我国北方春季土温回升慢,常使苹果根系遭受亚低温胁迫.糖在根系响应低温胁迫过程中充当着营养成分和信号分子的双重功能.为探究不同外源糖对根区亚低温下山定子生长和养分吸收的影响,本试验设置对照(CK)、根区亚低温(L)、根区亚低温+蔗糖(LS)、根区亚低温+果糖(LF)和根区亚低温+葡萄糖(LG)5个处理,分析了山定子幼苗生长参数、叶片光合特性和不同组织矿质元素含量.结果表明:与CK相比,L处理后山定子株高、根系生长参数、地上部生物量、叶片光合和荧光参数及叶绿素含量均显著降低;除根系钙(Ca)含量显著升高外,山定子幼苗中的氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)和镁(Mg)含量均显著降低.与L处理相比,外源蔗糖、果糖和葡萄糖处理后,山定子叶片光合和荧光参数、叶绿素含量、生长参数均不同程度升高;根中N和P含量显著增加;茎中N、P和K含量显著增加,茎中Ca含量只在蔗糖处理后显著增加;叶中N、P、K、Ca和Mg含量均显著增加.综上,根区亚低温下外源糖处理可提高山定子叶片光合效率,促进矿质元素吸收,进而缓解根区亚低温对植株生长发育的抑制,且蔗糖处理效果好于果糖和葡萄糖处理.

膨胀素(expansin,EXP)通过调控细胞壁的松弛在植物应对环境胁迫过程中起着重要作用.为研究EXP基因在大豆应对非生物胁迫过程中的作用,该文对大豆中的两个EXP基因(GmEXPB5 和GmEXPB7)及其蛋白序列进行生物信息学分析,通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测基因表达量.结果表明:(1)GmEXPB5 和GmEXPB7 分别位于大豆第 10 号和第 12 号染色体上,编码的蛋白序列长度分别为 272 和 267个氨基酸.GmEXPB5 蛋白分子量为 29.07 kD,理论等电点为 7.51;GmEXPB7 蛋白分子量为 29.09 kD,理论等电点为 8.66.GmEXPB5 和GmEXPB7 均为稳定的亲水蛋白且定位于细胞壁中.GmEXPB5 和GmEXPB7蛋白均含有一段信号肽序列和一个保守的DPBB_1 结构域.(2)GmEXPB5 蛋白与鹰嘴豆CaEXPB15 蛋白亲缘关系最近,GmEXPB7 蛋白与密花豆、赤豆和豇豆的EXPB3 蛋白有着较近的亲缘关系.(3)GmEXPB5和GmEXPB7 在大豆根、茎和叶中均有表达且它们在根和叶中的表达量均显著高于茎中的表达量.(4)GmEXPB5 和GmEXPB7 在大豆幼苗中可以响应盐、干旱和低温胁迫.(5)GmEXPB5 启动子区域含有 2 种与逆境相关的顺式作用元件(ABRE和ARE);GmEXPB7 启动子区域含有 5 种与逆境相关的顺式作用元件(ABRE、ARE、CGTCA-motif、TC-rich repeats和MBS).综上所述,GmEXPB5 和GmEXPB7 能够参与大豆对非生物胁迫的应答.

[目的]脂肪酸脱氢酶(fatty acid desaturase,FAD)是一类催化植物不饱和脂肪酸合成的关键酶,在植物生长发育及逆境胁迫响应中起重要作用.鉴定番茄SlFAD基因家族,为番茄SlFAD基因家族功能研究及遗传改良提供理论依据.[方法]采用生物信息学方法,对其基因家族成员进行鉴定,并对其理化性质、基因结构、系统发育树和表达模式等方面进行研究.[结果]在番茄基因组中共鉴定出 26 个SlFAD基因,可分为 4 个亚族;理化性质分析显示SlFAD蛋白的氨基酸个数在 119-912 个之间,分子量介于 13 288.27-102 522.25 Da,SlFAD蛋白在番茄中主要以碱性蛋白的性质存在,大部分SlFAD家族成员为稳定蛋白和亲水性蛋白;亚细胞定位预测SlFAD基因家族成员主要存在于内质网;基因特征分析显示同一亚族间的成员具有较为相似的基因结构和保守基序;启动子顺式作用元件分析显示数量最多的是光响应与激素响应相关的元件;染色体定位显示 26 个SlFAD家族成员共分布在 10 条染色体上,6 号和 12 号染色体上成员最多;二级结构预测显示 26 个SlFADs家族成员均以α-螺旋和β-转角为主;转录组数据及RT-qPCR分析表明SlFAD1、SlFAD4 和SlFAD18 基因在成熟花药中高度表达,SlFAD23 在根尖中高度表达,说明SlFAD1、SlFAD4 和SlFAD18可能参与花药发育,SlFAD23可能参与根尖发育;低温胁迫下,SlFAD6和SlFAD21表达量被抑制,说明SlFAD6 和SlFAD21 可能与低温响应有关系,SlFAD1 和SlFAD14 在低温胁迫初期显著上调,随后又被抑制,说明该基因在低温胁迫初期发挥重要作用.[结论]SlFAD基因家族在番茄根尖、叶片、花药的生长发育过程及低温胁迫中发挥重要作用.

