外源硫化氢处理对番茄生长发育的影响

[目的]作为被普遍认可的第三种气体信号分子,硫化氢(H_2S)在植物的生长发育及信号传递等方面具有重要的作用。[方法]以番茄MicroTom为试验材料,用不同的H_2S浓度(0、10、50、100、500、1 000μmol·L~(-1))及H_2S合成抑制剂羟胺(HA)进行处理;用50μmol·L~(-1) H_2S对相同状态下的番茄幼苗进行不同方法的熏蒸(3h·d-1或6h·2d-1),测量幼苗生长和光合作用的相关指标。[结果]H_2S处理浓度为50μmol·L~(-1)时可对植物的生长发育起到促进作用。对番茄种子或幼苗进行外源H_2S处理,可以显著促进种子的萌发及下胚轴的伸长;普遍延长番茄生命周期,显著增加叶片净光合速率、蒸腾速率及气孔导度;显著增强植物合成H_2S的能力,增加叶片中的H_2S含量;且以上结果与产生H_2S的相关酶编码基因LCD表达水平相关。[结论]综上,外源施加适宜浓度的H_2S,可以影响番茄的生长发育活力和光合作用能力,促进内源H_2S的合成。     

硫化氢调节谷子幼苗P-ATPase响应镉胁迫

为了研究H_2S对谷子幼苗中ATPases活性的影响及其与金属转运蛋白HMAs基因表达调控的关系,以及H_2S对谷子幼苗细胞内Cd离子的解毒作用。在Cd胁迫条件下,对可溶性糖和可溶性蛋白以及ATPase活性进行测定,对谷子HMA家族转运蛋白进行系统进化分析并对H_2S对转运蛋白HMAs转录水平的影响进行分析。结果表明,在Cd胁迫条件下,谷子幼苗的可溶性糖和可溶性蛋白含量降低,ATPase活性被抑制,同时HMA家族基因表达量升高;H_2S处理可使可溶性糖含量提高的同时增强ATPase的活性,此外HMA的基因表达量也有相应变化。研究表明,硫化氢可以调节谷子幼苗P-ATPase的表达和活性,进而缓解Cd胁迫对谷子幼苗的毒害作用。     

镉铅胁迫对桑树种子萌发和幼苗生长以及重金属累积的影响

[目的]研究重金属胁迫对桑树种子萌发及幼苗生长的影响,分析桑树幼苗对重金属的吸收和累积规律。[方法]以冀桑3号和鲁杂1号2个品种桑树种子和幼苗为材料,采用滤纸萌发法分析重金属镉、铅对2个品种桑树种子萌发的影响,采用土培盆栽法分析镉和铅对2个品种桑树幼苗生物量的影响及幼苗对镉和铅的吸收转运规律。[结果]桑树种子萌发受到镉、铅的抑制作用,并且镉和铅对胚根毒害作用更强。镉和铅元素对桑树种子胚根生长有显著抑制作用的浓度分别为114、331 mg/L;2个品种幼苗的生物量随着镉和铅处理浓度的升高而降低,冀桑3号幼苗能耐受20 mg/kg的镉胁迫和500 mg/kg的铅胁迫而不降低其生物量。2个品种桑树幼苗对镉和铅的吸收水平均随着镉、铅处理浓度的升高而升高;幼苗对镉的富集系数和转移系数分别为0.53～3.58和0.41～0.84,对铅的富集指数和转移系数分别为0.02～0.58和0.11～0.78。从2个品种的富集系数和转移系数的对比来看,冀桑3号幼苗与鲁杂1号幼苗对镉、铅的耐受能力、富集能力存在一定程度的差异,且2个品种幼苗均不能有效地将镉和铅转运至植株地上部分。[结论]该研究可为植物修复重金属污染提供一定依据,为进一步利用桑树进行土壤修复奠定一定的理论基础。     

