冷驯化和冷冻条件下不同抗寒性冬小麦品种三个COR基因表达差异的实时荧光定量分析

COR基因是含有CRT/DRE调控元件的一类冷响应基因,在植物抗寒耐寒过程中发挥着重要作用.为了分析不同抗寒性的冬小麦品种中COR基因表达的差异,明确在抗寒中起关键作用的COR基因,本实验以抗寒品种东农冬麦1号和不抗寒品种济麦22为材料,设定一系列低温处理,用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析低温下Wrab17、Wcor80和Wcs120三个基因的表达差异.结果表明,在所有冷处理中,这三个基因在抗寒品种东农冬麦1号的相对表达量均比不抗寒品种济麦22高,上调表达时间更长,响应时间更短.处理组和对照组中也出现较大差异,在某些处理组中的相对表达量明显更高.其中冷驯化处理8～12 h和冷冻处理4h时Wrab17在东农冬麦1号中分别上调表达11.2、14.7和26倍,同时期同处理的济麦22中此数值分别为2.7、6.2和4.3倍;冷冻处理6h时Wcor80在东农冬麦1号中上调表达6.5倍,在济麦22中则出现小幅下调;冷驯化处理1h后Wcs120在东农冬麦1号中上调8.7倍,在济麦22中未发现上调表达.     

外源6 BA对小麦种子萌发及越冬期植株冻害的缓解作用

为了解外源6-BA缓解越冬期间冬小麦植株冻害的生理机制,以冬小麦品种东农冬麦1号和济麦22为材料,研究了不同浓度外源6-BA处理对冬小麦种子萌发及越冬期间植株膜质过氧化及内源激素的影响.结果表明,外源6-BA提高了两个小麦品种的种子发芽势,且对东农冬麦1号影响明显大于济麦22;10μmol·L-1 6-BA处理显著提高了东农冬麦1号的发芽率,减缓其分蘖节的膜质过氧化.外源6-BA增加了低温后期(12月19日即温度低于-25℃时)济麦22的叶片相对电导率、低温中后期11月4日后即温度低于一10℃时东农冬麦1号分蘖节中ABA含量和ABA/GA值,降低了两个品种植株GA含量及低温中后期东农冬麦1号叶片中ABA含量和ABA/GA值,而对济麦22植株内源激素没有显著影响.说明在越冬期间10 μmol·L-16-BA处理可促进种子发芽,调节分蘖节内源激素和膜脂过氧化作用,提高东农冬麦1号抵御低温的能力.     

外源ABA对苗期低温下冬小麦蔗糖含量及其关键酶基因表达的影响

为了探讨外源ABA对苗期低温下冬小麦植株蔗糖代谢的调节作用,以抗寒性强的品种东农冬麦1号和抗寒性弱的品种济麦22为试验材料,在三叶期分别于不同温度下经ABA处理48 h后取叶片和地下茎,研究外源ABA对苗期低温下冬小麦的蔗糖含量及蔗糖代谢相关酶基因表达的影响。结果表明,外源ABA处理使低温下抗寒性强的东农冬麦1号中积累了更多的蔗糖,尤其是叶片,而在济麦22中则抑制了蔗糖的积累。4℃以上温度时,外源ABA促进了东农冬麦1号叶片和地下茎中UGP在蔗糖合成中的作用;在4℃以下低温时,外源ABA则促进了UGP在蔗糖分解中的作用。4℃以上温度时,外源ABA提高了东农冬麦1号叶片中Ta SPS基因和地下茎中Ta SAInv基因的表达,而抑制了济麦22各器官中Ta SPS基因和Ta SAInv基因的表达。此外,4℃以上温度时,外源ABA抑制了两个小麦品种各器官中Ta SS基因的表达。表明抗寒性强的东农冬麦1号对外源ABA可能更加敏感,其蔗糖合成能力的提高将有利于冬小麦植株抵御低温,进而维持植株的存活。     

外源ABA对冬小麦叶片抗寒相关蛋白的影响

为了解外源ABA对冬小麦抗寒性的蛋白质组学影响机制,以强抗寒品种东农冬麦1号和弱抗寒品种济麦22为材料,苗期经外源ABA和钨酸钠(ABA合成抑制剂)处理后,分别于18℃、4℃、-6℃和-20℃进行低温胁迫,对小麦叶片的全蛋白进行聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)分析。结果表明,低温下,外源ABA诱导处理后,东农冬麦1号叶片产生23、35和51kD特异蛋白,15、43及53kD蛋白上调表达;济麦22叶片产生28和36kD特异蛋白,15、53及76kD蛋白上调表达。     

