[目的]探讨外源2,4-表油菜素内酯(2,4-EBR)缓解芸豆幼苗盐碱胁迫伤害的生理机制,为应用2,4-EBR缓解豆类植物盐碱胁迫提供依据.[方法]以盆栽'芸选2号'幼苗为材料,研究在100 mmol/L盐碱胁迫下,喷施0.1 mg/L 2,4-EBR和4.0 mg/L油菜素内酯抑制剂芸苔素唑(BRZ)对幼苗生长、光合气体交换参数、抗氧化酶活性和渗透调节物质含量的影响.[结果]盐碱胁迫下芸豆叶片卷缩枯萎,株高、叶面积、主根长、光合色素含量、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)均显著下降(P＜0.05),脯氨酸(Pro)、可溶性糖(SS)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性,相对电导率(REC)、丙二醛(MDA)含量和胞间 CO2浓度(Ci)显著升高.喷施2,4-EBR处理能缓解盐碱胁迫造成的叶片枯萎和卷缩,植株生长状况逐渐转好,同时有效降低幼苗叶片REC、MDA和Ci,显著提高株高、叶面积、主根长、Pro、SS、Pn、Tr、Gs及SOD、POD、CAT和APX活性,但外源2,4-EBR诱导的这些芸豆抗盐碱效应在加入BRZ后受到逆转.[结论]外源2,4-EBR处理能够提高芸豆叶片抗氧化系统酶活性和渗透调节物质含量,减轻盐碱胁迫造成的膜脂过氧化伤害及对光合作用的非气孔限制,促进幼苗生长,增强抗盐碱能力.

代谢重编程是指肿瘤细胞为满足自身生长和能量的需求，通过改变代谢模式来调节细胞生物学功能，帮助自身抵御外界胁迫，从而使细胞适应低氧、酸性、营养物质缺乏等微环境而快速增殖的现象。放射生物学研究发现，电离辐射可通过诱导细胞代谢重编程产生辐射抗性；也可通过旁效应促进未受照射细胞发生代谢重编程，从而赋予细胞癌变和辐射抗性能力。因此，探索电离辐射和电离辐射旁效应中代谢重编程机制，可以为辐射防护、放射治疗、放射损伤诊断等提供新的思路和理论依据。本文对代谢重编程在电离辐射及其旁效应中的研究进展进行综述。

目的:探讨食管癌患者食管微生态状况，并比较其与健康人群食管菌群的差异。方法:选择2018年7月至2019年7月在十堰市太和医院就诊的82例食管癌患者和同期年龄、性别相匹配的20名健康对照者，30份食管癌病理组织根据分化程度分为低分化(8份)、中分化(9份)和高分化(13份)。采集食管癌患者和健康对照者的食管组织样本，提取样本DNA，对细菌16S rRNA V4区域行PCR扩增。运用Illumina HiSeq 4000测序平台测序，行α多样性分析和主坐标分析(PCoA)，采用线性判别分析效应量(LEfSe)的线性判别分析(LDA)值筛选差异物种，ROC曲线验证随机森林模型，BugBase数据库预测食管细菌表型。采用非参数Kruskal-Wallis H检验和Wilcoxon秩和检验进行统计学分析。 结果:食管癌患者Chao1指数高于健康对照者[362.51(284.29，646.13)比284.83(244.31，344.74)]，差异有统计学意义( Z＝-2.857， P＝0.004)。PCoA显示食管癌患者和健康对照者样本间距离较近，两者微生态菌群构成差异无统计学意义( P>0.05)。食管癌患者食管蓝藻菌门和疣微菌门的丰度均高于健康对照者(0.2%比0.1%、0.4%比0)，而食管变形菌门、 SR1菌门和 TM7菌门的丰度均低于健康对照者(21.9%比34.2%、0.1%比0.2%和0.2%比0.5%)，差异均有统计学意义( Q＝0.090、0.077、0.010、0.026、0.001， P均<0.05)。低分化，中分化和高分化食管癌患者食管梭状芽孢杆菌纲、梭状芽孢杆菌目、巴斯德氏菌目、巴斯德氏菌科、埃肯菌属、放线杆菌属和嗜血杆菌属的相对丰度分别为28.3%、24.2%和17.0%，28.3%、24.2%和17.0%，3.2%、0.3%和5.0%，3.2%、0.3%和5.0%，0、1.5%和0.1%，0.5%、0和0.7%，1.3%、0.2%和3.9%，比较差异均有统计学意义( Q＝0.579、0.557、0.390、0.711、0.768、0.768、0.768， P均<0.05)。LEfSe分析显示，食管癌患者梭杆菌目、瘤胃球菌属、气味杆菌属和S24_7科的丰度均高于健康对照者(21.5%比11.7%、0.5%比0.1%、0.1%比0、0比0)，差异均有统计学意义(LDA值＝2.591、2.379、2.790、2.927， P均<0.05)。ROC曲线证实随机森林模型可靠，AUC值为0.92。BugBase数据库预测显示，食管癌患者生物膜形成、致病潜力、移动元件、氧需求(厌氧菌、需氧菌、兼性菌)和氧化胁迫耐受食管细菌表型较健康对照者更丰富( P均<0.05)。 结论:食管癌患者的食管菌群发生改变，梭杆菌目、瘤胃球菌属、气味杆菌属和S24_7科可作为潜在的菌群标志物。

