光敏启动子控制的酵母Hem1基因在烟草中表达

拟南芥hemA1基因启动子是一种光响应型启动子,它控制着植物体内5-氨基乙酰丙酸(ALA)昼夜节律型合成.将该启动子与酿酒酵母Hem1基因构建的二价载体转入烟草中,获得转基因植株.以转二价基因的烟草T0代种子为材料,用不同浓度卡那霉素(Km)溶液浸种,结果显示,种子发芽率和子叶绿化率随着Km浓度升高而降低.将1 000 mg·L-1Km溶液中长出的162株抗性植株移植至盆钵中培养,GUS检测出的阳性比率为92%.用特异引物PCR法检测Km抗性-GUS阳性植株,发现含有拟南芥HemA1基因启动子的比率为92.5%,含有酿酒酵母Hem1基因的比率为88%,含有二价重组基因的比率为84.2%.RT-PCR检测表明,Hem1基因在黑暗中的表达量明显低于光照下,证明光敏启动子有效地控制了结构基因Hem1的表达.生理指标分析表明,与野生型相比,转基因植株ALA合成速率、叶绿素含量明显增加,叶绿素b/a比值提高.野生型植株基部叶片SPAD值显著降低,而转基因植株基部叶片SPAD值保持较高水平.以上结果说明,外源二价基因已经成功整合到烟草基因组中,并且能够在光照条件下过量表达,合成过量ALA.     

观赏山楂耐热性及其叶片光合与叶绿素荧光特性研究

以引自国内外的15种观赏山楂苗木为材料,于上海夏季自然高温下对其叶片光合气体交换参数及叶绿素荧光参数进行测定,并观察它们的田间耐热性,以揭示其耐热的光合生理机制.结果显示,4种山楂表现出较强耐热性,6种较耐热,而5种耐热性较差;15种山楂叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、瞬时水分利用效率(WUE)的种间差异显著(P<0.05),且耐热性强的品种P_n、T_r、G_s、WUE值较高,高温下能够维持较高的光合固碳水平;各品种山楂叶片的PSⅡ最大光能转换效率F_v/F_m、电子传递效率ΦPSⅡ和光能捕获效率F_v'/F_m'差异显著,耐热性强品种F_v/F_m保持在0.8以上,且ΦPSⅡ值与F_v'/F_m'较高.研究表明,观赏山楂主要通过加大气孔蒸腾散热、降低叶表面温度以及维持较高光能电子传递与转化效率来减轻高温对光合机构伤害,以维持植株正常光合作用;山楂叶片PSⅡ原初光能转换效率及潜在活性与其耐热性密切相关,F_v/F_m值可作为山楂耐热性鉴定指标.     

硫对烟草叶片光合特性和叶绿素荧光参数的影响

通过液培试验,测定了不同硫营养水平(0～32 mmol/L)下烟草叶片的叶绿素含量、气体交换参数和叶绿素荧光参数.结果表明,随着硫浓度的升高,烟草叶片的Chl.a、Chl.b、总Chl的含量和Chl.a/b逐渐增加;类胡萝卜素呈先下降后升高的趋势;烟草叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)下降显著,气孔限制值(Ls)明显升高,这表明高硫对烟草叶片的气体交换参数影响较大.随着硫浓度的升高,烟草叶片光合有效量子产量(EQY)、光合电子传递速率(ETR)、光化学淬灭(qP)都表现为先升高后降低,一般是4 mmol/L和8 mmol/L处理相对较高,浓度超过8 mmol/L以后,以上参数显著下降.非光化学淬灭(NPQ) 0,16 mmol/L和32 mmol/L处理表现相对较高,2、4、8 mmol/L处理的相对较低,2～8 mmol/L浓度的处理最适宜烟草的生长,高硫或低硫都会导致烟草EQY、ETR、qP降低和NPQ的升高.     

