目的:全缘铁线莲(Clematis integrifolia L.)是铁线莲属直立多年生草本或亚灌木,有很高的观赏价值,了解种子休眠特性及破眠方法可为其引种驯化和园林应用提供科学依据.方法:以全缘铁线莲种子为研究材料,通过纸培法探究控制条件下种子休眠及萌发的生物学特性.结果:果实形态成熟时种子尚不具备发芽能力,种子生活力为86.33%±2.87%,种皮(包括瘦果果皮)透水性良好,种胚无吸水障碍.种子浸取液对小白菜种子发芽及幼苗生长有显著抑制作用.果实形态成熟时种胚发育尚不完全,低温层积能促进种胚发育.低温层积90 d可将种子发芽率提高到73.33%±4.71%.使用200 mg·L-1赤霉素浸种24 h可使种子发芽率提高到61.11%±5.67%.结论:全缘铁线莲种子休眠是由于萌发抑制物和种胚分化不完全而导致的形态生理休眠,播种前将种子低温层积90 d或使用200 mg·L-1赤霉素浸种24 h可以有效打破种子的休眠从而促进种子萌发.

以伊藤杂种'和谐'(Itoh hybrids'He Xie')的鳞芽为材料建立离体快繁技术体系,可克服传统方法繁育较慢的缺点,加速伊藤杂种优良品种的繁育推广.采用单因子试验设计,分别探究不同灭菌时间、不同植物生长调节剂浓度、不同根诱导时间以及不同生根苗等级对'和谐'组培苗启动、增殖、生根和驯化效果的影响.结果表明,用2％次氯酸钠溶液的最佳灭菌时间为12分钟,鳞芽污染率为9.09％;最佳初始培养基配方为MS+1.5 mg·L-1 6-BA+0.2 mg·L-1 GA3+0.5 mg·L-1 AgNO3;最佳增殖培养基配方为MS+450 mg·L-1 CaCl2+0.5 mg·L-1 6-BA+0.2 mg·L-1 IBA+0.2 mg·L-1 GA3+0.5 mg·L-1 AgNO3,增殖系数为3.3;无根苗在根诱导培养基1/2MS+1.0 mg·L-1腐胺+2.0 mg·L-1 IBA上,经4℃低温暗培养8天后常温光照培养30天,再转入根形成培养基1/2MS+1.0 g·L-1 AC,培养20天生根率达66.7％;苗移栽的基质为珍珠岩:蛭石:草炭土=1∶1∶1(v/v/v),移栽60天后,一级苗成活率最高为52.0％,二级苗和三级苗则大部分死亡,表明生根质量对移栽成活至关重要.

耐寒性的高低极大程度上影响螨类的越冬存活以及分布扩散情况.螨类耐寒性评估的主要指标是过冷却点以及低温胁迫下的致死温度和致死时间.螨类耐寒性通常具有可塑性,不同发育时期、滞育、季节变化以及冷驯化均会影响耐寒性,而耐寒性的变化涉及复杂的分子水平以及生理生化物质的变化.本文简要介绍了目前评估螨类耐寒性的生物学指标以及影响螨类的耐寒性的因素,总结了螨类耐寒性变化所涉及的生理生化和分子机制,探讨了目前螨类耐寒性需要进一步研究的科学问题,并对螨类耐寒性研究的生态学意义进行了展望.以期对螨类耐寒性的深入研究提供参考,促进害螨的综合防治和天敌捕食螨的开发利用.

以矮抗58小麦为材料,探究在冷驯化条件下,外源茉莉酸甲酯对小麦幼苗生理生化特性及抗冻应答因子表达的影响.实验设置两组小麦幼苗,分别用双蒸水和100 μmol/L茉莉酸甲酯溶液喷施4℃低温处理组,低温处理一周.生理生化结果表明,100 u mol/L浓度外源茉莉酸甲酯喷施处理的小麦幼苗存活率达91％,较低温处理组显著升高,细胞内SOD、CAT和POD活性分别较双蒸水喷施对照组活性升高34％、50％和14％,胞内可溶性蛋白含量增加30％,游离脯氨酸含量提高14％,MDA含量相对下降5％,实验组与对照组间具显著性差异;实时荧光定量PCR结果表明,100 μmol/L外源茉莉酸甲酯处理可显著升高冷驯化条件下小麦幼苗中抗寒应答转录因子TaCBFⅣd-B4、TaCBFⅢd-B19、TaCBFⅢc-D3和TaCBFⅢd-D19表达量,其中TaCBFⅣd-B4抗冻应答转录因子表达量最高.结果表明,100 μmol/L外源茉莉酸甲酯的喷施能够增强小麦对低温胁迫的耐受能力.

