柱花草苯丙氨酸解氨酶（SgPALs）对生物胁迫与非生物胁迫的响应

本研究以热研2号柱花草为材料,分析其苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性、总酚含量、类黄酮含量、总抗氧化能力和SgPALs基因表达模式对生物胁迫（炭疽菌侵染）与非生物胁迫（干旱和盐胁迫）的响应。结果表明,在3种胁迫处理下,柱花草不同组织部位的PAL活性增加18.58%~123.56%,且叶片的总酚含量、类黄酮含量和总抗氧化能力分别增加65.11%~68.00%、51.00%~76.87%和83.00%~262.08%,差异显著。在干旱和盐胁迫处理下,根系的总酚含量、类黄酮含量和总抗氧化能力也显著提高43.77%~51.12%、45.46%~45.98%和60.45%~97.89%。随后对SgPALs的表达模式分析表明,除SgPAL4外,其他3个SgPALs受炭疽菌侵染诱导上调表达;在干旱胁迫下,根系中4个SgPALs均增强表达,但叶片中仅SgPAL1和SgPAL4上调表达;在盐胁迫下,根系中4个SgPALs也都上调表达,叶片中除SgPAL3下调表达外,其他3个SgPALs增强表达。综上所述,在遭受生物胁迫和非生物胁迫时,柱花草中的SgPALs基因表达及PAL酶活性升高,伴随着总酚与类黄酮含量的同步升高,表明其对环境胁迫的抗性升高。     

低磷胁迫对柱花草生长及抗氧化系统的影响

以基因型TF291柱花草为供试材料,分析低磷处理（5 μmol/L）对柱花草生长、抗氧化物质及抗氧化保护酶的影响,探索柱花草抗氧化系统在低磷胁迫下的响应机制。结果表明：（1）与对照磷处理（250 μmol/L）相比,低磷处理抑制了柱花草生长,其叶绿素浓度、最大光化学效率、地上部和根部生物量均显著降低（P<0.05）。（2）随着低磷处理时间的增加,15 d时叶片CAT、POD、SOD、ASP、PAL活性和类黄酮含量显著提升（P<0.05）;30 d时叶片CAT、SOD、ASP、PPO活性和MDA、H₂O₂含量显著提高（P<0.05）。本研究结果可为进一步探索低磷胁迫下柱花草抗氧化系统的分子响应机制提供重要依据。     

木薯苯丙氨酸解氨酶基因的克隆及其对低温胁迫的响应

本研究从全基因组水平对木薯（Manihot esculenta Crantz）苯丙氨酸解氨酶编码基因（Phenylalanine ammonia-lyase,PAL）进行鉴定,并以木薯品种KU50为材料克隆了6个PAL基因,分析了低温胁迫（7 ℃）对叶片MePAL表达模式、PAL酶活性、总酚含量、类黄酮含量和总抗氧化能力的影响。结果表明：低温处理使木薯叶片迅速萎蔫卷曲,并伴随叶片PAL酶活性、总酚含量、类黄酮含量和总抗氧化能力的显著提高。Real-time PCR分析表明,在低温处理前,MePAL1和MePAL2的相对表达量分别为0.83和1.19,显著高于其他4个MePAL基因,低温处理后6个MePAL基因均不同程度受低温胁迫诱导增强表达,其中MePAL5上调最高,达50.5~142.5倍。本研究结果初步显示低温胁迫上调了木薯叶片MePAL的表达,促进了总酚和类黄酮的合成,提高了抗氧化损伤的能力。     