外源硫化氢缓解水稻盐胁迫的作用机理

为探明外源H_2S缓解水稻盐胁迫的作用机理,以水稻日本晴为材料,在水培条件下,研究H_2S对NaCl胁迫下5叶期水稻幼苗生长与活性氧(ROS)代谢和抗氧化酶系统的影响。结果表明:100mmol/L NaCl处理严重抑制水稻幼苗的生长,诱导ROS的产生,造成氧化损伤;盐胁迫下添加抗氧化酶抑制剂(二乙基二硫代氨基甲酸钠DDC或3-氨基-1,2,4-三唑AT),活性氧(ROS)得不到及时有效分解而高水平累积,加剧了氧化胁迫对植物的伤害;在盐胁迫条件下添加100μmol/L NaHS(外源H_2S供体)处理,能显著增加叶片内H_2S水平,加快活性氧的清除,从而减轻盐胁迫下的膜脂过氧化程度,促进植物生长。H_2S具有抗氧化作用,外施H_2S可提高植物耐盐性。     

H2S对镉胁迫下白菜幼苗根系渗透胁迫的调节作用

以水培白菜幼苗为材料,研究了气体信号分子H_2S对重金属镉胁迫下白菜幼苗根系细胞膜透性和渗透调节物质的影响。结果表明,在2.5 mmol·L~(-1)和5 mmol·L~(-1)CdCl_2胁迫下,随处理时间的增加,白菜根系的膜脂过氧化产物丙二醛含量增加,白菜幼苗根细胞的相对电导率增大,细胞膜透性增大;H_2S的外源供体NaHS(1、5、10μmol·L~(-1))预处理,均使镉胁迫引起的白菜根细胞相对电导率显著下降并提高根部的相对含水量;5μmol·L~(-1)NaHS预处理可增加镉胁迫下白菜幼苗根部可溶性糖和脯氨酸的含量,可溶性蛋白和甜菜碱含量则无明显变化,1μmol·L~(-1)羟胺(H_2S生成抑制剂)处理降低了镉胁迫下可溶性糖和脯氨酸含量。因此,H_2S可以通过调节白菜幼苗根的渗透调节物质可溶性糖和脯氨酸的合成来降低镉对根系的伤害。     

H2S和NO在大白菜抵抗高温胁迫中的作用

结合药理学和植物生理生化的方法,通过外源施加供体或清除剂,并观察幼苗生长的变化,意在研究H_2S和NO两种气体信号分子在大白菜抵抗高温胁迫中的生理作用及相互影响。实验结果表明:高温胁迫明显抑制大白菜幼苗的生长,导致植株叶片明显萎蔫卷曲。胁迫条件下,植株可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量以及相对电导率均显著升高,内源H_2S和NO含量明显上升,外源生理浓度H_2S和NO处理可明显缓解高温胁迫对幼苗生长的影响,并且两种信号分子存在相互作用,外源H_2S缓解内源NO含量的上升,而外源NO对内源H_2S含量变化并没有显著影响。综上,气体信号分子H_2S和NO交叉互作参与大白菜抵御高温胁迫。     

外源亚精胺对镉胁迫下玉米幼苗抗氧化代谢的调控效应

为研究亚精胺对玉米幼苗抗重金属毒害影响的内在机制,采用营养液培养法,研究5 mg/L镉胁迫下不同浓度亚精胺对玉米幼苗光合作用和抗氧化酶活性的影响。结果表明:(1)在镉毒害下,喷水处理玉米幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性下降,施加外源亚精胺可显著提高抗氧化酶活性;(2)在镉胁迫下,喷水处理的叶绿素含量和可溶性蛋白含量降低,施加外源亚精胺可提高二者的含量;(3)镉毒害可使丙二醛(MDA)、过氧化氢(H_2O_2)含量及O~-_2·产生速率升高,施加外源亚精胺可降低膜脂过氧化程度,进而降低MDA、H_2O_2含量及O~-_2·产生速率。说明亚精胺能够减轻镉对玉米幼苗的毒害作用,且以0.5、1.0 mmol/L的效果较好。     

