外施海藻糖对高温胁迫下小麦幼苗膜脂过氧化的影响

在非生物胁迫条件下,海藻糖可以提高植物的抗逆性,减少逆境胁迫对植物组织的伤害,维持植物的相对正常生长。为了解其具体的作用机制,以小麦为材料,通过检测高温胁迫及室温恢复过程中丙二醛(MDA)含量、过氧化氢(H2O2)含量、超氧自由基(O·-2)含量、抗氧化物质[抗坏血酸(AsA)、还原型谷胱甘肽(GSH)]含量、抗氧化酶[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)]活性及其基因转录的表达调控,以探究外源海藻糖对小麦幼苗抗氧化系统的影响。结果表明,在高温胁迫下外源海藻糖处理主要提高了AsA含量,增强了CAT和APX活性,同时上调了Mn-SOD、Cu/ZnSOD、CAT、POD和APX的相对表达量,从而降低了MDA及H2O2的产生。而随后的室温恢复过程基本与高温胁迫的结果一致,也提高了这些酶的基因转录水平以及AsA含量,主要差别是对抗氧化酶活性的影响,即室温恢复阶段外源海藻糖主要提高了POD和APX活性。综合来看,外源海藻糖在小麦幼苗的高温胁迫及室温恢复过程中,通过促进抗氧化酶基因的上调表达,提高抗氧化酶活性和抗氧化物质含量,以酶促和非酶促两种机制共同清除高温胁迫产生的活性氧,减少氧化胁迫的损伤,维持小麦幼苗的生长。     

剑麻不定芽玻璃化过程中的细胞学和生理变化研究

玻璃化问题是植物组织培养过程中的普遍现象,已成为植物组织快速繁殖的瓶颈。本研究以H.11648为材料,分析H.11648不定芽玻璃化过程中气孔形态、DNA含量、叶片含水量、可溶性蛋白含量、丙二醛(MDA)含量以及过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和超氧化物歧化酶(SOD)等防御酶活性变化情况,结果表明:玻璃化后的不定芽叶片保卫细胞膨大,气孔变大。体细胞DNA含量没有变化,但细胞数减少。随着玻璃化程度的增加,叶片含水量显著增加,可溶性蛋白和丙二醛含量明显降低,POD活性显著上升,SOD活性先上升后又略有下降,但均显著高于正常水平,APX活性先明显上升后又恢复到正常水平,CAT活性略有下降但不显著。本研究为揭示剑麻不定芽玻璃化的生理机制提供参考。     

不同锌效率水稻基因型及其杂种一代幼苗生长和抗氧化酶活性对Zn2+活度的反应

为了解水稻耐低锌能力基因型差异的生理机制及F1杂种的耐低锌能力以提高水稻锌效率,解决水稻锌缺乏问题,选用耐低锌基因型水稻IR8192、IR36,锌敏感基因型水稻Ce-64、IR26及杂交后代IR36×IR8192、IR36×IR26和Ce-64×IR26为材料,进行低锌(pZn2+ 11.0)和正常锌(pZn2+ 9.7)营养液培养.结果表明:1)亲本和F1幼苗的株高,叶鞘高,地上部和地下部干质量及锌含量,叶片的叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量在pZn2+ 11.0与pZn2+ 9.7条件下的相对值可作为耐低锌基因型水稻的筛选指标;2)在低锌条件下所有亲本及F1各项指标变化趋势相同,但IR8192、IR36、IR36×IR8192、IR36×IR26的叶绿素含量、SOD酶活性降幅较小,POD、CAT、APX活性升幅较大,MDA含量升幅较小,表明上述基因型水稻的耐低锌能力更强. 低锌胁迫下POD、CAT、APX活性增强,可以更有效地清除活性氧,SOD活性则最先下降;3)除根长、APX活性外,在低锌条件下,IR36×IR8192、IR36×IR26各项指标变化幅度均表现出超亲优势,而Ce-64×IR26则表现出偏中亲优势,推测水稻的耐低锌特性主要受基因的显性效应控制,并存在基因的叠加效应,可以通过耐低锌亲本间的杂交获得具有更强耐低锌能力的水稻基因型.     

