不同谷子品种萌发期抗旱鉴定及生理变化

【目的】研究出谷子萌发期抗旱性相关指标,分析不同谷子品种萌发期内在抗氧化酶对干旱胁迫的响应机理,为筛选和培育适宜新疆地区种植的谷子品种提供参考。【方法】用20%的聚乙二醇(PEG-6000)模拟萌发期干旱胁迫对15个谷子品种进行抗旱性鉴定,测定15个品种在干旱胁迫条件下SOD、POD、CAT和GR的活性。【结果】(1)干旱胁迫下,受试品种谷子的发芽势、发芽率、胚根长、胚芽长、芽鲜重、芽干重均受到不同程度的抑制,对发芽率的影响相对较小,但蒙丰谷7号等几个品种的根芽具有促进作用。(2)用隶属函数法进行抗旱性综合评价,将15个谷子品种的抗旱性划分等级,其中强抗旱型品种5个、中度抗旱型品种4个、干旱敏感型品种5个、干旱极敏感型1个。(3)干旱胁迫下不同品种谷子幼苗抗氧化酶SOD、POD、CAT、GR活性均有所上升,且耐旱性品种本身抗氧化酶活性就比较高且在干旱胁迫下维持较高水平。【结论】蒙丰谷7号的抗旱性最好。     

不同谷子品种萌发期对干旱胁迫生理响应的变化及抗旱指标筛选

为了探讨干旱胁迫对谷子萌芽期的影响,筛选抗旱谷子新品种及谷子萌芽期抗旱性相关指标,明确干旱胁迫对不同谷子品种萌发期生理特征变化影响,以20%的聚乙二醇（PEG-6000）模拟干旱胁迫对15个谷子品种进行了萌发期抗旱性鉴定,对相关的六个抗旱性指标进行了筛选和相关性研究,并通过测定15个品种在干旱胁迫条件下SOD、POD和CAT的活性来研究其变化情况。结果表明：以萌发抗旱指数为标准指标,15个品种谷子萌发期抗旱性基本可以分为强、中、弱3类,其中抗旱性强的3个品种分别是陇谷10号、长生07、晋谷21号;抗旱性弱的2个品种是济谷20号、长生13。在干旱胁迫条件下谷子SOD、POD和CAT活性均有所升高,其中SOD活性在抗旱性强的3个品种中值最大,在抗旱性较弱的2个品种中值最小;SOD活性升高值与萌发抗旱指数显著正相关,而POD和CAT活性升高程度与萌发抗旱指数相关性不显著。通过相关性分析表明,活力抗旱指数、相对发芽率、相对发芽势与萌发抗旱指数呈极显著正相关,而相对胚芽长、相对胚根长与萌发抗旱指数之间没有明显的相关性。综上,在相关的六个抗旱性指标中,谷子抗旱的标准指标是萌发抗旱指数,谷子萌发期抗旱性鉴定的首要指标为活力抗旱指数和相对发芽率,次级指标则是相对发芽势,参考指标为相对胚芽长和相对胚根长。     

不同谷子品种萌发期对干旱胁迫生理响应的变化及抗旱指标筛选

为了探讨干旱胁迫对谷子萌芽期的影响，筛选抗旱谷子新品种及谷子萌芽期抗旱性相关指标，明确干旱胁迫对不同谷子品种萌发期生理特征变化影响，以20%的聚乙二醇（PEG-6000）模拟干旱胁迫对15个谷子品种进行了萌发期抗旱性鉴定，对相关的六个抗旱性指标进行了筛选和相关性研究，并通过测定15个品种在干旱胁迫条件下SOD、POD和CAT的活性来研究其变化情况。结果表明：以萌发抗旱指数为标准指标，15个品种谷子萌发期抗旱性基本可以分为强、中、弱3类，其中抗旱性强的3个品种分别是陇谷10号、长生07、晋谷21号；抗旱性弱的2个品种是济谷20号、长生13。在干旱胁迫条件下谷子SOD、POD和CAT活性均有所升高，其中SOD活性在抗旱性强的3个品种中值最大，在抗旱性较弱的2个品种中值最小；SOD活性升高值与萌发抗旱指数显著正相关，而POD和CAT活性升高程度与萌发抗旱指数相关性不显著。通过相关性分析表明，活力抗旱指数、相对发芽率、相对发芽势与萌发抗旱指数呈极显著正相关，而相对胚芽长、相对胚根长与萌发抗旱指数之间没有明显的相关性。综上，在相关的六个抗旱性指标中，谷子抗旱的标准指标是萌发抗旱指数，谷子萌发期抗旱性鉴定的首要指标为活力抗旱指数和相对发芽率，次级指标则是相对发芽势，参考指标为相对胚芽长和相对胚根长。     