春兰miR396过表达对拟南芥叶片生长、光合及叶绿素荧光特性的影响

为研究春兰miR396(cgo-miR396)基因在植物叶片生长发育中的作用,针对春兰的栽培和生产提供新的研究思路.将该基因前体cgo-MIR396在拟南芥中过量表达,观察其形态指标的变化并对相应的光合和叶绿素荧光参数进行测定.春兰miR396基因在花期叶片中的表达量最高,过表达该基因可以显著增加拟南芥的叶长、叶宽、叶...     

ALA对萝卜不同叶位叶片光合作用与叶绿素荧光特性的影响

以盆栽萝卜为材料,研究了叶面喷布100～300mg／L ALA对萝卜植株生长、光合作用以及叶绿素荧光特性的影响。结果表明,ALA促进萝卜植株生长与其促进植株中下部叶片的光合作用有关。ALA处理提高了叶片光合表观量子效率,并降低了光补偿点。叶绿素荧光动力学资料显示,ALA处理不仅降低了叶绿素初始荧光Fv、稳态荧光Fs以及两者的差值ΔFu,还降低了暗适应以及光照下的最大荧光(Fm和Fm′)和可变荧光(Fv和Fv′),但是不影响PSⅡ最大光化学效率(Fv／Fm),对于中下部叶片PSⅡ实际光化学效率(φPSⅡ)还有明显的促进作用。ALA处理植株叶片光合非循环电子传递速率ETR显著提高,300mg／L ALA处理还降低了光合相对限制值L（PFD）。ALA具有促进叶绿素荧光光化学猝灭和非光化学猝灭的双重特性,其中,前者提高了叶片光化学速率,后者增加热耗散量以及提高热耗散速率。另外,本试验结果显示,ALA处理提高了植株基部叶片的叶绿素含量以及中下部叶片类萝卜素含量。以上参数变化说明ALA通过诱导光抑制保护机制来提高叶片光合效率。     

赤星病胁迫对不同抗性烟草品种光合作用和叶绿素荧光特性的影响

以不同烟草赤星病抗性品种JYH(抗病品种)和CBH(感病品种)为材料,在盆栽试验条件下,调查不同烟草赤星病胁迫程度(轻度胁迫、中度胁迫和重度胁迫)对光合色素含量、光合作用参数和叶绿素荧光动力学特征的影响。结果显示:1)烟草赤星病胁迫导致2个品种的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素含量均呈下降趋势,且JYH的降幅小于CBH。2)除JYH的净光合速率在轻度胁迫下有所增加外,JYH、CBH的净光合速率、气孔导度因烟草赤星病胁迫而降低。2个品种的胞间CO2浓度、气孔限制值变化具有明显差异,烟草赤星病胁迫导致CBH的胞间CO2浓度上升,气孔限制值则明显下降,这与JYH在重度胁迫下的变化趋势一致。而JYH的胞间CO2浓度在轻度、中度胁迫降低,气孔限制值则呈上升趋势。3)烟草赤星病胁迫下,2个品种的初始荧光(F0)、非光化学猝灭系数(NPQ)均有所增加。重度胁迫下,JYH、CBH的F0分别比对照增加16.5%、34.48%,NPQ分别上升95.54%、137.45%,差异均达到显著水平。而各品种的最大荧光(Fm)、可变荧光(Fv)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/F0)、光化学淬灭系数(qp)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)在烟草赤星病胁迫下均呈下降趋势,降幅表现为JYHCBH。研究结果表明,JYH的光合色素、光合作用和叶绿素荧光特性受烟草赤星病胁迫影响小于CBH,维持较高的光合性能是对烟草赤星病具有较强抗性的生理基础。     

