盐胁迫对苦楝苗木生长及离子平衡的影响

以苦楝(Melia azedaeach L.)实生苗为试验材料,选用海盐进行模拟盐胁迫;在温室内盆栽条件用海盐溶液按照设计的土壤盐质量分数(简称盐质量分数)0(对照)、0.2%、0.4%、0.6%进行施盐,3 d完成施盐过程;完成施盐50 d后,测定植株生长、干物质积累及不同部位矿质离子(Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺)质量分数,分析盐胁迫对苦楝苗木生长及离子平衡的影响。结果表明：与对照相比,盐胁迫不同程度地抑制了苗高、地径生长和生物量积累。盐胁迫打破了苦楝各部位内原有的离子平衡;根、茎、叶中,Na⁺质量分数均显著升高,K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺质量分数也发生了不同程度地变化。经质量分数为0.2%的盐胁迫处理,根部Na⁺质量分数显著高于地上部分,K⁺在叶片中大量积累,叶片K⁺质量分数(w(K⁺))与Na⁺...     

盐胁迫对桂花生长、光合及离子分配的影响

以杭州黄、日香桂和硬叶丹桂3个桂花品种为试验材料,研究NaCl胁迫对其幼苗生长、光合作用、蒸腾速率及根系和叶片中Na⁺和K⁺分配的影响,以期筛选出较耐盐碱的桂花品种。研究发现,随着盐胁迫的增加,3个桂花品种新梢萌发和高生长受到明显抑制,光合作用和蒸腾速率显著降低,根系和叶片内Na⁺和Na⁺/K⁺增加,而K⁺总体降低。经生长和生理指标综合比较发现,在低盐浓度下,可选杭州黄作为绿化苗木;在中高盐浓度下,日香桂的耐盐性强于其他两个品种,而硬叶丹桂的耐盐性最弱。     

外施2,4-表油菜素内酯对盐胁迫下番茄幼苗生长及生理特性的影响

为探讨2,4-表油菜素内酯(EBL)缓解盐胁迫对番茄幼苗造成的胁迫伤害机制,研究10^-9 mol·L^-1 EBL喷施对75和150 mmol·L^-1 NaCl胁迫30 d番茄幼苗的光合作用、生物量及地上与根部K⁺/Na⁺比值等影响。结果显示,75和150 mmol·L^-1 NaCl均会降低番茄幼苗的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)及地上与根部K⁺/Na⁺比值,减少根、茎、叶的鲜、干重。外施EBL可有效提高2种浓度盐胁迫下番茄地上部和根部的K⁺/Na⁺比值,减轻Na⁺毒害,维持离子平衡,提高番茄叶片P_n、G_s及生物量,最终促进番茄生长。由此可见,外施EBL可有效增强番茄的耐盐性。     

NaCl胁迫下耐盐辣椒幼苗不同组织的离子响应

以耐盐种质PI201239和PI201224为供试材料，采用0.1 mol/L NaCl溶液进行胁迫处理，并分别对胁迫处理后0、1、3、6、12 h辣椒幼苗的根、茎、叶中的Ca²⁺、K⁺、Na⁺、Cl^-等离子含量进行测定。结果表明，在NaCl的胁迫下，3个组织的Na⁺含量均有所提升，且在3～6 h叶片和根部的积累量最高；K⁺含量在叶和茎中呈现出不同程度的提升，而2种供试材料根中的K⁺含量均呈不断降低的趋势；不同剖位的K⁺/Na⁺值在0 h均较高，且在根中的K⁺/Na⁺值下降最为明显；另外，在胁迫1 h，叶片中的Cl^-和Ca²⁺能快速响应且含量达到最高。在NaCl胁迫下，2个耐盐材料具有相似的离子响应情况，关键离子在特定时期特定部位的积累可作为品种耐盐特性的关键指标。     

