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    UDP-糖生物合成的研究进展
    陈归航, 李 春, 冯旭东
    生物学杂志    2023, 40 (2): 95-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.02.095
    摘要818)      PDF   
    尿苷二磷酸(UDP)-糖是糖基化修饰利用的一类重要糖供体,从合酶途径、磷酸化酶途径和激酶途径总结UDP-糖的体内合成过程,由于关键酶的缺乏,只有UDP-葡萄糖(UDP-Glc)能从以上3种途径快速合成。通过特定功能酶能够实现UDP-糖之间快速转化,这种转化以UDP-葡萄糖为起始物,以UDP-葡萄糖醛酸(UDP-GlcA)为中间体,在此基础上,概述特定功能酶催化UDP-糖合成的最新进展,探讨脱氢酶、脱羧酶、异构酶和还原酶在UDP-糖转化中的重要作用。最后,剖析UDP-糖合成的现存问题,展望UDP-糖合成的未来研究方向,旨在为更快地挖掘UDP-糖基供体的作用潜能和实现更加高效低成本的糖基化修饰提供新思路。
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    “十四五”背景下合成生物学产业发展趋势分析
    王浩绮, 高 豪, 信丰学
    生物学杂志    2023, 40 (3): 1-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.03.001
    摘要529)      PDF   
    合成生物学的快速发展正在改变生物技术行业的产业布局。目前,合成生物技术已经广泛应用于天然产物合成、医学、能源、工业等多个领域。伴随我国《“十四五”生物经济发展规划》的颁布,被誉为“第三次生物科技革命”的合成生物学研究热度高涨。合成生物学凭借更经济、环境友好等突出特点,将颠覆相当一部分传统行业。梳理我国合成生物学领域行业政策和国内合成生物学产业,并针对合成生物学在生物基化学品、生物制药、农业、食品、医美和化妆品领域的作用进行重点阐述,同时对其未来发展进行展望。
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    促凋亡蛋白Bax和Bak通过Nrf2/GPX4信号通路调控铁死亡
    韩 靖, 赵国平
    生物学杂志    2023, 40 (3): 6-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.03.006
    摘要466)      PDF   
    为探究促凋亡蛋白Bak/Bax对erastin诱导铁死亡的调控机制,以野生型(WT)、Bak/Bax双敲除(Bak/Bax-DKO)、Bax敲除(Bax-KO)和Bak敲除(Bak-KO)的小鼠成纤维细胞(MEFs)为实验对象,利用CCK-8和流式细胞术检测细胞存活率和活性氧(ROS)的生成量,利用试剂盒测定GSH/GSSG水平,采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)和蛋白质免疫印迹(Western Blot)检测相关基因和蛋白的表达水平。结果显示:与野生型细胞相比,敲除Bak和Bax显著抑制erastin诱导的铁死亡,RT-qPCR和Western Blot检测发现,相比WT细胞,Bak/Bax-DKO细胞中核因子NF-E2相关因子2(Nrf2)和谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)蛋白、GPX4 mRNA表达水平明显升高。进一步研究发现:与Bak/Bax双敲除类似,敲除Bax也显著抑制erastin诱导的铁死亡,促进GPX4的蛋白表达水平;而敲除Bak对erastin诱导的铁死亡及GPX4的蛋白表达水平无明显影响。结果表明,促凋亡蛋白Bax和Bak通过Nrf2/GPX4信号通路抑制erastin诱导的铁死亡,且Bax在其中起主导作用。
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    SREBP1c-ACCα/FAS和SREBP1c-FABP3轴向调控HepG2胞内脂质合成与转运
    付常振, 郑 颖, 路 遥, 王仁军, 刘庆平
    生物学杂志    2023, 40 (2): 9-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.02.009
