烟草响应干旱胁迫与抗旱遗传育种研究进展

烟草是我国重要的经济作物之一，在烟草生长发育过程中，干旱胁迫是导致其产量减少和品质降低的主要非生物胁迫。为了提高干旱胁迫下烟草的产量和品质，本研究将烟草对干旱胁迫的响应，包括烟草外部形态特征(叶片、株高、根系)、生理生化特性(体内水分代谢、主要酶活性、内源激素、无机离子、蛋白表达与调控、光合作用);干旱胁迫对烟草产量和品质的影响；烟草抗旱性的遗传研究(烟草抗旱性遗传研究现状、抗旱相关基因在烟草中的应用研究、烟草抗旱基因的克隆);烟草抗干旱胁迫种质资源研究(烟草种质资源的收集和保存、烟草抗旱性种质资源、烟草抗旱性种质资源品种选育);烟草抗干旱胁迫的育种研究(烟草抗干旱胁迫遗传育种策略、分子生物技术在烟草抗旱遗传改良中的运用、烟草抗干旱胁迫品种选育的研究)等方面进行综述，以期为今后在干旱胁迫下培育优质、高产烟草提供理论依据。     

水分胁迫条件下烟草生理生化响应研究进展

水分胁迫影响烟株体内各种生理生化活动及其生长发育,进而影响烟叶产量和质量。综述了在水分胁迫条件下,烟草叶片水分代谢、光合作用、保护酶和NR活性、内源激素、渗透调节物质、水分胁迫诱导蛋白和香味物质等生理指标的变化,为找出提高烟草抗旱性的生化调控措施和选育抗旱品种提供理论基础。并展望了今后的研究方向。     

树木抗旱生理特性及转录组调控研究进展

干旱胁迫是影响树木生长发育最不利的环境因素之一,全球变暖趋势会影响森林系统为全球生态系统服务。干旱条件下,树木应对干旱胁迫会发生一系列响应变化,包括幼苗生长、气孔调节、光合生理、水分利用效率、保护酶系统、渗透调节物质及转录组调控等。研究表明,树木耐旱机理具有复杂性、多样性的特点,耐旱能力的评价指标较少,各指标之间缺乏有效关联分析,未能形成科学的综合性抗旱评价指标体系,应继续探索和完善树木抗旱性的基础理论研究,向多学科相互渗透、交叉与融合的方向发展。文章从生理和转录组层面对树木抗旱特性进行了详述,综合分析干旱胁迫下植物体内生理指标变化特征及转录组调控机理,以期为抗旱树种筛选及树木逆境生物学研究提供理论参考。     

外源硫化氢对干旱胁迫下烟草幼苗生理生化特性的影响

为明确外源硫化氢（H2S）对干旱胁迫下烟草幼苗的缓解作用,以豫烟10号为研究对象,利用硫氢化钠（NaHS）作为外源硫化氢供体,研究了不同浓度（0.01 mmol/L、0.1 mmol/L、0.4 mmol/L、0.7 mmol/L、1 mmol/L）NaHS对15%PEG-6000模拟干旱胁迫下烟草幼苗生理生化特性的影响。结果表明：与对照（全营养液正常生长）相比,干旱胁迫下的烟草幼苗生长受到了显著的影响,在加入NaHS预处理后,与干旱胁迫相比,烟草幼苗的含水率、叶绿素含量、根系活力等指标显著提高,特别是脯氨酸含量显著增加,提高了幼苗的吸水和保水性,同时体内多种抗氧化物（SOD、POD、CAT、APX）的活性显著增强,叶片电导率、过氧化氢（H2O2）和丙二醛（MDA）含量下降,减小了干旱胁迫导致活性氧（ROS）含量升高对烟草幼苗带来的伤害。干旱胁迫下的烟草幼苗经过NaHS预处理后,各项生理指标反应有明显的梯度效应,表明0.4 mmol/L NaHS处理效果最佳,外源硫化氢可在一定程度上增强烟草幼苗对干旱胁迫的适应能力。     

水稻抗旱生理生化及其相关基因研究进展

干旱胁迫是影响水稻生长发育的重要环境因素之一。水稻在干旱胁迫条件下,产生相应的生理变化并诱导特定相关基因的表达,这些生理变化与相关基因的表达减少了水稻在干旱胁迫条件下带来的伤害。选育抗旱新品种不但可以节约水资源,而且有利于提高水稻产量。该文对水稻抗旱生理生化机制和抗旱基因的最新研究进行阐述,为提高水稻抗旱性和抗旱育种提供理论依据。     

