Evolution characteristics and transcriptional responses to multiple stresses of NAC genes in Chenopodium quinoa and its ancestral diploid species北大核心CSCD

NAC是一类广泛参与调控植物在生物和非生物胁迫下防御应答的转录因子.基于系统的比较基因组学研究方法,对藜麦Chenopodium quinoa的NAC基因进行进化与多个生物和非生物逆境下的应答研究.在藜麦C.quinoa、祖先二倍体Chenopodium pallidicaule和Chenopodium suecicum基因组中分别共鉴定得到106、54和54个NAC基因.染色体定位数据表明藜麦基因组中18个NAC基因涉及串联倍增事件.3个物种NAC基因的系统进化树证明藜麦基因组中存在NAC基因的倍增与丢失.藜麦分别和C.pallidicaule和C.suecicum之间同源基因组模块的对应数目关系进一步证明藜麦保留了相当数量的祖先二倍体NAC基因,是其NAC基因倍增的主要动力.此外,藜麦NAC基因在干旱、高温、盐、低磷胁迫和GCFSV侵染下的表达模式被阐明;大量NAC基因被显著地诱导表达,推测其参与了藜麦在生物和非生物胁迫下的防御应答反应.本研究结果为藜麦的遗传育种提供了优良的候选NAC基因.(图7参26)     

藜属植物叶绿体基因组结构与系统进化

高等植物的叶绿体基因组主要遗传自母本,具有基因组小、结构简单、序列高度保守等特点.利用系统的生物信息学方法,对4种藜属植物的叶绿体基因组进行编码基因组成、基因组结构、重复序列、变异位点在内的比较基因组学研究,以及基于叶绿体基因组序列的藜亚科植物的系统进化研究.结果表明,4种藜属植物叶绿体基因组平均大小为151936bp,平均GC含量为37.16%,具体基因的拷贝数和总的基因数目差异很小,非常保守.除灰绿藜以外,其余3种藜属植物叶绿体基因组的LSC、SSC和IR区域的边界几乎完全一致,没有表现出明显的扩张与收缩.基因组的重复序列中,相较于SSR,长重复序列片段的比例更高.相比较IR区域,4种藜属植物的LSC和SSC区域之间存在更大的核苷酸位点差异;52-59 kb的基因组区域为4种藜属植物间核苷酸位点变异最大的区段.基于全基因组和LSC+SSC序列,分别构建了包括4种藜属植物在内的藜亚科植物的系统进化树,进化关系完全一致.本研究结果揭示了藜属植物叶绿体基因组的进化特征,可为藜属植物系统进化研究提供优良的候选分子标记.（图4表4参28）     

盐生杜氏藻烯醇酶基因启动子的克隆分析及胁迫转录应答

为了解盐生杜氏藻(Dunaliella salina)烯醇酶(Enolase)在渗透耐受中的具体功能,利用基因组步行方法和巢式PCR,从D.salina中克隆了烯醇酶基因DsENO 5’上游约2 000 bp的调控序列,并对其进行序列分析.分析表明,它包含多个与转录调控有关的保守序列(如CAAT-box,TATA-box),富含光﹑干旱及其它胁迫应答元件.利用实时荧光定量PCR的方法,研究了高渗﹑高温以及低温外界胁迫条件下DsENO的转录情况,发现其受高渗强烈抑制,高温显著诱导而低温微弱诱导.     

龙眼LSD1/JmjC基因家族的全基因组鉴定、分子进化及体细胞胚胎发生早期的表达

组蛋白去甲基化修饰是染色质修饰中组蛋白修饰的一种重要方式.赖氨酸特异的去甲基化酶(lysine-specific demethylase1,LSD1)和Jumonji C(JmjC)结构域包含蛋白作为两种组蛋白去甲基化酶,被报道与植物营养生长、生殖发育和疾病抗性有关.然而,组蛋白去甲基化修饰酶LSD1/JmjC在龙眼中...     