[目的]探讨不同嫁接方式缓解甜瓜幼苗低温伤害的生理机制,为选取适宜嫁接方式以提高甜瓜低温抗性提供理论依据.[方法]以2个厚皮甜瓜品种和1个薄皮甜瓜品种为接穗,'白籽南瓜'为砧木,并以甜瓜自根苗为对照,考察3类嫁接苗(双根嫁接、靠接、贴接)在15 ℃/10 ℃低温处理前、中、后期(复温)叶片的光合色素含量、光合气体交换参数、细胞膜透性及抗氧化酶活性变化特征.[结果](1)各甜瓜品种各类嫁接苗叶片的光合色素含量、光合气体交换参数在低温处理下均显著降低,在复温后均比低温处理有所上升,并以贴接苗下降幅度最小,上升幅度最大;(2)各甜瓜品种各类嫁接苗叶片相对电导率、丙二醛含量、过氧化氢含量及超氧阴离子产生速率在低温处理下均显著升高,在复温处理后均比低温处理有所下降,并以贴接苗上升幅度最小,下降幅度最大;(3)各甜瓜品种各类嫁接苗叶片超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性在低温处理下均显著提高,在复温处理后均比低温处理显著升高,并均以贴接苗上升幅度最为显著.[结论]3种嫁接方式均可显著增强低温胁迫和复温后甜瓜幼苗抗氧化酶活性,有效降低活性氧积累,维持光合能力,提高低温耐受性,并均以贴接方式表现最佳.

Trihelix转录因子的功能使其在许多非生物逆境胁迫中都具有重要作用,尤其表现为参与低温、干旱、洪涝、盐碱、脱落酸、茉莉酸甲酯等众多非生物胁迫的信号途径.然而目前对人参Trihelix基因家族的研究还较少.该研究从人参基因组数据库中鉴定筛选出41个Trihelix基因家族成员,使用生物信息学方法分析家族成员理化性质、顺式作用元件、亚细胞定位、染色体定位与非生物胁迫诱导的表达模式.结果表明人参Trihelix家族成员85％定位于细胞核中,Trihelix蛋白二级结构以无规则卷曲和a螺旋为主.在Trihelix的启动子区域鉴定出了与低温、激素响应、生长发育等多种非生物胁迫相关的顺式作用调节元件.通过对模式植物拟南芥和人参进行种间的Trihelix转录因子共线性分析发现人参与拟南芥之间共有共线性基因对19个,仅3、6、12号染色体不存在共线性基因对.qRT-PCR分析结果表明基因GWHGBEIJ010320.1在低温胁迫下表达量显著上调,显著响应低温胁迫.该研究为今后探讨人参Trihelix转录因子在人参非生物胁迫以及人参生长发育过程中的功能奠定了基础.

甘薯在储藏过程中受到低温冷害会大大降低甘薯的商品价值,因此研究甘薯耐低温储藏的分子机制,减少低温在甘薯储藏过程中的影响具有重要意义.本研究选取了较耐低温储藏、不耐低温储藏以及表现居中的3个甘薯品种商薯19(S19)、烟薯25(Y25)和苏薯16(S16),分别在9℃和6℃储藏35 d.提取上述处理的薯块总RNA进行转录组测序和比较分析,发现与对照相比,S19在低温储藏后的差异表达基因较少,而Y25则相反,S16居中.差异表达基因KEGG和GO分析发现,甘薯块根在低温胁迫下蛋白酶体相关基因的表达水平较高.最终,通过比较不同品种不同温度下的转录组数据,得到响应储藏期低温胁迫的候选基因Ibat.Brg.02F G010830,该基因注释为冷胁迫响应类受体蛋白激酶.qRT-PCR验证该基因的表达与转录组数据相一致.进一步分析了该基因及其等位基因和同源基因的进化关系,并分析了该基因在不同品种中的变异.本研究将为甘薯低温储藏响应机制解析以及耐低温储藏品种的选育提供支撑.

春季低温通常发生在冬小麦孕穗期,导致小麦大幅减产.本研究选用低温反应敏感型小麦品种'皖麦52'和低温反应迟钝型小麦品种'烟农19'作为试验材料,在孕穗期将小麦盆栽置于人工气候室内进行低温处理(-2和0℃),低温处理结束后分别喷施浓度为10、20、30 mg·L-1的6-苄氨基腺嘌呤(6-BA)溶液,以喷施等量蒸馏水作为对照,探讨孕穗期低温胁迫后喷施6-BA对小麦旗叶部分生理特性、产量和品质的影响.结果表明:与对照相比,外源喷施6-BA处理的小麦幼穗形态较为饱满,小花形态得到改善,穗下节间维管束数目增加;6-BA促进了小麦旗叶可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸的积累;过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性提高,丙二醛含量降低.外源喷施6-BA后小麦退化穗数减少,穗粒数和千粒重提高,籽粒蛋白质、湿面筋含量和沉降值增加.综上,外源喷施6-BA可以有效缓解低温胁迫对小麦旗叶和产量造成的影响.在本试验条件下,喷施6-BA溶液对烟农19的缓解效果要高于皖麦52,其中以喷施20 mg·L-1的6-BA溶液对低温胁迫的缓解效果最好.

