外源褪黑素对盐胁迫下燕麦幼苗生长及抗氧化系统的影响

褪黑素作为一种吲哚胺类生长激素，具有多种生物学功能，能够调节植物的逆境胁迫中的防御反应。为探究外源褪黑素对盐胁迫下耐盐饲用燕麦(Avena sativa L.)幼苗‘白燕7号’的表型和生理的调节作用。本研究在人工气候室进行，采用根灌水培培养，比较在单独盐胁迫和盐与褪黑素复合处理下，‘白燕7号’表型指标、渗透调节物质、膜脂过氧化程度、抗氧化系统活性、编码抗氧化物酶相关基因的表达量变化。研究结果表明：与盐胁迫处理相比，添加外源褪黑素后‘白燕7号’幼苗的株高和根长显著增高，氧化胁迫造成的膜损伤减轻，且脂氧合酶相关基因LOX表达水平下调，同时渗透失衡得到有效缓解；在清除活性氧方面，编码抗氧化物酶的相关基因表达量上调，酶活性显著提高，抗氧化系统活性显著提升，外源褪黑素最为适宜的浓度为150μmol·L^-1。这些结果说明外源褪黑素在缓解燕麦盐胁迫方面起重要作用。     

贮藏年限对燕麦种子生理生化特性的影响

为研究贮藏时间对燕麦种子萌发及生理生化特性的影响,本试验以白燕2号和白燕7号为供试材料,研究了燕麦种子萌发特性、渗透调节物质含量、抗氧化酶和脱氢酶活性、丙二醛含量随贮藏年限的变化情况。结果表明,燕麦种子发芽势等萌发指标和幼苗生长均随贮藏时间的延长而下降。贮藏8年时发芽率显著降低,白燕2号低于40%;而白燕7号仍有60%以上。在0~4年的贮藏期内,燕麦种子脯氨酸和可溶性糖含量增加,丙二醛含量显著上升;白燕2号抗氧化物酶活性随贮藏年限的增加显著下降,白燕7号的则明显上升。贮藏8年后燕麦种子渗透调节物质和抗氧化物酶活性急剧下降,有毒物质积累增加,种子贮藏特性变劣。白燕7号的耐贮藏性明显优于白燕2号。     

不同耐盐性燕麦对盐胁迫的生理响应

为研究不同耐盐性燕麦(Avena sativa)对盐胁迫的生理响应,以青永久195 (耐盐材料)和709 (盐敏感材料)为试验材料,采用营养液沙培法,对3周龄燕麦幼苗进行150 mmol·L?1 NaCl处理0 (CK)、6、24、72 h,探讨了盐胁迫对两种燕麦幼苗光合作用、抗氧化特性、渗透调节物质含量的影响。结果表明：随着处理时间的延长,燕麦幼苗叶片的叶绿素含量、净光合速率(net photosynthetic rate, Pn)、蒸腾速率(transpiration rate, Tr)、气孔导度(stomatal conductance, Gs)、胞间二氧化碳浓度(intercellular carbon dioxide concentration, Ci)、K+含量均有所下降;过氧化物酶(peroxidase, POD)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性、脯氨酸和可溶性糖含量呈先升高后降低的趋势,过氧化氢酶(catalase, CAT)活性、丙二醛(malondialdehyde, MDA)和Na+含量均有所增加。其中在盐胁迫下耐盐材料青永久195叶片的叶绿素含量、Pn、Tr和Gs下降幅度小于盐敏感材料709;SOD、CAT、脯氨酸含量和可溶性糖含量均高于709,MDA含量低于709。盐胁迫6、24 h时,青永久195根中K+、Na+含量低于709,72 h时高于709;盐胁迫6和24 h时,青永久195叶中K+含量高于709,Na+含量低于709。综上,耐盐材料青永久195表现出较好的渗透调节能力,维持较高的抗氧化酶活性和生物膜稳定性。     

