营养胁迫对拟南芥4CL基因表达的影响研究
拟南芥的遗传与表观调控研究
拟南芥的遗传与表观调控研究拟南芥是一种被广泛应用于基因研究的模式植物，因其基因组相对简单、遗传性状可控，成为了研究遗传与表观调控的理想对象。
在这篇文章中，我们将探究拟南芥的遗传与表观调控研究，了解其在科学研究中的应用以及可能带来的发展。
1.拟南芥基因组拟南芥的基因组相对其他复杂植物，如水稻和玉米等而言要简单得多，只有5个染色体、1.5亿个碱基对和27000个基因左右。
同时，拟南芥的基因组序列也已经被完全测定，成为了基因组学研究的经典案例之一。
拟南芥基因组的简单性使其成为了研究遗传与表观调控的理想模型。
2. 拟南芥遗传的研究作为一种模式植物，拟南芥的遗传研究历史悠久。
早在上个世纪90年代，拟南芥的第一个基因就被鉴定出来了。
如今，数百个遗传变异的拟南芥品种已被培育出来，这些品种对于探究植物遗传体系如何控制植物的发育、环境响应等领域提供了重要的贡献。
通过遗传杂交、分子标记和突变筛选等方法，拟南芥的遗传性状已经被深入研究，并相应的得到了解剖探究。
此外，由于拟南芥的生命周期短（仅3-4个月），其遗传转变也可在短时间内被检验。
因此，拟南芥被广泛用于基因突变研究，不仅用于发现特定基因的功能，还用于分析各个基因之间的相互作用和调控机制。
3. 拟南芥表观调控的研究拟南芥的表观调控研究也成为了植物生物学研究的前沿。
表观调控是指通过改变基因组DNA序列上某些部分的化学修饰状态来影响基因的表现形象。
简单地说，表观调控可以使一个植物从某个状态（如发芽、开花）转换到另一个状态（如休眠）。
拟南芥的表观调控研究，包括DNA甲基化、组蛋白修饰等多种方面的研究。
（1）DNA甲基化DNA甲基化是一种通过在DNA分子的胸腺嘧啶环中加入甲基基团来改变其表观状态的方式。
这种化学修饰可以影响基因表达，并间接影响植物生长发育过程。
在拟南芥中，已经鉴定出了多个型号蛋白参与到DNA甲基化调控中，这些蛋白在拟南芥的生长发育过程中扮演着重要角色。
此外，许多胁迫反应途径也与DNA甲基化调控密切相关，如干旱、盐胁迫、低温等都会导致基因甲基化水平的变化，从而影响植物的应对适应性。
拟南芥植物基因功能研究
拟南芥植物基因功能研究拟南芥，是一种小型模式植物，也是植物学家和遗传学家研究植物的重要模型，由于其小、易培养和基因组小且功能多样，拟南芥被广泛应用于植物基因功能研究领域。
基因功能是指基因在生物体内的作用及其调控机制。
而拟南芥基因功能研究这个领域，对于理解生物学的基本规律、开拓新的研究方法和实现绿色农业发展等方面都具有重要作用。
一、拟南芥基因组研究的目的1.发现新基因同人类基因组一样，拟南芥基因组虽然只有25,000个基因，但包含了植物生命中各个关键环节中的基因，例如开花、果实发育、细胞分裂和形态构成等。
拟南芥也被视为是研究其他植物领域的垫脚石，拟南芥基因组研究的一个目的就是通过在其基因组中发现新基因，对于扩大人类对植物基因工程的认知具有重要意义。
2.揭示基因调控机制在拟南芥中，基因的调控是非常复杂的，包括转录和后转录调控。
这些调节机制的研究，能够让我们更进一步地了解到，不同的基因所在的生物体部分是如何相互作用的，那会使我们有机会研究这些交互可能会导致的不良病状。
3.寻找抗病基因病原体和虫害对植物的危害，一直是植物学家们所担心的一个问题，而找出植物的制药基因，能够从分子基础上开展对植物抵抗病原体的研究，也能够为解决粮食安全问题提供更多的资源。
二、拟南芥基因功能研究方法由于拟南芥基因组具有可塑性和许多实验工具，开展拟南芥的基因功能研究显得异常的简单。
目前，关于拟南芥功能的研究方法，主要包括以下几种：1. 整合遗传和基因组学方法先通过遗传学方法，确定目标基因，再进一步使用基因组学技术确立其在基因组上的位置。
这种方法的优点在于定位准确，可以将与给定特征相关的基因数量缩小到较小的范围。
2.基因敲除技术基因敲除是利用RNA 骨架扰动小分子介导的细胞自身保护机制，通过基因克隆进行敲除，破坏载体、导致细胞死亡的一种方法。
该方法将基因关掉，根据有没有出现问题来了解基因起了哪些作用。
3.遗传页面显微镜遗传页面显微镜用于观察拟南芥基因生成物的进化变化，以及基因功能的变化，为了更好地确定基因的发生方式和发生地点。
拟南芥叶片合成与发育的基因调控研究
拟南芥叶片合成与发育的基因调控研究在植物学研究中，拟南芥被广泛用作模式植物。
作为一种小型、快速生长的植物，拟南芥的生长环境也相较于其他植物更加容易控制，并且基因组之间关系也更为简单，使其成为理想的研究对象。
其中，拟南芥叶片合成与发育的基因调控研究也成为了当今植物学研究的热点之一。
一、拟南芥叶片合成基因的研究总体来看，拟南芥叶片合成基因的研究主要围绕着以下四个方面展开：1.脂肪酸合成途径相关基因的研究脂肪酸是植物生长过程中不可或缺的营养物质。
拟南芥中的FAB1基因和KAS1基因被发现与脂肪酸合成密切相关，通过RNAi技术可以调控FAB1基因在叶片中的表达，进而影响叶片的脂肪酸合成。
2.酚类物质合成途径相关基因的研究酚类物质在植物中具有多种生理功能，包括抗氧化、限制蒸腾等。
拟南芥叶片合成所需的酚类物质主要来源于香豆素合成途径和苯丙酸途径。
PAL、C4H和4CL等基因参与了苯丙酸的合成，而CYP73A5和CYP98A8等基因则是香豆素合成途径上的重要调控因子。
3.淀粉合成途径相关基因的研究淀粉是植物细胞中储存能量的重要化学物质。
拟南芥中的SS、SBE和BE等基因均参与了淀粉的合成和降解过程。
通过对这些基因的调控，可以影响叶片中淀粉的含量，从而影响植物生长和代谢。
4.其他合成途径相关基因的研究除了上述三种主要的叶片合成途径外，拟南芥叶片合成中还存在其他合成途径，如萜烯合成途径和芸苔苷合成途径等。
这些途径上的基因也被广泛地研究和调控，以探讨它们对植物生长的影响。
二、拟南芥叶片发育基因的研究拟南芥叶片的发育过程包括初生叶、成熟叶和老叶三个阶段。
其中，初生叶的发育过程被认为是最为关键的阶段。
在此期间，拟南芥叶片的组织类型、形态和大小等都将被确定。
因此，对拟南芥叶片发育的研究具有重要的理论和应用意义。
1.叶盘形态的发育拟南芥在初生叶的形成过程中，叶盘的形态发育是一个重要的过程。
近期的研究表明，一些基因如ARP3、CDT1和FLP1等可以通过调控微丝骨架来影响叶盘形态。
低温胁迫下盐芥和拟南芥蜡质组成及相关基因的表达差异
