小麦与黄瓜根细胞质外体铁的累积和活化

通过盆栽试验,研究了土培条件下,双子叶植物黄瓜和禾本科单子叶植物小麦根细胞质外体中铁的累积状况。结果表明,在土壤有效铁缺乏的情况下,小麦根细胞质外体中可以有大量铁的累积,约占根吸收铁总量的５３％。而黄瓜根系质外体铁的累积却非常少,仅占根吸收铁总量的４．７％。说明根细胞质外体铁的累积可能与植物缺铁条件下的适应性机理不同有关;在土壤中供给可溶态铁（如ＥＤＴＡ－Ｆｅ）时,无论黄瓜或小麦,其根系质外体均可     

低铁胁迫对不同耐低磷玉米生长及磷、铁养分吸收的影响

用营养液培养方法研究了耐低磷和低磷敏感玉米幼苗对低铁胁迫的基因型差异。结果表明,铁处理和基因型对玉米的生长和养分吸收影响显著,铁处理和基因型之间存在互作。低铁胁迫对各基因型玉米幼苗地上部生物重的影响十分明显,对低磷敏感基因型玉米地上部生物重的抑制作用显著大于耐低磷基因型。铁在玉米植株中集中分布在根部,与耐低磷特性无关。低铁胁迫显著降低了各基因型玉米幼苗叶片的叶绿素含量,但基因型间无明显差异。低铁胁迫对根系生长有一定的促进作用,可以诱导地上部同化产物向根系转运,促进根系代偿性伸长。     

石灰性土植物磷胁迫的适应性调控机制研究

石灰性土因较高的Ca+浓度和较低的土壤含水量,导致土壤中有效态P含量较低,植物生长发育常受到P营养胁迫。笔者从元素营养角度综述了石灰性土中植物生长发育过程的控制因子及其适应性调控机制。重点对植物在P营养胁迫状态下的根系变异、根分泌物、菌根真菌侵染等方面进行了讨论。同时,对研究中存在的问题进行了简评,并对其研究前景作了展望。     

植物中镉及其螯合物相关转运蛋白研究进展

镉是一种毒性极强的重金属污染物,土壤和大气中的镉通过植物根和叶的吸收在其体内积累。镉不仅影响植物的正常生理代谢过程,严重降低作物产量和品质,还可通过食物链的传递和富集危害人类身体健康。镉胁迫条件下植物会通过一系列的生理反应来减轻镉损伤,其中镉及其螯合物相关转运蛋白在植物抗镉毒害中起重要作用。金属转运蛋白是一类位于植物组织膜上的运输蛋白,其参与金属元素的吸收、转运和区隔过程。目前利用基因工程和现代分子生物学技术,已经鉴定出一系列镉及其螯合物相关转运蛋白,主要包括锌/铁转运蛋白（ZIP）、天然抗性相关巨噬细胞蛋白（NRAMP）、重金属ATP酶（HMA）、金属耐受蛋白（MTP）、阳离子交换体（CAX）、ATP结合盒转运蛋白（ABC）、黄色条纹转运蛋白（YSL）等家族。本文从植物细胞、亚细胞水平综述与镉吸收和转运相关的转运蛋白的分子生物学研究进展,为更好地了解镉在植物体内的差异积累原理、植物抗镉毒害机理和植物吸收转运镉的分子机制提供理论依据。     

锌铁转运蛋白基因OsZIP5和OsZIP9参与水稻Zn^2+和Cd^2+的吸收和转运

锌(Zn)和镉(Cd)在水稻中的积累与世界粮食营养健康与安全息息相关。锌和镉具有相似的化学和物理性质,但在高等生物中具有不同的生理效应。在植物中,通过不同基因家族的不同转运蛋白参与锌和镉的吸收或转运。本研究对水稻锌铁转运蛋白(zinc-regulated transporters, iron-regulated transporter-like proteins,ZIPs)基因家族的16个成员进行生物信息学分析,并在锌缺乏或加镉胁迫条件下开展其表达模式分析,探究ZIP基因家族成员在水稻锌和镉吸收及累积过程中可能的生物学功能。研究发现,Os ZIP5和Os ZIP9同时受锌缺乏和镉胁迫的诱导表达。通过异源酵母表达验证了Os ZIP5和Os ZIP9具有Zn^2+和Cd^2+的转运活性,并进一步通过不同时期不同组织的表达模式分析发掘Os ZIP5和Os ZIP9在水稻Zn^2+和Cd^2+吸收或转运中的作用。本研究为水稻ZIP基因家族成员参与Zn2+和Cd2+的吸收和累积的相关研究提供参考。     

