亚精胺预处理对渗透胁迫下小麦幼苗抗氧化能力的影响

以小麦绵农4号幼苗叶片为试材,以－0.6 MPa聚乙二醇-6000(PEG-6000)处理造成渗透胁迫,研究了外源亚精胺（Spd）预处理对小麦相对含水量(RWC)、H₂O₂含量、丙二醛(MDA)含量、电解质渗漏以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的影响。在渗透胁迫处理     

高丹草水分利用效率与叶片生理特性的关系

在不同土壤供水条件下,研究了高丹草水分利用效率（WUE）与叶片光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）、叶温（T_l）、叶片相对含水量（RWC）的关系。结果表明,WUE随RWC、P_n呈二次曲线变化,P_n在27 µmol CO₂ m^-2 s^-1时,WUE值最大 (8.7 µmol CO₂ mmol^-1 H₂O);Tr在3.5~4 mmol H₂O m^-2 s^-1时WUE达最大值(8.4 µmol CO₂ mmol^-1 H₂O);Pn与Tr的非线性关系可以用抛物线方程表述,其中P_n最高时的Tr为临界值,超出该值即为奢侈蒸腾。G_s在0.4 molH₂O m^-2 s^-1时,WUE达到峰值8.39 µmol CO₂ mmol^-1 H₂O。实施提高气孔阻力并抑制蒸腾的措施,既节约水分,又促进光合作用,增加产量。P_n和T_r随温度的增加而增加,在35~36℃时P_n达最高值,表明在一定温度范围内,温度升高对提高WUE有利。WUE随RWC的升高而上升,RWC在84%~86%时WUE最大。适量增施氮肥,可提高Pn和Gs,进而提高WUE。     

胞质碱化介导了外源一氧化氮诱导的蚕豆气孔关闭

以蚕豆(Vicia faba L.)为材料,利用pH荧光探针SNARF-1-AM和激光共聚焦显微镜研究外源一氧化氮(nitric oxide,NO)对表皮条保卫细胞胞质pH变化以及pH对NO诱导气孔关闭的影响。结果表明,与对照相比,100 μmol L–1 NO供体硝普钠(sodium nitroprusside, SNP)可显著增加保卫细胞胞质pH (从6.91升高到7.19,增加约0.28个单位),并诱导气孔关闭。NO清除剂c-PTIO和弱酸丁酸均能显著抑制SNP诱导的保卫细胞胞质碱化和气孔关闭,而弱碱苄胺则促进NO诱导的胞质碱化和气孔关闭,另外,不产生NO的SNP结构类似物Fe(II)CN和Fe(III)CN不能诱导保卫细胞胞质碱化和气孔关闭,说明保卫细胞胞质碱化介导了外源NO诱导的气孔关闭。未发现NO诱导保卫细胞胞质碱化过程中液泡和细胞壁的pH发生显著变化,说明该过程中,胞质的质子可能主要不是进入液泡或细胞壁。     

氮素对花铃期干旱及复水后棉花叶片保护酶活性和内源激素含量的影响

于2005—2006年在南京农业大学卫岗试验站进行盆栽试验, 设置正常灌水(土壤含水量为田间持水量的75%左右)和棉花花铃期土壤短期干旱处理(将正常灌水的棉花自然干旱持续8 d, 以棉株出现萎蔫症状为标准, 之后复水至正常灌水水平), 每个处理再设置3个氮素水平(0、3.73、7.46 g N pot^-1, 分别相当于0、240、480 kg N hm^-2), 研究氮素对花铃期干旱及复水后棉花叶片内源保护酶活性和内源激素含量的影响。结果表明, 花铃期短期干旱显著降低棉花叶片凌晨叶水势。在干旱结束时, 干旱处理棉花叶片可溶性蛋白含量与过氧化氢酶(CAT)活性显著降低、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性提高、丙二醛(MDA)含量增加, 内源脱落酸(ABA)和生长素(IAA)含量升高、细胞分裂素(ZR)和赤霉素(GA)的含量降低, ZR/ABA、IAA/ABA、GA/ABA均降低, 其叶片净光合速率(P_n)亦显著低于正常灌水处理。花铃期土壤干旱下施氮可提高可溶性蛋白含量、SOD与POD活性, 以240 kg N hm^-2最有利于提高棉花叶片P_n, 该处理CAT活性最高, MDA含量最低; ABA含量最低, 而ZR、IAA、GA的含量以及ZR/ABA、IAA/ABA、GA/ABA最高。施氮不足(0 kg N hm^-2)或过量(480 kg N hm^-2)均表现出相反的趋势。到复水后第10天, 干旱处理棉花叶片的内源保护酶活性可迅速恢复到正常灌水水平, 其MDA含量与正常灌水处理的差异较小; 但其ABA含量明显低于正常灌水处理, ZR、IAA、GA含量以及ZR/ABA、IAA/ABA、GA/ABA却显著高于正常灌水处理。并且施氮有利于提高复水后干旱处理棉花叶片的内源保护酶活性, 降低细胞膜脂过氧化程度, 降低ABA含量, 增大ZR、IAA、GA含量以及ZR/ABA、IAA/ABA、GA/ABA, 相比而言, 复水后以480 kg N hm^-2最有利于提高棉花叶片P_n。     