6-BA对低温下水稻幼苗细胞膜系统保护作用的研究

在低温胁迫（3℃, 48 h)）前后用6-苄基腺嘌呤（6-BA）（44 μmol/L）处理水稻幼苗,可增强水稻幼苗的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性,降低电解质渗漏率和丙二醛（MDA）含量,同时也提高不饱和脂肪酸指数（IUFA）和叶绿素含量,但过氧化物酶（POD）活性无明显变化。在黑暗中处理效果优于在光照条件下的处理。亚细胞组分测定表明,SOD活性对低温敏感的顺序是叶绿体＞线粒体＞细胞溶质,6-BA对低温下叶绿体的保护作用最明显。外源抗氧化剂抗坏血酸（Vc）（1 mmol/L ）、苯甲酸钠（SB）（5 mmol/L）和二苯胺（DPA）（5 mmol/L）与6-BA配合,比单独施用对膜系统保护作用的效果更佳。     

外源NO对NaCl胁迫下玉米幼苗脂质过氧化和抗氧化酶活性的影响

采用营养液培养法,以硝普钠（SNP）为外源NO供体,分析不同浓度外源NO对NaCl胁迫下玉米幼苗叶片电解质渗出率、叶片和根系中MDA含量和SOD、POD、CAT活性的影响。研究结果表明,盐胁迫下不同浓度SNP处理可以降低玉米幼苗叶片的电解质渗出率,使叶片和根系中MDA含量降低,不同程度增加玉米叶片和根系中SOD、POD、CAT活性;对玉米叶片和根系中3种保护酶活性的影响具有不同的剂量效应。适量外源NO能够缓解NaCl胁迫带来的伤害,增强叶片和根系抗氧化能力。     

茉莉酸对镉胁迫下玉米幼苗叶片生理特性的影响

采用溶液培养方法,研究茉莉酸对玉米幼苗叶片抗镉性的影响。结果表明,镉胁迫显著提高玉米叶片丙二醛(MDA)、H_2O_2含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽转移酶(GST)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)活性,降低过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性,降低叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量及生物量。与单独镉胁迫相比,外源茉莉酸处理可显著提高镉胁迫下叶片CAT、POD、APX和GR活性,显著提高叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量及生物量,显著降低镉胁迫下叶片MDA和H_2O_2含量,从而缓解其造成的伤害。结果表明,外源茉莉酸可明显提高玉米幼苗叶片的抗氧化能力和光合色素含量,从而增加生物量的积累,缓解镉胁迫造成的伤害。     

重金属Pb2+、Cd2+胁迫对青稞幼苗抗氧化能力的影响

为了解重金属对青稞幼苗的伤害机理以及青稞对重金属胁迫的抗性作用,以青稞幼苗为实验材料,采用水培方法研究了50 mg·L^-1 Pb²⁺、Cd²⁺胁迫对青稞幼苗叶片相对含水量（RWC）、丙二醛（MDA）和脯氨酸含量、抗氧化酶活性的影响。结果表明,50 mg·L^-1 Pb²⁺ 胁迫下青稞幼苗的叶片相对含水量（RWC）变化不大,丙二醛（MDA）和脯氨酸含量、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性在胁迫后期有所升高,超氧化物歧化酶（SOD）活性在前期升高比较明显,其后缓慢下降。50 mg·L^-1 Cd²⁺胁迫下青稞幼苗叶片RWC明显减少,MDA含量显著增加,脯氨酸含量先急剧升高后下降,POD、CAT活性随着胁迫时间的增加而显著增强,其中CAT活性在胁迫末期稍有下降,SOD活性先明显升高后下降。综合来看,青稞幼苗在受到相同浓度Pb²⁺、Cd²⁺胁迫时,对Pb²⁺的抵抗能力大于Cd²⁺。     

