加不含菌的空载体颗粒,NK;颗粒菌肥和空载体颗粒都不施加的空白处理,CK),采用盆栽试验分析不同处理下的盐胁迫小麦生长性状及其根际土理化性质变化.[结果]共分离得到96株菌,其中一株编号为FYP1101的菌株耐盐性达8％,且具有较强的固氮能力[固氮酶活性为2.59 nmol C2H4/(h·mg蛋白)]、解植酸磷能力(2.70 μg/mL)、解无机磷能力(4.29 μg/mL)、产铁载体能力(D/d为2.88)、ACC脱氨酶活性[7.32 μtmol 6c-丁酮酸/(h·mg蛋白)]、产IAA能力(24.93 mg/L);基于16S rRNA基因序列,将FYP1101鉴定为Enterobacter属的菌株;FP相比NK和CK处理,显著提高了盐胁迫下小麦的叶绿素含量及地上和地下的生物量(提高约19％-54％),显著增加了根长(增幅约46％);根际土有机质和速效氮含量也显著提高,提高约52％-98％,根际土pH略降低(0.12和0.17),盐度升高约40％.[结论]Enterobacter sp.FYP1101具有多种植物促生特性,可显著影响盐胁迫下小麦幼苗根形态的建成,提高根际土营养、降低小麦对盐的吸收,促进小麦幼苗生长,在促进植物适应逆境胁迫方面具有良好的应用潜力.

以具有优良环境耐受性的产甘油假丝酵母(Candida glycerinogenes)为研究对象,考察其抗逆转录因子对酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)酸胁迫耐受性的影响.分别克隆获得C.glycerinogenes和S.cerevisiae的转录因子基因haa1和asg1,在S.cerevisiae W303-1A中分别过表达这4个基因,继而进行摇瓶试验考察重组菌株的酸耐受性.结果显示,过表达不同转录因子均能提高细胞酸耐受性,其中90 mmol/L乙酸时重组菌S.cerevisiae/Cghaa1和S.cerevisiae/Cgasg1的生物量与S.cerevisiae/Schaa1和S.cerevisiae/Scasg1相比分别提高了44.3％和18.9％.qRT-PCR发现,与Schaa1和Scasg1相比,过表达Cghaa1和Cgasg1能够显著上调下游酸耐受相关基因的表达水平.酸胁迫下乙醇发酵结果显示,相比对照组,重组菌S.cerevisiae/ Cgasg1的乙醇产量提高11.1％.上述结果表明转录因子HAA1和ASG1均能提高酿酒酵母酸耐受性和酸胁迫下乙醇产量,其中Cghaa1和Cgasg1效果更为明显,结果可为提高酿酒酵母酸耐受性提供新的基因资源和思路,为进一步挖掘C.glycerinogenes抗逆基因提供借鉴.

从来源于盐碱地和重金属污染地的8株菌中筛选对盐胁迫下番茄幼苗具有明显促生作用的菌株,并研究这些菌株的相关生物学特性及其对番茄幼苗的盐耐受机制,检测菌株产1-氨基-环丙烷-1-羧酸(ACC)酶活、吲哚乙酸(IAA)产量、解磷、生物膜形成能力、耐盐性和菌株对盐胁迫下植株叶片中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性,叶片中丙二醛(MDA)、脯氨酸和叶绿素含量的影响.结果显示,其中4株菌(Pseudomonas protegensTM1109、Achromobacter sp.KY5104、Variovorax sp.TY4204和P protegens KY4410)在0.7％盐胁迫下对番茄鲜重增长效果更好,增长率范围为33％-50％.盐耐受机制研究结果显示TY4204和KY5104通过诱导或增强SOD和POD活性来清除番茄体内氧自由基对番茄的损伤.它们也可以合成ACC脱氨酶来抗盐胁迫,同时通过降低叶片中MDA含量来减轻番茄在盐胁迫下的损伤.TM1109和KY4410虽然不产生ACC脱氨酶,IAA产量水平也较低,但可以在盐胁迫下通过诱导或增强SOD和POD活性来清除番茄体内氧自由基对番茄的损伤,具备溶解有机磷能力,且TM1109可溶解无机磷并具备良好的生物膜形成能力,有助于番茄对营养的吸收和生物膜对离子的选择性吸收以抵抗盐胁迫.本研究表明TM1109、KY5104、TY4204和KY4410菌株可以通过多种作用机制来缓解番茄盐胁迫并促进番茄的生长.

