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雷竹和青皮竹导管结构的轴向变化

植物生态学报 2024年第7期48卷 915-929页

作者：王小林周维赵梅丁钰桐杨冬梅张吟霜尹梦琪庄悦彭国全浙江师范大学生命科学学院浙江金华321004

随着植株高度增加,水分运输路径加长,水分运输阻力增大。双子叶植物可以通过向下拓宽的木质部管道来补偿随着高度增加而增加的水分运输阻力。而单子叶植物无次生生长,需终生使用同一套导管系统运输水分,这会对其个体生长过程中维持木质... 详细信息

随着植株高度增加,水分运输路径加长,水分运输阻力增大。双子叶植物可以通过向下拓宽的木质部管道来补偿随着高度增加而增加的水分运输阻力。而单子叶植物无次生生长,需终生使用同一套导管系统运输水分,这会对其个体生长过程中维持木质部水力传输效率产生极大的限制。因此,探明单子叶植物水力结构的轴向变化对于探讨该类物种的水分运输效率维持机制及其在自然界中能够广泛分布的原因显得尤为重要。该研究以树状单子叶植物雷竹(Phyllostachysviolascens‘Prevernalis’)和青皮竹(Bambusatextilis)为研究对象,测定了植株茎干不同位置(即距茎尖不同距离)的导管大小、导管数量以及茎干外径等参数,并进一步计算水力加权导管直径(Dh)、平均导管面积、导管密度、导管面积/导管密度等指标,采用标准化主轴估计(SMA)的方法,对各性状沿茎干轴向的变化规律及性状间的协变关系进行分析。研究结果显示,雷竹和青皮竹从茎干顶端到基部,(1)Dh逐渐加宽、平均导管面积增大;(2)导管密度减小,导管面积/导管密度增大;(3)导管密度与导管大小之间呈显著负相关关系。表明竹子从茎干顶部向基部,导管大小逐渐拓宽,单位木质部横截面积内的导管数量逐渐减少,导管的大小与数量的变化是相互权衡的。

关键词：水力限制轴向变化竹子导管大小导管密度权衡

土壤铝污染下菊芋叶片对外源柠檬酸的生理响应

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环境科学学报 2024年第4期44卷 368-380页

作者：鲍若妍俞奕汝王娴李春俣孙靖菲庄家莹邵甜甜吴文静叶梦瑶赵杭沈璐垚刘鹏洪华嫦浙江师范大学生命科学学院金华321004 浙江师范大学地理与环境科学学院金华321004

铝是酸性土壤中导致植物生长受阻的关键因素,为阐明柠檬酸对铝胁迫下菊芋叶片的生理响应,以耐铝性差异较大的南京菊芋(NJ H.t)和资阳菊芋(ZY H.t)为试验材料,对其进行不同浓度(0、350、700μmol·L^(-1))铝胁迫,同时分别施加0、30、60... 详细信息

铝是酸性土壤中导致植物生长受阻的关键因素,为阐明柠檬酸对铝胁迫下菊芋叶片的生理响应,以耐铝性差异较大的南京菊芋(NJ H.t)和资阳菊芋(ZY H.t)为试验材料,对其进行不同浓度(0、350、700μmol·L^(-1))铝胁迫,同时分别施加0、30、60、90μmol·L^(-1)柠檬酸(Citric Acid,CA),探究对菊芋叶片各时期(10、20、30 d)叶面积、抗氧化系统、光化学系统、营养元素含量及遗传系统稳定性的影响,并对其耐铝机理进行探究.结果表明:铝胁迫抑制了两种菊芋光合电子传递效率和PSⅡ活性,并对抗氧化系统产生损伤,且随浓度升高抑制程度加剧;多组数据显示CA浓度为60μmol·L^(-1)时,对铝胁迫缓解效果最佳,但两种菊芋生理变化峰值时间存在差异.施加CA后叶面积抑制现象减弱,SOD、POD、CAT活性均显著增加;叶绿素a、b含量及F_(v)/F_(m)有较大增幅的同时,初始荧光F_(0)及G_(s)、P_(n)和T_(r)均有所下降,光合转化效率增强.同时,施加柠檬酸能够促进菊芋对N、Ca、Mg、P的吸收,并抑制K元素的吸收,其中,柠檬酸对菊芋叶片Ca含量作用最为明显.此外,柠檬酸可使细胞核拖尾现象得到抑制,菊芋DNA损伤有所缓解.本研究通过各指标测定,初步了解铝胁迫下菊芋在生理上的耐铝机制,为酸性土壤下的菊芋种植提供理论依据.

