细胞自噬对拟南芥种子萌发的影响

自噬在植物生长发育过程发挥着至关重要的作用，但是植物中自噬与种子萌发的关系尚不明确。为了探究自噬对种子萌发的影响，通过基因表达检测、蛋白免疫印迹实验和种子萌发速率比较，分析了细胞自噬对拟南芥(Arabidopsis thaliana)种子萌发的影响。研究结果表明细胞自噬在植物种子萌发过程中发挥重要作用:(1)自噬基因的表达在种子萌发过程中明显上调，且ATG8蛋白在种子萌发过程中逐渐积累，表明种子萌发过程中细胞自噬被激活；(2)细胞自噬抑制剂3-methyladenine (3-MA)能够显著地抑制拟南芥野生型种子的萌发，拟南芥自噬突变体种子的萌发速度比野生型种子的慢，表明细胞自噬途径在种子萌发过程中发挥正向调控作用但不是种子萌发所必需的。     

活性氧与植物细胞程序性死亡

在植物细胞中,线粒体ETC的复合物I和III是ROS产生的主要部位。大量证据表明,ROS可作为一普遍存在的信号分子在胁迫诱导植物PCD过程中起作用,而线粒体处于PCD调控的中心位置。     

盐胁迫对拟南芥Profilins和ADFs转录水平的影响

盐胁迫是影响植物生长发育的重要影响因子,是造成农业减产的重要因素之一。因此抗盐基因的功能研究具有重要的理论意义和应用价值。以往的研究表明,肌动蛋白细胞骨架在植物对盐胁迫的响应中起着重要作用,但肌动蛋白结合蛋白在盐胁迫中的作用尚不清楚。文章以拟南芥为试验材料,采用实时荧光定量聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)技术探讨profilins和ADFS基因在盐胁迫处理下的表达。结果表明,用150mmol/L NaCl处理2周野生型拟南芥幼苗时profilins和ADFs基因的表达量明显升高,说明profilins和ADFs基因可能受到NaCl诱导。该实验结果为进一步研究该基因调控植物抗盐的机制提供了基础。     

非生物胁迫处理后拟南芥过氧化氢含量变化的分析

干旱、低温、盐胁迫和重金属污染等非生物胁迫,对植物的生长发育会产生严重的抑制作用.在这些条件下,植物细胞内各种代谢过程会有一定程度的受损或不工作,将会导致活性氧(Reactive oxygen species,ROS)在植物体内过量积累.过氧化氢是植物体内中最稳定形式的活性氧之一,植物体内积累过量的过氧化氢会严重威胁植物细胞的膜系统.在本实验中,选取了野生型拟南芥(Arabidopsis thaliana)为材料,分别进行低温处理、盐处理和干旱处理,并通过对未处理的和非生物胁迫处理的植物中过氧化氢含量变化进行比较分析.实验结果表明,胁迫处理后,拟南芥植物体内的过氧化氢含量不同程度地增加,为深入研究植物对逆境响应的分子机制奠定研究基础.     

盐胁迫下盐芥和拟南芥内源激素质量分数变化的研究

采用酶联免疫吸附(ELISA)法测定了盐胁迫下盐芥(Thellungiella halophila)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)叶片中生长素(IAA)、赤霉素(GA)、细胞分裂素(ZR)和脱落酸(ABA)等4种内源激素的质量分数,分析了2种植物的4种内源激素在盐胁迫下的响应特征.结果表明:48 h盐胁迫下拟南芥中的ABA质量分数增加2～2.7倍,是主要的胁迫响应激素;盐芥中呈积累增加的是IAA、ZR、GA,皆为促进生长的激素.说明盐胁迫下2种植物的激素应答方式不同.     

F-box基因FOF2在拟南芥盐和冷胁迫响应中的功能分析

FOF2为F-box蛋白家族成员,其生物学功能尚不清楚.采用实时荧光定量PCR和生理学实验相结合的方法,对FOF2基因的表达模式及其在拟南芥抗盐和冷胁迫响应中的作用进行了分析.研究发现,FOF2在拟南芥根、茎生叶和果荚中表达较高,并且其表达受盐和冷胁迫诱导.FOF2过表达株系对盐胁迫敏感,与野生型相比种子萌发率低、幼苗主根较短;相反,fof2突变体对盐胁迫的敏感性则减弱.FOF2过表达和缺失突变体种子萌发对冷胁迫无响应,但其主根在冷处理中分别比野生型短或者长.盐处理下,FOF2过表达株系中盐胁迫反应相关基因的表达量显著降低,fof2突变体中则升高;冷处理下,FOF2过表达株系中冷胁迫反应相关基因的表达量显著升高,fof2突变体中则降低.结果表明,FOF2在植物抗盐胁迫响应中起负调控作用,在抗冷胁迫响应中则可能起正调控作用.     