不同抗寒性小麦品种生长点发育进程及生理指标差异分析

为了解不同抗寒性小麦品种在寒地越冬期间分蘖节生长点发育进程及生理指标的差异,筛选适宜的抗寒指标,以抗寒性差异显著的3个小麦品种(中国春、济麦22和东农冬麦1号)为材料,在小麦生长期、驯化期和封冻期检测分蘖节生长点的分化进程、叶片的相对电导率和PSⅡ光化学效率(F_v/F_m),并测定叶片和分蘖节的丙二醛(MDA)含量以及抗氧化酶活性进行检测。结果表明,强抗寒性小麦品种东农冬麦1号的返青率较高,生长点分化较为缓慢,封冻期时生长点仍处于单棱期;而弱抗寒性小麦品种济麦22和不抗寒小麦品种中国春的生长点在2019年驯化期和2020年封冻期均已进入二棱期。2019年东农冬麦1号的叶片相对电导率以及2019和2020年叶片和分蘖节中MDA含量在封冻期均显著低于中国春和济麦22。此外,东农冬麦1号叶片和分蘖节的过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性在封冻期均显著高于中国春和济麦22,且其叶片的F_v/F_m显著高于中国春,但与济麦22无显著差异。总之,强抗寒性小麦品种生长点分化进程缓慢,封冻期时仍处于单棱期;且该...     

低温胁迫对冬小麦分蘖节膜脂脂肪酸的影响

为了解冬小麦分蘖节膜脂脂肪酸与耐寒性的关系,以强抗寒品种东农冬麦1号和弱抗寒品种济麦22为材料,在室外和室内两种环境条件下,研究了封冻后持续降温过程中冬小麦分蘖节膜脂脂肪酸组分的变化.结果表明,东农冬麦1号和济麦22的亚麻酸含量在室外和室内两种持续降温过程中均呈逐渐增加的趋势,油酸含量呈逐渐降低的趋势,其他脂肪酸无明显变化规律,且在两种环境下东农冬麦1号亚麻酸含量均高于济麦22,而棕榈酸含量低于济麦22,说明亚麻酸和棕榈酸与冬小麦的抗寒性密切相关.抗寒品种东农冬麦1号的不饱和脂肪酸含量/饱和脂肪酸含量、脂肪酸不饱和度和不饱和指数在室外-18.7～-23.6℃/室内-20～-25℃开始升高,与济麦22产生明显差异.     

低温条件下不同抗寒性冬小麦内源激素的变化

为揭示寒冷地区冬小麦内源激素与抗寒能力的关系,以抗寒性强的冬小麦品种东农冬麦1号和抗寒性弱的品种济麦22为试验材料,在田间自然条件下,于越冬前不同降温时期分别对叶片、根系和分蘖节取样,采用酶联免疫吸附(ELISA)法测定和分析了内源激素ABA、IAA、ZR的含量变化.结果表明,两个品种的叶片和根系中的ABA、ZR、IAA的含量随气温的降低均表现为先升高后降低的趋势,但分蘖节中的ABA、ZR含量则持续增加.分蘖节中的IAA含量表现为东农冬麦1号随气温下降而逐渐增加,济麦22则先增后降.两个品种分蘖节中的IAA/ZR值均表现为前期急剧下降,后期趋于平稳.抗寒性强的东农冬麦1号各器官中的ABA、ZR、IAA含量均高于抗寒性弱的济麦22,对冬小麦安全越冬起重要作用的内源激素是ABA.东农冬麦1号分蘖节中的IAA/ZR低于济麦22,其分蘖能力比济麦22强,更利于安全越冬.     

低温驯化及封冻阶段不同冬小麦品种叶绿素荧光参数的比较

为了解小麦品种的抗寒机制,对抗寒品种东农冬麦1号和对照品种济麦22在低温驯化及封冻阶段植株的叶绿素荧光参数进行测定和分析.结果表明,低温驯化阶段对照品种济麦22新叶的最大荧光产量(Fm)、PSⅡ最大量子产量(Fv/Fm)、实际量子产量(yield)、光化学淬灭(qP)显著高于东农冬麦1号,低温驯化结束后济麦22的这些参数迅速降低,显著低于东农冬麦1号新叶相应的值;调查期内东农冬麦1号新叶的初始荧光(Fo)变化稳定,降幅为26.2%,济麦22新叶Fo的降幅为52.8%;两品种老叶的荧光参数值变化趋势接近一致,低温驯化结束后东农冬麦1号老叶的Fm、qN、qP值显著高于济麦22老叶相应的值.在生产上可以利用叶绿素荧光参数对品种抗寒性进行鉴定,鉴定时期为低温驯化期结束、封冻期开始时,鉴定的部位应为植株新叶.     