柱花草磷饥饿响应基因SgPHR1和SgPHR2的克隆与表达分析

低磷胁迫是限制作物生长和产量的重要因素之一。磷饥饿响应因子PHR（phosphate starvation response）是植物磷信号调控网络中的关键因子,具有调控植物磷平衡的生物学功能。本研究在柱花草（Stylosanthes guianensis）中克隆到转录因子SgPHR1和SgPHR2基因。SgPHR1和SgPHR2基因cDNA全长分别为1413 bp和849 bp,编码470和282个氨基酸残基,蛋白分子量分别为51.4 kD和30.9 kD。SgPHR1和SgPHR2均为SANT家族成员,包含MYB蛋白结构域和CC蛋白结构域,并具有多个潜在的磷酸化位点。亚细胞定位预测表明,SgPHR1和SgPHR2均定位于细胞核中。实时定量PCR结果表明,SgPHR1基因在柱花草根和叶中的表达量高于茎中的表达量,而SgPHR2基因在叶中表达量显著高于根和茎。缺磷（-P）和缺氮（-N）处理均显著增强了SgPHR1和SgPHR2在柱花草根中的表达。不同缺磷时间处理结果进一步表明了SgPHR1和SgPHR2在转录水平上响应低磷胁迫,暗示SgPHR1和SgPHR2可能参与了柱花草对低磷胁迫的应答。本研究结果为解析柱花草响应低磷胁迫的分子机制提供了候选基因。     

低温胁迫下不同浓度ABA对4个油棕新品种幼苗生理特性的影响

探讨低温胁迫下不同品种油棕幼苗ABA合成酶基因NCED3表达特性及不同浓度ABA对其幼苗生长和生理的影响,为提高不同品种油棕幼苗抗寒能力提供理论依据。以油棕新品种Ni、C×N、B×E、D×N为材料,对其进行低温胁迫处理（15、10、5 ℃,5 d）,利用实时荧光定量PCR（qPCR）检测4种油棕幼苗的NCED3基因表达特性;然后,10 ℃低温胁迫下对4种油棕幼苗外施不同浓度ABA（50~300 μmol/L ABA）,测定其可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸含量和超氧化物歧化酶（SOD）及过氧化物酶（POD）活性等生理指标。结果表明,低温胁迫可触发4种油棕幼苗ABA合成酶基因NCED3的过量表达,外施50~300 μmol/L ABA均降低幼苗质膜透性和SOD酶活性,抑制MDA和H₂O₂含量上升,缓解低温胁迫引起的膜脂过氧化,提高可溶性蛋白、可溶性糖含量和POD活性,进而提高油棕幼苗抗寒性。4个品种中,B×E材料的耐寒能力较强。     

植物生长物质冠菌素诱导旱稻、水稻幼苗抗旱性的效应及生理机制

以旱稻 297 和水稻越富幼苗为材料,在 20% PEG 模拟干旱条件下,研究了植物生长物质冠菌素处理对叶片水分状况、质膜透性、渗透调节物质（脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白）及内源激素（ABA、IAA 和GA3）含量的影响。干旱胁迫下,冠菌素处理可以维持旱稻 297（0.01 μmol/L）和越富（0.1 μmol/L）较高的叶片相对含水量,促进幼苗叶片中脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白的积累,降低质膜透性,维持细胞质膜的完整性;同时,冠菌素（0.01 和0.1 μmol/L）处理明显促进旱稻 297 和越富幼苗叶片中ABA的积累,并改变了 IAA 和GA3 的浓度及比例。冠菌素处理能改善旱稻和水稻幼苗耐干旱胁迫的能力,最适浓度分别为0.01 μmol/L和0.1 μmol/L。     

p3s对橡胶苗的生长调节及抗性生理生化作用

用不同浓度的新型植物生长调节剂p3s处理橡胶苗,研究其对橡胶苗生长发育的影响以及对抗性相关酶的活性调节,并通过接菌试验检验p3s对橡胶苗抗病性的作用。结果显示,p3s显著优化了株高、茎粗、叶片面积、叶蓬距等生长指标,用6.0 mg/L p3s喷药,效果最佳。对药剂处理过的叶片过氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性进行测定,与对照相比,4.5 mg/L p3s处理的POD活性显著提高;6.0 mg/L p3s处理的PPO和PAL活性显著提高;最优浓度6.0 mg/L p3s处理后,叶片POD、PPO和PAL活性能在一定时间内保持较高水平;且6.0 mg/L p3s处理显著提高了橡胶苗对炭疽病的抗病能力。表明p3s能促进橡胶苗的生长发育,并有效提高其抗逆性和抗病性,且药效持续时间长。     