植物在盐害下的渗透调节

植物遭受盐胁迫时的重要反应就是体内产生大量的渗透调节物质：无机盐离子和可溶性有机化合物．大量研究证明，有机物是植物在盐境下最重要的渗透调节剂，它无毒，且对稳定细胞的结构和功能有重要的作用。对有关渗透调节剂的基因调控机制的最新进展作了综合论述．     

麝香草酚调控水稻幼苗根的耐盐作用

外源调控作物耐盐是保证盐渍化土壤中农作物安全生产的重要措施.新型植物源天然化合物麝香草酚作为一种医药活性物质已有大量报道,但其对植物的生理调控活性却鲜有报道.本文以水稻幼苗为研究材料,通过植物生理学、组织化学、生物化学等手段,探讨了麝香草酚调控水稻抗盐胁迫的作用方式.结果显示:(1)外源麝香草酚处理能够显著缓解盐胁迫对水稻幼苗根的抑制,并呈现出一定的浓度效应;(2)外源麝香草酚处理显著缓解了盐胁迫诱导的根尖细胞死亡效应;(3)外源麝香草酚处理有效清除了盐胁迫诱导根尖过量累积的过氧化氢和超氧阴离子;(4)盐胁迫显著抑制根尖超氧化合物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性,而添加麝香草酚则显著提升了盐胁迫下这两种抗氧化酶的活力;(5)外源麝香草酚处理显著提高了盐胁迫下根尖抗坏血酸(As A)和谷胱甘肽(GSH)的含量.这些结果表明,麝香草酚能够通过提升水稻幼苗根尖的抗氧化能力,抵御盐胁迫诱导的氧化损伤和细胞死亡效应.本研究对盐渍化土壤中水稻的安全生产提供了重要的科学依据和技术手段.     

拟南芥中参与盐胁迫应答的基因 At1g14260的功能初探

拟南芥中未知基因At1g14260的表达受到多种非生物胁迫的诱导, 特别是在NaCl的诱导下, At1g14260的表达量明显增加. 对T DNA插入突变体at1g14260(salk 118406)的分析表明, 敲除了基因At1g14260的拟南芥相比野生型对盐胁迫更加敏感. 此外, 构建了融合表达载体PBi221 At1g14260 GFP并且成功转入拟南芥原生质体中, 在荧光显微镜下观察到融合蛋白定位于原生质体细胞核中. 因此, At1g14260可能参与了拟南芥中盐胁迫的过程.     

细胞应激条件下嗜热四膜虫线粒体膜电位变化研究

单细胞线虫纲原生动物四膜虫(Tetrahymena),在H2O2的诱导下可发生凋亡样死亡.另外,最新研究表明细胞中活性氧簇(ROS)的积累可有效地诱导细胞自噬途径的发生.通过流式细胞技术和荧光显微技术,检测了经饥饿和ROS诱导剂处理后,线粒体内膜电位变化及细胞内ROS的积累.此外,应用两种抗氧化剂氮乙酰半胱氨酸(NAC)和过氧化氢酶(Catalase)分别对四膜虫细胞进行处理,检测了在氧化应激条件下的抗氧化作用效果.结果表明,Oligomycin和Menadione可有效抑制线粒体膜电位的维持,从而导致细胞内ROS积累.同时,H2O2处理和饥饿处理可以导致嗜热四膜虫细胞线粒体膜电位丧失以及细胞质ROS积累.另外,N-acetylcystine和Catalase可有效地降低四膜虫细胞内ROS的积累,以及保持四膜虫细胞线粒体内膜电位,维持通透性.     

盐胁迫下拟南芥去乙酰化酶调控下游基因表达的转录组分析

胁迫是指植物持续地暴露在环境的刺激下,有能力建立保护和适应的机制。组蛋白的去乙酰化作为一种表观遗传现象,在植物适应环境中发挥了重要的作用。为了探究高盐胁迫下,组蛋白的去乙酰化酶在植物抵御和适应高盐胁迫中的作用,本研究以拟南芥野生型WT和四突（h2tq,HD2四个基因的突变体）为材料,采用RNA-seq技术和生物信息学方法,对生长10d的幼苗在高盐（150 mM NaCl）处理前和后进行比较转录组分析,并结合实时荧光定量PCR验证转录组数据的可靠性。结果显示：在高盐处理前WT和hd2q共有25个差异基因,其中上调基因2个,下调基因23个。在高盐处理后,WT和hd2q共有1407个差异基因,其中上调基因772个,下调基因635个。GO和KEGG分析显示,对照的差异基因主要富集在胞外区域和响应脱落酸上,盐处理的差异基因主要富集在胞外区域和细胞壁上。植物响应盐胁迫是一个涉及不同交叉途径的复杂过程,这些结果可为研究表观遗传在盐胁迫逆境下的刺激响应提供一定参考意义。     

盐胁迫对两种小麦叶片蛋白质的影响

以抗性不同的两种小麦89122和9614为实验材料,研究了NaCl处理对小麦叶片蛋白质质量分数及结构的影响.与对照比,150 mmol/L和300 mmol/L的NaCl处理抑制89122和9614小麦种子的萌发和幼芽的生长,此效应具有浓度依赖性,但相同浓度的处理对89122产生的抑制效应明显弱亍对9614小麦的抑制效应;NaCl处理使89122小麦幼苗叶片可溶性蛋白质量分数增加,却使9614小麦幼苗叶片可溶性蛋白质量分数减少;此外,傅立叶红外光谱分析结果表明,NaCl处理使两种小麦幼苗叶片蛋白的C=O键和C-N键都受不同程度的扰动.     

