国家自然科学基金(31372125)
- 作品数：5 被引量：22H指数：4
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- 干湿交替诱导水稻根表铁膜形成的基因表达谱分析被引量：4
- 2017年
- 【目的】干湿交替(AWD)是水稻种植过程中最重要的管理方式,能够提高水稻根系活力、增强抗逆性。研究发现,AWD能明显促进水稻根表铁膜的形成。然而,AWD诱导水稻根表铁膜形成的基因表达谱尚未见报道。【方法】采用砂培试验,研究了长期淹水(CK)、干湿交替(AWD)、长期淹水加Fe2+(CK+Fe)和干湿交替加Fe2+(AWD+Fe)四个处理下水稻根系基因的差异表达谱。【结果】AWD处理与CK处理相比,水稻根系有506个差异表达基因(DEG)上调表达,有687个DEG下调表达;AWD+Fe处理与CK+Fe处理相比,有308个DEG上调表达和179个DEG下调表达;CK+Fe处理与CK处理相比,有728个DEG上调表达和1175个DEG下调表达;AWD+Fe处理与AWD处理相比,有1252个DEG上调表达和1189个DEG下调表达。维恩图分析发现,共计有3822个DEG参与了AWD诱导水稻根表铁膜形成过程。基因功能(GO)分析表明,在生物过程中共有270个DEG参与了氧化还原反应过程,分子功能中共有165个DEG与氧化还原酶功能有关。生物通路富集分析(KEGG)结果表明,细胞器类、信号刺激类、光合作用类、生物合成类和代谢类等生物通路参与了AWD诱导水稻根表铁膜的形成过程。AWD和根表铁膜形成过程发现有38个共享DEG,这些基因的蛋白注释与水稻抗病性、抗旱性、细胞壁和细胞膜、氧化还原、蛋白激酶和转运、新陈代谢过程有关。与CK处理相比,AWD处理诱导了氧化还原反应过程相关的基因达102个,占总DEG数的8.25%。AWD处理促进了水稻根系过氧化物酶、脂肪酸氧化酶和乙醇酸氧化酶等相关基因的上调表达。与CK处理相比,AWD处理提高了水稻根系活力和根表铁膜数量,分别为22.9%和45.7%。实时荧光定量PCR验证结果与转录组分析结果基本一致,其相关系数达到0.90。【结论】综上所述,AWD明显诱导了氧化还原反应过程中的相关基因大量表达,增加了根系氧化力,促进根表铁膜的形成;过�
- 傅友强于晓莉杨旭健沈宏
- 关键词：水稻干湿交替差异表达基因
- 一个水稻铁转运基因(OsFRDL1)参与缺氧诱导根系铁膜形成的调节过程被引量：5
- 2014年
- 根表铁膜是水稻重要的养分库和抵抗环境胁迫的天然屏障．然而根表铁膜形成的分子机制并不清楚．本文以日本晴野生型对照及Osfrdll突变体为材料，研究了OsFRDLl基因在水稻根表铁膜形成中的作用．结果发现，低磷（〈0．02mmol L^-1）是水稻根表铁膜形成的重要条件．当处理溶液pH为5．0～6．0，FeS04浓度为30～50μmaol L^-1时，根表铁膜含量最大．与通气处理相比，缺氧处理降低水稻根表铁膜含量；且缺氧处理时，Osfrdll突变体根表铁膜含量低于野生型．实时定量PCR结果表明，缺氧处理显著增加OsFRDLl基因在根系表达，且根系基部的表达强度高于根尖．OsFRDL1：：GUS染色结果表明，OsFRDL1：：GUS报告基因主要在根系表皮细胞和维管束细胞表达；缺氧处理增加了报告基因在上述位置的表达．缺氧处理时，野生型比Osfrdl突变体根系具有较高的过氧化物酶活性．上述结果表明，缺氧处理诱导OsFRDL1基因的高量表达，使野生型与突变体相比，过氧化物酶活性维持较高的水平，从而使其铁膜生成量高于突变体．
- 沈宏杨旭健傅友强
- 关键词：水稻缺氧过氧化物酶
- 适度干湿交替促进水稻根表红棕色铁膜形成的根层诱导机制被引量：4
- 2017年