低温胁迫下盐芥和拟南芥蜡质组成及相关基因的表达差异唐帅;陈悦;陈宁美;松布尔巴图;何俊卿;周宜君;徐小静【摘要】为揭示盐芥和拟南芥表皮蜡质中响应低温胁迫的关键化学组分及关键代谢基因表达的变化,以盐芥和拟南芥为材料,通过化学分析和荧光定量PCR技术,比较和研究了4℃低温胁迫处理下2种植物表皮蜡质的组成及蜡质代谢相关基因的表达差异.结果表明,与对照(22℃)相比,在4℃胁迫条件下,盐芥和拟南芥叶片表皮总蜡质含量以及蜡质各组成成分的含量均增加.经低温胁迫处理后,2种植物中组成蜡质的优势组分均未发生变化,表现为烷烃含量最多、初级醇含量次之、脂肪酸含量位居第3.对所选取的28个蜡质代谢相关基因的表达量进行分析,结果显示,盐芥中有23个基因上调,拟南芥中有13个基因上调,暗示盐芥和拟南芥中表皮蜡质代谢基因对低温的响应不同.【期刊名称】《河南农业科学》【年(卷),期】2018(047)011【总页数】8页(P37-44)【关键词】盐芥;拟南芥;低温;蜡质;基因表达【作者】唐帅;陈悦;陈宁美;松布尔巴图;何俊卿;周宜君;徐小静【作者单位】中央民族大学生命与环境科学学院,北京100081;中央民族大学生命与环境科学学院,北京100081;中央民族大学生命与环境科学学院,北京100081;中央民族大学生命与环境科学学院,北京100081;中央民族大学生命与环境科学学院,北京100081;中央民族大学生命与环境科学学院,北京100081;中央民族大学生命与环境科学学院,北京100081【正文语种】中文【中图分类】Q344+.13暴露在空气中的植物组织表面覆盖了一层脂类物质，这些脂类物质统称为蜡质。
此外，蜡质还包括花粉粒、植物地下部分的木栓质基质、愈伤组织以及种皮中的脂类[1]。
典型植物的蜡质主要由一系列伯醇、醛、烷烃、脂肪酸、酮和酯类的同系物组成，有时也会含有环状化合物，如三萜类化合物和甾醇[2]。
植物表皮蜡质在植物各组织的表皮细胞中合成，然后被分泌到表皮细胞外，形成柱状、棒状、管状、垂直板状、树枝状、伞状等多种形态的蜡质晶体[3]。
拟南芥的营养生长和生殖调控机制
拟南芥的营养生长和生殖调控机制植物是地球上的生命之源，是人类生存所必须的基础。
拟南芥是模式植物之一，其许多生物学特征与人类的生物学机制有很多相似之处，算是近年来最受生命科学研究者关注的物种之一。
在拟南芥的研究中，营养生长和生殖调控机制是最基础的两个方面，本文将从这两个方面阐述拟南芥的生物学机制。
一、拟南芥的营养生长调控机制营养生长是植物生长发育的最基本的生理过程之一，也是拟南芥调控生长发育的重要机制之一。
营养生长主要涉及水分、光合产物和氮素等营养物质的摄取和利用。
那么，这些营养物质是如何被拟南芥摄取和利用的呢？1. 水分的摄取拟南芥主要依靠根系吸收水分。
根系扮演着植物的重要角色，它负责将水分、无机物和有机物从土壤中吸收并输送到其它部位。
根系吸收水分的机制涉及到许多生理过程，包括离子选择性、水分通道的特性、质子泵作用等。
根系吸收水分的能力对于拟南芥的生长发育和适应环境起着至关重要的作用。
2. 光合产物的利用拟南芥的生长过程中产生大量的光合产物，其中最重要的是葡萄糖。
葡萄糖是植物生长发育的重要能量来源，拟南芥需要通过各种途径利用它。
具体而言，拟南芥通过以下两种方式利用光合产物：（1）通过细胞呼吸将光合产物转换为能量细胞呼吸是植物维持生命的重要过程，它将葡萄糖等光合产物转换为 ATP（细胞内能量的主要来源）。
拟南芥细胞内的细胞呼吸包含三步反应：糖解作用、三羧酸循环和氧化磷酸化。
这三个步骤共同将葡萄糖等光合产物转换为 ATP 和其他生物大分子。
（2）通过合成有机物拟南芥还将光合产物用于合成有机物，如淀粉和脂肪等。
淀粉是一种重要的储存能量的形式，拟南芥可以将葡萄糖转化为淀粉并在植物体内储存。
脂肪是构成植物细胞膜的重要成分之一，它对于维持植物细胞膜的完整性和功能性起着关键的作用。
3. 氮素的摄取拟南芥生命中最重要的元素之一就是氮素。
氮素是构成蛋白质、核酸和氨基酸等生物大分子的重要组成部分，因此，拟南芥具有摄取和利用氮素的机制来维护其正常生长和发育。
根际促生菌在植物盐胁迫方面的应用研究
影响作物产量和生物量ꎮ 有研究表明ꎬ 盐度可导致种
收稿日期: ２０２３－０８－０３
基金项目: 黑龙江省教育厅基本科研业务费基础研究项目 ( 项目编号: ２０２０－ＫＹＹＷＦ－０２３３) ꎻ 黑龙江省教育厅基本科研业务费基础研究项
目 ( 项目编号: ２０１９－ＫＹＹＷＦ－１４０３)
作者简介: 吴玉德 (１９７５－) ꎬ 男ꎬ 硕士ꎬ 副教授ꎮ 研究方向: 生物学ꎻ 通讯作者邹玉ꎬ 女ꎬ 硕士ꎬ 助理实验师ꎮ 研究方向: 生物学ꎮ
豆类作物 的 盐 度 可 能 使 作 物 产 量 降 低 １２％ ~ １００％ꎮ
Ｆａｒａｖａｎｉ 等
[２０]
研究了黑孜然的耐盐性及其对种子萌发
和产量的影响ꎬ 虽然精油的百分比没有受到影响ꎬ 但
盐度水平从 ０ ３ｄＳｍ 增加到 ３９ｄＳｍ ꎬ 降低了平
－１
－１
均种子产量和生物产量ꎮ 同样ꎬ 不同盐度对具有重要
２０１８ 年全球农业生产力指数所强调ꎬ 目前的农业生产
１ 概念及特性
力以供养不断增长的人口一直是一个 严 峻 问 题ꎮ 如
增长率不足以满足 ２０５０ 年预计的 １００ 亿人口的粮食
需求 [１] ꎻ 报告还指出ꎬ 在这种情况下ꎬ 全球农业生产
产量ꎬ 增强不同植物的耐盐性ꎮ
植物根际促生菌能促进植物生长并且能够定殖在
＋
＋
迫下的激素平衡和光合作用[３０] ꎬ 根瘤菌 (Ｋｏｃｕｒｉａ ｒｈｉｚｏ￣
ｐｈｉｌａ) 可 提 高 玉 米 ＩＡＡ 和 ＡＢＡ 活 性ꎻ 耐 盐 基 因
ＺｍＮＨＸ１、 ＺｍＮＨＸ２、 ＺｍＮＨＸ３、 ＺｍＷＲＫＹ５８ 和 Ｚｍ￣
ＤＲＥＢ２Ａ 表达上调ꎻ Ｋ / Ｎａ 比值的升高ꎬ 所以 ＰＧＰＲ
盐胁迫下NO和蛋白质S-亚硝基化对番茄幼苗生长发育的影响
摘要一氧化氮（NO）作为重要的信号分子，参与了许多植物的生长发育和抗逆过程。
同时，研究表明NO可以调控一些抗性基因的表达来响应植物的逆境胁迫。
此外，NO还可通过翻译后修饰S-亚硝基化修饰调控靶蛋白活性、亚细胞定位和功能。
本试验探讨了NO和S-亚硝基化通过调控蛋白或差异表达基因参与调控盐胁迫番茄幼苗生长发育的关系。
结果表明：（1）150 mM NaCl处理与对照相比显著抑制了番茄幼苗的株高，叶面积和总根长，其中株高降低了28%。
10 M NO供体GSNO能够明显缓解盐胁迫对番茄幼苗生长的抑制，但加入NO清除剂cPTIO后，NO的对盐胁迫的缓解作用明显减弱。
（2）150 mM NaCl处理下番茄幼苗叶片中NO含量提高了，为对照的两倍，NO的供体可以增强盐胁迫对内源NO含量的诱导作用，比对照增加了193%，而cPITO削弱了盐胁迫诱导生成NO的能力。
同时，盐胁迫和GSNO皆增强了内源SNOs含量、GSNOR活性、GSNOR基因表达和蛋白质S-亚硝基化水平。
