一个耐受镉毒害的拟南芥突变体的筛选

从甲基磺酸乙酯(EMS)诱变获得的拟南芥M2代群体(Columbia型)中筛选获得一个耐受镉Cd2 毒害能力显著增强的拟南芥突变体(命名为cdr1-1).遗传分析表明,该突变性状为隐性单基因突变,与野生型相比,cdr1-1突变体在不同发育时期均能耐受Cd2 毒害,且其对Cd2 的积累能力也显著高于野生型.此外,还发现cdr1-1突变体体内的还原型谷胱甘肽(GSH)水平显著高于野生型,用GSH合成抑制剂丁硫氨酸亚矾胺处理cdr1-1突变体,导致其耐受Cd2 毒害能力显著下降,几乎接近野生型水平,表明cdr1-1突变体对Cd2 的耐受性至少部分依赖于GSH介导的途径.     

二氧化硫胁迫下拟南芥miRNA表达谱分析

以拟南芥为材料,利用高通量测序技术并结合生物信息学分析方法,检测二氧化硫(SO_2)处理后拟南芥植株的小分子RNA表达谱,筛选SO_2胁迫响应microRNAs(miRNAs)分子,研究植物miRNAs对逆境胁迫的应答机制.结果发现,30 mg·m~(-3) SO_2处理72 h后,拟南芥地上组织小分子RNA长度分布发生改变,在对照组和SO_2组中均有大量特有的小分子RNA序列,说明SO_2胁迫可诱导拟南芥小分子RNA的表达改变.SO_2胁迫诱导186个保守miRNA和16个新miRNA分子差异表达,其靶基因主要涉及转录调控、信号转导、代谢、刺激响应等生理过程.差异表达的miR160和miR393可通过生长素信号途径调控植株生长发育,参与植物对SO_2的胁迫响应.本研究揭示了植物中参与SO_2胁迫应答的miRNA种类及作用机制,进一步阐明了miRNAs在植物抗逆应答过程中的作用.     

SO2胁迫对拟南芥抗氧化酶活性的影响

SO2是一种常见的全球性大气污染物,对人类健康和生态系统有严重的危害。多数植物在SO2胁迫时不能正常生长发育,因此研究SO2对植物的影响、分析植物逆境生理过程,对损伤和抗逆机理研究具有重要意义。文章以3周龄的拟南芥(Arabidopsis thalianal L.)植株为实验材料,对幼苗进行SO2(2.5、10、30mg·m-3)连续熏气,定时(8、56、104、152h)检测地上部分抗氧化酶活性和可溶性蛋白质含量的变化。结果表明,SO2熏气前期超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性诱导性增高,其中SOD活性增加最快,8h后即显著高于对照,并具有浓度效应,POD活性在SO2暴露8h后略有增高,56h、104h时明显增加;熏气152h后,SOD和POD活性显著降低。处理组和对照组的过氧化氢酶(CAT)活性和可溶性蛋白质含量在熏气前期略有增高,152h后有所降低。研究结果表明,环境中较高浓度的SO2对植物细胞具有氧化胁迫作用,并可能产生氧化损伤效应。     

H2S信号在拟南芥响应SO2胁迫过程中的作用

以拟南芥为实验材料,研究植物对H₂S和SO₂处理的转录响应及其关系,并利用外源喷施H₂S及其清除剂的方法,检测SO₂熏气后植株体内H₂S的产生及其生理效应,探讨气体信号分子H₂S在植物响应SO₂胁迫过程中的作用.高通量测序结果发现,H₂S和SO₂处理诱导拟南芥植株多个基因转录水平改变,并有1220个基因在两种处理条件下均差异表达,其中包括多个硫代谢和谷胱甘肽代谢相关基因,表明H₂S和SO₂在调控硫代谢途径中具有交互作用.SO₂熏气诱导拟南芥植株体内H₂S合成酶基因LCD和DES1转录水平提高,胞内H₂S含量增多.同时,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性升高,含硫抗氧化物谷胱甘肽(GSH)含量及其相关酶谷胱甘肽硫转移酶(GST)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)活性提高,活性氧H₂O₂含量增加,膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量与对照相比无显著差异.外源喷施H₂S可进一步提高SO₂熏气下拟南芥植株GSH含量及其相关防御酶的活性,H₂O₂含量降低.但喷施亚牛磺酸(HT)清除H₂S后,SO₂熏气拟南芥植株GSH含量、抗氧化酶SOD、CAT和GST活性降低,MDA含量大幅增加.结果表明,SO₂熏气诱导产生的H₂S可作为信号分子,提高机体抗氧化防御能力,增强植物对SO₂胁迫的抗性.     