盐胁迫条件下三角滨藜叶片中盐分的积累与分配

用扫描电镜和能谱仪测定不同浓度NaCl胁迫2wk后的三角滨藜幼叶和成熟叶中Na 在细胞外和细胞内的分布情况,并利用原子吸收分光光度计测定叶片中Na 的积累量,同时还观测了盐囊泡及其与盐的积累、分泌之间的关系.结果表明,在盐胁迫下,三角滨藜叶片中的Na 积累量随根外溶液盐浓度的升高而增加,而盐囊泡的含盐量并无显著变化.同时发现,叶片中的Na 主要积累在细胞内.因此,可以认为,三角滨藜主要靠吸收并在细胞内积累Na 来降低渗透势,保证植株的水分吸收,而三角滨藜的盐囊泡在盐分分泌与抗盐中并无实质性作用.图2表3参12     

酸胁迫条件下对番茄生长、产量和品质的影响

通过盆栽试验研究了酸胁迫对番茄的生长、产量和品质影响.结果表明:在一定的酸胁迫强度下,番茄生长期明显延长;除5号处理(pH<3.5时)番茄的生长发育受到严重的抑制外,其余各处理植株的株高、茎叶干重和根长均高于对照植株;随着酸胁迫强度的加强,各处理植株的产量、成熟果率和维生素C含量随之下降,但番茄的可溶性糖量却增加;果实的总酸度与酸胁迫强度关系不大.     

茶树miR398家族的鉴定及在非生物胁迫和激素处理下的表达

MicroRNA398(miR398)是植物中一类高度保守的miRNA成员,为了解茶树miR398(csn-miR398)家族成员结构特点、进化特性及在非生物胁迫和水杨酸（salicylic acid,SA）处理下的调控作用,对茶树miR398序列进行多重比对和进化特性分析、靶基因预测、表达模式分析及RNA寡核苷酸（RNA oligonucleotides）过表达验证.结果显示,茶树含有8个miR398家族成员,系统进化树分析显示茶树miR398家族成员均位于其前体3’端臂,并且茶树miR398f/b-1保守性低于茶树miR398-/a/a-3p/b-2/b-3/b-3p.序列多重比对显示茶树miR398序列长度均为21 nt,并且与其他植物相比,茶树miR398序列第2位和第19位核苷酸发生更多突变事件.靶基因预测结果表明,茶树miR398家族成员可能靶向CsCSD1、CsCSD2和CsCCS.过表达csn-miR398a-3p负调控CsCSD1表达.启动子分析显示CsMIR398基因含有光响应、胁迫响应和SA响应元件.荧光定量PCR结果显示多数茶树miR398表达量在干旱胁迫呈下降...     

不同碳源条件下草菇内切型纤维素酶基因(egl)转录表达的分析

利用Northern blot方法分析了不同碳源条件下草菇內切型纤维素酶基因(eg1)的表达.结果发现,在含有纤维素的液体培养基中生长10 d,eg1在草菇菌丝中有高效表达;纤维二糖、α-乳糖、β-乳糖,也能诱导eg1的表达,但和纤维素相比,eg1的表达量相对较低,并且它们的诱导效应在加入这类糖12 h后迅速减弱;槐糖和龙胆二糖的诱导作用非常弱.在天然稻草为基质的固体栽培料生长时,草菇eg1的表达和草菇菌丝生长与出菇相对应,在菌丝生长期(d 8)可见eg1的表达,d 12时菌丝已长满,表达减弱,在出菇及菇体的分化及增大期,eg1的表达量逐渐增强,在成熟期达到最高水平;表明在草菇菇体发育中需要更多碳源及能源的补充,eg1在这方面起着非常重要的作用. 图4 参14     

不同碳源条件下草菇内切型纤维素酶基因（eg1）转录表达的分析

利用Northernblot方法分析了不同碳源条件下草菇切型纤维素酶基因(eg1)的表达.结果发现,在含有纤维素的液体培养基中生长10d,eg1在草菇菌丝中有高效表达;纤维二糖、α-乳糖、β-乳糖,也能诱导eg1的表达,但和纤维素相比,eg1的表达量相对较低,并且它们的诱导效应在加入这类糖12h后迅速减弱;槐糖和龙胆二糖的诱导作用非常弱.在天然稻草为基质的固体栽培料生长时,草菇eg1的表达和草菇菌丝生长与出菇相对应,在菌丝生长期(d8)可见eg1的表达,d12时菌丝已长满,表达减弱,在出菇及菇体的分化及增大期,eg1的表达量逐渐增强,在成熟期达到最高水平;表明在草菇菇体发育中需要更多碳源及能源的补充,eg1在这方面起着非常重要的作用.图4参14     

