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【目的】钙离子依赖型脱氧核糖核酸酶(CDD)具有消化单链和双链DNA的活性,但CDD对水分等胁迫的响应尚未明确。本研究以CDD转基因银腺杨84K为材料,分析在干旱和高盐胁迫条件下CDD在84K杨生长中的作用,探讨CDD对干旱和高盐胁迫的响应,可为揭示杨树CDD基因在抗逆中的作用提供参考。【方法】以过表达PtoCDD和敲除PagCDD转基因银腺杨84K组培苗为材料,对其进行模拟干旱和高盐处理,分析其受干旱、高盐非生物胁迫条件下的表型变化,包括植株高、不定根数目。通过切片观察,分析不同处理条件下茎段木质部大小变化。利用qRT-PCR分析在不同处理条件下CDD转基因植株中水通道蛋白基因(PIP)的表达。【结果】与84K对照相比,在正常条件下CDD转基因植株株高没有显著差异,而干旱、高盐条件下CDD缺失突变体植株显著高于对照和CDD过表达植株,而过表达植株极显著低于对照及突变体。说明CDD过表达增强了杨树对干旱、高盐的敏感性,而敲除CDD后降低了杨树对干旱、高盐的敏感性。组织切片分析显示,在正常条件下木质部细胞层数呈现CDD过表达对照84KCDD缺失突变体,而在干旱、高盐条件下木质部细胞层数为CDD过表达对照84K CDD缺失突变体。表明CDD参与了木质部细胞分化过程,并当受到干旱、高盐胁迫时,CDD的表达对木质部分化过程的影响尤为明显。不定根数目统计显示,在正常条件和高盐条件下植株不定根数目呈现为CDD缺失突变体对照84KCDD过表达,且差异均达到显著水平或极显著水平,而干旱条件下差异不显著。表明CDD差异表达引起的不定根数目上的变化在一定程度上反映了杨树对干旱和高盐胁迫的敏感性。qRT-PCR分析显示,CDD过表达和CDD缺失突变体植株中均表现出多个PIP基因诱导高表达。表明CDD的表达变化可引起PIP基因不同成员的诱导表达,从而改变杨树的水分利用。【结论】杨树CDD的缺失或过量表达引起不定根数目的变化,同时改变了杨树的水分利用,影响对干旱和高盐胁迫的敏感性,导致胁迫下生长的变化。上述结果表明CDD参与杨树响应干旱和高盐胁迫过程。 相似文献
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[目的]克隆马尾松谷胱甘肽过氧化物酶基因,并对其进行功能研究。[方法]采用RACE技术克隆基因c DNA序列,实时荧光定量PCR检测基因在马尾松干旱胁迫下的表达模式,花序浸泡法转化拟南芥,并对转基因与野生型拟南芥的生长表型和根系生长进行分析。利用荧光显微镜技术对转基因拟南芥不定根进行GFP荧光检测。[结果]克隆到1个871 bp的GPX基因全长c DNA序列,命名为Pm GPX6。Pm GPX6包括513 bp的完整开放阅读框,编码170个氨基酸残基。Pm GPX6蛋白与油松Pt GPX蛋白同源性达95%。Pm GPX6在马尾松根中高表达,茎、叶中表达量低。在干旱胁迫下,Pm GPX6在根、茎、叶中的表达量均在第15天达到最大,随后出现下降趋势。过表达Pm GPX6与野生型拟南芥植株在正常水分条件下表型与根长差异不大,但在干旱胁迫下,转基因植株根系更长。转基因拟南芥根在蓝色光激发下能发出强烈的绿色荧光,表明Pm GPX6基因能高效表达。[结论]推测Pm GPX6可能参与马尾松干旱胁迫应答。 相似文献
