全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 32 卷 第 14 期摇 摇 2012 年 7 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
海滨沙地砂引草对沙埋的生长和生理适应对策 王摇 进,周瑞莲,赵哈林,等 (4291)……………………………
外源 K+和水杨酸在缓解融雪剂对油松幼苗生长抑制中的效应与机理 张摇 营,李法云,严摇 霞,等 (4300)…
钱塘江中游流域不同空间尺度环境因子对底栖动物群落的影响 张摇 勇,刘朔孺,于海燕,等 (4309)…………
贡嘎山东坡非飞行小型兽类物种多样性的垂直分布格局 吴永杰,杨奇森,夏摇 霖,等 (4318)…………………
基于斑块的红树林空间演变机理分析方法 李春干,刘素青,范航清,等 (4329)…………………………………
亚热带六种天然林树种细根养分异质性 熊德成,黄锦学,杨智杰,等 (4343)……………………………………
浙江省植被 NDVI动态及其对气候的响应 何摇 月,樊高峰,张小伟,等 (4352)…………………………………
亚热带 6 种天然林树种细根呼吸异质性 郑金兴,熊德成,黄锦学,等 (4363)……………………………………
亚高山 /高山森林土壤有机层氨氧化细菌和氨氧化古菌丰度特征 王摇 奥,吴福忠,何振华,等 (4371)………
耕作方式对紫色水稻土轻组有机碳的影响 张军科,江长胜,郝庆菊,等 (4379)…………………………………
火烧对长期封育草地土壤碳固持效应的影响 何念鹏,韩兴国,于贵瑞,等 (4388)………………………………
闽江河口潮汐湿地二氧化碳和甲烷排放化学计量比 王维奇,曾从盛,仝摇 川,等 (4396)………………………
2010 年夏季珠江口海域颗粒有机碳的分布特征及其来源 刘庆霞,黄小平,张摇 霞,等 (4403)………………
新疆冷泉沉积物葡萄糖利用细菌群落多样性的稳定同位素标记分析 楚摇 敏,王摇 芸,曾摇 军,等 (4413)……
土壤微生物群落多样性解析法:从培养到非培养 刘国华,叶正芳,吴为中 (4421)………………………………
伊洛河河岸带生态系统草本植物功能群划分 郭屹立,卢训令,丁圣彦 (4434)…………………………………
濒危植物蒙古扁桃不同地理种群遗传多样性的 ISSR分析 张摇 杰,王摇 佳,李浩宇,等 (4443)………………
强潮区较高纬度移植红树植物秋茄的生理生态特性 郑春芳,仇建标,刘伟成,等 (4453)………………………
冬季高温对白三叶越冬和适应春季“倒春寒冶的影响 周瑞莲,赵摇 梅,王摇 进,等 (4462)……………………
中亚热带细柄阿丁枫和米槠群落细根的生产和死亡动态 黄锦学,凌摇 华,杨智杰,等 (4472)…………………
欧美杨水分利用效率相关基因 PdEPF1 的克隆及表达 郭摇 鹏,金摇 华,尹伟伦,等 (4481)……………………
再力花地下部水浸提液对几种水生植物幼苗的化感作用 缪丽华,王摇 媛,高摇 岩,等 (4488)…………………
无致病力青枯雷尔氏菌对烟草根系土壤微生物脂肪酸生态学特性的影响
郑雪芳,刘摇 波,蓝江林,等 (4496)
………………………………………
……………………………………………………………………………
基于更新和同化策略相结合的遥感信息与水稻生长模型耦合技术的研究
王摇 航,朱摇 艳,马孟莉,等 (4505)
………………………………………
……………………………………………………………………………
温度和体重对克氏双锯鱼仔鱼代谢率的影响 叶摇 乐,杨圣云,刘摇 敏,等 (4516)………………………………
夏季西南印度洋叶绿素 a分布特征 洪丽莎,王春生,周亚东,等 (4525)…………………………………………
大沽排污河生态修复河道水质综合评价及生物毒性影响 王摇 敏,唐景春,朱文英,等 (4535)…………………
李肖叶甲成虫数量及三维空间格局动态 汪文俊,林雪飞,邹运鼎,等 (4544)……………………………………
专论与综述
基于景观格局的城市热岛研究进展 陈爱莲,孙然好 ,陈利顶 (4553)……………………………………………
沉积物质量评价“三元法冶及其在近海中的应用 吴摇 斌,宋金明 ,李学刚,等 (4566)…………………………
问题讨论
中国餐厨垃圾处理的现状、问题和对策 胡新军,张摇 敏,余俊锋,等 (4575)……………………………………
研究简报
稻秸蓝藻混合厌氧发酵沼液及其化学物质对尖孢镰刀菌西瓜专化型生长的影响
刘爱民,徐双锁,蔡摇 欣,等 (4585)
………………………………
……………………………………………………………………………
佛山市农田生态系统的生态损益 叶延琼,章家恩,秦摇 钟,等 (4593)……………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*314*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*33*
室室室室室室室室室室室室室室
2012鄄07
封面图说: 噶龙山南坡的高山湖泊———喜马拉雅山南坡的嘎龙山光照强烈、雨量充沛,尽管是海拔 4500 多米的高寒地区,山上
的草甸依然泛着诱人的翠绿色,冰川和雪山的融水汇集在山梁的低洼处形成了一个又一个的高山湖泊,由于基底的