谷子萌发吸水期关键代谢途径的筛选与分析

【目的】谷子适应性强,抗旱耐瘠,是起源于中国的重要作物。通过转录组测序技术分析谷子萌发不同吸水期的转录组差异,以期获得谷子萌发过程中的差异表达基因,寻找调控谷子萌发的重要代谢途径和代谢物。【方法】以晋谷20为材料,构建谷子萌发过程中开始快速吸水期、滞缓吸水期和重新大量吸水期的cDNA文库,进行转录组分析;采用K-Means开展基因表达聚类分析;利用DESeq筛选差异表达基因;通过COG、GO、KEGG等对差异表达基因进行功能注释;利用KEGG富集挖掘不同吸水期调控种子萌发的关键代谢途径和关键基因;并采用qRT-PCR验证其可靠性;用HPLC分析关键代谢物含量。【结果】转录物测序分析获得谷子萌发开始快速吸水期、滞缓吸水期和重新大量吸水期覆盖整个基因组的基因表达谱,共获得33 643个基因,识别9个具有不同表达模式的共表达基因簇。比较种子萌发的开始快速吸水期与滞缓吸水期、滞缓吸水期与重新大量吸水期、开始快速吸水期与重新大量吸水期,分别筛选出3 893、4 612和8 472个差异表达基因。KEGG富集分析表明,3个比较的差异表达基因都显著富集到phenylpropanoid biosynthesis、phenylalanine metabolism、starch and sucrose metabolism代谢途径;开始快速吸水期与滞缓吸水期、开始快速吸水期与重新大量吸水期的差异表达基因还显著富集到plant hormone signal transduction途径。并且3个比较中富集到phenylpropanoid biosynthesis和phenylalanine metabolism代谢途径的差异表达基因数都最多,其中过氧化物酶基因（peroxidase）比例最高。通过qRT-PCR对4个苯丙烷生物合成途径相关基因的分析表明,其表达趋势与转录组分析结果基本一致,其中,4-香豆酸-CoA连接酶3（4-coumarate-CoA ligase 3）在谷子种子中存在已形成mRNA,萌发吸水过程中呈先下调后上调再下调的表达趋势。苯丙烷类相关代谢物含量分析显示,芥子酸在种子中大量储备,在萌发过程中呈下调趋势;阿魏酸、对香豆酸和咖啡酸呈先上调后下调趋势。【结论】谷子萌发过程中,不同吸水期的差异表达基因显著与苯丙烷生物合成途径和苯丙氨酸代谢途径相关;其上游基因4-香豆酰-辅酶A连接酶和下游基因过氧化物酶家族成员在谷子萌发响应水分过程中发挥调控作用;中间产物芥子酸可能参与种子的休眠与萌发。     

