全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 33 卷 第 5 期摇 摇 2013 年 3 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
氮沉降对森林土壤有机质和凋落物分解的影响及其微生物学机制 王晶苑,张心昱,温学发,等 (1337)………
工业大麻对重金属污染土壤的治理研究进展 梁淑敏,许艳萍,陈摇 裕,等 (1347)………………………………
最佳管理措施评估方法研究进展 孟凡德,耿润哲,欧摇 洋,等 (1357)……………………………………………
灌木年轮学研究进展 芦晓明,梁尔源 (1367)………………………………………………………………………
个体与基础生态
华北落叶松夜间树干液流特征及生长季补水格局 王艳兵,德永军,熊摇 伟,等 (1375)…………………………
土壤干旱胁迫对沙棘叶片光合作用和抗氧化酶活性的影响 裴摇 斌,张光灿,张淑勇,等 (1386)………………
湖北石首麋鹿昼间活动时间分配 杨道德,李竹云,李鹏飞,等 (1397)……………………………………………
三种杀虫剂亚致死浓度对川硬皮肿腿蜂繁殖和搜寻行为的影响 杨摇 桦,杨摇 伟,杨春平,等 (1405)…………
种群、群落和生态系统
三沙湾浮游动物生态类群演替特征 徐佳奕,徐兆礼 (1413)………………………………………………………
滇西北高原纳帕海湿地湖滨带优势植物生物量及其凋落物分解 郭绪虎,肖德荣,田摇 昆,等 (1425)…………
安徽新安江干流滩涂湿地草本植物区系及物种多样性 杨文斌,刘摇 坤,周守标 (1433)………………………
湿地芦苇根结合好气细菌群落时空分布及其与水质因子的关系 熊摇 薇,郭逍宇,赵摇 霏 (1443)……………
三种温带树种叶片呼吸的时间动态及其影响因子 王兆国,王传宽 (1456)………………………………………
不同土壤水分条件下杨树人工林水分利用效率对环境因子的响应 周摇 洁,张志强,孙摇 阁,等 (1465)………
不同生态区域沙地建群种油蒿的钙组分特征 薛苹苹,高玉葆,何兴东 (1475)…………………………………
藏北高寒草甸植物群落对土壤线虫群落功能结构的影响 薛会英,胡摇 锋,罗大庆 (1482)……………………
铜尾矿废弃地土壤动物多样性特征 朱永恒,沈摇 非,余摇 健,等 (1495)…………………………………………
环丙沙星对土壤微生物量碳和土壤微生物群落碳代谢多样性的影响 马摇 驿 ,彭金菊,王摇 芸,等 (1506)…
基于生态水位约束的下辽河平原地下水生态需水量估算 孙才志,高摇 颖,朱正如 (1513)……………………
景观、区域和全球生态
佛山市高明区生态安全格局和建设用地扩展预案 苏泳娴,张虹鸥,陈修治,等 (1524)…………………………
不同护坡草本植物的根系特征及对土壤渗透性的影响 李建兴,何丙辉,谌摇 芸 (1535)………………………
京沪穗三地近十年夜间热力景观格局演变对比研究 孟摇 丹,王明玉,李小娟,等 (1545)………………………
窟野河流域河川基流量变化趋势及其驱动因素 雷泳南,张晓萍,张建军,等 (1559)……………………………
模拟氮沉降条件下木荷幼苗光合特性、生物量与 C、N、P 分配格局 李明月,王摇 健,王振兴,等 (1569)………
铁炉渣施加对稻田甲烷产生、氧化与排放的影响 王维奇,李鹏飞,曾从盛,等 (1578)…………………………
资源与产业生态
食用黑粉菌侵染对茭白植株抗氧化系统和叶绿素荧光的影响 闫摇 宁,王晓清,王志丹,等 (1584)……………
佛手低温胁迫相关基因的差异表达 陈文荣,叶杰君,李永强,等 (1594)…………………………………………
美洲棘蓟马对不同蔬菜寄主的偏好性 朱摇 亮,石宝才,宫亚军,等 (1607)………………………………………
茉莉酸对棉花单宁含量和抗虫相关酶活性的诱导效应 杨世勇,王蒙蒙,谢建春 (1615)………………………
造纸废水灌溉对毛白杨苗木生长及养分状况的影响 王摇 烨,席本野,崔向东,等 (1626)………………………
基于数据包络分析的江苏省水资源利用效率 赵摇 晨,王摇 远,谷学明,等 (1636)………………………………
研究简报
太岳山不同郁闭度油松人工林降水分配特征 周摇 彬,韩海荣,康峰峰,等 (1645)………………………………
基于 TM卫星影像数据的北京市植被变化及其原因分析 贾宝全 (1654)………………………………………
薇甘菊萎蔫病毒感染对薇甘菊光合特性和 4 种酶活性的影响 王瑞龙,潘婉文,杨娇瑜,等 (1667)……………
第七届现代生态学讲座、第四届国际青年生态学者论坛通知 (玉)………………………………………………
中、美生态学会联合招聘国际期刊主编 (印)………………………………………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*338*zh*P* ￥ 90郾 00*1510*34*
室室室室室室室室室室室室室室
2013鄄03
封面图说:美丽的油松松枝———油松又称红皮松、短叶松。 树高可达 30m,胸径达 1m。 其树皮下部灰褐色,裂成不规则鳞块;针
叶 2 针一束,暗绿色,较粗硬;球果卵形或卵圆形,长 4—7cm,有短柄,与枝几乎成直角。 油松适应性强,根系发达,树
姿雄伟,枝叶繁茂,有良好的保持水土和美化环境的功能,是中国北方广大地区最主要的造林树种之一,在华北地区
无论是山区或平原到处可见,人工林很多,一般情况下在山区生长最好。 在山区生长的油松,多在阴坡、半阴坡,土
壤湿润和较肥沃的地方。
彩图及图说提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 33 卷第 5 期
2013 年 3 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 33,No. 5
Mar. ,2013
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:浙江省自然科学基金(Y307472);浙江省科技计划项目(2008C22002)
收稿日期:2012鄄09鄄03; 摇 摇 修订日期:2013鄄01鄄21
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: gwd@ zjnu. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201209031241
陈文荣,叶杰君,李永强,张真真,曹诣斌,郭卫东.佛手低温胁迫相关基因的差异表达.生态学报,2013,33(5):1594鄄1606.
Chen W R, Ye J J, Li Y Q, Zhang Z Z, Cao Y B, Guo W D. Analysis of cold鄄regulated gene expression of the Fingered Citron(Citrus medica L. var.
sarcodactylis Swingle) . Acta Ecologica Sinica,2013,33(5):1594鄄1606.