差别和水深的不一样,使得纯净清澈的冰雪融水在湖里呈现出不同的颜色,湖面或兰或绿、颜色或深或浅,犹如一块
块通体透明的翡翠镶嵌在绿色的绒布之中。 兰天下面,白云落在山间,通往墨脱的公路像丝带一样随随便便地缠绕
着,一幅美丽的自然生态画卷就这样呈现在你的面前。
彩图提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 32 卷第 14 期
2012 年 7 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 14
Jul. ,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基金(31100489);辽宁省重点农业攻关计划项目“耐旱、耐盐碱速生杨树品种吴屯杨(WTI)的选育冶 (2008207001);中
央高校基本科研业务费资助项目(DC12010204)
收稿日期:2011鄄07鄄04; 摇 摇 修订日期:2012鄄03鄄13
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: jgb@ dlnu. edu. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201107040996
郭鹏,金华, 尹伟伦, 夏新莉, 姜国斌.欧美杨水分利用效率相关基因 PdEPF1 的克隆及表达.生态学报,2012,32(14):4481鄄4487.
Guo P, Jin H, Yin We L,Xia X L, Jiang G B. The cloning and expression of WUE鄄related gene (PdEPF1) in Populus deltoides伊Populus nigra. Acta
Ecologica Sinica,2012,32(14):4481鄄4487.
欧美杨水分利用效率相关基因
PdEPF1 的克隆及表达
郭摇 鹏1,金摇 华1, 尹伟伦2, 夏新莉2, 姜国斌1,*
(1. 大连民族学院环境与资源学院, 大连摇 116600; 2. 北京林业大学 生物学院, 北京摇 100083)
摘要:提高植物水分利用效率(WUE)是未来解决我国甚至世界干旱缺水的最重要手段之一。 在对植物 WUE 的众多研究方法
中,大多集中在生理手段,但通过分子生物学手段研究其表达调控机制的较少。 欧美杨(Populus deltoides伊Populus nigra)是中纬
度地区最适合种植的短轮伐期工业用材集约经营树种之一。 近年来我国引进了许多优良的欧美杨无性系用于营造大面积的速
生丰产林并取得很好的经济和社会效益。 但高耗水量的缺点限制了其进一步的推广。 通过基因芯片技术从欧美杨中找到一个
可能调控 WUE的基因鄄PdEPF1. 荧光定量表达进一步验证了这一结果。 荧光定量表达分析表明该基因受 ABA、盐、冷、干旱等
胁迫诱导表达。 组织特异表达分析说明 PdEPF1 基因在顶端叶和根中有表达,成熟叶衰老叶中则无表达。 克隆到启动子分析
表明该启动子含有多种干旱响应元件(drought response elememt),赤霉素响应元件(GA response elememt),低温响应元件(cold
response elememt),ABA响应元件(ABA response elememt)等逆境相关的作用元件。
关键词:水分利用效率; 欧美杨; PdEPF1 基因;逆境
The cloning and expression of WUE鄄related gene (PdEPF1) in Populus deltoides伊
Populus nigra
GUO Peng1, JIN Hua1, YIN Weilun2,XIA Xinli2, JIANG Guobin1,*
1 College of Environment and Resources, Dalian Nationalities University, Dalian 116600, China
2 College of Forestry, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China
Abstract: Water鄄use efficiency (WUE) is crucial to plant survival, yield and vegetation dynamics. Many researches
trended to reduce water use by more crop per drop. Althoughmuch progresses have been achieved in determining the
physiological mechanisms of WUE, there is few report on the genetic controls of WUE. The first gene ERECTA, which t
promotes WUE, was shown to decrease stomatal density and be involved in the positive regulation of photosynthetic
capacity.
