水分胁迫下水稻剑叶中多胺含量的变化及其与抗旱性的关系

以6个中熟水、陆稻品种为材料，研究了在不同土壤水分状况下剑叶中腐胺(Put)、亚精胺(Spd)和精胺(Spm)含量的变化及其与抗旱性的关系。结果表明，供水充足(对照)的叶片中Put、Spd和Spm含量随叶片的衰老而缓慢下降，与品种的抗旱性没有明显联系。水分胁迫处理(土壤水势保持－0.05 MPa)后，叶片中Put、Spd和Spm含量均显著增加，     

小麦籽粒游离多胺对土壤干旱的响应及其与籽粒灌浆的关系

为探明干旱胁迫下小麦内源游离多胺在籽粒灌浆过程中的作用,2013-2014和2014-2015年度选用高产品种扬麦16和宁麦13进行不同水分条件的盆栽试验。自分蘖末期至成熟期设置正常供水(WW)、土壤轻度干旱(MD)和土壤重度干旱(SD) 3种处理,观察不同土壤水分对籽粒中游离多胺和籽粒灌浆的影响。两个品种的结果一致表明,与WW相比,MD处理对叶片水势及光合作用没有显著影响,显著增加弱势粒灌浆速率(12.5%)和粒重(11.8%),对强势粒灌浆无显著影响;SD处理则严重抑制叶片光合作用,显著降低叶片水势,强势粒的灌浆速率和粒重分别下降10.1%和9.5%,弱势粒的灌浆速率和粒重分别下降14.5%和11.7%。MD处理显著提高了灌浆期弱势粒中游离亚精胺(Spd)和精胺(Spm)含量及其与腐胺(Put)的比值,而SD处理的结果则相反。籽粒灌浆速率、粒重与籽粒中Spd和Spm含量及Spd/Put和Spm/Put值呈极显著正相关,与Put含量呈极显著负相关。喷施Spd和Spm,显著增加3个处理弱势粒及SD处理强势粒的灌浆速率(11.2%~25.9%)和粒重(9.9%~17.7%),但对WW和MD处理的强势粒无显著影响;喷施Spd和Spm合成抑制剂[甲基乙二醛-双脒基腙(MGBG)]后,3个处理强、弱势粒的灌浆速率和粒重均显著降低,分别下降20.5%~28.8%和16.9%~28.5%。表明小麦籽粒中多胺对土壤水分的响应因土壤干旱程度而异,通过轻度土壤干旱处理增加籽粒中Spd和Spm含量以及Spd/Put和Spm/Put值,可以促进籽粒灌浆,增加粒重。     

外源多胺对小麦小花退化的调控机制

小麦穗粒数与小花退化密切相关,多胺是调控小花发育的一种重要植物生长调节剂。本研究利用小麦品种(系)双大1号(大穗型)和西农538 (小穗型),于小花退化阶段在穗部施用腐胺(Put)、亚精胺(Spd)和精胺(Spm),分析外源多胺对小麦小花退化的影响及其与内源激素、植株碳氮的关系。结果表明,外源Spd和Spm显著抑制小花退化、提高了可孕小花数目,而Put加具有显著的负效应;并且多胺的调控具有明显的位置效应,对小穗上部弱势小花退化的调控效应显著大于下部强势小花。施用外源Spd和Spm后,弱势小花中Spd、Spm显著增加,同时玉米素+玉米素核苷(Z+ZR)含量及其与脱落酸(ABA)的比值也显著升高,而内源乙烯的释放速率降低,并且弱势小花中可溶性总糖和可溶性蛋白质含量显著提高。外源Put对弱势小花的控调效应与此相反,施用后弱势小花中Put、ABA含量以及内源ETH释放速率显著提高,而(Z+ZR)与ABA比值和可溶性总糖含量降低。因此认为,多胺参与了对小麦小花退化的调控,其对小麦小花退化的调控与内源激素、植株碳氮代谢密切相关。     

异源表达棉花S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶(Gh SAMDC1)基因提高了拟南芥抗盐能力

以转GhSAMDC1基因拟南芥研究了过量表达GhSAMDC1基因对拟南芥幼苗抗盐能力的影响,以及内源多胺、过氧化氢(H2O2)、丙二醛(MDA)、叶绿素含量(Chl)、离子渗透率、抗氧化酶(SOD、CAT、POD)活性和表达量在盐胁迫下的变化。结果表明,过量表达GhSAMDC1基因能够减少拟南芥内源腐胺(Put)含量,增加亚精胺(Spd)和精胺(Spm)含量。盐胁迫下,转基因株系亚精胺合酶(AtSPDS1、AtSPDS2)和精胺合酶(AtSPMS)基因表达量明显高于野生型,Spd和Spm含量进一步增加,H2O2、MDA、Chl以及离子渗透率显著降低;与野生型相比,过氧化物酶(POD)活力无明显差异,但超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活力明显增加,其表达水平与活力变化趋势基本一致。因此,盐胁迫下,GhSAMDC1基因通过提高Spd和Spm合成相关基因的表达,增加了转基因株系Spd和Spm含量,Spd和Spm直接或间接提高抗氧化系统相关酶的活力,通过清除H2O2等活性氧的方式提高拟南芥的抗盐能力。     

