水稻生长、根系生理特性和ABA含量的基因型差异与耐盐性的关系

为进一步揭示不同基因型水稻耐盐性差异的生理机制,探明盐胁迫初期根部激素ABA对水稻耐盐性的调控机理。于2009年10月～2010年2月在严格控制水、温、光和营养元素供应的国际水稻研究所人工气候室进行水培试验。结果表明,盐胁迫条件下耐盐基因型（IR651）相对于敏感基因型（IR29）保持了更高的生物量,稀释了植株体内盐分离子的浓度而减轻盐胁迫。两水稻基因型盐胁迫条件下对盐分的总吸收量并无明显差异,IR651根部较强的耐盐性和较大的生物量可以储存更多的Na+,从而减少Na+向地上部的转运量。盐胁迫初期IR651根部ABA的大量合成是叶片蒸腾速率显著降低的主要原因,从而抑制了盐分离子的大量吸收,大大减轻了盐胁迫初期大量盐分离子吸收对植株造成的不可恢复性伤害。可见,盐胁迫条件下耐盐基因型较大的生物量、根的生理特性以及盐胁迫初期ABA的特有调控都大大增强了其耐盐胁迫性能,是耐盐基因型相对敏感基因型有更强耐盐胁迫能力的重要原因。     

大麦盐害及耐盐机理的研究进展

大麦是禾谷作物中较为耐盐的粮食作物。然而在盐胁迫环境下,Na+能把膜系统中的其他离子置换下来,使细胞过多地吸收Na+和Cl-,从而导致细胞膜系统受损、DNA降解、植物营养亏缺、生理干旱以及细胞死亡等伤害。大麦自身在受到盐分胁迫下,耐盐机制有:离子的选择性吸收、拒盐排盐性、渗透调节物质的合成以及离子在植株体内的运输交换。进行大麦耐盐性选择时,萌发力、耐盐指数、Na+/K+和渗透调节物质的合成能力,都是比较重要的选择标准。基于大麦较好的耐盐性,可通过遗传育种改良、化学控制、耕作等措施和途径提高大麦的耐盐抗盐能力,减轻盐害,提高大麦产量和品质。     

盐胁迫下AM真菌对辣椒幼苗脯氨酸和丙二醛含量的影响

在农业生态系统中分布着大量盐渍化土壤生态环境,AM真菌同样也存在于这类土壤中。研究发现接种AM真菌能降低植物根际pH值、增加土壤团粒结构、并能降低钠离子对植物的毒害,在盐胁迫条件下接种AM真菌能够促进植物生长,提高其适应盐胁迫的能力。AM真菌能调节作物的渗透势、减少钠离子的吸收、提高作物体内磷的含量;提高植株体内K/Na,     

棉花抗盐生理研究进展

不同盐分类型胁迫均在棉花器官、组织、细胞、细胞器以及分子水平上造成伤害,影响了细胞内部生理生化过程,引起萌发出苗困难、生长受抑制、棉铃发育及纤维形成受阻.但棉花抗盐生理系统可通过自身及外部调节得到改善,从而在一定范围内提高其抗盐能力.     

管理调控措施对土壤盐分分布和作物体内盐分离子吸收的作用

通过盆栽试验 ,研究了不同管理调控措施包括施肥、灌溉、应用化学改良剂对盐渍土壤盐分分布和作物体内盐分离子吸收和分布的作用机制。结果表明 ,施用化学肥料可增大土壤电导率 ;灌水量增加可降低土壤电导率 ;施用改良剂CaSO4早期可引起土壤表层电导率升高 ,但到作物生长中、后期已与不施改良剂的相近。施肥、灌溉改善了作物生长条件 ,提高了作物的抗盐害能力。灌溉总量 375mm、三天一次的灌溉方式在降低土体盐分浓度、抑制土壤碱化方面优于两天一次的灌溉方式。大麦具有将Na 截留在茎中 ,从而减少Na 对叶片伤害的功能。大麦茎和叶中的Cl-含量都高于K 和Na 含量 ,显示较多的Cl-通过根部向地上部运输。在增加植株中K 含量、降低Na 含量 ,减轻植株盐分离子胁迫方面改良剂表现出良好的调控效果     