The EPIDERMAL PATTERNING FACTOR 1 ( EPF1) gene identified in Arabidopsis is expressed specifically in
stomatal cells and precursors. EPF1 controls stomatal patterning through the regulation of asymmetric cell division, its
activity depends on the TOO MANY MOUTHS receptor鄄like protein and ERECTA family receptor kinases, suggesting that
EPF1 provides a positional cue interpreted by these receptors. A mutation of EPF1 results in increased stomatal density and
violation of the one鄄cell鄄spacing rule ( clustering of stomata) . However, there is no report on the relationship between
AtEPF1 and WUE.
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The cottonwood poplar, Populus deltoides伊Populus nigra, is one of the most important species in large鄄scale forestation
in China. However, its high water consumption is a key factor limiting its growth in arid and semiarid regions. Identifcation
of genes increasing WUE in this species is important for understanding stress responses and improvement of this species.
In this study, microarray analysis between poplar genotypes NE鄄19 (P. nigra伊(P. deltoides伊P. nigra)) with the
higher WUE and DN鄄2 (P. deltoides伊P. nigra) with a lower WUE,was performed. PdEPF1 from NE鄄19,one of the WUE鄄
related genes, was identified, strongly expressed in immature leaves and roots, but not in senescent leaves, functional
leaves and the stem. This gene is strongly induced by drought, abscisic acid and high salt levels, and enhanced by
gibberellic acid. To unvarel the mechanism responsible for the inducible expression of PdEPF1 by different stresses, a
1090鄄bp PdEPF1 promoter fragment was isolated by the adaptor PCR with reference to the transcriptional start site
determined from the PdEPF1 cDNA sequence. The PdEPF1 promoter contains CAAT and TATA motifs located at
nucleotides -204 and -35 relative to the transcriptional start site, respectively. Each of these motifs has characteristics of
eukaryotic gene promoters. Interestingly,, the 1090鄄bp promoter region contained several motifs based on the computer
prediction, such as a W鄄box (a GA鄄responsive element), an MYC binding site, an early response to dehydration binding
site, and a controlling guard cell鄄specific gene expression binding site. This indicate, that the stress鄄inducible expression of
PdEPF1 is regulated at the level of transcription.
Key Words: water use efficiency; Populus deltoids; PdEPF1 gene; stress
水对生命体有着十分重要的作用,它也影响着地球表面植物的种类和分布[1]。 在影响植物的诸多生态
因子中,水分匮乏所造成的危害超过了其它一切逆境因子的总和。 随着人口增加,工业化、城市化的加剧,以
及全球气候变化,世界性的干旱缺水趋势将继续加重。 我国是一个水资源非常匮乏的国家,农林用水占到所
用水资源的 70%左右。 除采取工程、农艺措施以及减少农田水分的径流、蒸发、渗漏损失外,依托提高植物本
身的水分利用效率(water use efficiency,WUE) 是未来实现生物节水的中心和潜力所在[2]。
欧美杨树(Populus deltoides 伊 Populus nigra)是中纬度地区最适合的短轮伐期工业用材集约经营树种之