不同耐盐性燕麦对盐胁迫的生理响应

为研究不同耐盐性燕麦(Avena sativa)对盐胁迫的生理响应,以青永久195?(耐盐材料)和709?(盐敏感材料)为试验材料,采用营养液沙培法,对3周龄燕麦幼苗进行150?mmol·L?1?NaCl处理0?(CK)、6、24、72?h,探讨了盐胁迫对两种燕麦幼苗光合作用、抗氧化特性、渗透调节物质含量的影响.结果表明:随着处理时间的延长,燕麦幼苗叶片的叶绿素含量、净光合速率(net?photosynthetic?rate,?Pn)、蒸腾速率(transpiration?rate,?Tr)、气孔导度(stomatal?conductance,Gs)、胞间二氧化碳浓度(intercellular?carbon?dioxide?concentration,?Ci)、K+含量均有所下降;过氧化物酶(peroxidase,POD)、超氧化物歧化酶(superoxide?dismutase,?SOD)活性、脯氨酸和可溶性糖含量呈先升高后降低的趋势,过氧化氢酶(catalase,?CAT)活性、丙二醛(malondialdehyde,?MDA)和Na+含量均有所增加.其中在盐胁迫下耐盐材料青永久195叶片的叶绿素含量、Pn、Tr和Gs下降幅度小于盐敏感材料709;SOD、CAT、脯氨酸含量和可溶性糖含量均高于709,MDA含量低于709.盐胁迫6、24?h时,青永久195根中K+、Na+含量低于709,72?h时高于709;盐胁迫6和24?h时,青永久195叶中K+含量高于709,Na+含量低于709.综上,耐盐材料青永久195表现出较好的渗透调节能力,维持较高的抗氧化酶活性和生物膜稳定性.     

盐胁迫对两个高羊茅品种幼苗生长及生理特性的影响

本研究以两个高羊茅(Festuca arundinacea Schreb.)品种'钛极-2LS’(Festuca arundinacea'Titanium 2LS’)和'易凯’(Festuca arundinacea'Easycare’)幼苗为研究对象，通过盐浓度递增的方式对其进行14 d高盐处理(500 mmol·L^-1 NaCl)，测定两个高羊茅品种幼苗的形态、离子含量、光合参数以及抗氧化酶活性等指标，比较其耐盐性差异。结果表明：在盐胁迫下，两个高羊茅品种幼苗地下生物量，K⁺/Na⁺，光合、荧光参数，超氧化物歧化酶活性均显著降低(P＜0.05)，但'钛极-2LS’的降低幅度低于'易凯’；两个高羊茅品种幼苗内可溶性糖和脯氨酸含量增加，但'钛极-2LS’的增加幅度高于'易凯’；此外，盐胁迫下过氧化物酶活性在'钛极-2LS’中呈上升趋势而在'易凯’中呈下降趋势。综上，盐胁迫下'钛极-2LS’可以维持相对较高的K⁺/Na⁺和较好的光合能力，积累更多渗透调节物质来缓解盐胁迫引起的渗透胁迫、离子毒害和氧化胁迫的伤害，从而更有利于植株生长，因此'钛极-2LS’耐盐性更好。     