关键词：菊芋铝胁迫柠檬酸叶面积抗氧化系统光化学系统营养元素 DNA损伤

沉默大豆GmATG5加速叶片衰老并增强大豆抗病性

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生物工程学报 2024年第4期40卷 1065-1075页

作者： Said M.Hashimi 黄敏君陈宇刘建中浙江师范大学生命科学学院浙江金华321004 浙江师范大学生命科学学院遗传与发育生物学研究所浙江金华321004 浙江师范大学生命科学学院浙江省特色经济植物生物技术重点实验室浙江金华321004

自噬在生物体细胞内物质循环利用及适应各种胁迫方面起着重要作用。然而,对大豆自噬途径的研究鲜有报道。本研究利用大豆豆荚斑驳病毒(bean pod mottle virus,BPMV)介导的基因沉默技术,对大豆自噬相关基因5(autophagy-related gene 5,AT... 详细信息

自噬在生物体细胞内物质循环利用及适应各种胁迫方面起着重要作用。然而,对大豆自噬途径的研究鲜有报道。本研究利用大豆豆荚斑驳病毒(bean pod mottle virus,BPMV)介导的基因沉默技术,对大豆自噬相关基因5(autophagy-related gene 5,ATG5)同源基因进行沉默。结果发现,经暗处理的GmATG5沉默植株叶片上积累过量的ATG8蛋白,说明自噬降解途径受损;与自噬途径受损相一致,暗处理的GmATG5沉默植株叶片出现明显的衰老加速的表型;另外,GmATG5沉默植株叶片中活性氧(reactive oxygen species,ROS)的积累量以及水杨酸含量显著增加,说明沉默GmATG5激活了免疫反应;抗病性分析表明,GmATG5沉默植株对大豆斑点病菌(Pseudomonas syringae ***,Psg)的抗性较空载体对照植株显著增强,但该抗病性的增强并不依赖于丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)途径的激活。

关键词：自噬病毒诱导的基因沉默免疫反应丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)

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植物执行者抗病基因研究进展

植物学报 2024年第4期59卷 671-680页

作者：何璐梅马伯军陈析丰浙江师范大学生命科学学院金华321004

在与病原菌的长期斗争过程中,植物进化出复杂而精细的免疫防御系统。抗病(resistant,R)基因的克隆和功能研究极大地促进了人们对植物免疫防御系统的理解。执行者(executor,E)基因作为一类新的植物抗病基因,具有独特的抗病特点,同时也是... 详细信息

在与病原菌的长期斗争过程中,植物进化出复杂而精细的免疫防御系统。抗病(resistant,R)基因的克隆和功能研究极大地促进了人们对植物免疫防御系统的理解。执行者(executor,E)基因作为一类新的植物抗病基因,具有独特的抗病特点,同时也是重要的抗病基因资源,因此成为植物免疫领域的研究热点。近年来,E基因的克隆和功能机制研究取得了一系列重要进展,但尚未见相关中文综述。该文全面总结了E基因的蛋白序列特征、与病原菌的互作机制、生物学功能及育种应用,以期为深入理解植物-病原菌互作机制和作物抗病育种提供重要参考。

关键词：植物-病原菌互作执行者基因基因克隆分子机制育种应用

单羧酸转运蛋白MpMch2调控紫色红曲霉的性发育及代谢产物的产生

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微生物学报 2024年第9期64卷 3436-3452页

作者：潘妍妍邵嘉朱蒋冬花浙江师范大学生命科学学院浙江金华321004

乳酸、丙酮酸、酮体等单羧酸盐在生物体的代谢活动中发挥重要作用。MpMch2作为单羧酸转运蛋白,主要负责单羧酸盐的跨膜转运,维持葡萄糖代谢平衡等。【目的】在紫色红曲霉中对单羧酸转运蛋白MpMch2进行功能分析。【方法】以紫色红曲霉Mp... 详细信息

