圆叶锦葵对Cd处理的光合生理响应及Cd富集特征

为揭示镉(Cd)处理下圆叶锦葵的光合耐性及其对Cd的富集特征,通过土壤盆栽试验,设置不同浓度Cd[0(CK)、5、15、30、60、100 mg·kg^-1]对圆叶锦葵进行处理,测定不同Cd浓度处理下圆叶锦葵的生长、光合参数、光合色素含量、抗氧化酶(SOD、CAT、POD、APX)活性及对Cd的富集能力。结果表明,Cd处理促进了圆叶锦葵的生长,30 mg·kg^-1 Cd处理下生物量达到最大值。Cd处理下,光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)均呈先增加后降低的趋势,5~60 mg·kg^-1处理时Pn和Tr显著高于CK,100 mg·kg^-1Cd处理下的Pn和Tr显著低于CK。Cd处理下,叶绿素a含量增加,而叶绿素b、总叶绿素含量和类胡萝卜素含量呈先升高后降低的趋势,分别在5 mg·kg^-1和30 mg·kg^-1处理时达到最大值,Cd处理下的光合色素含量均显著高于CK。0~5 mg·kg^-1Cd处理下的光合作用受气孔因素和非气孔因素(叶面积、光合色素和抗氧化酶等)的影响;而5~100 mg·kg^-1处理下的光合作用主要受气孔因素的影响。随着 Cd 浓度的增加,圆叶锦葵根、茎、叶组织中 Cd 含量逐渐增加,其生物富集系数(BCF)和转运系数(TF)均大于1.0,BCF值在5 mg·kg^-1Cd处理时达到最大值,其对Cd具有较强的富集能力,TF值在100 mg·kg^-1Cd处理时显著升高,且达到最大值(7.37),其对Cd具有较强的转运能力;100 mg·kg^-1Cd处理下,圆叶锦葵根、茎、叶组织中Cd>100 mg·kg^-1DW。综上,圆叶锦葵对Cd具有较强的光合耐性和超富集能力,是一种潜在的超富集植物。本研究结果为挖掘新的植物修复材料提供了理论依据。     

锶对菠菜幼苗生长、光合和抗氧化酶活性的影响

为探究锶对植物生长生理的影响,以菠菜幼苗为试验材料,研究不同浓度(0、0.1、0.5和2.5 mmol·L^-1)锶处理对菠菜幼苗的叶片鲜重、叶片锶浓度、光合指标和抗氧化酶活性的影响。结果表明,0.1 mmol·L^-1 SrCl₂处理对菠菜幼苗生长和各项生理指标均未产生明显影响,叶片锶浓度在35 mg·kg^-1左右。0.5 mmol·L^-1 SrCl₂处理对菠菜幼苗生长表现为先促进后抑制;处理20 d后,抗氧化酶活性明显上升,丙二醛(MDA)、净光合速率(Pn)和叶片鲜重相较于对照组分别增加了24%和降低了15%、10%,叶片锶浓度达到318.33 mg·kg^-1。2.5 mmol·L^-1 SrCl₂处理下,植株生长受到明显抑制,抗氧化酶系统的响应更为强烈,处理20 d后MDA增加了68%,Pn和叶片鲜重分别降低了30%和48%,叶片锶浓度达到857.51 mg·kg^-1。综上,低浓度锶处理对菠菜生长未产生明显影响,但随着锶处理浓度的增加和胁迫时间的延长,植物生长受到的胁迫作用加剧。本研究为明确锶对菠菜生长生理的调控机理提供了理论依据。     

镉和模拟酸雨胁迫对苦楝幼苗镉含量及叶片抗氧化系统的影响

为探讨苦楝在重金属Cd和酸雨的单一及复合胁迫下的生理响应特征,采用人工配置土壤盆栽试验,研究不同浓度Cd(0、30、60、90、120、150、180 mg·kg^-1)和3个梯度模拟酸雨(pH值5.6、4.5、3.5)单一及复合处理对苦楝幼苗生物量、Cd含量及叶片保护性酶[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)]活性和抗坏血酸-谷胱甘肽循环(AsA-GSH)的影响。结果表明,除低浓度Cd(≤30 mg·kg^-1)单一及其与pH值4.5酸雨复合处理对幼苗地上部、地下部生物量有促进作用外,其他处理均表现出抑制作用,其中复合处理对苦楝幼苗的抑制作用更明显,表现为叠加效应;单一Cd处理时,随着Cd浓度的增加,幼苗根、茎、叶中Cd含量逐渐升高,且根系大于茎叶,复合处理抑制了植物对Cd的积累,对叶片的抑制作用最强;Cd和酸雨单一及复合处理下叶片SOD、CAT和POD活性均有所增加,分别在60 mg·kg^-1 Cd、pH值5.6,60 mg·kg^-1 Cd、pH值4.5和90 mg·kg^-1Cd、pH值4.5时出现阈值;在AsA-GSH循环中,单一Cd处理下,AsA、GSH含量和抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性均随着Cd浓度的增加呈先上升后下降的趋势,单一酸雨处理对上述4个指标的影响不尽一致,而复合处理下上述指标在Cd浓度≤60 mg·kg^-1、pH值≥4.5时均能保持较高值,且随着胁迫程度的加深均出现了阈值。综上所述,苦楝对重金属Cd和酸雨胁迫具有一定的耐性,可在Cd浓度≤60 mg·kg^-1和pH值≥4.5的酸雨双重污染区域正常生长。本研究结果为土壤Cd污染的酸雨区域的修复植物筛选提供了理论基础和参考依据。     