H_2S对硒胁迫下不结球白菜体内BrPAO1/H_2O_2的调控作用

土壤硒(Se)污染已受到越来越多的关注。Se胁迫通常破坏植物体内的抗氧化系统,进而导致H_2O_2被动累积,多胺氧化酶(PAO)代谢多胺产生H_2O_2是植物体内活性氧的重要来源之一。本研究以不结球白菜(Brassica rape.ssp.chinensis)幼苗根为研究材料,采用多种生理生化手段,研究了信号分子硫化氢(H_2S)对Se胁迫下BrPAO1/H_2O_2系统的调控方式。结果表明,(1)Se胁迫导致根内PAO活性和H_2O_2含量显著上升,而采用PAO活性抑制剂(GZT)可显著抑制PAO活性并降低H_2O_2含量,表明在Se胁迫下导致了依赖于PAO的H_2O_2产生。(2)从不结球白菜体内克隆了1个编码PAO蛋白的基因BrPAO1,将BrPAO1在烟草叶片中瞬时表达,证明编码蛋白具备产生H_2O_2的能力;Se胁迫可显著诱导根内BrPAO1的表达。(3)Se胁迫诱导根内H_2S合成相关基因(BrLCD1～BrLCD10和BrDCD1、BrDCD2)表达上调,内源H_2S含量显著提高;H_2S供体(NaHS)处理可进一步提高Se胁迫下根内源H_2S水平,而H_2S的清除剂(HT)处理可显著降低Se胁迫下根内源H_2S水平。(4)NaHS处理可显著抑制Se胁迫下根内BrPAO1基因的表达、PAO活性、H_2O_2含量,而HT处理则呈现出相反的作用效果。表明,Se胁迫可导致BrPAO1基因表达上调,进而提高PAO活性并产生过量H_2O_2,而内源H_2S则参与调控这一生理过程。     

镉胁迫对高低积累型水稻幼苗非蛋白巯基含量的影响

为研究镉胁迫对高低积累型水稻幼苗非蛋白巯基(Non-protein thiols, NPT)物质含量的动态变化影响规律,利用营养液沙培盆栽实验,设置镉浓度为50μmol·L~(-1),分别监测处理前(0 d)和处理后第1、3、5、7 d水稻的过氧化程度和非蛋白巯基物质含量。结果表明:随镉胁迫时间的延长,两品种水稻的过氧化氢(Hydrogen peroxide,H_2O_2)和硫代巴比妥酸反应产物(Thiobarbituric acid reactive substances,TBARS)含量逐渐上升,且镉低积累型品种优I2009的H_2O_2和TBARS含量上升的幅度大于镉高积累型品种欣荣优2045,其中欣荣优2045地上部H_2O_2和TBARS含量上升的幅度分别为45%和74%,其根系上升的幅度分别为1.14倍和61%,而优I2009地上部H_2O_2和TBARS含量上升的幅度分别为78%和1.20倍,其根系上升的幅度分别为1.32倍和64%,说明镉低积累型品种优I2009遭受的氧化胁迫水平和膜脂过氧化程度大于镉高积累型品种欣荣优2045。欣荣优2045的还原型谷胱甘肽(Reduced glutathione,GSH)随镉胁迫时间的延长逐渐增加,而优I2009的GSH呈先升后降的趋势;两品种水稻的NPT、植物螯合肽(Phytochelatins,PCs)含量和谷胱甘肽硫转移酶(Glutathione S-transferase,GST)活性随镉胁迫时间的延长呈先升后降的趋势,且欣荣优2045合成的NPT含量和生成的GST活性更高。研究表明,镉高积累型水稻品种可以通过合成更多的含巯基的非蛋白化合物与镉络合来清除活性氧,进而增加对镉的耐性。     