镁营养对苦瓜生长发育及生理代谢的影响

采用砂培的方式,以‘翠玉’苦瓜（Momordica charantia）品种为试验材料,研究不同镁素浓度（0、20、40、80、160 mg/L）处理下对苦瓜生长特性（叶片和根系形态、光合色素含量、碳氮代谢、生物量积累）和生理响应（渗透调节、膜伤害和抗氧化）的影响。结果表明：镁浓度为20~80 mg/L时可以降低苦瓜叶片膜伤害,增加叶片中可溶性糖、可溶性蛋白质、光合色素和谷胱甘肽（GSH）含量,增强叶片抗氧化酶活性,包括超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和单脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）,降低叶片丙二醛（MDA）、脯氨酸（Pro）、过氧化氢（H₂O₂）含量和超氧阴离子（O₂^-）的产生速率及细胞膜透性,促进根系活力、光合作用和生物量积累。其中,40 mg/L镁处理对苦瓜的生长发育增效最明显,而缺镁（0 mg/L）和过量镁（160 mg/L）胁迫下,苦瓜叶片产生膜脂过氧化伤害、主根变短、侧根减少,苦瓜地上部和地下部生长均受到明显抑制,缺镁比镁过量的抑制作用更强。综上所述,缺镁和过量镁抑制苦瓜生长,而适量增施镁可有效提高苦瓜的生理活性,增强苦瓜抗逆性,促进苦瓜生长,40 mg/L为苦瓜栽培最适宜施镁浓度。     

香蕉苯丙氨酸解氨酶基因家族的全基因组鉴定及表达分析

苯丙氨酸解氨酶（Phenylalanine ammonia-lyase, PAL）是催化苯丙烷代谢途径第1步反应的限速酶,广泛地参与植物生长发育过程中的各种生理活动。本研究通过生物信息学分析,从香蕉A基因组数据库中利用BLASTp筛选出53个可能的MaPAL编码蛋白序列。在NCBI分析蛋白保守结构域,发现仅有8个基因具有典型的PAL家族基因的特性。聚类分析结果表明香蕉MaPAL家族的8个基因可以分为Class I 和Class II两类。转录组数据表明,所有MaPAL基因在果实发育阶段高表达,MaPAL5参与果实采后成熟过程。在干旱、低温、盐处理的香蕉幼苗叶片中,MaPAL1、MaPAL2、MaPAL3、MaPAL4和MaPAL5成员均显著上调表达,MaPAL6号成员显著下调表达,这些成员参与香蕉响应上述非生物胁迫过程。8个MaPAL成员在枯萎病菌处理下均显著下调表达,表明在感病品种巴西蕉根系中,MaPAL基因的表达全部被Foc TR4抑制。本研究结果为分析MaPAL基因家族在香蕉果实品质形成和响应逆境中的作用提供了理论依据。     

木薯UDP依赖型糖基转移酶14基因在木薯抗病性中的功能研究

木薯是热带和亚热带地区重要的经济作物和粮食作物,它不仅是近10亿人消费的第三大碳水化合物来源,也是工业淀粉和生物乙醇的主要资源之一。糖基化是一种广泛存在的修饰方式,它通过糖基转移酶（glycosyltransferase, GTs）来催化修饰反应。GTs以糖苷键的形式在底物分子上添加糖基来形成更加稳定的天然糖苷或糖酯,糖基主要包括葡萄糖、鼠李糖、木糖、半乳糖等。UDP依赖型糖基转移酶（UDP-glycosyltransferases, UGTs）基因家族属于糖基化转移酶中的一类。UGTs基因在植物的生长发育过程中发挥着重要的作用,其中最普遍的功能是转移反应,如植物中次生代谢产物（植物激素）的激活和影响相关物质的溶解度从而响应生物和非生物胁迫。为分析UGTs基因在木薯中的功能,本研究采用RT-PCR技术从木薯叶片（SC124）中克隆得到MeUGT14基因。MeUGT14基因的表达显著受到病菌（Xanthomonas axonopodis pv. manihotis, Xam）的诱导。因此,构建MeUGT14基因的病毒诱导的基因沉默（virus induced gene silencing, VIGS）载体,沉默片段为285 bp。通过对木薯叶片进行基因沉默,qRT-PCR检测结果显示木薯叶片中MeUGT14基因的表达量显著下降。不同干扰植株中MeUGT14基因的表达量被不同程度地降低,分别降低了69%,45%和68%。随后对干扰植株和对照植株进行Xam侵染实验,接种Xam 6 d后,MeUGT14基因表达量的降低导致叶片上细菌数量显著增加,叶片表型也显示MeUGT14基因表达量的降低会导致叶片上菌斑更明显。研究结果表明干扰MeUGT14基因表达使得植株对Xam病菌侵染的抵抗能力显著降低。根据MeUGT14基因和UGT76B1/UGT74F1基因有较近的进化关系及UGT76B1/UGT74F1的功能研究,推测MeUGT14基因可能通过影响水杨酸和茉莉酸的合成来响应Xam病菌侵染。研究结果表明MeUGT14基因在木薯抵抗病菌侵染中发挥了作用,为进一步研究MeUGT14基因在木薯抗生物胁迫中的机制提供了线索。     