佛手低温胁迫相关基因的差异表达
陈文荣,叶杰君,李永强,张真真,曹诣斌,郭卫东*
(浙江师范大学化学与生命科学学院,金华摇 321004)
摘要:佛手(Citrus medica L. var. sarcodactylis Swingle)是药用及观赏价值都很高的经济植物,但它对低温反应敏感,容易发生冻
害现象。 因此,了解其冷敏感机制对提高抗寒性起着重要的作用。 以佛手为试材, -4 益 低温处理 24 h后,采用 mRNA差异显
示技术(DDRT鄄PCR)和半定量 RT鄄PCR技术,分析和鉴定与冷敏感相关的差异表达基因。 DDRT 结果获得差异片段 121 个,经
生物信息学分析,差异表达序列中有 33 条为功能已知序列,88 条为未知序列(其中 5 条具有开放性阅读框);半定量结果获得
34个阳性基因片段,其中上调基因片段 29 个,下调基因片段 5 个。 除了 3 个基因功能未知外,其余基因主要涉及植物防御 /应
激反应,细胞壁的修饰,信号转导,代谢,氨基酸转运,氧化损伤,转录和蛋白质的合成,其中与植物防御 /应激反应和光合作用有
关的基因可能是造成佛手寒敏感的主要原因。
关键词:佛手;低温胁迫;差异显示;半定量 RT鄄PCR
Analysis of cold鄄regulated gene expression of the Fingered Citron(Citrus medica
L. var. sarcodactylis Swingle)
CHEN Wenrong, YE Jiejun, LI Yongqiang, ZHANG Zhenzhen, CAO Yibin, GUO Weidong*
College of Chemistry and Life Sciences, Zhejiang Normal University, Jinhua 321004, China
Abstract: Low temperature is one of the most common environmental stresses causing severe economic losses of most crops.
Plants adapation to low temperature is mediated by differential gene expression, Investigation of the transcriptome profiling
stressed by low temperature is important to unveil the mechanism of plant adapation to the stress. Multiple mechanisms are
involved this process including differential expression of dehydrins and antifreeze proteins, chaperones and detoxification
enzymes, as well as variations of biosynthetic enzymes producing the low molecular weight compounds. Regulatory proteins
such as transcription factors, protein kinases and phospholipases are known to be differentially regulated under cold stress.
However, few literatures were available on gene express correlated with cold鄄sensitivity in fingered citron.
Fingered citron (Citrus medica L. var. sarcodactylis Swingle) has high values due to its medicinal properties and
ornamental potential. However, high sensitivity of fingered citron to low temperature resulted in significant reduction of its
production. Fingered citron忆s maximum freezing tolerance, considered as the semilethal temperatures (LT50), is -4益, and
24 h was considered as a critical period for cold stress. It is thus important to understand possible mechanisms involved in
cold sensitivity of this plants species, as to promote its tolerance of cold stress.
In the present study, the mRNA differential display reverse transcriptase polymerase chain reaction (DDRT鄄PCR) was
used to analyze gene expression patterns involved in the cold sensitivity of Fingered Citrons. The plants were subjected to
low temperature (-4益) for 24 h, and alterations of gene expression patterns were analyzed. One hundred and twenty鄄one
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putative differentially expressed DNA fragments were cloned, sequenced, and analyzed. Thirty鄄eight genes with changed
transcript levels were left after the exclusion of repeated sequences, 33 of which are genes of known functions and 5
unknown through BLAST analyses. Expression analysis by semiquantitative RT鄄PCR (sqRT鄄PCR) showed that twenty鄄nine
genes were up鄄regulated and five genes were down鄄regulated under cold stress. No significant variation of remaining four
genes were observed,and considered to be false positives.
Among the 34 differentially expressed fragments, eight genes were related to plant defense / stress responses, including
hepicidin鄄like precursor, DNA鄄damage鄄repair / toleration protein ( DRT ), 26S proteasome regulatory subunit,
Retrotransposon鄄like protein, Avirulence protein (Avr), Ac鄄like transposase protein, Rhodanese domain protein and 茁鄄1,
3鄄glucanase; Eight of nine metabolism鄄related genes are photosynthesis鄄related genes includes Abl interactor鄄like protein鄄2、
3, cytochrome f, P700, plastocyanin鄄like protein, 酌鄄type carbonic anhydrase protein, ATP synthase CF0 subunit I,
Chlorophyllase鄄1 and phototropins; and 17 other genes are associated with cell wall modification, signal transduction,