NaCl胁迫对胡杨幼苗叶主要渗透调节物质的影响

以胡杨幼苗抗盐能力为研究目标,采用盆栽沙培,以2年生胡杨实生苗为试验材料,设置5个NaCl浓度0.3%、0.6%、0.9%、1.2%和2.0%进行盐胁迫试验,在盐处理后的1、5、10 d和20 d采叶样测定胡杨幼苗叶片中脯氨酸（Pro）、可溶性蛋白、超氧化物歧化酶（SOD）、Na⁺、K⁺和Cl^-的含量。通过不同NaCl浓度胁迫下胡杨幼苗叶生理生化指标变化,探讨胡杨幼苗的耐盐生理机制,为胡杨造林与资源的合理利用提供理论依据。结果表明:1）盐胁迫下,胡杨幼苗叶片中Pro含量逐渐增加,在2%盐浓度胁迫下迅速积累,同时,胡杨幼苗叶Pro含量受盐浓度与胁迫时间影响非常显著。2）胡杨幼苗在中、低NaCl盐浓度处理下,SOD活性基本趋于降低的趋势,但2%NaCl盐浓度处理,SOD活性增加显著,胁迫时间对胡杨幼苗叶SOD活性的影响大于盐浓度。3）胡杨幼苗叶片中可溶性蛋白含量在不同胁迫时间下总体随盐浓度的增加呈先降低后增加的趋势。4）盐胁迫下,胡杨幼苗叶片中K⁺含量降低,Na⁺和Cl^-含量增加。从浓度与胁迫时间效应分析,胡杨叶片中K⁺含量随着胁迫浓度的增加和胁迫时间的延长呈降低趋势,总体K⁺含量的降低幅度不大。 Na⁺含量在NaCl低浓度胁迫下,随时间效应不显著,在高浓度胁迫下,胁迫时间累积效应显著。盐胁迫下,胡杨叶片中的Cl^-含量随着NaCl浓度的增加和胁迫时间的延长而增加,0.3%、0.6%NaCl低盐浓度胁迫时Cl^-含量增加幅度较小,2%NaCl盐浓度处理下增加幅度较大。表明胡杨幼苗叶片生理生化过程对盐分具有一定的适应性,通过增加Pro、可溶性蛋白、SOD活性含量,保持较高的K⁺的吸收水平,增强了胡杨幼苗抵御盐胁迫的能力;在盐胁迫下,胁迫时间的延长会加重盐胁迫程度,具有累积效应。     

棉花幼苗对盐胁迫的生理响应与耐盐机理

为探究不同耐盐性棉花品种幼苗对盐胁迫的生理响应特征,以棉花耐盐品种中9806和盐敏感品种中S9612为材料,采用水培法,设置4个NaCl浓度梯度(0、100、150、200 mmol·L^-1)来模拟不同强度盐胁迫条件。结果表明:随着盐浓度的增加,各棉花品种的可溶性糖(SS)含量上升,抗氧化酶活性呈先上升后下降的趋势;盐处理下,耐盐品种可溶性蛋白(SP)、脯氨酸(Pro)含量增加量高于盐敏感品种;S1处理(100 mmol·L^-1 NaCl)中盐敏感品种丙二醛积累量较低,但在S2和S3处理(150、200 mmol·L^-1 NaCl)中,耐盐品种丙二醛含量增幅(5.35%~6.83%)低于盐敏感品种(36.93%~77.34%),超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性增加量较大;低盐浓度(S1处理)下,盐敏感品种地上部分能够保持较少的Na⁺,高盐浓度(S2和S3处理)下,耐盐品种根中Na⁺增加量小于盐敏感品种,茎中K⁺、K⁺/Na⁺较高。综上表明,耐盐品种棉花通过增强渗透调节,提高抗氧化酶活性缓解膜脂过氧化,维持较高K⁺/Na⁺,从而提高棉花幼苗的耐盐性。     

盐分不均匀分布对紫花苜蓿生长和离子特征的影响

【目的】土壤盐分浓度在空间上呈不均匀分布,研究不均匀盐胁迫对紫花苜蓿生长、水分吸收、光合作用以及根叶部位K~+和Na~+的影响,探讨紫花苜蓿适应根部不均匀盐胁迫的生理机制,为紫花苜蓿耐盐品种培育及改良盐碱地紫花苜蓿种植技术提供理论依据。【方法】通过水培法,将紫花苜蓿幼苗的根均匀分成两部分置于分根装置中,给予两侧根部相同或不同浓度的NaCl处理,设置对照(0/0)、低盐胁迫根部分别为0 mmol·L~(-1)NaCl(0/400)和100 mmol·L~(-1)NaCl(100/300)的不均匀盐胁迫处理和均匀的200 mmol·L~(-1)NaCl胁迫处理(200/200),处理7 d后取样分析。【结果】不均匀盐胁迫与均匀盐胁迫均抑制了紫花苜蓿生长,导致水分吸收减少、叶片Na~+浓度增加和叶片K~+浓度减少。然而,0/400处理紫花苜蓿地上部分鲜重、水分吸收分别比200/200处理提高了24.3%和44.2%,其叶片Na~+浓度比200/200处理降低了53.6%、叶片K~+浓度与200/200处理无显著差异。0/400处理0侧根部水分吸收比对照提高12.3%、Na~+浓度是对照的10.5倍、K~+浓度与对照无显著差异。100/300处理紫花苜蓿地上部分鲜重、整株水分吸收、叶片K~+浓度均与200/200处理无显著差异。100/300处理叶片Na~+浓度比200/200处理提高了31.0%。100/300处理100侧根部水分吸收比对照降低了33.9%、Na~+浓度是对照的39.5倍、K~+浓度比对照降低了31.3%。0/400、100/300与200/200的蒸腾速率、气孔导度和胞间二氧化碳浓度无显著差异且均显著低于对照,而0/400的净光合速率与200/200无显著差异,均显著高于对照,100/300的净光合速率与对照无显著差异。【结论】紫花苜蓿根部平均盐分浓度为200 mmol·L~(-1)NaCl时,一侧根部NaCl浓度等于或高于其半致死浓度,另一侧根部NaCl浓度为0 mmol·L~(-1)时,不均匀盐胁迫缓解了根部高浓度盐胁迫对紫花苜蓿生长的抑制,当低盐胁迫根部NaCl浓度为100 mmol·L~(-1)时,不均匀盐胁迫不能够缓解根部高浓度盐胁迫对紫花苜蓿生长的抑制。     