一[3]。 近年来我国引进了许多优良的美洲黑杨无性系用于营造大面积的速生丰产林并已取得很好的经济效
益。 但欧美杨树虽然速生但耗水量很大。 因此,要将其引入水分不足的干旱半干旱地区,筛选高水分利用效
率(WUE )的品系是前提[4]。 尽管在生理方面,已经有多种鉴定植物品种之间以及无性系之间水分利用效率
的方法[5]。 但探索植物水分利用效率分子生物学方面的研究较少,ERECTA 基因在 2005 年首次在拟南芥中
发现可提高植物水分利用效率,其机理是通过降低气孔密度和提高光合反应中心活性[6]。 除此之外,拟南芥
AtEPF1 基因也能够降低气孔密度,进而调控 WUE,但该基因在其它物种特别是木本植物里的研究还未见报
道。 本文首先鉴定了 3 个无性系之间的水分利用效率的差异性。 进而通过基因芯片技术克隆到了一个与水
分利用效率相关的基因鄄PdEPF1 基因。 并对该基因的诱导表达和组织特异性表达进行了分析。
1摇 材料和方法
1. 1摇 试验材料及处理
试验在北京林业大学温室内进行。 试验材料为欧美杨杂交无性系,DN鄄 2(Populus deltoides 伊Populus
nigra); R鄄270(Populus deltoides伊Populus nigra) ;NE鄄19(Populus nigra伊(Populus deltoides伊Populus nigra))。
无性系插穗于 2008 年 4 月 1 日栽于塑料盆中,盆高 30 cm, 内径 25 cm. 培养土为苗圃熟土(17 份) 、细
沙(2 份) 、草炭土(1 份) 混合而成。 土壤饱和持水量为 20. 82% , 各无性系插穗大小和质量尽可能保持一
致,每盆栽 1 株,在充分供水条件下培养。 7 月苗高达 30 cm 时开始控水试验至 10 月结束。 控水试验采用完
全随机区组设计,1 种水分处理:充分供水,饱和土壤含水量的 80 ℅。 每个处理每无性系 6 盆,每次浇水在
8:00—9:00 间完成,每月施肥 1 次,充分保证养分的供应。
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1. 2. 1摇 WUEL 的测定
长期水分利用效率(long鄄term water use efficiency, WUEL )的测定:分别在 6 月和 10 月,即控水试验开始
前和结束后进行生物量的测定,测定时各处理、各无性系选生长中等的苗木 3 株,拔出、洗净,放入烘箱中 105
益杀青 30 min,70 益烘至恒重,用万分之一电子感应天平称重,用减重法测得控水期间生物量的累计值。 控
水期间生物量与累计浇水量之比即为 WUEL,用每毫升水生成的多少毫克干物质来表示,单位为 mg / mL。
1. 2. 3摇 PdEPF1 基因的基因芯片技术
基因芯片技术由深圳华大基因提供
(1)总 RNA的提取
总 RNA的提取参照改造过的 CTAB法进行[7]。
(2) 目的基因克隆及序列测定
以欧美杨叶片为材料提取总 RNA,用宝生物(TaKaRa,大连)试剂盒进行反转录。 通过设计引物 GP1: 5忆鄄
CA(C / T) CA (A / G) A (G / C) TGAAGC (A / T) GATCC鄄3忆 and GP2: 5忆鄄GGAGG (A / G / C) GGCAT (A / G / T)
ATGTCAT(A / G)鄄3忆克隆得到 PdEPF1 基因全长。 PCR 扩增体系体积(25滋l),PCR 扩增反应程序为:94 益 5
min, 预变性后 94 益 50 s,58 益 50 s,72 益 1. 2 min,共 35 个循环。 目的片段的克隆参照 PMD鄄18 体系。 序列
测定由上海生工生物工程有限公司完成。
(3) realtime鄄PCR 分析
分别摘取 DN鄄2、NE鄄19、R鄄270 顶端叶以及 NE鄄19 半成熟叶、9—12 功能叶、衰老叶、根用于提取总 RNA,
反转录成 cDNA。
对于 PdEPF1 基因的表达分析,选取 3 株长势类似的欧美杨苗进行研究。 盐处理,将 2 L 浓度为 300
mmol / L NaCl的盐溶液进行浇灌,并分别在 0、2、4、6 和 12 h 摘取植物顶端叶速冻于液氮中,然后在-80 益超
低温冰箱中保存备用。 干旱处理,将长势类似的欧美杨苗放于室外自然干旱,并分别在 0、1、2、4、8 h 摘取顶
端叶置于液氮中,然后在-80 益超低温冰箱中保存备用。 ABA处理采用 250 mmol / L ABA的盐溶液进行处理
1、2、4、8、12 h,在-80 益超低温冰箱中保存备用。 GA 处理采用 200 滋mol / L 浓度的溶液进行喷施分别在 0
min、0. 25 min、0. 5 h、1 h、2 h摘取植物叶片速冻于液氮中,然后在-80 益超低温冰箱中保存备用。
分别提取他们的总 RNA 反转录成 cDNA 用于荧光定量 PCR 分析,其特异引物对为 ER5: 5忆鄄
GCATATGAATGATGACCCCGAACTTGC鄄3忆 ER3: 5忆鄄GCCTCCTCATGTTGT CTGTCGCAGAAG鄄3忆。
1. 2. 4摇 PdEPF1 基因启动子的克隆。
根据毛果杨的基因组序列直接设计特异引物在欧美杨基因组里克隆该基因的启动子。 其特异引物对为
PER5:5忆鄄GAATATGTATTATTACACCAAACATAC鄄3忆 PER3: 5忆鄄CACTACTTATGATGT CAGTAGATGTTG鄄3忆。
2摇 结果与分析
2. 1摇 不同水分处理下无性系间长期水分利用效率(WUEL)差异分析
随着水分胁迫的加重,WUEL 呈现上升趋势。 同一水分处理下,无性系间 WUEL 差异显著(妆<0. 01),结
果显示:NE鄄19 在所有水分处理下表现最优(在充分浇水、中度胁迫、严重干旱时的长期水分利用效率分别为
2. 41 mg / mL、2. 53 mg / mL、2. 61 mg / mL),R鄄 270 次之(2. 12 mg / mL、2. 33 mg / mL、2. 25 mg / mL),DN鄄 2 最低
(1. 98 mg / mL、2. 02 mg / mL、2. 25 mg / mL)。
2. 2摇 利用芯片技术 PdEPF1 基因的获得
为了消除不同父母本之间遗传差异,本文挑选了父母本相同的 DN鄄2和 NE鄄19 作为基因芯片技术的试验