秋茄幼苗对盐度-淹水双胁迫的生理适应

采用潮汐自动模拟系统,探讨盐度-淹水交互处理下,秋茄幼苗叶片生理指标（包括超氧化歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、丙二醛（MDA）、膜透性、游离脯氨酸、可溶性蛋白）的变化特征。结果表明,盐度-淹水胁迫显著影响秋茄幼苗叶片的生理适应特征（p<0.05）。SOD活性、MDA含量及游离脯氨酸含量随盐度升高呈先升后降趋势,POD及CAT活性随盐度升高而持续降低,膜透性及可溶性蛋白含量随盐度升高而升高,短时淹水环境（2～4 h）的SOD活性、游离脯氨酸含量及可溶性蛋白含量高于长时淹水环境（6～8 h）。盐度胁迫的影响效应大于淹水胁迫,水盐胁迫较单一胁迫对秋茄幼苗的伤害更为严重。     

水杨酸诱导的水稻对白叶枯病的系统抗性与未处理叶酶活性的变化

 0.5、2.0 mmol/L 的水杨酸（SA）处理水稻幼苗后第3 天用稻白叶枯菌（Xanthomonas oryzae pv. oryzae）对未处理叶（第3叶，进行SA处理时用塑料袋套住）挑战接种，2周后调查病情，发现病斑长比对照分别下降了10.2%和18.2%，说明SA能诱导水稻幼苗对白叶枯病的系统抗性。酶活性测定表明，两种浓度的SA能明显降低水稻幼苗未处理叶中过氧化氢酶（CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）的活性，而对过氧化物酶（POD）活性无明显影响。两种浓度的SA对未处理叶中超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响不同，其中0.5 mmol/L 的SA处理下，SOD无明显变化，但20 mmol/L 的SA对SOD活性有较明显的促进作用。SA处理后1～4 d，未处理叶H2O2含量比对照上升了23.6%～72.8％(0.5 mmol/L)和31.2%～122.6％(2.0 mmol/L)。H2O2水平的显著提高可能是H2O2产生加快和降解减慢的共同结果（2.0 mmol/L的SA下），或单纯的降解减慢所致（0.5 mmol/L的SA下）。同时，SA对未处理叶PAL活性有促进作用。提示在水稻中，SA对水稻抗白叶枯病的系统诱导作用可能与H2O2积累和PAL活性的升高有关。     

不同锌效率水稻基因型及其杂种一代幼苗生长和抗氧化酶活性对Zn2+活度的反应

  为了解水稻耐低锌能力基因型差异的生理机制及F1杂种的耐低锌能力以提高水稻锌效率,解决水稻锌缺乏问题,选用耐低锌基因型水稻IR8192、IR36,锌敏感基因型水稻Ce 64、IR26及杂交后代IR36×IR8192、IR36×IR26和Ce 64×IR26为材料,进行低锌(pZn2+ 11.0)和正常锌(pZn2+ 9.7)营养液培养。结果表明：1)亲本和F1幼苗的株高,叶鞘高,地上部和地下部干质量及锌含量,叶片的叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量在pZn2+ 11.0与pZn2+ 9.7条件下的相对值可作为耐低锌基因型水稻的筛选指标;2)在低锌条件下所有亲本及F1各项指标变化趋势相同,但IR8192、IR36、IR36×IR8192、IR36×IR26的叶绿素含量、SOD酶活性降幅较小,POD、CAT、APX活性升幅较大,MDA含量升幅较小,表明上述基因型水稻的耐低锌能力更强。 低锌胁迫下POD、CAT、APX活性增强,可以更有效地清除活性氧,SOD活性则最先下降;3)除根长、APX活性外,在低锌条件下,IR36×IR8192、IR36×IR26各项指标变化幅度均表现出超亲优势,而Ce 64×IR26则表现出偏中亲优势,推测水稻的耐低锌特性主要受基因的显性效应控制,并存在基因的叠加效应,可以通过耐低锌亲本间的杂交获得具有更强耐低锌能力的水稻基因型。     