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[目的 ]研究组蛋白去乙酰化酶抑制剂曲古抑菌素A(Trichostatin A, TSA)在20%聚乙二醇模拟干旱和干旱后复水条件下，对沙棘扦插苗叶片形态、光合指标、脯氨酸、丙二醛和脱落酸含量等生理特性和组蛋白去乙酰化酶、合成脱落酸和类黄酮相关基因表达的影响。[方法 ]测定沙棘扦插苗干旱相关生理指标，实时定量PCR检测基因表达量。[结果 ]1μmol·L-1TSA预处理的沙棘在同等干旱胁迫下耐旱性增强。与仅干旱处理相比，（1）叶片下垂和萎蔫程度降低，植株鲜质量下降程度更小，复水后植株恢复程度更大。（2）净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、PSII最大光化学效率Fv/Fm值、PSII有效光化学量子产量Y(Ⅱ)值和叶绿素相对含量(SPAD)值均显著上调，复水后均下调。（3）脯氨酸和类黄酮含量显著上调，丙二醛和脱落酸含量显著下调，复水后趋势相同。（4）组蛋白去乙酰化酶基因HrHDA6和HrHDA19、脱落酸合成相关基因ABF1和NAC2表达均显著下调，类黄酮合成相关基因C4H2和CHS4表达均显著上调，复水后趋势相同。[结论 ]TSA通过调控沙棘扦插苗生理和基因表达参与对干旱胁迫的响应，可以提高... 相似文献
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刺槐苗木干旱胁迫过程中水力学失败和碳饥饿的交互作用 总被引：1，自引：0，他引：1
《林业科学》2016,(6)
【目的】通过分析刺槐在干旱和复水过程中水力学性状和非结构碳(NSC)储藏的变化,研究在水力学失败和碳饥饿对刺槐苗木的影响,以探讨在经历导致落叶的严重干旱胁迫之后叶片恢复的影响因素。研究的结果可以阐明刺槐干旱和复水过程中水力学结构和碳代谢的交互作用方式,同时为揭示干旱半干旱地区刺槐衰败死亡的生理学机制提供思路和试验证据。【方法】测定3年生刺槐苗在严重干旱导致落叶后和复水后叶片长成时的小枝凌晨和正午水势、枝条正午气穴栓塞、叶片最大光合速率和气孔导度、单株叶面积、枝条和根的非结构碳含量,测定严重干旱后刺槐枝条的栓塞脆弱性,并比较复水后茎干基部和上部新发叶片的叶面积、比叶质量和光合作用及新发小枝的凌晨和正午水势、枝条气穴栓塞。【结果】在干旱导致全部落叶时,凌晨和正午水势分别达到-3.01和-3.73 MPa,显著低于对照;正午导水损失率(PLC)达到91%,显著高于对照;干旱导致刺槐90%以上落叶时其叶片的光合速率为负值,气孔导度也降低到趋近于0。在复水后30天叶片长成时,枝条正午PLC为81%,仍显著高于对照。经历干旱和复水处理的枝条P50(栓塞为50%时的枝条水势)为-1.09 MPa,比对照高0.37 MPa,经历干旱胁迫的枝条抗气穴栓塞能力显著降低。干旱和复水过程均显著降低了刺槐枝条和根的NSC含量,复水过程NSC降低程度更大。复水后的单株总叶面积仅为对照的38%。复水后叶片恢复的主要部位是茎基部和枝条上部,茎基部恢复叶片的叶面积、光合速率、气孔导度均显著大于枝条上部恢复叶片,茎基部新发小枝的凌晨和正午水势显著高于上部新发小枝。【结论】严重干旱导致水势降低,木质部导管栓塞加重,限制了刺槐的水分输导,进而抑制叶片光合作用,导致出现负的碳平衡。在复水阶段,前期严重干旱导致木质部导水能力下降和NSC含量下降限制了复水后新叶的生长,NSC含量降低可能会影响木质部栓塞的即时修复,水力学失败和碳饥饿的交互作用加重了干旱对刺槐的影响。 相似文献
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《林业科学》2017,(9)