为了探究温度对宽鳍鱲(Zacco platypus)运动能力和行为特征的影响,分别在15和25℃的水温下对捕捞自乌江重庆武隆段的宽鳍鱲进行了为期3周的温度驯化,随后对其临界游泳能力、快速启动能力和行为特征(活跃性和隐匿行为)进行了测定.结果表明:相比25℃组,低温下(15℃)实验鱼临界游泳速度、最大代谢率、日常代谢率和代谢范围均显著降低(P＜0.05);低温下快速启动参数中最大速度、最大加速度和120 ms移动位移均显著降低(P＜0.05),但反应时滞无显著变化;此外,低温下实验鱼活跃性显著降低,而隐匿行为显著增加(P＜0.05);提示低温下宽鳍鱲运动能力的整体水平显著下降,对温度反应较为保守的快速启动反应时滞可能是低温下宽鳍鱲应对捕食压力的重要方式,而行为上降低活跃性和提高隐匿行为可能是对运动能力降低的补偿.

能量代谢的适应性调节是小型哺乳动物应对环境季节性变化的主要策略之一.为探讨不同温度下动物在代谢产热能量支出与脂肪累积之间的权衡策略,以成年雄性黑线仓鼠为研究对象开展了3个实验:实验1将动物驯化于高脂和低脂食物;实验2将动物暴露于低温(5℃)和暖温(30℃);实验3将饲喂高脂食物的动物暴露于低温.以食物平衡法测定摄食量、摄入能和消化率,以开放式氧气分析仪测定代谢产热,以索氏抽提法测定脂肪含量.结果发现,取食高脂食物的黑线仓鼠摄食量显著减少,但脂肪累积显著增加;暖温下摄食量显著减少,但体脂含量显著增加,低温下摄食量显著升高,但体脂含量显著减少;饲喂高脂食物的黑线仓鼠在低温下摄人能显著增加,非颤抖性产热增强,但体脂含量显著降低.结果表明高脂食物对黑线仓鼠体脂累积的影响与环境温度有关,低温诱导脂肪动员,暖温促进脂肪贮存;低温下黑线仓鼠增加能量摄入不能完全补偿用于产热的能量支出,导致脂肪动员增加;暖温下代谢产热降低是脂肪累积的主要因素;与能量摄人相比代谢产热的能量支出在体脂累积的适应性变化中发挥更重要的作用.

为了充分开发利用菌核多孔菌Polyporus tuberaster资源,对采自吉林省露水河东升林场的野生菌核多孔菌进行分离纯化获取纯菌株作为实验材料,采用十字划线法研究固体培养条件下不同碳源、氮源、pH和温度对其菌丝生长的影响,从以上4个单因素实验中选出3个最优水平进行正交实验.结果表明,菌核多孔菌P.tuberaster的最适培养条件为:碳源糊精粉(20mg/mL)、氮源酵母浸粉(2mg/mL)、pH 5.0、温度25℃.在最适培养条件下采用试剂盒测定液体培养条件下菌株的产酶活力,结果表明,菌核多孔菌产漆酶能力较强,酶活力最高可达386.96U/L;木质素过氧化物酶活力仅为5.23U/L;未检测到锰过氧化物酶.出菇实验中,二级种选用麦粒菌种,500mL罐头瓶装干料160g,每瓶接种蚕豆大小菌块3-4块,25℃培养,菌丝满瓶时间为20d;栽培种配方为阔叶树木屑78％、麦麸20％、石灰粉1％、石膏1％、含水量65％左右,17cm×33cm×0.05cm栽培袋装干料520g,每袋接种蚕豆大小二级种3-4块,菌丝发菌时间为26d;在92％-95％空气湿度、一定散射光和20-21℃低温刺激下培养13d后原基分化形成菇蕾,此后加大空气湿度至97％-98％并保持温度24-25℃培养32d后子实体成熟.