    摘要344)      PDF   
    SREBP1c是长链脂肪酸(LCFAs)从头合成及胞内转运的关键调控因子,探讨SREBP1c-ACCα/FAS和SREBP1c-FABPs轴向调控LCFAs合成与转运紊乱诱发NAFLD的分子机制。制备介导SREBP1c过表达腺病毒Ad-SREBP1c,侵染HepG2细胞后酶法测定胞内TG含量,RT-PCR及Western Blot法检测ACCα、FAS、FABP3和FABP4的表达量。结果显示:Ad-SREBP1c病毒滴度为1.6×109GFU/mL;侵染HepG2细胞24 h后介导SREBP1c mRNA及蛋白的表达量分别升高89.73倍和7.27倍(P<0.01),促进下游LCFAs合成基因ACCα和FAS分别升高1.55倍和3.42倍(P<0.01),蛋白表达量分别升高1.23倍(P<0.05)和1.43倍(P<0.01);FABP3 mRNA和蛋白表达量分别升高4.03和2.06倍(P<0.01),FABP4无显著变化;Ad-SREBP1c侵染HepG2细胞24 h和48 h胞内TG含量分别升高1.24倍(P<0.05)和2.41倍(P<0.01);SREBP1c-ACCα/FAS轴向调控LCFAs从头合成及SREBP1c-FABP3轴向介导胞内转运,可能是促使胞脂异位沉积导致NAFLD发生的关键机制之一。
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    Annexin V-FITC/PI法检测细胞凋亡实验
    魏 远, 王宏刚, 陈成彬, 王春国, 宋文芹, 李登文, 赵立青
    生物学杂志    2023, 40 (2): 119-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.02.119
    摘要327)      PDF   
    课程组面向本科生开设了利用Annexin V-FITC/PI法检测细胞凋亡的实验项目。该实验加入化疗药物依托泊苷(简称VP-16)诱导Jurkat细胞发生凋亡,使用Annexin V-FITC/PI细胞凋亡检测试剂盒检测细胞凋亡情况,在荧光显微镜下拍照计数。实验结果表明:紫外光激发下,早期凋亡细胞呈现绿色荧光,而晚期凋亡细胞和坏死细胞呈现红色荧光;对细胞计数可知,对照组各时期细胞数符合正常范围,经药物处理后,各时期细胞凋亡率随药物浓度升高而升高,其中早期和晚期凋亡细胞占比最高;在高浓度药物处理后,细胞被大幅度杀伤,仅剩余几个早期凋亡细胞。实验将Annexin V-FITC/PI试剂盒与荧光显微镜结合使用,突破了教学经费、规模和仪器等条件局限,实验成本相对较低,适于大班教学,实验结果直观便捷,能够让学生深入、系统地掌握细胞凋亡的实验原理和检测方法,符合本科生实验项目的综合性高、设计性强和研究性佳的特点,切实提升细胞生物学实验课程的质量和水平。
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    盘状结构域受体1(DDR1):实体肿瘤治疗的新靶点
    舒 航, 金腾川, 王 华
    生物学杂志    2023, 40 (2): 1-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.02.001
    摘要299)      PDF   
    盘状结构域受体家族(discoidin domain receptors, DDRs)成员DDR1广泛表达于人体正常组织,与肿瘤的发生发展密切相关,基于DDR1本身的结构和生物学特点,围绕DDR1在肿瘤研究的进展展开综述,阐述DDR1对肿瘤细胞的增殖生存、迁移侵袭、上皮间质转化和细胞代谢的影响,以及DDR1对肿瘤微环境的重要作用,同时分析以DDR1为靶点的抗肿瘤药物的研究进展,以期为DDR1作为实体肿瘤治疗的新靶点提供理论依据和临床参考。
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    活性氧介导非热大气压等离子体杀伤肺癌细胞的机制
    周袁媛, 刘 芳, 陈金武, 刘 磊, 宋文成, 储焰南
    生物学杂志    2023, 40 (5): 1-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.05.001
    摘要280)      PDF   