材料。 结果表明 PdEPF1 基因的表达与 WUE相关联,分别在 6 月和 8 月在 WUE高的 R鄄270 品系中 PdEPF1
基因的表达量也较高. WUE 低的 DN鄄2品系中 PdEPF1 基因的表达量也较低(图 1)。 Real鄄PCR结果也与基
因芯片的结果一致,证明该结果具备可靠性。
2. 3摇 欧美杨 PdEPF1 基因核苷酸和氨基酸的序列
对欧美杨 PdEPF1 基因核苷酸序列和氨基酸的序列测定分析结果表明 PdEPF1 基因 编码 360 个核苷酸,
3844摇 14 期 摇 摇 摇 郭鹏摇 等:欧美杨水分利用效率相关基因 PdEPF1 的克隆及表达 摇
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摇 图 1摇 PdEPF1 基因芯片技术的信号值在 DN鄄2 和 NE鄄19 无性系
之间的差异分析
Fig: 1摇 comparisons of microarray of PdEPF1 gene between DN鄄
2 and NE鄄19 clone
相同字母代表差异不显著,不同字母代表差异显著
120 个氨基酸,其中具有 7 个相同的半胱氨酸(图 2)。
相关文献证明这种氨基酸在信号转导过程中具有十分
重要的作用。 拟南芥 EPF1 基因已被证明作为类受体
蛋白激酶家族的膜外配体蛋白。 其在植物发育过程中
意义重大,调控了气孔的发育和分布。
2. 4摇 PdEPF1 基因的组织表达
为了确定 PdEPF1 基因的组织特异性表达特征,我
们分别采取了欧美杨不同组织如顶端叶,功能叶,衰老
叶,茎,根。 从图中可以看出 PdEPF1 基因在未成熟叶
和根中表达最高(图 3),这可能是该基因参与了植物生
长发育的过程。 RT鄄PCR与 Real鄄PCR结果一致。
2. 5 摇 欧美杨 PdEPF1 基因在不同胁迫处理下的表达
分析
利用荧光定量技术对 PdERECTA 基因 NE鄄 19 品系
在不同胁迫中的表达特性进行分析。 结果显示,
PdERECTA 基因在盐、冷、脱水、ABA 处理过程中都表
达量升高。 说明该基因受多种胁迫诱导(图 4)。 另外
我们在其他品系做的趋势也是这样。 RT鄄PCR与 Real鄄PCR结果一致。
图 2摇 PdEPF1 基因的核苷酸序列及推测的氨基酸序列
Fig. 2摇 Full鄄length nucleotide and deduced amino acid sequences of PdEPF1
2. 6摇 欧美杨 PdEPF1 基因启动子的序列分析
经测序,获得了大约 1300bp大小的核苷酸片段,该片段含有典型的 TATA鄄BOX、CACA鄄BOX等元件;另外
根据软件预测,PdEPF1 基因启动子含有多种抗逆相关的响应元件,包括干旱响应元件( drought response
elememt),赤霉素响应元件(GA response elememt),低温响应元件( cold response elememt),ABA 响应元件
(ABA response elememt)等。 另外还有我们感兴趣的控制气孔生长的响应元件(stoma response elememt),这进
一步暗示了其可能调控气孔的生长。
3摇 讨论
植物水分利用效率是蓝色革命更加具体的思想和举措,是未来农业发展的关键和潜力所在[8]。 但水分
利用效率是一个调控因素十分复杂的生理指标。 它不仅受内在因素影响,同时也为环境因素所调控,并且还
受到两因素互作的影响[9]。 杨树为我国北方地区种植面积最大的人工林。 其生长快的特点为生产、生活、生
态提供了有力的保障,但其“抽水机冶的特点也限制了其发挥更大的作用。 筛选较高水分利用效率的杨树品
种意义重大。 我们这里试图通过基因手段来研究北美黑杨水分利用效率应该具有特殊的价值。
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图 3摇 欧美杨 PdEPF1 基因在不同组织中的表达分析
Fig. 3摇 Tissue鄄specific expression of PdEPF1 under normal conditions in Populus deltoides伊Populus nigra
图 4摇 欧美杨 PdEPF1 基因在不同处理下的表达分析
Fig. 4摇 Expression Patterns of PdEPF1 in Populus deltoides伊Populus nigra. Error bars represent SE for three independent experiments
实验重复 3 次
植物水分利用效率在种间有差异已被证明[10],但种内差异性还并没深入确定。 通过WUE 直接指标即单
位耗水生物量的积累和间接指标即稳定碳同位素证明了北美黑杨在无性系之间也存在差异。 这为筛选高水
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图 5摇 PdEPF1 基因启动子在 PLACE数据库里顺式作用元件
Fig. 5摇 The cis鄄element of PdEPF1 promoter in the PLACE database
分利用效率品系提供了更多的手段(表 1)。
表 1摇 3 个欧美杨无性系(DN鄄2、R鄄270、NE鄄19)之间长期水分利用效率差异比较
Table 1摇 Comparison of WUEL among different Populus deltoides伊Populus nigra clones (DN鄄2、R鄄270、NE鄄19) under different water treatments
处理
Treatment
无性系
Clones
生物量 / mg
Biomass
耗水 / mL
Water deprivation
水分利用效率 / (mg / mL)
WUEL
充分浇水 DN鄄2 2. 37伊105 依3000B 1. 20伊105 依5000C 1. 98依0. 12C
Water well R鄄270 2. 59伊105 依2000B 1. 22伊105 依4000B 2. 12依0. 14B
NE鄄19 2. 96伊105 依3000A 1. 23伊105 依6000A 2. 41依0. 16A