干旱胁迫下NO对水稻日本晴叶片生理特性的影响

研究干旱胁迫下一氧化氮(Nitric oxide,NO)对水稻叶片光合速率、相对含水量及抗氧化系统的影响,旨在揭示NO增强水稻耐旱性的作用机制。以常规粳稻日本晴为材料,在土培条件下于水稻分蘖盛期叶面喷施硝普钠(SNP,NO缓释剂)和/或cPTIO(NO清除剂)后进行干旱处理,6d后,取样并分析叶片各生理指标。结果表明,与清水对照相比,干旱胁迫下,喷施100μmol/L SNP可显著增强水稻耐旱性,叶片表现出较高的相对含水量和光合速率,较低的丙二醛和过氧化氢含量。相反,100μmol/L cPTIO处理的水稻叶片光合速率明显低于对照,相对含水量略低于对照,而丙二醛和过氧化氢含量显著高于清水对照。进一步研究表明,干旱胁迫下喷施外源SNP的叶片具有较高的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性,较低的抗坏血酸(AsA)含量和总谷胱甘肽(GSH+GSSH)含量。此外,外源喷施SNP对水稻叶片过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性影响不大,各处理间差异不显著。总之,以100μmol/L SNP作为NO缓释剂处理的水稻干旱损伤较轻,干旱胁迫下叶片具有较高的SOD及CAT活性,这可能是NO增强水稻耐旱性的主要原因。     

1-MCP和乙烯利处理对采后菠萝蜜果实活性氧代谢的影响

以‘海大2号’菠萝蜜果实为材料,研究0.5 mg/L1-MCP(1-甲基环丙烯)和1 000 mg/L乙烯利处理对菠萝蜜果实活性氧代谢的影响,并探讨其与活性氧、活性氧清除酶和还原物质的关系,为菠萝蜜果实的保鲜提供理论依据。结果表明:随着菠萝蜜果实的成熟衰老,LOX(脂氧合酶)活性迅速增加,H2O2(过氧化氢)和MDA(丙二醛)含量快速积累,CAT(过氧化氢酶)和APX(抗坏血酸过氧化物酶)活性不断下降,SOD(超氧化物歧化酶)、POD(过氧化物酶)活性和GSH(谷胱甘肽)、还原型ASA(还原型抗坏血酸)含量均呈现先升后降的变化趋势。乙烯利处理极显著提高了LOX活性和降低了POD、APX和贮藏前期SOD活性,加快了贮藏中期H2O2和MDA含量的积累。1-MCP处理极显著降低了LOX活性和H2O2、MDA的含量,减少了活性氧产生,同时极显著提高了SOD、CAT活性和贮藏后期的POD、APX活性及GSH、还原型ASA含量,增强了活性氧清除能力。这些结果表明,乙烯利和1-MCP对菠萝蜜果实成熟衰老过程中活性氧的产生、保护酶活性及还原物质含量起重要调控作用。      

外源抗坏血酸对水稻抗铝生理指标的影响

为探讨外源抗坏血酸（AsA）对水稻的抗铝性能的影响,以‘滇优35号’（杂交稻,粳稻）为试验材料,采用溶液培养法研究外源AsA对铝胁迫下水稻根尖H₂O₂、内源AsA、GSH、可溶性蛋白、脯氨酸含量及抗氧化酶活性等生理生化指标的影响。结果显示,与对照相比,铝胁迫导致水稻根尖可溶性蛋白和内源AsA含量减少,而MDA和H₂O₂含量,SOD、POD、APX和CAT活性,GSH及脯氨酸含量增加;外源AsA可增强铝胁迫水稻根尖的脯氨酸及可溶性蛋白等含量,内源AsA、GSH含量及SOD、POD、APX、CAT活性,而降低MDA和H₂O₂含量。表明外源AsA通过调控抗氧化酶活性,提高渗透调节物质含量和抗氧化物质含量来降低H₂O₂的积累,从而缓解铝胁迫下水稻质膜氧化程度,增强水稻的抗铝性能。     

花期高温胁迫对水稻颖花生理特性的影响

以野生型水稻中花11及其耐热型突变体(hst)为材料,于抽穗扬花期高温处理7d(40℃,每天处理6h),探讨开花期水稻颖花生理特性与耐热性之间的关系。研究表明,花期高温导致剑叶叶绿素含量、颖花可溶性蛋白和可溶性糖含量均显著下降,突变体hst的降幅明显小于野生型中花11;同时,高温下颖花中丙二醛(MDA)、过氧化氢(H_2O_2)及游离脯氨酸含量均显著增加,而突变体hst的增幅明显低于野生型中花11。在抗氧化酶活性方面,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)活性对水稻开花期高温胁迫的响应有所不同,其变化与耐热性之间的相关性有待进一步验证。高温胁迫下水稻剑叶中保持较稳定的光合作用,颖花中保持较多的渗透调节物质及较低的MDA和H_2O_2含量,是突变体耐高温的生理基础。     