极性水物理调控对毕节烤烟农艺性状及生理生化的影响

为了提高毕节烟区植烟土壤的保水、保肥能力,调节烟草干旱时对水分的需求,减少干旱胁迫对烟草的影响,研究了极性水物理调控对毕节地区烤烟农艺性状及生理生化指标的影响。结果表明:与对照相比,T2处理和T3处理能使烟株的农艺性状更好,从旺长期到现蕾期烟株高度分别增加了53.4、63.1 cm,到圆顶期烟株茎围分别为9.4、10.0 cm,不同保水剂处理的烟株节距均较短,T2处理和T3处理的烟株最大叶面积较大;增施保水剂的可溶性糖、游离脯氨酸和叶绿素等抗旱指标和净光合速率指标均较高,尤其是T2处理和T3处理。     

极性水物理调控对毕节烤烟农艺性状及生理生化的影响

为了提高毕节烟区植烟土壤的保水、保肥能力,调节烟草干旱时对水分的需求,减少干旱胁迫对烟草的影响,研究了极性水物理调控对毕节地区烤烟农艺性状及生理生化指标的影响。结果表明:与对照相比,T2处理和T3处理能使烟株的农艺性状更好,从旺长期到现蕾期烟株高度分别增加了53.4、63.1 cm,到圆顶期烟株茎围分别为9.4、10.0 cm,不同保水剂处理的烟株节距均较短,T2处理和T3处理的烟株最大叶面积较大;增施保水剂的可溶性糖、游离脯氨酸和叶绿素等抗旱指标和净光合速率指标均较高,尤其是T2处理和T3处理。     

干旱胁迫对不同品种大豆下胚轴生理生化特性的影响

研究分别以2种大豆WDD00172(WDD-172)和晋豆21(JD-21)为实验材料,探讨干旱胁迫对不同品种大豆下胚轴生理特性及抗氧化酶活性的影响。结果表明,随着9%PEG6000胁迫时间的延长,大豆下胚轴MDA含量和离子渗漏显著增高,且WDD-172增幅较大;干旱胁迫下GSH含量、CAT和POD活性持续下降,APX活性则先上升后下降,而且WDD-172下降更加明显。研究发现JD-21更加抗旱可能与体内高浓度的葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PDH)活性有关;干旱胁迫下JD-21比WDD-172更加耐受干旱胁迫,可能是由于体内抗氧化酶活性(CAT、POD和APX)和抗氧化物质GSH含量较高的原因。     

植物抗旱机制的研究概述

<正>当植物受到干旱胁迫时,首先会引起植物脱水,导致细胞和组织的水势降低,叶绿体受伤,气孔开闭、光合作用、激素和酶活性等都会受到不同程度的影响,进而影响植物生长发育等其它过程。另一方面,干旱胁迫条件下植物可通过自身调节适应环境,也可借助外部条件的作用对干旱胁迫作出反应。这个过程包括:蛋白酶分解植物体内多余的蛋白,解聚液泡中储存的多肽,为抗旱相关酶的合成提供氨基酸;糖类合成酶活跃表达,促进糖的合成,稳定细胞中的蛋白质     

干旱胁迫对不同抗旱大豆品种生理特性及生长参数的影响

为了明确干旱胁迫对不同抗旱大豆品种生理特性及植株生长参数的影响,选取了抗旱(RD)和不抗旱(SD)品种为材料,利用盆栽方法,分析大豆营养生长期在水分胁迫下对不同品种大豆生理生化指标及生长参数的影响。结果显示,在正常浇水条件下,RD和SD品种植株叶片中与抗旱相关的生理生化指标差异不明显,而在水分胁迫15 d后,RD植株叶片中SOD和POD活性分别为SD植株叶片的1.34~1.45倍和1.46~1.69倍,SD植株叶片中的过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)为RD植株叶片中的1.80~2.35倍1.09~1.46倍。另外,在干旱胁迫条件下,发现RD地上部和根部生物量均明显高SD品种,且其根系形态参数明显优于SD品种。实验结果表明在干旱胁迫条件下,抗旱品种植株通过调节体内生理变化和优化根系形态参数来响应外界环境,从而保证在干旱条件下植株能正常生长,提高干旱胁迫的响应能力。     