外源硅对植物抗盐性影响的研究进展

盐胁迫是世界范围内影响作物产量和品质的主要非生物胁迫之一,如何提高作物的抗盐性已经引起全世界的关注。硅 (Si) 是地壳中含量仅次于氧的第二大丰富元素。在pH值低于9的介质中,硅通常以单硅酸[Si(OH)₄]的形式被高等植物吸收。尽管目前硅仍然未被认为是植物生长的必需元素,但是作为植物生长的“有益元素”,硅可以缓解各种生物胁迫和非生物胁迫对植物生长发育的抑制。大量的研究表明硅可参与调控植物抗盐的生理生化代谢过程,并与一些信号物质,如乙烯、水杨酸和多胺等存在互作。主要进展如下:1) 植物对硅的吸收存在主动、被动和拒绝吸收三种,硅转运蛋白在硅的吸收和转运中起到非常重要的作用,但是关于该蛋白的编码基因在更多物种中的克隆和功能研究有待于进一步开展。2) 硅可以调节盐胁迫下植物体内的离子平衡,降低植物根系对盐离子的吸收和向地上部的转运,并使盐离子更均匀的分布在根系中;改善盐胁迫下根系对钙、钾、氮等营养元素的吸收,缓解盐胁迫造成的营养失调。近期一些研究表明多胺可能参与硅对根系盐离子吸收的调控。3) 硅可以通过调节水通道蛋白的表达和渗透调节物质的积累提高根系对水分的吸收和向地上部的转运,改善植株的水分状况。4) 硅可通过调节抗氧化酶活性,降低活性氧的产生和积累,同时可以缓解盐胁迫对光合器官和光合色素造成的损伤,保证盐胁迫下植物光合作用的正常进行。5) 植物耐盐的分子机制非常复杂,涉及大量基因的表达和调控以及信号转导过程,包括蛋白质组学和转录组学在内的组学研究策略为从分子水平揭示硅缓解胁迫的机理提供了有力的技术手段。转录组和蛋白质组学的研究表明硅可以通过调控转录因子、激素等相关基因的表达及蛋白的翻译和修饰来调控植物对盐胁迫的快速响应,提高植物的抗盐能力。6) 硅吸收突变体的应用有助于我们更好的了解硅在调控植物生理生化代谢中所发挥的作用。     

盐胁迫下氮素形态对油菜和水稻幼苗离子运输和分布的影响

【目的】土壤盐碱化是制约农作物产量的主要因素之一,盐胁迫影响养分运输和分布,造成植物营养失衡,导致作物发育迟缓,植株矮小,严重威胁着我国的粮食生产。在必需营养元素中,氮素是需求量最大的元素,NO-3和NH+4是植物吸收氮素的两种离子形态。植物对盐胁迫的响应受到不同形态氮素的调控,研究不同形态氮素营养下植物的耐盐机制对提高植物耐盐性及产量具有重要的意义。【方法】本文以喜硝植物油菜(Brassica napus L.)和喜铵植物水稻(Oryza sativa L.)为试验材料,采用室内营养液培养方法,研究了NO-3和NH+4对Na Cl胁迫下油菜及水稻苗期生长状况、对Na+运输和积累的影响,以对照与盐胁迫植株生物量之差与Na+积累量之差的比值,评估Na+对植株的伤害程度。【结果】1)在非盐胁迫条件下,硝态氮营养显著促进油菜和水稻根系的生长;盐胁迫条件下,油菜和水稻生物量均显著受到抑制,Na Cl对供应铵态氮营养植株的抑制更为显著。2)盐胁迫条件下,两种供氮形态下,油菜和水稻植株Na+含量均显著增加,硝态氮营养油菜叶柄Na+显著高于铵态氮营养,叶柄Na+含量/叶片Na+含量大于铵营养油菜,硝态氮营养水稻根系Na+含量显著低于铵营养,地上部则相反。3)铵营养油菜和水稻Na+伤害度显著高于硝营养植株。4)盐胁迫条件下,硝态氮营养油菜地上部和水稻根系K+含量均显著高于铵态氮营养。5)盐胁迫条件下,硝营养油菜和水稻木质部Na+浓度,韧皮部Na+和K+浓度及水稻木质部K+浓度均高于铵营养植株。【结论】与铵营养相比,硝营养油菜和水稻具有更好的耐盐性。硝态氮处理油菜叶柄Na+显著高于铵态氮处理,能够截留Na+向叶片运输。同时,供应硝态氮营养更有利于油菜和水稻吸收K+,有助于维持植物体内离子平衡。盐胁迫下,硝营养油菜和水稻木质部Na+浓度,韧皮部Na+和K+浓度及水稻木质部K+浓度均高于铵营养植株,表明硝态氮营养油菜和水稻木质部-韧皮部对离子有较好的调控能力,是其耐盐性高于铵营养的原因之一。     

