[目的]旨在探究纳米硒(SeNPs)对铅(Pb)胁迫烟草幼苗的生长、抗逆性、铅吸收和转运的影响,以揭示SeNPs的促生效应、富硒和阻滞铅吸收及转运的机制.[方法]以普通烟草(Nicotiana tabacum)为研究对象,通过盆栽实验设置不同处理,包括低剂量(100 mg/L)和高剂量(200 mg/L)Pb胁迫,无机硒(Na2SeO3)、SeNPs处理和空白对照组.测定各处理组烟草幼苗的生物量、光合生理参数、抗氧化酶活性、脂质过氧化产物含量以及相关基因表达水平,分析铅和硒在植物体内的含量和分布.[结果]与对照组相比,硒处理显著促进了烟草幼苗的生长和光合作用,SeNPs促生效应更显著.硒处理还增强了烟草幼苗的抗氧化酶(SOD、POD和APX等)活性和抗氧化物质(抗坏血酸和谷胱甘肽等)的含量,降低了脂质过氧化产物(H2O2 和MDA)的积累.在铅胁迫条件下,硒处理可显著提高烟草幼苗中硒的含量,同时降低铅的吸收和转运率.[结论]纳米硒能显著提高植物生物量,保护光合系统,激活抗氧化系统,阻滞铅吸收和转运,促进植物硒富集和改善植物对铅胁迫的抗性.

目的 克隆获得丹参SmCYP76S7 基因序列,并对其进行生物信息学和表达特性分析.方法 克隆获得SmCYP76S7的 cDNA 及基因组 DNA 序列,运用生物信息学软件对该基因及其编码蛋白进行结构和理化性质分析.构建融合表达载体pEGAD-SmCYP76S7-eGFP,转化烟草后分析SmCYP76S7 蛋白的亚细胞定位.利用qRT-PCR测定SmCYP76S7 基因在各器官中的表达量,同时分别利用不同光质和茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)处理丹参幼苗和丹参毛状根,探究SmCYP76S7基因对光质和MeJA的响应.结果 SmCYP76S7 基因包含 2个外显子和 1 个 1 506 bp的开放阅读框,编码 501 个氨基酸.该基因在根、茎、叶和花中均有表达,其中花中表达量最低.SmCYP76S7 蛋白除定位于内质网外,还分布于多个细胞结构.SmCYP76S7 基因的表达在红光处理和MeJA处理样品中显著上调,是典型的光和MeJA诱导基因.结论 SmCYP76S7 基因是CYP76 家族成员,结合其表达特性和同家族其他成员的催化活性,该蛋白很可能参与丹参酮类成分的生物合成,其具体的生物学作用值得进一步深入挖掘.

本研究将球孢白僵菌Beauveria bassiana和摩西球囊霉菌Glomus mosseae作为混合菌剂接种于烟草.设置了未施菌(CK)、单施球孢白僵菌(BB)、单施摩西球囊霉菌(GM)和混合施菌(MIX)4 个不同处理,并对田间烟草整个生长周期的农艺性状、叶绿素 SPAD 值、干物质积累和石油醚提取物(PEE)含量进行了测定.结果表明:混合施菌处理能显著提高苗期根系的农艺性状,表现出对根系的促生作用;幼苗的干物质积累也得到显著提升.移栽后,混合施菌处理的植株的最大叶面积、叶片数、茎围和株高相较于未施菌组均得到显著提升,植株叶绿素含量得到显著增加,干物质积累量提高了 1.24-1.32倍.在移栽 60 d后,MIX植株叶绿素含量显著降低,降幅达 20.1%.混合施菌处理显著提高了上部成熟烟叶的PEE含量,其中在B2F和B3F等级烟叶中分别提高了 5.70%和 6.68%.球孢白僵菌和摩西球囊霉的混合应用在烟草不同生长阶段均具有协同增效作用,显著改善了烟草的根系发育,提高了植株的生长势和上部叶PEE的含量.

[目的]日本落叶松黄烷酮 3-羟化酶(flavanone 3-hydroxylase 2,LkF3H2)基因在类黄酮生物合成过程中发挥着重要的调控功能.探究LkF3H2 基因在日本落叶松中发挥的具体功能和植物类黄酮生物代谢过程.[方法]根据实验室前期转录组数据克隆日本落叶松LkF3H2 基因并进行生物信息学分析及组织表达分析.随后将该基因转化烟草进行转基因烟草组织表达分析及类黄酮含量测定,以探究基因表达量与类黄酮含量之间的关系.[结果]LkF3H2 基因cDNA序列长度为 1074 bp,其蛋白编码 358个氨基酸,分子式C1785H2807N481O541S18,分子量为 40.24 kD,该蛋白是不稳定的亲水性蛋白且不含信号肽;同时系统进化分析得出日本落叶松LkF3H2 与火炬松、辐射松、白云杉和欧洲云杉F3H亲缘关系较近并且该蛋白含有保守结构域 2OG-Fe(Ⅱ)oxygenase superfamily,属于 2-酮戊二酸依赖性双加氧家族.另外组织表达分析显示LkF3H2 基因在一月龄日本落叶松幼苗叶中表达量最高,在一年生日本落叶松幼苗茎中表达量最高,并且在转基因烟草叶中也显示了最高的表达量.值得一提的是,转基因烟草叶中的类黄酮含量也是最高的,其次为茎和根,转基因烟草中类黄酮含量与LkF3H2基因表达量呈正相关关系.[结论]日本落叶松LkF3H2基因属于 2-酮戊二酸依赖性双加氧家族并且在类黄酮生物合成过程中发挥着重要功能.