轻度胁迫 DN鄄2 1. 51伊105 依1000B 0. 75伊105 依4000C 2. 02依0. 06C
Moderate drought R鄄270 1. 893伊105 依2000A 0. 76伊105 依6000A 2. 33依0. 1B
NE鄄19 1. 897伊105 依1000A 0. 75伊105 依7000BC 2. 53依0. 08A
严重胁迫 DN鄄2 1. 01伊105 依1000B 0. 45伊105 依5000C 2. 25依0. 1C
Serious drought R鄄270 1. 16伊105 依2000A 0. 46伊105 依6000A 2. 54依0. 12B
NE鄄19 1. 17伊105 依1000A 0. 45伊105 依8000BC 2. 61依0. 08A
摇 摇 *多重比较采用 q检验,显著性水准为 0. 01,不同字母表示差异显著
AtEPF1 基因在拟南芥中被证明的与气孔发育负相关的核酸片段[11],它由 360 个核苷酸组成,作为
ERECTA 和 TMM 基因家族的膜外受体的配体,对于改变气孔结构进而调控植物的光合能力作用很明显。 黑
杨 ERECTA 基因已被证明可以提高植物的水分利用效率,因此在黑杨基因组中研究 PdEPF1 基因意义重
大[12]。 另外基因芯片技术发现了一个可能控制水分利用效率的 AtEPF1 的同源基因。 该基因也是有 360bp,
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编码 120aa。 其与拟南芥中的 AtEPF1 具有较高的同源性。 其氨基酸同源性达 52% 。 他们具有 7 个相同的半
胱氨酸。 相关文献证明这种氨基酸在信号转导过程中具有十分重要的作用。 这也暗示了 PdEPF1 作为一种
小分量蛋白可能也跟 HSP 等蛋白一样具有分子伴侣的作用,通过与靶蛋白的相互作用从而改变其构象,进而
改变蛋白活性(图 1,图 2)。
为了进一步了解 PdEPF1 基因在不同胁迫条件下的表达,利用 RT鄄PCR 和荧光定量 PCR 方法对黑杨
PdEPF1 基因的表达进行了分析。 所有的材料是从一年生 R鄄 270 品系中获得。 并经液氮处理保存。 结果表
明 PdEPF1 在低温,干旱,高盐等逆境胁迫中表达量均有升高,但在 ABA 处理中 PdEPF1 基因快速积累并在
8h达到峰值,说明该基因参与了依靠 ABA途径的信号转导模式。 在盐胁迫处理时,PdEPF1 基因被诱导表达
明显,当处理 4h时表达量达到最大值,约为对照值的 5 倍;在干旱处理下,PdEPF1 基因开始并没有快速积
累,但处理 6h后也达到了表达量的最大值(约为对照值的 4 倍),这暗示其参与了渗透调节作用。 在 GA处理
下,PdEPF1 基因表达量 2h之内达到最大值,暗示了其可能参与了植物的生长发育(图 3,图 4)。
以往是通过研究植物在逆境胁迫下产生的基因来解决植物的抗逆问题,本研究通过发育相关的基因来解
决这个问题。 这将是抗逆分子生物学的一个新的思路和途径。
致谢:感谢北京林业大学生物学院尹伟伦院士的帮助。
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7844摇 14 期 摇 摇 摇 郭鹏摇 等:欧美杨水分利用效率相关基因 PdEPF1 的克隆及表达 摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 32,No. 14 July,2012(Semimonthly)
CONTENTS
Growth and physiological adaptation of Messerschmidia sibirica to sand burial on coastal sandy
WANG Jin,ZHOU Ruilian, ZHAO Halin,et al (4291)
…………………………………………
……………………………………………………………………………
Alleviation effect and mechanism of exogenous potassium nitrate and salicylic acid on the growth inhibition of Pinus tabulaeformis
seedlings induced by deicing salts ZHANG Ying, LI Fayun, YAN Xia, et al (4300)……………………………………………
Influence of different spatial鄄scale factors on stream macroinvertebrate assemblages in the middle section of Qiantang River Basin
ZHANG Yong,LIU Shuoru,YU Haiyan,et al (4309)
……
………………………………………………………………………………
Species diversity and distribution pattern of non鄄volant small mammals along the elevational gradient on eastern slope of Gongga
Mountain WU Yongjie, YANG Qisen, XIA Lin, et al (4318)……………………………………………………………………
A patch鄄based method for mechanism analysis on spatial dynamics of mangrove distribution
LI Chungan,LIU Suqing,FAN Huangqing,et al (4329)
……………………………………………
……………………………………………………………………………
Nutrient heterogeneity in fine roots of six subtropical natural tree species
XIONG Decheng,HUANG Jinxue,YANG Zhijie,et al (4343)
………………………………………………………………
