【目的】Remorin蛋白是广泛存在于苔藓、裸子和被子植物中的蛋白家族，在调控植物生长发育及生物胁迫反应方面具有重要作用，但有关remorin抵御非生物胁迫作用机制的研究较少。前期研究发现抗逆树种胡杨的remorin 6.5(REM6.5)可通过增强质膜质子泵活性提高植物耐盐性，在此基础上，本文研究了胡杨PeREM6.5在植物耐受水分胁迫中的作用，旨在进一步揭示植物抗旱的生理与分子机制。【方法】以过表达PeREM6.5拟南芥（OE1和OE2）、野生型（WT）和转空载体对照（VC）拟南芥为试验材料，对各基因型拟南芥进行水分胁迫处理（包括渗透胁迫和土壤干旱）以及复水处理，从生理生化及分子生物学角度研究了胡杨PeREM6.5在拟南芥干旱胁迫中的响应机制。【结果】甘露醇处理后，过表达PeREM6.5拟南芥的存活率、根长显著高于WT和VC，并且在渗透胁迫下细胞膜受损程度较小，这些表型差异主要与转基因拟南芥水分吸收、抗氧化防御能力增强有关。甘露醇处理后，过表达PeREM6.5拟南芥水通道基因AtPIP1;2和AtPIP2;1的表达量提高。甘露醇处理诱导WT和VC根细胞积累H2O2，对细胞膜造成氧化伤害。转基因株系在甘露醇处理后过氧化物酶基因POD和过氧化氢酶基因CAT表达量显著上调，能维持较高的POD和CAT酶活性，清除H2O2及其对细胞膜造成的损伤。在土壤干旱处理9 d后，转基因株系的叶绿素含量下降幅度低于WT和VC，复水后叶绿素含量恢复程度较高。另外，PeREM6.5转基因株系在干旱胁迫下维持PSⅡ实际光合量子产量的能力增强。【结论】过表达胡杨Pe REM6.5基因提高了拟南芥对水分胁迫的耐受性。

本文研究了胡杨apyrase基因(Pe APY1和Pe APY2)对植物耐盐性的影响。以Pe APY1和Pe APY2过表达拟南芥、拟南芥Atapy1和Atapy2突变体、野生型(WT)拟南芥及空载体(VC)为实验材料,研究盐胁迫条件下的植物根长、相对电导率、细胞活力、H_2O_2水平、eATP浓度、抗氧化酶活性的变化。研究结果显示:低盐浓度(50 mmol/L NaCl)对拟南芥各基因型的生长和生理生化指标没有显著影响;而高盐浓度(100 mmol/L NaCl)抑制了各株系的根长生长、细胞活力和抗氧化

【目的】低温是影响作物产量和品质的主要环境因素之一,而表皮蜡质是植物抵御外界胁迫的第一层保护性屏障。研究低温胁迫对拟南芥表皮蜡质组分含量、结构及相关蜡质基因表达的影响,有助于进一步理解植物表皮蜡质与低温互作机制,从而对后续作物的抗性机制研究起指导作用。【方法】以野生型拟南芥与蜡质突变体cer1、cer3、cer4、cer6、cer10、cer20及kcs1为试验材料,待植株生长至5—6周时进行4℃胁迫处理10 d和18 d。利用扫描电子显微镜观察表皮蜡质晶体结构变化;利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析蜡质组成及含量变化;利用qRT-PCR技术检测蜡质基因CER1、CER3、CER4、K...

【目的】冷激蛋白（CSPs）是普遍存在于原核和真核生物中的一类蛋白，能够参与冷、干旱和盐等非生物胁迫。在胡杨中，冷激蛋白的抗逆功能还少有研究。本文旨在通过研究胡杨PeCSP1在植物耐盐性中的作用，进一步揭示植物耐盐的生理与分子机制。【方法】参照NCBI数据库信息，使用primer5设计引物，利用Mega7软件进行多重序列比对及进化树分析，利用荧光定量PCR检测基因表达量。以转基因株系PeCSP1(OE1、OE2)，野生型，转空载体为材料，对各基因型拟南芥进行不同盐浓度处理，从生理生化及分子生物学角度研究胡杨PeCSP1在盐胁迫中的响应机制。【结果】胡杨PeCSP1与毛果杨PtCSP1蛋白序列相似度高，亲缘关系较近。在短期盐胁迫下，胡杨叶片PeCSP1基因下调表达。在NaCl(75、100、125 mmol/L)处理后，过表达PeCSP1拟南芥植株种子萌发率和根长的下降幅度高于野生型（WT）和转空载体（VC），而且转基因拟南芥根细胞中Na~+含量显著高于WT和VC。盐胁迫下，WT和VC抗氧化酶（SOD、POD、CAT）的活性显著上升，酶活提高的幅度明显高于OE1、OE2。在土培条件下，盐处理12 d后，转基因株系的最大光量子效率未有明显下降，但相对电子传递效率、实际光合量子产量和叶绿素含量受到的抑制作用高于WT和VC。【结论】过表达胡杨PeCSP1负调控拟南芥耐盐性。

