Functional Analysis of OsDSR2 and OsDSR6 in Rice Response to Salt and Drought Stresses

干旱和高盐胁迫是严重制约水稻生长发育和产量的两大不利因素。以往水稻逆境相关基因的研究更多集中在分离和鉴定胁迫下诱导表达的基因及其作用的分子机制；而对于胁迫抑制表达的基因，研究者往往将其忽略，对它们在水稻干旱和高盐响应中的作用机理更是知之甚少。已有研究表明，水稻对干旱和高盐胁迫的适应是众多胁迫诱导基因和胁迫抑制基因协同调控的结果，可见胁迫抑制基因在水稻干旱和高盐胁迫中同样发挥着重要作用，因此解析胁迫抑制基因的生物学功能有助于更好地理解水稻抗逆性的系统作用机制。 DUF966基因家族是一类未知功能的基因家族，该家族基因广泛分布于植物中，其中水稻中有7个成员，它们编码的蛋白中包含1-2个高度保守的...Drought and salt are two adverse factors affecting seriously growth, development, and productivity of rice. Reports of abiotic stress-related genes have been previously focused on isolating and identifying stress-inducible genes as well as their regulatory mechanisms in rice. However, very rare researchers are interested in a field of stress-repressive genes, and even a lacking of knowledge on the...学位：理学博士院系专业：生命科学学院_细胞生物学学号：2162010015392

Cloning and Functional Analysis of SIDP301 Gene in Oryza sativa

水稻是一种重要的粮食作物,也是单子叶植物研究的模式植物,其抗逆相关基因的克隆与功能分析具有重要的理论和现实意义.水稻SIDP301基因编码的蛋白质含有DUF1644家族保守结构域和锌指结构域.实时荧光定量PCR(qRT-PCR)数据表明SIDP301基因在水稻各个组织中均有表达,其中在根和叶中表达水平较高.SIDP301基因的表达受高盐、高温和茉莉酸诱导.与对照相比,超量表达转基因植株的耐盐性不明显,而抑制表达转基因植株对高盐较敏感.进一步用qRT-PCR检测抗逆相关标记基因,结果表明P5CS、DREB2A、Rab16a和Lea3-1在超量表达转基因植株中的表达量高于野生型植株,而在抑制表达转基因植株中这些基因的表达变化不明显.上述结果说明SIDP301是一个抗逆相关基因,其表达量受抑制时会降低水稻的抗逆性.Rice is an important food crop,and it is also a model plant for the study of monocotyledon.It is of important theoretical and practical significance to clone the resistance genes in rice.SIDP301 gene is cloned from rice,which encodes a protein containing a DUF1644 conservative domain and zinc finger domain.Quantitative RT-PCR( qRT-PCR) data showed that SIDP301 was expressed in all tissues and organs of rice and with higher level in roots and leaves.Its expression was induced by stresses including salt,heat and jasmonate.The salt tolerance of SIDP301-overexpressing transgenic plants had no significant difference compared to the wild-type plants.However,SIDP301-suppressing transgenic plants exhibited hyposensitivity to salt stress compared to the wild-type plants.Through expression profiling analysis using qRT-PCR,all of the examined stress-responsive genes( eg. P5 CS,DREB2A,Rab16 a and Lea3-1) were found to be up-regulated in SIDP301-overexpressing transgenic plants compared to the wild-type plants under salt stress,but the levels of gene expression had no significant difference in the SIDP301-suppressing transgenic plants compared to the wild-type plants. These results indicate that SIDP301 is a stress-related gene,and the suppression of its expression was able to decrease the resistance of rice.国家重大科技专项(2014ZX08001-008);; 国家自然科学基金(31560297

Expression Analysis of a Stress Repressed Gene OsDSR4 from DUF966 Family and Generation of OsDSR4- overexpressing Transgenic Rice(Oryza sativa L. ssp. japonica)