N-乙酰半胱氨酸对盐胁迫下柱果铁线莲种子萌发和幼苗生长的促进效应

为给盐碱地上推广柱果铁线莲高效种植技术提供理论依据和参考，本试验以100 mmol/L NaCl溶液模拟盐胁迫，研究添加外源1 mmol/L N-乙酰半胱氨酸(NAC)对盐胁迫下柱果铁线莲种子萌发、幼苗生长的促进效应及其对根系渗透调节物质含量、根系氧化损伤的影响。结果表明，盐胁迫抑制柱果铁线莲种子萌发、植株和根系生长，提高根系脯氨酸、可溶性糖、Na⁺、丙二醛(MDA)、过氧化氢(H₂O₂)含量，同时还提高根系抗氧化酶(SOD、CAT、POD)活性，降低K⁺、Ca²⁺含量。与盐胁迫处理相比，盐胁迫下添加外源NAC,其种子萌发指标显著提高，还促进植株和根系生长，根系活力提高45.95%,达到显著水平；根系脯氨酸、可溶性糖含量显著降低，可溶性蛋白含量则显著升高，且降低根系Na⁺含量，提高K⁺、Ca²⁺含量，也降低MDA、H₂O₂含量，进一步提高抗氧化酶(SOD、CAT、POD...     

NaCl胁迫下小胡系杨树的离子吸收规律与分配特征研究

采用不同浓度的NaCl溶液胁迫处理‘小胡杨’（XHu）和‘辽胡杨1号’（LHu-1）当年生扦插苗,测量植株根、茎、叶中Na⁺、K⁺、Cl^-含量,研究其不同部位的离子选择性吸收规律及离子分配特征,为进一步评价和筛选优良耐盐小胡系杨树品种提供理论依据。结果表明:随着盐浓度的升高,2个小胡系杨树品种苗木受害程度逐渐增加,根、茎和叶部Na⁺含量以及根向茎选择性运输系数（茎S_K,Na）升高,全株K⁺/Na⁺比值以及茎向叶选择性运输系数（叶S_K,Na）下降;XHu在盐胁迫条件下叶片厚度增加,最大为291.45 μm,是对照的1.27倍;NaCl胁迫使小胡系杨树根和叶中Na⁺含量高于茎,叶中K⁺含量高于根和茎;盐胁迫下,LHu-1茎、叶中K⁺含量以及XHu根中K⁺含量均升高,而LHu-1根中K⁺含量降低;盐胁迫只对XHu茎、叶部Cl^-含量有显著性影响,低盐浓度下其茎中Cl^-含量升高,而高盐浓度下其叶中Cl^-升高。综合分析表明,NaCl胁迫下小胡系杨树主要是将Na⁺区隔在根中,并把K⁺运输至茎和叶中,从而缓解地上部分的盐害;XHu的耐盐能力总体上高于LHu-1。     

木霉对盐胁迫下枸杞根与叶内离子平衡和光系统II的影响

【目的】 研究木霉对枸杞（Lycium chinense）耐盐能力的影响,从离子平衡、氧化胁迫和光系统II（PSII）性能等方面揭示耐盐机理。【方法】 以枸杞为试验材料,施加木霉菌剂于根周围,浇灌NaCl溶液（300 mmol·L^-1）进行盐处理,比较盐胁迫下施加和未施加菌剂植株生物量、K⁺/Na⁺、根系钾钠离子吸收转运、叶片氧化损伤以及PSII性能的差异。【结果】 盐胁迫下,施加菌剂的植株生物量降幅较小,说明木霉能够提高枸杞耐盐能力,减少对生长的抑制。木霉缓解盐诱导的光合速率与PSII光化学效率的下降,抑制PSII激发压上升,有利于防御PSII光抑制。盐胁迫下施加菌剂的植株PSII最大光化学效率的降幅和PSII反应中心蛋白损失相对较少,证实了木霉缓解PSII光抑制,保护了PSII反应中心。与光抑制结果一致,盐胁迫下施加菌剂植株叶片膜脂过氧化程度和H₂O₂含量较低,氧化损伤较轻。盐胁迫下,施加菌剂植株光合电子传递到Q_A以下电子受体效率的降幅较小,叶绿素快速荧光诱导动力学（OJIP）曲线的J点也未明显上升,表明木霉保护了PSII受体侧电子传递体。木霉对PSII供体侧放氧复合体也起到保护作用,因为施加菌剂抑制了盐胁迫下K点相对可变荧光的显著上升以及避免了OJIP曲线中K点的出现。因此,木霉对PSII各组分都起到了保护作用,缓解了盐胁迫下PSII性能指数的下降,提高了PSII整体稳定性。盐胁迫下,施加菌剂的植株根和叶Na⁺含量较低,但K⁺含量较高,说明木霉通过减少根和叶中Na⁺积累及K⁺损失,缓解K⁺/Na⁺下降,维持离子平衡。木霉增强盐胁迫下根系Na⁺外排,保障根系K⁺吸收和向地上部转运,是维护枸杞离子平衡的关键机制。【结论】 木霉调控盐胁迫下根系钠钾离子吸收转运,维持离子平衡,减轻PSII氧化胁迫,增强枸杞耐盐能力,缓解对其生长的抑制。     