乳酸、丙酮酸、酮体等单羧酸盐在生物体的代谢活动中发挥重要作用。MpMch2作为单羧酸转运蛋白,主要负责单羧酸盐的跨膜转运,维持葡萄糖代谢平衡等。【目的】在紫色红曲霉中对单羧酸转运蛋白MpMch2进行功能分析。【方法】以紫色红曲霉Mp-21为出发菌株,通过构建敲除载体,利用同源重组的方式将潮霉素基因替换MpMch2得到缺失株∆MpMch2。观察Mp-21和∆MpMch2在不同培养基上菌落形态、显微形态,测定其红曲色素、γ-氨基丁酸产量、分生孢子、子囊孢子产量等;利用RT-qPCR检测分生孢子、γ-氨基酸丁酸相关基因表达量。【结果】在不同培养基上野生型和∆MpMch2在菌落形态上无显著差异,该基因敲除后菌株分生孢子、子囊孢子产量下降,红曲色素、γ-氨基丁酸产量及相关基因表达量下降。【结论】表明MpMch2基因正调控分生孢子和子囊孢子发育及红曲色素、γ-氨基丁酸产量。

关键词：紫色红曲霉 MpMch2 分生孢子次级代谢

生防放线菌Sc-7的分离、鉴定、抑菌活性及其对水稻的促生作用

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农药学学报 2024年第3期26卷 492-503页

作者：宋振温丽慧胡佳燕吴芷玥章雨君沈之涵蒋冬花浙江师范大学生命科学学院浙江金华321004

为了筛选出能够显著抑制水稻白叶枯病菌Xanthomonas oryzae pv. oryzae (以下简称Xoo)和水稻细菌性条斑病菌X. oryzae pv. oryzicola (以下简称Xoc)的放线菌,本研究从不同植物根际采集土壤,采用稀释涂布法和平板划线法共分离得到60株放... 详细信息

为了筛选出能够显著抑制水稻白叶枯病菌Xanthomonas oryzae pv. oryzae (以下简称Xoo)和水稻细菌性条斑病菌X. oryzae pv. oryzicola (以下简称Xoc)的放线菌,本研究从不同植物根际采集土壤,采用稀释涂布法和平板划线法共分离得到60株放线菌,通过共培养法和牛津杯法筛选得到对Xoo和Xoc具有显著抑制作用的1株放线菌Sc-7。依据形态和显微结构观察、生理生化试验和多基因聚类分析,构建系统发育进化树,鉴定菌株Sc-7为淡紫灰链霉菌Streptomyces lavendulae。盆栽防效试验结果表明:先喷洒菌株Sc-7发酵稀释液(2倍),再接种病原菌对水稻白叶枯病和水稻细菌性条斑病的防治效果分别为74.57%和65.33%,并且病斑长度明显变短。Xoo和Xoc病菌经过菌株Sc-7发酵滤液处理后,细胞大面积溶胀、皱缩和穿孔,细胞膜通透性增加,胞外多糖分泌量减少。浸种促生试验结果表明:不同浓度的菌株Sc-7发酵稀释液皆能促进水稻种子的芽和根生长。与无菌水对照相比,菌株Sc-7发酵稀释液10倍和50倍处理,使芽长分别增加32.79%和37.70%,使根长分别增加75.00%和97.00%。试管促生试验结果表明:菌株Sc-7发酵稀释液10倍和50倍处理,使水稻幼苗株高增长幅度分别为16.68%和10.53%。盐胁迫缓解试验结果表明:菌株Sc-7发酵稀释液10倍处理,在一定程度上能够缓解水稻盐胁迫后的症状。上述结果表明,菌株Sc-7具有显著的促生和防病潜能,有望开发成为一种生物农药和生物肥料。