石灰性土壤上玉米/花生间作对花生根系形态变化和生理反应的影响

应用盆栽试验研究了石灰性土壤上玉米与花生间作对花生铁营养的影响,结果表明,间作显著地改善了花生的铁营养状况。进一步研究发现这种改善作用与间作对花生根系形态和生理活性所产生的影响密切相关。间作不仅增加了花生的侧根数目、侧根长度、根毛数量,而且促使花生表皮形成丰富的转移细胞和根质膜还原Ｆｅ（Ⅲ）能力的提高;同时间作花生根际微生物数量少于单作花生,可能减少了对玉米根系分泌的植物铁载体（ＰＳ）和根表粘液层     

不同基因型小麦对低氮胁迫的生物学响应

采用溶液培养法,研究了不同基因型春小麦（加春1、2、4号）根系对低氮胁迫的生物学响应、苗期氮素吸收、分配的基因型差异以及与根系形态之间的相关关系。结果表明,在低氮胁迫下,小麦的根重、根长、根条数、根系总吸收面积与活性吸收面积、根系活力均明显降低,但不同基因型间差异明显,加春2号根系具有较好的形态学与生理     

甲霜灵与镉复合污染对烟草根系发育的影响

为明确在农药和重金属复合污染条件下烟草根系发育的响应,利用室内盆栽试验,系统研究了烟草根系发育及其生理生化指标对杀菌剂甲霜灵和重金属镉在单一及复合污染胁迫的响应。研究结果表明:添加20 mg/kg甲霜灵对烟草主根长、根体积和根系活力均有显著促进作用,而对根干物质重产生抑制作用;添加20 mg/kg镉对烟草主根长和根干物质重产生显著抑制作用,对根体积有刺激作用,对根系活力则有先促进后抑制作用;甲霜灵与镉复合污染对烟草主根长和根干物质重有显著抑制作用,主根长和根干物质重与CK相比分别减少23.20%和31.57%,其对根体积有刺激作用,对根系活力则有先促进后抑制作用,而且重金属镉的添加抑制了烟草根系对于甲霜灵的吸收与转运。烟草根系发育对甲霜灵与镉单一及复合污染的响应将为今后植烟土壤中农药与重金属复合污染风险评估提供重要依据,同时也对复合污染的修复及改良具有重要意义。     

玉米幼苗响应低铁胁迫的根系形态与干物质积累特征

揭示不同品种玉米幼苗根系形态与物质积累对低铁（Fe）胁迫的响应,为玉米Fe营养研究提供理论依据。采用营养液培养的方法,研究32个玉米品种在正常Fe（100μmol/L）和低Fe（10μmol/L）条件下根系形态、物质积累特性和Fe吸收的变化。结果表明,低Fe胁迫下,32个玉米品种的幼苗根系干重、地上部干重、单株干重、总根长、叶绿素含量、叶面积、根表面积、根体积、根长、株高、根尖数、可见叶、展叶、茎粗、单株Fe积累量、Fe吸收效率和叶片活性Fe含量均显著降低,根平均直径、根冠比和Fe生理效率显著增加,但品种间存在差异。通过低Fe效应值及2个Fe水平的聚类分析发现,同一Fe水平下,玉米幼苗各性状的综合表现存在品种差异,根据2个Fe水平综合表现筛选得到3个Fe高效品种正红2号、汉单999与荃玉9号和3个Fe低效品种川单455、川单189与成单30。低Fe胁迫下,Fe高效品种单株干物重、单株Fe积累量和Fe吸收效率的降幅与根冠比的增幅均低于Fe低效品种,而Fe生理效率的增幅高于Fe低效品种。综合分析表明,Fe高效品种对低Fe胁迫具有更强的适应性,且提高Fe生理效率是玉米幼苗适应低Fe胁迫的重要生理机制。     

植物磷吸收的分子机理研究进展

磷是植物生长发育所必需的大量营养元素.植物磷营养高效利用通常与根形态、根分泌物、膜与体内磷转运以及菌根等因素有关,表现为受多基因控制.随着分子生物学技术的发展和研究的不断深入,对植物磷吸收的研究也深入到分子水平.本文主要从根的构型、根系分泌物、菌根、植物的磷转运子以及磷胁迫条件特异性表达基因等方面对植物磷吸收的分子机制进行综述.     