干旱胁迫棉花转录组DNA损伤修复相关基因的分析

【目的】研究干旱胁迫下,棉花DNA损伤修复基因的表达情况,从整体水平探讨棉花DNA损伤修复相关基因表达与抗旱的相关性。【方法】用2.5%PEG6000处理棉花幼苗,利用RNA-Seq技术对干旱胁迫下棉花幼苗的转录组进行测序。【结果】从棉花干旱胁迫响应的转录组中,筛选获得差异表达的DNA损伤修复相关基因共51个,其中差异表达的上调基因23个,差异表达的下调基因28个,干旱胁迫能够影响棉花DNA损伤修复相关基因的表达。选取4个差异基因进行生物信息学分析及qRT-PCR验证,HMGB1、rec A1、UDGs和GMP synthase基因的表达变幅有一定的差异,但基因的表达趋势一致,棉花转录组测序结果通过qRTPCR验证是可靠的。【结论】DNA损伤修复相关基因可能与干旱胁迫有一定的相关性,干旱胁迫能够影响棉花DNA损伤修复相关基因的表达。     

谷子萌发吸水期关键代谢途径的筛选与分析

【目的】谷子适应性强,抗旱耐瘠,是起源于中国的重要作物。通过转录组测序技术分析谷子萌发不同吸水期的转录组差异,以期获得谷子萌发过程中的差异表达基因,寻找调控谷子萌发的重要代谢途径和代谢物。【方法】以晋谷20为材料,构建谷子萌发过程中开始快速吸水期、滞缓吸水期和重新大量吸水期的cDNA文库,进行转录组分析;采用K-Means开展基因表达聚类分析;利用DESeq筛选差异表达基因;通过COG、GO、KEGG等对差异表达基因进行功能注释;利用KEGG富集挖掘不同吸水期调控种子萌发的关键代谢途径和关键基因;并采用qRT-PCR验证其可靠性;用HPLC分析关键代谢物含量。【结果】转录物测序分析获得谷子萌发开始快速吸水期、滞缓吸水期和重新大量吸水期覆盖整个基因组的基因表达谱,共获得33 643个基因,识别9个具有不同表达模式的共表达基因簇。比较种子萌发的开始快速吸水期与滞缓吸水期、滞缓吸水期与重新大量吸水期、开始快速吸水期与重新大量吸水期,分别筛选出3 893、4 612和8 472个差异表达基因。KEGG富集分析表明,3个比较的差异表达基因都显著富集到phenylpropanoid biosynthesis、phenylalanine metabolism、starch and sucrose metabolism代谢途径;开始快速吸水期与滞缓吸水期、开始快速吸水期与重新大量吸水期的差异表达基因还显著富集到plant hormone signal transduction途径。并且3个比较中富集到phenylpropanoid biosynthesis和phenylalanine metabolism代谢途径的差异表达基因数都最多,其中过氧化物酶基因(peroxidase)比例最高。通过qRT-PCR对4个苯丙烷生物合成途径相关基因的分析表明,其表达趋势与转录组分析结果基本一致,其中,4-香豆酸-CoA连接酶3(4-coumarate-CoA ligase 3)在谷子种子中存在已形成mRNA,萌发吸水过程中呈先下调后上调再下调的表达趋势。苯丙烷类相关代谢物含量分析显示,芥子酸在种子中大量储备,在萌发过程中呈下调趋势;阿魏酸、对香豆酸和咖啡酸呈先上调后下调趋势。【结论】谷子萌发过程中,不同吸水期的差异表达基因显著与苯丙烷生物合成途径和苯丙氨酸代谢途径相关;其上游基因4-香豆酰-辅酶A连接酶和下游基因过氧化物酶家族成员在谷子萌发响应水分过程中发挥调控作用;中间产物芥子酸可能参与种子的休眠与萌发。     