13种苯丙烷代谢物对6种炭疽菌的抑菌活性研究

炭疽病是广泛影响热带、亚热带植物的真菌性病害。开发绿色农药是有效防治炭疽病的重要手段。热带牧草柱花草的转录组和代谢组研究表明,苯丙烷代谢通路在响应炭疽菌侵染过程中显著上调。为评价苯丙烷代谢物的抑菌活性,本研究采用体外抑菌试验,测定了13种苯丙烷代谢物对柱花草胶孢炭疽菌、橡胶胶孢炭疽菌、大薯胶孢炭疽菌、芒果胶孢炭疽菌、番木瓜胶孢炭疽菌和橡胶尖孢炭疽菌等6种炭疽菌的菌丝生长抑制作用;进一步测定了活性较好的代谢物及其两两组合对6种炭疽菌菌丝生长和5种炭疽菌孢子萌发的抑制作用。结果表明,13种代谢物对6种炭疽菌的抑制效果不同,在500 μmol/L和1000 μmol/L的浓度下,紫檀芪对6种炭疽菌菌丝生长的抑制效果最好,高浓度时平均抑制率可达47.47%~80.74%;在1000 μmol/L的浓度下,根皮素和香豆素对6种炭疽菌菌丝生长也有一定的抑制效果,而其他9种代谢物对6种炭疽菌抑制作用较弱或者无明显抑制作用。代谢物两两组合时,含紫檀芪的代谢物组合对6种炭疽菌菌丝生长有显著的抑制作用,平均抑制率为31.07%~89.05%;紫檀芪及含紫檀芪的代谢物组合对5种炭疽菌孢子萌发有显著的抑制作用,对柱花草胶孢炭疽菌、橡胶胶孢炭疽菌、橡胶尖孢炭疽菌、芒果胶孢炭疽菌和番木瓜胶孢炭疽菌毒力最强的代谢物或组合分别为紫檀芪+根皮素、紫檀芪+阿魏酸、紫檀芪+阿魏酸、紫檀芪+根皮素、紫檀芪,IC₅₀值分别为293.475、67.660、184.764、108.671、68.417 μmol/L。本文所发掘的代谢物及其组合可为进一步研究防治炭疽病的绿色农药提供理论基础。     

锰毒对柱花草苗期生长及铁镁吸收的影响

采用营养液培养柱花草,研究锰毒对其生长以及叶绿素含量的影响,外源锰对柱花草铁和镁吸收的影响。结果表明:叶片失绿和皱缩是柱花草锰毒害的主要症状。当外源锰浓度为200μmoL/L时,柱花草生长受到明显抑制,叶绿素含量显著降低;随外源锰浓度的增加,植株体内锰和铁含量显著增加,维持较高的铁含量;锰毒虽然显著降低了柱花草根部镁的含量,但对地上部镁含量影响不大,地上部镁离子的平衡仍可以维持。说明柱花草维持较高的地上部铁含量和镁离子平衡是柱花草适应锰毒害的生理机制之一。     

