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蓖麻(Ricinus communis L.)是重要的油料作物之一,其种子所产蓖麻油是重要的可再生工业原料,可在部分领域替代石油基原料,被广泛应用于航空航天、工业、医药等领域.目前,由于环境因素,蓖麻主产地年降雨量减少,蓖麻产量降低.蛋白激酶在调节植物响应非生物胁迫过程中发挥重要作用.本研究对CDPK33蛋白激酶进行生物信息学分析,结果表明:CDPK33为亲水性蛋白质;亚细胞定位显示,在细胞质中占比最多,为47.8％;CDPK33可能不属于跨膜蛋白;二级结构中α-螺旋占比最多为42.03％,第158位丝氨酸得分最高,为潜在的磷酸化位点;进化树分析表明,蓖麻CDPK33与麻风树和木薯的CDPK33蛋白质亲缘关系较近.PEG-6000胁迫后的蓖麻根系RT-qPCR分析表明:胁迫后的根系中CDPK33表达上调.利用不同浓度的IPTG诱导CDPK33融合蛋白质表达,结果表明:0.5 mmol/L IPTG诱导下融合蛋白质表达量最大,对融合蛋白质进行纯化获得单一的目的条带.本研究结果将为揭示CDPK33抗逆境研究提供理论基础.
蓖麻CDPK33基因生物信息学原核表达
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[目的]研究茎瘤芥绿肥和烟秆生物炭对烤烟生长、土壤养分及细菌群落结构组成、多样性和特定功能菌群丰度的影响,以期为重庆烟区绿肥—烤烟轮作模式的推广及农业废弃物的资源化利用提供理论依据.[方法]以烤烟品种K326为试验材料,设4个处理,分别为无改良剂对照(CK)、茎瘤芥绿肥处理(T1)、烟秆生物炭处理(T2)和茎瘤芥绿肥+烟秆生物炭处理(T3).烟株打顶后7 d测定株高、茎围、有效叶数、腰叶长、腰叶宽等农艺性状,计算叶面积;烟叶烘烤后统计产量等经济性状.烟草成熟期采集根际土壤样品,测定土壤主要化学性质,同时采用生物信息学方法分析土壤细菌群落特征.[结果]T1和T3处理能有效促进烤烟生长,其腰叶长、腰叶宽及叶面积均高于CK;T1、T2和T3处理也能提高烤烟产量和产值,其中以T3处理的去青杂产量和产值最高,显著高于其他处理(P<0.05,下同),T2处理的各项农艺性状与CK无显著差异(P>0.05,下同).与CK相比,T1、T2处理的土壤pH显著降低,T3处理无显著变化;有机质含量仅T2 处理显著提高;速效养分方面,与CK相比,T1、T2和T3处理的速效钾含量分别显著提高111.11%、175.08%和161.39%;T1和T2处理的速效磷含量分别显著提高56.97%和85.63%,碱解氮含量分别显著提高40.00%和24.62%;T1处理的全氮含量显著提高11.86%.放线菌门、变形菌门、绿弯菌门、髌骨菌门、酸杆菌门在4个处理中均属于优势菌门,总相对丰度为86.14%～87.51%.在Top 15细菌种群中,与CK相比,T1处理的麻风树生菌属等相对丰度显著提高,鞘氨醇单胞菌属、链霉菌属等相对丰度显著降低;T2处理的链霉菌属、拉尔氏菌属等相对丰度显著提高,鞘氨醇单胞菌属相对丰度显著降低;T3处理的鞘氨醇单胞菌属、链霉菌属等相对丰度显著提高,楚氏杆菌属等相对丰度显著降低.主坐标分析结果表明,不同处理间细菌群落具有显著差异.[结论]茎瘤芥绿肥和烟秆生物炭可通过改变根际土壤中有益菌群的丰度与功能,调节细菌群落结构,进而改善烟株农艺性状,提高烤烟产量和产值.其中,茎瘤芥绿肥配施烟秆生物炭处理在促进烤烟生长、提高烤烟产量和产值、改善土壤化学性质及细菌群落结构和多样性方面的综合效果较佳.