入侵种被传至一个新的区域后,在面对当地某些生态因子的胁迫时如何发生适应性变化,是入侵生物学研究的一个重要课题.这方面信息对评价物种的入侵性、制订防控策略具有重要指导意义.入侵性蚂蚁作为无脊椎陆生动物中入侵最成功、危害最严重的一类,其生物学、生态学已得到大量研究,许多报道表明它们在定殖和扩张过程中会发生适应性变化.基于30多年的文献资料,从蚁群社会结构、超级蚁群形成能力、个体大小、觅食行为、种间竞争、天敌防御、适应低温能力、生态位转变等多个角度进行了全面总结,并针对这些方面适应性变化的机制,从表型可塑性、适应性进化、自身遗传学基础、与共生微生物的互利关系等角度进行了剖析.提出了今后有待重点研究的几个问题.将有助于深化对蚂蚁成功入侵机制的认识,为推进我国红火蚁(Solenopsis invicta Buren)、小火蚁(Wasmannia auropunctata Roger)等入侵性蚂蚁的研究与治理提供参考.

[目的]bHLH转录因子广泛存在于植物中,是调控植物生长发育和响应逆境胁迫的重要转录因子家族之一.从金钗石斛全基因组中鉴定DnbHLHs转录因子家族,分析其表达特点,为后续深入研究DnbHLHs转录因子的生物学功能奠定基础.[方法]利用生物信息学方法从金钗石斛全基因组中鉴定出bHLH转录因子家族成员,并对其理化特征、系统进化关系、基因结构、染色体定位和启动子顺式作用元件等进行分析,利用转录组数据和RT-qPCR分析DnbHLHs转录因子的组织表达模式和不同非生物胁迫下的表达规律.[结果]在金钗石斛中共鉴定出 137 个bHLH转录因子,DnbHLHs蛋白的氨基酸数量为 85-1 260,分子量为 9 855.23-140 024.19 Da,等电点为 4.52-10.66,不稳定系数为 31.94-87.42,脂溶指数为 56.66-106.06,亲水指数为-0.815-0.185.DnbHLHs分布于金钗石斛的 19 条染色体上,都存在bHLH结构域,与拟南芥的bHLH同源,且组内、种间存在着共线性关系.基因表达模式分析显示,DnbHLHs家族成员存在组织表达特异性,且DnbHLH26 和DnbHLH33 对多种逆境胁迫有响应.[结论]从金钗石斛全基因组中鉴定出 137 个DnbHLHs转录因子家族成员,该家族成员的理化性质和保守基序存在特异性和多样性的特征,不同DnbHLHs转录因子之间具有组织表达差异性,且DnbHLH26 主要受高盐和高温胁迫的诱导,DnbHLH33 主要受高盐、高温和低温胁迫的诱导.

[目的]REVEILLE家族基因具有重要生物学功能,而在甘蓝型油菜(Brassica napus L.)中该家族基因研究较少,深入认识甘蓝型油菜中RVE家族基因功能及其与非生物胁迫的关系.[方法]利用生物信息学方法,在甘蓝型油菜、白菜(Brassica rapa)和甘蓝(B.oleracea)中分别鉴定到 33、16 和 16 个RVE基因,并对其系统进化、染色体定位、基因结构和理化性质以及启动子顺式元件进行分析.[结果]所有的RVE蛋白被分为两个亚家族.33 个BnaRVE分别定位在 18 条A亚基因组的染色体和 15条C亚基因组的染色体上.大部分成员属于较稳定的疏水蛋白;多数Ka/Ks值小于 1,说明该家族受到强烈的纯化选择作用.基因结构变异较大,内含子数目在 4-11 之间.共线性分析结果表明,甘蓝型油菜和拟南芥、白菜、甘蓝存在大量的同源基因.大部分甘蓝型油菜RVE家族成员在子叶和叶都有表达且表达量最多.BnaRVE启动子上含有大量与激素和生物逆境相关的元件,通过定量PCR分析,4 个BnaRVE在ABA与MeJA诱导和低温胁迫下的表达量显著上调.[结论]在甘蓝型油菜基因组中鉴定出 33 个BnaRVE家族成员.不同基因在不同发育时期和不同组织中表现出不同的表达模式.不同基因对各种胁迫存在响应,且表达模式不一.RVE家族成员对ABA、MeJA和冷胁迫具有正向响应功能.