壳寡糖对干旱胁迫下油菜光合参数的影响

采用酶解法获得壳寡糖, 利用CIRAS-2型便携式光合仪测定干旱胁迫下油菜光合参数。其叶片的净光合速率(P_n)、气孔导度(Gs)、胞间CO₂浓度(Ci)显著降低; 气孔限制值(L_s)显著提高。说明气孔限制是油菜在干旱胁迫下P_n降低的主要原因。用50 mg L^-1壳寡糖溶液喷施油菜的幼苗叶片后发现干旱胁迫下油菜叶片的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO₂浓度(C_i)显著提高; 气孔限制值(L_s)显著降低。说明壳寡糖有助于减轻气孔限制引起的净光合速率的降低。壳寡糖还能促进幼苗根系生长。     

植物激素ABA调控侧根生长发育的研究进展

侧根构型直接影响植物根系形态建成,是植物整个根系的重要组成部分,在植物抗逆反应中起着重要作用。为了研究植物激素脱落酸(ABA)调控侧根生长发育的分子机制,本研究归纳了ABA在侧根发育中的信号传递,揭示了ABA在侧根起始中的双重作用和ABA对侧根分生组织活性的抑制作用。并分析了在侧根发育过程中ABA与其他调控因素包括活性氧(ROS)、生长素、细胞分裂素、碳和氮信号,以及盐胁迫间的交叉对话机制,指出ABA通过诱导根中ROS的产生,拮抗生长素和协同细胞分裂素的作用从而达到抑制侧根生长发育;ABA还参与了复杂的碳和氮信号调控的侧根发育过程;此外,ABA信号介导了盐胁迫对侧根发育起始的抑制。ABA调控侧根生长发育的分子机制的揭示可以为改善植物根系性状,提高作物抗逆性提供指导作用,然而,ABA对根生长调控的分子机制还不是很清楚,根系形成也十分复杂,因此需要更多的努力。     

桃叶片中相关激素含量与树体矮化和生长的关系

为探讨相关内源激素含量与桃树树体矮化和生长的相关性,以期为桃树优良短枝型品种的选育和高效矮化密植提供理论依据,以普通型桃-春艳、短枝型桃-超红短枝和极矮化型桃-寿星桃为试材,对其不同生长期叶片中生长素（IAA）、脱落酸(ABA)、细胞分裂素(CTK)、赤霉素(GA)的含量与树体矮化和生长的关系进行了研究。结果表明,桃叶片中IAA、GA、CTK、ABA含量以及GA/ABA、IAA/ABA、IAA+GA+CTK/ABA、CTK/GA的比值在不同类型间的差异均达到了极显著水平。IAA、GA的含量以及GA/ABA、IAA/ABA、IAA+GA+CTK/ABA的比值与树体矮化程度呈负相关;CTK的含量与树体矮化程度呈显著负相关;与促进生长的激素相反,ABA含量和CTK/GA比值与树体矮化程度呈显著正相关。     

水稻减数分裂期颖花中激素对水分胁迫的响应

以旱A-3 (HA-3, 抗旱性品种)和武运粳7号(WY-7, 干旱敏感品种)为材料, 在减数分裂期(抽穗前15~2 d)进行充分灌溉(WW)和土壤水分胁迫(WS)处理。结果表明, WS处理显著降低叶片水势, 但穗水势没有变化。WS处理的颖花不孕率, WY-7较WW增加58.5%~50.9%, HA-3仅较WW增加12.6%~12.8%。颖花中的玉米素＋玉米素核苷、吲哚-3-乙酸和赤霉素(GA₁+GA₄)浓度在WW与WS处理间以及在两品种间无显著差异。WS显著增加颖花中脱落酸(ABA)、乙烯和1-氨基环丙烷-1-羧酸浓度。WY-7乙烯的增加超过ABA的增加, 而HA-3乙烯与ABA增加量大致相等。在减数分裂早期对WS稻穗施用氨基-乙氧基乙烯基甘氨酸(乙烯合成抑制剂)和ABA, 颖花的不孕率显著降低; 施用乙烯利(乙烯释放促进物质)和氟草酮(ABA合成抑制物质), 结果则相反。上述结果说明, 在减数分裂期遭受水分胁迫, 内源ABA和乙烯的相互拮抗作用调控颖花的育性, 较高ABA与乙烯的比值是水稻适应水分逆境的一个生理特征。     

