异源表达一个大豆Na+/H+逆向转运蛋白基因GmNHX2提高拟南芥的耐盐性

Na⁺/H⁺逆向转运蛋白调节细胞内的离子内平衡, 在植物耐盐性起重要的作用. 本研究克隆一个大豆Na⁺/H⁺逆向转运蛋白的同源基因GmNHX2, 编码一条长534氨基酸的多肽并预测有10个可能的跨膜结构域. GmNHX2在大豆的根、茎和叶中表达, 但在根中的丰度最高, 受NaCl和PEG (polyethylene glycol)处理的诱导表达. GmNHX2与LeNHX2和AtNHX2的序列相似性高于AtNHX1和AtSOS1. 尽管系统发育分析将GmNHX2与细胞器(液泡和囊泡)逆向转运蛋白聚成一类, 但亚细胞定位的结果表明GmNHX2-EGFP (enhanced green flurescent protein)融合蛋白可能位于植物细胞的质膜或细胞器膜上. 与野生型植株相比, 异源表达GmNHX2的拟南芥植株在萌发和幼苗期都更加耐高浓度的NaCl. 这些结果暗示, GmNHX2是一个Na+/H+逆向转运蛋白同源物, 可能在盐胁迫下执行调节离子内平衡的功能.     

大蒜金属硫蛋白家族新成员AsMT2b在镉离子胁迫下的功能分析

利用RACE方法, 从大蒜(Allium sativum)幼苗中克隆到一个MT基因家族的新成员, 命名为AsMT2b. AsMT2b全长520 bp, 编码80个氨基酸, 具有type 2 MT蛋白的结构特征, 但其Cys的位置和排列方式与其他type 2 MT蛋白具有明显差异. RT-PCR结果表明, 该基因与其他 type 2 MT的表达模式不同, 只有在CdCl₂的胁迫强度增加到一定程度时才增强表达. 将AsMT2b在酵母细胞中表达后可以提高转化子对Cd的抗性. 同时AsMT2b在拟南芥中过表达后, 转基因植株对Cd抗性显著增强, 同时Cd的积累量也增加. AsMT2b在镉离子胁迫下的特性表明, 其在Cd污染土壤的植物修复中具有应用前景.     

渗透胁迫调节拟南芥谷胱甘肽过氧化物酶3的基因表达

以拟南芥谷胱甘肽过氧化物酶3 (ATGPX3)的T-DNA插入突变体和转ATGPX3启动子GUS融合基因植株为材料, 深入分析了ATGPX3基因表达及其在渗透胁迫信号转导中的作用. 甘露醇渗透处理后, 与野生型拟南芥相比, ATGPX3基因突变体(atgpx3-1)的生长和发育明显受到了抑制; 并且渗透胁迫也提高了ATGPX3-GUS融合基因的表达. 在植物激素ABA诱导下, RD29A, ABI1, ABI2和RbohD等基因在atgpx3-1突变体中出现了不同程度的表达. 以上结果提示, ATGPX3可能参与了渗透胁迫反应的调节.     

一个东亚钳蝎K+通道阻断剂cDNA的克隆和序列分析

蝎毒液中的K⁺通道阻断剂对于研究细胞特定K⁺通道的药理学特性和生理学作用具有重要的价值 .根据已报道的一种Ca^{2 +}激活K⁺通道阻断剂BmP0 1的氨基酸序列设计1对“背对背”简并引物 ,运用反向PCR策略从中国东亚钳蝎毒腺组织中首次克隆到其全长cDNA ,它由 5′UTR ,ORF和 3′UTR 3个部分组成 .翻译起始密码子ATG旁侧序列AAAATGA在蝎Na⁺通道毒素和原生生物基因中高度保守 ,表明这类基因可能存在共同的翻译起始机制 ;3′UTR含有poly(A)信号 .ORF编码57个氨基酸残基 ,N端28个残基为信号肽序列 ,富含疏水性氨基酸 ,其长度显著不同于已报道的蝎Na⁺通道毒素信号肽 ,C端29个残基为成熟毒素 ,其氨基酸序列与天然BmP0 1完全一致 .     