    使用非热大气压等离子体(nonthermal atmospheric plasma, NAP)处理肺癌H460细胞,随着NAP作用时间的延长,MTT实验结果显示:NAP可以导致H460活力显著下降,表明NAP能够有效抑制肺癌细胞的生长;JC-1检测实验表明NAP导致H460线粒体膜电位下降,代表着细胞凋亡的发生。进行Western Blot实验,发现NAP可以抑制细胞内蛋白PI3K、AKT、JNK、STAT3的表达,提示NAP对H460的杀伤作用与PI3K/AKT和JNK/STAT3/AKT的表达有关。另外,在培养基中加入活性氧(ROS)清除剂NAC,可以有效消除NAP对H460的影响,表明NAP对肺癌细胞H460的杀伤由ROS介导,研究为NAP应用于肺癌治疗的可行性提供理论依据。
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    黄粉虫蛋白替代豆粕影响尼罗罗非鱼肝肠健康的机制探究
    张 乐, 孙 其, 李玮洁, 吴红霞, 乔 芳, 杜震宇, 陈立侨, 张美玲
    生物学杂志    2023, 40 (4): 1-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.04.001
    摘要249)      PDF   
    为探究黄粉虫蛋白替代豆粕对鱼类肝肠健康的影响及其机制,以尼罗罗非鱼为试验鱼,使用黄粉虫蛋白粉分别替代饲料中0、15%、30%和45%的豆粕,制成4组等氮(320 g/kg粗蛋白)等能(16.8 MJ/kg)的饲料,开展为期10周养殖试验,并对鱼体肝肠健康相关指标进行检测分析。结果显示:黄粉虫蛋白能够替代尼罗罗非鱼饲料中15%的豆粕而不显著影响其肝肠健康;当替代比例达到30%,尼罗罗非鱼肠道肌层厚度变薄,肠道绒毛变短,肠道跨上皮电阻下降,肠道屏障相关基因表达上调;当替代比例增加至45%,肠道损伤进一步加剧,肝脏发生损伤,表现为血清谷丙转氨酶活力显著升高,肝细胞边界模糊、脂滴蓄积,肝脏总脂、甘油三酯、游离脂肪酸和糖原含量显著升高。转录组测序分析结果显示:45%替代组的尼罗罗非鱼肝脏中糖原合成和凋亡相关通路显著上调;肝脏和肠道组织中的氧化应激相关基因klf9均显著上调,说明在黄粉虫蛋白高比例替代组存在氧化应激。
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    可视化测定病毒滴度及抗病毒药物药效的方法优化
    唐 崎, 曹苑苑, 张欣雨, 朋王平, 芦宝静, 黄升海
    生物学杂志    2023, 40 (2): 127-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.02.127
    摘要209)      PDF   
    实验课程教学是培养学生创新能力的重要抓手,在生物医学专业的细胞培养课程中,测定病毒滴度和抗病毒药物药效这一综合实验是其重要内容,但是传统的病毒空斑实验在教学中存在诸多问题。首先通过优化传统空斑实验步骤,提高实验效率;其次通过整合空斑实验和药物实验,简化抗病毒药物实验方法;通过定量且可视化的测定病毒滴度和抗病毒药物药效,提高学生的实验技能和科研兴趣。此外,通过前沿技术荧光酶联免疫斑点(Fluo-ELISPOT),可视化和定量检测病毒噬斑(FFU),克服传统空斑实验不能检测致细胞病变效应(CPE)不显著病毒的滴度和抗病毒药物药效,为抗病毒药物研发提供新的实验手段和新的见解。优化的医学生物学实验课程体系提高了细胞课程教学质量,推动了学生实验课程的改革和创新。
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    NAD+代谢机制及其对衰老相关疾病影响研究进展
    杨鸿辉, 孙 媛, 王新博, 延 卫
    生物学杂志    2023, 40 (2): 101-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.02.101
    摘要185)      PDF   
    综述NAD+代谢机制及其对衰老相关疾病的影响研究进展。重点从NAD+的生物合成途径、消耗途径及其调控机制等方面阐述NAD+参与的信号通路和细胞过程,以及它在健康与疾病中的作用,并且以NAD+代谢网络中前体物质和关键酶的作用机理为依据,探讨NAD+代谢调控在衰老相关疾病中的潜在治疗方法,为理解NAD+水平下降和衰老相关疾病之间复杂的因果关系提供新的视角;同时从NAD+及其前体的分布和运输、有毒代谢物的产生和修复、NAD+代谢动态的监测和测量等方面阐述NAD+研究发展过程中存在的瓶颈。最后展望以NAD+为靶点进行疾病治疗和药物开发的广阔前景。