盐、碱胁迫条件下粳稻Na~+、K~+浓度的QTL分析

【目的】水稻栽培区土壤的盐、碱化日趋严重,植物体内Na+、K+浓度及Na+/K+是植物耐盐、碱性重要指标。在盐、碱胁迫条件下检测水稻苗期地上部和根部的Na+、K+浓度及Na+/K+的QTL位点,为水稻的耐盐、碱性遗传机制及分子标记辅助育种提供理论依据。【方法】以优质高产水稻品种东农425与耐盐、碱水稻品种长白10为亲本构建重组自交系(RIL)为作图群体,利用102对SSR标记构建遗传连锁图谱,该图谱覆盖水稻基因组约1 915.05 c M,标记间平均距离为18.77 c M;在140 mmol·L-1 Na Cl盐胁迫和0.15%Na2CO3碱胁迫处理条件下,对水稻苗期地上部和根部的Na+、K+浓度及Na+/K+等性状进行测定,利用SPSS v19.0对各性状进行相关分析,并采用QTL Ici Mapping v3.3的完备区间作图法(ICIM)进行QTL定位。【结果】盐、碱胁迫条件下,亲本及RIL群体地上部Na+、K+浓度均高于地下部Na+、K+浓度,各性状在RIL群体中基本符合正态分布,表现出典型的数量性状遗传特征,符合QTL定位要求。相关分析结果表明,盐、碱胁迫条件下,地上部Na+与K+及根部Na+与K+均呈极显著正相关,2种胁迫条件下的各性状相关性不显著。盐、碱胁迫条件下共检测到15个与Na+、K+浓度和Na+/K+相关的QTL,2种条件下所检测到的QTL位于不同染色体区域。在盐胁迫下共检测到5个QTL,包括1个与地上部K+浓度相关QTL,位于第8染色体的RM1308—RM281区间内,贡献率为6.83%;3个与根部Na+浓度相关QTL,位于第3和第8染色体上,其中q SRNC3-1贡献率最大,为16.41%;1个与根部K+浓度相关QTL,贡献率为3.52%;未检测到与地上部Na+浓度、Na+/K+及根部Na+/K+相关的QTL。在碱胁迫下共检测到10个QTL,包括1个与地上部Na+浓度相关的QTL,位于第2染色体的RM1347—RM48区间内,贡献率为14.41%;1个与地上部K+浓度相关QTL,位于第2染色体的RM1255—RM213区间内;3个与地上部Na+/K+相关QTL,分别位于第2、7、10染色体上,其中q ASNK2贡献率最大,为7.57%;1个与根部Na+浓度相关QTL,位于第3染色体的RM293—RM232区间内,贡献率为13.71%;2个与根部K+含量相关QTL,分别位于第1染色体的RM5—RM9和第2染色体的RM12865—RM12941区间内;2个与根部Na+/K+相关QTL,分别位于在第3和第4染色体上,其中q ARNK3贡献率较大,为10.48%。通过比较图谱发现,本研究中的大部分QTL与以往不同群体中影响耐盐、碱相关性状的QTL定位在同一或相邻的染色体区域,另外在碱胁迫下所检测到的q ASKC2和q ARKC2在前人研究中未见报道,可能存在新的耐碱性位点。【结论】在盐、碱胁迫条件下,Na+、K+的吸收和运输均是平行而独立的过程,且根部对Na+和K+的吸收与向地上部运输存在不同的遗传机制;盐、碱胁迫条件下,水稻Na+、K+浓度的遗传是相互独立的。     

