茶树-冷驯化相关的胞外多肽信号基因CsCOR1的功能机理

我校生命科学学院教授李先文博士获批2012年度国家自然科学基金项目:茶树-冷驯化相关的胞外多肽信号分子基因CsCOR1的功能机理,项目编号31270727.李先文博士长期从事茶树等常绿木本植物冷驯化机理的研究.尽管冷驯化研究在拟南芥等草本植物已进行得较为广泛和深入,且已认识到:冷驯化涉及多重增强植物抗低温反应的启动,激活了大量冷诱导基因的表达,这些冷反应基因的激活至少涉及依赖胞苷酸重复元     

短光照对长爪沙鼠产物的影响

长爪沙鼠 (Merionesunguiculatus)分 3组驯化 :①长光温暖组即对照组 (LW ) ,14h光照 ,10h黑暗 ,(2 5± 2 )℃ ;②长光低温组 (LC) ,14h光照 ,10h黑暗 ,(4± 2 )℃ ;③短光低温组(SW ) ,10h光照 ,14h黑暗 ,(2 5± 2 )℃ .驯化 4周后 ,短光低温组与对照组动物相比 ,其静止代谢率、非颤抖性产热率、褐色脂肪组织的质量、线粒体蛋白的质量含量和细胞色素C氧化酶、α磷酸甘油氧化酶、钠钾ATP酶活性以及肝脏的线粒体呼吸量、细胞色素C氧化酶活性均无明显变化 ,而长光低温组动物的以上各个指标均比对照组明显增大 .结果表明 ,短光照不能刺激长爪沙鼠适应性产热能力的提高 ,而低温则可以诱导其产热能力的增强 .     

冷驯化和复温过程中黑线仓鼠产热的变化

为进一步阐明小型哺乳动物对环境低温的适应对策,测定了黑线仓鼠在冷驯化(5 ℃)和复温(23 ℃)过程中的基础代谢产热(基础代谢率,basal metabolic rate,BMR)和非颤抖性产热(non-shivering thermogenesis,NST)的变化.结果显示,在暖温环境下饲养的黑线仓鼠基础代谢率为1.23±0.10 mL O2·g-1·h-1,非颤抖性产热为4.69±0.34 mL O2·g-1·h-1均低于其体重异速生长方程计算的期望值;在冷驯化过程中,BMR增加,第3周达到最高值,比常温条件下增加了85.4%;NST随冷驯化时间的延长也有显著增加,第5周达最大值,比常温条件下增加了52.5%.在复温过程中,BMR和NST都降低,NST第1周即可降到初始水平.表明,在暖温条件下,黑线仓鼠具有较低的BMR和NST;在冷驯化过程中,通过增加BMR和NST,弥补低温下热量散失,维持恒定的体温,其中NST在冷适应增加产热中起主要作用.这些冷适应特征兼有北方物种和干旱沙漠物种的特点.     

固定化复合耐冷菌特性和效能研究

通过活性污泥在低温(4-8℃)下的驯化、培养和分离,得到6株低温耐冷菌.采用固定化技术将其固定在聚氨酯填料上.提高了生物法处理低温生活污水的效率,COD去除率提高了30%.同时解决了常规固定化颗粒易破碎而无法实现工程应用的问题.通过对耐冷菌生物膜生物量和酶活性分析,探讨了固定化混合耐冷菌处理低温废水的机理.     

昆虫的快速冷驯化现象及其生态适应意义

相对于越冬冷驯化来说,快速冷驯化反应是近年来才在昆虫上发现的现象.这种反应可以在几个小时甚至几十分钟内迅速提高昆虫的抗寒能力.快速冷驯化的特征包括诱导条件、冷驯化效应、适合度代价方面的内容;快速冷驯化的生理生化机制包括血淋巴渗透压、多元醇、脯氨酸含量升高,冷诱导蛋白产生,膜脂相变等;此外,快速冷驯化是否具有生态适应意义还有争论.文中从冷伤害类型,昆虫的耐寒策略,快速冷驯化的定义、特征、生理生化机理、生态适应等方面对近十几年的研究进行了总结.     