基于转录组学比较研究甜高粱幼苗响应干旱和盐胁迫的生理特征北大核心CSCD

探究甜高粱响应干旱与盐胁迫的生理学差异及其分子机制,分析甜高粱在干旱和盐胁迫下的不同基因调控机制和代谢通路,可为饲草作物甜高粱抗逆栽培和育种提供依据。以辽甜1号甜高粱幼苗为材料,使用10%的PEG-6000和0.9%的NaCl模拟中度干旱和盐胁迫,胁迫2和7 d时进行光合气体交换参数、内源激素含量、有机渗透调节物质含量和抗氧化物酶活性测定,同时对幼苗叶片进行转录组测序及生物信息学分析,采用qRT-PCR方法对测序结果进行验证。结果表明:与对照相比,干旱和盐胁迫均显著影响甜高粱幼苗叶片生理指标的变化,但盐胁迫对甜高粱幼苗叶片光合参数和内源激素生长素、细胞分裂素含量抑制程度均高于干旱胁迫,可溶性糖含量在干旱胁迫下显著高于盐胁迫,抗氧化物酶活性和脱落酸含量低于盐胁迫,说明甜高粱对干旱和盐胁迫响应的生理机制不同;利用转录组测序技术鉴定出甜高粱叶片在处理2 d时,干旱和盐胁迫下分别有922和2047个上调基因以及975和1714个下调基因,处理7 d时分别鉴定到157和795个上调基因以及54和722个下调基因;同时鉴定出40个干旱胁迫响应基因和493个盐胁迫响应基因,基于GO富集分析发现甜高粱幼苗在干旱和盐胁迫下响应基因均显著富集于植物逆境响应相关通路,KEGG富集分析发现,干旱胁迫响应基因显著富集于内质网加工和剪切体代谢通路,盐胁迫响应基因显著富集在植物激素信号转导代谢通路;对光合作用、植物激素信号转导、抗氧化物酶和淀粉与蔗糖代谢通路相关差异基因进行分析发现,这些差异基因的表达模式与生理指标变化趋势吻合。因此,甜高粱在转录水平上对盐胁迫的适应稳态落后于干旱胁迫,中度胁迫下甜高粱幼苗对盐胁迫的耐受性要低于干旱胁迫,可溶性糖在甜高粱幼苗抵御干旱胁迫中发挥重要作用,植物激素信号转导和抗氧化物酶活性变化的共同调控是甜高粱幼苗对抗盐胁迫的关键。     

外源甜菜碱对低温胁迫下紫花苜蓿幼苗生理特性的影响

本研究以‘甘农5号’紫花苜蓿（Medicago sativa L ‘Gannong No.5’）品种为实验材料,设置两种施加方式（叶施、根施）和六个外源甜菜碱浓度（0,10,20,30,40和50 mmol·L^-1）处理苜蓿幼苗,在低温（4℃）胁迫7 d后测定其生长和相关生理指标,探究外源甜菜碱缓解苜蓿低温胁迫的生理机制。结果表明,叶施和根施外源甜菜碱均能够有效缓解低温胁迫下苜蓿幼苗苗长、根长、地上及地下生物量和叶绿素含量的降低,增加可溶性糖和游离脯氨酸的含量,减少叶片相对膜透性和丙二醛含量的升高,显著提高抗氧化酶活性以及非酶抗氧化物质含量,同时,外源甜菜碱还可以促进低温胁迫下苜蓿幼苗内源甜菜碱的积累和甜菜碱脱氢酶活性,增强渗透调节能力,进而提高苜蓿对低温胁迫的抗性。通过隶属函数分析得出,叶施30 mmol·L^-1和根施40 mmol·L^-1的外源甜菜碱对缓解苜蓿幼苗低温胁迫的效果最佳。     

5份燕麦材料苗期耐盐性综合评价

为明确不同燕麦材料苗期耐盐能力强弱和筛选出优异的燕麦种质,以前期试验筛选出的5份耐盐性较好的燕麦为材料,采用营养液沙培法,对3周龄幼苗进行0.9%NaCl连续处理7 d后,研究盐胁迫对供试燕麦幼苗生长特性、光合特性、叶绿素荧光参数、抗氧化酶活性、丙二醛含量和渗透调节物质含量等的影响,并通过主成分分析法和隶属函数法对5份燕麦苗期进行耐盐性综合评价。结果表明,盐胁迫下,供试材料各指标间差异显著(P0.05)。青永久195相对白燕7号、青永久30、陇燕5号、陇燕4号有着较大的根表面积、根体积、较高的K~+含量,较低的MDA含量,较高的P_n、qP、叶绿素含量以及POD活性;而青永久30的SOD、CAT活性大于其余材料;通过主成分分析筛选出无机渗透调节物质、膜脂过氧化性、抗氧化酶活性可作为燕麦苗期耐盐性评价的综合鉴定指标,根据耐盐综合评价值(D)得出材料耐盐性排序为青永久195白燕7号青永久30陇燕5号陇燕4号。     