低氧胁迫下钙调素拮抗剂对黄瓜幼苗根系多胺含量和呼吸代谢的影响

采用营养液栽培,研究了根际低氧胁迫下三氟拉嗪(TFP)对两个耐低氧能力不同的黄瓜品种幼苗根系中多胺含量和呼吸代谢的影响.结果表明,单纯低氧下,黄瓜幼苗根系中腐胺(Put)、亚精胺(Spd)和精胺(Spm)含量显著增加,琥珀酸脱氢酶(SDH)活性显著降低,乙醇脱氢酶(ADH)和乳酸脱氢酶(LDH)活性显著提高,乙醇和乳酸含量相应增加;与耐低氧能力较弱的"中农8号"相比,耐低氧能力较强的"绿霸春4号"幼苗根系ADH活性增加幅度和乙醇含量较高,LDH活性增加幅度、SDH活性降低幅度和乳酸含量较低;与单纯低氧胁迫相比,添加TFP处理能显著降低黄瓜幼苗根系中Spd和Spm含量,增加Put含量,同时,根系中SDH和ADH活性降低,LDH活性增加,乳酸含量升高,植株根系生长受到严重抑制,并且对耐低氧性较强的"绿霸春4号"幼苗伤害程度更加明显.表明在低氧胁迫下,Ca2 、CaM参与了黄瓜幼苗根系多胺及呼吸代谢过程,TFP处理抑制了Ca2 .CaM信使功能,从而降低了黄瓜植株耐低氧的能力.表5参25     

土荆芥不同发育期根际土壤养分、酶活及微生物数量的变化

采用盆栽试验,通过比较土荆芥营养期和果期根际土壤中养分、土壤酶活和微生物数量的变化规律,明确土荆芥入侵对土壤生态系统的影响效应,为进一步了解土荆芥入侵机理和制定防控措施提供理论依据.结果表明：（1）土荆芥入侵对土壤养分具有一定的影响.与对照相比,除了土荆芥营养期根际土壤总钾的含量增加了12.26%外,所测其它土壤养分指标均不同程度下降.其中,果期总钾含量降低3.27%,营养期和果期的有机质含量分别降低20.41%和1.22%、总氮含量分别降低27.87%和16.39%、总磷含量分别降低29.41%和14.71%、速效磷含量分别降低49.24%和34.69%、速效钾含量分别降低76.65%和57.22%;（2）土荆芥的生长对土壤胞外酶具有-定的影响.与对照相比,营养期和果期土壤硝酸还原酶活性显著升高（P〈0.05）,分别升高了87.23%和137.23%;营养期的脲酶活性降低了45.92%,与对照差异显著（P〈0.05）;营养期和果期根际土壤的蔗糖酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性的变化均未达到显著程度（P〉0.05）;（3）土壤微生物数量随着土荆芥生长而增加,但只有真菌数量与对照的差异达到显著水平（P〈0.05）,营养期和果期真菌数量分别增加32.11%和86.18%;（4）与果期相比,营养期土壤养分含量、土壤酶活性和微生物数量普遍较低,推测土荆芥生长初期通过降低土壤营养水平,抑制其周围对营养水平要求较高的植物生长,以获得竞争优势,而果期则通过释放根系分泌物增加了土壤微生物数量和土壤酶活,使土壤养分回升,从而为其繁殖提供有利条件.     

基于苋菜转录组的ARF基因家族鉴定及表达

ARFs(auxin response factors)是重要的生长素响应因子,在植物的生长发育过程中起着关键的作用.基于'大红'苋菜转录组数据,通过在线分析软件SMART和NCBI-Blastp的注释筛选苋菜ARF基因家族成员(AtrARF);利用生物信息学分析软件,对AtrARFs蛋白的理化性质、二级结构、亚细胞定...     

林下和撂荒地生境紫茎泽兰幼苗的生长特征及其种内竞争形态反应

比较研究了林下和撂荒地生境有无竞争条件下紫茎泽兰（Ageratina adenophora（Sprengel））幼苗的生长特征、生长速率、生物量和种内竞争的形态反应。结果表明：（1）2类生境条件下紫茎泽兰植株幼苗形态特征基本一致,无竞争条件下紫茎泽兰幼苗根长和叶片数明显高于在竞争条件下对应指标值;（2）同类生境中,在无竞争条件下紫茎泽兰幼苗的生长速率、生物量积累显著比在竞争条件下的高;（3）不同生境中,撂荒地生境紫茎泽兰幼苗生物量显著高于林下生境的值,在无竞争条件下,林下生境紫茎泽兰幼苗生长速率比撂荒地生境的高,而在竞争条件下反之;（4）林下和撂荒地生境紫茎泽兰幼苗植株竞争强度差异不显著,但在林下生境其地上部分的竞争强度显著大于其在撂荒地生境的值,而根的竞争强度相反。可见,紫茎泽兰幼苗在种群建立的过程中具有不同的生态适应性和形态反应,这可能是其能成功入侵不同生境的一种重要生理生态策略。