烤烟茎瘤芥绿肥烟秆生物炭土壤化学性质细菌群落特征
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[目的]克隆橡胶树h型硫氧还蛋白(TRX)基因HbTRXh9,解析其表达模式,并通过转基因酵母验证其在非生物胁迫中的抗性功能,为后续橡胶树非生物胁迫抗性及割面干涸(TPD)抗性的遗传改良提供理论参考.[方法]PCR克隆橡胶树HbTRXh9基因,采用实时荧光定量PCR检测HbTRXh9基因的组织表达特性及在非生物胁迫下的表达模式,并构建pYES2-HbTRXh9酵母表达载体,将其转化酵母INVSc1感受态细胞,在非生物胁迫处理后对转HbTRXh9基因酵母和转pYES2空载体的酵母进行生长情况比较.[结果]HbTRXh9基因编码区(CDS)序列长度为417 bp,编码138个氨基酸残基,蛋白相对分子质量为15.52 kD,理论等电点为4.90,亚细胞定位于细胞质,属于非分泌型亲水性蛋白,含有TRX保守结构域(pfam00085)和CGPC氧化还原活性位点.HbTRXh9与麻风树、木薯的TRXh氨基酸序列相似性较高,分别为84%和80%,三者在系统发育树中处于同一分支,均被聚在h型TRX第III组.HbTRXh9基因在不同组织中均有表达,但相对表达量存在明显差异,其中在胶乳中的相对表达量显著高于其他组织(P<0.05,下同),且在TPD橡胶树胶乳和树皮中的相对表达量显著低于健康树.干旱和低温胁迫下,HbTRXh9基因的相对表达量在处理0～12 h呈上升趋势,但在处理24 h时显著下降,在处理48 h时又升至峰值,显著高于其他处理时间.盐和氧化胁迫下,HbTRXh9基因的相对表达量整体呈先上升后下降的变化趋势,其中在盐胁迫处理12 h上升至峰值,随后显著下降;氧化胁迫处理6 h显著上升至峰值,随后逐渐下降.氧化和低温胁迫处理不同时间后,在同一稀释倍数条件下转HbTRXh9基因酵母的菌落数多于转pYES2空载体的酵母,而盐胁迫处理不同时间后,转HbTRXh9基因酵母的菌落数少于转pYES2空载体的酵母.[结论]HbTRXh9基因参与橡胶树TPD发生及非生物胁迫应答,酵母中表达HbTRXh9基因可提高抗氧化性和抗寒性,但会降低抗盐性.
橡胶树硫氧还蛋白(TRX)非生物胁迫割面干涸(TPD)表达分析
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探究麻风树HD-Zip转录因子JcHDZ12在植物响应干旱胁迫中的调控功能,为麻风树耐旱分子机制研究提供基础.以根cDNA为模版,采用RT-PCR技术克隆JcHDZ12基因,借助DNAMAN软件分析其氨基酸序列特征,利用ExPASy网站对JcHDZ12的理化特性进行分析,通过qRT-PCR技术分析其表达模式,利用拟南芥原生质体亚细胞定位技术明确其定位情况,并通过农杆菌介导的花粉浸染法构建JcHDZ12转基因拟南芥植株,利用聚乙二醇模拟干旱法分析JcHDZ12转基因植株的抗旱性.结果表明,JcHDZ12基因全长1 531 bp,包含801 bp的开放阅读框,编码266个氨基酸;JcHDZ12在根中的表达量最高,且干旱胁迫抑制该基因的表达;JcHDZ12基因编码一个核定位蛋白;过表达JcHDZ12增加了转基因拟南芥对干旱胁迫的敏感性,且干旱胁迫下转基因植株脯氨酸含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性极显著低于野生型(P＜0.01),相对电导率极显著高于野生型(P＜0.01);干旱胁迫下,非生物胁迫相关基因AtP5CS和AtAPX2的表达量极显著低于野生型,而正常条件下这些基因在转基因植株和野生型中的表达没有显著差异.本研究结果可为将来深入研究JcHDZ12基因在麻风树响应干旱胁迫中的功能提供理论依据.
麻风树HD-Zip转录因子JcHDZ12干旱胁迫
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Trihelix转录因子在植物生长发育及非生物胁迫响应中具有关键作用,目前已在拟南芥、水稻等模式植物中开展相关研究,但在麻风树中尚未见报道.为鉴定麻风树Trihelix基因家族成员,解析其生物信息学特征及表达模式,为抗逆育种提供候选基因.研究基于麻风树基因组数据,通过HMM搜索、系统发育分析等生物信息学方法,结合表达谱数据探究基因在不同组织及盐、干旱胁迫下的表达情况.结果表明,共鉴定出 32个JcGT基因,可分为5个亚家族及2个孤儿基因;其中28个基因分布于9个连锁群,4个位于未定位的scaffold上,且仅存在3个片段复制事件.多数基因表达较为稳定,JcGT27在花芽中特异性表达;盐胁迫下JcGT-6、JcGT-9在根中显著上调表达,干旱胁迫下JcGT-18、JcGT-29等在根中上调表达,而JcGT-16、JcGT-26对2种胁迫均有响应.本研究首次完成了麻风树Trihelix基因家族的全基因组分析,证实片段复制是其扩张的主要驱动力,筛选出的关键候选基因可为后续功能研究及抗逆作物培育提供理论依据.