OSdSr4基因是duf966基因家族中的一个未知功能基因,目前其生物学功能尚不清楚。本研究生物信息学分析显示,OSdSr4基因CdnA全长2 167 bP,包含一个1 149 bP的开放阅读框(Orf),编码382个氨基酸,推测的蛋白中包含一个高度保守的duf966结构域;表达模式分析表明,OSdSr4主要在水稻(OryzA SATIVA l.SSP.JAPOnICA)的茎节间和叶片中表达,干旱、高盐和低温等非生物胁迫明显抑制了OSd Sr4的表达,而脱落酸(AbSCISIC ACId,AbA)则显著诱导了它的表达;利用重叠延伸PCr方法成功克隆了OSdSr4,并将其转化进水稻中,获得了32株超表达转基因植株。分子鉴定结果表明,该基因已被整合进水稻基因组中,并在部分转基因植株中实现了超量表达。本实验为进一步开展OSdSr4基因的生物学功能研究提供了基础资料。OsDSR4 is a gene of unkown function in DUF966 gene family,and the function of DUF966 family genes have not been reported until now.In this study,the bioinformatic analysis showed that the cDNA of OsDSR4 had 2 167 bp containing an open reading frame(ORF) of 1 149 bp,and it encoded a putative protein of 372 amino acids with a highly conserved DUF966 domain.The gene expression profile analysis indicated that OsDSR4 was expressed mainly in internode and leaf blade of rice(Oryza sativa L.),and it was repressed markedly by drought,salt and cold stresses,and induced significantly by abscisic acid(ABA).OsDSR4 was cloned using overlap extension PCR,and the fusion construct containing OsDSR4 was introduced into rice(Oryza sativa L.ssp.japonica) by Agrobacterium- mediated transformation method.Thirty- two OsDSR4- overexpressing transgenic plants were obtained and identified by PCR and qRT-PCR,which was demonstated that OsDSR4 had been integrated into rice genome and was overexpressed in some positive transgenic plants.These results establish the foundation for further study of the precise function of OsDSR4.国家重点基础研究发展计划(973)前期研究专项(No.2012CB126312

河西走廊明清时期旱灾与干旱气候事件初步研究

通过对河西走廊明清时期历史资料的收集、整理和分析,对该时期干旱灾害等级、时间、空间特征、成因以及气候事件进行了研究。结果表明:河西走廊明清时期542年中共发生旱灾83次,平均6.5年发生1次。该地区旱灾可分为4个等级,轻度旱灾、中度旱灾、大旱灾和特大旱灾,分别发生13次、44次、19次和7次,发生频率依次为16%,53%,23%和8%。河西走廊明清时期旱灾在时间上可分为早期、中期和晚期3个阶段,晚期为旱灾高频期,早期和中期为低频期,从早期到晚期旱灾频次总体呈上升趋势。该地区旱灾在空间上存在自东向西递减的显著差异,这主要是人类过度、不合理开发水资源的结果。该地区明清时期旱灾发生的根本原因是气候变化,人类不合理开发河西绿洲加剧了旱灾的发生。河西走廊公元1763-1771年连续发生的旱灾确定为一次干旱气候事件。</p

天山北坡高山林线分布的生态地理特征/Eco-geographical Characteristics of Alpine Timberlines on Northern Slope of Tianshan Mountains[J]

综合利用多源遥感影像和实地勘察资料识别天山北坡高山林线分布格局,结合区域气象数据和土壤理化性质,分析天山北坡林线分布的生态地理特征。结果表明：①天山北坡林线分布高度大约在2 600～2 850m,从西向东林线分布高度呈上升趋势,奇台至巴里坤段林线高度上升最为显著;伊犁河谷段与玛纳斯段林线垂直宽度较宽。②影响天山北坡林线分布高度的关键气候因子为生长季温度（如年生物学温度3.35℃,最热月均温10.49℃,生长季均温8.26℃）,特别是年生物学温度,能较好的指示天山北坡高山林线分布位置,且各气候指标均在全国均值范围之内,而影响巴音布鲁克地区森林发育的主要原因为冬季低温干旱。③伊犁林线过渡带和玛纳斯林线过渡带有机质、全氮及全磷的含量最高;酸碱性大致以阜康林线为界,向西呈酸性,向东呈碱性;土壤营养物质主要分布于表层（0～10cm）,深层（30～80cm）含量低且变化不显著,具有明显的＂表聚现象＂;下层土壤pH值从西向东逐渐由弱酸性向弱碱性过渡;电导率空间变异性较强,各层变化特征不显著