超声波处理对小麦种子活力影响的转录组分析

为分析超声波处理对小麦种子活力及相关基因表达的影响,设置不同时长超声波(0(CK)、10、20、30、40和50 min)处理小麦种子,同时借助转录组测序技术筛选与小麦种子活力相关的差异表达基因,进行GO分类及KEGG富集分析。结果表明,超声波处理30 min的小麦种子活力最高,且显著高于其他处理和CK。30 min处理的小麦幼苗萌发0 h的脯氨酸含量以及SOD、CAT、POD的活性均显著高于CK,萌发72 h的幼苗SOD、CAT活性与脯氨酸含量均显著高于CK。转录组分析表明,与CK相比,超声波处理30 min的小麦种子萌发0和72 h 共有1 723个差异表达的基因。GO富集分析表明,在生物过程上,超声波处理对种子活力的影响主要集中在氧化还原过程、碳水化合物代谢过程、氧化应激响应与过氧化氢分解代谢过程;在细胞组分上,主要集中在胞外区、质外体、细胞壁和细胞外间隙等质膜外区域;在分子功能上,主要集中在氧化还原酶活性、单加氧酶活性和过氧化物酶活性。KEGG富集分析发现,富集最为显著的3个通路依次为谷胱甘肽代谢(ko00480)、代谢途径(ko01100)与色氨酸代谢(ko00380),其中谷胱甘肽代谢通路共富集32个差异表达基因(DEGs)。     

云南山茶在干旱-复水过程中抗氧化酶活性变化及关键基因差异表达分析

为研究在干旱胁迫及复水过程中云南山茶抗氧化酶活性变化及关键基因的表达差异,本文以半年生云南山茶幼苗为材料,利用聚乙二醇(PEG-6000)对其进行干旱胁迫,测定云南山茶叶片过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性,并将对照组和重度干旱组的叶片进行转录组测序。结果表明：在胁迫期间,各处理组SOD活性持续上升,重度干旱胁迫下POD活性先上升后下降;在复水期间,POD、SOD活性都呈下降趋势,除轻度干旱胁迫组外其余两组POD和SOD活性均未能恢复到胁迫之前的水平。通过对关键基因差异表达分析发现,在重度干旱胁迫及复水过程中,33个抗氧化酶相关基因表达量与抗氧化酶活性有极显著相关性(P<0.01),19个显著相关(P<0.05)。POD相关基因均富集于苯丙烷类生物合成通路中,SOD相关基因主要富集于过氧化物酶体通路中,均为下调表达。在胁迫开始后相关基因表达量均发生了显著性变化,说明抗氧化酶相关基因在干旱胁迫及复水过程中参与了调控,积极响应干旱胁迫。     

NaCl胁迫对变异紫叶三叶草种子萌发及保护酶活性的影响

【目的】研究NaCl胁迫对变异紫叶三叶草种子萌发和保护酶活性的影响,以揭示其耐盐特性和生理机制。【方法】以变异紫叶三叶草、白三叶草(Trifolium repens L.)和红三叶草(Trifolium pratense L.)为试验材料,以蒸馏水处理为对照,在不同质量分数NaCl溶液(0.2%,0.4%,0.6%,0.8%,1.0%和1.2%)处理下,测定三叶草种子萌发生长指标及3种保护酶(SOD、POD和CAT)活性的变化规律。【结果】NaCl胁迫对变异紫叶三叶草的种子萌发和幼苗生长均有一定的抑制作用。其中,总萌发率、发芽指数、发芽值、胚根长度、胚根生长速率和活力指数等均随NaCl胁迫程度的加重不断降低,抑制程度总体高于同一处理水平下的白三叶草和红三叶草。变异紫叶三叶草的SOD和POD活性随NaCl胁迫程度的加重不断减小,而CAT活性先降低后升高;在同一NaCl处理水平下,SOD和POD活性的大小依次为红三叶草>白三叶草>变异紫叶三叶草,而CAT活性大小依次为红三叶草>变异紫叶三叶草>白三叶草。【结论】变异紫叶三叶草的耐盐性较白三叶草和红三叶草弱,但其紫叶的观赏价值较高。     