Trihelix基因家族麻风树盐胁迫生物信息学分析干旱胁迫表达模式
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以生物基麻风树油多元醇(JOL)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、单端双羟基聚二甲基硅氧烷(PDMS)、水性扩链剂2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)为原料,采用一锅法制备了功能化麻风树油基聚氨酯预聚体,再通过高速搅拌将其分散在水中,制备了水性功能化麻风树油基聚氨酯涂料(JPU-g-PDMS).经涂布 Q235 碳钢表面制备了JPU-g-PDMS涂层.采用FTIR、1HNMR、XPS对样品进行了表征.通过TGA、DSC、水接触角、极化性能测试,考察了PDMS枝接量(以PDMS、IPDI和JOL的总质量计,下同)对JPU-g-PDMS涂层热稳定、疏水和防腐性能的影响.结果表明,随着涂层PDMS枝接量的增加,JPU-g-PDMS涂层的初始分解温度(T5%)逐渐升高(183.11～213.25℃)、玻璃化转变温度(Tg)逐渐提高(–1.52～0.56℃)、疏水性逐渐增强、水接触角逐渐增大(96.42°～99.93°)、腐蚀电位正向偏移.PDMS枝接量2%的JPU-g-PDMS2涂层具有较佳的综合性能,对可见光透过率最高,为92.0%、水接触角为99.92°、T5%为212.53℃、Tg为–1.36℃、腐蚀电位为0.20 V(vs.SCE).
麻风树油基水性聚氨酯涂料单端双羟基聚二甲基硅氧烷疏水性防腐性能功能材料
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小桐子(麻疯树)具备突出的药用价值,其根、茎、叶、种子等器官均可作为药用部位,在民间传统医药领域应用历史悠久且范围广泛.麻疯树属植物在全球多地拥有广泛的自然分布.现有研究已明确,该属植物体内富含多种化学组分,主要包含黄酮类、生物碱类、二萜类及香豆素类等物质.正是这些多样化的化学组分,使小桐子植物展现出丰富的药理效能,体现在抗肿瘤、抑制微生物生长、杀灭害虫以及清除氧化自由基等多个方面.本文对近年来国内外围绕小桐子植物化学成分与药理活性开展的相关研究成果进行了整合与梳理,旨在为该属植物后续的深度研发与高效利用工作提供理论参考和实践依据.
小桐子化学成分药理活性
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该研究聚焦于干热河谷地区的生物质能源树种——麻疯树,深入探讨其育苗与造林技术,详细阐述了麻疯树的生物学特性,包括植株形态、枝叶、花果等形态特征及其耐干旱、耐贫瘠、喜光和喜热等生态适应性.在育苗技术方面分析了种子育苗与扦插育苗的关键技术要点,并在造林技术方面探讨适宜的造林地选择、整地技术和定植方法.研究深入讨论了麻疯树的抚育管理措施,旨在为麻疯树产业的可持续发展提供科学、系统的技术支撑.
生物质能源树种麻疯树育苗营造林技术干热河谷
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目的:克隆与分析斑地锦Em4CL2a基因及其启动子,为解析斑地锦优良品质的形成机制提供依据.方法:采用RACE和Tail-PCR技术,克隆Em4CL2a基因ORF区及启动子序列,并进行生物信息学分析;应用qRT-PCR分析不同生长期斑地锦茎秆组织的表达模式;构建并鉴定原核蛋白表达重组质粒pET-32a(+)-Em4CL2a.结果:获得的Em4CL2a基因ORF长度为 1 674 bp(登录号:OR944055),启动子长度为 1 404 bp(登录号:PP779128).该基因编码 557 个氨基酸,其编码蛋白含保守域 BoxⅠ/Ⅱ及有两个跨膜结构,与南欧大戟、麻风树亲缘关系最近.Em4CL2a基因在开花后 20～60 d特异性高表达,此阶段是槲皮素合成关键期.成功构建pET-32a(+)-Em4CL2a重组质粒,并通过SDS-PAGE验证其在大肠杆菌中成功表达.结论:该研究成功克隆并初步解析了Em4CL2a基因的功能,丰富了 4CL基因家族资源,为进一步开发利用该基因奠定了基础.
斑地锦4-香豆酰辅酶A连接酶Em4CL2a基因启动子RT-qPCR原核表达
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MYB转录因子在植物生长发育和次生代谢物合成中起重要的调控作用.为研究麻风树MYB转录因子JcMYB27的功能,本研究以麻风树为材料,通过反转录PCR(RT-PCR)技术克隆麻风树JcMYB27基因,使用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析JcMYB27基因的表达模式,通过拟南芥原生质体瞬时转化技术分析JcMYB27的亚细胞定位,利用花序浸染法获得JcMYB27过表达拟南芥,并分析其在正常生长条件下的表型、根毛数量和5％蔗糖诱导下叶片的花青素含量.结果显示,JcMYB27基因的开放阅读框全长243 bp,编码80个氨基酸.表达模式分析显示,JcMYB27基因在麻风树根中表达量最高.亚细胞定位分析显示,JcMYB27定位于细胞核和细胞质.正常生长条件下,在拟南芥中过表达JcMYB27基因可以增加转基因拟南芥的根毛数量,降低叶片花青素含量.蔗糖诱导条件下,JcMYB27过表达拟南芥叶片的花青素含量显著低于野生型.此外,与野生型相比,JcMYB27基因过表达拟南芥中花青素合成相关基因DFR、LDOX和UF3GT的相对表达量显著降低.综上所述,JcMYB27基因在麻风树的根毛发育和花青素合成中发挥调控作用.
麻风树JcMYB27基因MYB转录因子拟南芥根毛花青素