metabolism, amino acid transport, oxidative damage, transcription and protein synthesis. These data provide a new insight
into molecular mechanisms underlying cold regulation of plant defense / stress responses and photosynthesis in Fingered
Citrons, which is important to improve the cold tolerance of the citrus species.
Key Words: fingered citrons;cold stress;differential display; semi鄄quantitative RT鄄PCR
低温是影响经济作物产量和品质的主要环境因素之一。 植物经低温胁迫后,植物脯氨酸、甜菜碱和可溶
性糖等兼容渗透剂大量积累,从而改变了原有的细胞壁结构以及脂质膜和碳水化合物的组成[1]。 同时,低温
胁迫能够诱导植物体内某些基因的表达,这些基因的表达蛋白可能直接参与低温胁迫的应答或者间接调控其
他靶基因的表达[2]。 Weiser[3]早在 1970 年就提出植物抗寒性诱导过程中基因表达改变的观点,指出多年生
木本植物的低温适应性可能需要两个条件,即特异基因的转录激活和在最大抗寒过程中新蛋白质的低温诱导
合成。 陈香波等[4]列表总结了从拟南芥、黑麦、欧洲油菜、大麦、菠菜、小麦、苜蓿、马铃薯等鉴定分离出与植
物抗寒性有关的低温诱导基因 62 个,并指出这些基因的功能与抗冰冻脱水、膜脂相变、低温下酶活性以及“抗
冻活性冶有关。
柑橘属(Citrus)植物的果实是世界第一大水果类别,我国的柑橘产量位居世界第一。 柑橘属植物是亚热
带植物,性喜温暖,对低温反应敏感,所以温度是影响柑橘属植物产量和品质的一个重要气候因素。 佛手
(Citrus medica var. sarcodactylis Swingle)是芸香科柑橘属香橼的变种,其果型奇特,具有较高的观赏和药用价
值,也是中国特色的物种。 但是由于佛手抗寒性差,植株半致死温度为-4益左右[5],低温冻害后其品质和产
量均会受到影响。 研究表明,低温胁迫下佛手的 ERF6 基因[6]和 GRAS 基因[7]的表达量发生明显的变化,低
温对两种基因的表达均有诱导作用。 由于抗寒性差的原因,佛手的栽培地局限在亚热带北缘以南地区,这很
大程度的限制了佛手在我国北方广大地区的栽培、种植和佛手产业的发展。
目前,对寒敏感柑橘类植物的研究很少[8],对佛手等寒敏感柑橘类植物对低温应答的分子途径、低温诱
导特异基因的表达变化情况和引起寒敏感的分子机理少有报道。 本文以浙江金华地区佛手主栽品种青皮佛
手为试材,采用 mRNA差异显示技术获得佛手低温胁迫前后差异表达的 cDNA 片段,BLAST 确定其功能后,
采用半定量 PCR技术确定这些基因在佛手低温胁迫前后的表达量变化情况,从而获得寒敏感佛手低温胁迫
相关基因,分析低温应答分子机制。 通过本研究为佛手寒敏感基因的获得和寒敏感机制的研究提供依据。
1摇 材料与方法
1. 1摇 材料
选取长势一致的 2 年生青皮佛手(C. medica cv. Qingpi)盆栽苗,采自浙江师范大学佛手实验基地———浙
江锦林佛手有限公司。 在人工气候室进行预培养及抗寒锻炼,温度设置参照刘祖祺等的方法,预培养温度为
20(黑夜) / 28(白天) 益,光照每天 14 h,光照强度 100 滋mol·m-2·s-1,湿度 75% ,定期浇水;预培养 3 周后在 2
5951摇 5 期 摇 摇 摇 陈文荣摇 等:佛手低温胁迫相关基因的差异表达 摇
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d时间内将温度缓慢降至 4 益进行冷锻炼 7d。
1. 2摇 低温处理
随机选取 3 盆青皮佛手盆栽苗移入冷库,处理条件为温度-4 益,光照 14 h,湿度 75% ,温度控制精度为
依0. 益1,处理时间为 24 h。 取完整、无病虫害的自当年生春夏梢顶向下数第 5—11 叶位的 7 张叶片用于后续
实验。
1. 3摇 DDRT鄄PCR分析
1. 3. 1摇 DDRT鄄PCR引物及内参引物的设计
mRNA差异显示分析引物按 Genhunter Corporation RNA imageTM Kit 序列进行设计,引物序列见表 1。 引
物由上海 invitrogen合成。
表 1摇 锚定引物、随机引物及内参引物列表
Table 1摇 List of anchored, random and actin primers
引物名称 Primer name 引物序列(5忆鄄 3忆)Primer sequences
锚定引物 Anchored primers H鄄T11G AAGCTTTTTTTTTTTG
H鄄T11A AAGCTTTTTTTTTTTA
H鄄T11C AAGCTTTTTTTTTTTC
随机引物 Random primers H鄄AP1 AAGCTTGATTGCC
H鄄AP2 AAGCTTCGACTCT
H鄄AP3 AAGCTTTGGTCAG
H鄄AP4 AAGCTTCTCAACG
H鄄AP5 AAGCTTAGTAGGC
H鄄AP6 AAGCTTGCACCAT
H鄄AP7 AAGCTTAACGAGG
H鄄AP8 AAGCTTTTACCGC
内参引物 Actin primers sense TGCCATCCACGCCGTTCTATCT
anti-sense ATCACGACCAGCCAAGTCCAAA
1. 3. 2摇 总 RNA提取及 mRNA纯化
采用 Trizol试剂盒(invitrogen)提取叶片总 RNA,DNAase消化去除基因组 DNA,并采用 OligotexTM鄄d(T) 30
mRNA 纯化试剂盒(TaKaRa)对提取的总 RNA进行 mRNA纯化。
1. 3. 3摇 cDNA第一链合成
纯化得到的 mRNA 应用 3 种锚定引物 (H鄄T11G,H鄄T11C, H鄄T11A)参照 invitrogen 的 SuperscriptTM III
Reverse Transcriptase进行 mRNA反转录得到 cDNA。
1. 3. 4摇 DDRT鄄PCR扩增
将 3忆锚定引物 3 条,5忆随机引物 8 条,共 24 对引物组合,分别进行 PCR扩增。 扩增体系和程序主要参考
Liang等 1992 年提供的方法,略加更改。 25 滋L 反应体系中含 10 伊PCR Buffer (Mg2+ Plus) 2郾 5 滋L、dNTP
(2郾 5mmol / L each) 2 滋L、锚定引物(20 滋mol / L)和随机引物(20 滋mol / L) 各 2. 0 滋L、TAKARA Taq(5 U / 滋L)
0. 2 滋L以及 2 滋LcDNA模板溶液,加无菌纯水补充总体积至 25 滋L。 PCR 反应程序为 94 益预变性 5 min,然
后进行 94 益变性 30 s,40 益退火 2 min、72 益延伸 1 min 的循环反应,共 40 个循环,最后于 72 益下延伸 5
min,4 益保存。
1. 3. 5摇 差异片段的分离及回收
采用 8%非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分离差异片段,银染显色。 从银染结果中选取差异表达的条带进行
回收,选取的标准是,处理和对照条带同一高度上有无差异和明显的表达量差异。 聚丙烯酰胺凝胶回收使用
BioFlux的 Biospin聚丙烯酰胺凝胶 DNA回收试剂盒进行。
1. 3. 6摇 差异片段的重扩及回收
直接取回收的差异片段 2 滋L作为模板,选择对应的引物组合,进行二次扩增,PCR 的体系与程序与上文
6951 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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中相同。 重扩后 1%的琼脂糖凝胶电泳,紫外灯下检测重扩后的条带是否与回收的条带片段大小相同,如是
同一条带进行琼脂样凝胶的回收。 琼脂糖凝胶回收用的试剂盒是上海生工生产的 UNIQ鄄10 DNA胶回收试剂
盒(SK1131)回收和纯化目的片段。
1. 4摇 差异片段的克隆
采用氯化钙 2 次重悬法制备 JM109 感受态细胞,回收的差异片段与 pMD18鄄T Simple Vector(TaKaRa)16
益进行连接,连接产物转入 JM109 感受态细胞,菌液涂平板后挑取单菌斑培养,做菌液 PCR 检测对重组子进
行阳性鉴定,反应体系和程序和生成目的片段的 PCR反应一致。