………………………………………………………………………
Variation of vegetation NDVI and its response to climate change in Zhejiang Province
HE Yue, FAN Gaofeng, ZHANG Xiaowei, et al (4352)
…………………………………………………
……………………………………………………………………………
Heterogeneity in fine root respiration of six subtropical tree species
ZHENG Jinxing, XIONG Decheng, HUANG Jinxue, et al (4363)
……………………………………………………………………
…………………………………………………………………
Characteristics of ammonia鄄oxidizing bacteria and ammonia鄄oxidizing archaea abundance in soil organic layer under the subalpine /
alpine forest WANG Ao, WU Fuzhong, HE Zhenhua, et al (4371)………………………………………………………………
Effect of tillage systems on light fraction carbon in a purple paddy soil
ZHANG Junke, JIANG Changsheng,HAO Qingju,et al (4379)
…………………………………………………………………
……………………………………………………………………
Effects of prescribed fire on carbon sequestration of long鄄term grazing鄄excluded grasslands in Inner Mongolia
HE Nianpeng, HAN Xingguo, YU Guirui, et al (4388)
…………………………
……………………………………………………………………………
Stoichiometry of carbon dioxide and methane emissions in Minjiang River estuarine tidal wetland
WANG Weiqi, ZENG Congsheng, TONG Chuan, et al (4396)
……………………………………
……………………………………………………………………
Distribution and sources of particulate organic carbon in the Pearl River Estuary in summer 2010
LIU Qingxia, HUANG Xiaoping,ZHANG Xia, et al (4403)
……………………………………
………………………………………………………………………
The glucose鄄utilizing bacterial diversity in the cold spring sediment of Shawan, Xinjiang, based on stable isotope probing
CHU Min, WANG Yun,ZENG Jun, et al (4413)
……………
…………………………………………………………………………………
Culture鄄dependent and culture鄄independent approaches to studying soil microbial diversity
LIU Guohua, YE Zhengfang, WU Weizhong (4421)
……………………………………………
………………………………………………………………………………
The classification of plant functional types based on the dominant herbaceous species in the riparian zone ecosystems in the Yiluo
River GUO Yili, LU Xunling, DING Shengyan (4434)……………………………………………………………………………
Genetic diversity of different eco鄄geographical populations in endangered plant Prunus mongolica by ISSR Markers
ZHANG Jie, WANG Jia, LI Haoyu, ZHANG Huirong, et al (4443)
…………………
………………………………………………………………
Ecophysiological characteristics of higher鄄latitude transplanted mangrove Kandelia candel in strong tidal range area
ZHENG Chunfang, QIU Jianbiao, LIU Weicheng, et al (4453)
…………………
……………………………………………………………………
The effect of artificial warming during winter on white clover (Trifolium repens Linn): overwintering and adaptation to coldness
in late spring ZHOU Ruilian, ZHAO Mei, WANG Jin, et al (4462)……………………………………………………………
Estimating fine root production and mortality in subtropical Altingia grlilipes and Castanopsis carlesii forests
HUANG Jinxue, LING Hua, YANG Zhijie, et al (4472)