镉对玉米幼苗活性氧代谢、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性及其基因表达的影响

【目的】研究镉胁迫对玉米（Zea Mays）幼苗活性氧代谢,超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）的活性及其基因表达的影响。【方法】用营养液培养的方法研究了不同镉浓度（0﹑5﹑20和100μmol&#8226;L-1）和处理时间（12﹑24﹑48﹑96和168 h）下玉米幼苗内活性氧代谢、SOD和CAT活性及其基因表达的变化。【结果】镉处理后植株内超氧自由基（ ）产生速率迅速升高,24 h（叶）或48 h（根）后又逐步下降;H2O2随镉浓度和处理时间的增加而大量积累。镉处理的植物SOD活性开始随镉浓度升高,48 h后被消耗和抑制逐步下降,但后期100μmol&#8226;L-1镉处理的活性仍显著高于其它处理;CAT活性除叶中100μmol&#8226;L-1镉处理被抑制降低外均被诱导,开始随镉浓度升高,随后随镉浓度和胁迫时间逐步下降。镉诱导的SOD基因表达与其活性变化相似,而CAT基因表达随镉浓度和处理时间逐步增强,说明在玉米幼苗内镉通过抑制SOD的基因转录抑制其活性,而对CAT,镉胁迫导致其产生了翻译后蛋白修饰。【结论】镉处理诱导了玉米幼苗内活性氧产生、SOD和CAT的活性及基因表达增加,随胁迫的加剧,SOD和CAT的活性和SOD表达被抑制,CAT则产生转录后或翻译后修饰。     

谷子萌发期耐盐种质筛选及其保护酶系统对盐胁迫的响应

【目的】确定谷子萌发期耐盐评价指标,筛选萌发期耐盐种质,并探讨不同基因型谷子苗期盐胁迫对保护酶系统的影响,为谷子大规模耐盐性鉴定、耐盐机理的研究提供鉴定方法和优异资源。【方法】 以不同生态区的54份谷子种质为试验材料,用1.5%NaCl溶液进行盐胁迫,蒸馏水为对照,采用培养皿发芽法在人工气候培养箱内进行谷子萌发期耐盐性鉴定;测定谷子相对发芽势、相对发芽率、相对胚芽长、相对胚根长、相对胚芽比以及发芽率、盐害率等指标;通过对指标值的相关性分析、主成分分析和聚类分析,筛选谷子萌发耐盐评价指标。采用筛选出的3个不同耐盐性谷子品种,以0.5%NaCl溶液进行苗期盐胁迫,测定盐土盆栽条件下苗期叶片超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性。分析盐胁迫下3个基因型间生理响应机理的差异。【结果】 在1.5%NaCl溶液胁迫下,谷子的相对发芽势与相对发芽率（r=0.51,P<0.01）、相对胚芽长之间呈显著正相关（r=0.54,P<0.01）;相对胚芽长与相对胚根长呈显著正相关（r=0.64,P<0.01）;发芽率盐害率与相对发芽势（r=-0.37,P<0.01）、相对胚芽长（r=-0.51,P<0.01）呈显著负相关。通过主成分分析将萌发期盐胁迫处理的6个单项指标转换成3个彼此独立的综合指标;通过隶属函数分析,得到不同品种萌发期耐盐性综合评价值（D值）,并通过聚类分析,将54份谷子品种分成高度盐敏感品种、盐敏感品种、中度耐盐品种、耐盐品种以及高度耐盐品种5个不同类型。其中,高度耐盐品种有4个,分别是华北夏谷区的济谷16、矮88,西北春谷区的陇谷3号和延谷13。苗期盐土盆栽试验表明,盐胁迫条件下谷子叶片SOD、POD、CAT酶活性呈现先上升后下降的趋势。耐盐性强品种济谷16的SOD、POD、CAT酶活性上升幅度显著大于耐盐性弱的品种鲁谷1号。【结论】 54份谷子种质材料在耐盐性上存在显著差异,利用隶属函数法综合分析萌发期各指标,全面地评价谷子种质资源萌发期的耐盐性。不同基因型谷子品种叶片保护酶系统对NaCl胁迫响应能力的差异,可能是由于谷子耐盐能力不同造成的。     