【目的】长期非生物逆境胁迫下,植物会产生过量活性氧并造成氧化损伤,过氧化物酶体能够通过清除活性氧来调节氧化还原平衡。PEX基因参与过氧化物酶体的生物发生和增殖,PEX11基因的过表达可促进过氧化物酶体增殖,对植物的抗氧化能力的提升具有重要意义。胡杨是研究木本植物中抗逆机制优良材料,本文旨在探究胡杨PEX11基因对非生物胁迫的响应。【方法】本研究首先以胡杨叶片cDNA为模板克隆获得PEX11基因,命名为PePEX11,并对PePEX11蛋白进行生物信息学分析,其次采用实时荧光定量PCR分析PePEX11在胡杨中的表达模式,同时构建植物表达pCAMBIA1301-35S::PePEX11转化拟南芥,最后检测盐胁迫条件下转PePEX11拟南芥的抗氧化能力。【结果】PePEX11基因cDNA全长543 bp,编码180个氨基酸,PePEX11蛋白具有多个跨膜结构域,在膜上发挥作用。实时荧光定量PCR分析表明,该基因在胡杨体的成熟叶中表达量最高,幼叶次之,茎中最少;胡杨PePEX11基因受盐胁迫上调表达。功能分析显示,在含有100 mmol/L NaCl的培养基上,转PePEX11基因拟南芥株系的根长均显著长于野生型;对盆土中的移栽后12 d的幼苗150 mmol/L NaCl盐处理2周,转基因株系表现为营养生长良好,耐盐性较强。超表达PePEX11基因能显著提高(P<0.05)拟南芥多种抗氧化酶的活性。DAB组织染色结果表明,转基因株系叶片中H_2O_2的含量明显少于野生型。【结论】本研究从胡杨中克隆PePEX11基因,并证明PePEX11能够提高拟南芥在盐胁迫下的抗氧化能力,提升耐盐能力。

为初步探讨V-ATPase c亚基VHA-c1基因在植物生长发育及信号转导中的作用,通过农杆菌介导,将设计的ds DNA片段整合到拟南芥基因组上,筛选获得了能够特异沉默VHA-c1基因的转基因株系c1-1,并对其进行Na Cl、ABA和6%葡萄糖胁迫处理。结果表明:在Na Cl处理后,沉默株系c1-1的主根伸长量和种子萌发率都有明显的降低,且在浓度为50,100 mmol/L Na Cl胁迫处理下,转基因株系c1-1的主根伸长量被显著抑制。在特定浓度的ABA和6%葡萄糖处理后,转基因株系c1-1的主根伸长量和种子萌发率也都有一定程度的抑制。然而,在4,8μmol/L ABA处理后,野生株系的主根伸长量被显著抑制,与转基因株系c1-1的主根伸长量被抑制效果相比达到了显著水平。沉默VHA-c1基因后,降低了拟南芥对Na Cl的耐受性,影响了其生长发育,然而对ABA和葡糖糖的抑制作用却表现为很不敏感,这可能是因为H+-ATPase在盐胁迫信号通路和ABA信号通路中起着不同的调控功能。

【目的】比较近缘植物盐芥和拟南芥在高浓度NaCl胁迫下根的生长情况及根中内源赤霉素(GAs)及生长素吲哚乙酸(IAA)的含量变化,为进一步研究盐生植物的耐盐机制提供理论依据。【方法】选取在MS培养基上生长约1周,转接后根长相近的盐芥和拟南芥幼苗进行NaCl胁迫(NaCl浓度拟南芥为0,50,100,150,200,250,300mmol/L,盐芥为0,50,100,150,200,300,500mmol/L),测定高盐胁迫下2种植物根系的生长情况。选取在MS培养基上生长1周,移栽到蛭石/珍珠岩(体积比1∶1)的培养基上继续培养4周的拟南芥和盐芥进行高浓度NaCl胁迫(NaCl浓度为150和30...