不同浓度钙缓解氯化钠盐害下苜蓿幼苗渗透调节能力试验

为了研究氯化钙对苜蓿幼苗盐害的缓解作用,试验选择抗盐性不同的中苜1号(抗盐型)和甘农4号(盐敏感型)两种苜蓿幼苗,对受Na Cl盐害的两种苜蓿叶片施加不同浓度氯化钙,测定脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量。结果表明:施加不同浓度氯化钙后,苜蓿幼苗体内渗透调节物质脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量较盐胁迫处理有所增加;在相同的处理条件下,耐盐品种渗透调节物质含量均高于盐敏感品种;两种苜蓿幼苗在CaCl_2浓度为10,15 mmol/L时渗透调节能力有所增加。     

NaCl胁迫对唐古特白刺幼苗生理指标的影响

为明确唐古特白刺(Nitraria tangutorum Bobr.)对NaCl胁迫的生理响应特征,采用盆栽法研究不同NaCl浓度(25,50,75,100,200,300,400 mmol·L^-1,以0 mmol·L^-1为对照)对其幼苗叶片抗氧化物酶活性及渗透调节物质含量的影响。结果表明:胁迫10,20,30 d后,抗氧化物酶活性随胁迫浓度的增大呈相似的规律性变化,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT) 和过氧化物酶(POD)活性均在低浓度盐胁迫(25~100 mmol·L^-1)时上升,高浓度盐胁迫(200~400 mmol·L^-1)时下降;丙二醛(MDA)含量随盐浓度增加持续上升;脯氨酸(Pro)含量在胁迫10,20,30 d后,均随盐浓度增高而持续上升,同一盐浓度下,10~20 d上升幅度较大、20~30 d上升幅度较小;可溶性蛋白质(SP)含量呈整体下降趋势,可溶性糖(SS)含量在低盐浓度胁迫时上升,高盐浓度胁迫时下降。     

外源2,4-表油菜素内酯对盐胁迫下燕麦种子萌发抑制的缓解效应

以加燕2号和青引2号燕麦(Avena sativa)种子为材料,在100 mmol·L^-1 NaCl胁迫下,添加0.01μmol·L^-1外源2,4-表油菜素内酯(2,4-epibrassinolide,EBR),研究外源油菜素内酯(brassinosteroids,BRs)对盐胁迫下燕麦种子萌发、幼苗生长及萌发过程中渗透调节能力、幼苗体内抗氧化酶活性、活性氧水平和丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量的影响,旨在明确外源BRs调控盐胁迫下燕麦种子萌发的生理机制。结果表明:1)100 mmol·L^-1 NaCl胁迫下,加燕2号和青引2号燕麦种子萌发过程中的渗透调节能力和幼苗体内抗氧化酶SOD(superoxide dismutase)、APX(ascorbate peroxidase)和GPX(guaiacol peroxidase)活性显著降低,活性氧(·O2^–、·OH、H2O2)水平和MDA含量显著增加,种子萌发和幼苗生长显著受到抑制。2)添加0.01μmol·L^-1 EBR能够显著缓解100 mmol·L^-1 NaCl胁迫对燕麦种子萌发的抑制效应。和NaCl胁迫相比较,NaCl+EBR处理下加燕2号和青引2号燕麦种子萌发过程中的蛋白水解酶活性显著降低,可溶性蛋白、可溶性糖、游离脯氨酸含量显著增加,幼苗体内抗氧化酶SOD、APX、GPX和CAT(catalase)活性显著提高,活性氧(·O2^-、·OH、H2O2)水平和MDA含量显著下降,种子发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数显著提高,幼苗苗高、根长、干重和根系活力显著增加。说明外源BRs能够提高盐胁迫下燕麦种子萌发过程中的渗透调节能力和幼苗体内抗氧化系统活性,抑制活性氧和膜脂过氧化产物的积累,促进燕麦种子萌发和幼苗生长,提高燕麦种子萌发期的耐盐性。     