番茄水通道蛋白基因SIAQP的克隆与序列分析

[目的]通过分析克隆得到的番茄水通道蛋白SIAQP基因的cDNA全长序列特征、编码蛋白的细胞定位及其在番茄材料Mirco Tom中经干旱胁迫后的表达模式,为进一步研究番茄在逆境下的抗逆机制及加快番茄抗逆育种积累资料.[方法]采用RACE技术克隆番茄水通道蛋白基因的cDNA全长,结合生物信息学软件分析该基因的编码蛋白特性;利用基因枪转化法将S1AQP基因与GFP融合的瞬时表达载体(S1AQP::GFP)转入洋葱表皮细胞,对该基因进行亚细胞定位;利用Real time-PCR分析该基因在番茄品种Mirco Tom中经干旱胁迫下的表达机制.[结果]S1AQP基因(GenBank登录号:HQ433337)cDNA全长为1 107 bp,编码区含852 bp,共编码283个氨基酸.生物信息学软件分析表明,SIAQP基因含有6个跨膜区,2个NPA单元,其氨基酸残基与MIP家族蛋白保守区序列完全一致,且该基因氨基酸序列与其它物种PIP类质膜型水通道蛋白氨基酸序列具有很高的同源性.11个物种间的聚类分析表明,S1AQP基因编码的蛋白与马铃薯质膜型水通道蛋白遗传距离最近.细胞定位结果确认S1AQP基因编码蛋白在细胞质膜上发挥生物学作用.Southern杂交结果显示,S1AQP基因在番茄基因组DNA中呈单拷贝.Real time-PCR分析结果证实,干旱胁迫下该基因表达量总体呈下降趋势.[结论]对番茄水通道蛋白S1AQP基因在干旱胁迫后的表达模式分析,预示该基因表达受逆境条件的影响,为今后进一步探讨其在干旱胁迫中发挥的作用提供了重要信息.     

种子低温处理对低夜温下番茄幼苗生长的影响

[目的]研究番茄(Lycopersicon esculentum)种子低温处理对低夜温条件下番茄幼苗生长的影响,探讨番茄幼苗在低夜温下的抗冷性,为低温下获得高质量的番茄幼苗提供理论依据。[方法]以草炭与珍珠岩(2∶1)为育苗基质,番茄L402种子为供试材料。先将番茄L402种子浸种6 h,然后分别于0、4、8和16℃低温条件下进行6、12和24 h低温处理,对照为0 h处理。之后,于16℃下静置0.5 h,再后在25～30℃下催芽,播种于72穴育苗盘中。育苗温度为18～23℃(白天)/6～12℃(夜间)。培养至3片真叶时测定幼苗的各项生长指标(干重、鲜重、根冠比)和生理指标[根系活力、超氧化物歧化酶(SOD)活性及叶绿素、脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖和丙二醛(MDA)含量]。[结果]种子低温处理能促进低夜温下番茄幼苗的生长,提高幼苗叶绿素含量、可溶性蛋白和脯氨酸的含量,并能增加番茄幼苗在低夜温下的根系活力和SOD活性,同时降低了MDA含量,其中0℃下处理6 h对番茄幼苗在低夜温下的抗冷性提高最大。[结论]种子低温处理能增加番茄幼苗对低夜温的抵抗能力,有利于提高低温季节番茄幼苗的质量。     

硒对镉胁迫下白术抗氧化能力的影响

[目的]探讨硒对镉胁迫下白术抗氧化能力的影响,为白术种植中重金属污染防治提供参考.[方法]采用室内水培试验,利用1/2 Hoagland＇s营养液培养白术幼苗30 d后,按营养液中单独加入4 mmol/L镉及不同浓度的硒（Na2SeO3）（10、20、40、60、80和100 μmol/L）分别与4 mmol/L镉混合设7个处理,另设不添加镉和硒的营养液处理为对照,48 h后取各处理的白术叶片进行相关生理指标测定.[结果]镉胁迫导致白术的H2O2和丙二醛水平显著升高,而超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化酶（CAT）酶活性下降.在镉胁迫下,添加不同浓度的硒后,白术抗氧化系统出现不同的反应.当加入相对较低浓度（10～60 μmol/L）的硒对,SOD和CAT酶活性显著增加,而H2O2和丙二醛水平显著下降,表明镉胁迫造成的过氧化伤害有所减轻;而加入相对较高浓度（80～100 μmol/L）的硒对,SOD和CAT酶活性下降,H2O2和丙二醛水平上升,表明镉胁迫造成的过氧化伤害没有缓解.[结论]较低浓度的硒处理有利于增强镉胁迫下白术幼苗抗氧化能力.     