该研究以天山雪莲(Saussurea involucrata)的转录组数据为基础,利用Premier 5.0设计1对特异性引物SiICE2-Up和SiICE2-Down,以天山雪莲cDNA为模板克隆得到天山雪莲SiICE2基因的开放阅读框(ORF),对其进行生物信息学分析;构建植物表达载体pCAMBIA2300-35S-SiICE2-Nos,利用农杆菌介导法导人番茄(Lycopersicon esculentum),通过PCR和RT PCR对转化植株进行验证,qRT-PCR分析转SiICE2基因番茄株系SiICE2基因的相对表达量;将转SiICE2基因型和野生型番茄在0℃处理后,进行抗寒性分析.结果表明:(1)成功克隆得到天山雪莲SiICE2基因,其大小为462 bp,共编码153个氨基酸,系统进化分析发现SiICE2蛋白与菜蓟(Cynara scolymus L)亲缘关系最近.(2)成功构建了植物表达载体pCAMBIA2300-35S-SiICE2-Nos,经农杆菌介导法侵染番茄,PCR鉴定表明共有9株为转SiICE2基因番茄植株.(3)膜生理指标测定结果显示,随着低温处理时间的增加,转SiICE2基因型番茄的相对电导率、丙二醛含量均显著低于野生型,在处理时间为24 h时,转SiICE2基因型番茄相对电导率比野生型低31.7％,丙二醛含量比野生型低4.2 μmol/g.(4)抗氧化酶活性测定结果显示,随着低温处理时间的增加,转SiICE2基因番茄植株的POD、CAT和SOD活性均呈现持续递增趋势,野生型呈先逐渐升高后降低的趋势,且各处理时间内转SiICE2基因番茄的POD、CAT和SOD活性均显著高于野生型.研究发现,天山雪莲SiICE2基因可以显著增强非低温驯化番茄的抗寒性.

[目的]丝氨酸蛋白酶 (serine protease, SP) 是一类以丝氨酸为活性中心的重要的蛋白水解酶.本研究旨在克隆获得沙葱萤叶甲Galeruca daurica丝氨酸蛋白酶基因, 分析其对温度胁迫的响应, 以期为进一步揭示沙葱萤叶甲耐温性的调控机制及其他生理功能奠定基础.[方法]根据沙葱萤叶甲2龄幼虫转录组数据, 采用RACE技术克隆得到沙葱萤叶甲丝氨酸蛋白酶基因的cDNA全长序列, 并进行生物信息学分析;应用qPCR技术检测其在不同温度 (-10,-5, 0, 5, 25和35℃) 下处理1 h后及25℃下恢复30 min后在沙葱萤叶甲2龄幼虫中的表达量变化.[结果]自沙葱萤叶甲克隆获得一个丝氨酸蛋白酶基因, 命名为GdSP (GenBank登录号:MG797556).该基因全长1 110 bp, 开放阅读框969 bp, 编码322个氨基酸;蛋白预测分子量35.41 kD, 等电点5.61;编码蛋白具有丝氨酸蛋白酶的典型特征, 具有一个跨膜结构, 无信号肽.同源序列比对和系统发育分析表明, GdSP与光肩星天牛Anoplophora glabripennis SP的同源性最高, 氨基酸序列一致性为30.53％.qPCR测定结果表明, 不同温度处理间2龄幼虫中GdSP表达量差异不显著, 但对各高低温 (-10℃除外) 胁迫处理回温后GdSP表达量显著上升.[结论]快速冷驯化对沙葱萤叶甲丝氨酸蛋白酶基因表达无显著影响, 而回温可诱导其上调表达.

通过转基因烟草(Nicotiana tabacum)验证天山雪莲(Saussurea involucrata)△9硬脂酰-ACP脱饱和酶基因SiSAD与拟南芥(Arabidopsis thaliana)中同源基因AtFAB2的抗寒性功能.利用农杆菌介导法将植物表达载体PSiSAD:AtFAB2和PSiSAD:SiSAD导入烟草,然后将2种转基因和野生型烟草分别置于20℃、10℃、5℃、0℃及-2℃下处理2小时,检测其相对电导率、丙二醛(MDA)含量、叶绿素荧光参数(Fv/Fm)及脂肪酸含量.将-2℃处理2小时后的植株置于25℃培养1周进行生长恢复实验.结果表明,生长恢复实验中转SiSAD基因烟草的恢复效果显著优于转AtFAB2基因和野生型烟草.在0℃和-2℃处理2小时后,转SiSAD、AtFAB2基因型和野生型烟草的相对电导率和丙二醛含量呈现显著递增趋势;转SiSAD、AtFAB2基因型烟草的Fv/Fm显著高于野生型烟草,其中,转SiSAD基因烟草的Fv/ Fm显著高于转AtFAB2基因烟草.转AtFAB2基因型和野生型烟草的油酸(C18∶1)含量随着温度的降低逐渐升高后降低并在0℃时达到最高值;而转SiSAD基因型烟草C18∶1含量持续升高,并在-2c时达到最高值,其含量分别是转AtFAB2基因型和野生型烟草的1.58倍和1.7倍.以上结果表明,天山雪莲△9硬脂酰-ACP脱饱和酶基因SiSAD与拟南芥中同源基因AtFAB2均可以显著增强非低温驯化烟草的抗寒性,但是SiSAD基因效果显著优于AtFAB2.