（3）利用生物素转换法对发生亚硝基化的蛋白进行质谱分析，盐胁迫下的亚硝基化蛋白数目最多，Control、NaCl、NaCl+GSNO分别鉴定到S-亚硝基化蛋白549个、788个蛋白，680个。
这些S-亚硝基化蛋白主要定位于在叶绿体、细胞质和线粒体三个器官中。
本次实验所鉴定到的S-亚硝基化蛋白主要参与了碳水化合物的运输和代谢、翻译后修饰，蛋白质更新，分子伴侣、翻译，核糖体结构和生物发生、氨基酸转运和代谢等过程；KEGG注释结果表明这些S-亚硝基化蛋白参与了多种信号转导，尤其是MAPK信号通路及胁迫响应信号级联反应。
（4）利用转录组测序分析NaCl处理和GSNO+NaCl处理下差异基因的表达，并对这些基因进行GO和KEGG注释。
GSNO+NaCl处理对比盐胁迫有739个差异表达基因，其中426个基因下调，313个基因上调。
KEGG注释表明这些差异表达基因大多数都参与了于光合作用、牛磺酸代谢、甘油酯代谢、戊糖和葡萄糖酸酯的相互转化、植物MAPK信号通路、植物昼夜节律及植物激素信号转导等过程。
NCA1在拟南芥感受钠盐胁迫过程中功能的研究
NCA1在拟南芥感受钠盐胁迫过程中功能的研究NCA1在拟南芥感受钠盐胁迫过程中功能的研究摘要：拟南芥作为模式植物，在环境逆境中具有较强的抵抗能力。
然而，钠盐胁迫对拟南芥的生长和发育产生了负面影响。
本研究旨在探究拟南芥中NCA1基因在感受钠盐胁迫过程中所发挥的功能。
通过一系列分子生物学实验以及生理指标测定，研究结果表明NCA1在拟南芥对钠盐胁迫做出的生理调节反应中发挥着重要作用。
引言：钠盐胁迫是土壤盐碱化的主要原因之一。
过量的钠盐会干扰植物的正常生长和发育，降低光合作用效率，导致叶片枯萎和植株死亡。
拟南芥作为一种模式植物，能够在一定程度上抵御钠盐胁迫。
先前的研究发现NCA1基因可能在这一过程中发挥重要作用。
本研究旨在进一步探究NCA1在拟南芥对钠盐胁迫的响应中的作用机制。
材料与方法：本实验使用野生型拟南芥作为研究对象，分为两组，分别为钠盐胁迫组和对照组。
通过PCR技术扩增得到NCA1基因的全长cDNA片段，并进行测序验证。
随后，将该片段克隆至植物表达载体中，并通过农杆菌介导法将其转化至拟南芥中。
转基因拟南芥经过筛选和鉴定后，选取具有高表达水平的转基因株系进行实验。
钠盐胁迫组和对照组的拟南芥苗分别置于含有一定浓度钠盐的营养液中，并在恒定的光照与温度条件下培养。
实验过程中，记录钠盐胁迫组拟南芥的生长状况，并通过相关指标的测定来评估钠盐胁迫对拟南芥的影响。
结果与讨论：经过PCR扩增和测序验证，确认获得了NCA1基因的全长cDNA 片段。
将该片段克隆至植物表达载体，并通过农杆菌介导法将其转化至拟南芥中，成功获得NCA1转基因拟南芥株系。
在钠盐胁迫下，对照组植株的生长明显受到抑制，而转基因株系的生长状况相对较好。
通过测定生理指标发现，钠盐胁迫组的叶片相对水分含量显著下降，而NCA1转基因株系的叶片相对水分含量下降幅度较小。
此外，钠盐胁迫组的丙二醛（MDA）含量显著增加，而NCA1转基因株系的MDA含量增加幅度较小。
拟南芥拟南芥四倍体质体的构建和表型分析
拟南芥拟南芥四倍体质体的构建和表型分析近年来，拟南芥作为模式植物，成为了植物学研究的重要对象之一。
在拟南芥的研究中，常常会运用到拟南芥四倍体质体，以便更好地理解植物的生长发育和分子机制。
本文将会介绍拟南芥四倍体质体的构建方法以及表型分析。
一、拟南芥四倍体质体的构建方法拟南芥四倍体质体可以通过紫杆菌介导的水平基因转移（Agrobacterium-mediated transformation）或者冷冻冷冻法（cryopreservation）构建。
其中，Agrobacterium介导的转化法是最常用的方法之一。
1. Agrobacterium介导的转化法首先，从拟南芥中提取悬浮细胞，并培养在适合它们生长的培养基上。
然后，制备含有农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）的载体，在它们的T-DNA区域中加入四倍体质量质（4C genomic DNA）。
悬浮培养的拟南芥细胞和Agrobacterium共同孵育，让植物吸收农杆菌。
最后，将受到转化的拟南芥细胞放置在无人参孔的培养基上，培养出植株。
2. 冷冻冷冻法首先，从四倍体拟南芥的根茎切片中取出小芽，将它们培养在含有地衣酸（DMSO）和甘油（glycerol）的冷冻浸入液中进行冷冻，获取单个芽。
然后，处理恢复的植株不断地进行经过筛选和验证，以得到合适的四倍体拟南芥植物品种。
二、拟南芥四倍体质体的表型分析由于四倍体质体包含了两倍的染色体数，会对植物的生长发育及表型产生较大影响。
下面将介绍在形态、生理等方面的一些表型变化。
1. 形态表型拟南芥四倍体质体的茎轴直径比二倍体要大，呈现矮胖型生长状态，而且叶子也较为宽大。
同时，花朵和花粉也会受到影响，四倍体拟南芥植株的花朵虽然比二倍体的要大，但数量却减少了，花瓣颜色如红色、紫色等也会发生明显的变化。
2. 生理表型四倍体拟南芥对环境的适应性较强，不容易受到温度、湿度等环境因素的影响。
同时，其生长期限也会相应延长。
拟南芥基因组变异对植物生长发育的影响
拟南芥基因组变异对植物生长发育的影响拟南芥是一种广泛使用的模式植物，它的基因组被广泛研究，使得人们对植物基因组的理解和应用有了很大的提升。
而在拟南芥中，基因组变异对于植物的生长发育起着至关重要的作用。
本文将探讨拟南芥基因组变异对植物生长发育的影响。
一、基因组变异的类型和影响基因组变异是指DNA序列在不同个体之间的差异。
可以通过不同种类的变异来分类，如SNP、插入/缺失等。
这些变异会影响基因的表达、编码以及其他基因功能。
拟南芥中的基因组变异可能会导致以下几个方面的影响：1.物种适应性和进化：拟南芥在各种环境中繁殖和生存。
在不同环境中，一些基因可能会发生突变，以帮助植物适应环境。
例如，当拟南芥受到逆境胁迫时，对应的基因突变可能会提高其抗逆境的能力。
2.遗传多样性：在拟南芥中，基因组变异是种群遗传多样性的一种体现。
在遗传多样性水平较高的种群中，可能会有较好的适应能力，因为它们具有更好的遗传变异库。
3.表型多样性：基因组变异可以影响植物表型的形成，即植物的生长发育。
植物的性状、生长速度和生殖策略等特征都可能会发生变化。
二、拟南芥基因组变异的案例1.花瓣颜色突变在拟南芥中，花瓣颜色由花色素的生合成决定。
然而，花色素的代谢路径中的一个酶可能会发生变异，导致花瓣颜色发生改变。
例如，一个酶叫做花青素5-oxoglutarate酸还原酶（ANR）。
在拟南芥中，ANR的基因可能会发生变异，并且导致花瓣从红色变成紫色。