影响农杆菌介导旱稻转化效率主要因素的研究

针对旱稻在基因工程中转化效率低这一难题,以4个旱稻品种为对象,对农杆菌介导的遗传转化的各个步骤进行了优化试验,结果表明NB(N6 macro elements;B5 micro elements and vitamins;proline 500 mg L^-1,L-Glutamine 500 mg L^-1,casamino acid 300 mg L^-1,sucrose 30 g L^-1,2,4- D 2 mg L^-1,agar 8 g L^-1,pH 5.8)培养基适合于旱稻愈伤组织诱导;AAM-AS (Na₂HPO₄·2H₂O 339.2 mg L^-1; KCl 2.95 g L^-1; MgSO₄·7H₂O 500 mg L^-1; CaCl₂ 114.4 mg L^-1; MnSO4·4H₂O 10 mg L^-1; H₃BO₃ 3 mg L^-1; ZnSO₄·7H₂O 2 mg L^-1; KI 0.75 mg L^-1; NaMO₄ 0.25 mg L^-1;CuSO₄·5H₂O 0.0387 mg L^-1;CoCl₂·6H₂O 0.025 mg L^-1; VB1 0.5 mg L-1;VB6 0.5 mg L^-1;烟酸0.5 mg L^-1;肌醇100 mg L^-1; 甘氨酸7.5 mg L^-1;精氨酸174 mg L^-1;谷氨酰铵876 mg L^-1; casamino acid 500 mg L^-1; 蔗糖68.5 g L^-1; 葡萄糖35 g L^-1; AS 200 µmol L^-1 pH 5.2)是农杆菌的最佳重悬液;对NPT(new plant type, NPT)这种侵染后易水渍化品种, 滤纸法共培养可将其抗性愈伤发生率提高15倍以上;筛选及分化前对抗性愈伤组织进行2 d的干燥培养可显著加快愈伤组织分化进程;在分化培养基中加入AgNO₃有助于提高分化率;而短期高浓度的CuSO₄处理可显著提高分化率。利用此体系获得了一大批PCR鉴定阳性的转基因株; Southern blot检测证明外源基因大多数以单拷贝形式整合在转基因植株中。     

不同植物激素对黄檗叶片愈伤组织诱导效应

以黄檗无菌苗叶片为外植体,研究了生长素NAA、2,4-D、细胞分裂素6-BA以及二类不同植物激素组合对黄檗愈伤组织诱导和生长的影响。结果表明,单独使用6-BA不能诱导出黄檗叶片的愈伤组织,单独使用NAA和2,4-D 对愈伤诱导率不高,最高分别是53.33%和73.33%且愈伤质量差。当生长素与细胞分裂素配合使用时,以BA 1.5 mg/L+ 2,4-D 2.0 mg/L激素组合愈伤组织诱导率高达100%,生长最旺盛。     

NO与Ca2+对蚕豆保卫细胞气孔运动的互作调控

以蚕豆(Vicia faba L.)为材料研究NO和Ca²⁺对蚕豆气孔运动及质膜K⁺通道的影响。结果表明,10 mmol L^-1 Ca²⁺和100 µmol L^-1 NO供体SNP均有效抑制气孔开放,NO清除剂c-PTIO不能缓解Ca²⁺抑制气孔开放,相反胞外加入0.1 mmol L^-1 Ca²⁺可以明显加强NO对气孔开放的抑制程度,该现象可被La³⁺(Ca²⁺通道抑制剂)缓解。以膜片钳技术记录全细胞K⁺电流发现,胞外10 µmol L^-1或100 µmol L^-1 SNP均可选择性抑制蚕豆保卫细胞质膜内向K⁺通道,追加0.1 mmol L^-1 Ca²⁺可显著激活质膜外向K⁺通道,且可被La³⁺所缓解,然而0.1 mmol L^-1 Ca²⁺单独作用并不影响质膜外向K⁺通道活性。10 mmol L^-1 Ca²⁺单独处理可激活质膜外向K⁺通道,但不能被c-PTIO缓解。分别用Ca²⁺和NO专一的荧光探针Fluo-3-AM和DAF-2DA标记蚕豆保卫细胞原生质体,检测胞内Ca²⁺和NO的水平变化发现,100 µmol L^-1 SNP明显诱导胞内Ca²⁺积累,但10 mmol L^-1 Ca²⁺并不能诱导NO在细胞内积累。记录保卫细胞质膜Ca²⁺通道电流发现,NO可明显激活质膜Ca²⁺通道。表明NO有效抑制气孔开放,可能主要通过激活质膜Ca²⁺通道,提高胞内Ca²⁺,激活质膜外向K⁺通道促进K⁺外流,同时,可选择性抑制内向K⁺通道阻止K⁺内流,两种途径共同作用抑制气孔开放。然而,胞外10 mmol L^-1 Ca²⁺对气孔和质膜K⁺通道活性的调节并不依赖于NO。     