1. 5摇 阳性转化重组子的测序和序列的生物信息学分析
阳性克隆子的测序工作由上海英骏生物工程技术服务有限公司(Invitrogen,China)商业化完成,采用通用
引物 M13F / M13R组合起始测序。 序列对比在 NCBI (http: / / www. ncbi. nlm. nih. gov / )网站上,进行 BLASTx
和 BLASTn分析。
1. 6摇 半定量 RT鄄PCR鉴定目的基因表达量差异
1. 6. 1摇 引物设计
茁鄄actin引物参考 Genbank中已发表的序列,设计兼并引物,在佛手 cDNA 中扩增出目的片段后,克隆、测
序,再设计特异引物,设计的佛手特异引物序列为: Sense: TGCCATCCACGCCGTTCTATCT, Antisense:
ATCACGACCAGCCAAGTCCAAA,引物均采用 primer primer5 设计,由上海生物工程有限公司合成。
1. 6. 2摇 半定量 RT鄄PCR反应条件的确定
以 cDNA为模板,目的基因引物对和 茁鄄actin在异管同台 PCR中进行反应,设置不同的循环数,22、24、26、
28、30、32、34、36 个循环数,确定合适的条件,保证扩增均处于线性期。 PCR 反应程序参数为 94 益预变性 5
min,然后进行 94 益变性 30 s,50—60 益退火 30 s、72 益延伸 30 s的循环反应,循环数为 22—36 个,最后于 72
益下延伸 5 min,4 益保存。
图 1摇 DDRT鄄PCR的差显结果图
摇 Fig. 1 摇 Example of DDRT鄄PCR results. cDNAs were amplified
from two separately isolated total RNAs by primer combination of
HT11C and H鄄AP2—HAP8
引物为 HT11C 与 H鄄AP2—HAP8 的组合,C 代表对照,T 代表处
理,图中箭头 1 是下调片段,箭头 2 是上调片段
1. 6. 3摇 PCR产物的检测
PCR扩增产物在含溴化乙锭的 2. 0%琼脂糖凝胶中电泳,电泳结果在紫外灯下用 Bio鄄red 公司成像系统
自带 Quantity One软件进行扫描成像和光密度分析。
2摇 结果与分析
2. 1摇 总 RNA的提取与检测结果
提取的总 RNA经 DNA 酶消化后在全波长酶标仪
(Thermo)上测定 OD260 / OD280,结果比值均在 1. 8—
2. 0 之间,说明 RNA样品的纯度较好。 用 1%的琼脂糖
凝胶电泳测定总 RNA 完整性,电泳结果显示,28S、18S
条带清晰,无降解,说明总 RNA 完整性好,可以用于后
续实验。
2. 2摇 mRNA差异显示结果
以青皮佛手对照和处理组叶片总 RNA 为模板,分
别用 3 种锚定引物进行逆转录反应,得到 6 种 cDNA;再
以这 6 种 cDNA 为模板,3 种锚定引物与 8 种随机引物
组合进行 PCR扩增。 对相同引物组合扩增得到的对照
组和处理组的 PCR产物进行差异比较。 在 mRNA差异
显示过程中,聚丙烯酰胺凝胶上 24 对引物组合在佛手
mRNA中共扩增出 3000 多条 cDNA 序列。 图 1 为其中
7 组引物对扩增出的佛手对照和处理 cDNA片段。
7951摇 5 期 摇 摇 摇 陈文荣摇 等:佛手低温胁迫相关基因的差异表达 摇
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通过 DDRT鄄PCR,比较对照组和处理组扩增结果,121 条差异表达的 cDNA片段被成功克隆和测序。 经生
物信息学分析,差异表达序列中有 33 条为功能已知序列,88 条为未知序列(其中 5 条具有开放性阅读框)。
2. 3摇 半定量 RT鄄PCR分析结果
将上述的 33 条已知差异表达序列及 5 条具有开放性阅读框的未知序列进行半定量 RT鄄PCR 分析,以进
一步确定低温胁迫前后这些差异表达片段表达量的变化。 差异片段进行 RT鄄PCR 的引物序列、退火温度及
PCR反应循环数见表 2。
表 2摇 DDRT的产物进行半定量 RT鄄PCR验证时各产物对应的引物序列、退火温度和循环数
Table 2摇 Oligo nucleotide primer sequences, PCR conditions and cycle numbers for the confirmation of differential display (DD) products with
quantitative relative reverse transcription (RT) 鄄PCR
差异产物
DD product
正向特异引物序列
Forward pirmer(5忆鄄3忆)
反向特异引物序列
Reverse pirmer(5忆鄄3忆)
PCR退火温度
PCR annealing
temperatuer / 益
循环数
Cycle
numbers
茁鄄actin TGCCATCCACGCCGTTCTATCT ATCACGACCAGCCAAGTCCAAA 55 30
1鄄C1 AAGGTTGATTGCCTCTACATTG CATAGCGGTTCCGTCCC 55 28
2鄄G2 GATTTCGGTCCTATTCTGTTGG TTTCGCAGTTGTTCGTCTTTC 55 36
2鄄C7 ACAACTCTAAAACCTTCGGG GTGCCTTCCACTTTCAATAA 50 28
3鄄G1 GATTGCCACACTTCCCACAT GACCCAAACACCCAACACAT 55 30
3鄄G15 CCCCCTTGCTTGTCAACCTG CAACATTCGTCAACGCTCCG 60 32
3鄄G24 GCTGAAGAGTTGAGAAAGAAGAC AAGACATTGAAAATAAGAAGAAAAA 50 36
3鄄G17 GTTGACTGCTTGTCCTCTCCCG CTTCCTCTGTCCCCTCCTTGGT 55 34
3鄄G19 AGCGAACTTGAACCCCCGAT GCAGCAATGCCAGCAACACA 55 32
4鄄G23 TTTGGCAGAACCAGTTACAC ATCTTCCCAGTTGACATCCT 50 36
5鄄C2 TGAGGACATCAAGTTGGAGACA AAGGCAGTTCAAGAAGAAGACG 55 34
5鄄C4 GATTGCCGAAATAAGAAGGATG AATGAAGTGGGAAAGAATAAGGAG 55 32
5鄄C15 AAAACATCATTGGAGGAACC TGAAGAAACAAAGATTGAAACATA 50 30
6鄄C1 TTTGGTTACTTCTTTCTGTCTTGT GCGGTTCCGTCCCTCTT 55 30
6鄄C24 TGTTGATTGTAAATGCGACG TTACGGTTCTTTCTCCACGA 55 30
6鄄C22 TACCCAAATCTTTCCCCTT TGAAATAGAAGATAACCCTGATAG 50 36
6鄄C19 GACCAGGATACATTGATAGGAAGC CAAGCAACCAGGGAAAGACA 55 32
6鄄A5鄄1 ACATAAACTCACCACAGAACGA AGAGGATAGAACACTGTGATAACC 55 30
7鄄3鄄29 GATAATCTGAGCACAACACCGC CACACGAATAGGGAATAATACAACG 55 36
7鄄6鄄33鄄1 ACCAATCTCTAAGCCACTGC TGCTCAAACATCACACAACC 55 36
7鄄6鄄5 TGTTTTTATTTGCGGACTTT ACAAACAACATCATAAATCCAAT 50 36
7鄄6鄄15 ATTGAAAAAACAAAGAAGGGGG AGCACAAAACATACGAAAAGCC 55 36
8鄄3鄄10 GAAAGCATAAAATAAAACTGTGTG TCCCAAACGGGCTCATA 55 36
8鄄3鄄11 GCTTCGGTCAGGCAGGAG AAAACTTAGGCATCATCATAACAAA 55 34
8鄄3鄄13 ACGGTCCTGGAGAGACTTATG CCAATGAGATGAGGCAAACA 55 28
8鄄3鄄17 GGCAGAGGAAAAGAAAGCAAAA CGGGTCAGAGCGTAAGGTAGTG 55 28
8鄄6鄄39鄄1 CTTATTCCGAGTGCTCTGTTTT GTCCGACGACCTTATTTGTATC 55 34
7鄄6鄄42 GCGGTGTTGTGCTCTTATTAT AGTTCTCCCTCTATTGCTTTTG 50 34
8鄄3鄄32 TACTTGGATTGATAATAACTAACTT ATGTATGCTTGGTCGCC 55 36
4鄄29鄄3 CGTCAGTAACATACACAAGCA CAAAAAATAAAAGAGGGCATA 55 36