保水缓释肥对盐胁迫下水稻矿质元素分配的调控

研究了施加盐碱地保水缓释肥(ZL 2012 1 0400570.0)对盐胁迫水稻幼苗叶长、叶温、氮磷钾(NPK)及钠(Na)的吸收和转运的影响。结果表明:盐胁迫下,水稻植株最大叶长随基质肥配比(1%、2%和4%)的增加而增加,且随处理时间延长,其增加效应愈明显,而其叶温逐渐降低;随高盐(4.68 g kg~(-1)盐分)处理的进行,植株逐渐枯萎死亡。盐胁迫下,该肥料施用明显提高植株的NPK含量,降低Na含量。低盐(2.68 g kg~(-1)盐分)胁迫下,播种40 d,施肥显著增加N和K向植株地上部转运,但显著降低其P转运系数(P-TF)和Na转运系数(Na-TF),显著提高植株K~+、Na~+的选择性比率(S_(K,Na));而播种80 d,施肥导致植株N、P、Na转运下降,而K转运和S_(K,Na)显著上升。高盐胁迫下,施肥对植株氮转运系数(N-TF)无显著影响,而P和Na转运上升,钾转运系数(K-TF)和S_(K,Na)随肥施量增加而显著下降。综上所述,低盐胁迫下,施该颗粒状盐碱地保水缓释肥,可明显提高水稻幼苗植株的NPK吸收,降低植株Na的积累,显著提高了水稻幼苗植株对K的选择性运输,维持体内的离子稳态,从而显著提高水稻植株的耐盐性。高盐胁迫下,该肥短期内亦可明显促进植株矿质营养在体内的积累,降低植株Na含量,从而一定程度上缓解植株盐害。     

不同耐盐性作物对盐胁迫的响应研究

通过盆栽试验,研究了对盐胁迫具不同抗性水平反应的作物大麦和菠菜,在不同盐分离子种类Na2CO3和NaCl3、个盐分水平(2.0,3.5,5.0g kg-1)条件下的生长、生理指标变化,揭示其对盐胁迫的不同适应机理。结果表明,随土壤盐浓度的升高,大麦的株高、有效分蘖数、产量和生物量均有所下降,菠菜生长受到的抑制状况更加明显。随土壤盐浓度的升高,大麦叶片丙二醛(MDA)的含量逐渐增加,Na2CO3处理的叶片中MDA含量最高。与大麦相比,菠菜在盐胁迫下,更多的Na 通过根部向地上部运输,使叶中积累了更多的Na 。大麦有较强的阻止盐分离子向叶片运输、维持叶片正常功能的能力。Na2CO3更易对植株叶片产生伤害。     

滴灌条件下盐分对棉花养分及盐离子吸收的影响

在温室条件下,通过盆栽试验研究了滴灌条件下不同土壤盐度对棉花养分、盐离子吸收的影响。结果表明,棉花干物质生产受土壤盐分影响显著,高盐度条件下棉花生育进程滞后,生殖生长与营养生长不协调,造成脱落率增加,经济产量下降。土壤盐度显著影响棉花对N、P和K养分的吸收和分配;N、P和K的积累总量以及在籽棉和铃壳中的吸收量随土壤盐度增加显著降低,而茎秆和叶片受影响较小。棉花植株体内的盐分离子（Ca2+、Na+与Cl-）含量随土壤盐度的增加显著增加;吸收的盐分离子主要积累在茎叶,尤其以叶片中的盐分离子含量为最高,而籽棉的盐分离子含量较少。     

水稻镉吸收与转运机理的研究进展

长期食用含镉（Cd）的大米会引起一系列的疾病，严重危害人体健康，因此控制稻米镉含量对粮食安全具有重要意义。本文从根部镉吸收、根向茎叶的转运和茎叶向籽粒转运三个角度系统总结，从生理角度综述了这三个重要过程涉及的生理机制，从分子生物学角度总结了相关基因的分子调控机制，归纳并讨论了一些存在争议的问题。深度探讨了调控吸收、转运和籽粒积累这三个过程来降低稻米镉含量的有效措施，分析其原理及实用价值。提出了选育镉低积累品种为最根本最有力的镉污染治理措施，为明确水稻镉污染治理方向提供重要的参考。     