4种燕麦对NaCl胁迫的生理响应及耐盐性评价

为研究4份燕麦坝莜一号、白燕2号、白燕6号和白燕7号的耐盐程度及其在盐胁迫处理下的生理反应规律,在水培条件下,分别用0,34.2,68.4,102.6,136.8,171.0 mmol/L浓度NaCl溶液模拟盐胁迫处理4种燕麦种子,观察记录各处理的盐害情况,分别测定了胁迫后的种子发芽势、发芽率、株高和根长,以及室温培养的燕麦幼苗叶片过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和可溶性蛋白含量,分析了不同胁迫程度下各生理指标的变化情况,并且对4种燕麦的耐盐性进行了综合评价。结果表明,NaCl胁迫对4种燕麦种子的发芽势和发芽率均产生显著影响,对株高和根长产生了抑制作用,且均随盐浓度的增大呈逐渐降低的趋势;燕麦幼苗叶片POD活性、SOD活性、可溶性蛋白含量均在102.6 mmol/L 盐浓度下达到最大值,而且都随盐浓度的增大呈先升高后降低的趋势,表明燕麦具有较高的耐盐能力,在盐胁迫下可采取自我保护机制以适应盐胁迫,4种燕麦的耐盐阈值为102.6 mmol/L盐浓度。综合评价,白燕6号耐盐性较好,白燕2号具有高盐耐受性的潜力,这两个燕麦品种可以为耐盐基因挖掘及燕麦耐盐品种的选育提供材料。     

高等植物适应盐逆境研究进展

土壤盐碱化已经成为制约农作物生长及产量的重要因子之一,寻求将盐碱化对植物的危害降低到最小程度的策略势在必行。关于植物对盐逆境适应能力的研究已成为全球关注的热点, 如何提高植物的耐盐能力也已成为研究的重中之重。深入探究高等植物适应盐逆境的机制,有助于提高植物耐盐性,增加作物产量和保护生态环境。本文就高等植物适应盐逆境的重点研究进展,综述了盐胁迫对植物的危害;植物耐盐的生理机制,包括渗透调节、营养元素平衡和增强抗氧化胁迫等;植物耐盐相关基因研究进展,包括离子转运蛋白基因、渗透调节相关基因、信号传导相关基因和细胞抗氧化相关基因等;提高植物耐盐性的途径。最后针对今后植物适应盐逆境方面的研究方向进行了展望。     

羊草根、叶在干旱和盐胁迫下的生理反应

我国北方干旱气候和盐渍化土地严重限制了羊草(Leymus chinensis)生长,为探究羊草在逆境下根、叶的联系与区别,为提高羊草耐盐性和耐旱性提供理论依据,本研究通过设置不同浓度PEG(20%、30%、40%、50%)溶液和NaCl溶液(100、200、300、400mmol·L~(-1)),模拟不同程度干旱和盐生境,测定干旱胁迫和盐胁迫下羊草根、叶抗氧化酶系统(APX、CAT、POD)活性和可溶性蛋白含量的变化,对比羊草根、叶在胁迫下的生理反应。结果显示,轻度盐胁迫下(100mmol·L~(-1)),羊草主要通过叶片的APX消除活性氧自由基,渗透调节部位主要在叶片中;中度盐胁迫(200、300mmol·L~(-1))下,根部、叶部分别主要通过提高POD和CAT活性来消除活性氧;胁迫严重时(400 mmol·L~(-1)),根部APX显著升高,叶片则通过提高POD和CAT活性共同抵抗活性氧的危害,渗透调节也会从叶片转为根、叶共同作用。干旱胁迫初期(20%),羊草主要依靠根、叶中的APX和叶中的CAT来消除活性氧,随着胁迫加重,根中的APX和叶中的CAT活性提高,共同抵抗活性氧危害,根、叶中POD活性一直呈下降状态,对抵抗活性氧自由基伤害作用不大,渗透调节部位主要在叶片中。     

PEG胁迫下4个黑麦草品种生理生化指标响应与比较研究

利用不同浓度PEG-6000溶液模拟干旱胁迫,比较研究4个多年生黑麦草品种叶片生理生化指标响应。结果表明,不同PEG胁迫处理下,品种“欧必克”叶片相对含水量均最高且降幅最小,叶片电导率均最低,MDA含量增幅较小,叶片细胞膜系统有较强的忍耐干旱的能力;而品种“凤凰”忍耐干旱的性能相对较弱。胁迫下各品种叶片游离脯氨酸含量显著增加,随渗透胁迫加剧,品种“欧必克”脯氨酸含量急剧上升。低浓度胁迫下(5%PEG),各品种叶片SOD活性均提高,胁迫加剧时SOD活性则下降。PEG渗透胁迫导致4个多年生黑麦草品种叶片相对含水量下降、细胞膜透性增大、MDA含量增加、脯氨酸含量上升而SOD活性下降,但4个品种对应指标的变化幅度存在差异,品种“欧必克”的抗旱性最强,而“凤凰”的抗旱性最弱。     