…………………………
…………………………………………………………………………
The cloning and expression of WUE鄄related gene (PdEPF1) in Populus deltoides伊Populus nigra
GUO Peng, JIN Hua, YIN Weilun,et al (4481)
……………………………………
……………………………………………………………………………………
The allelopathy of aquatic rhizome and root extract of Thalia dealbata to seedling of several aquatic plants
MIAO Lihua, WANG Yuan, GAO Yan,et al (4488)
……………………………
………………………………………………………………………………
Effect of the avirulent strain of Ralstonia solanacearum on the ecological characteristics of microorganism fatty acids in the rhizosphere
of tobacco ZHENG Xuefang, LIU Bo, LAN Jianglin, et al (4496)………………………………………………………………
Coupling remotely sensed information with a rice growth model by combining updating and assimilation strategies
WANG Hang, ZHU Yan, MA Mengli, et al (4505)
……………………
………………………………………………………………………………
Effects of water temperature and body weight on metabolic rates of Yellowtail clownfish Amphiprion clarkii (Pisces: Perciformes)
during larval developmen YE Le, YANG Shengyun, LIU Min, et al (4516)………………………………………………………
The distribution of chlorophyll a in the Southwestern Indian Ocean in summer
HONG Lisha, WANG Chunsheng, ZHOU Yadong, et al (4525)
…………………………………………………………
…………………………………………………………………
Evaluation of the effects of ecological remediation on the water quality and biological toxicity of Dagu Drainage River in Tianjin
WANG Min, TANG Jingchun, ZHU Wenying, et al (4535)
……
………………………………………………………………………
Quantitative dynamics of adult population and 3鄄D spatial pattern of Ceoporus variabilis (Baly)
WANG Wenjun, LIN Xuefei, ZOU Yunding, et al (4544)
………………………………………
…………………………………………………………………………
Review and Monograph
Studies on urban heat island from a landscape pattern view: a review CHEN Ailian,SUN Ranhao,CHEN Liding (4553)……………
Sediment quality triad and its application in coastal ecosystems in recent years WU Bin,SONG Jinming,LI Xuegang,et al (4566)…
Discussion
Food waste management in China: status, problems and solutions HU Xinjun, ZHANG Min, YU Junfeng, et al (4575)……………
Scientific Note
Effects of microchemical substances in anaerobic fermented liquid from rice straw and cyanobacteria on Fusaruim oxysporum f. sp.
niveum growth LIU Aimin, XU Shuangsuo, CAI Xin, et al (4585)………………………………………………………………
Ecological benefit鄄loss analysis of agricultural ecosystem in Foshan City, China
YE Yanqiong, ZHANG Jiaen, QIN Zhong, et al (4593)
………………………………………………………
……………………………………………………………………………
《生态学报》2012 年征订启事
《生态学报》是中国生态学学会主办的自然科学高级学术期刊,创刊于 1981 年。 主要报道生态学研究原
始创新性科研成果,特别欢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;新书评介和学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,280 页,国内定价 70 元 /册,全年定价 1680 元。
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