Characterization of Arabidopsis calreticulin mutants in response to calcium and salinity stresses

As an important calcium-binding protein,calreticulin plays an important role in regulating calcium homeostasis in endoplasmic reticulum (ER) of plants.Here,we identified three loss-of-function mutants ofcalreticulin genes in Arabidopsis to demonstrate the function of calreticulin in response to calcium and salinity stresses.There are three genes encoding calreticulin in Arabidopsis,and they are named AtCRT1,2,and 3,respectively.We found that both single mutant of crt3 and double mutant of crtl crt2 were more sensitive to low calcium environment than wild-type Arabidopsis.Moreover,crt3 mutant showed more sensitivity to salt treatment at germination stage,but tolerance to salt stress at later stage compared with wild-type plant.However,there was no obvious growth difference in the mutant crt1 and crt2 compared with wild-type Arabidopsis under calcium and salt stresses.These results suggest that calreticulin functions in plant responses to calcium and salt stresses.     

欧美杨PdMODD基因克隆与表达特性分析

【目的】研究杨树重要胁迫响应新基因,为揭示杨树抗逆分子机制、培育优良抗逆杨树新品种提供理论依据。【方法】基于水稻MODD氨基酸序列,通过BLAST在美洲黑杨基因组中筛选得到3条基因(Podel.08G114100、Podel.10G158900和Podel.17G098500),并以其序列为参考,以‘渤丰3号’杨cDNA为模板克隆得到3条基因(PdMODD1、PdMODD2和PdMODD3)。利用生物信息学分析PdMODD蛋白的结构特征及与其同源蛋白的亲缘关系。通过基因枪轰击法分析PdMODD基因亚细胞定位。采用实时荧光定量(qRT-PCR)技术,分析PdMODD基因组织特异性和不同胁迫条件下的的表达模式。【结果】PdMODD1~3基因的开放阅读框(ORF)全长分别为1 065、1 065和1 074 bp,编码354、354和357个氨基酸,均为不稳定的亲水性蛋白。PdMODD基因均为NINJA家族成员,含有3个保守结构域,其中一个为转录抑制基序EAR。系统进化树分析显示,PdMODD1蛋白与毛果杨PtAFP2亲缘性较高并与拟南芥AtAFP1和木薯MeAFP2位于同一个分支;PdMODD2蛋白与麻疯树JcAFP2亲缘关系最近,并与拟南芥AtAFP2聚成一个分支;PdMODD3与毛果杨PtAFP3-1亲缘关系最近,与栓皮槠QsAFP3、拟南芥AtAFP4属于同一分支。亚细胞定位结果表明PdMODD基因均定位于细胞核。组织特异性分析显示,PdMODD1~3在根、茎、叶中均能表达,且在叶中表达量最高,根中表达量最低。胁迫响应表达模式结果显示,NaCl和聚乙二醇(PEG)胁迫处理下,PdMODD1~3在根、茎、叶组织中主要为显著上调表达。【结论】PdMODD1~3均为NINJA家族成员,含有保守的转录抑制基序EAR,具有组织特异性,在叶中高表达,且能被NaCl和PEG胁迫显著诱导表达,推测PdMODD1、PdMODD2 和PdMODD3可能会在‘渤丰3号’杨对盐和干旱胁迫响应中发挥重要的调节作用。     

Characterization of Arabidopsis calreticulin mutants in response to calcium and salinity stresses

As an important calcium-binding protein, calreticulin plays an important role in regulating calcium homeostasis in endoplasmic reticulum （ER） of plants. Here, we identified three loss-of-function mutants of calreticulin genes in Arabidopsis to demonstrate the function of calreticulin in response to calcium and salinity stresses. There are three genes encoding calreticulin in Arabidopsis, and they are named AtCRT1, 2, and 3, respectively. We found that both single mutant of crt3 and double mutant of crtl crt2 were more sensitive to low calcium environment than wild-type Arabidopsis. Moreover, crt3 mutant showed more sensitivity to salt treatment at germination stage, but tolerance to salt stress at later stage compared with wild-type plant. However, there was no obvious growth difference in the mutant crtl and crt2 compared with wild-type Arabidopsis under calcium and salt stresses. These results suggest that calreticulin functions in plant responses to calcium and salt stresses.     

Identification and characterization of a salt tolerance-responsive gene( AtGRP9) of Arabidopsis

Soil salinity is one of the important limiting factors for plant growth and development. A cDNA clone encoding a glycine-rich protein (designated AtGRP9) was identified from Arabidopsis by functional expression of the plant cDNA library in the fission yeast S. pombe. Yeast cells overexpressing AtGRP9 displayed significantly enhanced salt tolerance. Northern analysis showed that expression of AtGRP9 in Arabidopsis was induced by NaCl and plant hormone abscisic acid (ABA). These results suggest that AtGRP9 may be involved in the salt stress response in Arabidopsis.