【目的】Annexins是原核生物和真核生物中普遍存在的一大类膜联蛋白家族,能够参与氧化胁迫、热胁迫、干旱胁迫和盐胁迫等许多胁迫响应过程。但在胡杨中,对膜联蛋白家族在抗逆性中的作用情况还缺乏了解。本文研究胡杨Anneixn1在植物耐受渗透胁迫和干旱中的作用。【方法】本研究对渗透胁迫诱导的PeAnn1基因表达进行检测,对Pe Ann1进行相关生物信息学分析,与毛白杨、拟南芥、大豆和水稻膜联蛋白基因家族成员进行序列比对和系统进化树分析,以过表达PeAnn1拟南芥(PeAnn1-OE1和PeAnn1-OE2)、Annexin1突变体(atann1)和野生型拟南芥(WT)为实验材料,利用不同浓度甘露醇处理(0、150、200、250、300 mmol/L)模拟渗透胁迫,并对各株系进行土壤干旱和复水处理,测定了不同处理株系的萌发率、根长、叶绿素含量及荧光参数、过氧化氢含量、抗氧化酶活性和基因表达等指标,分析了不同基因型拟南芥的抗旱性。【结果】短期渗透胁迫处理诱导了胡杨叶片中PeAnn1基因的上调表达。PeAnn1基因序列与毛白杨PtAnn1相似度最高,与PtAnn1亲缘关系较近。在甘露醇培养基上,过表达PeAnn1拟南芥的生存率和根长生长受到明显的抑制,且随着甘露醇浓度的升高,差异显著(P <0.05)。复水后,PeAnn1转基因拟南芥光合参数的恢复程度也较低。在渗透胁迫下,转基因植株抗氧化物酶SOD、POD、CAT的活性以及编码基因的表达量显著低于野生型和突变体,不能清除过多活性氧,导致氧化伤害。【结论】以上结果表明,过表达PeAnn1降低了拟南芥对水分逆境的抗性。

【目的】盐胁迫是影响植物生长发育的不利环境因子。蛋白激酶PKS5作为植物盐超敏感信号转导途径的重要组分，在植物响应盐胁迫过程中具有重要调节功能。本文旨在生理水平和分子水平上，探究胡杨PePKS5基因在植物耐受盐胁迫过程中的调节作用。【方法】克隆胡杨PePKS5基因，并在拟南芥中过表达，获得T_3代转基因拟南芥纯合体。观察盐胁迫下转基因拟南芥株系的耐盐表型，测定其过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶活性及盐胁迫响应基因的表达量。利用非损伤微测技术测定转基因拟南芥株系根尖Na~+、K~+动态离子流，利用激光共聚焦显微镜观测转基因拟南芥株系根尖Na~+和H_2O_2含量。测定盐处理后转基因拟南芥土培幼苗的叶绿素荧光参数、光合参数等生理指标，揭示PePKS5基因在盐胁迫下对拟南芥的生理调节作用。构建亚细胞定位载体，通过瞬时转化烟草，对PePKS5蛋白进行亚细胞定位观测。【结果】（1）PePKS5基因的CDS序列编码417个氨基酸，PePKS5氨基酸序列与毛白杨PtPKS5相似度最高，并且亲缘关系最近。（2）PePKS5定位于细胞质和细胞核中。（3）NaCl处理6 h后，胡杨叶片PePKS5基因表达量上调，72 h后逐渐恢复至正常水平。（4）盐胁迫下过表达PePKS5基因的拟南芥株系（PePKS5-OE10和PePKS5-OE15）的生存率和根长均明显高于野生型（WT）和转空载体（VC）株系。（5）与WT和VC株系相比，PePKS5-OE10和PePKS5-OE15株系的POD和CAT活性增强，APX1和CAT2基因的表达量均升高。（6）盐胁迫下PePKS5-OE10和PePKS5-OE15株系的Na~+外排和K~+的内流明显高于WT和VC株系，并且在根尖中积累的Na~+浓度和H_2O_2浓度明显低于WT和VC株系。（7）盐胁迫下PePKS5-OE10和PePKS5-OE15株系的叶绿素相对含量、PSⅡ最大光量子效率、实际光合量子产量和相对电子传递速率均高于WT和VC株系。（8）盐胁迫下PePKS5-OE10和PePKS5-OE15的净光合速率高于WT和VC株系，而胞间CO_2浓度、气孔导度和蒸腾速率均低于WT和VC株系。【结论】过表达胡杨PePKS5基因能够增强拟南芥对Na~+的外排能力，维持植物活性氧的平衡状态，以及保持相对稳定的光合作用能力，从而提高拟南芥的耐盐能力。