低温驯化及封冻后不同抗寒性小麦品种细胞超微结构的比较

为分析不同抗寒性小麦品种在低温胁迫下细胞超微结构的差异,以抗寒品种东农冬麦1号和对照济麦22为材料,分别在低温驯化期和封冻期用透射电镜观察两个品种分蘖节和叶片的细胞超微结构。结果表明,低温驯化期（11月2日）两个品种分蘖节的细胞超微结构均没有受损。抗寒品种东农冬麦1号分蘖节细胞内有少量质体,且分蘖节的液泡占整个细胞的比例较济麦22小;封冻后10 d,济麦22分蘖节发生严重的质壁分离,线粒体外膜不再清晰,而东农冬麦1号分蘖节内除有的线粒体内外脊不再清晰外,其他细胞器官没有明显变化。封冻后30 d东农冬麦1号发生轻微的质壁分离,细胞核完整,线粒体膜不清晰;济麦22分蘖节细胞内含物基本没有,细胞空泡化。调查期内,济麦22叶片的叶绿体紧贴细胞壁排列,细胞内有较大的中央大液泡,11月2日叶绿体内出现拟脂颗粒,封冻后30 d叶片细胞基本空泡化;东农冬麦1号有一部分叶片细胞的叶绿体在细胞中部聚集,调查期内未见叶绿体内出现拟脂颗粒,封冻后30 d线粒体出现破损,叶绿体排列不再规则,但细胞核仍然清晰。     

冬小麦抗寒性鉴定的低温处理方式和鉴定指标的研究

为了筛选冬小麦抗寒性鉴定的低温处理方式和鉴定指标,以冬小麦强抗寒品种东农冬麦1号、弱抗寒品种济麦22和不抗寒品种中国春为试验材料,设室内快速低温、室内缓慢低温和田间种植三种处理,测定和分析了不同处理下小麦叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性及抗坏血酸(ASA)、谷胱甘肽(GSH)、丙二醛(MDA)、过氧化氢(H2O2)含量.结果表明,与室内缓慢低温处理相比,室内快速低温处理下小麦各项指标较接近田间种植处理,且与田间种植处理相关性较显著.低温下抗寒品种的H2O2及MDA含量显著低于弱抗寒品种和不抗寒品种,SOD活性和ASA含量与H2O2含量呈极显著负相关.因此,室内快速低温处理结合SOD活性及ASA、H2O2和MDA含量分析可以进行小麦品种抗寒性鉴定.     

水稻冷抗的动态模型分析

 在自然和人工气候室条件下对具有没 抗冷性的水稻品种在不同生育时期进行连续的低水温和低气温处理，采用阴抗＝应力／应变（R＝ F／S），研究了低温下水稻不同形态指标Ｒ的动态特征，进一步分析了R－t，S－t和F－s的特性，F是低温积累量在体内产生的应力，处理初期诱发R增加，S为植物体在低温下的变化量。R随处理时间呈抛物线型变化，其值可用来比较不同品种的抗冷能力，据R的F－S特性将冷抗R分为静抗、动抗和静动兼有的3个类型。     

冷激对玉米幼苗可溶性蛋白质含量与组分的影响

以胚芽期与3叶期玉米幼苗叶片为试材,进行0、2、4、6℃温度下冷激处理,分析不同冷激强度与可溶性蛋白质含量及组分的关系。结果表明,冷激处理下可溶性蛋白质含量先增加后减少;胚芽期增加幅度大于3叶期,3叶期幼苗在较低温度下(0℃、2℃)可溶性蛋白质含量先降低后升高。冷激蛋白的诱导在不同苗龄表现不一致,胚芽期有部分蛋白质带(40KD、26KD)表达增强,但没有发现新的蛋白质。3叶期幼苗有分子量在80KD、45KD左右的两条新蛋白带。温度越低出现的新蛋白越少,随着温度的升高新蛋白出现的时间越迟。     

防御寒地水稻冷害的施肥技术研究现状

冷害是水稻减产的主要原因之一,也是全世界普遍关注的问题,尤其寒地稻作区,低温冷害频繁发生。本文简要介绍了测土配方施肥、控制氮肥的施入、增施磷肥、增施钾肥、施用有机肥和微肥对防御低温冷害的作用,并对今后寒地水稻冷害防御的施肥技术方面研究提出了一些建议。     

粳稻体细胞无性系后代的耐冷性变异

近年来利用植物体细胞培养技术,在多种农作物上获得了体细胞无性系各类性状及抗逆性变异体〔1一9〕,但尚未见到获     

木薯的抗寒性及北移栽培技术研究进展综述

木薯作为中国三大薯类之一,具有良好的生物学性状,主要适宜在热带和亚热带种植,光合作用效率较高,淀粉产量在高等植物中非常突出。木薯的用途极为广泛,除食用外,可大量加工成工业产品。本文介绍了近几年木薯在抗寒性的生理生化、抗寒性的分子生物学、抗寒育种及北移栽培技术等领域的最新研究进展,并对木薯抗寒性和北移栽培的未来研究进行了展望。     