细菌二氯甲烷脱氯酶基因对拟南芥的转化

卤代烷烃是一类很普遍的环境污染物 ,在工业生产中常伴随着废气废物释放出来 ,严重污染土壤及地下水 ,并且严重破坏臭氧层 .在此类污染物含量较高的土壤中分离出一些细菌 ,它们能以卤代烷烃为唯一碳源进行生长 ,且将这些有毒废物分解成无毒的化合物 .我们曾经将细菌卤代烷烃脱卤酶基因克隆到拟南芥中并得到高效表达[1] .Ｍｅｔｈｙｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ和Ｈｙ ｐｈｏｍｉｃｒｏｂｉｕｍ属的细菌能利用二氯甲烷作为唯一碳源进行生长[5] ,其代谢过程如图 1.其中参与反应的关键酶是二氯甲烷脱氯酶 ,此酶属于谷胱甘肽转移酶类 ,在脱ＣＩ时 ,先…     

硝酸还原酶介导的NO合成参与SO2引发的拟南芥气孔运动的调节

以拟南芥为材料,研究了硝酸还原酶(NR)途径在植物适应SO2胁迫中的作用.结果表明:SO2胁迫可诱导4周龄拟南芥植株叶片NR活性增强、一氧化氮(NO)水平提高,NR活性和NO水平与SO2暴露时间呈正相关.NR抑制剂叠氮化钠(NaN3)可缓解SO2诱发的NO水平升高.RT-PCR检测发现,SO2熏气72 h时拟南芥NR途径关键基因Nia1、Nia2和NiR1均转录上调.研究还发现,SO2可诱发拟南芥野生型、突变体nia2、nia1nia2的气孔关闭,NaN3和NO清除剂c-PTIO可阻止SO2诱发的野生型和nia2气孔关闭,说明通过NR途径合成的NO参与了SO2胁迫诱发的拟南芥气孔运动调节.研究结果表明,NR活性的增强介导了SO2胁迫期间拟南芥叶片NO水平的升高,后者参与胁迫期间拟南芥气孔运动的调控,以增强拟南芥植株对SO2胁迫的适应性.     

拟南芥硫酯酶基因(atfata)在大肠杆菌中的表达及其对游离脂肪酸合成的影响

硫酯酶催化脂酰ACP(酰基载体蛋白)水解生成游离脂肪酸和ACP载体蛋白,能够解除脂肪酸合成与磷脂合成的偶联,是获得游离脂肪酸的关键基因.将拟南芥的硫酯酶基因atfata克隆到原核表达载体pET30a上,在大肠杆菌BL21(DE3)中成功表达了His-tag融合蛋白,经SDS-PAGE检测获得特异性表达条带.对该重组菌株进行摇瓶发酵实验,GC-MS检测表明其与对照菌株脂肪酸组成并未发生变化;但其脂肪酸产量达到232.06 mg/L,比对照菌株提高了70%;同时胞外游离脂肪酸产量达到了33 mg/L,占总脂肪酸含量的15%,是野生菌株胞外脂肪酸产量的7倍.图3表2参17     

邻苯二甲酸二丁酯对拟南芥幼苗的氧化损伤（Oxidative Damage Induced by Dibutyl Phthalate to Stem and Leaves of Arabidopsis Seedlings）

为了探讨邻苯二甲酸二丁酯(DBP)对植物的氧化损伤作用,采用不同浓度的DBP溶液对拟南芥(Arabidopsis thaliana)进行染毒(终浓度为0、0.5、2.5、5、10mg·L-1),检测DBP对幼苗茎、叶超氧化物歧化酶(SOD)活性及丙二醛(MDA)含量的影响.结果表明:染毒1周后,随DBP浓度的升高,拟南芥幼苗茎叶MDA含量呈显著上升趋势,高浓度组(5、10mg·L-1)与对照组差异显著(p<0.01);SOD活性随DBP浓度的升高呈先升高后降低趋势,各染毒组与对照组均差异显著(p<0.01).以上结果表明DBP可对拟南芥幼苗产生明显的氧化损伤.     

转枣树金属硫蛋白基因拟南芥对镉的耐受性研究

对转枣树金属硫蛋白(MT)基因拟南芥植株与非转基因对照组拟南芥对重金属镉的耐受性进行了研究,为实现用转基因生物法治理环境中重金属污染提供依据。采用水培实验,比较了转基因拟南芥与对照组拟南芥对镉的吸收情况。实验表明:经0.1 mol/L镉处理24 h和48 h时,转枣树MT基因拟南芥根部对镉的吸收量分别为22,323 mg/L,地上部分为513,667 mg/L,明显超过对照组(根部93,107 mg/L;地上部分323,437 mg/L);0.001 mol/L镉浓度处理下,转MT基因拟南芥对镉的富集系数为92.0%,而对照组仅为47.3%;转枣树MT基因拟南芥对镉的转移系数为1.053~3.473,因此转MT基因拟南芥属于镉超富集植物,转枣树MT基因显著地提高了拟南芥对重金属镉的耐受性。     

H_2O_2诱导拟南芥NIT2基因甲基化特征与转录水平改变

用外源H2O2处理拟南芥植株,亚硫酸氢盐修饰后测序法分析胁迫生理中NIT2基因启动子区甲基化特征变化,RT-PCR检测该基因的转录水平.结果显示:用100#mol·L-1的H2O2处理3 h后,NIT2启动子区胞嘧啶总甲基化水平与对照差异不大,但对照组CHG(H为C、A或T)和CG位点甲基化水平分别为35.0%和93.3%,H2O2处理组CHG和CG位点甲基化水平分别为50.0%和96.9%;H2O2处理组CHH位点则表现为甲基化水平升高、降低或去甲基化;H2O2胁迫组拟南芥地上组织中NIT2基因转录水平提高.研究结果表明:NIT2基因的转录应答和DNA甲基化修饰参与了植株的逆境生理过程;氧化胁迫与DNA甲基化改变、基因转录上调同时发生,说明胁迫诱发的活性氧增高可能参与胞嘧啶甲基化修饰和基因转录的调节.