外源NO对NaCl胁迫下燕麦幼苗氧化损伤的缓解效应

以加燕2号为试验材料,用一氧化氮（NO）供体硝普钠（SNP）、NO清除剂牛血红蛋白（Hb）及SNP类似物亚铁氰化钠处理燕麦植株,研究NO对NaCl胁迫下燕麦幼苗生长和氧化损伤的缓解效应。结果表明,NaCl胁迫下添加外源NO提高了燕麦幼苗的株高,提高了SOD、POD、CAT和APX活性,降低自由基含量和膜脂过氧化程度,表明外源NO能缓解NaCl胁迫诱导的氧化损伤,增强植株的耐盐性。NO供体SNP的类似物亚铁氰化钠（不产生NO）对NaCl胁迫燕麦植株的株高和氧化伤害无缓解效应;施用Hb提高了自由基含量,降低了抗氧化酶活性,而添加外源NO能缓解Hb对燕麦生长的抑制,表明内源NO也可能参与燕麦幼苗耐盐性的调节。     

盐分胁迫对桑树叶片中渗透调节物质含量的影响

以农桑14号、昂绿1号、湖桑32号、鲁插1号4个桑树品种的2年生嫁接苗为试验材料,研究以不同浓度盐分胁迫不同时间后桑树叶片内渗透调节物质含量的变化。在盐分胁迫下,4个桑树品种叶片中的脯氨酸及可溶性糖和可溶性蛋白含量的变化呈现一定规律性,且品种间具有显著差异。4个桑树品种叶片中的脯氨酸含量在各种浓度盐分胁迫初期都迅速增加,但高浓度盐分胁迫后期叶片中的脯氨酸含量在品种间表现出显著差异;可溶性糖含量的变化在各种浓度盐分胁迫期间都表现出先升高后降低的趋势,但各个品种下降的时期不同;可溶性蛋白含量随盐分胁迫的持续不断降低,但湖桑32号和鲁插1号叶片中的可溶性蛋白含量在高浓度盐分胁迫后期略有升高。以上结果提示:在桑树对盐分胁迫的响应过程中,叶片中的渗透调节物质可能起到一定的调节作用,而不同品种间表现出的差异性可能与品种的抗盐能力有关。     

甘露糖对白三叶抗旱性、糖及糖醇类代谢物积累的影响

以广泛栽培种植的 ‘Ladino’ 白三叶为供试材料,采用生理生化及气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术,从叶片水分状况、渗透调节、抗氧化性、光合特征、糖及糖醇类物质的积累研究甘露糖对白三叶抗旱性的影响。研究结果表明,干旱胁迫显著降低白三叶叶片相对含水量、叶绿素含量、叶绿素荧光和净光合速率,导致膜脂过氧化加剧,细胞膜稳定性降低,植株受损严重。但白三叶能通过提高自身水分利用效率及降低渗透势以适应干旱胁迫。外施适宜浓度的甘露糖(30 mmol·L^-1)能显著提高干旱胁迫下白三叶叶片光合作用、抗氧化和渗透调节能力,从而有效缓解干旱诱导的氧化伤害并维持良好的水分状况,提高植株抗旱性。通过对不同糖及糖醇类代谢物含量变化的测定发现,不同糖类积累对干旱胁迫响应有所不同,甘露糖能在干旱条件下诱导多种糖(甘露糖、葡萄糖、果糖、半乳糖、木糖、蔗糖、麦芽糖和海藻糖)和糖醇(肌醇、丙三醇和松醇)的积累,这既提高了干旱胁迫下细胞渗透调节能力,也为白三叶生长和代谢供能提供更多的可利用碳水化合物以抵御干旱胁迫。