不同比例红蓝光及光照强度对金线莲生理及叶绿素荧光特性的影响

为探讨LED光源在金线莲工厂化栽培中的应用,利用研发的具有不同比例红（R）、蓝光（B）的LED灯作为光源,以白色荧光灯为对照（CK）,设置以下5个试验处理,T₁：R/B(3/7), PPFD 20 μmol/(m²·s);T₂：R/B(7/3), PPFD 20 μmol/(m²·s);T₃：R/B(3/7), PPFD 30 μmol/(m²·s);T₄：R/B(7/3), PPFD 30 μmol/(m²·s);T₅：R/B(7/3), PPFD 50 μmol/(m²·s),研究不同比例红蓝光源及其光照强度对金线莲的生长、光合作用、叶绿素荧光反应和生理特性的影响。结果表明：与对照处理相比,T₄、T₅处理的金线莲株高、茎粗、植株干鲜重显著提高;T₅处理的金线莲叶片净光合速率显著高于其他处理,而T₁、T₃处理间差异不显著,但显著高于T₂、T₄处理。不同比例红蓝光处理下金线莲叶片的叶绿素含量显著高于对照处理,在相同的光照强度下,R/B(7/3)处理的金线莲叶片叶绿素含量大于R/B(3/7)处理。不同比例红蓝光源处理的金线莲叶片最大光化学效率、光系统II活性均显著高于对照处理;红光比例减少,蓝光比例增加,可降低金线莲叶片最大光化学效率、光系统II活性,同时光系统II实际光化学效率和光合电子传递效率也随之降低。T₂处理可有效提高金线莲叶片SOD和CAT活性,但POD活性降低;T₄处理下金线莲叶片POD和CAT活性降低,SOD活性升高;与对照相比,T₁处理的金线莲叶片MDA含量显著增加,较对照提高19.4%,而T₅处理与对照差异不显著。综合各处理金线莲生长来看,T₅处理R/B(7/3), PPFD 50 μmol/(m²·s)的金线莲生长最好,保持较高的光合速率及生理活性。     

杜鹃红山茶芽苗砧嫁接亲和性生理研究

杜鹃红山茶（Camellia azalea）为山茶科山茶属常绿灌木或小乔木,是中国特有珍稀濒危物种,在园林与观赏园艺方面具有广阔的应用前景,兼具有极高的科研价值。国内外关于杜鹃红山茶嫁接繁殖的研究主要集中在木质化砧木嫁接方面,而芽苗砧嫁接技术及芽苗砧嫁接亲和性生理的研究鲜有报道。为了从生理层面揭示杜鹃红山茶接穗与不同油茶芽苗砧的亲和性差异,本研究以广西栽培面积广泛的高州油茶、广宁红花油茶、岑溪软枝油茶、普通油茶为芽苗砧,以杜鹃红山茶当年生半木质化枝条为接穗进行芽苗砧嫁接,于嫁接后90 d,考察不同芽苗砧处理对杜鹃红山茶接穗死亡率、嫁接苗叶片中初生代谢产物含量、抗氧化生理指标以及光合色素含量的影响。结果表明：（1）不同芽苗砧木对杜鹃红山茶接穗的死亡率有显著影响,采用高州油茶作为芽苗砧,杜鹃红山茶嫁接死亡率最低,为18.5%;（2）不同芽苗砧木对杜鹃红山茶接穗叶片中可溶性蛋白含量及淀粉含量有显著影响,采用高州油茶砧木,嫁接苗叶片中可溶性糖、可溶性蛋白及淀粉含量均处于最高水平;（3）不同芽苗砧木对杜鹃红山茶嫁接苗叶片中脯氨酸含量及过氧化物酶（POD）活性有显著影响,采用高州油茶作为芽苗砧,嫁接苗叶片中脯氨酸和丙二醛（MDA）含量最低,超氧化物歧化酶（SOD）和POD活性最高;（4）不同芽苗砧木对杜鹃红山茶嫁接苗叶片中总叶绿素、叶绿素a及叶绿素b含量有显著影响,采用高州油茶作为芽苗砧的杜鹃红山茶嫁接苗叶片中总叶绿素、叶绿素a及叶绿素b含量均最高。研究认为,杜鹃红山茶接穗与高州油茶芽苗砧具有较好的亲和性,其嫁接苗抗性优于其他芽苗砧处理,叶片生长状况较好,具有较强的光合能力。     