这个基因变异可能会影响花朵的吸引力，因此可能会影响花的授粉效率。
2.根形态改变根的形态对于植物吸收营养和水分十分重要。
在拟南芥中，一个基因叫做ROOT HAIR DEFECTIVE 6（RHD6）编码了一个转录因子，控制了根毛的形成。
但是当该基因突变时，会导致根毛形态发生改变。
另一个基因ANAC044则调节了根的侧向生长。
ANAC044的突变可能会导致根系的形态和大小发生变化，从而影响植物对于不同环境的适应能力。
植物拟南芥重金属胁迫响应机制研究
植物拟南芥重金属胁迫响应机制研究植物作为一类具有生命的生物体，同样需要各种元素来进行生长发育。
但是植物的生长环境往往千差万别，有些土壤中存在很多重金属元素，这种状况对植物的生长十分不利。
然而，植物自身有着抵御重金属胁迫的机制，其中最为显著的便是拟南芥（即小芥子）这个模式植物。
下面，我将主要讲述拟南芥在重金属胁迫下的响应机制。
拟南芥在被镉、铜、锌、镍、铅等重金属元素胁迫时，可以调控一些基因来进行生理反应，以达到降低重金属胁迫的状态。
最初，研究人员曾发现，在重金属胁迫下，拟南芥的根部会出现伸长不良、容易死亡等现象。
后来，进一步的实验表明，重金属胁迫会导致植物体内铁离子浓度降低，进而影响植物维持正常的代谢活动。
但是，随着研究的深入，越来越多的基因被发现在重金属胁迫下得到了调控。
一些研究已证实，拟南芥可以发挥自身的系统性天然抗性机制来对抗重金属胁迫。
其中，一些簇毛菜糖活性的基因和一些丝氨酸激酶检查点几乎覆盖了整个植物体内细胞质和叶绿体。
这样，植物可以快速地感知、延迟和防御来自外部的威胁。
此外，拟南芥中的许多基因也会参与到重金属胁迫下的调控中。
例如，CTX1、MTP11、HMA4等细胞膜上的电中性离子转运蛋白均被证实与重金属离子的运输和分配有关。
此外，一些NAC转录因子如ANAC019、ANAC055和ANAC072也可以参与重金属胁迫下细胞信号转导、电离调节和抗氧化性等细胞生理过程的调节机制。
除了上述基因调控的重金属胁迫响应机制外，拟南芥还可以积极地排除体内的重金属离子。
这一过程的关键在于一类称为金属螯合剂的低分子量化合物，它们可以在体内中继失去活性的金属离子、转运和调节内源铁等各种功能。
拟南芥中的主要金属螯合剂为谷胱甘肽（GSH），它可以与重金属离子形成螯合物，从而降低重金属胁迫的危害性。
总之，拟南芥的重金属胁迫响应机制是一个由许多基因共同参与的复杂过程。
在重金属胁迫下，植物可以有效地调节基因表达、控制细胞代谢活动，从而降低重金属离子的危害性。
MYB111调控拟南芥盐胁迫反应的功能研究
MYB111调控拟南芥盐胁迫反应的功能研究MYB111调控拟南芥盐胁迫反应的功能研究引言：盐胁迫是植物生长和发育中常见的一种逆境条件。
受到盐胁迫的拟南芥植株往往会出现生长缓慢、叶片黄化、根系发育不良等症状。
为了应对盐胁迫导致的和稀失水的情况，植物通常会调节其基因表达，提高其逆境耐受性。
据了解，MYB家族是植物中重要的转录因子家族，参与了许多生长发育和应对逆境的过程。
本文旨在探究转录因子MYB111在拟南芥盐胁迫反应中的功能研究。
材料与方法：1. 拟南芥野生型植株及myb111突变体的构建和培养。
2. 盐胁迫处理。
将拟南芥植株分为两组，一组为常规水培，另一组在含有一定浓度的盐液中培养。
3. 测定株高和根长。
通过测量植株的株高和根长，了解盐胁迫对拟南芥生长发育的影响。
4. 比色法测定叶片叶绿素含量。
通过叶片提取液的比色法，测定叶绿素含量以评估拟南芥叶片的叶绿素降解情况。
5. 稀土矿位数法检测相对水分含量。
通过稀土矿位数法，检测盐胁迫下拟南芥叶片的相对水分含量。
结果与讨论：经过盐胁迫处理后，与野生型相比，myb111突变体植株的株高明显降低，根长也较野生型植株短。
同时，叶片也呈现出明显的黄化现象，叶绿素含量较野生型植株降低，表明其叶片中的叶绿素降解速度加快。
另外，稀土矿位数法结果显示，myb111突变体叶片的相对水分含量较野生型植株低，说明其在盐胁迫下失去了保持相对水分的能力。
这些结果表明，MYB111在拟南芥盐胁迫反应中起到了重要的调控作用。
通过调控其他基因的表达，MYB111可能参与了拟南芥植株的生长发育以及对盐胁迫的适应反应。
例如，MYB111可能调控了感光色素合成相关基因的表达，导致叶绿素含量降低，从而引起叶片黄化。
此外，MYB111可能还调节了拟南芥根系的发育，使得根长较短。
而通过抑制其他逆境耐受相关基因的表达，MYB111可能导致了水分含量下降，从而使植株在盐胁迫下更易受损。
结论：通过对MYB111在拟南芥盐胁迫反应中的功能研究，我们发现该转录因子的调控在拟南芥植株的盐胁迫反应中至关重要。
拟南芥低磷胁迫反应分子机理研究的最新进展
・
综述－
拟 南芥低 磷 胁 迫 反 应 分 子 机 理 研 究 的 最 新进 展
杨辉 霞ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 童依 平 ， 王道文
中 国科 学 院遗传 与发育 生物学 研究 所， 植物 细胞 与染色 体工 程 国家 重点 实验 室， 北京 １ ０ ０ ０ １１
摘要
本文综述了拟南芥低磷（ｉ Ｐ） 胁迫反应分子机理的最新研究进展， 重点介绍了低磷胁迫反应
（ 决定性生长）表现为拟南芥主根 的生长受抑制， ， 侧根 的
数量 和长度增 加 （ ｌ ｍｓ ｎｅ １ ２ ０ ： ｄ ｃ ｅ － Ｗｉｉ ｏ ｔ ． ０ １ Ｓ ｎ ｈ ｚ ｌ ａ ａ，
Ｃａ ｄ ｒ ｔａ ． ２ ０ ，２ ０ ；Ｎｉｔ Ｊ ｃ ｂ ｔａ ． ｌ ｅ ６ｎ ｅ １， ０ ５ ０ ６ ｅ ｏ－ ａ ｏ ｏ ｅ １ ，
收稿 日期 ： ０ ７ ０ ・ ９ 接受 日期： ０ ７ ０ －８ ２ ０ ・５２ ； ２ ０ ・８０ 基金项 目： 国家 自然科学基 金创新 群体研 究项 目（ ｏ ３ ５ １ ０ ） 中国科学 院知识 创新 工程前 沿方 向性项 目（ ｏ Ｋ Ｃ Ｚ Ｙ Ｎ ０ １ Ｎ ． ０ ２ １和 ０ Ｎ ． Ｓ Ｘ ・ Ｗ－ － ０ ）
维普资讯
植 物学 通报 Ｃ ｉ ｓ ｕｅｉ ｏ ｏ ｎ ２ ０ ， ４（）７ ６ ７ ４ Ⅵ『 ． ｉ ｕｂ ｔｎ ． ｍ ｈｎ ｅＢ ｌ ｔ ｆ ｔ ｙ ０ ７ ２ ６： ２－ ３ ， ， ｃ ｎ ｌｏａ ｙｃ ｅ ｌｎ Ｂ ａ 、 ｈｂｌ ｏ
￣ Ｕ Ｏ ｌ ｉ 途径 、转 ＩＳ Ｍ ｙ ｔ ｎ ａｏ
录因子在 低磷反应 中的功能 、Ｐ平衡调 节机制 以及磷脂 酶在Ｐ的循环利 用过程 中的作用 ， ｉ ｉ 总结 了已经 鉴定 的参 与低磷胁 迫反 应 的基 因及其可能 存在 的相互 关系 。
植物盐胁迫适应机制研究进展
植物激素的诱导