烟草花叶病毒对烟草叶片光合特征和POD表达的影响

以烤烟(Nicotiana tabacum L.)品种'中烟5号'为实验材料,对烟草健康株与感染烟草花叶病毒(TMV)株的叶绿素、光合速率、光合速率对光强的响应曲线、光暗反应荧光特征、POD活性及其表达等进行研究,以探讨TMV感染对烟草植株生理生态特征的影响.结果显示:病株的叶绿素a(Chl a)和叶绿素b(Chl b)含量显著低于健康株,但Chl a/Chl b值基本相同;病株暗中初始荧光(F0)、暗中最大荧光(Fm)、暗中可变荧光(Fv)、光下初始荧光(F0′)、光下最大荧光(Fm′)、光下可变荧光(Fv′)、非光化学猝灭系数(NPQ)、PSⅡ捕光效率(Fv′/Fm′)、PSⅡ实际光化学效率(ФPSⅡ)及光饱和点显著低于健康株;净光合速率在光强较大(＞1 500 μmol·m-2·s-1)时病株比健康株低,光强适中(1 500 μmol·m-2·s-1左右)时两者相差不大,光强较弱(＜1 500 μmol·m-2·s-1左右)时病株比健康株高;病株叶片的过氧化物酶(POD)活性显著升高,POD同工酶中一些大分子量蛋白分子表达量加大.研究表明,感染TMV使烟草植株对光抑制更为敏感,叶片的荧光激发能力和热耗散能力下降,PSⅡ反应中心捕光效率和光化学反应效率降低,光合电子传递能力和碳同化能力受到抑制;POD活性提高和表达量增加可能是诱导烟草抗病性的一个关键生理过程.     

缺硫对脐橙叶片光合特性和叶绿素荧光参数的影响

采用营养液培养的方法,对缺硫脐橙叶片的光合特性进行了研究。结果表明,在缺硫情况下,脐橙叶片的净光合速率(Pn)、光呼吸速率(Pr)、光合色素含量、可溶性蛋白质含量、初始荧光(Fo)、光化学效率(Fv/Fm)、最大荧光(Fm)和电子传递速率(ETR)显著下降,而光呼吸/光合比(Pr/Pn)显著升高。缺硫脐橙植株的光合能力降低,可能是叶绿体发育不全或特性功能蛋白含量不足所致。     

转基因烟草荧光定量检测方法研究

依据实时定量PCR原理,参照35S启动子、NOS终止子、GUS基因和NPTII基因序列设计TaqMan引物和荧光标记探针。采用美国MJ公司OpticonTM2荧光定量PCR检测系统对烤后烟叶进行转基因定量检测技术研究,从中筛选出扩增效率高,灵敏度好的PCR引物和探针序列,同时通过对扩增体系,扩增条件的梯度实验,优化出荧光定量检测的最佳反应体系和反应条件,从而建立了转基因烟草定量检测方法。该方法经验证其检测灵敏度达到0.05％。在2003年6月参加CORESTA(国际烟草科研与合作中心)组织的国际烟草转基因定量检测合作试验中,该优化转基因烟草定量检测技术获得了较好成绩,对盲检样品检测结果评价(Z-score)列国际12家实验室之首,证明此法灵敏度高、稳定性好。     

崖柏与侧柏光合特性和叶绿素荧光参数的比较研究

以盆栽的中国特有濒危植物崖柏及其近缘广布种侧柏幼苗为材料,测定了二者的光照和二氧化碳响应特征参数、光合作用气体交换参数和叶绿素荧光参数,比较分析两者间差异并探讨崖柏异地保存的可行性。结果显示:(1)在光响应参数方面,崖柏和侧柏的表观量子效率分别为0.039和0.027 mol.mol-1,但二者差异不显著;崖柏的光补偿点(81.04μmol.m-2.s-1)显著高于侧柏(59.72μmol.m-2.s-1),但二者的最大净光合速率(Pmax)、光饱和点(LSP)和暗呼吸速率(Rd)均无显著差异;崖柏的CO2补偿点(129.17μmol.mol-1)显著高于侧柏(95.86μmol.mol-1),而光呼吸速率则崖柏略高于侧柏,但二者的羧化效率相当。(2)气体交换参数方面,崖柏的叶片气孔导度和蒸腾速率均低于侧柏,而瞬时水分利用效率和气孔限制值则略高于侧柏;随着光照强度增加,崖柏和侧柏的净光合速率和胞间CO2浓度增加,而气孔限制值则降低。(3)2个树种的叶绿素荧光参数,如初始荧光、最大荧光、可变荧光、光系统Ⅱ原初光能转换效率、光系统Ⅱ实际光化学量子效率、非光化学猝灭等均无显著差异,但崖柏光化学猝灭系数(0.218)显著低于侧柏(0.322)。研究表明,崖柏与侧柏在光合特性和叶绿素荧光参数方面具有较大的相似性,也表明崖柏在生长季对北迁环境具有较强的适应性。     