本文研究了NO对胡杨愈伤细胞Cd2+耐受性的影响。结果表明:Cd2+(50μmol/L)显著抑制了胡杨细胞的生长,而硝普钠SNP(NO供体,25μmol/L)能明显缓解Cd2+对胡杨细胞生长的抑制作用,并减轻镉对细胞膜的伤害以及镉胁迫导致的细胞活力下降。利用非损伤微测技术等研究了NO对Cd2+动态吸收的影响。Cd Cl2(50μmol/L)处理之后,胡杨细胞表现出Cd2+内流,而SNP(25μmol/L,6 h)显著抑制了Cd2+的内流,并降低了Cd2+在细胞内的积累。研究发现,NO是通过调控钙离子通道来抑制胡杨细胞对Cd2+的吸收。镉胁迫下Cd2+内流被钙离子通道专一性抑制剂氯化镧明显抑制,...

【目的】利用反向遗传学研究拟南芥TUA2与ABA途径相关基因的相互关系以及对种子萌发的影响。【方法】采用PCR、Tail PCR和RT-PCR技术对来自ABRC的T-DNA插入TUA2突变体进行插入位点的鉴定和转录活性的分析;利用转基因技术获得TUA2超表达植株;检测了含不同浓度ABA的MS培养基中各突变体和TUA2超表达植株的种子萌发;通过RT-PCR检测了突变体中ABA途径相关基因HAB、ABI1、RD22和P5CS的表达变化。【结果】突变体tua2-1和tua2-2的T-DNA插入位点均位于TUA2的启动子区,且二者的TUA2表达量均升高。在含有ABA(0.8μmol.L-1)的MS培养...

以模式植物拟南芥为研究材料,探讨了Ca在拟南芥根生长发育及抵御盐胁迫过程中的重要生理作用。结果表明,低Ca条件会导致拟南芥幼苗鲜质量降低、抑制主根生长、侧根发育及根毛发育与生长。研究发现,50 mmol/L NaCl胁迫会导致对照培养植物产生1个细胞质Ca2+([Ca2+]cyt)升高峰值,为0.325μmol/L;而低Ca培养植物产生3个[Ca2+]cyt升高值,升高频率明显增多,最高达0.467μmol/L,是对照的1.40倍。由此推断,低Ca条件使植物对盐胁迫更敏感。

植物在长期进化过程中演化出不同机制来适应环境中的各种胁迫,如盐碱、干旱等.该研究从拟南芥T--DNA插入突变体库中筛选到一个对盐反应不敏感的突变株系eto(enhanced tolerance to osmotic stress),种子萌发和幼苗生长试验表明eto突变株系早期生长发育对盐胁迫不敏感.TAIL--PCR分析表明eto突变株系中T--DNA插入在拟南芥1号染色体上(BAC F3M18的27502位置),位于拟南芥At1g77740基因起始密码子前487 bp处,该基因编码磷脂酰肌醇--4--磷酸5--激酶(AtPIP5K2),共分离分析表明T--DNA插入与盐不敏感性紧密连锁.以野...

利用RT-PCR技术检测VHA-c基因对高盐、水和ABA胁迫的响应,结果表明所有的VHA-c基因都参与了V-ATPase的抗盐胁迫反应;在响应水胁迫的反应中VHA-c2、VHA-c4和VHA-c5基因的表达量增加;在ABA胁迫反应中VHA-c1,VHA-c2,VHA-c3和VHA-c4基因的表达水平均提高,但是VHA-c1和VHA-c3基因只在早期的ABA胁迫中增加其表达量。

为了探讨外源钙对提高羊草耐受性的作用,以内蒙古呼和浩特市和林格尔县的羊草种子为试验材料,采用无菌培养方法,研究了补加不同浓度CaCl_2对盐、碱、渗透、低温4种非生物胁迫下羊草幼苗生长及生理特性的影响。结果表明:150 mmol/L NaCl胁迫时羊草幼苗的生长受到显著抑制,当补加1 mmol/L CaCl_2后羊草种子发芽率显著提高,幼苗的根长、叶长与鲜质量增加。pH值8.5、300 mmol/L Mannitol胁迫时羊草幼苗的生长均会受到显著抑制,当补加1～20 mmol/L CaCl_2后未能有效缓解碱胁迫、渗透胁迫对羊草幼苗生长的影响。4℃胁迫时羊草幼苗的生长受到显著抑制,当补加20 mmol/L CaCl_2后羊草幼苗叶长、鲜质量增加,叶中丙二醛含量下降,超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽还原酶活性增强,还原型抗坏血酸含量增加。综上所述,补加外源CaCl_2可以提高羊草幼苗的抗盐和抗低温能力,但是对抗碱和抗渗透胁迫能力没有改善。