盐生环境使植物的正常生长发育受阻，但植物在盐胁 迫条件下可通过改变体内各种激素的含量来维持其正常发 育。
柯玉琴等（2002）发现随盐浓度的提高，不耐盐甘薯 品种叶片的生长素(IAA)水平下降的幅度大于中等耐盐和 耐盐品种。
研究发现高盐胁迫下，植物体内脱落酸(ABA)和细胞 分裂素(CTK)的含量增加(Mdesuquy，1998； Vaidyanathan eta1，1999)
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植物盐胁迫适应机制 的研究进展
报告人：夏传红 时间:2008年12月
◆引言 ◆抗氧化酶的诱导 ◆植物激素的诱导 ◆离子平衡、离子区域化及
拒盐作用 ◆渗透调节 ◆结束语
引言
在盐胁迫下，植物体内的主要生理过程都会受到影 响，例如光合作用、蛋白质合成、能量和油脂代谢等。
盐胁迫下抗氧化酶系统活性的提高对植物的抗盐能力具 有重要贡献，某些过表达抗氧化酶基因的植物也证明了抗 氧化酶在抗盐胁迫中的重要作用。
研究发现盐胁迫条件下，转基因烟草通过过表达基因 Gls GPX(编码谷胱甘肽s转移酶GST和谷胱甘肽过氧化物酶 GPX)，促进植物对ROS的清除，从而增强了其抗盐性(Roxas eta1，2000)；拟南芥突变体pstl(光合自养抗盐突变体)体 内的SOD和APX活性高于野生拟南芥，因而获得较强的抗盐 性(Tsugane eta1，1999)。
在正常生理条件下，植物胞质K+浓度相对较高 (100～150mmol·L-1)而Na+相对较低(1～100mmol·L-1 )， 由于2种离子半径和水合能相似，Na+对K+吸收呈现出明显 的竞争抑制作用，因此，盐碱化土壤上作物往往受到Na+ 毒害和K+亏缺的双重伤害，对它们的选择程度的高低就 成为影响植物抗盐能力的一个重要因素。
植物应答非生物胁迫的代谢组学研究进展
植物应答非生物胁迫的代谢组学研究进展二、植物应答非生物胁迫的代谢组学概述随着全球气候的剧烈变化，植物在生长过程中经常面临各种非生物胁迫，如干旱、盐分、低温、高温、紫外线等。
这些胁迫条件对植物的生长发育产生深远影响，严重时甚至导致植物死亡。
为了深入理解和应对这些环境压力，植物代谢组学的研究逐渐受到广泛关注。
代谢组学，作为系统生物学的重要组成部分，旨在全面研究生物体在特定生理或环境条件下所有低分子量代谢物的变化，从而揭示生物体的代谢状态和功能。
在植物应答非生物胁迫的过程中，代谢组学发挥着关键作用。
一方面，植物通过调整代谢途径，合成和积累一些特定的代谢产物，如渗透调节物质、抗氧化物质等，以维持细胞的正常功能。
例如，在盐胁迫下，植物会提高脯氨酸、谷胱甘肽等抗逆物质的含量以减缓胁迫带来的损害。
这些物质对于缓解氧化应激，维持细胞膜稳定性和保护生物大分子有着重要作用。
另一方面，植物代谢组学的研究也能帮助我们理解植物如何适应和抵抗非生物胁迫。
通过比较不同植物或品种在同一非生物胁迫下的代谢物变化，我们可以筛选出具有优良耐受性的植物或品种，为抗逆育种提供科学依据。
近年来，代谢组学技术取得了长足的发展，各种先进的分析方法如气相色谱质谱(GCMS)、液相色谱质谱(LCMS)、核磁共振(NMR)以及红外光谱(IR)等被广泛应用于植物应答非生物胁迫的研究中。
这些技术能够全局地揭示胁迫应答过程中的代谢物变化和代谢网络调控机制，为我们深入理解植物抗逆性提供了有力的工具。
植物应答非生物胁迫的代谢组学研究仍面临许多挑战。
例如，如何准确鉴定和量化植物体内的代谢物，如何解析代谢物与基因表达之间的关系，如何建立有效的代谢组学数据分析方法等。
这些问题需要我们不断探索和创新，以期在植物抗逆性研究中取得更大的突破。
植物应答非生物胁迫的代谢组学研究为我们揭示了植物在逆境中的生存策略，同时也为植物抗逆育种和农业生产提供了重要的理论依据和实践指导。
水稻盐胁迫的研究进展
水稻盐胁迫的研究进展陈丽珍;叶剑秋;王荣香【摘要】盐胁迫是制约水稻生长和产量的主要逆境因素之一.根据国内外近年的有关研究成果,从盐胁迫对水稻生长发育变化、生理生化变化、水稻的抗盐机理及增强水稻抗盐胁迫的方法等方面综述水稻盐胁迫的研究进展.%Salinity is the major environmental factor limiting rice growth and productivity.Summaries are made of the research on salt-stress, including salty coercion to the paddy rice growth change, the physiological biochemistry change, paddy rice's anti-salty mechanism and anti-salt-stress enhancement method for paddy rice, according to the documents and data at home and abroad.【期刊名称】《热带农业科学》【年(卷),期】2011(031)003【总页数】7页(P87-93)【关键词】水稻;盐胁迫;胁迫反应;抗盐机理;抗胁迫方法【作者】陈丽珍;叶剑秋;王荣香【作者单位】中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所/农业部热带作物种质资源利用重点开放实验室,海南儋州,571737;中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所/农业部热带作物种质资源利用重点开放实验室,海南儋州,571737;中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所/农业部热带作物种质资源利用重点开放实验室,海南儋州,571737【正文语种】中文【中图分类】S511盐胁迫是目前制约农作物产量的主要逆境因素之一[1]，既有渗透胁迫又有离子胁迫[2]。
植物耐盐生理机制及耐盐性研究进展
Journal of Agricultural Catastrophology 2023, Vol.13 No.7植物耐盐生理机制及耐盐性研究进展蒋宇杰山东师范大学，山东济南 250000摘要 盐胁迫会对作物的生长造成一定的影响，从而造成产量下降。
阐述了盐胁迫对植物的影响，并综述了植物耐盐机理的研究、植物的耐盐性等。
通过对国内外有关文献的分析，提出了一些可以改善作物耐盐性的方法，进一步研究植物的抗盐性，给选育和生产奠定了基础。