乙烯通过调控氧化还原水平和耐冷基因表达提高早稻秧苗耐低温胁迫能力

乙烯参与调控植物响应多种逆境胁迫，然而乙烯调控早稻秧苗响应低温胁迫的生理和分子机制还不明确。本研究选择无土基质、发酵基质和营养土3种育秧基质对中早39早稻品种进行正常育秧至两叶一心期，外源喷施乙烯利后将水稻秧苗进行3d的低温处理，随后测定秧苗理化性质和抗寒基因表达，同时以喷施等量清水作为对照。结果显示：喷施乙烯利后显著提高了低温条件下水稻秧苗的生长，提高了秧苗体内的养分含量和渗透调节物质脯氨酸和可溶性糖含量，增强了秧苗体内抗氧化系统酶活性和氧化还原状态(AsA/DHA比率)，提高了秧苗体内OsCOIN、TERF2、OsLti6a和OsCDPK7等耐冷基因的表达。以上结果说明，外源喷施乙烯通过调控水稻体内渗透调节物质含量、氧化还原水平和耐冷基因的表达增强水稻秧苗的耐低温胁迫能力。     

非生物胁迫下植物水通道蛋白的应答与调控

【目的】水分不仅是细胞中各类生命物质合成的必需底物,而且也参与植物体内的养分代谢和渗透平衡的调节。植物中水分的跨膜转运主要是由水通道蛋白(AQPs)所介导的,因此,无论是在植物整体水平还是细胞水平上,水分的吸收以及跨细胞膜系统的转运对于植物的生长发育都是至关重要的。近年来,水通道蛋白作为调节水分的吸收与转运的关键,已成为植物营养与分子生物学特别关注和研究的热点之一。本文从水通道蛋白的种类结构,底物特异性,基因表达特征和调控机制四个方面对水通道蛋白转运水分的机理和转运水分过程中对胁迫的响应机制进行了详细阐述;从水通道蛋白的水分运输和渗透调节功能及其养分运输功能两方面说明了水通道蛋白在植物生长过程中的生理作用;阐述了光照、干旱和低温与水通道蛋白功能之间的关系,明确了水通道蛋白通过表达量的增加或者降低来响应相应环境条件的变化。【主要机理】水通道蛋白通过保持一定结构及对底物运输的特异性来实现对水分的高效运输,通过调整基因的表达量和翻译后修饰等过程实现对水分的高效转运;同时,水通道蛋白可以通过水分的运输实现植物渗透平衡的调节,对部分小分子养分的吸收等功能更是实现了对植物生理和养分吸收的调节;另外,水通道蛋白不仅可以提高植物的抗旱、抗盐能力,对低温胁迫也有一定的响应,还可以与多类逆境胁迫蛋白发生相互作用,共同调节植物的水分和渗透平衡,提高植物应对逆境胁迫的能力,表明植物水通道蛋白对非生物胁迫下的应答机制有待于进一步探索,为植物水通道蛋白的应用研究提供科学的理论支持与材料支撑。     

NaCl胁迫对葡萄幼苗根际pH值及营养成分的影响

采用多隔层根际培养的方法,研究了NaCl胁迫下赤霞珠葡萄幼苗根际土和非根际土的pH值以及主要营养成分的变化。结果表明,NaCl处理对赤霞珠葡萄幼苗的生长造成了不同程度的抑制。不同NaCl处理下,葡萄幼苗根际土壤pH均低于非根际土,各层土壤的pH随盐胁迫程度加深而增高;水溶性K+在根际含量较低,水溶性Na+ 和Ca2+在根际富集。非盐渍条件下,葡萄幼苗根际碱解氮增高,而在盐胁迫下下降。在4 g/kg NaCl胁迫下,葡萄根际有效磷降低,其它处理下升高;而水溶性Mg2+ 则相反。试验结果还表明,Na+的存在阻碍了根系对多种矿质营养的吸收和利用,影响了葡萄的正常生理活动,不同程度地限制了葡萄根系的生活力和吸收能力。在Na+的作用下,K+、Ca2+、Mg2+的迁移和吸收受到不同程度的影响,与对照相比,各层土壤中的几种离子的含量均有所变化。     

Carbohydrate status in response to ion regulation of two rice varieties (Oryza Sativa L.) grown in saline medium

Two experiments were conducted to test varietal salt tolerance differences in the growth of rice and to identify initial ion‐specific salinity effects on ion regulation and carbohydrate metabolism.