小麦根系在不同铁营养水平条件下的蛋白质组差异表达分析

为了探究小麦根际不同铁水平对根系基因表达的调控,采用小麦‘北农9549’为材料,进行缺铁胁迫和胁迫后恢复铁供应等不同处理,用双向电泳的方法分离蛋白,对比分析不同处理间根系蛋白质表达的差异。结果表明,缺铁处理植株与正常供铁的植株相比,缺铁条件下生长的小麦根系有137个蛋白点的表达水平变化具有显著差异（P<0.05）,其中76个蛋白点发生大于2倍的显著上调表达,另有61个蛋白点发生大于2倍的显著下调表达。上述经过铁饥饿的小麦根系恢复正常铁供应2周后,与自始至终正常供铁的根系相比,有150个蛋白点的表达水平变化具有显著差异（P <0.05）,其中78个蛋白点发生大于2倍的显著上调表达,另有72个蛋白点发生大于2倍的显著下调表达,本试验结果表明,缺铁会引起小麦根系表达大量特异性蛋白。     

共生真菌对豆科植物吸收微量元素的影响及相关机制

为了更好理解农业生产中土壤有效微量元素匮乏或比例不平衡问题,本文介绍了植物-有益真菌之间的相互作用,尤其是豆科植物与内生真菌和菌根真菌之间的联系。植物-有益真菌共生能够不同程度地促进宿主吸收水分及土壤微量元素,提高植物生长及产量。本文总结了共生真菌调节的植物从土壤环境吸收微量元素的促进机制,并把机制总结为三个方面：（1）共生体系分泌的酸性化合物可以溶解土壤中难溶性矿物质,使土壤中微量元素有效性提高;（2）共生真菌产生的次级代谢产物提高宿主根部对微量元素的吸收和转运速率;（3）共生真菌定殖可以诱导宿主微量元素吸收和转运相关基因的表达。最后,文章对该领域存在的问题进行讨论,并展望了共生真菌在农业上的应用潜力。     

Studies on Iron Chlorosis of Sugar Cane (Saccharum officinarum L.) at Metahara, Ethiopia: Soil and Plant Characterisation and Efficiency of Different Iron Sources

In order to understand the nature and causes of chlorosis at Metahara Sugar Estate (8°53′N and 39°52′E) in Ethiopia, soil profile samples were collected from a ratoon field that exhibited chlorosis. From the same site, the first ratoon sugar cane leaf blades (+ 3) were sampled on the basis of the degree of chlorosis, and thus categorised into green, medium green, medium yellow and yellow. Soil sample analysis indicated that DTPA-extractable Fe, Mn and Cu were adequate for normal plant growth in spite of an increase in CaCO₃ content. Moreover, the chlorotic leaves contained higher iron content than the green ones. Consequently, it is concluded that iron chlorosis of sugar cane at Metahara could be due to physiological inactivation of iron in soils and the plant. A field experiment was also conducted using sugar cane variety CO-449 in order to select the most effective iron source to control iron chlorosis of the plant. The plots received the treatments of FeSO₄, EDDHA and DTPA at three different levels each as foliar sprays. The untreated plots were used as control. The chemicals were applied on the first ratoon 3 weeks after harvest, and repeated a week after the first spray. Twenty millable canes from the middle two rows were sampled at 12 months for yield and juice quality determinations. Iron sulphate spray at 15 kg ha^-1 increased cane length and commercial cane sugar by 33 and 44 % over the control, respectively. The highest cane yield was secured by spraying DTPA at 1.80 kg ha^-1 even though its recoverable sugar percentage was low. Not all sources of iron improved juice quality. Since FeSO₄ at 15 kg ha^-1 was equally effective as the 30 kg ha^-1 FeSO₄, applications, the need to consider other than the currently used rate in the Estate is timely and is very important.     