关键词：水稻细菌性病害生防放线菌水稻白叶枯病菌水稻细菌性条斑病菌抑菌活性根际促生菌

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拮抗青枯雷尔氏菌的放线菌筛选及其防病作用

中国农业科学 2024年第7期57卷 1319-1334页

作者：廖鑫琳郭鑫杨季学邵嘉朱袁歆瑜胡佳燕陈晓晓蒋冬花浙江师范大学生命科学学院

【目的】青枯雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)引起的青枯病是烟草的主要病害。本研究从不同生境的土壤中筛选出对青枯雷尔氏菌有较强拮抗作用的放线菌，探究其对青枯雷尔氏菌的生理特征影响以及对烟草青枯病的防治效果，为进一步开发... 详细信息

【目的】青枯雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)引起的青枯病是烟草的主要病害。本研究从不同生境的土壤中筛选出对青枯雷尔氏菌有较强拮抗作用的放线菌，探究其对青枯雷尔氏菌的生理特征影响以及对烟草青枯病的防治效果，为进一步开发防病微生物菌剂提供理论依据。【方法】利用共培养法和牛津杯法筛出目标放线菌后，通过形态学研究、生理生化试验和多基因系统发育分析对目标菌株进行菌种鉴定。通过96孔板法测定目标放线菌粗浸膏对青枯雷尔氏菌的最低抑菌浓度(MIC)。粗浸膏对青枯雷尔氏菌处理后，检测青枯雷尔氏菌的生长动态变化，并用扫描电子显微镜观察其形态的变化；通过测定β-半乳糖苷酶活性和碘化丙啶(PI)荧光试验以及傅里叶变换红外光谱观察对细胞膜通透性和膜成分的影响；通过测定胞外多糖(EPS)、胞内活性氧(ROS)等探究目标放线菌株对青枯雷尔氏菌的影响。并通过盆栽试验测定目标放线菌株对烟草青枯病的防治效果。【结果】根据形态特征、生理生化试验结果和测序结果，将筛选得到的目标放线菌Sa-21菌株鉴定为雷帕链霉菌(Streptomyces rapamycinicus)，对青枯雷尔氏菌的抑菌圈直径达47.9 mm。Sa-21菌株粗浸膏抑制青枯雷尔氏菌的最低抑菌浓度为0.5μg·mL-1，对菌体增殖也有明显的抑制作用，并且试验范围内随着粗浸膏浓度的升高抑制作用增强。扫描电子显微镜观察到粗浸膏处理后的青枯雷尔氏菌菌体结构发生改变，导致菌体出现穿孔和皱缩等现象，试验范围内随着粗浸膏浓度的升高，破裂菌体数量增加，皱缩程度增强，并且粗浸膏处理后，碘化丙啶可以穿过细胞膜与胞内物质结合发出荧光，且β-半乳糖苷酶活性显著增加，说明处理后的青枯雷尔氏菌细胞膜通透性提高。进一步研究发现，粗浸膏处理可导致青枯雷尔氏菌胞内活性氧积累，胞外多糖产量下降，说明对细胞膜造成了一定程度的损伤。盆栽防病试验表明，先接种病原菌后喷施发酵滤液10倍稀释液的处理对烟草青枯病的相对防治效果为67.61%，而先喷施发酵滤液10倍稀释液再接种的处理对烟草青枯病的相对防治效果为85.89%。【结论】链霉菌Sa-21能抑制青枯雷尔氏菌菌体增殖、破坏细胞膜结构，对烟草青枯病有较好的防治效果，具有一定的开发潜力和应用价值。

关键词：青枯雷尔氏菌雷帕链霉菌放线菌生物防治

大豆AGB1同源基因在防御反应中起正向调控作用

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生物工程学报 2024年第4期40卷 1050-1064页

作者：吴楠兰胡娇黄敏君王文絮刘建中浙江师范大学生命科学学院浙江金华321004 浙江师范大学生命科学学院浙江省特色经济植物生物技术重点实验室浙江金华321004

由Gα、Gβ和Gγ这3个亚基组成的异源三聚体GTP结合蛋白(简称G蛋白)在真核生物的信号转导中起着重要作用。拟南芥基因组中仅有1个Gβ亚基编码基因AGB1,在免疫反应中起着正调控作用,然而AGB1在大豆防御中的作用尚不清楚。鉴于大豆是四倍... 详细信息