【目的】植物促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)在响应生物与非生物胁迫中发挥重要作用。本研究通过分析桑树(川桑)B家族MAPK基因MnMAPK5的亚细胞定位和启动子活性,并将其转入拟南芥中进行过表达研究,探讨MnMAPK5在逆境胁迫下的作用机制。【方法】将MnMAPK5的上游启动子连接到p BI121载体上,通过花粉介导法转入拟南芥中,经高温、低温、NaCl和PEG处理后进行GUS染色分析。通过构建过表达载体,将MnMAPK5转化到拟南芥中,用T3转基因植株进行抗逆境胁迫分析。【结果】MnMAPK5基因的编码蛋白定位于细胞质和细胞核中。在拟南芥中检测MnMAPK5启动子驱动的GUS活性的结果显示,MnMAPK5启动子活性受到了高温、低温、高盐和干旱胁迫的诱导。在高盐、干旱、低温和H_2O_2处理条件下,过表达MnMAPK5抑制了转基因拟南芥的萌发和生长。在盐胁迫下,过表达MnMAPK5提高了转基因植株中的MDA含量和POD活性,降低了CAT活性、可溶性糖含量和H_2O_2含量;在干旱胁迫下,过表达MnMAPK5提高了转基因拟南芥中的MDA和H_2O_2含量,降低了CAT和POD活性;在低温下,转基因拟南芥相比野生型植株表现出更低的CAT活性、POD活性、脯氨酸含量和可溶性糖含量;在氧化环境胁迫下,转基因拟南芥的MDA含量显著高于野生型拟南芥,而脯氨酸含量和可溶性糖含量要低。此外,在各个胁迫环境条件下,AtPOD、AtCAT和AtRD22等胁迫相关基因的表达量在转基因植株低于野生型拟南芥。【结论】MnMAPK5启动子在转基因拟南芥中的活性受到了不同非生物胁迫的诱导。过量表达MnMAPK5降低了拟南芥对非生物胁迫的抵抗能力,表明MnMAPK5在逆境胁迫下起着负调控作用。 相似文献
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干旱胁迫对真桦光合特性及渗透调节物质含量的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
以真桦盆栽幼苗为试材,研究干旱胁迫对真桦叶片光合作用和渗透调节物质含量的影响。结果表明:干旱胁迫使真桦幼苗净光合速率、蒸腾速率和气孔导度显著降低,降低幅度随胁迫程度的加剧而加大。胁迫初期,轻度和中度干旱胁迫组真桦幼苗净光合速率降低的同时气孔导度和胞间CO2浓度同时降低,光合速率降低的主要原因是气孔因素;胁迫中期和后期,各干旱处理组光合速率降低的同时胞间CO2浓度均显著升高,非气孔限制是净光合速率降低的主要原因。真桦在干旱胁迫过程中,可溶性蛋白变化不显著,可溶性糖含量增加,为主要的渗透调节物质。 相似文献
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[目的 ]研究刺槐幼苗对不同浓度NaCl的生理生化响应,为建立刺槐抗逆性生态生理指标体系提供理论依据。[方法 ]以1年生刺槐幼苗为材料,施加不同浓度NaCl(0、50、100 mmol·L~(-1)),分析其生长、生理及水通道蛋白和Na+/H+逆向转运蛋白基因转录表达变化特征。[结果 ]在NaCl胁迫下,刺槐生长被抑制,叶片相对含水量、光合色素含量、光合作用参数降低,水分利用效率和气孔限制值升高;根和叶中MDA含量、抗氧化酶(CAT、APX和GR)活性及渗透调节物质(游离脯氨酸、氨基酸和可溶性蛋白质)含量升高;NaCl胁迫改变了刺槐体内Na~+、K~+、Mg~(2+)的离子平衡状态,但是对Ca~(2+)的含量影响不显著。NaCl胁迫诱导了刺槐根中水通道蛋白基因(TIP1;1、PIP1;1和PIP2;1)、叶中水通道蛋白基因(TIP1;1和PIP1;1)及根和叶中Na+/H+逆向转运蛋白基因NHX1的转录表达。[结论 ]刺槐通过增加叶片水分利用效率、合成并积累抗氧化酶和渗透调节物质及诱导相关基因转录表达,增强了盐适应能力。 相似文献