水杨酸对干旱胁迫下小麦幼苗抗氧化特性的影响

为了给水杨酸在小麦栽培中的应用提供参考依据,以小麦品种百农AK58为材料,用17.5%聚乙二醇6000(PEG6000)模拟干旱胁迫,研究了外源水杨酸对干旱胁迫下小麦幼苗叶片和根系抗氧化特性的影响。结果表明,干旱胁迫显著提高了根、叶细胞质膜透性、丙二醛(MDA)含量及过氧化物岐化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)等抗氧化酶活性。与单独干旱胁迫处理相比,外源施加水杨酸可使干旱下小麦幼苗根系APX、POD、SOD和CAT活性分别增加190.9%、20.4%、42.3%和89.4%,使其膜透性和MDA含量分别降低19.7%和54.6%;对叶片而言,水杨酸可使其APX和POD活性分别增加31.5%和159.6%,使其膜透性和MDA含量分别降低23.7%和53.9%。上述结果说明,干旱胁迫加剧了小麦的氧化胁迫,小麦幼苗则通过增强根、叶抗氧化酶活性以抵抗氧化伤害。外源施加水杨酸可增强小麦幼苗根、叶相关抗氧化酶的活性,从而缓解小麦在干旱下所遭受的氧化伤害,增强其抗旱性。     

外源脯氨酸对镍胁迫下小麦幼苗生长的影响

为探究外源脯氨酸对镍胁迫下小麦根系生长发育的影响,以小麦品种轮选988为材料,采用溶液培养法,研究了不同浓度的脯氨酸对10μmol·L~(-1) Ni~(2+)胁迫下小麦幼苗株高和根系生长的影响。结果发现,镍胁迫严重抑制小麦生长;而外施脯氨酸对小麦幼苗的株高和根系生长的各项指标均有正向效应,以外施5mmol·L~(-1)脯氨酸的效果最好。与单独Ni~(2+)胁迫相比,外施5mmol·L~(-1)脯氨酸后,小麦幼苗根长、株高、根鲜重和根干重分别上升了24.8%、12.5%、16.0%和20.0%;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)活性分别升高了54.30%、43.00%、13.08%、67.67%;超氧阴离子(O_2~-·)自由基、过氧化氢(H_2O_2)、丙二醛(MDA)含量分别下降了56.65%、34.54%、32.35%;渗透调节物质游离脯氨酸(Pro)和可溶性糖的含量均显著下降;根系活力上升了233.83%。外源脯氨酸可以显著提高小麦根的抗氧化能力,进而增强小麦的抗逆性,缓解镍对小麦根系的毒害作用。     

盐胁迫条件下杂交水稻种子发芽特性和幼苗耐盐生理基础

 两个杂交稻组合汕优10号和两优培九种子分别放在H2O、50 mmol/L、100 mmol/L和150 mmol/L的NaCl溶液中于30℃下发芽，测定种子发芽性能和淀粉酶活性及幼苗保护酶活性、丙二醛（MDA）含量和脯氨酸、可溶性糖、果糖和蔗糖等相容性溶质含量。结果表明，盐胁迫条件下杂交水稻种子平均发芽时间延长，发芽指数降低，但发芽势和发芽率变化不明显。盐胁迫后明显降低两优培九种子α，β-淀粉酶活性，而汕优10号中， 除在50 mmol/L NaCl溶液中α-淀粉酶活性高于对照（H2O）外，其余处理均降低了α，β-淀粉酶活性。不同盐胁迫程度下杂交水稻幼苗超氧物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛含量及脯氨酸、可溶性糖、果糖和蔗糖等相容性溶质含量变化有差异，但未见规律性趋势。杂交水稻幼苗相对含水量和耐盐比率随着盐胁迫程度加深而明显下降。试验还表明，盐胁迫条件下杂交水稻组合汕优10号种子发芽性能比两优培九好，淀粉酶和保护酶活性、相容性溶质含量和相对含水量及耐盐指数和耐盐比率也均高于两优培九，说明汕优10号幼苗耐盐性强于两优培九。