油菜素内酯对铝胁迫大豆光合特性的影响

以Al敏感的大豆品种BD2为水培材料, 研究24-表油菜素内酯(EBR)和长效油菜素内酯(TS303)对Al胁迫大豆光合特性的影响及其作用机理。结果表明, EBR和TS303浸种预处理能缓解Al胁迫引起的大豆根伸长减慢以及Al和胼胝质在根尖积累, 增强大豆对Al胁迫的忍耐能力, EBR和TS303的最佳效应浓度均为0.1 mg L^-1, 但TS303效应更持久。它们提高Al胁迫大豆的光合叶面积和净光合速率, 对Al胁迫引起的大豆叶绿素含量、最大光能转化效率(F_v/F_m)、气孔导度、碳酸酐酶活性、RuBPCase含量及活性降低均有明显的缓解作用。净光合速率的提高是光能利用效率提高、CO₂转运加快以及固定能力增强的综合结果。     

AsA-GSH循环对水稻突变体耐汞性的作用

以水稻中花11及其汞耐性突变体的溶液培养, 研究了在0.4 mmol L^-1 Hg²⁺胁迫下汞耐性突变体的活性氧代谢及抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环的变化。结果表明, Hg²⁺胁迫下, 突变体叶片中的H₂O₂含量、产生速率和MDA含量、GSSG含量、DHA含量显著低于野生型; 突变体叶片中GSH/GSSG和AsA/DHA的比值均高于野生型, 同时突变体根和茎中的Hg²⁺含量明显高于野生型。说明汞耐性突变体体内AsA-GSH循环在Hg²⁺胁迫下仍能保持较高的运转效率和清除活性氧的能力, 在其耐汞性中起重要作用。     

中国春小麦GBSS与淀粉颗粒结合特性的研究

以小麦品种中国春(Triticum aestivum)为材料,分析了颗粒结合淀粉合成酶（GBSS）与淀粉颗粒结合的影响因素及作用力。通过SDS-PAGE及测定GBSS溶液浓度,证实小麦GBSS与淀粉粒结合的紧密程度受温度影响,在50~80℃范围内,GBSS从淀粉颗粒上的解离量随温度的升高逐渐升高;而在85~95℃之间,解离量随温度的升高而降低;沸水浴处理15 min的GBSS解离量较大,但超过35 min时GBSS的量反而有所减少。Mg²⁺浓度也影响GBSS的解离,低于1.75 mmol L^-1时,随Mg²⁺浓度降低解离量逐渐升高;高于2.5 mmol L^-1时,随Mg²⁺浓度的升高解离量逐渐降低。表明GBSS与淀粉粒的结合力是非共价键。     

不同小麦雄性不育类型光合、生理参数日变化的研究

利用2套同核异质的K、T、V、CHA型不育系及其保持系，对其不同生育时期净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（Tr）、水分利用率（WUE）、光量子通量密度（PFD）和细胞间隙CO₂浓度（C_i）、气孔限制值（L_s）等光合、生理参数的日变化及其差异进行比较研究，探讨不同小麦雄性不育类型的胞质效应。结果表明，供试材料净光合速率的日变化均呈双峰曲线，有明显的光合“午休”现象，P_n与G_s、C_i的相关系数分别为0.8187、0.8136，呈显著正相关（r_0.05=0.8110），与L_s的相关系数为－0.8496，呈显著负相关（r_0.05=0.8110），P_n的午间下降伴随着G_s、Ci的下降和L_s的升高，表明其主要受气孔因素限制；与保持系的Pn值相比，CHA型和K、T、V型不育系分别降低0.88、2.76、3.30和2.04 μmol CO₂ m^-2 s^-1，产生不同程度的负效应，尤以T型和K型最明显。在水分利用率上，K、T、V型不育系较保持系降低0.94~1.54 μmol CO₂ mmol^-1 H₂O，负效应显著；CHA型不育系较保持系低0.36 μmol CO₂ mmol^-1 H₂O，差异不显著，说明CHA对旗叶水分利用率无明显的不良影响。Pn值因母本基因型的不同而异，冀5418及相应不育系的Pn值较太911289的高，差异达显著或极显著水平。因此，选择优势效应大的保持系回交，有利于降低不育胞质对小麦光合功能的负效应。     