NaCl处理谷子萌发期种子的转录组学分析

【目的】谷子具有抗旱、耐贫瘠的特性,逐渐成为研究禾本科作物的模式作物。本研究以前期筛选并获得的谷子耐盐品种和敏感品种为材料,通过RNA-Seq测序筛选鉴定谷子的盐胁迫响应基因,揭示其响应盐害机制,为培育谷子抗盐新种质提供理论依据。【方法】 对14个谷子品种进行了萌发期抗盐筛选。谷子不同品种的种子经150 mmol·L ^-1NaCl处理萌发培养7 d后,分别统计各品种种子的萌发率、根长和芽长,综合各项指标鉴定到豫谷2为耐盐品种、安04为盐敏感品种。以这两个品种盐胁迫前、后萌发期种子为材料,应用RNA-Seq进行转录组测定,分析鉴定盐害下差异表达基因（differentially expression gene,DEG）,并对DEG进行GO和KEGG功能富集分析。同时应用qRT-PCR对随机挑选的15个DEG表达模式进行验证,并与RNA-Seq结果进行相关性分析。 【结果】 耐盐品种豫谷2、盐敏感品种安04种子经盐胁迫处理后,分别鉴定出2 786个和4 413个DEG;其中,每个品种在NaCl处理前及处理后分别鉴定出1 470和3 826个DEG。GO和KEGG聚类分析显示,NaCl处理下参与信号转导、抗氧化、有机酸的合成及转运以及次生代谢等相关的DEG在谷子萌发期种子应对盐胁迫响应过程中具有关键性的作用,DEG主要集中在胁迫响应、离子的跨膜转运、氧化还原、次生代谢及有机酸、多胺、苯丙烷的合成等过程。qRT-PCR对15个DEG表达模式的检测结果与RNA-seq结果相关系数为0.8817。其中编码离子通道的基因（HKT）、过氧化物酶基因（POD）、黄烷酮-3-羟化酶基因（FL3H）、MYB转录因子基因等在豫谷2中表达量较高,显示其在谷子萌发期种子响应盐胁迫中可能发挥一定作用。【结论】 谷子耐盐品种及盐敏感品种的种子对盐胁迫的响应程度具有一定的差异性,且品种对盐害的耐受能力主要与基因对胁迫的响应程度相关,而与DEG的数量相关性不大。     

二甲四氯胁迫对谷子幼苗叶片衰老特性和 内源激素含量的影响

【目的】研究除草剂二甲四氯对谷子叶片衰老特性以及叶片内源激素含量的影响,探讨谷子幼苗对二甲四氯胁迫的生理反应,为谷子抗除草剂胁迫机制及除草剂的安全使用提供理论依据。【方法】采用盆栽试验方法,选用晋谷21号和张杂10号为试验材料,设置二甲四氯剂量分别为0.75、1.50、3.00和6.00 kg·hm ^-2 4个水平。处理后5和15 d,测定谷子幼苗株高、叶面积、叶绿素含量、光合参数、叶绿素荧光参数、丙二醛（MDA）含量以及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性和内源激素含量的变化,并分析了二甲四氯处理下谷子叶片中内源激素含量与光合特性参数、抗氧化酶活性间的相关性。【结果】与对照相比,喷施不同剂量二甲四氯均抑制了谷子的株高和光合作用,谷子叶片的叶绿素含量、净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）、PSⅡ最大光化学效率（F_v/F_m）和电子传递速率（ETR）均出现不同程度降低;而非光化学猝灭（NPQ）的变化呈相反趋势。此外,二甲四氯对谷子植株光合特性的影响效应随着施药时间的延长逐渐减弱,表现为喷施除草剂15 d后,多数指标可恢复至对照水平。同时,不同剂量二甲四氯处理后均提高了谷子叶片SOD、POD、CAT活性及MDA含量,且随着施药时间的延长呈先升高后降低的趋势。二甲四氯胁迫提高了谷子叶片中脱落酸（ABA）和生长素（IAA）含量,降低了谷子叶片中赤霉素（GA）和玉米素（Zt）含量。ABA含量与叶绿素含量、P_n、F_o和ETR均表现为极显著负相关,与G_s显著负相关;除NPQ外,Zt含量与叶绿素含量和ETR均表现为极显著正相关,与F_o显著正相关。相关分析结果表明,叶片内源激素ABA含量与SOD、POD活性呈显著相关;IAA含量与CAT呈显著正相关;GA含量与POD活性呈显著相关。【结论】二甲四氯处理后,谷子通过提高内源激素Zt含量来降低ABA含量,一方面影响光合速率及光合电子传递等其他光合生理过程;另一方面通过调节内源激素IAA、GA和ABA含量,进而调控SOD、POD和CAT活性,增强对除草剂胁迫的耐性。     