盐胁迫下番茄幼苗中不同性质蛋白表达差异的研究

[目的]分析不同盐浓度胁迫下番茄幼苗叶中不同性质蛋白表达的差异。[方法]以番茄种子为试材,置于附加不同盐浓度的1/2MS培养基上培养出番茄幼苗,然后分别提取其叶中的水溶蛋白、盐溶蛋白、酸溶蛋白、醇溶蛋白和总蛋白,并运用SDS-PAGE技术对其蛋白组成和表达量进行比较分析。[结果]不同盐浓度处理下,叶片蛋白质的组成和数量均发生变化,高盐浓度时多出了66.2 kD左右的蛋白质,说明在高盐浓度胁迫下植物产生了某些抗逆性蛋白;总蛋白条带比较相似,总蛋白含量和盐溶蛋白含量略微减少,水溶蛋白含量略微增加,并且在盐溶蛋白中增加了1条带,这些蛋白变化可能是盐胁迫下应激反应的相关蛋白。[结论]该研究为植物的抗病性选育提供一定的理论基础。     

Construction of Two Gateway-compatible Destination Vectors for Tomato Functional Genomics under Abiotic Stress

[Objective] This research aimed at constructing two gateway-compatible plant expression vectors for functional genomics of abiotic stress in tomato.[Method] pK2GW7I was generated from the plant expression vector pK2GW7,0 by replacing the CaMV 35S promoter with abiotic-stress inducible plant promoter pRD29A,which was derived from the promoter of Arabidopsis gene RD29A.pKGW121 was generated by replacing the CaMV 35S of the plant expression vector pRD410 with the gateway recombinant cassette(attR1-cmR-ccdB-attR2)from pK2GW7,0.Constitutive and root-specific promoters were tested on pKGW121.[Result] Two gateway-compatible destination vectors,pK2GW7I and pKGW121,were successfully constructed;practicability test proved that pKGW121 was applicable for promoter analysis.[Conclusion] With the incorporation of gateway cloning technology or abiotic-stress inducible promoter,pKGW121 and pK2GW7I will be promising in large-scale investigation of tomato functional genes associated with various abiotic stresses.A high-throughput workflow for the construction of plant transformation vector was proposed and validated.     

茉莉酸等3种因素刺激番茄对LeWRKY1表达的影响分析(英文)

[目的]为了研究LeWRKY1参与植物抗逆反应的分子机理。[方法]采用实时荧光定量PCR技术研究了LeWRKY1在番茄灰霉菌(Botrytis cinerea)侵染、茉莉酸(jasmonic acid,JA)、水杨酸(salicylic acid,SA)刺激时的表达情况。[结果]外源植物激素JA可诱导LeWRKY1的表达,而SA对其无明显诱导作用;番茄灰霉菌侵染可诱导LeWRKY1表达。[结论]LeWRKY1可能通过JA依赖而SA非依赖的信号途径参与番茄对番茄灰霉菌防御反应的应答。     

盐胁迫下外源甜菜碱对番茄幼苗光合作用的影响

[目的]研究盐胁迫下外源甜菜碱对番茄幼苗光合作用的影响。[方法]以番茄中杂101号为试验材料,用不同浓度(5.0、10.0、20.0、50.0mmol/L)甜菜碱处理番茄幼苗,以营养液为对照,测定番茄幼苗叶绿素含量和光合作用参数的变化。[结果]结果表明:在盐胁迫下,外源甜菜碱能使叶片叶绿素含量和叶绿素a荧光诱导动力学参数Fv/Fo、Fv/Fm增高,从而减轻盐胁迫对幼苗的抑制作用,并且甜菜碱浓度以5.0 mmol/L效果更好。[结论]根施外源甜菜碱具有增强番茄幼苗抗盐性的作用。     