关键词 盐胁迫；植物生长机理；抗盐性中图分类号：Q945.78 文献标识码：B 文章编号：2095–3305(2023)07–0020-031 盐胁迫对植物的影响 盐胁迫对植物生长和发育等方面都有明显的影响。
究其原因，主要有以下2点：第一，盐胁迫会使植株的水分吸收能力下降，从而使植株的生长受到抑制，这就是所谓的渗透胁迫[1]。
如果过量的盐分进入植株，就会对植株的细胞产生损伤，进而对植株的生长产生更大的影响。
第二，离子毒性在盐的浓度到达临界点后会出现，导致植物无法保持离子平衡，从而导致二次伤害。
结果表明，盐胁迫对植物的萌发、生长、光合色素、光合作用、离子平衡、养分平衡等都有影响。
1.1 盐分对植物生长发育的影响种子发芽是植物生命活动的基础和关键环节，是影响植物生长发育和繁殖的重要因素。
研究观察到，光果甘草和胀果甘草在400 mmol/L NaCl条件下的萌发率、根长、根鲜重等均显著降低。
有研究表明，盐害对松果菊种子发芽有显著的抑制作用，对发芽、发芽指数等都有明显的抑制作用，会延迟种子萌发时间，使其萌发周期拉长[2]。
总之，盐分胁迫对种子萌发有一定的抑制作用。
盐害对植株的表现效应主要有：新枝生长缓慢，植株高度下降，叶片枯黄、枯萎等，而与生理变化相比，植株生长速度较慢。
植物受到盐害的第一个征兆是老叶，然后是新叶。
植物老叶的盐害表现为：叶片边缘和叶片尖端先枯萎，接着变为黄绿色，再到凋谢，最终叶片发黑，叶片枯死。
植物对盐胁迫的反应及其抗盐机理研究进展
植物对盐胁迫的反应及其抗盐机理研究进展一、本文概述盐胁迫是限制植物生长和农业生产力的主要非生物胁迫之一。
盐胁迫对植物产生的负面影响包括渗透胁迫、离子毒害以及营养失衡等。
为了应对这些压力，植物已经发展出了复杂的适应机制，这些机制涉及到生理、生化以及分子层面的变化。
本文综述了近年来植物对盐胁迫的反应及其抗盐机理的研究进展，旨在深入了解植物如何在盐胁迫环境中生存并维持正常生理功能，从而为提高植物耐盐性、优化农业生产和生态环境修复提供理论支持和策略建议。
二、盐胁迫对植物生长和生理特性的影响盐胁迫是植物在生长过程中常常面临的一种环境压力。
当土壤中的盐浓度超过植物所能承受的范围时，便会对植物的生长和生理特性产生负面影响。
盐胁迫对植物的影响主要表现在以下几个方面。
盐胁迫会导致植物的生长受到抑制。
在高盐环境下，植物细胞的渗透压增大，使得植物吸水变得困难，从而影响了细胞的正常膨压和生长。
盐胁迫还会引起植物叶片的气孔关闭，导致光合作用受阻，进一步影响植物的生长。
盐胁迫对植物的生理特性也有显著影响。
在盐胁迫下，植物会积累大量的钠离子和氯离子，这些离子会干扰植物细胞内的离子平衡，影响细胞的正常代谢活动。
盐胁迫还会导致植物体内的活性氧增加，引发氧化应激反应，对植物细胞造成损伤。
为了应对盐胁迫，植物发展出了一系列抗盐机制。
这些机制包括通过调节离子转运蛋白，减少钠离子和氯离子的积累；增加抗氧化酶的活性，清除活性氧，减轻氧化应激反应；以及调整光合作用和代谢途径，提高植物对盐胁迫的耐受性。
这些抗盐机制的研究不仅有助于我们理解植物如何在盐胁迫下生存，也为提高作物的耐盐性，改善盐碱地的农业生产提供了理论支持和实践指导。
盐胁迫对植物的生长和生理特性产生了深远的影响。
为了更好地应对盐胁迫，我们需要深入研究植物的抗盐机制，并通过基因工程等手段提高作物的耐盐性，为农业生产的可持续发展做出贡献。
三、植物对盐胁迫的适应机制植物在长期的进化过程中，发展出了多种适应盐胁迫的机制。
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第38卷 第3期2011年3月湖南大学学报(自然科学版)Journal of H unan U niversity(Nat ur al Sciences)Vo l.38,N o.3M ar 2011文章编号:1674 2974(2011)03 0073 04营养胁迫对拟南芥4CL基因表达的影响研究*向 静1,2,林建中1,赵小英1,唐冬英1,刘选明1(1.湖南大学生物学院,湖南长沙 410082;2.长沙大学生物工程与环境科学系,湖南长沙 410003)摘 要:将拟南芥分别播种在N,P,K,Ca,Mg,Fe和Sucro se营养元素缺乏的培养基上,在长日照(16h光照/8h黑暗)22 条件下培养10d,不同营养元素缺乏的培养基中的拟南芥幼苗表现出相应的的表型.通过G US的组织化学染色和采用Q PCR检测分析4CL1,4CL2,4CL3基因在不同营养元素缺乏植株中的表达差异,研究4CL对不同营养元素胁迫的响应.研究结果表明钾元素的缺乏对参与木质素和黄酮类合成相关的4CL基因有诱导作用.关键词:营养;胁迫;拟南芥;4CL基因中图分类号:Q786 文献标识码:AEffect of Nutrient Stress on the Ex pressionof4CL Gene in A rabid op sis Seedling sXIANG Jing1,2,LIN Jian zhong1,ZHAO Xiao ying1,TANG Dong ying1,LIU Xuan ming1(1.School of Biology,Hunan Univ,Changsha,Hunan 410082,China;2.Dept of Bioengineering and Environmental Sciences,Changsha Univ,Changsha,H unan 410003,China)Abstract:Seeds o f A r abidop sis w ere planted separately in the medium of different nutr ient element de ficiency of N,P,K,Ca,M g,Fe and Sucro se,in the conditio n of22 long day(16h lig ht/8h dark)10 days.T he A r abid op sis seeding s had the corresponding phenoty pe.H isto chemical assay of G US activity and Q PCR were used to analyze and examine the ex pr ession o f the4CL1,4CL2and4CL3gene.T he re search results hav e show ed that the po tassium(K)can induct the ex pression of the4CL gene involved in the synthesis pathw ay o f the lig nin and flavo noid.Key words:nutrients;stress;A rabidop sis;4CL gene在植物整个生长期内所必需的营养元素有碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、锰、锌、铜、钼、硼、氯等16种.