ALA对遮荫条件下西瓜幼苗强光抑制的保护效应

以遮荫生长的盆栽西瓜幼苗为材料,研究了100mg/L5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinic acid,ALA)处理对暗适应叶片转入强光下叶绿素荧光特性的影响.结果显示,遮荫能显著提高暗适应叶片的Fo,降低Fv/Fm和Fv/Fo;正常光照下生长的植株叶片暗适应后转入1500μmol·m-2·s-1作用光强下5min的ΦPSⅡ、qP和Pc分别为0.176、0.399和0.180,约为600μmol·m-2·s-1作用光强下的62%、72%和64%;而遮荫下生长的幼苗叶片暗适应后转入1500μmol·m-2·s-1作用光强下的ΦPSⅡ、qP和Pc分别为0.089、0.301和0.089,仅为600μmol·m-2·s-1作用光强的40%、66%和40%;遮荫还显著降低西瓜叶片暗适应后转入强光1500μmol·m-2·s-1的PCR和qL,同时提高L(PFD).ALA处理能提高遮荫西瓜幼苗叶片PCR、Pc、qL和Hd等荧光参数,降低Ex、ΦNO和L(PFD);SOD活性抑制剂DDC处理降低PCR、Pc、qL和Hd等荧光参数,而ALA处理可以逆转DDC的抑制效应;ALA处理能提高西瓜幼苗叶片SOD、POD和APX活性.研究发现,遮荫导致西瓜幼苗光抑制程度加重,ALA通过增强PSⅠ附近SOD等抗氧化酶活性,促进水-水循环,增加热耗散,减轻光抑制,提高西瓜幼苗叶片的光化学效率,从而对强光下的光合作用起到保护作用.     

ALA对草莓光合作用的影响及其与抗氧化酶的关系

以盆栽草莓为材料,研究了叶面喷布5-氨基乙酰丙酸(ALA)对草莓植株光合作用、叶绿素荧光特性、抗氧化酶活性和丙二醛(M DA)含量的影响.结果表明,100 m g/L ALA处理显著提高草莓叶片净光合速率(Pn),而且这一效应可能与其促进叶绿素含量和羧化效率(CE)提高,降低光呼吸速率(Rp)有关.叶绿素荧光动力学资料显示,ALA处理降低高光强(1 500μm o l.m-2.-s 1)下草莓叶片的初始荧光(Fo),表明它对光合膜系统有一定保护作用.ALA处理不仅明显提高草莓叶片最大荧光(Fm)和可变荧光(Fv),而且提高PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学荧光猝灭(qP)、非光化学荧光猝灭系数(N PQ)、表观光合电子传递速率(ETR)、光化学速率(P CR)和天线热耗散(D),而降低了光下相对光合限制值(L(PFD)),表明叶绿素荧光产额提高和天线热耗散是保护光合器官并提高光合效率的两个方面.叶片抗氧化酶活性测定以及超氧化物歧化酶(SOD)活性抑制剂二乙基二硫代氨基甲酸(DDC)处理结果表明,ALA对草莓光合作用的促进作用还与其提高抗氧化酶活性有关.     