[目的]筛选对暗黑鳃金龟Holotrichia parallela幼虫具高毒力的球孢白僵菌Beauveriabassiana菌株,并评价最高毒力菌株分别与印楝素和辛硫磷联合使用的模拟田间防效.[方法]采用浸虫法,通过试虫校正死亡率和致死中时(medium lethal time,LT50)值评价10株球孢白僵菌对暗黑鳃金龟3龄幼虫的毒力,并测定筛选出的Bb14菌株对暗黑鳃金龟1龄和3龄幼虫的致死中浓度(medium lethal concentration,LC50)值.将Bb14菌株孢子悬浮液(1 × 108孢子/mL)分别与印楝素(3 mg/L)和辛硫磷(200 mg/L)联用,通过温室盆栽实验评价其对烟草幼苗上暗黑鳃金龟3龄幼虫的防治效果.[结果]在1×108孢子/mL处理下,供试10株球孢白僵菌以Bb14菌株对暗黑鳃金龟3龄幼虫毒力最高,其导致的17 d累计校正死亡率为76.67％,LT50值为11.14 d.该菌株对暗黑鳃金龟1龄和3龄幼虫的LC50值分别为0.32 × 107和0.68 × 107孢子/mL.盆栽实验中药后25 d时,单独使用Bb14菌株、印楝素和辛硫磷对暗黑鳃金龟3龄幼虫的防效分别为42.86％,64.29％和82.14％,而当Bb14分别与印楝素和辛硫磷联用后,对暗黑鳃金龟3龄幼虫的防效分别达到78.57％和92.86％.[结论]供试10株球孢白僵菌中Bb14菌株对暗黑鳃金龟幼虫的毒力最高,该菌株与印楝素或辛硫磷联用能够提高对暗黑鳃金龟幼虫的防效.

拟南芥(Arabidopsis thaliana) AtTTG1作为WD40重复转录因子存在于细胞核中,对表皮毛形成、花青素合成和储藏物质积累等具有重要调节作用.该研究从甘蓝型油菜(Brassica napus)品种秦优7号中克隆获得了BnTTG1-1基因的全长CDS序列,对其进行了烟草(Nicotiana benthamiana)叶片细胞的亚细胞定位研究,检测了BnTTG1-1在油菜(B.campestris)中的时空表达模式,并比较分析了BnTTG1-1对多个生物学过程的影响作用.结果表明,BnTTG1-1定位于烟草叶片细胞的细胞核中,推测其作为转录因子发挥调节作用.Bn TTG 1-1广泛存在于油菜营养组织和发育的种子中.在突变体ttg1-13背景下,异源表达BnTTG1-1基因能够完全恢复该突变体的多个表型,如无表皮毛形成和花青素合成、种皮呈黄色、种子脂肪酸和储藏蛋白含量高以及在种子萌发和幼苗形态建成过程中对高葡萄糖和高盐胁迫耐受力差等.由此可知,甘蓝型油菜BnTTG1-1与拟南芥AtTTG1在植物生长发育的多个生物学过程中具有类似的功能.

弱光环境严重影响烟草植株的生长发育、物质代谢和烟叶品质.该研究通过对烟草幼苗喷施不同浓度的氯化钙[3.0(C1)和6.0(C2)mmol/L CaCl2]、赤霉素[100(G1)和200(G2)mg/L GA3]、水杨酸[1.0(S1)和2.0(S2) mmol/L SA]和多效唑[100(P1)和200(P2)mg/L PP333]进行预处理,研究了这4种化学调控剂预处理对弱光胁迫(80 μmol·m -2·s-1)下烟草幼苗的生长发育、光合性能及耐弱光性的影响,并用隶属函数法进行了综合评价.结果显示:(1)与喷施蒸馏水对照(CK)相比,4种化学调控剂预处理提高了烟草幼苗的单株干重、根系活力、烟叶总叶绿素、脯氨酸含量及光合性能,改善了烟苗的整体素质.(2)当烟苗经弱光胁迫6 d后,与CK相比,4种化学调控剂预处理使烟苗单株干重、根系活力、烟叶总叶绿素含量及其光合性能相对增加,同时降低了烟叶电解质渗透率及MDA含量,延缓了烟苗在弱光胁迫下相对生长速率及干物质积累速率的降低速度,进而增强了烟苗对弱光胁迫的耐受性.(3)4种化学调控剂处理对烟草幼苗的壮苗综合效果为S1> S2> C1> C2> P2> G2> P1> G1,且SA和CaCl2处理对改善烟苗品质的效果优于GA和PP333;经弱光胁迫6 d后,不同浓度4种化学调控剂预处理对缓解烟草幼苗弱光胁迫的作用大小依次为S1> C1> S2> P1> P2> G2> G1> C2.研究表明,4种化学调控剂预处理可在一定程度上改善烟苗生长,提高烟苗的成苗素质,并在一定程度上提高弱光胁迫下烟苗的耐弱光性及光合性能,并以1.0 mmol/L SA预处理综合效果最好.