2鄄G8 TTTCGGTCCTATTCTGTTGG CTTTCGCAGTTGTTCGTCTT 55 36
6鄄C30 GAGGCAACAACATTTAGCATTT TGTCTACCACTTAGGAGGAGGG 55 30
8鄄4鄄11鄄3 GTCAGGCAATCCAGCAAC TTCAAAGTCAGCGACAAGG 50 32
8鄄6鄄43 GTAGTGGCTGCGGTAGGA TAAGGGGCAAAGGAACAT 55 34
9鄄4鄄18鄄3 ACATTGTTGTTCGGTTTTTTTG AACTGACTTTTGACCAGCATTCT 50 34
9鄄4鄄20鄄3 AACATTGCCAGCGAACG CGAGGTCTGTAGTGGGTGC 50 36
9鄄4鄄4鄄2 AAGAAACAAAGACTGAAACATA TGGAGGAACCACAGAAATAATA 50 30
G22 TTTGGAGAGGGTAAAAAGGGT GCAATAGGAAAGTAGCAGTGTT 50 36
5鄄C7 CGAGAAGAGAGGAGCCGTGG GGAGGATAGATGGGGCGATT 55 30
为了提高半定量 RT鄄PCR的准确性,每个差异片段做不同模板来源重复,PCR板内重复和不同批次 PCR
8951 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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重复,只有这 3 个重复表达趋势一致的差异片段才被视为阳性。 每一批次的 PCR反应都带有内参 茁鄄actin,并
在同一块琼脂糖凝胶上成像,只有同块胶上的 茁鄄actin 表达量一致的,才记做 1 个重复,这样可以尽可能的减
少凝胶成像上所带来的假阳性。
根据半定量 RT鄄PCR分析鉴定,38 个差异片段中有 4 个是假阳性片段,34 个阳性片段。 在通过鉴定的阳
性片段中,有 29 个差异片段低温胁迫前后表达量上调,其表达量变化见图 2;有 5 个差异片段低温胁迫前后
表达量下调,其表达量变化见图 3。
图 2摇 29 个上调基因经过半定量 RT鄄PCR分析后的琼脂糖凝胶电泳图
Fig. 2摇 29 up regulated genes忆 agarose gel electrophoresis patterns using semi鄄quantification
C鄄对照,T鄄低温处理,actin为内参
9951摇 5 期 摇 摇 摇 陈文荣摇 等:佛手低温胁迫相关基因的差异表达 摇
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图 3摇 5 个下调基因经过半定量 RT鄄PCR分析后的琼脂糖凝胶电泳图
Fig. 3摇 5 down regulated genes忆 agarose gel electrophoresis patterns using semi鄄quantification RT鄄PCR
C鄄对照,T鄄低温处理,actin为内参
将这 34 个阳性差异片段根据其对应的功能和寒胁迫的关系进行分类,可分为植物逆境应答、新陈代谢、
细胞壁重建、信号转导、氧化应激、转录调节、蛋白、脂肪和糖合成和转运、未知功能蛋白,共 8 类,其对应功能、
分类情况和序列信息见表 3。
表 3摇 DD产物对应功能列表
Table 3摇 The functions of isolated DD products list
DD
Product
长度
Length / bp
引物
Primers
表达水平
(与 actin比值)
Expression level
功能
Funceion E
植物逆境应答 plant defence / stress responses
5鄄C15 290 T11C+AP4 2. 79依0. 115
铁吸收基因前体
hepicidin鄄like precursor 8伊10
-4
8鄄3鄄13 324 T11C+AP4 7. 47依0. 058
DNA 损伤修复蛋白 ( DRT) DNA鄄damage鄄
repair / toleration protein(DRT) 2伊10
-11
5鄄C2 372 T11C+AP1 11. 27依0. 306
26S蛋白酶体亚基
26S proteasome regulatory subunit 7伊10
-32
3鄄G17 411 T11G+AP4 2. 93依0. 153
逆转座子蛋白
Retrotransposon鄄like protein 4. 1
8鄄6鄄39鄄1 376 T11A+AP7 4. 27依0. 208
病原无毒蛋白(Avr)
Avirulence protein(Avr) 3. 2
7鄄6鄄42 188 T11A+AP7 2. 66依0. 125
Ac转座酶蛋白
Ac鄄like transposase protein 8伊10
-7
6鄄C30 320 T11C+AP8 2. 2依0. 265
硫氰酸酶蛋白
Rhodanese domain protein 7伊10
-8
3鄄G15 645 T11G+AP4 8. 33依0. 404
茁鄄1,3 葡聚糖酶
茁鄄1,3鄄glucanase 2伊10
-83
新陈代谢 Metabolism
6鄄C19 318 T11C+AP5 0. 084依0. 005
叶绿体中的类囊体蛋白 Abl2、Abl3
Ablinteractor鄄like protein鄄2、3 0. 38
7鄄6鄄15 530 T11A+AP3 3. 63依0. 351
细胞色素 f
cytochrome f 5伊10
-19
6鄄C1 265 T11C+AP1 0. 133依0. 006 P700 3伊10-7
2鄄G2 459 T11G+AP3 7. 37依0. 322
质体蓝素蛋白
plastocyanin鄄like protein 3伊10
-15
8鄄4鄄11鄄3 413 T11A+AP3 8. 7依0. 3
酌碳酸酐酶蛋白
酌鄄type carbonic anhydrase protein 9伊10
-21
8鄄3鄄17 320 T11C+AP5 0. 203依0. 011
ATP 合酶 CFO的亚基 I
ATP synthase CF0 subunit I 3伊10
-17
0061 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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摇 摇 续表
DD
Product
长度
Length / bp
引物
Primers
表达水平
(与 actin比值)
Expression level
功能
Funceion E
G19 720 T11G+AP5 4. 47依0. 252
叶绿素酶 1
Chlorophyllase鄄1 9伊10
-48
4鄄G23 847 T11G+AP6 0. 163依0. 008
向光素
phototropins 3伊10
-74
8鄄3鄄11 270 T11C+AP3 5. 77依0. 208
NADH脱氢酶亚单位 5
NADH dehydrogenase subunit 5 7. 0
细胞壁重建 Cell wall modification
7鄄6鄄33鄄1 376 T11A+AP6 4. 37依0. 569
伸展蛋白
extensin鄄like protein 1. 1
7鄄6鄄5 180 T11A+AP1 6. 5依0. 5
纤维素合酶蛋白
cellulose synthase protein 9. 0
7鄄3鄄29 419 T11C+AP8 15. 3依0. 3
葡聚糖转葡糖苷酶(XET)
xyloglucanendotransglycosylase 5伊10
-14
信号转导 Signal transduction
5鄄C4 270 T11C+AP1 6. 67依0. 862
蛋白磷酸酯酶 2C
phosphatase 2C鄄related protein 0. 015
3鄄G24 308 T11G+AP6 4. 97依0. 416
钙调素结合蛋白
calmodulin鄄binding protein 3伊10
-8
转录调节 Transcription
8鄄3鄄32 231 T11C+AP8 3. 08依0. 225
细胞周期检查点蛋白
mitotic checkpoint family protein 5. 6
2鄄G8 458 T11G+AP7 3. 8依0. 458
鸟苷戴帽酶 琢亚基
mRNA capping enzyme subunit琢 5. 6
抗氧化性 Oxidative resistance
8鄄3鄄10 175 T11C+AP3 14. 97依0. 351
过氧化物酶
peroxidase 1伊10