盐胁迫下苗期栽培大豆生理响应及Na~+动态平衡关键基因的表达

【目的】研究耐盐栽培大豆和盐敏感栽培大豆对盐胁迫的响应,特别是盐胁迫对大豆幼苗光合特性、离子含量及Na~+动态平衡相关基因表达的影响,通过比较盐胁迫下不同大豆品种的响应差异,揭示不同基因型大豆耐盐机制,为大豆栽培管理、耐盐品种的选育及人工调控提供理论参考。【方法】以耐盐栽培大豆(Y8D6008、Y8D6013)和盐敏感栽培大豆(Y8D6132、Y8D6136)为材料,选取长势一致的大豆幼苗于1/2×Hoagland营养液中培养,待第一片复叶完全展开时,营养液中加入Na Cl,每天递增50 mmol·L~(-1)到达处理浓度150 mmol·L~(-1),处理持续7 d。以不加Na Cl的1/2×Hoagland营养液作为对照,研究盐胁迫下大豆幼苗的光合特性、离子含量及Na~+动态平衡相关基因表达变化。【结果】150 mmol·L~(-1) Na Cl不同程度地抑制了4种大豆幼苗生长,同时显著降低SPAD值、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,但是Na Cl胁迫对盐敏感大豆影响程度显著高于耐盐品种;盐胁迫显著降低耐盐大豆的胞间CO2浓度,而盐敏感大豆与之相反,说明150 mmol·L~(-1) Na Cl处理下气孔限制是引起耐盐品种光合速率下降主要因素,而盐敏感品种光合速率下降主要因素是非气孔限制。对大豆植株的不同离子含量进行测定,发现盐胁迫下4种大豆叶片中Na~+积累均显著升高,盐敏感品种上升幅度显著高于耐盐品种,而K~+含量与Na~+含量的变化规律相反。盐敏感大豆叶片中磷含量(P)均受盐胁迫显著下降,而耐盐大豆叶片P在胁迫后略有增加。相关分析表明净光合速率变化幅度与叶片中Na~+、K~+和P含量变化幅度存在显著的相关性。对6个参与大豆植株体内Na~+动态平衡相关基因Gm SOS1、Gm Ncl1、Gm SALT3、Gm NHX1(离子通道基因)、Gm CIPK1(信号转导基因)和Gm AVP1(能量运输相关基因)相对表达量进行分析,发现盐胁迫后4种大豆的Gm Ncl1表达量均显著上调,盐敏感品种上调倍数高于耐盐大豆品种,这种表达变化与大豆的耐盐性具有一定的关联性,而其他5个基因表达量与大豆的耐盐性没有明显的关联性。【结论】与盐敏感大豆相比,耐盐大豆在盐胁迫环境条件下减少Na~+在叶片中的积累,保持相对较高的K~+和P含量,并维持相对较高的光合速率,这是耐盐大豆比盐敏感大豆具有较强耐盐特性的因素之一,另外Na~+动态平衡相关基因GmNcl1可能与大豆耐盐特性有一定关联性。     

转TaNHX2大豆的耐盐性分析

【目的】在盐胁迫条件下,通过对转TaNHX2(小麦Na⁺/H⁺转运蛋白编码基因)大豆的盐害表型、光合作用强度以及产量相关农艺性状的考察,评估其生产应用潜力,以期获得具有一定应用价值的耐盐大豆新种质。【方法】以实验室前期获得并初步鉴定具有一定耐盐性的转TaNHX2大豆T₄代株系为材料,在主茎第二片复叶完全展开时（V₃期）进行草丁膦抗性、PCR和RT-PCR检测。选取阳性植株,在主茎第三片复叶完全展开时（V₄期）进行NaCl胁迫处理,处理期间观察记录盐害表型;待植株长至初荚期（R₃期）测定其光合作用参数;最后,分单株收获已生长至完熟期（R₈期）的大豆植株,考察其株高、节数、单株荚数、单株粒数和单株粒重。其中,昌平春播试验点设置0、150和200 mmol·L^-1 3个NaCl浓度,北圃场夏播试验点设置0和200 mmol·L^-1 2个NaCl浓度,盐害表型观察以及光合作用参数测定只在北圃场试验点进行。【结果】分子鉴定表明外源TaNHX2在转基因后代中成功转录表达,遗传稳定。在无盐胁迫条件下,转基因与受体植株长势相当,叶片大小相似,光合作用强度相近。而在200 mmol·L^-1 NaCl溶液胁迫处理下,转基因与受体植株均出现矮化、叶片变小、光合作用强度降低的现象,但与受体植株相比,转基因大豆株系C12、C21和C19的矮化程度较低,叶片较大,光合作用相关参数数值较大,其中株系C12和C21与受体的净光合速率（Pn）差异具有显著性。另外,无盐胁迫条件下,转基因株系与受体品种自贡冬豆各产量相关农艺性状数值相近,而在昌平试验点设置的150和200 mmol·L^-1 NaCl溶液胁迫下,转基因株系各农艺性状数值均高于受体对照,其中150 mmol·L^-1 NaCl胁迫下,C12、C21和C19的单株粒重,C19的单株荚数与受体差异显著。200 mmol·L^-1 NaCl胁迫处理时,株系C12、C21和C19的单株荚数、单株粒数和单株粒重,C12和C19的株高均与受体对照品种存在显著性差异。在北圃场试验点设置的200 mmol·L^-1 NaCl胁迫处理下,转基因株系C12、C21和C19的株高、C19的单株粒数和单株粒重与受体对照品种具有显著性差异。【结论】在盐胁迫条件下,与受体对照品种相比,转TaNHX2大豆株系C12、C21和C19盐害程度较低,能维持较强的光合作用和一定的产量,其中株系C19在2个试验点的产量表现均较佳,具有较大的育种应用价值。      