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[目的]DET2基因编码一个5α-还原酶,是油菜素内酯(BRs)合成过程中的关键限速基因。研究DET2基因在杨树生长发育中的作用,对于进一步研究油菜素内酯在木本植物中的调控机制有重要意义。[方法]从银腺杨84K(Populus alba×P. glandulosa,‘84K’)克隆得到拟南芥AtDET2同源基因PagDET2,利用生物信息学对其进行序列比对、生化特征分析、构建系统发育进化树。通过RT-PCR分析其在杨树中的表达模式。构建由CaMV 35S强启动子驱动的过表达载体,通过农杆菌介导的叶盘转化法转化84K杨,得到PagDET2-OE转基因植株。分析过表达DET2基因对于转基因植株内源BRs含量、植株生长和抗逆的影响。[结果]克隆了包含全长编码区PagDET2基因全长,可编码一个长度为257个氨基酸的蛋白质。其蛋白序列与毛果杨、拟南芥、水稻、棉花、大豆、番茄DET2蛋白同源性较高,说明该基因在进化过程中相对保守。PagDET2在84K杨不同组织中均检测到表达,其在茎中的表达较高。通过ELISA检测植物BRs含量发现,过量表达DET2可以显著提高杨树内源BRs含量。过量表达DET2基因,可以导致转基因植株的高生长,但对盐胁迫更加敏感。[结论]DET2基因作为BRs合成的关键基因,在杨树中过量表达可以显著提高内源BRs含量,促进植株增高。DET2转基因植株的获得为进一步分析BR参与木本植物生长发育的调控机制奠定了基础。 相似文献
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【目的】多胺广泛存在于植物体内,参与调节植物发育过程以及胁迫响应,S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶（SAMDC）是多胺合成途径的关键限速酶。本研究以SAMDC转基因银腺杨84K为材料,分析在干旱胁迫下SAMDC对杨树生长的影响,探讨SAMDC在林木响应干旱中的作用,为揭示多胺在杨树抗逆性方面的作用提供参考。【方法】以生长3个月的银腺杨84K及其PagSAMDC4a过表达转基因株系的土培苗为试验材料进行干旱处理,观察植株表型,并对多胺含量、H2O2含量、叶片相对含水量、叶片失水率、电解质渗透率等生理指标进行分析。【结果】PagSAMDC4a过表达银腺杨84K株系PagSAMDC4a-OE#3、PagSAMDC4a-OE#15、PagSAMDC4a-OE#17的内源亚精胺、精胺含量都显著高于未转基因植株,且PagSAMDC4a-OE#17株系内源腐胺、亚精胺、精胺含量分别是未转基因植株的1.95、3.43、1.32倍。正常条件下,过表达PagSAMDC4a植株的叶片表型、叶片相对含水量和电解质渗透率与未转基因植株无显著差异,而过表达株系PagSAMDC4a... 相似文献
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短期干旱和复水对麻栎幼苗光合及叶绿素荧光的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
麻栎是鲁中山区森林植被恢复的重要阔叶树种之一,本文以1年生麻标幼苗为试验对象,研究短期干旱和复水对其光合及叶绿素荧光等生理生态特征的影响。结果表明：在干旱胁迫初期,干旱组的各项指标均优于对照组,说明过高的土壤含水量并不利于麻栎幼苗的生长;随着土壤干旱程度的进一步加剧,幼苗的气孔导度减少,导致光合和蒸腾作用的下降,水分利用效率升高;胁迫末期各项光合指标均降到最低。从叶绿素荧光参数可以看出,干旱胁迫并未使幼苗的光合机构发生伤害,幼苗在适宜的水分条件时产生光合能力上调,当水分匮缺时,以叶黄素循环为主的非光化学淬灭耗散掉过剩的光能达到保护光合机构的目的。复水后麻栎幼苗的各项生理生态指标恢复正常,但气孔导度的增大存在一定的滞后效应,导致了水分利用效率的反冲,同时叶黄素库仍然维持较高水平,麻栎幼苗通过物理和化学的双重保护来抵御干旱胁迫和进行胁迫后的恢复。 相似文献