- 干湿交替(AWD)是水稻(Oryza sativa)种植过程中常用的水分管理措施,该措施有利于提高根系氧化力,并促进大量根表红棕色铁膜的形成。然而,AWD诱导根表红棕色铁膜形成的根层机制并不清楚。本文利用简易AWD装置,采用砂-液联合培养,研究了AWD诱导水稻根表红棕色铁膜形成的机制。AWD强度试验表明,落干和淹水均为12 h时,水稻根系活力和根表铁膜形成量最高。在此基础上,随着AWD次数的增加,根表铁膜含量逐渐增加。根系灭活试验表明,水稻活根的根系活力为805.0~958.5μg·g^(-1)(DW)·h^(-1),根表铁膜含量为15.1~18.0 g·kg^(-1)(DW),而灭活根系没有根系活力,也无根表红棕色铁膜形成。H_2O_2促进剂氨基三唑(AT)和清除剂二甲基硫脲(DMTU)试验表明,与对照相比,AT处理的水稻根系H2O2含量、根系活力和根表铁膜含量分别增加了31.8%、20.1%和26.7%,而DMTU处理的水稻根系H2O2含量、根系活力和根表铁膜含量分别降低了27.2%、19.8%和18.4%。AWD 3次和5次处理与AWD 0次相比,水稻根系H2O2含量分别增加了29.1%和35.6%,根系活力分别增加了11.8%和16.8%。根层试验表明,在0~48 h的根表铁膜诱导过程中,AWD 5次处理与AWD 0次相比,水稻根际氧化还原电位(Eh)最大增加了9.3%,根际溶液中Fe^(2+)浓度最大降低了49.6%;相应地,以Fe^(3+)形态在根表沉积的铁膜最大增加了110.1%。上述结果表明,AWD通过诱导根系H_2O_2的累积,提高根系活力和根际Eh,促进根际Fe^(2+)氧化成Fe^(3+),从而在水稻根表形成红棕色铁膜。
- 傅友强沈宏杨旭健
- 关键词：干湿交替过氧化氢水稻
- AtPIN2基因通过影响根尖抗氧化能力参与拟南芥耐铝响应
- 2015年
- PIN2是根尖生长素运输的重要蛋白,PIN2基因的差异表达是否影响植物耐铝性并不清楚。本文以不同AtPIN2表达水平的拟南芥为材料,研究了AtPIN2差异表达对拟南芥耐铝性的影响。结果表明,铝处理明显增强拟南芥根尖0-5 mm区域AtPIN2基因的转录表达,与对照相比,其表达量增加了80%。铝能诱导PIN2蛋白在根尖细胞膜水平方向累积,并且呈束状分布。通过分析不同AtPIN2表达材料的耐铝性,发现在铝处理条件下,PIN2缺失突变体（pin2-ko）的根系伸长速率显著小于PIN2超表达（PIN2-OX）和野生型材料（Col）;并且,pin2-ko累积较多的活性氧;pin2-ko的SOD、CAT和APX活性以及GSH含量均显著低于PIN2-OX。上述结果表明,AtPIN2表达差异影响拟南芥耐铝性,敲除AtPIN2导致其对铝毒更敏感,其机理可能是AtPIN2通过影响根尖抗氧化能力参与拟南芥耐铝响应。
- 曹华苹吴道铭沈宏
- 关键词：铝胁迫拟南芥抗氧化能力
- 干湿交替和过氧化物对水稻根表铁膜及养分吸收的影响被引量：9
- 2015年
- 干湿交替是水稻生产过程中常用的生产管理技术,通过调控稻田水分含量和土壤通气性,提高水稻根系活力,同时影响土壤中铁氧化物的存在形态.过氧化钙和过氧化尿素施用于水田土壤中可缓慢释放氧气,可能影响水田土壤中铁的形态和水稻根系活力.为了探明干湿交替和过氧化物对水稻根表铁膜及养分吸收的影响,以广东特色水稻（Oryza sativa L.）品种增城丝苗为材料,采用土壤盆栽试验研究了这两种管理方式对水稻分蘖期至拔节期的根际土壤无定形铁、结晶铁、根系活力、根系抗氧化酶活性、根表铁膜、干物质累积和养分吸收的影响.结果表明：与长期淹水处理相比,干湿交替3 次分别提高水稻根际土壤中无定形铁浓度35.2%、根系活力11.3%和根表铁膜浓度55.2%,但对水稻氮、磷、钾、铁的吸收和干物质累积无明显影响;与未施用过氧化物且长期淹水相比,过氧化钙和过氧化尿素增加水稻根际土壤中无定形铁23.9%-54.2%、根系活力32.7%-58.0%和根表铁膜58.1%-169.7%,同时增加了水稻对氮、磷、钾、铁的吸收量和干物质的累积;干湿交替和过氧化物都可以增加土壤中无定形铁浓度,同时提高根系活力,从而诱导水稻根表形成更多的铁膜,其中过氧化物处理更有利于促进水稻对养分的吸收和干物质的累积.该研究为田间条件下调控水稻根表铁膜浓度提供了技术支撑.
- 丁汉卿赖聪玲沈宏
- 关键词：干湿交替过氧化钙过氧化尿素