干旱胁迫下Si对甘蔗叶片相对水含量和抗氧化物酶活性的影响

【目的】研究干旱胁迫下不同Si（硅）水平对不同耐旱性甘蔗品种的抗氧化物酶活性的影响,为探索Si提高甘蔗抗旱性的生理基础提供依据。【方法】采用水培法,设置3个施Si浓度（0、0.2、1.7 mmol/L）,经不同PEG-6000胁迫时间（0、18、26、30、40 h）后,测定两个耐旱性甘蔗品种（ROC16和ROC22）甘蔗叶片的相对水含量（RWC）及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）等保护酶活性。【结果】与对照处理（Si浓度0 mmol/L,PEC-6000胁迫时间0 h）相比,随着胁迫时间的延长不同浓度Si处理的叶片RWC持续下降,POD活性先降后升,CAT活性先升后降,SOD活性则表现为先降后升再降的抛物线式变化趋势。ROC22的抗氧化物酶活性均高于ROC16。【结论】施Si能提高甘蔗叶片RWC及SOD、POD和CAT的活性,且高Si浓度（1.7 mmol/L）比低Si浓度（0.2 mmol/L）效果好。     

谷子萌发及苗期生理生化指标对铅胁迫的响应

【目的】探究重金属元素铅（Pb）对谷子萌发及幼苗生理生化特性的影响,为Pb污染背景下谷子的安全生产和品质保障提供理论依据。【方法】以谷子品种晋谷21号为试验材料,采用土培盆栽试验,以自然土壤加水为对照（CK,0 mg/kg）,设5个外源Pb浓度处理（50、100、250、500和1000 mg/kg）,分析不同Pb浓度处理对谷子萌发及苗期叶片生理生化指标的影响。【结果】随着Pb浓度的增加,谷子的发芽势、发芽率及发芽指数等萌发指标均受到不同程度的抑制,1000 mg/kg处理的相对发芽率仅有52.5%。叶绿素含量随着Pb浓度的增加呈先升高后降低的变化趋势,各Pb胁迫处理均显著高于CK（P<0.05,下同）,Pb浓度为500 mg/kg时,叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a+b含量均达最大值,较CK分别增加58.3%、69.5%和64.3%。随着Pb浓度的增加,过氧化物酶（POD）活性、质膜透性、丙二醛（MDA）含量及脯氨酸含量均显著增加,其中POD活性对1000 mg/kg高浓度Pb胁迫尤为敏感。可溶性蛋白质含量随着Pb浓度的增加呈先升高后降低的变化趋势,Pb浓度为500 mg/kg时可溶性蛋白质含量达最大值,较CK显著增加54.1%;Pb浓度为1000 mg/kg时,可溶性蛋白质含量急剧下降,与CK相比显著降低14.9%。相关分析结果表明,谷子的发芽势、发芽率和发芽指数均与Pb浓度呈显著负相关,POD活性、质膜透性、MDA含量和脯氨酸含量均与Pb浓度呈极显著正相关（P<0.01）。不同Pb浓度下抗性指标相对值的平均值（敏感性）排序为:POD活性>质膜透性>脯氨酸含量>MDA含量>可溶性蛋白质含量。【结论】谷子在萌发阶段和幼苗时期均会受到Pb胁迫的影响,同时在响应Pb胁迫时,谷子能通过自身生理生化特性的改变提高其适应Pb胁迫的能力,但这种适应性有一定限度。     