The tillering growth stage of sensitive Giza 35 was more depressed due to high NaCl salinization than tolerant Giza 159. At low external K/Na there were no significant varietal differences in ion regulation. Reducing sugars generally were little affected by salinity. Salinization increased the low sucrose level in shoots of Giza 35 considerably, whereas the high sucrose level of Giza 159 was of little change. KC1 was most stimulative; sulfate had little effect in Giza 35 but decreased sucrose in Giza 159. Salinity Increased shoot starch content more in Giza 35 than in Giza 159, KC1 was most effective, whereas there was no change due to sodium sulfate treatment.

Possible interactions of ion regulation and carbohydrate metabolism in response to varietal salt tolerance of the two rice varieties were discussed. It is assumed that differences within the carbohydrate metabolism contribute to metabolic tolerance of rice varieties when grown in saline environment.     

水稻根表铁膜形成机制及其生态环境效应

许多水生植物的根系表面及其根际微环境都具有形成铁膜的能力,根表铁膜是植物适应水生环境的重要机制。本文叙述了水稻根表铁膜的形成条件、化学组成与空间分布,分析了根表铁膜形成的生理与分子机理。探讨了根系氧化酶、氧化性物质、根系泌氧能力、根际氧化性微生物活性及相关基因在铁膜形成过程中的作用; 在此基础上,进一步分析了水稻根表铁膜的营养效应和阻止重金属离子对根系的毒害效应。最后就根表铁膜的研究方法与调节机制进行了展望。     

种子引发剂氯化胆碱和吲哚丁酸钾对盐胁迫下水稻幼苗生长和生理特性的影响

为探讨种子引发剂对盐胁迫下水稻幼苗生长及生理特性的影响机制,以杂交稻湘两优900和常规稻黄华占为材料,研究引发剂氯化胆碱(CC)和吲哚丁酸钾(IBAK)对盐胁迫下水稻幼苗生长、光合特性、抗氧化代谢及渗透调节的影响。结果表明,盐胁迫抑制水稻幼苗生长,3.0 mg·L^-1CC和1.0 mg·L^-1IBAK为缓解盐胁迫对水稻幼苗生长抑制的适宜引发浓度,添加引发剂CC的湘两优900根干重显著增加9.64%,而添加引发剂CC和IBAK的黄华占根系总长度、叶面积、地上干重、根干重、壮苗指数分别显著增加24.78%和14.39%、43.06%和36.33%、11.45%和7.43%、34.60%和28.62%、41.89%和33.55%。引发剂CC和IBAK处理可显著提高盐胁迫下两品种水稻叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和叶绿素含量;激活超氧化物歧化酶(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;同时增加抗坏血酸(AsA)、谷胱甘肽(GSH)、可溶性蛋白和脯氨酸含量;抑制活性氧积累,降...     

植物中铵转运蛋白的研究进展

铵转运蛋白在众多生物中被克隆与鉴定，它是一种广泛存在于微生物、植物细胞及动物的细胞膜上主动转运铵离子的载体，分子量约为48kD，含有10-11个跨膜域。本文阐述了植物铵转运蛋白分离鉴定的过程，对于铵转运蛋白的结构、功能、基因表达调控等方面作了较详细叙述。不同氮素条件下，铵转运蛋白基因通过转录调控表现了对铵离子吸收转运的不同特点，使植物根系在较宽的浓度范围中吸收铵离子，为细胞内铵离子库的内稳态提供了理论依据。铵转运蛋白有助于作物更有效的吸收氮素，为农业生产粮食增收提供了有利保障。     

磷对盐碱胁迫下棉花离子平衡及相关调控基因的影响

[目的]盐胁迫是影响棉花生长的主要非生物胁迫之一,合理施肥促进盐胁迫下作物对养分离子的吸收,是提高作物耐盐性的重要途径.研究施磷随盐胁迫下棉花离子组的响应特征及Na+转运相关基因表达的变化,探讨磷对棉花耐盐性机制.[方法]采用盆栽试验,设置盐胁迫(NaCl)和碱胁迫(NaHCO3+Na2CO3)2个逆境处理,每个逆境下...