-59
8鄄4鄄29鄄3 370 T11A+AP8 8. 37依0. 153
硫氧还原酶蛋白
thioredoxin family protein 1伊10
-16
蛋白、脂肪和糖合成和转运 Protein, fat and carbohydrate synthesis and transduction
3鄄G1 653 T11G+AP1 13. 40依0. 173
延伸因子
elongation factor protein 3伊10
-42
6鄄C22 211 T11C+AP6 6. 37依0. 231
ABC转运体蛋白
ABC transporter family protein 4伊10
-13
5鄄C7 243 T11C+AP2 0. 087依0. 004
氨酰 tRNA合成酶
Aminoacyl鄄tRNAsynthetases 2伊10
-99
1鄄C1 217 T11C+AP1 6. 10依0. 265
亚精胺 /腐胺转运系统通透酶 potB
spermidine / putrescine transport
system permeasePotB
9. 0
6鄄A5鄄1 376 T11A+AP7 12. 30依0. 173
半乳糖转移酶
galactosyltransferase family protein 3. 2
未知功能 Unknown function
8鄄6鄄43 199 T11A+AP7 5. 53依0. 208
未知
unknown function
9鄄4鄄20鄄3 191 T11A+AP2 6. 10依0. 265
未知
unknown function
G22 270 T11G+AP5 5. 27依0. 058
未知
unknown function
3摇 讨论
低温胁迫容易引起植物光合、呼吸作用关键基因的表达下调,同时植物生长停滞以保证代谢所需的碳水
化合物及能量;植物抗冷机制还包括细胞物理结构(质膜组成和细胞骨架)的适应性发变、胞内渗透保护物质
1061摇 5 期 摇 摇 摇 陈文荣摇 等:佛手低温胁迫相关基因的差异表达 摇
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(脯氨酸、甜菜碱和可溶性糖)大量积累[1]、抗氧化剂的合成水平上升;使植物恢复物质与能量代谢平衡。 植
物对冷胁迫的应答过程中发生的一系列生理、生化变化,是复杂的内在分子机制调控的结果,涉及大量的基因
在表达模式、转录水平及转录后修饰方式等方面发生变化,但不同植物对低温胁迫的应答机制也存在着一定
的差异[2]。 揭示植物在逆境下所表现出的复杂的基因表达变化情况,对于正确解答植物对逆境的应答机制
有非常重要的科学意义。
相对于枳等耐寒的柑桔属植物,佛手对低温胁迫较敏感,-4 益低温处理后,嫩叶出现萎蔫等典型症状[5]。
本研究通过 mRNA差异显示技术筛选和半定量 RT鄄PCR技术验证,获得了 34 个阳性差异 cDNA 片段。 这 34
个佛手低温胁迫相关基因,根据其功能的归属大致可分为以下几类:8 个与植物组织抵御相关基因、9 个与光
合作用或其他代谢相关基因、3 个细胞壁代谢相关基因、5 个与蛋白、脂肪和糖合成和转运相关基因、2 个与信
号转导相关基因、2 个与抗氧化相关基因、2 个与转录调节相关基因和 3 个功能未知基因。 以下探讨其中一部
分关键基因的功能和应答机理。
3. 1摇 光合作用相关基因
低温使得生物膜结构发生显著变化,进而导致植物体内新陈代谢的有序性被打破,特别是光合作用受到
影响。 植物叶绿体的类囊体膜在光下催化 ADP 形成 ATP 的反应,有两种类型:循环式光合磷酸化( cyclic
photophosphorylation)和非循环式光合磷酸化。 在 34 个佛手低温胁迫相关基因中,有 4 个基因对应蛋白功能
与循环式光合磷酸化的光合链相关:6鄄C19 (类囊体蛋白 ALB2、ALB3,Ablinteractor鄄like protein鄄2、3)、6鄄C1
(P700)、2鄄G2(质体蓝素蛋白,plastocyanin鄄like protein)、7鄄6鄄15(细胞色素 f,cytochrome f)。 半定量 PCR 结果
表明,佛手的 Ablinteractor鄄like和 P700,在低温胁迫后表达量明显下调;plastocyanin鄄like 和 cytochrome f 表达量
略微上调。 这些基因在低温胁迫后表达量的变化,说明佛手在低温逆境中其循环式光合磷酸化途径受到了影
响,进而影响到佛手的光合作用,这可能是低温造成佛手光合能力下降的原因之一。
除此之外,在佛手低温胁迫下获得的光合相关基因片段还有 8鄄4鄄11鄄3、G19、8鄄3鄄17、8鄄3鄄17、4鄄G23 分别同
源于 酌碳酸酐酶(酌鄄type carbonic anhydrase protein)、叶绿素酶 1(Chlorophyllase鄄1)、ATP 合酶 CFO亚基 I(ATP
synthase CF0 subunit I)及向光素(phototropins)基因。 其中 酌 碳酸酐酶和叶绿素酶对应的片段在低温胁迫后
表达量增加。 碳酸酐酶被认为在逆境条件下参与了光合速率的调节,Downton 和 Slatyer[9]认为在干旱或高温
条件下光合速率的变化与碳酸酐酶活性的变化有一定的相关性。 叶绿素酶 1 的作用是降解叶绿素,低温胁迫
能使原有的叶绿素受到破坏而降解,本研究中佛手叶绿素酶 1 基因表达量的增加,可能是用于水解低温下受
破坏的佛手叶绿素。 ATP 合酶 CFO亚基玉和向光素对应的佛手差异片段在低温胁迫后表达量减少,魏家绵
等[10]研究表明,叶绿体中的 ATP 合酶亚基玉可以通过与亚基域鄄 CF1 亚基 啄 的交联会引起光合磷酸化的抑
制。 向光素能够结合黄素单核苷酸(FMN)进行自动磷酸化作用,它介导植物向光性运动、叶绿体移动与气孔
开放等反应,在蓝光信号传导反应中它启动生长素载体的运动和诱导 Ca2+的流动,从而调节植物细胞代谢相
关反应。
植物体代谢的重新调整,是植物增加抗性的主要机理之一[11],而佛手的低温引起的差异片段中有 8 个基
因与光合作用有关,这就说明了在低温胁迫下佛手的光合作用受到了很大的影响,从而影响到了佛手的正常
代谢。
3. 2摇 植物逆境应答相关基因
低温胁迫会导致多种基因的应激上调,以应对突如其来的冷害,增加植物对寒冷的抵御能力。 在佛手低
温胁迫获得的差异片段中,有 8 个与植物逆境应答有关,这些片段经 BLAST比对后与拟南芥等植物逆境胁迫
下表达的、有功能注释的基因同源,且这些片段在低温胁迫后均上调。 植物通过诱导表达或上调表达一系列
基因,在植物逆境应答中降解异常蛋白、修复损伤蛋白、运输有毒物质、维持细胞平衡,从而增加植物对胁迫环
境的抵御能力。
8鄄3鄄13 高度同源于拟南芥在辐射和化学试剂诱导下产生的 DNA损伤修复蛋白 DRT[12]基因,DRT能与胁
2061 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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迫后受到损伤的 DNA结合,从而起到对损伤 DNA的保护作用[13]。 本研究中,佛手 DRT的表达量在低温下明
显增加,有利于了修复低温胁迫造成的 DNA损伤,减轻对植株生长、代谢的影响。
环境胁迫下,植物会启动蛋白降解以维持细胞的正常功能[14]。 5鄄C2 高度同源于拟南芥 26S 蛋白酶体亚
基(26S proteasome regulatory subunit)的基因。 26S蛋白酶体被认为在依赖 ATP 的非溶酶体降解途径中起着
重要作用[15],它不仅能破坏不稳定的调节蛋白,而且还能降解长命的组成性表达蛋白;另外,它能快速消除因
突变或多种环境胁迫(如高温、氧化胁迫和重金属)造成的结构不正常的蛋白质,部分介导生物的抗逆
性[16鄄17],因此它在逆境下对维持细胞的生存能力似乎是不可缺少的。 佛手低温胁迫后 5鄄C2 的表达量明显上
调,过量的 26S 蛋白酶体将对佛手由于低温胁迫产生的一些不正常的蛋白质进行降解,以提高其对低温的抵
御能力。
硫氰酸酶(Rhodanese domain protein)能使有毒的氰化物转变为无毒的硫氰酸盐,具有使植物组织解毒的
功能[18]。 而在佛手低温胁迫后明显上调的 6鄄C30 高度同源于拟南芥逆境中高表达的 Rhodanese domain。 植
物在低温胁迫下容易积累有毒的中间物质,硫氰酸酶能够减少其中氰化物对植株造成的伤害。
8鄄6鄄39鄄1同源于拟南芥缺铁激发的病原无毒蛋白(Avirulence protein, Avr)基因,此基因的作用机制是与抗
性基因 R(Resistance gene, 简称 R基因)相互识别、结合而作用从而增加植物对胁迫环境的适应性。 具体作用机
制是 R基因的受体蛋白识别特定的 avr基因产物,从而激发含有蛋白激酶的信号传递,诱导植物抗性表达[19]。