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目的]探究抑制剂对大叶黄杨生长的抑制作用以及对其叶片形态和光合作用的影响,为灌木绿篱的化学修剪提供技术指导。[方法]在北京林业大学林场苗圃采用3种生长抑制剂(多效唑(PP_(333))、三碘苯甲酸(TIBA)以及脱落酸(ABA))对密植成绿篱状的1年生大叶黄杨扦插苗进行叶面喷施,对其生长、叶片形态及光合作用等指标进行测定。[结果]3种抑制剂均有矮化植株、抑制新梢生长的作用,矮化效果最佳、抑制作用最强的为PP_(333),且高浓度PP_(333)对于高生长的抑制作用持效性较长。叶宽、叶厚以及叶面积在短期PP_(333)处理下高于对照。PP_(333)能提高大叶黄杨净光合速率,主要通过增加叶厚、气孔导度、叶肉导度及叶绿素含量来实现,并且PP_(333)使蒸腾速率提高的同时降低了水分利用效率。TIBA有显著减小叶长、叶宽的作用,但能使叶厚增加,且随浓度的增加作用效果增强,主要通过减小叶面积,降低叶肉导度、气孔导度、胞间CO_2浓度及叶绿素含量来降低净光合速率。ABA能增加叶面积(10 mg·L~(-1)处理除外)、叶长以及减小叶片厚度,通过抑制气孔导度、叶肉导度、叶绿素含量降低净光合速率。TI-BA及ABA均通过降低蒸腾速率,使水分利用效率提高。[结论]3种抑制剂均有矮化植株、抑制新梢生长的作用,并且影响叶片发育,进而影响叶片光合作用,且800 mg·L~(-1)的多效唑对大叶黄杨具有较好的正向作用。 相似文献
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[目的 ]分析PeERF1基因在胡杨干旱胁迫下的作用和PeERF1转基因植株抗旱的生理适应机制,为进一步研究该基因在木本植物中的抗旱调控机制奠定基础。[方法 ]以胡杨为材料进行20%PEG6000模拟干旱（0、12和24 h）处理,对胡杨PeERF1基因进行时空表达模式分析。以非转基因（WT）、过表达35S::PeERF1转基因植株（PE）、显性抑制35S::PeERF1-SRDX转基因植株（SE）为试验材料,采用不同浓度PEG6000（对照组,20%）处理WT、PE和SE模拟干旱胁迫,并对其进行表达模式、生长性状和生理指标分析。[结果 ]研究结果表明PeERF1基因在胡杨叶中的表达水平最高,其次是茎和根。在正常状态下,转基因植株和WT生长性状、叶绿素含量、过氧化氢酶（CAT）、丙二醛（MDA）和过氧化物酶（POD）含量变化不大。在20%PEG6000处理后,PE转基因植株比WT表现出更好的生长状态,PE转基因植株的叶绿素含量、CAT和POD含量高于WT,PE转基因植株MDA含量低于WT。而SE转基因植株则表现出相反的性状。[结论 ]本研究结果初步显示干旱胁迫下,PeERF1基因转基因... 相似文献
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干旱胁迫对转SacB基因、转BADH基因的美丽胡枝子的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
