在植物生长发育过程中,开花和应激反应是至关重要的事件.VOZ(vascular plant one-zinc finger)转录因子是存在于维管植物及苔藓植物中的一类植物转录因子.它于2004年在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中被鉴定出来,并已被证明在成花和逆境胁迫响应中发挥着重要作用.本文在介绍VOZ转录因子的结构特征及VOZ基因成员在不同物种中的分布情况的基础上,总结了VOZ基因在不同物种中的表达模式及其在植物生长发育过程中发挥的功能,包括促进植物成花诱导和果实发育、提高植物对生物胁迫的耐受力、降低植物对非生物胁迫的抵抗能力以及调控种子萌发等方面,并阐述了VOZ转录因子在不同调控途径中与相关蛋白发生相互作用,从而发挥功能的分子机制.本文总结了VOZ转录因子发挥不同功能时的分子机制,旨在为植物开花和逆境胁迫领域的研究人员提供帮助,为进一步研究奠定理论基础.

AP2转录因子属于AP2/ERF超家族,参与调节植物生长发育的各种生物学过程,以及对生物和非生物胁迫的响应.然而,关于紫苏(Perilla frutescens)AP2转录因子家族的研究未见报道.在本研究中,从紫苏基因组中鉴定到18个AP2家族成员,使用生物信息学方法分析了基因结构、保守基序和顺式作用元件.WRINKLED 1(WRI1)是许多植物物种中脂质生物合成的关键调节因子,在油脂合成过程中发挥重要调控作用.通过序列比对发现其中1个成员与AtWRI1序列高度同源,含有2个保守的AP2结构域,命名为PfWRI1.结合转录物组数据分析了 PfAP2家族基因在紫苏不同组织和种子发育不同阶段的表达水平,结果表明,PfWRI1仅在紫苏种子中高表达,暗示Pf-WRI1 可能与种子的发育过程有关.进而构建植物过表达载体pCAMBIA1303-PfWRI1,通过农杆菌侵染技术转化野生型(Col)以及突变体(wri1-1)拟南芥,分别获得过表达和回补株系.结果表明,相比于Col,PfWRI1的表达导致拟南芥种子含油率提高了 8.90％～13.57％,并促进转基因拟南芥种子中油酸(C18:1)和亚油酸(18:2)的积累,减少棕榈酸(C16:0)、花生酸(C20:0)和花生一烯酸(C20:1)的积累.此外,外源PfWRI1基因的表达增加了糖酵解和脂肪酸生物合成相关基因At-PKP-α、AtPKP-β1、AtBCCP2、AtSUS2和AtLIP1的表达.综上所述,PfWRI1可能通过与上述基因互作,增加不饱和脂肪酸含量来促进油脂积累.

[目的]探究马铃薯磺肽素基因StPSK4特征及其在马铃薯抗病性中的功能分析,为马铃薯抗病育种提供理论依据.[方法]用生物信息学技术对StPSK4进行系统分析,转录组测序分析StPSK4的组织特异性、生物胁迫和非生物胁迫处理下的表达模式,检测StPSK4过表达植株对植物先天免疫反应情况和对青枯菌的敏感性.[结果]StPSK4基因的cDNA全长457 bp,编码100个氨基酸;StPSK4含有信号肽,其高级结构多由α-螺旋和无规则卷曲组成;PSK4的C端含有磺肽素序列DYIYTQ,StPSK4与茄科作物相似性均在80％以上;StPSK4在马铃薯芽和叶柄中高表达,对非生物胁迫(高温、盐)和生物胁迫(青枯菌、疮痂病菌)等响应剧烈;构建并获得过表达StPSK4的转基因马铃薯植株;过量表达StPSK4抑制马铃薯的ROS爆发、防御标记基因表达和对青枯病的抗病性.[结论]StPSK4可以响应高温和青枯病等多种逆境胁迫,过表达StPSK4抑制马铃薯的活性氧爆发、防御标记基因表达和对青枯病的抗性,证实StPSK4抑制马铃薯的抗病功能.

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。

重金属相关异戊二烯化植物蛋白HIPP是一类含有金属结合结构域(HMA)和C端异戊二烯化基序的金属伴侣蛋白.该文总结了模式植物中HIPP蛋白的结构特征,阐述了植物HIPP蛋白家族参与的重金属稳态和解毒机制,揭示了其在植物生长发育和应对环境变化(生物和非生物胁迫)中的潜在意义,以期为HIPP蛋白家族的后续研究提供启示.

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.

硅作为一种非金属元素,不仅在植物的生长发育过程中发挥重要的功能,同时在植物抵御生物和非生物胁迫中也发挥着重要的作用.研究表明硅的吸收与转运由硅转运蛋白参与完成,根据对硅酸的转运特性主要分为硅内流转运蛋白和硅外流转运蛋白.该文对已鉴定出的硅转运蛋白的结构特点、功能、调控方式进行了总结,对植物吸收与转运硅的过程进行了系统性解析,提出了存在的问题,并对未来的研究方向进行了展望.

目的:微生物是降解磺胺类抗生素(sulfonamides,SAs)的主要驱动者,但在抗生素胁迫下易处于活的非可培养状态(viable but non-culturable,VBNC)而无法筛选得到;利用藤黄微球菌产生的复苏促进因子(resuscitation-promoting factor,Rpf)改善VBNC降解菌群的生长繁殖特性,提高废水的抗生素去除效果.方法:以磺胺二甲嘧啶(sulfamethazine,SMZ)废水为处理对象,利用Rpf蛋白的复苏作用驯化SMZ废水处理系统内活性污泥中潜在的功能降解菌群.结果:当SMZ质量浓度为0.5mg/L时,投加Rpf蛋白后,SMZ的去除率提高了 9.38％;当SMZ质量浓度增加到20 mg/L时,SMZ的去除率提高了 17.10％;高通量测序结果表明,Rpf蛋白的投加主要促进了与SMZ降解相关的归属于变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidota)的unclassified_f_Comamonadaceae、OLB8、Shinella和Rhodococcus等在系统内的富集,进而提高了 SMZ去除效果.结论:首次利用Rpf强化微生物降解SMZ废水,为Rpf应用于其他磺胺类抗生素的去除提供了理论基础.