转座酶(Ac鄄like transposase protein)和逆转座子蛋白(Retrotransposon鄄like protein)都被认为和植物的胁迫
抗性有一定关系,7鄄6鄄42 同源于拟南芥的 Ac鄄like transposase,3鄄G17 同源于水稻的 Retrotransposon鄄like,它们在佛
手低温胁迫后表达量都明显增加。 转座酶与抗病基因核糖体蛋白 S5(RPS5)有一定关系[20],而逆转座子蛋白
与水稻[21]、小麦[22]、玉米[23]和烟草[24]抵御冷害逆境有关,表明佛手在逆转座子基因功能性上与其它作物在
这个方面具有一定的共性。
植物受病原物侵染时常产生一些发病相关蛋白(Pathogenesis鄄related Proteins,简称 PR蛋白)进行抵御,茁鄄
1,3鄄葡聚糖酶(茁鄄1,3鄄glucanase)即是其中之一[25]。 3鄄G15 98%同源于受乙烯胁迫的甜橙中分离鉴定的 茁鄄1,
3鄄glucanase[26],同时 81%同源于受寒冷胁迫诱导的“Fortune冶柑橘(克莱门氏小柑橘 x 酸桔)中分离鉴定的 茁鄄
1,3鄄glucanase[27]。 茁鄄1,3鄄glucanase在佛手低温胁迫后表达量明显增加,它的增加能加速 茁鄄1,3鄄葡聚糖的水
解[28],水解的寡糖产物被认为是植物防御反应的重要激发子。
3. 3摇 细胞壁代谢相关基因
佛手低温胁迫下获得的差异片段中,有 3 个片段的功能与细胞壁组分和细胞壁代谢相关,它们通过增厚
细胞壁、调整细胞壁的成分,从而增加佛手对低温的耐受能力,其对应功能是:纤维素合酶(Cellulose synthase
protein)、伸展蛋白(Extensin鄄like protein)、葡聚糖转葡糖苷酶(Xyloglucanendotransglycosylase,XET)。
纤维素和伸展蛋白是植物细胞壁的主要组成成分,7鄄6鄄5 和 7鄄6鄄33鄄1 高度同源于拟南芥的 Cellulose
synthase和 Extensin鄄like,这 2 个基因在佛手低温胁迫后表达量的都增加。 可以被认为是在受到低温胁迫时,
佛手通过加强细胞壁合成能力,加厚细胞壁来抵御低温对它的伤害,同时提高其抵御寒冷的能力[29]。 同时佛
手的伸展蛋白基因 100%同源于香橼在病毒胁迫下获得 cDNA片段[30],此片段在病毒胁迫后香橼中也是上调
表达,伸展蛋白的积累量与细胞经胁迫后受到的伤害程度呈正相关[31],这也在一定程度上证明了佛手抗寒性
低在-4益的低温下细胞已经受到伤害[32]。
7鄄3鄄29 与拟南芥的 Xyloglucanendotransglycosylase高度同源,XET 能够改变植物细胞壁主要成分,因此在
形态学发生和组织形成过程中起着至关重要的作用[33]。 拟南芥中存在着 XET 基因家族,其中 TCH4 能够迅
速的对低温进行反应,通过增加 TCH4 的表达量调整植物细胞壁的成分、细胞大小、形状,从而增加对低温的
抗性。
3. 4摇 抗氧化性相关基因
细胞的抗氧化能力与植物的抗寒性呈正相关的。 植物遭遇低温胁迫或经历低温锻炼其实都是经历一个
3061摇 5 期 摇 摇 摇 陈文荣摇 等:佛手低温胁迫相关基因的差异表达 摇
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氧化胁迫的过程。 低温下由于植物对 O2 的利用能力降低,多余的 O2 能在代谢过程中被转化成对植物有毒害
作用的活性氧。 故过剩的 O2 对需 O2 生物有潜在毒性,必须通过植物抗氧化系统及时清除。
8鄄3鄄10 同源于过氧化物酶(POD)基因,并在佛手低温胁迫后基因表达量增加。 这说明低温对 POD 有一
定诱导作用,而低温诱导产生的 POD一定程度缓解了植物氧化性伤害;但随氧化程度的加重,植物细胞受到
伤害加重甚至死亡,这些抗氧化酶合成的量也将逐渐降低并最终失活。
硫氧还蛋白(Thioredoxin family protein)在维持细胞氧化还原平衡上起着重要作用[34],8鄄4鄄29鄄3同源于拟
南芥的 thioredoxin family。 硫氧还蛋白 M1 型基因 AtTRX m1 与生物环境胁迫有一定的相关性,尤其在逆境胁
迫引起的氧化胁迫中,蛋白质中半胱氨酸残基易被活性氧氧化,在蛋白质分子内或分子间形成较稳定的二硫
键(—S—S—),这些被氧化半胱氨酸残基能为 TRX系统还原,从而恢复其功能,除此之外,Trx 还直接或间接
调控植物抗氧化保护酶系统的活性[35],因此,本研究中 TRX的上调表达能够增强植物对逆境的耐受力。
3. 5摇 其他重要功能基因
6鄄C22 高度同源于拟南芥的 ATP鄄binding转运体(ABC)基因,从半定量结果来看,佛手的 ABC 转运体基
因在低温胁迫后表达量明显上调。 Moussatova等[36]认为 ABC 转运体是一种整合的膜蛋白,可以在有 ATP 的
前提下把细胞所产生的毒素和异生素转运出细胞外[37鄄38]。 而从植物适应胁迫环境是一个需要 ATP 的过程来
推测,循环电子传递或叶绿体呼吸电子传递可能会提供额外的 ATP 以适应低温胁迫下一些耗能的反应[39鄄40]。
低温胁迫下 ABC 转运体的表达量增加,佛手可供给的 ATP 的增加,从而对低温胁迫下的佛手起保护作用。
1鄄C1 同源于亚精胺 /腐胺转运通透酶 potB 基因,在低温胁迫后表达量增加。 多胺广泛存在于生物细胞
中,是一类低分子脂肪含氮物,多胺与植物的抗逆性关系密切,包括水分胁迫、温度胁迫和盐胁迫。 在逆境胁
迫下,植物细胞内多胺含量及合成酶的活性显著上升,所以用于转运多胺的通透酶的量也将上升,以提高对增
加的亚精胺和腐胺的转运能力[41]。
综上所述,佛手受低温胁迫时有一个复杂的生理和分子调控下的抵抗机制。 低温胁迫下,有大量相关基
因表达或差异表达,根据基因功能分析,其中与植物逆境应答和光合作用有关的基因的下调表达可能是造成
佛手寒敏感的主要原因。 要找到佛手寒敏感机制的关键基因及信号传导机制还有待于更深入和广泛的研究。
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6061 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 33,No. 5 March,2013(Semimonthly)
CONTENTS
Frontiers and Comprehensive Review
The effect of nitrogen deposition on forest soil organic matter and litter decompostion and the microbial mechanism
WANG Jingyuan, ZHANG Xinyu, WEN Xuefa, et al (1337)
…………………
………………………………………………………………………
Advances and the effects of industrial hemp for the cleanup of heavy metal pollution
LIANG Shumin, XU Yanping, CHEN Yu,et al (1347)
…………………………………………………
……………………………………………………………………………
A review for evaluating the effectiveness of BMPs to mitigate non鄄point source pollution from agriculture
MENG Fande, GENG Runzhe, OU Yang, et al (1357)
……………………………
……………………………………………………………………………
Progresses in dendrochronology of shrubs LU Xiaoming, LIANG Eryuan (1367)………………………………………………………
Autecology & Fundamentals
The characteristics of nocturnal sap flow and stem water recharge pattern in growing season for a Larix principis鄄rupprechtii plan鄄
tation WANG Yanbing, DE Yongjun, XIONG Wei, et al (1375)…………………………………………………………………
Effects of soil drought stress on photosynthetic characteristics and antioxidant enzyme activities in Hippophae rhamnoides Linn.