农杆菌介导马铃薯转化体系的优化及转基因马铃薯的耐盐性研究

通过农杆菌介导的方式将獐茅液泡膜Na~+/H~+逆向转运蛋白基因(AlNHX)表达在马铃薯中,并对影响马铃薯转化的几种因素(抗生素浓度、农杆菌菌液浓度、共培养时间等)进行优化。结果表明:最适农杆菌菌液浓度是OD600=0.6,最适侵染时间是5min,最适共培养时间是2d,马铃薯转化中最适头孢霉素浓度是400mg/L;经PCR检测确认的转基因马铃薯植株在含0.7%NaCl的培养基中可以生长,而野生型马铃薯无法在此培养基中正常生长。在盐胁迫条件下,转基因马铃薯的Na~+、K~+含量及K~+/Na~+的比值均高于野生型马铃薯。研究证实马铃薯植物的的耐盐性可以通过农杆菌转化导入獐茅液泡膜Na~+/H~+逆向转运蛋白基因而得到提高。     

大豆GmHAT5的克隆及其转基因百脉根的抗盐分析

【目的】从大豆盐胁迫基因表达谱中筛选并克隆得到同源异型域亮氨酸拉链蛋白(HD-Zip)家族基因GmHAT5,将其转化豆科模式植物百脉根并进一步探究其抗盐调控机制。【方法】使用多种生物信息学软件对GmHAT5的开放读码框(ORF)、编码蛋白的分子量、等电点、序列结构和蛋白定位等进行预测,同时将大豆GmHAT5蛋白与其他10个物种的同源蛋白进行比对分析,并对GmHAT5在大豆不同器官及盐胁迫下的表达特性进行分析。此外,构建GmHAT5的植物超表达载体,通过对发根农杆菌LBA1334的转化,得到"复合体"百脉根植株,并在盐胁迫条件下对其进行抗盐表型分析;通过对根癌农杆菌EHA105的转化,获得百脉根的稳定转化株系,并对其进行抗盐表型分析及相关生理指标检测。【结果】多种生物信息学软件分析表明,该片段包含1个1 038 bp的ORF,编码345个氨基酸。GmHAT5的理论分子量和等电点分别为39.17 k D和4.63。GmHAT5蛋白定位于细胞核,与其他HD-Zip家族蛋白一样,属于典型的核蛋白。序列分析表明,GmHAT5包含一个同源异型结构域和一个亮氨酸拉链结构域,属于第I类同源异型域亮氨酸拉链蛋白。同源蛋白比对表明其与野生大豆GsHAT5同源性最高。基因表达特性分析表明,GmHAT5在大豆植株的各个不同器官中均有表达,是一个受盐诱导上调表达的HD-Zip类转录因子。发状根转化的结果表明,使用200 mmol·L~(-1) NaCl处理植株7 d后,"复合体"植株生长状态良好,对照组植株叶片明显萎蔫、失绿;不同NaCl浓度处理离体转基因发状根14 d后,对照组较试验组发状根明显干枯、生长受到抑制。稳定转化结果显示,不同盐浓度处理14 d后,转GmHAT5百脉根与两组对照植株相比生长状态更好。相关生理指标检测结果显示,与两组对照相比,转基因百脉根植株中丙二醛含量和相对质膜透性明显降低(P0.05),而叶绿素含量和根系活力则显著升高(P0.05)。测定不同植株阳离子含量的结果表明,转基因百脉根株系与两组对照相比,Na~+在叶片和根中含量显著下降,K~+和Ca~(2+)在叶片和根中含量显著升高。【结论】从大豆中克隆得到一个编码HD-ZipⅠ类同源异型域亮氨酸拉链蛋白基因GmHAT5,该基因在大豆中受盐胁迫诱导表达量显著升高。超量表达GmHAT5显著增强百脉根的耐盐能力,发状根转化法可以作为一种快速有效筛选抗盐候选基因的手段。推测GmHAT5在大豆盐胁迫应激调控中扮演重要角色。     