黄淮麦区小麦品种抗倒春寒鉴定及其评价方法构建

小麦抗倒春寒特性与发育进程和体内生理指标密切相关。为筛选小麦品种抗倒春寒指标,建立小麦春季抗寒性评价方法,以郑麦7698、矮抗58、石麦19等11份黄淮麦区小麦品种为材料,于小麦二棱期、小花分化期、雌雄蕊分化期、药隔期和四分体期在人工气候室,对试验材料进行低温处理,于6、12和18 h后观察幼穗的受冻情况,测定每个小麦品种的可溶性糖、可溶性蛋白、丙二醛（MDA）含量以及超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性,并对产量性状进行测定。结果表明,幼穗冻害级别以二棱期最低,药隔期最高。进一步对小花分化期、雌雄蕊分化期、药隔期和四分体期低温处理后小麦叶片的生理指标进行比较,发现药隔期低温处理18 h后小麦叶片的可溶性糖含量以及CAT和SOD活性的平均降幅显著高于其他三个时期,分别为32.33%、38.22%和45.20%,MDA含量的平均增幅显著高于其他三个时期,为84.73%。幼穗冻害级别与药隔期低温处理12 h后的可溶性糖含量、SOD活性和MDA含量的变幅均呈极显著相关。这些结果说明,药隔期为小麦抗倒春寒鉴定的最佳生育期,可溶性糖含量、SOD活性和MDA含量可作为小麦抗倒春寒鉴定的生理指标;基于以上3项生理指标的隶属函数综合值对不同品种进行抗寒性评价,综合值（D值）为0.65<D≤1.00、0.40<D≤0.65和0.00<D≤0.40的小麦品种分别为强、中等和弱抗寒类型。     

玉米幼苗硝酸还原酶活性受低温的影响

低温可能引起细胞膜和内膜系统的透性及功能发生改变,也可能引起细胞代谢水平发生改变,这些改变都可引起细胞质中和NO3-HADH水平及ATP水平的改变,所以其体内硝酸还原酶活性必然受影响.2叶期玉米受冷害后,叶片中的硝酸还原酶活性显著增加,并且有光冷害处理比无光冷害处理更有利提高叶片中硝酸还源酶的活性。     

不同角度倒伏对寒地水稻的影响

在大田栽培条件下,为探索和了解寒地水稻不同角度倒伏的变化特征,以寒地水稻垦稻12号为试验材料,比较了不同角度倒伏的寒地水稻植株干物质和形态变化规律,探索了不同倒伏角度水稻的空间部位分布动态变化情况。结果表明:倒伏前期水稻茎鞘干重表现为0°>45°>90°,节间重与节间长度的比值表现为0°<45°<90°。在倒伏前、后两个时期,水稻倒1、2叶片长度以及重量均以0°倒伏的作用强度最明显;而在株高和重心高度上均表现为0°>45°>90°,而在穗长与株高比值上的变化则正好与其相反。综合分析表明,0°倒伏水稻上部空间承受的压力要明显高于其它倒伏角度的水稻。     

Freezing tolerance of winter wheat plants frozen in saturated soil

Winter wheat is sown in the autumn and harvested the following summer, necessitating the ability to survive subfreezing temperatures for several months. Autumn months in wheat-growing regions typically experience significant rainfall. Hence, the wheat plants usually are exposed to freezing temperatures when they have high moisture content and are growing in very wet soil. Both of these conditions are conducive to freezing stresses different from those that occur under lower moisture conditions. This study was conducted to seek genetic variability among winter wheat lines and their progeny in the ability to tolerate freezing in saturated soil. Fully acclimated seedlings in saturated soil were frozen to a narrow range of temperature conditions that resulted in about 50% mortality of the most freezing tolerant lines studied. The temperature of the soil near the crowns of the plants was recorded every 2 min throughout each freezing episode. The following components were then determined for each freezing episode: the amount of time the plants remained in subfreezing temperature before all freezable water had been converted to ice; the rate of cooling from the freezing temperature to the minimum temperature; the minimum temperature; the length of time the plants remained at the minimum temperature; the rate of temperature increase from the minimum to 0 °C after freezing; and the total amount of time the plants were actually frozen. Partial regression analysis revealed the minimum temperature significantly influenced survival in all of the progeny populations, while the other five components significantly influenced survival in some, but not all of the populations, suggesting genotypic differences in the ability to tolerate variation in specific aspects of the freezing process. Evidence from progeny populations suggested that improved freezing tolerance was associated with decreased sensitivity to the length of time held at the minimum temperature and increased responsiveness to the post-freezing warming rate. Further analysis of this kind of variation may enable the genetic combining of sources of tolerance of the stresses imposed by specific components of the freezing process, leading to cultivars with improved tolerance of freezing in saturated soil.