柱花草甲壳质酶基因SgGH19-1的克隆表达及酶学性质分析

甲壳质是真菌细胞壁、昆虫外骨骼和甲壳类动物外壳的主要成分。甲壳质的降解主要依赖甲壳质酶的水解作用。诱导PR-3类甲壳质酶蛋白积累是植物增强对真菌性病害抗性的适应性机制。柱花草是一种重要的热带豆科牧草,由胶孢炭疽菌引起的炭疽病是危及柱花草生产的主要真菌性病害。但柱花草甲壳质酶对炭疽菌侵染的响应仍不清楚。本研究旨在鉴定柱花草PR-3类甲壳质酶基因,并对其表达模式、编码蛋白的生化酶学性质进行分析。结果表明：通过同源克隆获得了1个柱花草PR-3类甲壳质酶基因,其编码区序列全长984 bp,属于糖苷水解酶19家族的ClassⅠ亚族,将其命名为SgGH19-1。荧光定量PCR分析表明,接种炭疽菌诱导SgGH19-1在柱花草叶片中显著增强表达,并伴随着甲壳质酶活性的提高。随后,在大肠杆菌中表达纯化了SgGH19-1重组蛋白,生化酶学性质表明,SgGH19-1蛋白兼具甲壳质内切酶与外切酶活性,但内切酶活性比外切酶活性高9.1倍。SgGH19-1的最适pH为5.0,最适温度为40 ℃。综上所述,SgGH19-1基因参与柱花草对炭疽菌侵染的响应,其编码的蛋白具有甲壳质酶活性,可作为柱花草抗炭疽病育种的分子标记。     

硼对铝胁迫下油菜幼苗生长及生理特性的影响

为探索硼对油菜（Brassica napus）幼苗铝胁迫的缓解作用,以品种中油杂28为材料,设置2个硼浓度（0.25,25 μmol/L）,5个铝浓度（0、50、100、200、400 μmol/L）,研究硼对铝胁迫下油菜幼苗生长及生理特性的影响。结果表明：铝胁迫明显抑制油菜幼苗生长,增加膜脂过氧化的产物丙二醛的含量,显著减少叶绿素的含量,进而减少了油菜的生物量。铝胁迫下,相较于低硼处理,加硼显著增加油菜根系的可溶性蛋白、脯氨酸、谷胱甘肽含量,同时降低了铝在油菜体内的积累;且促进合成叶绿素所需的镁元素的吸收,增加油菜的生物量。综上,铝胁迫显著抑制油菜的生长,提高膜脂过氧化程度,加硼不仅弥补了硼不足的问题,同时还可以通过调节抗氧化剂系统,提高蛋白质、脯氨酸含量的积累来抵御铝胁迫。     

GA3对重瓣百合‘Carolina’生长及主要品质的影响

百合是花卉市场备受欢迎的球根花卉,花型美丽,花色淡雅,花香迷人,其中重瓣百合由于雄蕊退化、无花粉、花型优美、观赏期长等优点备受消费者青睐,本研究以东方型重瓣百合‘Carolina’为试材,采用6个不同浓度（50、100、200、400、600、800 mg/L）的GA₃对其进行叶面喷施处理,以清水为对照,通过测定其株高、茎粗及采后品质等指标,探讨GA₃对重瓣百合‘Carolina’生长及采后品质的影响。结果表明：栽培试验中400 mg/L GA₃对促进‘Carolina’株高、花苞长度、花朵开放率效果最好,分别比对照高10.40%、9.13%、17.78%,达到极显著差异;800 mg/L GA₃对‘Carolina’叶绿素相对含量的积累有促进作用;100 mg/L GA₃对‘Carolina’整株花期延长效果最佳,比对照长10.64%;在种球方面,800 mg/L GA₃对种球单个鲜重、总重量和平均根数的促进作用较好。瓶插期间,100 mg/L GA₃对延缓花枝鲜重、提高花苞开放率、延长单朵花期和整株花期效果最好;600 mg/L GA₃对延缓瓶插叶绿素相对含量和MDA的积累,提高SOD和POD酶活性作用最佳,达到极显著差异。综合比较来看,600 mg/L GA₃对重瓣百合‘Carolina’作用效果最佳,400 mg/L次之。