紫花苜蓿NAC类转录因子基因MsNAC2的克隆及其功能分析

【目的】NAC转录因子是植物特有的一类转录因子,N端含有一段高度保守、约150个氨基酸组成的NAC结构域,而C端为高度变异的转录调控区。NAC转录因子不仅参与植物生长发育的调控,而且在植物抗逆反应中具有重要的调控作用。作者从紫花苜蓿中克隆了一个NAC类转录因子基因MsNAC2,期望通过分析其DNA和氨基酸序列特征,阐明其在紫花苜蓿中响应非生物胁迫的表达模式,通过在烟草中过量表达鉴定其生物学功能,为进一步了解MsNAC2在紫花苜蓿中的耐逆调控机理提供试验基础,并为通过转基因技术改善紫花苜蓿抗逆力和提高其品质奠定研究基础。【方法】应用RT-PCR和RACE技术获得紫花苜蓿MsNAC2全长序列,并进行生物信息学分析。应用real-time PCR技术分析该基因在非生物胁迫下的时空表达特征。构建MsNAC2-GFP融合表达载体,进行基因表达的亚细胞定位分析。同时构建pBI121-MsNAC2植物超表达载体,通过农杆菌介导法转化烟草叶盘,比较逆境胁迫条件下野生型烟草和转基因株系的表型和生理指标,鉴定超表达MsNAC2对烟草耐逆能力的调控效应。【结果】MsNAC2全长1 358 bp,开放阅读框长度为1 023 bp,编码340个氨基酸,编码蛋白质分子量为39.4 kD,其N端含有典型的NAC保守结构域,C端高度变异。进化树聚类分析表明,该基因与脐橙CsNAC亲缘关系较近,属于NAC蛋白的ATAF亚家族。洋葱亚细胞定位分析表明MsNAC2定位于细胞核。转录水平表达分析表明MsNAC2受250 mmol·L^-1 NaCl、20% PEG6000、0.1 mmol·L^-1 ABA和4℃胁迫诱导而显著升高,并且MsNAC2在根中的表达量要明显高于在叶中的表达量。抗性试验结果显示,在NaCl、PEG和4℃冷害胁迫下,转基因烟草苗高、根长、鲜重和干重等生长指标均高于野生型。生理指标检测结果表明,在250 mmol·L^-1 NaCl、20% PEG6000和4℃处理24 h后,转基因烟草叶片丙二醛含量明显低于野生型烟草,分别为野生型的82.6%、73.2%和77.8%。脯氨酸含量高于野生型烟草,分别达1.52倍、1.72倍和2.24倍,且SOD和POD的活性均高于野生型烟草,分别为野生型的1.101倍、1.105倍、1.33倍和1.12倍、1.08倍及1.19倍。【结论】从紫花苜蓿中克隆了一个新的NAC转录因子基因MsNAC2,该基因能够对盐、冷害和干旱胁迫产生响应,与野生型烟草相比,过量表达MsNAC₂烟草具有较强的耐盐、抗旱和抵御寒冷的能力,说明该基因可能参与调控非生物逆境胁迫的生理响应。     

碱胁迫对小麦(Triticum aestivum Linn)叶片代谢过程的影响

【目的】阐明碱胁迫对小麦叶片离子平衡、初生及次生代谢产物的影响及其涉及的代谢途径,讨论其生长代谢变化规律及应答机制。【方法】以普通小麦(Triticum aestivum Linn)为材料,采用盆栽试验利用Na HCO_3﹕Na2CO_3=1﹕1混合模拟不同盐度碱胁迫条件,在苗期连续胁迫12 d后测定叶片生长、光合、离子和代谢产物。【结果】当碱胁迫强度超过小麦自身调节能力时,叶片中Na~+含量剧增,加上高p H危害,造成叶绿体遭到破坏、叶绿素含量降低、光系统Ⅱ活性受抑制、气孔导度及碳同化能力急剧下降,最终导致生长率降低。碱胁迫下Na~+大量增加的同时阴离子明显减少,造成叶片内负电荷亏缺和p H不稳定,导致离子平衡遭到破坏,进而引起一系列代谢途径的协变反应。通过GC-MS检测出73个代谢物,主要包括碳水化合物、氨基酸、有机酸等,其中,分别有25和48个代谢物在中度和重度碱胁迫下发生明显改变。主成分分析(PCA)结果显示全部样本均分布在95%的置信区间内,2个主成分得分达到89%。单因素方差分析表明,与对照组比较,在高浓度碱胁迫下发生的显著性变化明显高于低浓度碱胁迫。碱胁迫导致5种参与三羧酸(TCA)循环和6种参与糖酵解途径的代谢物含量明显降低,且引起大部分氨基酸(谷氨酸、丙氨酸、γ-氨基丁酸、天冬氨酸等)和糖类及多元醇(果糖、蔗糖、塔罗糖、肌醇等)大量降低。与此同时,碱胁迫诱导小麦有机酸大量积累,随胁迫强度的增加而上升,这种现象可能是小麦被动的适应调节过程,主要用于维持离子平衡并调节p H浓度。【结论】碱胁迫引起了TCA循环、糖酵解途径、卡尔文循环、莽草酸途径、细胞膜脂代谢、转氨基反应和γ-氨基丁酸(GABA)途径等代谢网络系统广泛变化,暗示了碱胁迫不仅对糖类、氨基酸类、脂肪和蛋白质合成代谢过程造成负面影响,而且限制C-N转变过程影响植物对N素的利用,造成营养匮乏抑制植物生长发育。     