它们在植物体内的生理作用概括为两类:一类是细胞结构物质的组成成分,如非金属离子碳、氢、氧、氮、磷、硫等是组成糖类、脂质和蛋白质等有机物质的元素;另一类是对生命的代谢活动起调节作用,如金属离子镁、锌等促进酶的活性,调节细胞的渗透,影响原生质的胶体状况和膜的电位平衡等.它们是植物新陈代谢、生长发育所必须的.每一种元素在植物的生命活动中,都有其特殊的生理作用,缺乏任何一种必需元素都会引起特有的生理症状.植物在与不同环境相互作用的长期进化过程中,逐渐形成了对外界压力的抵抗能力.植物可以通过诱导次生代谢产物的积累提高对逆境的抗性,积累的次*收稿日期:2010 06 30基金项目:国家自然科学基金资助项目(30770200);湖南省教育厅资助项目(07C132);长沙大学科研基金资助项目(CDJ J08010201)作者简介:向 静(1975-),女,湖南平江人,湖南大学博士研究生,长沙大学副教授通讯联系人,E mail:s w_x ml@湖南大学学报(自然科学版)2011年生代谢产物可以提高植物保护自身免受外界胁迫的能力,这种作用方式在植物活跃的防卫反应中起到了非常重要的作用.有关植物防卫反应的次生代谢物质很多,如类黄酮植保素、木质素和一些酚类化合物等,而这些物质的生物合成都必须通过苯丙烷类代谢途径[1].苯丙酸盐途径是植物中非常重要的次生代谢途径,由PAL,C4H和4CL3个酶催化的[2].4 香豆酸:辅酶A连接酶(4CL)位于该途径中的分支点上,以肉桂酸及其羟基或甲氧基衍生物如4 香豆酸、咖啡酸、阿魏酸、5 羟基阿魏酸、芥子酸等为底物,催化最后一步反应形成各种肉桂酸CoA硫酯,是控制碳流进入不同苯丙酸盐代谢支路的关键酶,催化产生不同类型的与植物抗性有关的物质,对整个代谢过程起着重要的调节控制作用[3].4CL基因的表达可以被环境因子激活,如真菌侵染、紫外辐射、机械损伤等外界刺激可以诱导其表达[4].本文利用拟南芥4CL1,4CL2,4CL3基因启动子与GUS基因融合,分别在氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(M g)、铁(Fe)和糖(Sucrose)营养元素缺陷下,研究4CL对不同营养元素胁迫的响应.1 材料与方法1.1 植物材料拟南芥(A r abidop sis thaliana L)生态型为Co lumbia(Co l 4).4CL启动子驱动的G US报告基因的转化植株4CL1::G US,4CL2::G US和4CL3:: G US由Dr.Carl J.Douglas(Depar tm ent of Bo ta ny,Univer sity of British Columbia,Vancouver, BC,Canada V6T1Z4)和Dr.Erich Kombrink (M ax-Planck Institute for Plant Breeding Re search,Colog ne,Germany)友情提供.1.2 培养基配置根据Murashige and Sko og[5]的MS培养基的配方加以改进,分别配置氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、铁(Fe)和糖(Sucr ose)营养元素缺乏的培养基.1.3 种子消毒先用70%的乙醇浸泡2min,再用10%Na ClO溶液浸泡10m in,无菌水漂洗5次.1.4 RNA提取及cDNA第一链的合成总RNA提取采用EasyW ay RNA Mini Kit试剂盒(安比奥生物技术有限公司生产),然后利用M MLV逆转录酶(Prom eg a公司产品),根据该试剂提供的操作说明进行操作,得到cDNA产物.1.5 荧光实时定量PCR(Q PCR)及引物的设计荧光实时定量PCR用JumpStar Taq Ready mix kit(Sigm a;Pro duct Co de P2893),荧光染料为Sybr Green I(Invitrog en;Lot N o.30033W)和Rox(Inv itro gen;Lo t No.303260),在M x3000P QPCR System(Stratagene)仪器上完成.反应体系50 L,见表1.PCR条件为:95 10m in,95 30 s,57 30s,72 30s,57 时采集荧光数据,共40个循环.以A CT I N7基因作为内参基因.基因表达的相对值采用2 ct法[6].Q PCR引物用Prem ier5.0软件设计,PCR引物序列见表2(由上海生工生物技术有限公司合成).表1 荧光实时定量PCR(Q PC R)反应体系Tab 1 The reaction system of Q PC R试剂体积/ LH2O12.25 Jum pStar T aq Readymix(2 )2525m M M gCl20.75S ybr Gr een I(20 ) 1.25Rox0.25正向引物(25 M)0.25反向引物(20 M)0.25cDNA10表2 实验中设计合成的荧光实时定量PC R(Q PCR)引物序列Tab 2 Primer sequences for Q PCR used in this study 基因引物PCR产物4CL1(A t1g51680)F:A T AT CT ACGCT T T GAACTCR:CCAGAT T TCACCACT CT T AT C216bp 4CL2(A t3g21240)F:GTT GT T CGT T T T GCAGT CGR:T AAGCAGT TTGAAACAGAGATGC280bp 4CL3(A t1g65060)F:CAGGT T CAT GTGGGA CT GT GGTR:GT T GCT GAA GTGGCT TCT GGAT157bp1.6 GU S组织化学染色G US缓冲液:50mmo l/L磷酸氢钠缓冲液(pH7.0),10mm ol/L EDT A,0.1%(V/V)Triton X 100,2mmo l/L铁氢化钾和2m mol/L亚铁氢化钾,4 下保存备用.G US染色液:用N,N 二甲基甲酰胺溶解X Gluc粉剂,配成20m mol/L的溶液,于-20 下保存备用.4CL启动子驱动的G US报告基因的转化植株4CL1::GUS,4CL2::G US和4CL3::GUS种子经表面消毒灭菌后,分别播种于MS固体培养基上,4 春化处理4d,长日照(16h光照/8h黑暗)培养10d.