采用营养液水培法,研究了施用不同浓度外源硅(0、0.5、1.0 mmol/L)对干旱胁迫(10％PEG、20％PEG)下烟草幼苗生长、叶片光合特性和生理指标的影响.结果表明:干旱胁迫严重抑制了烟草幼苗生长和光合作用,膜质稳定性降低和引起氧化应激反应;施用不同浓度外源硅有效改善了干旱胁迫下烟草幼苗生长,均表现为株高、叶面积、根系体积、根系干重和地上部干重等生长指标增加,提高叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b和类胡萝卜素含量,显著提高净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)并降低胞间CO2浓度(Ci),膜质过氧化产物MDA含量显著降低,提高叶片含水量、膜稳定性系数和渗透调节物质(脯氨酸、可溶性糖)含量,显著提高SOD、POD和CAT等抗氧化酶活性,而且1.0 mmol/L Si处理对干旱胁迫下烟草幼苗生长和生理特性的影响显著优于0.5 mmol/L Si处理.以上结果说明,施用外源硅能提高干旱胁迫下烟草幼苗光合作用、抗氧化和渗透调节能力,缓解干旱胁迫对烟草幼苗的伤害,促进其生长.

对甘蓝型油菜(Brassica napus L.)与拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)中保守的油菜素甾醇(Brassinosteroids,BR)信号相关基因进行对比分析,并以甘蓝型油菜品种‘沪油15’为材料,对BR信号通路相关同源基因进行了组织表达分析.结果显示,BR合成基因与信号组分在花和幼嫩种子中表达量更高;低浓度BR处理可以促进幼苗根的生长,高浓度BR处理则起抑制作用;BR合成抑制剂(Brassinozole,BRZ)处理可抑制黑暗条件下幼苗下胚轴的伸长;BR处理可以降低BR合成基因的表达水平,而BRZ处理则相反,表明甘蓝型油菜中BR信号增加能反馈抑制BR的合成.烟草(Nicotiana tabacum L.)瞬时表达实验结果发现,与拟南芥BZR1基因同源的甘蓝型油菜BnBZL2编码蛋白定位在细胞质和细胞核中,BR处理可增加BnBZL2的核定位.蛋白质免疫印迹检测结果显示,BR处理可增加去磷酸化BnBZL2的比例.本研究进一步模拟了拟南芥bzr1-1D功能获得性突变体对BnBZL2蛋白进行点突变(BnBZL2*),并构建载体转化拟南芥,黑暗条件下转基因植株幼苗对BRZ处理不敏感,提示BnBZL2*可提高转基因植株的BR信号水平.本研究结果表明甘蓝型油菜中存在与拟南芥相似且保守的BR信号通路和调控机制.

磷是植物生长发育所必需的大量营养元素之一.土壤中存在大量的正磷酸盐(Pi),但由于土壤化学和微生物转化使得土壤可利用磷的浓度并不高.土壤缺磷以及杂草的抗除草剂能力已成为当前农业可持续发展的重要限制因素,所以提高植物对土壤磷的吸收利用能力或寻求可替代正磷酸盐的磷肥以及开发新型杂草控制系统已成为亟待解决的问题.自然界中亚磷酸盐(Phi)是含量仅次于正磷酸盐的磷源,但仅在某些细菌中能被专一性的亚磷酸盐脱氢酶(PTDH)氧化利用,对植物的生长发育则具有抑制作用.利用这一特性,将从土壤宏基因组中直接扩增到的假单胞菌PTDH基因PsPtx通过农杆菌侵染法转入烟草中,并通过RT-PCR、垂直板幼苗生长、显性标记和生长竞争实验分析PsPtx转基因烟草的基因表达以及在Phi胁迫条件下的特性.结果 显示,PsPtx在其转基因植株的根茎叶组织中都有几乎相同水平的表达;PsPtx转基因烟草不但能解除Phi对植物的毒害作用,并将它氧化成可用的Pi作为生长发育所需的磷源,而且在Phi胁迫条件下较野生型烟草有相当明显的生长竞争优势;另外PsPtx还具备成为植物遗传转化显性选择标记的优良特质.因此,PsPtx基因编码的亚磷酸盐脱氢酶可用于开发一种基于亚磷酸盐为磷肥和除草剂的植物磷利用和杂草控制系统,为当前农作物转基因研究存在的一些重大问题提供一个有效解决方案.