河北省土壤铁的含量与分布

河北省土壤全铁平均含量为2.71%,低于全国平均值(3%)和世界平均值(3.8%).土壤有效铁(DTPA—Fe)平均值为8.2ppm.全省1/6耕地土壤有效铁低于4.5ppm,近2/3耕地土壤有效铁处于4.5—10ppm之间.本文讨论了成土母质、土壤机械组成、土壤有机质、土壤碳酸钙对土壤铁消长的影响.铁对植物的有效性与锰关系密切.供铁丰富的土壤,也可能由于锰铁比例失调,导致植物发生缺铁症.     

Analysis of Water Supply of Plants Under Saline Soil Conditions and Conclusions for Research on Crop Salt Tolerance

Abstract In the dry areas of the world there is an increasing pressure to apply low quality brackish waters for plant irrigation (agriculture, horticulture, landscape greening). Consequently there is a demand to improve salt tolerance of conventional crops and to develop adequate irrigation techniques too. The efforts in the past decades to approach the understanding of salt stress mechanism by focusing on biochemical and physiological research were disappointing with respect to progress for crop growth and yields under saline soil conditions. However, it is generally agreed by all disciplines involved in research for crop salt tolerance that under saline soils conditions the reduced water supply of crops is the most critical growth factor. The paper presents some model calculations and field investigations that demonstrate the effect of root water uptake on the salinity of the root surrounding soil fraction (rhizospheric soil). It is shown that root hair length and rhizospheric soil volumes are factors most relevant for understanding crop salt tolerance, when growing in soils. It is postulated that short root hairs contribute to a lower salt tolerance (onions), whereas long root hairs enhance water uptake from saline soils and crop salt tolerance (rape). As interactions between roots and soil contribute to the salt tolerance of crops under field conditions, it is doubtful that selection for salt tolerant varieties and breeding for salt tolerance under conditions of water and flow culture experiments is very efficient. Breeding for more salt-tolerant crops and brackish irrigation techniques should consider root morphology and soil/root contact zone.     

作物氮素利用生理机制研究进展

为了了解作物利用氮素的生理机制,本研究分析了根系吸收氮素主要形态以及植物体内氮素再分配的意义。总结了根系对土壤氮素的吸收中目前利用模式植物所发现的功能基因,提出了目前研究中存在环境条件改变对氮素利用影响的生理机制不明确,所研究的植物类型较少等问题,同时对今后研究重点进行了展望。     

小金海棠缺铁胁迫相关miR394a的克隆与表达分析

为了研究铁高效植物小金海棠的miRNAs信息及在缺铁处理下miRNA的表达变化,以进一步了解小金海棠缺铁分子调控机制。以改良CTAB法提取的总RNA为模板,从小金海棠中分离得到miR394a。通过Real-time PCR检测miR394a的表达,并利用生物信息学方法预测了miR394a的靶基因及其功能。miR394a具有高度保守性,从小金海棠中分离的miR394a与其他物种的miR394a序列高度相似。缺铁胁迫后,小金海棠的miR394a在根及叶中都有表达,但表达模式有所不同,miR394a在根部响应较为迅速,缺铁处理1天时,即有上调表达;而在叶片的响应较晚,缺铁3天时有上调表达。miR394a的靶基因预测表明,miR394a主要调控转录因子及参与代谢途径的基因。结果表明,miR394a受缺铁胁迫所诱导,参与了小金海棠缺铁调控途径,在缺铁调控中起重要作用。     

逆境胁迫下甜菜生理特性的研究进展

当前影响甜菜生长发育的主要因素有水分、温度、土地盐碱化等,因此,研究甜菜逆境条件下生长和生理特性变化是当前的热点话题。为了研究水分、温度和土地盐碱化对甜菜生长发育的影响,归纳了逆境胁迫对植物生长的影响,总结了逆境下甜菜地上部和根系的形态变化和生理指标变化趋势。叶片是植物重要营养器官之一,主要生理功能是进行呼吸作用、光合作用、蒸腾作用和养分转化作用。根系是植物生长发育的关键部位,起到固定、支撑植物、吸收运输养分的作用。由此得出甜菜对逆境胁迫的响应是通过改变外部形态和生理生化指标而完成的。建议今后进一步研究甜菜和环境间相互作用机制,加强对甜菜产业体系的管理及发展,为提高甜菜的产量和品质提供参考。