利用病毒诱导的基因沉默技术研究一个豌豆PI同源基因的功能

在植物发育生物学研究中, 对很多非模式植物基因功能的研究总是因为缺乏快速有效的方法而受到限制. 病毒诱导的基因沉默(virus induced gene silencing, VIGS)技术是近年来发展起来的一种反向遗传学快速研究基因功能的方法. 本研究利用一种基于PEBV (pea early browning virus)的VIGS体系研究了豌豆PsPI基因的功能. 豌豆在其PsPI基因沉默后出现了类似于拟南芥pi突变体/金鱼草glo突变体的表型, 导致花瓣向萼片以及雄蕊向心皮转变. 半定量RT-PCR分析发现, 在VIGS-PsPI沉默植株花苞中, PsPI基因的mRNA水平显著下降. mRNA原位杂交结果显示, PsPI基因早期在起始共同原基的部位表达, 后期在花器官第二、三轮表达. 本研究结果证明了PsPI基因具有拟南芥PI/金鱼草GLO同源基因的功能, 说明这类基因在进化和功能上是相当保守的, 同时也表明VIGS是一种研究植物基因功能的快速有效的方法, 特别是对于那些转化困难的非模式植物基因功能的研究具有更为重要的意义.     

红树植物耐盐基因转化烟草及耐盐品系的培育

从耐盐性强的红树植物白骨壤(Avicennia marina)中分离出的耐盐基因CSRG1, 构建了pGAM189/CSRG1转基因载体. 以烟草嫩叶为外植体, 通过农杆菌介导的叶盘转化法将CSRG1基因及GUS基因, Km^r基因和Hyg^r基因转入烟草基因组中. 转化50个外植体, 经过50 mg/L潮霉素和150 mg/L卡那霉素抗性筛选共获得了13个稳定抗性株系. 通过PCR扩增检测、Southern blot分析和GUS基因活性检测, 结果表明, 最终获得的11个转基因品系(基因转化频率为22%)中, CSRG1基因整合到烟草的染色体DNA上. Northern blot分析结果表明, CSRG1基因在转基因植株中获得表达. 耐盐性测定和光合速率测定结果表明, 转基因植株在盐分提高到2% NaCl和全海水(盐度为24)配置的MS培养基中, 成活率保持在80%~90%, 株高增长20%~40%, CSRG1基因的表达产物及形成的生理代谢途径确实可使烟草获得较高的耐盐性, 同时这种耐盐性不仅针对钠离子胁迫, 而且对于各种离子的综合盐胁迫都具有耐受性.     

小麦中一个PDR型ABC转运蛋白基因的克隆和特征分析

脱氧血腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol, DON)在小麦赤霉病发病过程中起重要作用, 是一种毒性因子. 禾谷镰刀菌的侵染能力依赖于其产生DON的能力, 抗病品种能显著降低病穗组织中DON的含量. 本研究利用Affymetrix小麦基因组芯片, 对抗赤霉病小麦品种望水白经DON诱导后的穗组织基因表达特点进行了分析, 结果发现, 一个编码PDR型转运蛋白的EST受DON诱导后上调表达45倍. 根据该EST设计引物筛选小麦基因组TAC文库, 得到一个包含该基因的TAC单克隆. 利用染色体walking对该单克隆测序, 用Softberry软件进行基因预测, 根据预测基因的5′和3′非翻译区设计引物, 从DON诱导的小麦望水白穗组织cDNA中克隆出该转运蛋白基因. 该基因组全长7377 bp, 包含19个外显子, CDS长度为4308 bp, 编码长1435 aa且分子量161 kD的蛋白. 蛋白序列比对表明, 该基因属于PDR蛋白家族, 命名为TaPDR1 (Triticum asetivum Pleiotropic Drug Resistance). 利用一套中国春缺体-四体系将TaPDR1基因定位在小麦5A染色体上. 半定量RT-PCR表明, TaPDR1在望水白穗中受DON和禾谷镰刀菌诱导表达, 表明其参与了植物抗病防御反应. 该基因在望水白感病突变体中低水平表达, 进一步证明TaPDR1与赤霉病抗性有关. TaPDR1的表达不受与生物胁迫相关的激素(JA和SA)和非生物胁迫因子(热、冷、伤害和NaCl)的诱导, 但受到Al³⁺和游离Ca²⁺的诱导表达, 推测[Ca²⁺]i介导了TaPDR1的表达信号.     