根际盐分差异性分布对高粱幼苗生长发育的影响

【目的】盐碱地盐分含量在土壤表层的分布通常是不均匀的,研究不均匀盐胁迫条件下高粱幼苗生长发育和生理生化指标的变化,可为盐碱地高粱栽培和盐碱地高效开发利用提供理论依据。【方法】 利用分根法将高粱根系均匀分成2部分,并分别置于不同浓度（mmol·L ^-1）NaCl中,设置对照为无盐胁迫（记作0/0,下同）、不均匀盐处理（0/200、50/150）和均匀盐处理（100/100）,在人工气候室培养14 d后取样,测量生物量、叶面积、SPAD值、根系形态、渗透调节物质、抗氧化酶活性和光合参数等性状,研究分根盐胁迫条件下高粱生长发育的变化规律。 【结果】 不均匀盐胁迫和均匀盐胁迫均严重影响了高粱幼苗的生长发育,显著降低了高粱幼苗鲜重、干重和叶面积,对叶片的光合能力、抗氧化酶活性和渗透调节物质均有一定程度的影响。然而,不均匀盐处理50/150和0/200的单株干重比均匀盐处理提高了21.19%和62.71%,单株鲜重提高了35.39%和86.44%,叶面积提高了13.22%和88.66%;50/150处理低盐一侧根系鲜重和干重分别是高盐一侧的1.90倍和2.10倍,0/200处理无盐一侧根系鲜重和干重分别是盐胁迫一侧的3.02倍和3.75倍。同样,不均匀盐处理对局部根系形态影响显著,低盐或无盐一侧根系生长明显增加,50/150和0/200处理低盐一侧的根系长度、根系体积、根尖数和分支数显著高于高盐或有盐胁迫一侧根系,进而不均匀盐胁迫条件下整个根系的根系长度、根系体积、根尖数和分支数都高于均匀盐胁迫处理,其中0/200处理的各项指标与均匀盐处理差异均达到显著性水平（P<0.05）。叶片超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）活性在不均匀盐胁迫条件下显著升高（P<0.05）;不均匀盐处理的叶片渗透调节性物质脯氨酸（PRO）和可溶性糖（SS）含量显著高于均匀盐处理,丙二醛（MDA）含量显著下降（P<0.05）。不均匀盐处理条件下植株光合能力相对于均匀盐处理也得到显著改善,主要体现在显著升高的光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）;相较于均匀盐处理,在不均匀盐处理条件下50/150、0/200的荧光参数实际光化学效率（ΦPSⅡ）、最大光化学效率（Fv/Fm）和电子传递效率（ETR）分别提高了5.64%和19.00%、9.25%和18.89%、1.93%和6.89%,其中0/200处理的ΦPSⅡ和Fv/Fm与100/100处理的差异达到显著性水平（P<0.05）。【结论】 不均匀盐处理和均匀盐处理对高粱幼苗生长均产生抑制,但在不均匀盐胁迫条件下,由于低盐或无盐一侧根系补偿性增长,整个根系形态得到改善,叶片抗氧化酶活性、渗透调节能力和光合能力均有一定程度提高,因而缓解盐胁迫对高粱幼苗的危害。     

盐地碱蓬在北疆的生育规律及其对盐渍土改良效果

通过2a田间定位试验,研究北疆气候条件下盐地碱蓬生育规律及对盐渍土改良效果。结果表明,2011年和2012年,盐地碱蓬从播种到出苗需要16d和18d,苗期持续时间为63d和116d,开花时间为8月20日和8月24日,成熟期大约在10月20日。其地上部分灰分累积量为2 871.89kg·hm-2和3 437.63kg·hm-2,Na+累积量为1 512.96kg·hm-2和1 641.16kg·hm-2,Cl-累积量为668.27kg·hm-2和894.04kg·hm-2。其从土壤中净输出盐分为452.99kg·hm-2和2 497.63kg·hm-2,净输出Na+为1 232.33kg·hm-2和1 449.66kg·hm-2,净输出Cl-为492.79kg·hm-2和774.63kg·hm-2。在盐渍土上种植盐地碱蓬后,0~100cm土层可溶性总盐、Na+和Cl-质量分数明显降低,均以40~60cm土层降低最多。种植盐地碱蓬2a后,40~60cm土层电导率降低2.1dS·m-1,脱盐率达54.97%,脱Na+率达67.74%,脱Cl-达95.70%。