多胺浸种对菜豆种子萌发的影响初探

以菜豆为材料,研究3种不同多胺(Put、Spd及Spm)在不同浓度下对菜豆萌发的影响,结果表明:适宜浓度的3种多胺(0.1mmol/L Put、0.01mmol/L Spd、0.01mmol/L Spm)都能显著提高菜豆种子活力,而过高浓度(Put浓度≥1mmol/L、Spd及Spm浓度≥0.1mmol/L)处理则会明显降低菜豆的种子活力。     

超级稻花后强、弱势粒多胺浓度变化及其与籽粒灌浆的关系

以4个超级稻品种[两优培九和II优084(杂交籼稻)、淮稻9号和武粳15(粳稻)]为材料,2个高产品种[汕优63(杂交籼稻)、扬辐粳8号(粳稻)]为对照,测定了结实期强、弱势粒中腐胺(Put)、亚精胺(Spd)和精胺(Spm)浓度和灌浆速率,分析了它们之间的关系并用化学调控的方法进行了验证。结果表明,强势粒的最大灌浆速率、平均灌浆速率和糙米重,超级稻品种与对照品种差异较小,弱势粒的灌浆速率和粒重表现为超级稻品种显著低于对照品种。灌浆期强、弱势粒的Put、Spd和Spm浓度变化均成单峰值曲线。Put的峰值浓度和平均浓度,弱势粒高于强势粒。Spd和Spm峰值浓度和平均浓度,弱势粒显著低于强势粒,超级稻品种低于对照品种。籽粒平均灌浆速率和糙米重与Put浓度呈极显著负相关,与Spd和Spm浓度以及Spd/Put和Spm/Put呈极显著正相关。灌浆初期对稻穗喷施Spd和Spm,增强了弱势粒中蔗糖合成酶、ADP葡萄糖焦磷酸化酶和可溶性淀粉合成酶活性,提高了弱势粒灌浆速率、结实率和粒重,喷施Put或多胺合成抑制剂 (MGBG)的结果则相反。说明多胺参与水稻籽粒灌浆的调控,超级稻品种弱势粒较低的Spd和Spm浓度及较低的Spd/Put和Spm/Put值是其灌浆速率小、粒重轻的一个重要生理原因。     

小麦胚中不同形态多胺含量的变化及其与耐旱性的关系

为解析发育籽粒胚中不同种类和不同形态多胺在小麦耐旱机制中的作用,以强抗旱性的洛麦22和弱抗旱性的豫麦48为材料,于小麦花后第10天施以根际自然干旱、喷施外源多胺及其合成抑制剂处理,研究不同类型多胺含量变化及其与品种耐旱相关生理指标和产量相关性状的关系。干旱胁迫处理10天内,2个品种籽粒胚中游离态腐胺(Put)、亚精胺(Spd)和精胺(Spm)以及酸可溶性共价结合态多胺(ASCC-PA)含量均上升,尤其是豫麦48的游离态Put一直表现为急剧升高趋势。干旱处理前期两品种籽粒中游离态Spd和Spm的上升幅度没有明显差异,处理后期洛麦22中Spd和Spm的上升幅度明显大于豫麦48;两品种胚中的酸不溶性共价结合态腐胺(AISCC-Put)含量前期均较低,到后期洛麦22的AISCC-Put含量上升明显。外源Spd和Spm处理后,不仅显著提升了干旱胁迫后期豫麦48胚的游离态Spd和Spm的含量,并且提高了旗叶相对含水量和籽粒相对干物质增长速率,降低了旗叶相对质膜透性,抗旱性得到改善。MGBG处理强烈抑制了洛麦22胚中游离态Put向Spd和Spm转化,也明显降低小麦的抗旱性。外施菲咯啉显著抑制了干旱胁迫所诱导的AISCC-Put增加,同时也降低了小麦对干旱胁迫的抗性。上述结果暗示花后胚中游离态Put向游离态Spd、Spm和AISCC-Put的顺利转化可以提高小麦抗干旱能力。     