植物干旱胁迫响应机制研究进展

干旱是限制植物生长的重要因素,会诱导植物产生渗透失衡、膜系统损伤、呼吸与光合速率降低等不良反应,不仅妨碍植物各阶段的生长代谢,还影响农作物的高质高产。在与外部环境的互作过程中,植物会产生干旱响应,如通过根系和叶片结构、代谢物质成分的改变以及抗旱基因的表达来抵御干旱胁迫。从表型水平、生理水平和分子水平阐述了植物干旱胁迫响应的研究进展。其中,植物表型水平的干旱胁迫响应主要体现在根系和叶片的结构改变,而植物生理水平的干旱胁迫响应主要体现在光合作用、渗透调节代谢、抗氧化代谢和激素物质等方面,详细阐述了植物干旱胁迫响应的分子机制及参与其中的调节基因和功能基因,对研究中存在的问题进行了讨论,展望了植物干旱胁迫响应的研究前景。     

干旱胁迫对玉米生长发育及其生理生化特性的影响

以玉米杂交种科河28为试材在武威进行了干旱胁迫对大田玉米生长发育、生理特性及光合特性的影响试验。结果表明:长期干旱胁迫使玉米叶片卷曲,叶面积减少,株高下降,单株叶片数和干物质积累量减少,果穗体积减小,穗粒重和百粒重降低,大幅减产,在极度干旱条件下几乎颗粒无收;同时干旱胁迫使气孔导度减小,气孔关闭,光合能力降低,净光合速率显著下降,植株生长受到抑制。     

3种外源植物生长调节剂对干旱胁迫下烟草生理的影响

以K326品种烤烟为试验材料,采用盆栽试验研究干旱胁迫下烤烟生长与生理状况,以及喷施水杨酸、甜菜碱和氯化胆碱对烤烟抗氧化代谢影响。结果表明,干旱胁迫抑制烤烟正常生长,烟株矮小,有效叶片数目少,茎干瘦弱,叶长变短及叶宽变窄。喷施植物生长调节剂可以缓解干旱胁迫症状,喷施氯化胆碱能有效增加株高、最大叶长、有效叶片数,提高烟株干重、丙二醛(MDA)含量、脯氨酸含量及超氧化物歧化酶酶(SOD)活性;喷施甜菜碱对过氧化氢酶(CAT)活性有较好调节效应;喷施水杨酸能显著提高过氧化物酶(POD)活性,提高烤烟茎围和最大叶宽。综上所述,植物生长调节剂能提高烟株耐旱性,增强烟株对干旱环境适应性,其中以喷施氯化胆碱效果最佳。     

小麦品种抗旱性鉴定指标与产量性状关系的探讨

分析了多个小麦品种在旱地条件下部分生理特性、形态特征与抗旱性和产量的关系以及水、旱地对比条件下抗旱系数、干旱敏感系数、抗旱指数、单株产量降低指数、产量构成因素降低指数与产量的关系。结果表明，小麦生育期间叶片含水量、失水率、植株高度、拔节期苗高、穗茎节长、抽穗度与抗旱性有着密切地相关关系。根据这些性状选择抗旱性对选择产量无明显负作用，可作为杂种后代分离群体选择抗旱性的生理和形态指标。以抗旱系数、干旱敏感系数、单株产量降低指数、产量构成因素降低指数作为选择抗旱性指标时，要考虑产量的高低。抗旱指数既能反映品种的抗旱性，又能体现品种的丰产性，可作为杂种稳定世代选择抗旱性和产量的较为可靠的指标。     

干旱胁迫下供钾水平对烟草生长和钾素吸收及抗旱性的影响

为了探索烟草施用钾肥的抗旱效果和提高烟叶品质，通过盆栽试验研究了干旱胁迫下不同供钾水平对烟草生长和钾素吸收的影响。结果表明，不同供钾水平下生长的烟草随着供钾水平的提高，生长量和抗旱性均得到增强，在干旱胁迫下，可有效地抑制土壤水分的损失速率，使烟叶的水分损失得到控制，同时减缓了干旱时烟叶叶绿素含量的降解速率和烟叶细胞膜的损伤度，还使烟叶的膜脂过氧化作用减轻，丙二醛生成量降低，烟草的抗旱能力也明显得到提高，随钾水平提高烟叶含钾量和钾素吸收量增加。     