由Gα、Gβ和Gγ这3个亚基组成的异源三聚体GTP结合蛋白(简称G蛋白)在真核生物的信号转导中起着重要作用。拟南芥基因组中仅有1个Gβ亚基编码基因AGB1,在免疫反应中起着正调控作用,然而AGB1在大豆防御中的作用尚不清楚。鉴于大豆是四倍体植物,存在基因功能冗余,本研究利用菜豆豆荚斑驳病毒诱导的基因沉默技术同时沉默大豆基因组中同源性高达86%−97%的4个GmAGB1同源基因,以探究其在大豆免疫中的作用。沉默GmAGB1导致大豆植株出现矮化表型,暗示GmAGB1可能参与大豆的生长发育;抗病性分析表明沉默GmAGB1导致大豆对大豆斑疹病菌的抗性降低,而该抗性的降低与GmAGB1沉默植株叶片中病原菌侵染诱导的活性氧的积累量的显著下降以及细菌中保守的鞭毛蛋白N端22个氨基酸小肽flg22诱导的GmMPK3激活程度的显著降低相关联。此外,酵母双杂交实验证明大豆中的GmAGB1可能与GmAGG1存在互作关系。综上所述,GmAGB1是大豆防御反应中的正调控因子,且大豆中G蛋白也可能以进化上保守的异源三聚体的形式发挥作用。

关键词： GmAGB1 G蛋白病毒诱导的基因沉默技术防御反应活性氧

沉默大豆GmWRKY33B基因导致大豆抗病性降低

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生物工程学报 2024年第1期40卷 163-176页

作者：钟晨丽王文絮廖莉娜刘建中浙江师范大学生命科学学院浙江金华321004 浙江师范大学生命科学学院浙江省特色经济植物生物技术重点实验室浙江金华321004

WRKY转录因子基因家族是植物特有的转录因子,在防御中起着重要作用。通过生物信息学分析,本研究在古四倍体大豆(Glycine max)基因组中找到一对同源性高达93%的WRKY33同源基因,并将其命名为GmWRKY33B。从GmWRKY33B的两个同源基因保守区... 详细信息

WRKY转录因子基因家族是植物特有的转录因子,在防御中起着重要作用。通过生物信息学分析,本研究在古四倍体大豆(Glycine max)基因组中找到一对同源性高达93%的WRKY33同源基因,并将其命名为GmWRKY33B。从GmWRKY33B的两个同源基因保守区域选取一个315bp片段构建至菜豆豆荚斑驳病毒(bean pod mosaic virus,BPMV)沉默载体(BPMV-VIGS)上,以期同时沉默上述2个GmWRKY33B基因。结果表明,同时沉默2个GmWRKY33B基因并不显著改变沉默植株的表型,但却显著降低了大豆对大豆斑点病菌以及大豆花叶病毒的抗性,说明GmWRKY33B在大豆免疫反应中起正调控作用。激酶分析表明,GmWRKY33B沉默植株中flg22诱导的GmMPK6的磷酸化水平较空载体BPMV-0植株显著降低,说明GmWRKY33B可以通过调控GmMPK6的激酶活性而参与大豆的免疫反应。抗毒素为大豆中主要起防御作用的植保素,而大豆异黄酮类特异性异戊烯基转移酶(prenyltransferase,PT)基因家族是参与大豆抗毒素生物合成的主要基因,许多PT基因启动子区含有与WRKY特异性结合的W-box序列。在丁香假单胞菌pv.甘氨酸(Pseudomonas syringae ***,Psg)侵染条件下,4个PT基因的表达水平在沉默株系中显著降低,说明GmWRKY33B参与PT基因的转录激活。综上所述,GmWRKY33B通过调控GmMPK6的激活以及调控大豆抗毒素生物合成途径中关键酶编码基因的表达而参与免疫反应。

关键词： GmWRKY33 利用病毒诱导基因沉默免疫反应 GmMPK3/6 异戊烯基转移酶大豆抗毒素