印楝Azadirachta Indica A.Juss的冷驯化与抗冻蛋白的研究

采用木本植物材料——印楝,通过组织培养建立快繁体系,然后对其进行冷驯化处理,并分析检测印楝植物体内抗冻蛋白.主要结果如下:①冷驯化处理后印楝的总蛋白一些表现为量的增加同时会有新的蛋白产生.但脱驯化或处理时间过长时,抗冻蛋白在量的表达上会有逐渐减少或消失的现象.②在对印楝的冷驯化中,发现不同的温度处理后蛋白稳定存在的时间不同.抗冻蛋白出现的最早时期为5℃处理2周左右,印楝能耐受的稳定最低温为5℃,所持续的最长时间约为20d.在0℃低温处理后,虽然在处理初期(0～15d)也有抗冻蛋白的产生,但随处理时间的延长,这种差异逐渐减少,在处理30d时完全消失.③得到了分离纯化的抗冻蛋白,其相对分子质量约为3.6×104.     

冷暴露对长爪沙鼠BAT及UCPmRNA的影响

长爪沙鼠随机分为对照组和低温组 .对照组动物生活在 12h光照∶12h黑暗 (12L∶12D) ,(2 5± 2 )℃温暖环境下 ;低温组生活在 12h光照∶12h黑暗 (12L∶12D) ,(4± 2 )℃环境下 .低温组动物又根据暴露时间不同随机分为 7组 :12h组 ,2 4h组 ,3d组 ,7d组 ,14d组 ,2 1d组 ,2 8d组 .与对照组相比 ,长爪沙鼠BAT的体质量和总DNA质量在冷暴露 12～ 2 4h降低 ,而 7～ 2 8d则增加 .长爪沙鼠BAT总蛋白质的质量含量在冷暴露 2 4h时就明显增加 ,并随冷暴露时间的延长继续增加 .低温环境下 ,长爪沙鼠解偶联蛋白 (UCP)的基因表达也比对照组增加 .结果表明 ,冷暴露能够诱导长爪沙鼠的BAT细胞增补 ,UCP基因表达增加 ,从而使其适应性产热增加 .     

植物寒冻抗性分子机理研究进展

耐冷植物的耐冷性是由未驯化时即拥有的"固有耐冷性"和"冷驯化后增加的抗冻性"两部分组成.固有耐冷性的形成主要是由于其细胞膜中含有较多的不饱和脂肪酸、细胞的抗氧化系统可满足其冷保护需求、细胞的骨架体系在低温胁迫时可进行适当的调整.而冷驯化后增加的抗冻性主要是由于启动了大量冷诱导基因的表达,合成了多种冷诱导蛋白,它们通过改善细胞的各种结构、调节细胞物质和能量代谢的平衡等过程使植物体的抗冻性得以大大提升.用50篇文献综述了植物抗冻性方面的研究成果,旨在为植物的防冻减灾以及抗冻育种提供理论指导.     

模拟失重对钙调蛋白基因表达与人参皂苷合成的影响

在利用回转器模拟失重的生物学效应试验中对人参细胞的钙调蛋白(CaM)基因表达与人参皂苷合成展开研究.结果显示回转处理不仅在初始阶段可以诱导CaM基因表达的提高,而且在处理人参细胞的18h之内,CaM基因表达还呈现波动性变化.说明了Ca 2+ 依赖信号转导系统在转导重力变化刺激信号过程中的复杂性.回转处理还可以诱导人参皂苷的合成与人参皂苷合成相关基因鲨烯合酶基因(squalene synthase gene,sqs)与鲨烯环氧酶基因(squalene epoxidase gene,sqe)的表达.Ca 2+ 螯合剂EGTA、质膜钙通道抑制剂LaCl 3 与细胞内膜钙通道抑制剂钌红(ruthenium red,RR)都可以抑制回转诱导的CaM基因、sqs与sqe的表达,以及提高人参皂苷的合成.这种相关性说明胞外Ca 2+ 的内流与胞内钙库的Ca 2+ 向外流入胞质中,对于回转诱导人参细胞内皂苷含量的升高都是必须的,CaM可能介导了回转诱导人参皂苷合成的模拟失重效应.CaM拮抗剂氯丙嗪(CPZ)与N-(6-aminohexyl)-5-chloro-1-naphthalenesulfonamide(W 7 )可以抑制回转诱导的人参皂苷合成,sqs与sqe的表达也显示了CaM的介导作用.     

冷驯化对中缅树鼩肝脏线粒体呼吸的影响

文章通过测定中缅树鼠句在冷驯化(1h,4h,8h,1d)中肝脏线粒体呼吸状态III和状态IV呼吸的变化情况,从而探讨中缅树鼠句对不同冷环境的适应情况及中缅树鼠句肝脏产热的机理及其与质子漏的产热的关系。