实验旨在探究饲料添加精氨酸(Arg)对虹鳟(Oncorhynchus mykiss)海水驯化前后渗透调节、抗氧化和免疫力的影响.选择初始体质量(67.04±6.93)g的虹鳟480尾,随机分为4组,分别投喂Arg含量为1.46%(A-1.46)、2.50%(A-2.50)、3.45%(A-3.45)和4.62%(A-4.62)的4种实验饲料.在淡水养殖5周后,对上述每组虹鳟分别进行为期2d(SA-2)和4d(SA-4)的海水驯化,SA-2为首日从盐度0升至15,次日升至本地海水盐度27;SA-4首日升盐同SA-2,随后每天以4/d的升盐速度至盐度27.在淡水养殖结束和入海后的1d、7d和21d采样并测定虹鳟渗透调节、抗氧化和免疫等指标.结果显示,在淡水养殖结束后,A-4.62组虹鳟末体重、增重率显著低于其他组,表明饲料Arg含量过高会使虹鳟生长受到抑制.在两种驯化方式下,随着入海时间推移,A-3.45和A-4.62组虹鳟血清K+含量先升高后恢复,表明两组虹鳟离子转运能力较好;在入海后21d时,各组虹鳟肝脏总抗氧化能力(T-AOC)显著高于其相应淡水值,而A-3.45组虹鳟的综合生物标志物响应(IBR)最小,表明A-3.45组可能所受盐度胁迫较小.相比于SA-2方式,SA-4方式下各组虹鳟渗透压较平稳,表明SA-4方式更有利于虹鳟维持其渗透平衡.此外,在SA-2方式入海1d时,A-3.45组虹鳟将体内多余Na+排出体外,使其更好适应海水环境;随着入海时间推移,A-3.45组虹鳟血清溶菌酶(LZM)含量显著升高,表明入海后A-3.45组的体液免疫力显著提高.在SA-4方式入海21d时,A-3.45组虹鳟降低鳃NKA活力来减少Cl-流入,从而更好维持离子平衡.综上,在两种驯化方式下,饲料Arg含量为3.45%时,虹鳟的生长好,适应能力更强.

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)是C4光合关键酶,有助于植物在非生物胁迫下抵御逆境.异子蓬(Suaeda aralo-caspica)是一种无须Kranz结构即可在单细胞中高效执行C4光合作用的荒漠盐生植物,在C3作物遗传改良方面具有天然优势.以转异子蓬SaPEPC2基因烟草(Nicotiana tabacum)为材料,探讨了其抗旱功能和光合性能.结果表明,过表达SaPEPC2提高了烟草叶片持水能力,可保持叶绿素稳定;积累更多的渗透调节物质,增强了抗氧化酶活性,进而降低了植株体内的活性氧水平,减轻膜损伤程度;同时还增强了烟草抗旱相关基因和内源光合基因的表达,提高了PEPC活性和净光合速率,可能是促进了烟草体内的"类C4微循环"途径所致.研究结果为进一步利用异子蓬单细胞C4途径PEPC基因培育高光效抗逆农作物品种奠定了基础.

以γ射线诱变籼稻双科早(Oryza sativa subsp.indica cv.'Shuangkezao')获得的早熟鲜绿突变体pe-1为实验材料,在三叶期和分蘖期进行弱光胁迫,探讨pe-1与野生型在形态特征、非生物胁迫相关酶活性及其调控基因表达量、叶绿素含量、叶绿体合成与降解及光形态建成相关基因表达对弱光响应的差异.结果表明,与野生型相比,弱光胁迫后,pe-1叶片黄化程度显著降低,株高和叶面积显著增加;三叶期和分蘖期的叶片中不同叶绿素含量变化不同.此外,pe-1叶绿素含量增加,且其抗氧化应激反应相关酶过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的活性及相关基因的表达量均高于野生型,表明在弱光胁迫下pe-1活性氧清除能力增强,适应能力更强.pe-1的光形态建成相关基因表达量高于野生型,表明弱光处理下pe-1的光接收能力更强.综上,pe-1突变体具有抵御弱光胁迫的潜力,该结果有助于耐弱光水稻品种的选育.