外源ALA对克瑞森无核葡萄叶片光合特性及果实品质的影响

以日光温室栽培的欧亚葡萄品种克瑞森无核为试验材料,在果实膨大期和始熟期采用不同浓度(50、100和150mg·L~(-1))5-氨基乙酰丙酸(ALA)喷施叶片和果穗,研究外源ALA处理对葡萄叶片光合特性、果实着色效果及果实品质的影响。结果表明:(1)各浓度ALA处理后葡萄叶片胞间CO_2浓度(Ci)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、净光合速率(Pn)都有不同程度的增加,并以100mg·L~(-1) ALA处理效果最好。(2)50~150mg·L~(-1) ALA处理均能不同程度提高葡萄果皮花青素、叶绿素及类胡萝卜素含量,且各ALA处理的果实可溶性糖含量显著高于对照,但可滴定酸含量低于对照。(3)100和150mg·L~(-1) ALA处理能够显著改善果实成熟期的着色参数,且果实着色指数(CIRG)与花青素的积累呈现出良好的一致性。研究发现,在葡萄果实膨大期及始熟期喷施适宜浓度(100mg·L~(-1))ALA能够有效提高叶片光合性能,同时促进果实着色,显著改善果实外观色泽和果实品质。     

New Physiological Effects of 5-Aminolevulinic Acid in Plants: The Increase of Photosynthesis,Chlorophyll Content,and Plant Growth

5-Aminolevulinic acid (ALA) promoted the growth and yield of several crops and vegetables at concentrations lower than those eliciting herbicidal responses, i.e., less than 1.8 mm by foliar spray and 60 μm by root soaking. To evaluate the physiological action of ALA, the effects of ALA on plants were examined by several bioassay systems at 0.0006–600 μm. ALA at 0.06–6 μm by root soaking increased the growth of rice seedlings in light, but did not affect this in darkness. In horseradish shoot primordia, promotion by ALA was not proportional among total chlorophyll content, chlorophyll concentration, and fresh weight. In the test using pothos, ALA at 0.06 μm elicited the accumulation of chlorophyll, but the photosynthesis of the plants was promoted by treatment together with ALA and nutrients. These results suggest that ALA have a variety of plant physiological effects on chlorophyll synthesis, photosynthesis, and plant growth, and ALA acts as a growth regulator in plants at low concentrations. These effects of ALA were also assumed to be linked to light irradiation and an uptake of fertilizer by plants. However, excess ALA suppressed these effects.     

5-氨基乙酰丙酸对秋冬季大棚西瓜叶片光合作用及抗氧化酶活性的影响

以秋冬季塑料大棚中盆栽西瓜幼苗为材料,研究了50~200 mg/L 5-氨基乙酰丙酸(ALA)处理对低温弱光条件下西瓜植株光合特性、碳水化合物积累、抗氧化酶活性和丙二醛(MDA)含量的影响。结果表明,外源ALA处理显著提高了西瓜幼苗叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)。ALA处理还显著提高了叶片SOD和POD等抗氧化酶活性,但对CAT及APX活性影响不大,暗示ALA处理可能主要通过提高植株SOD和POD活性来促进西瓜幼苗活性氧代谢,从而保护细胞光合性能。处理后30 d分析表明,ALA处理植株干物质重量比对照高出42%~54%,淀粉含量增加62.2%~207.0%,可溶性糖含量也增加32.0%~87.1%。以上结果说明,ALA处理可以增强低温弱光条件下西瓜幼苗抗氧化系统活性,促进光合作用与光合产物积累,并促进植株生长。     