seedings PEI Bin, ZHANG Guangcan, ZHANG Shuyong, et al (1386)…………………………………………………………
Diurnal activity time budget of P侉re David忆s deer in Hubei Shishou Milu National Nature Reserve, China
YANG Daode,LI Zhuyun, LI Pengfei,et al (1397)
……………………………
…………………………………………………………………………………
Sublethal effects of three insecticides on the reproduction and host searching behaviors of Sclerodermus sichuanensis Xiao
(Hymenoptera: Bethytidae) YANG Hua, YANG Wei, YANG Chunping, et al (1405)…………………………………………
Population, Community and Ecosystem
Seasonal succession of zooplankton in Sansha Bay, Fujian XU Jiayi, XU Zhaoli (1413)………………………………………………
Biomass production and litter decomposition of lakeshore plants in Napahai wetland, Northwestern Yunnan Plateau, China
GUO Xuhu, XIAO Derong, TIAN Kun,et al (1425)
…………
………………………………………………………………………………
The flora and species diversity of herbaceous seed plants in wetlands along the Xin忆anjiang River from Anhui
YANG Wenbin, LIU Kun, ZHOU Shoubiao (1433)
………………………
…………………………………………………………………………………
Spatial鄄temporal variation of root鄄associated aerobic bacterial communities of phragmites australis and the linkage of water quality
factors in constructed
wetland XIONG Wei, GUO Xiaoyu, ZHAO Fei (1443)…………………………………………………………………………………
Temporal dynamics and influencing factors of leaf respiration for three temperate tree species
WANG Zhaoguo, WANG Chuankuan (1456)
…………………………………………
………………………………………………………………………………………
Environmental controls on water use efficiency of a poplar plantation under different soil water conditions
ZHOU Jie, ZHANG Zhiqiang, SUN Ge, et al (1465)
……………………………
………………………………………………………………………………
An analysis of calcium components of Artemisia ordosica plant on sandy lands in different ecological regions
XUE Pingping,GAO Yubao, HE Xingdong (1475)
…………………………
…………………………………………………………………………………
Effects of alpine meadow plant communities on soil nematode functional structure in Northern Tibet, China
XUE Huiying, HU Feng, LUO Daqing (1482)
…………………………
………………………………………………………………………………………
Soil fauna diversity of abandoned land in a copper mine tailing area ZHU Yongheng, SHEN Fei, YU Jian, et al (1495)……………
Effects of ciprofloxacin on microbial biomass carbon and carbon metabolism diversity of soil microbial communities
MA Yi, PENG Jinju, WANG Yun, et al (1506)
…………………
……………………………………………………………………………………
Estimation of ecological water demands based on ecological water table limitations in the lower reaches of the Liaohe River Plain,
China SUN Caizhi, GAO Ying, ZHU Zhengru (1513)……………………………………………………………………………
Landscape, Regional and Global Ecology
The ecological security patterns and construction land expansion simulation in Gaoming
SU Yongxian, ZHANG Hong忆ou, CHEN Xiuzhi, et al (1524)
………………………………………………
……………………………………………………………………
Root features of typical herb plants for hillslope protection and their effects on soil infiltration
LI Jianxing,HE Binghui,CHEN Yun (1535)
…………………………………………
………………………………………………………………………………………
The dynamic change of the thermal environment landscape patterns in Beijing,Shanghai and Guangzhou in the recent past decade
MENG Dan, WANG Mingyu, LI Xiaojuan, et al (1545)
…
……………………………………………………………………………
Change trends and driving factors of base flow in Kuye River Catchment
LEI Yongnan, ZHANG Xiaoping, ZHANG Jianjun, et al (1559)
………………………………………………………………
…………………………………………………………………
Photosynthetic characteristics, biomass allocation, C,N and P distribution of Schima superba seedlings in response to simulated
nitrogen deposition LI Mingyue, WANG Jian, WANG Zhenxing, et al (1569)……………………………………………………
Effect of iron slag adding on methane production, oxidation and emission in paddy fields
WANG Weiqi, LI Pengfei, ZENG Congsheng, et al (1578)
……………………………………………
………………………………………………………………………
Resource and Industrial Ecology
Antioxidative system and chlorophyll fluorescence of Zizania latifolia Turcz. plants are affected by Ustilago esculenta infection
YAN Ning, WANG Xiaoqing, WANG Zhidan, et al (1584)
………
………………………………………………………………………
Analysis of cold鄄regulated gene expression of the Fingered Citron(Citrus medica L. var. sarcodactylis Swingle)
CHEN Wenrong, YE Jiejun, LI Yongqiang, et al (1594)
………………………
…………………………………………………………………………
Hosts preference of Echinothrips americanus Morgan for different vegetables ZHU Liang, SHI Baocai, GONG Yajun, et al (1607)…
Induction effects of jasmonic acid on tannin content and defense鄄related enzyme activities in conventional cotton plants
YANG Shiyong, WANG Mengmeng, XIE Jianchun (1615)
………………
…………………………………………………………………………
Effects of irrigation with paper mill effluent on growth and nutrient status of Populus tomentosa seedlings
WANG Ye, XI Benye, CUI Xiangdong, et al (1626)
……………………………
………………………………………………………………………………
Water use efficiency of Jiangsu Province based on the data envelopment analysis approach
ZHAO Chen,WANG Yuan,GU Xueming, et al (1636)
……………………………………………
……………………………………………………………………………
Research Notes
Characteristics of precipitation distribution in Pinus tabulaeformis plantations under different canopy coverage in Taiyue Mountain
ZHOU Bin, HAN Hairong, KANG Fengfeng,et al (1645)
……
…………………………………………………………………………
Driving factor analysis on the vegetation changes derived from the Landsat TM images in Beijing JIA Baoqun (1654)………………
Effects of Mikania micrantha wilt virus infection on photosynthesis and the activities of four enzymes in Mikania micrantha H. B. K.
WANG Ruilong, PAN Wanwen, YANG Jiaoyu, et al (1667)………………………………………………………………………
《生态学报》2013 年征订启事
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进生态学研究深入发展,为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务、为国民经济建设和发展服务。
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迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、新方法、新技术介绍;新书评价和
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第 33 卷摇 第 5 期摇 (2013 年 3 月)
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