镉胁迫下萝卜幼苗的硫代葡萄糖苷含量变化研究

[目的]研究镉胁迫下萝卜幼苗的硫代葡萄糖苷含量的变化。[方法]分别用不同浓度的氯化镉(CdCl2)溶液处理盛丰、碧玉春和速白1号3种白萝卜幼苗,研究白萝卜幼苗中抗氧化活性及硫代葡萄糖苷随时间的变化趋势。[结果]镉胁迫下白萝卜幼苗的硫代葡萄糖苷表现出"低浓度促进高浓度抑制"的特点。10和1μmol/L镉胁迫明显促进硫代葡萄糖苷的产生,且10μmol/L促进效果最好。[结论]该研究为了解重金属对白萝卜的作用机制及生化解毒机理奠定了基础,为重金属污染的土壤植物修复提供了理论依据。     

腐植酸钠对镉胁迫小麦幼苗的生物效应

【目的】研究镉（Cd）胁迫土壤中施用腐植酸钠对小麦幼苗的生物效应,探讨腐植酸钠在抗重金属胁迫方面的生理作用。【方法】以春小麦品种为试验材料,采用盆栽试验的方法研究腐植酸钠不同施肥方式（种子浸种、土壤灌施、土壤混施）对Cd胁迫小麦幼苗生长发育及矿质元素（Cu、Zn、Fe、Mn、Cd）吸收和累积的影响。【结果】采用不同施肥方式施用腐植酸钠可促进小麦幼苗的生长发育,缓解Cd对小麦幼苗的毒害,促进小麦幼苗干物质的积累,其中以土壤混施方式生物量增幅最大;在背景土壤中,不同腐殖酸钠处理能明显抑制小麦幼苗对Cd元素的吸收,促进小麦幼苗对Cu、Zn、Fe、Mn营养元素的吸收和积累;随着Cd胁迫程度增加,不同腐植酸钠处理抑制小麦幼苗Cd吸收能力逐渐减弱,不同施肥方式对小麦幼苗Cu、Zn、Fe、Mn营养元素的吸收累积影响存在差异。【结论】在重金属污染土壤中增施腐植酸肥料,可以明显减轻重金属元素对植物造成的伤害,这对于改善土壤环境和实现农业绿色生产具有重要应用价值。     

重金属Cd对香蕉幼苗生理生化指标的影响

[目的]研究重金属镉（Cd）对香蕉幼苗生理生化指标的影响。[方法]以砖红壤为供试土壤,以巴西香蕉为试验植物,采用盆栽模拟试验的方法研究了土壤外源重金属Cd对香蕉幼苗叶片生理生化指标的影响。[结果]在试验浓度范围内,不同浓度Cd处理对香蕉幼苗叶片叶绿素含量的影响不明显;Cd对维生素C含量的影响表现为低促高抑,当Cd处理浓度为3 mg/kg时维生素C含量达到最大值,以后随Cd处理浓度增加而明显下降,且低于对照;脯氨酸和过氧化物酶（POD）活性在Cd处理下均呈现先升高后降低的趋势,均在Cd浓度为15 mg/kg时达到高峰,且各处理均高于对照。[结论]为海南香蕉生产质量安全提供了理论依据。     

葎草对植物种子萌发和幼苗生长的影响

[目的]探讨葎草在生长过程中对其他植物的影响。[方法]采用培养皿滤纸法,研究葎草水浸提液对番茄、矮脚黄、莴苣种子萌发和幼苗生长的影响。[结果]葎草水浸提液对3种植物种子终萌发率的影响是有差异的,对番茄种子萌发没有明显影响,对矮脚黄、莴苣的影响较显著,而且地上部浸提液对矮脚黄种子萌发抑制作用较地下部强,而地下部浸提液对莴苣萌发的抑制作用较地上部明显。葎草不同部位浸提液对3种植物根长和苗长生长的影响趋势是一致的,不同处理浓度,抑制根长生长,而刺激苗长生长。[结论]该研究为农业生产和植物源除草剂的研究提供了理论依据。