食物中Ni2+胁迫对斜纹夜蛾幼虫中肠细胞解毒酶的影响

食物中的Ni²⁺可在斜纹夜蛾Spodoptera litura Fabricius幼虫中肠细胞中积累, 并能诱导中肠细胞中解毒蛋白金属硫蛋白(metallothionein, MT)的表达. 本文研究了食物中不同剂量Ni²⁺对S. litura 5龄和6龄幼虫中肠细胞解毒酶羧酸酯酶(carboxylesterase, CarE)和谷胱甘肽转移酶(glutathione S-transferase, GST)活性的影响. 结果表明, S. litura幼虫连续3代取食含不同剂量Ni²⁺的食物后, 5龄幼虫中肠细胞内的CarE活性均在低剂量Ni²⁺(≤5 mg/kg)胁迫下低于对照, 在高剂量Ni²⁺(≥10 mg/kg)胁迫下高于对照. 第1代6龄幼虫中肠细胞内的CarE活性也表现为低剂量Ni²⁺胁迫抑制而高剂量Ni²⁺胁迫增加的趋势, 但第2和第3代6龄幼虫中肠细胞内的CarE活性均低于对照. 连续3代受不同剂量Ni²⁺胁迫的5龄和6龄幼虫中肠细胞的GST活性均高于对照, 并随饲料中Ni²⁺剂量(1~20 mg/kg)的增加而增加.     

水稻油体钙蛋白家族的进化及对干旱胁迫的响应性分析

油体钙蛋白不仅参与了油体的形成, 而且可能与植物耐受干旱胁迫有关. 目前对水稻中的油体钙蛋白的功能了解很少. 本文通过对水稻基因组数据库的序列搜索, 确定了水稻油体钙蛋白基因家族的6 个成员. 通过对这些基因的序列、结构和染色体位置分析, 表明水稻油体钙蛋白基因家族的扩增可能与片段复制和串联重复有关. 通过对这些基因与其他物种中的油体钙蛋白基因的系统进化分析及功能比较分析, 揭示了拟南芥和水稻中功能可能对应的成员. 为了确定与干旱胁迫响应相关的油体钙蛋白基因, 通过荧光定量PCR 检测了水稻油体钙蛋白家族在根、叶、花中的表达, 以及在这些组织中响应干旱胁迫的表达情况, 发现有3个基因成员在不同组织中受干旱胁迫的诱导, 为进一步对它们展开功能分析奠定了基础.     

水稻的病程相关基因简

在几乎所有的植物中都有病程相关（pathogenesis-related,PR）基因的报道,其广泛存在及序列特征和功能的保守性提示着其重要性. 最初发现PR基因主要是由于它们在植物受到病原物侵染时会大量表达. 但近年来的研究表明,PR基因在衰老、伤害、非生物逆境胁迫、激素处理甚至正常生长发育过程中也发挥着作用. 由于PR基因种类、数目较多,前期的命名系统不统一,给深入了解PR基因的功能造成了不便. 本文系统整理了水稻PR基因的相关报道,集合了PR基因的类别、数目、名称、注释信息、代表性基因的功能,归纳了PR基因在抗病、抗逆和发育过程中的转录或表达特征及转PR基因后的表现,并以Loc号和序列为核心,将文献中有不同名称的同一基因进行了对应. 另外,还展望了水稻PR基因研究的意义和今后的重点研究方向,以供同行参考.     