干旱和复水对不同耐旱型谷子品种苗期生理指标的影响

为了探讨不同基因型谷子品种耐旱性差异的生理基础,以耐旱谷子品种济谷16和旱敏感谷子品种鲁谷1号为材料,采用旱棚盆栽试验,研究了干旱胁迫和复水对谷子形态性状、叶片含水量、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)以及过氧化氢酶(CAT)的影响。结果表明:随着土壤含水量的下降,鲁谷1号叶片首先出现黄色斑点并开始萎蔫。干旱胁迫导致2种谷子的叶片含水量下降,复水后济谷16较快地恢复到对照水平;二者的MDA含量在干旱胁迫后显著增加,鲁谷1号的MDA含量在整个胁迫过程中都高于济谷16。2种谷子的抗氧化酶SOD、POD、CAT活性均随着干旱胁迫程度的加重而增加。济谷16SOD活性增加的幅度比旱敏感谷子品种鲁谷1号高,但差异并不显著;鲁谷1号POD活性在干旱胁迫的过程中先上升后下降; CAT活性在干旱胁迫过程中略有上升。不同耐旱性谷子品种的形态性状、生理指标存在差异,这些差异造成不同基因型品种的耐旱能力不同。     

谷子转录因子SiNAC18通过ABA信号途径正向调控干旱条件下的种子萌发

【目的】谷子(Setaria italica L.)具有显著耐旱性。研究旨在通过反向遗传学方法分析并鉴定在干旱条件下影响植物萌发过程的重要调控因子,为研究作物干旱条件下种子萌发的调控机制创造条件。【方法】使用Clustal X 2.0和MEGA 5.05软件对谷子SiNAC18蛋白序列及其同源序列进行多序列比对,并构建系统进化树;利用real-time PCR方法检测SiNAC18在不同胁迫条件下的表达模式;通过瞬时转化的方法分析SiNAC18蛋白亚细胞定位;在拟南芥中过表达SiNAC18,分析SiNAC18的生物学功能;分析SiNAC18在转基因拟南芥中可能控制的下游基因。【结果】SiNAC18全长1 074 bp,编码由357个氨基酸组成的亲水性蛋白,分子量约为38.8 k D;系统进化树分析表明SiNAC18属于NAC转录因子家族第Ⅰ组的NAP亚组,与拟南芥基因At NAC29同源性最高;氨基酸序列比对结果显示,SiNAC18与其他物种包括水稻、拟南芥、大豆和玉米中同源性最高的NAC类转录因子蛋白的N端都具有A、B、C、D和E这5个保守结构域,蛋白C端具有高度多态性,证明SiNAC18的N端序列与其结合下游基因启动子元件相关;real-time PCR结果显示,SiNAC18在干旱(PEG)、ABA、高盐(Na Cl)及过氧化氢(H2O2)处理条件下的表达量明显上升;亚细胞定位结果表明SiNAC18蛋白定位于细胞核中;基因功能分析结果显示,在ABA和PEG胁迫处理下,SiNAC18转基因拟南芥与野生型种子的萌发率存在明显差异:在正常生长条件下,野生型拟南芥WT和SiNAC18转基因拟南芥的萌发率基本一致,在PEG浓度为10%和15%的MS培养基上,SiNAC18转基因拟南芥的萌发率显著高于WT。在2和5μmol·L-1 ABA处理条件下,转基因拟南芥的萌发率显著低于WT;下游基因表达分析结果显示,ABA信号途径相关基因At RD29A,脯氨酸合成相关基因At P5CR和At PRODH以及过氧化物酶基因At PRX34在SiNAC18转基因株系中的表达量高于WT中的表达量,表明SiNAC18通过调控这些下游基因影响转基因植物在干旱条件下的萌发率。【结论】谷子NAC类转录因子基因SiNAC18可能通过ABA信号途径、氧化胁迫调控等途径正向调控植物在干旱条件下的萌发过程。