将待检测的幼苗置于1.5mL离心管中,加入GUS缓冲液浸没幼苗,再加入5%(V/V)用量的GUS染色液,混匀后真空渗透(80kPa)半小时,再置于37 保温16~24 h,然后用70%乙醇漂洗3次,最后取出完整幼苗置于立式显微镜下观察染色结果[7].74第3期向 静等:营养胁迫对拟南芥4CL 基因表达的影响研究2 结果与讨论2.1 营养元素缺乏拟南芥幼苗表型差异营养元素是控制植物生长发育的必需因子,如果植物生长发育得不到足够的营养供应,就会产生相应的缺素症状.不同营养元素缺乏培养基中的拟南芥幼苗表现出相应的的表型变化,如图1,图2所示.缺氮幼苗株型矮化、瘦弱、全株黄化甚至枯死;缺磷幼苗株型矮化,叶片小呈黄绿色;缺钾幼苗株型矮化,叶片小呈墨绿,子叶呈黄色或似火红焦枯;缺钙幼苗株型矮化,叶片不能抽出或不展开,叶片呈淡绿图1 不同营养元素缺乏拟南芥幼苗表型F ig.1 T he pheno ty pe different nutr ient deficiencystress on A r abidop s is seedlings营养元素图2 不同营养元素缺乏拟南芥幼苗下胚轴长度Fig.2 T he H ypocoty l leng ths of A r abidop sis seedlingsof differ ent nutrient deficiency stress色;缺镁幼苗株型矮化,叶片泛黄,子叶呈紫红色;缺铁幼苗株型矮化,叶片小呈黄绿色,子叶暗黄枯死;缺糖幼苗株型矮化,弱小,叶片小呈黄白色.2.2 4CL 基因启动子对营养元素缺乏的响应4CL ::G US 转基因株系是4CL 基因的启动子驱动的G US 报告基因表达的转化株系,通过G US 的组织化学染色可以分析4CL 基因在营养元素缺乏植株中的表达差异.在不同营养元素缺乏的培养基中生长10d 的4CL 1::G US ,4CL 2::G US ,4CL 3::G US 的幼苗,经过G US 组织化学染色,它们的G US 着色有差异,如图3所示.4CL 1::G US 全株的维管束和叶脉基本上都被染成蓝色,特别是在子叶、下胚轴的上端以及根和茎的接点等位置蓝色最深,但是值得特别指出的是缺钾元素和缺氮元素的培养基中生长的幼苗的子叶被染成蓝色.由此可以推测,缺钾缺钾和缺氮可能部分诱导4CL 1在幼苗子叶中表达.4CL 2::G US 的幼苗全株的维管束和叶脉都被染成蓝色.4CL 2基因主要在维管束中表达,其表达不受营养元素缺乏诱导或诱导程度不明显.4CL 3::G US 的幼苗全株都被染成蓝色,特别是子叶部分被染成蓝色.缺钾元素和缺氮元素的培养基中生长的幼苗着色比M S 培养基中生长的幼苗要深.由此可以推测,缺钾和缺氮可能部分诱导4CL 3的表达.另外,值得指出的是,缺糖营养元素的培养基中生长的4CL 1::G US 和4CL 2::G US 幼苗的子叶叶脉G US 染色没有着色,4CL 3::G US 的幼苗G US 染色着色较浅.由此可以推测,糖元素的缺乏可能部分抑制4CL 基因的表达.图3 拟南芥4CL 1::G US ,4CL 2::G US ,4CL 3::G US 在不同营养元素缺乏培养基生长10d 幼苗的G US 染色Fig.3 H istochemical assay of GUS activity in 4CL 1::GUS ,4CL 2::GUS and 4CL 3::GUS seedlings 10days of different nutrient deficiency stress2.3 营养元素缺乏对幼苗4CL 基因表达的影响采用Q PCR 分析检测了4CL 1,4CL 2,4CL 3基因的转录表达情况,如图4~图6所示.从图中可看75湖南大学学报(自然科学版)2011年出,4CL1,4CL2,4CL3基因在各个营养元素缺乏培养的拟南芥幼苗中均有表达,其中在缺钾元素对4CL1,4CL2,4CL3基因都有一定的诱导作用.营养元素图4 不同营养元素缺乏拟南芥幼苗4CL1mR NA表达Fig.4 T he4CL1mR NA ex pr ession assay of seedlingsin different nut rient def iciency st ress营养元素图5 不同营养元素缺乏拟南芥幼苗4CL2mR NA表达Fig.5 T he4CL2mR NA ex pr ession assay of seedlingsin different nut rient def iciency st ress营养元素图6 不同营养元素缺乏拟南芥幼苗4CL3mR NA表达F ig.6 T he4CL3mRN A expressio n assay o f seedling sin different nut rient def iciency st ress已有研究发现,4CL基因的表达能被各种伤害、病原菌侵染、紫外线辐射等诱导[4].在拟南芥中, 4CL1和4CL2已经被证实主要参与木质素的生物形成,4CL3被推测可能参与类黄酮的生物合成[8].本研究的结果显示营养元素的缺乏,特别是钾元素的缺乏能强烈诱导4CL基因的表达.钾是植物体内的重要元素,是体内必需元素中唯一的一价金属离子.当钾供应不足时,植株内醣、淀粉水解成单糖,使淀粉合成和多糖聚合作用受阻.植物受到逆境威胁时,可能诱发一系列防卫反应来阻止病害的进一步侵入与传播,从而在逆境环境下生存.目前,通过对多种植物的防卫机制的深入了解,大量结果表明在植物细胞壁表面都会产生一些诱导防卫反应发生的物质来诱发防卫反应的发生,其中发现得最早且研究最为深入的激发子是寡糖类激发子,它们主要的来源是植物细胞壁中多糖类物质的降解产物,一般由2~15个单糖组成.寡糖类激发子起到调节细胞发育、组成细胞结构框架、作为抗性信号传导链的起始物质等作用.极微量的寡低聚糖就可以激发植株或细胞内发生强烈抗病反应,产生并积累抗病性物质如植保素、PAL酶、几丁质酶、木质素等[9].在我们的研究实验结果中,钾元素的缺乏使得4CL基因表达量增加,从而可能导致了植物产生寡糖类激发子这类物质,从而增强植物抵抗逆境的能力.参考文献[1] BESSEAU S,HOFFM ANN L,GEOFFROY P,etal.Flavonoi d accumulation in arabidopsis 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