多胺对冬小麦籽粒灌浆的影响及其生理机制

以周麦18和西农538为材料研究表明,喷施精胺(Spm)或亚精胺(Spd)显著促进冬小麦籽粒灌浆,而喷施腐胺(Put)对冬小麦籽粒灌浆无显著影响;外源Spm或Spd显著提高旗叶叶绿素含量、光合作用以及抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性,同时显著降低旗叶丙二醛以及籽粒乙烯释放速率。说明不同类型多胺对冬小麦的影响不同,多胺对冬小麦籽粒灌浆的影响与叶片光合、衰老以及籽粒ETH释放速率密切相关。     

水稻籽粒多胺浓度与米质的关系

采用12个不同基因型的水稻材料,测定了结实期籽粒中腐胺（Put）、亚精胺（Spd）和精胺（Spm）浓度和稻米品质,分析了它们之间的关系并用化学调控的方法进行了验证。结果表明,加工品质和外观品质较好的品种,结实期籽粒Spd和Spm浓度较高,Put浓度较低。灌浆各期籽粒Spd和Spm浓度与谷粒充实率、粒重、出糙率和出精率均呈显著或极显著正相关,与垩白度呈极显著负相关,灌浆各期籽粒Put浓度与谷粒充实率、粒重、出糙率和出精率均呈显著或极显著负相关,与垩白度呈显著或极显著正相关,灌浆各期籽粒Spd、Spm和Put浓度与稻米的整精米率及直链淀粉含量的相关均不显著。灌浆初期对稻穗喷施Spd和Spm,籽粒最大胚乳细胞数增加,蔗糖合成酶（SuS）、ADP葡萄糖焦磷酸化酶（AGP）和可溶性淀粉合成酶（SSS）活性增强,稻米的加工品质和外观品质改善,喷施Put或多胺合成抑制剂(MGBG)的效果则相反。说明通过品种选育和化学调控等途径增加籽粒Spd和Spm浓度或降低Put浓度,可以在一定程度上改善稻米的加工品质和外观品质。     

枇杷果实发育不同阶段内源多胺及激素含量的变化

采用了高效液相色谱法、ELISA法和考马斯亮蓝G250染色法测定枇杷果实发育过程中的内源多胺、激素和蛋白质含量变化。用以研究了枇杷的内源多胺、激素和可溶性蛋白质含量与果实发育不同阶段之间的关系,结果表明:胚珠发育过程中,Spd含量最高,Spm次之,Put最低。果肉中的3种多胺含量是Spd最高,Put次之、Spm最低。胚珠和果肉的快速生长阶段多胺含量快速上升;果实发育早期的(Spd Spm)/(Put)和(Spm)/(Pas)比值变化在花后26d到34d达高峰期,而这也正是果实膨大较快的时期。枇杷幼果Spd含量较高时也是GA1 3含量较高时期,GA3/ABA比值较高时也是果实快速生长期,说明内源激素与多胺之间有密切的关联作用。     

水稻籽粒中内源多胺及其与籽粒充实和粒重的关系

以８个水稻品种（含杂交稻组合）为材料，研究了籽粒发育期内源多胺的含量及其与籽粒充实和粒重的关系。结果表明：籽粒中Ｐｕｔ（腐胺）、Ｓｐｄ（亚精胺）和Ｓｐｍ（精胺）的含量，强势粒高于弱势糕卫粒充实好的品种（组合）高于籽粒充实差的品种（组合），尤以Ｓｐｄ和Ｓｐｍ更明显；籽闰中Ｓｐｄ和Ｓｐｍ的含量或浓度，以及Ｓｐｄ／Ｐｕｔ和Ｓｐｍ／Ｐｕｔ的比值与谷粒充实率和千粒軎于极显著正相关在花后３天喷施外源多胺（１ｍ     

根施外源多胺抑制剂MGBG和D-ARG对小麦幼苗抗旱性的影响

在25%PEG-6000模拟干旱胁迫下,使用MGBG(1 mmol/L)、D-ARG(1 mmol/L)、L-ARG(1 mmol/L)处理二叶期的小麦根系72 h,结果表明,MGBG和D-ARG降低叶片相对含水量,增强叶片的膜脂过氧化作用,促进叶片和根系的生长,而L-ARG对叶片的含水量影响不大,促进根系的生长,促进叶片膜脂过氧化作用。这些表明,外源多胺抑制剂MGBG和D-ARG抑制根系多胺的形成不利于叶片水分的维持。     

外源甜菜碱对盐胁迫下大麦幼苗体内多胺和离子含量的影响

外源甜菜碱对200 mmol/L NaCl胁迫下大麦幼苗的伤害有显著的缓解效应,0.5～10.0 mmol/L的甜菜碱均可以有效抑制盐胁迫导致的叶片中MDA含量的上升,增加根系含水量与幼苗鲜重,降低植株体内Na+/K+比,尤以1 mmol/L甜菜碱的效应最明显。甜菜碱可以显著地提高盐胁迫下大麦幼苗根系多胺含量,促进叶片内腐胺与亚精胺向精胺的转化     