盐胁迫条件下外源Ca2+对蚕豆气孔运动及质膜K+通道的调控

研究了Ca²⁺ 对NaCl胁迫下蚕豆气孔运动及质膜K+通道的影响。结果表明,100 mmol L^-1 NaCl可明显诱导气孔开放,该现象可被10 mmol L^-1 CaCl₂ 显著抑制。为探讨盐胁迫下Ca²⁺对K⁺和Na⁺跨膜运输的调控机制,我们利用膜片钳技术记录全细胞K⁺ 电流发现,在100 mmol L^-1 NaCl胁迫下,加入10 mmol L^-1 CaCl₂胞外处理,显著抑制质膜K+内向及外向通道电流,这种抑制可被1 mmol L^-1 La³⁺ (Ca²⁺通道抑制剂)缓解。非盐胁迫下,10 mmol L^-1 CaCl₂ 胞外处理也能显著抑制质膜内向K⁺通道,但明显激活其外向通道,加入1 mmol L^-1 La³⁺并不能被缓解。用H₂O₂专一的荧光探针二氯荧光素二乙酸酯(H2DCF-DA)单细胞分析保卫细胞内H₂O₂含量变化显示,在100 mmol L^-1 NaCl盐胁迫下,10 mmol L^-1 CaCl₂ 处理明显诱导H₂O₂在保卫细胞中积累;100 mmol L^-1 NaCl和10 mmol L^-1 CaCl₂单独处理并不能诱导H₂O₂积累。推测Ca²⁺在盐胁迫下可能先诱导H₂O₂在胞内积累,进而激活质膜Ca²⁺通道,迅速提高胞内Ca²⁺浓度以抑制Na⁺通过质膜K⁺通道跨膜内流,同时调节Na⁺外流,两种效应共同作用促使气孔关闭,减少盐胁迫下水分的过度散失。上述结果将为Ca²⁺调控作物抗盐机制研究提供新的思路。     

水分胁迫下一氧化氮对小麦幼苗根系生长和吸收的影响

以25%聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱, 利用一氧化氮(nitric oxide, NO)供体硝普钠(sodium nitroprusside, SNP) 处理小麦幼苗, 探讨外源NO对水分胁迫下小麦幼苗根系生长和吸收的影响。结果表明, 50 mol L^-1 SNP可增加小麦主根长度及侧根数目, 分别比对照增加11.94%和83.78%。同时, SNP可使水分胁迫下小麦的根系活力提高55.88%, 根系K⁺ 的含量提高42.52%。膜片钳全细胞电流显示, SNP处理可增强小麦根细胞质膜内向K⁺ 电流, 而NO的专一清除剂c-PTIO可以逆转SNP的上述效应。因此认为, 外源NO可通过提高小麦根系活力, 增强根细胞质膜内向K⁺ 通道的活性, 从而促进根细胞对K⁺ 的吸收以适应水分胁迫。     

施氮对墨西哥玉米植株硝态氮累积及产量的影响

采用微区试验研究了2个施氮水平（中氮,300 kg/hm²;高氮,600 kg/hm²）下2种施肥方式（一次基施和平均3次分施）对墨西哥玉米（Euchlaena mexicana）植株硝态氮（NO₃^--N）累积及产量的影响。结果表明,墨西哥玉米叶片中NO₃^--N含量以新生叶较高,全展叶较低,老叶居中;茎鞘和根系的NO₃^--N含量在不同收获期表现为第一收获期低于叶片,第二期仅比新生叶低,第三期则高于叶片。随着收获次数增加,NO₃^--N含量在叶片中呈降低趋势,在茎鞘和根系中先降后升。高氮水平和分次施肥是造成同一类型叶片NO₃^--N累积的主要原因;高氮分次施肥处理（N_2-3）第二期收获的新生叶NO₃^--N含量最高,为92.66 μg/g,这一数值尚未达动物摄食的潜在致毒剂量。氮素用量增加,其生产效率降低,但高氮（600 kg/hm²）一次性基施处理的干物质产量和粗蛋白质产量均显著高于其他处理。综上所述,较高的氮肥用量一次性基施能够实现墨西哥玉米的高产且不会影响其产品安全性。