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    常压室温等离子体技术在微生物诱变育种中的研究进展
    陆 欢, 沈 玲, 尚晓冬, 刘建雨, 王瑞娟, 杨 慧
    生物学杂志    2023, 40 (4): 92-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.04.092
    摘要185)      PDF   
    主要阐述常压室温等离子体诱变(ARTP)技术的概念、诱变机理和影响诱变效果的因素,以微生物和食用菌诱变育种为主要内容,重点介绍ARTP诱变技术在细菌、放线菌和酵母等微生物菌种改良和提升生物合成能力方面的应用,以及在食用菌新品种选育等研究中的应用,分析ARTP诱变技术在微生物和食用菌育种研究中具有的优势以及面临的挑战,并说明今后研究重点是通过提高快速筛选目标菌株的技术水平,结合高通量测序、转录组和蛋白质组等多组学技术,深入探究经ARTP诱变后微生物和食用菌的遗传规律和调控生物活性物质合成的机制,以期通过新技术的建立和应用,为食用菌和微生物育种研究提供新思路,进而推动微生物和食用菌的种质创新及产业可持续发展。
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    细胞生物学线上线下混合式教学思考与实践
    李军林, 崔继红, 王翠玲, 黄 萱, 李 想, 关 锋
    生物学杂志    2023, 40 (2): 115-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.02.115
    摘要165)      PDF   
    在近年细胞生物学线上线下混合式教学(online plus offline blending teaching, OPOBT)中,部分师生存在抵触情绪、使用不当等现象,影响了教学质量,结合传统教学范式、前人成果和教学实践,以“细胞死亡”教学内容设计为例,总结提高线上线下混合式教学质量的路径:理性认识和接受线上线下混合式教学;在传统教学范式指引下,开展对学生和教学内容学情分析,制定相应的培养计划,合理重构教学内容;深化和细化教学内容,设计和优化教学模式;持续发展过程性、多元化评价体系,才能有效加强师生互动、激发学生学习兴趣、培养学生创业创新思维与能力。
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    LED混合光对螺旋藻生长及藻蓝蛋白积累的影响
    谢佳文, 徐佩伦, 韩 佩, 钱 军, 张佩东, 王 邦, 郭凌玥, 周文广
    生物学杂志    2023, 40 (2): 58-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.02.058
    摘要162)      PDF   
    为探究不同光质对螺旋藻生长及藻蓝蛋白积累的影响规律,以发光二极管(LED)为光源,在白光(W)、蓝光(B)、红光(R)单色光和白、蓝、红9种不同光强比例组合条件下培养螺旋藻,测定螺旋藻的生物量、藻蓝蛋白的含量及产量。结果表明:红光对螺旋藻的生长速度有促进作用,蓝光有利于提高螺旋藻藻蓝蛋白含量及纯度;B+R(75%+25%)组OD560比蓝光提高了154%,干重提高了157%,藻蓝蛋白含量比红光提高了43%,藻蓝蛋白纯度比红光提高了22%;B+W(75%+25%)组OD560比蓝光提高了107%,干重提高了119%,藻蓝蛋白含量、纯度与蓝光单色光接近;W+R(50%+50%)组藻蓝蛋白产量最高,为42 mg/(L·d)。
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    人源SOD1及其突变体的表达纯化及酶学性质
    杨方瑶, 简甜甜, 蒋立翔, 张 钰, 黄新河
    生物学杂志    2023, 40 (2): 20-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.02.020
    摘要160)      PDF   