外源5-氨基乙酰丙酸对盐胁迫下黄连幼苗光合参数及其叶绿素荧光特性的影响

该实验以2年生黄连幼苗为材料,在100mmol·L-1的NaCl模拟盐胁迫条件下,经不同浓度的外源5-氨基乙酰丙酸(ALA)处理后,测定黄连幼苗光合色素含量、叶绿素荧光参数及气体交换参数等光合生理指标的变化,探寻提高黄连幼苗在盐胁迫条件下抗性能力的途径。结果显示:(1)NaCl胁迫下黄连幼苗的光合生理受到显著抑制,在经过不同浓度的ALA处理后,显著提高了叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素等光合色素的含量。(2)盐胁迫下,黄连植株的的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)及叶片蒸腾速率(Tr)均发生下降,并且随着胁迫时间和胁迫浓度的增加下降幅度逐渐增大,胞间CO2浓度(Ci)则呈上升趋势,说明盐胁迫下黄连净光合速率降低的主要影响因素是非气孔因素。(3)用ALA处理后,黄连的Pn、Gs及Tr均有不同程度的提高,Ci也有不同程度的降低,并且不同的浓度梯度存在着显著的效果差异。(4)ALA处理还提高了最大荧光(Fm,1.234)、最大光化学效率(Fv/Fm,0.849)、PSⅡ有效光化学效率(Fv′/Fm′,0.685)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ,0.545)和光化学淬灭系数(qP,0.872)的水平,有效降低了初始荧光(F0,0.211)和非光化学淬灭系数(NPQ,0.251)的水平。研究表明,外源ALA通过提高黄连幼苗叶片的光合色素含量,减少过剩激发能的耗散,提高光合电子传递效率,有效缓解了盐胁迫对黄连叶片PSⅡ的伤害,提高了植株的抗盐能力。     

Promotion by 5-Aminolevulinic Acid of Germination of Pakchoi (Brassica campestris ssp. chinensis var. communis Tsen et Lee) Seeds Under Salt Stress

The seed germination and seedling growth of pakchoi (Brassica campestris ssp. chinensis var.communis Tsen et Lee cv. Hanxiao) were not significantly inhibited until the concentration of NaCl was increased to150 mmol/L. Treatment of pakchoi seeds with exogenous 5-aminolevulinic acid (ALA), at concentrations ranging from 0.01 to 10.00 mg/L, promoted seed germination when seeds were stressed by salinity, whereas levulinic acid (LA), an inhibitor of ALA dehydrase, significantly inhibited seed germination and seedling growth, suggesting that metabolism of ALA into porphyrin compounds was necessary for seed germination and seedling growth. Determination of respiratory rate during seed germination showed that ALA increased seed respiration under both normal conditions and salt stress. Furthermore, salt stress decreased levels of endogenous ALA, as well as heme, in etiolated seedlings. More salt-tolerant cultivars of pakchoi contained higher relative levels of endogenous ALA and heme under conditions of salt stress.These results indicate that salt stress may inhibit the biosynthesis of endogenous ALA and then heme,which is necessary for seed germination, and treatment of seeds with exogenous ALA prior to germination may be associated with the biosynthesis of heme.     

外源5-氨基乙酰丙酸对设施番茄果实发育及糖酸品质的影响北大核心CSCD

番茄果实糖酸类物质的含量及比例直接影响其风味品质,前期研究表明,适宜浓度的外源5-氨基乙酰丙酸(ALA)能够促进果实的成熟并提高其芳香品质。该试验为探究外源ALA对番茄果实发育及其糖酸品质的影响,以番茄‘原味1号’(Solanum lycopersicum cv.Yuanwei No.1)品种为试材,于第4穗果授粉后10 d果实表面喷施0、100和200 mg·L^(-1)的ALA溶液,分析ALA对番茄果实形态、果皮色泽及果实不同部位组织中糖、酸类物质组分及含量的影响。结果表明:(1)外源ALA溶液能显著促进番茄果实横径、纵径的增加,提高果实单果重,还显著降低果实硬度,促进果实软化,提升果实口感,并提高了果实V_(C)和可溶性固形物含量。(2)果实不同部位组织(包括果肉、小柱和隔膜)糖类物质组分含量测定结果显示,外源ALA处理能够显著提高果实可溶性总糖含量(包括果糖、葡萄糖和蔗糖),并有利于糖类物质向果肉中积累。(3)在有机酸类物质中,除酒石酸含量增加外,外源ALA处理均能不同程度地降低果实各部位组织中酸类物质含量,从而显著提高番茄果实果肉部位糖酸比,提升果实糖酸品质。研究发现,在番茄果实发育过程中外源施用200 mg·L^(-1) ALA不仅能够促进果实发育及着色,提高单果重,提升果实的外观品质,还有利于果实糖酸品质的形成。