以同时培育的转SacB基因、转BADH基因及未转基因的美丽胡枝子盆栽苗为材料,研究干旱条件下3种试材的脯氨酸、甜菜碱、可溶性糖、过氧化物歧化酶、丙二醛、叶绿素含量的变化.结果表明:在正常土壤水分状态下,3种试材的这几项指标含量没有明显差异,但随着干旱胁迫强度的增加,2类转基因的美丽胡枝子所积累的脯氨酸、可溶性总糖量明显高于非转基因植株,在甜菜碱积累方面.转入BADH基因的美丽胡枝子要强于非转基因植株及转入SacB基因的植株.尽管在干旱状态下,3种试材的SOD活性增强,但2种转基因植株的SOD活性并没有明显大于非转基因植株.不论是转入SacB基因,还是转入BADH基因,转基因植株明显可抑制丙二醛在植物体内的快速积累和叶绿素的降解.田间观测的结果也进一步表明:转基因植株的耐旱性明显强于非转基因植株. 相似文献
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干旱胁迫对竹柳光合特性的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
采用盆栽控水的方法,设置5个处理对竹柳幼树进行干旱胁迫实验(分别为浇水到土壤田间持水量的80%后,依次停水16 d、12 d、8 d、4 d和0 d),分析了竹柳在不同干旱胁迫处理下的光合指标,并探讨了胁迫结束后复水对竹柳光合指标的影响。结果表明:(1)随干旱胁迫强度的增大,竹柳的净光合速率(Pn)显著降低(P0.05),气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)总体上呈下降趋势,胞间二氧化碳浓度(Ci)先降低后升高;(2)对胁迫后的竹柳恢复浇水,竹柳的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)显著增加;(3)竹柳通过叶片变黄,萎蔫卷曲,干枯脱落,顶芽萎蔫下垂的避旱策略来应对干旱胁迫。 相似文献
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[目的]探究模拟干旱环境下水分亏缺对绿竹容器苗主要营养器官生理特性的影响,为绿竹规模化育苗栽培制定适宜的经营管理及节水灌溉技术方案提供理论依据。[方法]以绿竹组培苗为试验材料,采用盆栽苗控水方式,测定分析不同干旱胁迫条件下绿竹叶片及根系抗氧化酶、膜脂渗透性、叶片光合色素含量、以及根系活力等生理指标。[结果]表明:随着干旱胁迫加重,绿竹叶片叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量明显下降,各处理间均达到差异显著(P0.05),复水后叶绿素a、叶绿素b、及类胡萝卜素含量均明显升高,其中叶绿素a、叶绿素b达到差异显著(P0.05),但类胡萝卜素差异不显著(P0.05);干旱胁迫下,根系活力呈明显下降趋势,中度干旱胁迫(MS)和重度干旱胁迫(SS)根系活力分别比对照(CK)下降14.35%、33.31%,均达到差异显著(P0.05),复水后,根系活力均明显升高,分别达到了CK处理根系活力的96.75%、73.84%;干旱胁迫下,根系及叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量均呈上升趋势,且在复水后均呈现一定下降趋势,表现为中度干旱胁迫后复水(MS-CK)降低程度高于重度干旱胁迫后复水(SS-CK),各处理间均达到差异显著(P0.05)。[结论]模拟干旱环境下,增加干旱胁迫程度,绿竹的根系活力及叶片色素含量呈显著降低,MDA含量及SOD、CAT、POD活性均升高。复水后,根系活力及叶片色素含量较干旱胁迫时有所提高,MDA含量及SOD、CAT、POD活性有明显下降,不同干旱程度补偿能力不同,表现为中度干旱胁迫后复水高于重度干旱胁迫后复水,且不同营养器官对于解除干旱后消除活性氧及修复适应能力也不尽相同。绿竹根系活力和叶绿素含量与干旱胁迫程度呈负相关,而保护酶SOD、CAT、POD活性以及MDA含量均与干旱胁迫程度呈正相关。 相似文献