    分析人源SOD1(hSOD1)、牦牛SOD1序列,定点突变得到hSOD1突变体Mt1SOD1(E25G、P29T、E101V、C112S)和Mt2SOD1(I18T、N20H、K31V、C112S),全合成经密码子优化的hSOD1、Mt1SOD1、Mt2SOD1、牦牛SOD1序列后,将其重组克隆到表达载体pET-28a(+)中,转化大肠杆菌BL21(DE3)获得重组菌。重组菌经1 mmol/L IPTG诱导,在含800 μmol/L Cu2+和20 μmol/L Zn2+的LB培养基中,25 ℃、180 r/min诱导培养16 h,4种SOD1均以可溶性形式高效表达,镍亲和层析可有效纯化重组SOD1。100 mL LB 摇瓶培养获得的hSOD1 活性为71094 U/mg,产率为4.57 mg。Mt1SOD1活性为128506 U/mg,产率为3.13 mg。Mt2SOD1活性为58700.1 U/mg,产率为5.47 mg。牦牛SOD1活性为42969.5 U/mg,产率为6.81 mg。对hSOD1、Mt1SOD1的酶学性质研究表明,在25 ℃~55 ℃,酶活力基本保持不变,75 ℃保温30 min,hSOD1相对酶活力保持在50%左右,Mt1SOD1保持30%酶活性。在pH 3.6~10.4条件下放置30 min,两种SOD1均能保持70%以上的酶活力。研究通过定点突变获得高活性高稳定性的hSOD1和Mt1SOD1,为SOD1在医疗、保健、化妆品等领域的应用奠定基础。
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    防御假单胞菌H78中crp基因对抗生素合成的调控作用
    聂晨曦, 向 涛, 张雪洪, 黄显清
    生物学杂志    2023, 40 (3): 11-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.03.011
    摘要153)      PDF   
    crp基因(编码cAMP受体蛋白)作为全局调控因子广泛存在于各种细菌中,在不同菌株中表现不同的调控功能。防御假单胞菌(Pseudomonas protegens)H78能产生硝吡咯菌素(Prn)、2,4-二乙酰基间苯三酚(2,4-DAPG)和藤黄绿菌素(Plt)等多种广谱抗生素。为探究P. protegens H78中crp基因对抗生素Prn、2,4-DAPG和Plt合成的调控作用,利用基因无痕敲除、HPLC分析、lacZ报告基因分析等技术,分析crp基因对抗生素Prn、2,4-DAPG和Plt合成及基因表达的影响。结果表明:H78菌株中crp基因的敲除导致Prn合成操纵子prnABCD表达显著下降;Plt合成及操纵子表达显著上升;2,4-DAPG合成及操纵子表达小幅下降。因此,P. protegens H78中crp基因对抗生素Prn合成存在显著的正调控作用,而对Plt合成存在明显的负调控作用,对2,4-DAPG合成存在一定的正调控作用。
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    探索OBE教学理念的生物医学传感器通识课教学
    郭 晋
    生物学杂志    2023, 40 (4): 119-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.04.119
    摘要149)      PDF   
    针对选课学生专业各异且均无生物医学背景知识,结合生物医学传感器通识课程教学工作实际情况,以成果导向教育理念(Outcome-based education,OBE)为核心思想,从教学目标、教学内容、教学模式、评价体系等4个方面对该通识课程的教学改革方法进行探索,明确该通识课程在知识与能力方面的预期学习成果,以日常生活中常用的、常见的医用设备为应用案例设计教学内容,采用多媒体辅助、课堂讨论、实物展示、实地参观、线上线下相结合等多元化教学模式,构建多层次考核方式,突破学科壁垒,充分提高学生学习该课程的兴趣,激发学生探索知识的主观能动性,拓展学生的眼界和知识面,从而达到提高教学质量的目的。
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    非洲猪瘟病毒调控宿主免疫应答机制研究进展
    袁 理, 熊 丹, 康喜龙, 潘志明, 焦新安
    生物学杂志    2023, 40 (2): 91-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.02.091
    摘要146)      PDF   