不同基因型苦荞苗期抗旱性综合评价及指标筛选

【目的】苦荞不仅具有丰富的营养价值和药用价值且具有耐冷凉、耐瘠薄、适应性强等生理特性,不同苦荞品种间的抗旱性差异显著,探讨苦荞苗期耐旱特性,筛选耐旱基因型材料及耐旱性鉴定指标并建立耐旱性数学评价模型,不仅能够为品种耐旱性评价与品种筛选奠定基础,更为黄土高原冷凉地区的种质选育提供理论依据。【方法】采用苗期沙培方式,设置正常供水CK和干旱胁迫DS两个处理,对9份不同苦荞品种在不同处理下的株高、茎粗、叶面积等农艺性状及根系活力、根系酶活性等生理指标进行测定。利用隶属函数法、主成分分析与聚类分析对各苦荞品种耐旱能力进行综合评价,并用逐步回归分析建立最优回归方程进而实现对苦荞耐旱能力的预测与鉴定。【结果】干旱胁迫对苦荞各指标均有显著影响,差异性分析结果表明,苦荞苗期地上部指标、根系干重、根系活力、根系形态指标、可溶性蛋白含量、相对含水量、叶绿素含量、Fm和Fv/Fm等指标与对照相比均明显下降;而根系酶活性、MDA含量、可溶性糖、游离脯氨酸含量、Fo与对照相比,表现为升高,且耐旱型品种的根冠比也表现为升高,中间型和不耐旱品种则表现为下降。主成分分析将21个单项指标转化为3个相互独立的综合指标(累计贡献率达87.30%),且第1主成分主要反映的是生物量、根系形态、叶片荧光参数等信息;第2主成分反映的是植株根系活力、根系酶活性和根系渗透调节物质等信息;第3主成分反映的是植株地上部形态及部分叶片和根系生理特性的相关信息。聚类分析将9个苦荞基因型划分为3类,分别为耐旱型、中间型和不耐旱型。为了对各基因型的耐旱能力进行预测并建立数学评价模型,将D值作因变量,各指标耐旱系数作自变量进行逐步回归分析。结果分析表明,通过建立最优回归方程,筛选出株高、茎粗、根冠比、根系活力、最大根长、MDA、Fo及水势等8项对苦荞耐旱能力有影响的指标,并且9个苦荞基因型的苗期耐旱能力预测值与D值极显著相关(R2=0.988**),表明用此方程对苦荞抗旱特性进行预测具有一定的准确性及高效性,进而在苦荞抗旱特性的鉴定工作中如果有选择的测定上述指标,可使鉴定工作简单化。【结论】干旱胁迫对苦荞苗期各指标均有显著影响。通过聚类分析图得出参试品种分为3大类型,即迪庆苦荞、西农9909和奇台农家品种为耐旱型品种;广苦1号、黔苦6号、云荞1号为中间型品种;多元苦荞、黑丰1号和西荞1号为不耐旱品种。确定了苗期耐旱能力预测值与D值极显著相关(R2=0.988**),筛选出株高、茎粗、根冠比、根系活力、最大根长、MDA、Fo及水势等指标,可作为苦荞抗旱特性快速鉴定的指标。     

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。     

伸长后期干旱胁迫下不同甘蔗品种的抗旱差异评价

[目的]研究桂塘02-208等4个引进甘蔗品种的抗旱性。[方法]以西大引7号、西大引11号、西大引12号、桂糖02-208等4个引进品种及ROC22(抗旱性较强)和ROC16(抗旱性较弱)2个对照品种为供试材料,采用桶栽和人工控水的方法,以正常供水处理为对照,研究伸长后期干旱胁迫对甘蔗生理指标、产量性状和工艺品质的影响,运用模糊数学中的隶属函数法对各品种的抗旱性进行综合评判。[结果]干旱胁迫下甘蔗叶片膜透性、丙二醛含量、脯氨酸含量显著升高,不同品种的升幅不同;伸长后期干旱胁迫导致蔗株变矮,蔗茎产量降低;伸长后期干旱胁迫还导致甘蔗成熟推迟,蔗糖分降低、还原糖分增加,造成甘蔗工艺品质变劣。[结论]根据隶属函数的计算结果,各品种抗旱性强弱顺序:ROC22>西大引11号>西大引7号>西大引12号>ROC16>桂糖02-208。     

园林地被植物抗旱机制研究进展

干旱是环境胁迫主要因子之一,严重影响植物的分布与生长发育。本文综述了园林地被植物的根、叶等形态结构特征与抗旱性的关系,总结了干旱胁迫下植物自身的渗透调节、光合生理、膜透性、活性氧代谢对干旱胁迫的响应机理及抗旱分子生物学研究进展。     

干旱胁迫对金银花生理指标与品质的影响

探明金银花的抗旱特性,为耐旱性品种鉴定、筛选及合理开发利用河南金银花资源提供依据,以金银花豫花一号为试验材料,采用盆栽法研究不同干旱胁迫下金银花的生长状况和相关生理生化指标的变化规律。结果表明:随干旱胁迫程度加剧,金银花叶绿素总量呈下降趋势,脯氨酸、丙二醛和可溶性糖含量呈显著升高趋势,过氧化物酶(POD)活性呈先升后降趋势;金银花花蕾重和单株产量均呈显著下降趋势。