新疆阿尔泰南缘康布铁堡组钾-钠质流纹岩锆石U-Pb年龄和地球化学/Zircon U-Pb ages and geochemistry of the potassic and sodic rhyolites of the Kangbutiebao Formation in the southern margin of AItay, Yinjiang[J]

阿尔秦南缘分布着大量的晚古生代康布铁堡组火山岩系,是许多铁矿、铜矿以及铅锌矿的赋矿围岩.阿尔泰南缘麦兹和克朗火山-沉积盆地内的钾-钠质流纹岩的年龄分别为396.7±1.4Ma和394.0±6.0Ma,结合近期研究成果,进一步表明阿尔泰南缘火山岩主要形成于晚古生代早期,锆石U-Pb年龄峰期在400Ma左右.钾-钠质流纹岩具有高硅(SiO2的含量范围为73％～ 82％)、高碱(总碱含量介于4％～7％)和过铝质(高A/CNK值＞1)的特征,并见有白云母和黑云母的矿物组合,属于高硅高碱过铝质的钙碱性火山岩.此外,它们的Sr和Nd同位素分别为87Sr/86Sr=0.7074～0.7144,143Nd/144Nd=0.512072 ～0.512252,具有上地壳来源的特征,说明其岩石成因与初生地壳的部分熔融作用有着密切关系.结合区域地质背景分析,它们都产在与俯冲消减作用有关的陆缘岛弧的地质环境中.因此,我们推断本区钾-纳质流纹岩的原始岩浆为高硅高碱的花岗质岩浆,是由进入陆壳的高侵位玄武岩浆的底侵作用导致其上部地壳近固相线的低程度部分熔融的产物

天山北坡不同海拔梯度山地草原生态系统地上净初级生产力对气候变化及放牧的响应/Impacts of grazing and climate change on the aboveground net primary productivity of mountainous grassland ecosystems along altitudinal gradients over the Northern Tianshan Mountains, China[J]

以天山北坡三工河流域为例,利用改进后的Biome-BGC模型分别模拟了仅气候变化和气候变化与放牧联合作用下研究区不同海拔梯度3种山地草原生态系统(低山干旱草原(Lower\mountain arid grassland,LAG),森林草甸草原(Forest meadow grassland,FMG),高寒草甸草原(Alpine meadow grassland,AMG)) 1959-2009年地上净初级生产力(Aboveground net primary production,ANPP)的动态,并通过假设27种放牧强度情景(0-8羊/hm2)模拟了其ANPP随放牧强度增加的变化趋势.近50a气候变化致使研究区各海拔梯度草原生态系统ANPP整体均呈上升趋势,但在放牧联合作用下,不同草原类型ANPP变化趋势差异显著;放牧导致FMG和AMG的ANPP呈下降态势,分别减少30.0％和33.2％,对比之下,由于1980年前较低放牧强度促进了LAG的ANPP,放牧导致其ANPP整体增加1.3％.随着放牧强度增加,LAG的ANPP呈先增后减趋势,且在干旱年份最为显著;而FMG和AMG的ANPP呈显著非线性递减趋势.这些结果表明,近50a气候波动可能有利于中亚干旱区山地草原生态系统生产力的提高,但日益增强的放牧活动导致其净初级生产力显著降低;放牧对FMG与AMG生产力的负面效应随放牧强度增加而增强,但适度放牧可能促进LAG净初级生产力,尤其在干旱年份

干旱区3种林地生态系统土壤CO2的排放特征/Characteristics of soil CO2 emission of 3 kinds of woodland ecosystems in arid areas[J]