花粉壁发育研究进展

在被子植物中,花粉壁是雄性配子体表面包裹的一层致密物质,在抵御各种环境压力或微生物的侵袭,以及授粉时细胞的识别等方面具有重要作用。花粉壁由花粉内壁和花粉外壁所组成,其中外壁又分为外壁外层和外壁内层。花粉外壁的物质直接来源于绒毡层细胞,外壁的沉积模式是由初生外壁决定,而花粉内壁由小孢子自身控制。近年来在模式植物拟南芥中,人们克隆了许多与花粉外壁形成相关的基因,这些基因的突变往往会导致植株雄性不育的表型。这些基因涉及到绒毡层发育的调控,孢粉素的生物合成与运输,以及胼胝质壁和初生外壁的形成。笔者对这些基因的功能与花粉壁发育的关系进行介绍。     

乙烯信号转导通路研究

作为5大类植物激素之一的乙烯一直是科学家关注和研究的焦点。虽然结构简单,但是气态激素乙烯在植物的生长发育以及胁迫反应中具有重要的作用。通过近20年的研究,科学家已经描绘出一条近似线性的乙烯信号转导通路。在模式植物拟南芥中,这条通路的最上游是由一个多基因家族编码的乙烯的5个受体ETR1, ETR2, ERS1, ERS2和EIN4。与之相结合并共同定位于内质网上的是一个类似Raf的蛋白激酶CTR1。在没有乙烯存在的条件下,受体和CTR1的结合能够协同抑制下游乙烯信号。在这两类负调控因子的下游是乙烯信号的正调控因子EIN2。如果EIN2基因突变,即使有高浓度乙烯存在,植物黄化苗也将表现出完全的乙烯不敏感表型,显示出EIN2在乙烯信号通路中的核心地位。在EIN2的下游是乙烯信号的转录因子家族EIN3以及EILs,它们在响应乙烯信号之后会起始乙烯相关基因的表达。研究还发现,乙烯的转录因子受泛素化降解途径调控,负责识别及结合EIN3等转录因子的F box蛋白是EBF1和EBF2。EIN5是一种5’→3’外切核酸酶,它能够通过促进EBF1和EBF2的mRNA的降解来拮抗这两个F box蛋白对EIN3的负反馈调控。最近,有研究表明EIN2同样是一个半衰期很短并经由泛素化降解途径调控的蛋白,而执行调控EIN2任务的是另外两个F box蛋白ETP1和ETP2。虽然人们对于乙烯信号转导通路的认识取得了巨大进步,但是该信号通路的精细调节机制以及乙烯信号与其他植物激素信号之间的交叉反应还需进行更为深入的研究。     

太原市扩建飞机场1#网架吊升现场应力测控与计算机仿真

文章通过现场应力测控和计算机仿真相结合的方法,分析了太原市飞机场1#网架的吊升过程,保证了网架的安全施工,并且通过分析现场实测数据和理论模拟数据,发现网架结构中的杆件不同程度的存在附加弯曲应力,究其原因为制作和安装缺陷,因此,施工单位必须严格按照国家规范进行施工,设计单位应从中国工程质量的实际出发,在今后的网架结构设计中引入先天性初始缺陷的考虑,处理好设计中安全和经济的矛盾。     

温度作用对双层柱面网壳边界支座影响的探讨

对于中等跨度以上的双层柱面网壳,温度应力在网壳结构荷载效应组合中不容忽视。近几年我国极端天气大量出现,温度应力再次成为热点问题。文章以某工程为背景,运用通用结构分析与设计软件SAP2000对模型结构进行分析,通过设定合理的弹性支座刚度,释放因温差引起的温度应力。     

盘点云南植物王国的家底

云南是中国生物多样性最丰富的省份,在不到全国国土面积4.1%的区域内分布了苔藓126科499属1 906种、蕨类61 科193属1 363种、裸子植物9科25属113种、被子植物244科2 367属15 951种,即云南高等植物的种数为19 333种,占全国高等植物种数的一半以上。除了高等植物,云南另有地衣66科203属1 067种、大型真菌124科599属2 729种。云南具有从热带雨林到高山流石滩灌丛的各种植被类型,共包含14个植被型、38个植被亚型、474个群系。丰富的地球环境多样性、 立体气候和特殊的地理位置是云南植物多样性丰富的原因。近年来,云南开展了一系列的保护行动,如：摸清植物的家底、 编制保护名录、建立种质资源库、保护极小种群等,使云南的植物多样性得到了有效的保护。     