植物在生长发育过程中面临各种非生物胁迫.其中干旱胁迫严重影响作物生长,降低其产量.植物中以TB2/DP1结构域为特征的HVA22蛋白参与调控生长发育和非生物胁迫响应.然而,HVA22在番茄(Solanum lycopersicum)干旱胁迫响应中的功能尚不清楚.该研究探索了番茄SIHVA22/基因的功能.结果表明,番茄SIHVA22I与其它双子叶植物中的HVA22I同源蛋白具有较高的序列相似性.表达模式分析显示,SIHVA22/基因表达受干旱胁迫和植物激素(ABA和MeJA)诱导.此外,通过酵母(Saccharomyces cerevisiae)异源表达和病毒诱导基因沉默技术沉默番茄SIHVA22/基因,验证了SIHVA22/基因的抗旱功能.干旱处理后沉默植株表现出较高的过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量,以及较低的O2-·清除率,且其超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性较对照显著降低.综上表明,S/HVA22/基因在番茄抵御干旱胁迫中发挥重要作用.

镉(Cd)胁迫严重限制植物生长,因此鉴定与植物镉胁迫耐受性相关的基因尤为重要.课题组前期通过转录组数据筛选获得番茄UDP-糖基转移酶基因(SlUDP)响应植株镉胁迫反应.本研究克隆SlUDP基因编码区全长序列,该基因在叶片和果实中表达量较高,受镉胁迫诱导上调表达.酵母耐镉性分析表明,转入SlUDP基因提高了酵母镉胁迫的耐受性.进一步获得SIUDP过表达拟南芥株系,CdCl2胁迫下(40、60、80μmol/L),与野生型相比,过表达拟南芥株系的子叶失绿程度下降;发芽率、根长和种子存活率提高,而丙二醛含量下降,可溶性糖含量、超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性增加,且金属离子转运蛋白基因ZIP1、IRT1、CSD1和COPT2的表达水平显著高于野生型.结果表明,SlUDP过表达株系通过调节抗氧化酶系统,提高植株清除活性氧能力,降低膜脂过氧化程度,提高金属离子转运等方面提高植株耐镉性.本研究为糖基转移酶基因在植物耐受镉胁迫中的作用研究提供一定的理论依据,并为园艺植物抗性分子育种提供了候选基因.

环境臭氧(O3)已成为影响植物生长发育的重要生态因子.为探究地面O3污染对蔬菜形态学特征及营养指标的影响,选罗马直立生菜(Lactuca sativa var.roman)为实验材料,采用开顶式气室开展熏蒸实验.实验设置4个O3熏蒸浓度(NF:未过滤的环境空气;NF40:环境空气+40 nmol/mol;NF80:环境空气+80 nmol/mol;NF 120:环境空气+120 nmol/mol),每个处理设置3个重复组,分析评价O3污染对植物造成的可见伤害、生产量、叶片解剖学特征以及食用部位营养指标的影响.研究表明:(1)O3熏蒸对生菜叶片产生不可逆的可见伤害,叶片出现浅黄色斑点和棕色斑点,且随着熏蒸时间延长,叶片出现黄化,大面积的坏死斑块,衰老加速.(2)高浓度O3胁迫显著降低了生长阶段的株高(P＜0.05).与NF组相比,NF40、NF80、NF120组分别使生物量下降5.90％、14.99％、39.21％.(3)随着O3熏蒸浓度升高,气孔密度增加,气孔开度减小.叶片厚度、海绵组织厚度、栅栏组织厚度与O3暴露剂量AOT40呈显著负相关关系(P＜0.05).(4)高浓度O3暴露使蔬菜中Ca、Na、Fe、Zn、Mg等元素含量显著降低,脂肪和蛋白质含量增加,生菜的营养指标发生改变.研究表明,罗马直立生菜对环境O3污染敏感,其生长发育及营养指标在O3胁迫条件下发生明显变化.目前,关于O3污染对蔬菜形态学特征影响的研究较少,研究系统探讨蔬菜的叶片厚度、栅栏组织、海绵组织、气孔密度及开度等形态学指标在臭氧污染条件下的变化.蔬菜的品质是关系到"三农"问题的重要方面,研究探讨了臭氧污染对蔬菜的产量及营养指标的影响,可为O3污染条件下蔬菜的生产提供科学参考.

为探讨坡柳(Dodonaea viscosa)在珊瑚砂环境的适应能力,设置全光、遮阴、黑暗3个光照处理,并采用梯度控水法设置正常控水、中度胁迫、重度胁迫3个水分梯度,对坡柳幼苗在光照和水分双因素处理下抗逆生理指标的变化进行了研究.结果表明,干旱胁迫和光照控制及其交互作用均对坡柳幼苗的丙二醛(MDA)、可溶性蛋白(SP)和脯氨酸(Pro)含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性有显著影响(P<0.05);遮阴和黑暗处理的MDA含量维持在较低水平;黑暗条件下SOD活性随胁迫程度增加而升高;全光和正常控水下POD活性最高;随光照强度减弱,CAT活性逐渐升高;遮阴和水分重度胁迫下SP含量最高,遮阴和水分中度胁迫Pro含量最高.因此,光照和水分对坡柳幼苗生长具有交互作用,在特殊生境生态修复实践中,给予坡柳幼苗适当遮阴的同时应保证适当水分有利于幼苗生长.