以新疆三工河流域的梭梭、柽柳及云杉3种林地为监测对象,对不同林地生态系统土壤CO2排放特征进行对比研究,结果表明:1)梭梭林土壤呼吸速率的日变化曲线8月份为双峰曲线,而6月和10月份为单峰曲线.梭梭林地土壤CO2日释放量表现为8月(4.34 g/(m2·d)) ＞6月(1.86 g/(m2·d)) ＞10月(1.17 g/(m2·d)).6月、10月土壤呼吸速率均白天高于夜间,而8月则正好相反.2)8月份几种林地类型的土壤CO2日释放量表现为云杉林(21.71g/(m2·d))＞梭梭林(4.34 g/(m2·d))＞柽柳林(1.84 g/(m2·d)).8月份云杉、柽柳土壤呼吸日变化曲线与梭梭林地的双峰曲线不同,均为单峰曲线.云杉林、柽柳林的土壤呼吸速率均白天高于夜间,而梭梭林则正好相反.3)云杉林地土壤CO2释放速率与土壤温度呈显著正相关,而梭梭林地生态系统土壤CO2释放速率与空气相对湿度成显著正相关

极端干旱条件下策勒绿洲引种植物水分生理特征研究/Water physiological characteristics of introduced plants under extreme drought conditions in Cele Oasis[J]

在塔克拉玛干沙漠南缘的中国科学院策勒沙漠研究站植物引种筛选实验区内,以3a生文冠果、花棒和紫叶小檗为实验材料,研究三种植物经历持续干旱到短期复水过程中的生理生态响应.结果表明:(1)干旱复水后花棒和紫叶小檗的chla、chlb、叶绿素总量以及chla/b值均随土壤含水量的增加而显著增加,文冠果的叶绿素及其组分含量减少.水分变化对chla含量影响较大.(2)三种植物的MDA含量、SS含量在复水后并没有减少,而是显著的增加,文冠果的增加量最大；各物种的脯氨酸的含量降低,紫叶小檗减少的最多.(3)三种植物的清晨水势和正午水势随土壤水分含量的增加而降低,花棒和紫叶小檗的水势变化较小,水分亏缺迹象不显著.文冠果和花棒的抗逆性较强,而紫叶小檗对水分变化比较敏感.本研究结果可为研究区引种植物的适应性及防护林建设中的植物种选择提供理论参考

潜水埋深对疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifoli)幼苗生长和叶片形态的影响/Effects of Water Table Depth on Leaf Morphology and Growth of Alhagi sparsifolia Seedlings[J]

研究了潜水埋深(40、80、120、180、220 cm)处理对一年生疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifoli)幼苗生长和叶片形态的影响.结果表明:随着潜水埋深的增加,疏叶骆驼刺幼苗叶片厚度逐渐增加,叶片厚度在220 cm埋深下最大,长度和宽度在120 cm埋深下最大,且叶片长度呈优先减小的趋势;潜水埋深变化对疏叶骆驼刺株高生长影响不大,但对冠幅和分枝数的生长影响显著(p＜0.05);除40 cm埋深处理中根系以平均1.24 cm·d-1的速率扎入地下水层外,其他4个处理根系生长速率随潜水埋深的增加而增加,且180 cm和220 cm埋深下根系生长速率明显高于其他3个处理;根系到达220 cm潜水埋深的时间为123 d;幼苗生物量积累随着潜水埋深变化先增加后减小,茎叶生物量在120 cm埋深处理中达到最大值,而根系生物量在180 cm埋深下最大.潜水埋深变化对疏叶骆驼刺地上部分和根系生长的影响不同,潜水埋深增加有利于根系生长和根系生物量增加;以120 cm为拐点,潜水埋深过浅或过深都会抑制地上部分生长;220 cm潜水埋深条件下,疏叶骆驼刺生长缓慢且生物量的累积最小,表明若潜水埋深大于220 cm则对幼苗生长不利