亚精胺对小麦幼苗耐冷性的影响

文中对亚精胺(spermidine，Spd)在耐冷性不同的小麦品种中的作用进行了研究。研究发现，耐冷品种周麦16号在冷胁迫处理时，其叶片中的Spd含量明显大于不耐冷的温麦6号。用Spd合成的抑制剂MGBG处理周麦16号，则导致Spd含量下降和耐冷性降低，外源Spd又可逆转MGBG对周麦16号在冷胁迫下的伤害。外源Spd可以明显提高温麦6号的叶片内Spd含量，并相应提高其耐冷性。以上结果表明，冷胁迫下，Spd可以提高小麦幼苗的耐冷性。     

渗透胁迫对玉米幼苗类囊体膜上结合态多胺含量的影响

研究了渗透胁迫下,玉米品种农大108(抗旱性较强)和掖单13(抗旱性较弱)幼苗类囊体膜上非共价结合态(Noncovalently conjugated,NCC)多胺(Polyamines,PAs)和高氯酸不溶性共价结合态(Perchloric acid insoluble covalently con-jugated,PISCC)多胺(PA)含量的变化。发现渗透胁迫下,抗旱性弱的掖单13的NCC-亚精胺(Spermidine,Spd)、PISCC-腐胺(Putrescine,Put)和PISCC-Spd下降幅度明显大于抗旱性强的农大108;掖单13的NCC-Put含量明显上升,NCC-精胺(Spermine,Spm)含量明显下降,而农大108的NCC-Put和NCC-Spm含量变化不明显。外源Spd处理明显抑制了渗透胁迫下掖单13类囊体膜上NCC-Spd含量的下降,也提高了掖单13玉米幼苗的抗性;Spd生物合成的专一性抑制剂——MGBG处理,则明显促进了渗透胁迫下农大108类囊体膜上NCC-Spd含量的下降,也降低了农大108玉米幼苗的抗性。PISCC-PAs生物合成的专一性抑制剂——o-phen处理,促进了渗透胁迫下玉米幼苗类囊体膜上PISCC-PAs含量的下降,而且明显降低了玉米幼苗的抗性。表明玉米幼苗类囊体膜上NCC-Spd、PISCC-Spd和PISCC-Put在胁迫条件下的稳定有利于增强玉米幼苗适应渗透胁迫的能力。     

亚精胺处理青稞幼苗对NaCl胁迫作用的缓解

以青稞（Hordeum vulgare L. var. nude）幼苗叶片为试材,以200mmol/L NaCl对其进行盐胁迫,研究了外源亚精胺（Spd）预处理对NaCl胁迫下青稞幼苗叶片相对含水量（RWC）、叶绿体色素与水溶性蛋白质含量的影响。在NaCl胁迫的前两天,NaCl+Spd处理组用含0.5mmol/L Spd的1/2Hoagland营养液进行水培和叶面喷施含0.02%土温-80的0.5mmol/L Spd溶液;对照组（CK）和NaCl处理组,用1/2的Hoagland营养液进行水培,叶面喷施含0.02%土温-80的蒸馏水。随着200mmol/L NaCl胁迫的进行,青稞幼苗叶片RWC、叶绿体色素与水溶性蛋白质含量均明显降低,Spd预处理显著延缓了它们的下降。表明Spd预处理缓解了NaCl胁迫对青稞幼苗造成的伤害,具有防衰抗盐的保护作用     

多胺对玉米种子吸胀期间耐冷性和种子发芽能力的影响

以玉米耐寒自交系黄C和低温敏感自交系Mo17为材料, 研究了亚精胺(Spd)和精胺(Spm)引发对玉米种子吸胀中的耐冷性和种子发芽能力的影响。种子经0.25 mmol L^-1的Spd和Spm引发72 h后, 在5℃下低温吸胀不同时间(12、24、36和48 h)。结果表明, Spd和Spm引发提高了胁迫期间两自交系胚内过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性, 以及可溶性蛋白质和脯氨酸(Pro)含量, 降低了胚渗出液的核苷酸含量, 同时显著提高发芽率, 并显著缩短平均发芽时间。低温吸胀48 h后, 与对照相比, Spd和Spm处理分别提高两自交系种子的平均发芽率18.5%和14.0%, 分别缩短平均发芽时间1.21 d和1.14 d。黄C在种子吸胀期间的耐冷性强于Mo17。总之, Spd和Spm处理能提高玉米种子吸胀期间的耐冷性, 提高低温胁迫下种子发芽能力。