    非洲猪瘟病毒(African swine fever virus, ASFV)编码多种免疫逃逸蛋白以拮抗宿主免疫应答,造成病毒在宿主体内持续感染。非洲猪瘟(African swine fever, ASF)疫苗研发面临的主要困难是对ASFV的毒力相关基因、致病及免疫调控机制知之甚少。对ASFV入侵机体后的免疫调控机制进行总结,从天然免疫和获得性免疫两个角度分析ASFV免疫调控蛋白的功能:调控机体内炎症与干扰素产生,调控抗原呈递与细胞免疫;并探讨潜在的ASFV新型疫苗候选:重组NH/P68弱毒株、融合蛋白ZPMT、基因缺失毒株ASFV-ΔECM3等。为ASFV致病机制研究和新型疫苗研发提供参考。
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    内蒙古岱海中细菌多样性分析
    姜 凯, 曹春玲
    生物学杂志    2023, 40 (2): 38-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.02.038
    摘要141)      PDF   
    采用培养方法和宏基因组测序技术分析内蒙古岱海湖水及沉积物中的细菌多样性。培养方法所分离细菌分属4门,6纲,18目,25科,47属,77种,其中,潜在新菌种20种,优势门为变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)。培养过程中发现0.22 μm滤膜过滤处理能滤除大部分常见的细菌,提高新种检出效率。宏基因组测序共分析到细菌83个门,优势门为变形菌门和拟杆菌门(Bacteroidetes)。门水平还识别出一个未归类的细菌门和50个候选菌门,其中,33个为候选门级辐射类群(candidate phyla radiation, CPR)类群。结果表明,岱海中细菌具有较高的丰度和多样性,同时还存在丰富的CPR类群菌株。研究结果为下一步岱海微生物资源挖掘以及生态功能研究奠定基础。
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    本科生基因工程实验课程基因克隆构建方案
    陆盈盈, 樊伟康, 韦有恒
    生物学杂志    2023, 40 (3): 119-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.03.119
    摘要140)      PDF   
    将常用于Gateway克隆系统中的对大肠杆菌具有毒性ccdB基因引入载体,提高基因克隆成功率。构建基因克隆过程中,含有ccdB 基因的原始载体在大肠杆菌中不能正常生长,无法形成细胞克隆,避免空载的假阳性克隆产生。通过分组比较实验、启发引导的教学设计,可以让学生充分领会酶切、重组、连接等生物工程相关操作,加深学生对理论课程的理解。该基因克隆方法的改进能够满足实验教学的需要,也适用于科研工作中的基因克隆效率的提高。
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    干旱胁迫下锌对马铃薯组培苗生长及生理指标的影响#br#
    党伟英, 唐 勋, 赵 婧, 赵贵宾, 朱永永, 张 宁, 司怀军
    生物学杂志    2023, 40 (2): 71-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.02.071
    摘要136)      PDF   
    为阐明干旱胁迫下锌对马铃薯生长发育的影响,以马铃薯栽培品种‘大西洋’组培苗为试验材料,用不同锌含量(0、8.6、17.2、25.8、34.4和43 mg/L)的培养基培养15 d,再置换为含有20% PEG6000的培养基模拟干旱胁迫继续培养15 d,测定组培苗的表型、抗氧化酶活性以及渗透调节物质含量,并对抗旱性进行分析。结果发现:锌对马铃薯组培苗在PEG胁迫下的生长有显著影响,组培苗在培养基锌含量为17.2 mg/L时均表现最佳。其中,鲜重和株高在培养基锌含量为17.2 mg/L时较正常MS处理分别增长了50%和34.66%;叶片的过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性和Pro含量较正常MS处理分别增长了9.88%、10%和3.88%,MDA含量较正常MS处理下降了21.86%。结果表明外源施加适量锌可以促进组培苗的生长发育,培养基锌含量为17.2 mg/L时能够显著提高马铃薯组培苗的耐旱性。研究结果为进一步阐明锌调控马铃薯抗旱机制提供了基础。
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