以耐旱性大豆品种晋豆21和干旱敏感性大豆品种徐豆22为试验材料,通过盆栽试验,研究α-萘乙酸(NAA)对花期干旱大豆碳代谢的影响.结果表明:干旱胁迫下,与徐豆22相比,晋豆21净光合速率(Pn)下降幅度较小,光呼吸速率(Pr)和叶片可溶性糖含量增加幅度较小,而叶片蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶(SS)(合成方向)活性、根系蔗糖含量增加幅度较大.NAA处理提高了干旱胁迫下Pn,并降低了Pr,进而明显缓解了干旱胁迫对大豆植株的生长抑制;降低了叶片淀粉分解酶、酸性转化酶(AI)和SS(分解方向)活性,从而抑制了干旱胁迫诱导的可溶性糖积累;NAA处理也能增加干旱胁迫下叶片SPS、SS(合成方向)活性、根系蔗糖含量、根冠比,表明NAA处理促进了叶片中蔗糖向根系的转运.总之,在干旱胁迫下,外源NAA能够通过调控碳代谢增强大豆植株对干旱胁迫的耐受性.

以‘津优3号’黄瓜(Cucumis sativus)为试材,叶面喷施硫化氢(H2S)供体硫氢化钠(NaHS)、H2S合成抑制剂氨氧基乙酸(AOA)、清除剂次牛磺酸(HT)或去离子水(对照),研究H2S对低温下黄瓜幼苗光合作用和抗氧化系统的影响.结果表明:低温胁迫初期,黄瓜幼苗叶片的内源H2S与L-/D-半胱氨酸脱巯基酶(L/DCD)活性快速升高,4或6h后降低.随着低温胁迫时间的延长,黄瓜幼苗的丙二醛(MDA)含量、电解质渗漏率(EL)和冷害指数逐渐增加,NaHS处理的增加幅度明显小于对照,而AOA和HT处理的与对照差异不显著.低温下黄瓜幼苗的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、光下光系统Ⅱ(PSⅡ)实际光化学效率(ΦPSⅡ)和暗下PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm),以及核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(RuBPCase)和果糖-1,6-二磷酸酯酶(FBPase)活性逐渐降低,胞间CO2浓度(Ci)和初始荧光(Fo)趋于升高.与对照相比,NaHS处理的Pn、Gs、Tr,RuBPCase和FBPase活性,以及ΦPSⅡ和Fv/Fm均较高,Ci和Fo较低,而AOA和HT处理的气体交换参数、光合酶活性及荧光参数多与对照差异不显著.随着低温胁迫时间的延长,黄瓜幼苗的过氧化物酶(POD)活性逐渐增加,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性,以及还原型谷胱甘肽(GSH)和抗坏血酸(AsA)含量先升高,后降低.NaHS处理的SOD、POD、CAT、APX和GR活性及GSH和AsA含量明显高于对照,AOA和HT处理的低于对照或与对照差异不显著.由此可见,H2S受低温胁迫诱导,外源H2S可通过减轻低温光抑制增强黄瓜幼苗耐冷性.

分离鉴定了一株雨生红球藻ZL-1,比较了不同接种密度和吲哚乙酸浓度对其生长的影响;在此基础上,探究了不同浓度水杨酸和盐度对雨生红球藻虾青素积累的影响.结果表明:(1)接种密度为2.00×104 cell·mL-1时,雨生红球藻生长快速,最终生物量达到最大值0.43 g·L-1;不动细胞比游动细胞更快的积累虾青素,高光诱导不动细胞得到最高虾青素产量为8.44 mg·L-1;IAA终浓度为1.5 mg·L-1时,雨生红球藻生长速度最快,最终细胞密度和干重分别比对照组提高了24.28％和27.11％;(2)水杨酸具有缓解高光胁迫和促进虾青素积累的双重作用,15和25 mg·L-1水杨酸诱导下,雨生红球藻生物量较高,虾青素产量分别比对照组提高了18.18％和18.94％;使用4‰的盐度胁迫雨生红球藻,虾青素产量较对照组提高了17.42％,但盐度也会引起藻细胞的漂白、死亡,导致生物量显著降低.

邻氨基苯甲酸合酶(TrpE)是生物体内一种重要的逆境诱导蛋白,其在逆境条件下的响应保证了生物体生存相关产物的正常代谢.本文以香菇Lentinula edodes栽培菌株S606为试验材料,以LeTrpE功能结构保守区域395bp的反向互补片段为干扰片段,构建LetrpE基因双向启动子RNAi载体;采用根癌农杆菌介导转化法侵染香菇菌丝,通过PCR方法检测DNA插入片段,获得11个阳性转化子;实时荧光定量PCR分析结果表明,2个转化子LetrpE基因表达量较野生型菌株下调了2-3倍,确认其为LetrpE基因RNAi转化子;菌丝体在40℃高温处理24h后,检查到吲哚-3-乙酸合成途径中基因LeTam-1在野生菌株S606表达量上调,而在2个RNAi转化子中表达量下调;RNAi转化子菌丝体在25℃下不能恢复生长,而野生型菌丝体可以恢复生长.研究表明,香菇LetrpE基因的功能与耐热性有关.