植物体内草酸钙的生物矿化

草酸钙晶体在特化的植物晶异细胞内的形成是一种基本的、重要的生理代谢过程.不同植物草酸钙晶体在形态/结构上存在多样性和种间专一性,它们具有特定的尺寸和形貌,并且成核后晶体的生长和特化细胞的发育间存在显著的协同作用,这表明草酸钙的生物合成不是一种简单的化学结晶过程,而是受遗传和生物大分子的精确调控.被塑造的矿化相在特定的膜包覆空间内经历了各自不同的生物化学途径,最终形成热力学稳定相.草酸钙晶体赋予植物许多不同的功能,主要包括对高容量钙的调节和植物自我保护作用,从而间接地反映出植物在不同生境中进化的印迹.本文介绍了草酸钙晶体在植物体内合成的草酸代谢途径、钙的吸收和累积,主要讨论晶体生长过程的植物调节机制以及体外模拟生物分子对草酸钙结晶动力学过程的调控等,以期揭示植物体内草酸钙的生物矿化机制,并为仿生材料合成和人类病理结石的抑制等提供重要线索.     

外源水杨酸浸种对干旱胁迫下国槐根系抗氧化酶系的影响

采用向1/2 Hoagland营养液中按一定比例添加聚乙二醇(PEG—6 000)模拟干旱胁迫的方式,研究了外源SA浸种对干旱胁迫下国槐根系抗氧化酶系的影响。其结果表明:①与对照组相比,干旱胁迫不同程度地降低了国槐根系的SOD、POD、CAT活性等,明显增加了根系MDA含量水平。②使用适当浓度的SA浸种可以提高SOD、POD及CAT活性,也可以显著降低根苗MDA含量水平,SA浸种有利于缓解干旱胁迫带来的不良影响。③低浓度的SA浸种处理能够提高国槐根系抗旱性,缓解干旱胁迫伤害,而高浓度处理则加剧了干旱胁迫的伤害。1 mmol/L浸种具有提高国槐根系抗旱性的最佳效果。     

热带巨型叶植物芭蕉叶片内结构异质性

叶片是植物进行光合作用的主要场所,叶片面积是决定叶片光合作用的重要因子之一.以往对于叶片的解剖结构和生理功能的研究中,常常忽略同一叶片不同部位的结构及功能的差异,尤其是对于某些巨大叶片的结构和功能的异质性更是缺乏了解.为什么具有巨大叶片的植物在自然界十分稀少仍然是科学之谜.本研究选取了具有典型巨型叶片的单子叶植物芭蕉(Musa balbisiana Colla)作为实验材料,测定了叶片不同部位的结构和解剖特征.结果发现,沿主脉方向从叶片基部到叶片尖端,主脉导管直径、叶片厚度、保卫细胞长度呈剧烈下降趋势,比叶重在上部约1/2处呈下降趋势,而栅栏组织和海绵组织的比(P/S值)和气孔密度呈增长趋势,叶绿素含量、叶脉密度和气孔面积指数则无明显变化.沿平行脉从叶片中部到叶片两侧边缘,叶片厚度和比叶重呈现剧烈下降趋势,叶绿素含量、气孔密度和气孔面积指数在边缘约1/3范围内剧烈下降,栅栏组织和海绵组织的比和叶脉密度则呈现上升的趋势.从叶基到叶顶端主脉的导管直径急剧减少可能会影响叶片顶端的水分供应,而叶片两侧边缘气孔面积指数的明显减小、再加上大叶片水汽界面层厚会使边缘部位蒸腾散热功能受到抑制,从而抑制该部位的生理功能,这些因素可能导致芭蕉叶片面积不能继续增大.与叶片小一些的海芋大型叶相比,芭蕉叶内结构的异质性更加强烈.