连作植烟土壤具有显著积累特征的两种酚酸的化感效应评价

为科学评价连作植烟土壤中具有显著积累特征的两种酚酸的化感效应,丰富现有连作障碍机理,以烤烟品种K326为试验材料,基于前期田间实测结果设置不同浓度梯度(间苯三酚:0.20、1.00、5.00 mg·kg^-1,对羟基苯甲酸0.02、0.10、0.50 mg·kg^-1)进行盆栽试验。结果表明,两种酚酸物质均显著抑制了烤烟种子萌发。间苯三酚抑制了幼苗根系的生长,且浓度越大抑制作用越强;对羟基苯甲酸对幼苗根系生长的影响表现出“低促高抑”的浓度效应。随着间苯三酚浓度的增加,叶片超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性呈上升趋势,而过氧化物酶(POD)活性呈下降趋势;随着对羟基苯甲酸浓度的增加,叶片SOD、CAT和POD活性均呈先升后降趋势。此外,两种酚酸物质均降低了烤烟幼苗叶片叶绿素含量,增加了丙二醛(MDA)含量。随着处理时间的延长,胁迫作用趋势相同。由此可知,间苯三酚和对羟基苯甲酸不同程度地抑制了烤烟幼苗的生长,且存在浓度效应。间苯三酚表现为抑制作用,浓度越高抑制作用越强;对羟基苯甲酸浓度≤0.10 mg·kg^-1时表现为促进作用,>0.10 mg·kg^-1时表现为抑制作用。对羟基苯甲酸较间苯三酚具有更强的生物毒性。本研究可以丰富植烟土壤连作障碍机理,为今后连作障碍调控提供理论依据。     

镉胁迫对不同基因型玉米生长和镉吸收分配的影响

为比较玉米不同类型及其基因型对重金属镉富集特性的差异,筛选出具有镉(Cd)低积累潜力的玉米品种,通过盆栽模拟试验,研究3种玉米类型(普通玉米、甜性玉米和糯性玉米)的6个基因型(掖单13、郑单-958、苏玉糯-2、沪玉糯-2、金珠蜜超甜和申甜-1)在镉中度污染胁迫(3 mg·kg^-1)与轻度污染胁迫(1 mg·kg^-1)下植株生长及镉吸收分配特征。结果表明,轻度镉胁迫(Cd1)能够促进所有玉米基因型的生长,而中度镉胁迫(Cd3)降低了掖单-13、苏玉糯-2和沪玉糯-2基因型的生物量,同一镉水平下植株的生物量表现为普通玉米>甜玉米>糯玉米。随着土壤镉含量的提高,镉在普通玉米基因型根中的分配量大于甜型玉米和糯型玉米,但同一镉水平下普通玉米茎、叶和籽粒中的镉含量显著低于甜性玉米和糯性玉米。参试6个玉米基因型中普通玉米郑单-958基因型对镉的生物富集和转运能力最小。依据我国食品中污染物限量标准(GB2762-2017)和饲料卫生标准(GB13078-2017),郑单-958基因型在土壤轻度镉污染(Cd1)下籽粒中镉含量为0.083 mg·kg^-1,未超过国家食品安全标准(≤0.1 mg·kg^-1),2个普通玉米基因型和2个甜玉米基因型籽粒中的镉含量在土壤中度(Cd3)、轻度(Cd1)镉污染下均未超过国家饲料卫生标准(≤0.5 mg·kg^-1)。本研究结果为中、轻度镉污染耕地进行玉米安全生产提供了理论依据。     

花生清蛋白的分离纯化及抗氧化、DNA酶活性研究

为了解花生清蛋白的生物学活性,本试验采用硫酸铵沉淀法初步分离花生种子中的花生清蛋白,并用DEAE-52柱纯化得到花生清蛋白,分析其体外抗氧化性及DNA酶活性。结果表明,65%硫酸铵分离花生清蛋白效果最好;纯化后的花生清蛋白由3个亚基组成,其相对分子质量分别为14.5、15.5、17.2 kDa。花生清蛋白体外抗氧化活性较高,对DPPH自由基和羟基自由基的清除率与花生清蛋白浓度呈正相关,清蛋白浓度从0.02 mg·mL^-1升至0.10 mg·mL^-1时,DPPH自由基清除率从26.3%增加到45.0%,羟基自由基清除率从10.8%增加到93.5%。DNA酶活性也与花生清蛋白浓度呈正相关,清蛋白浓度从0.1 mg·mL^-1提高到0.6 mg·mL^-1,清蛋白和质粒混合液的电泳条带逐渐变暗;当花生清蛋白浓度为0.8 mg·mL^-1时,电泳条带消失,质粒被完全降解;Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺4种金属离子都有增强清蛋白DNA酶活性的作用,增强能力由大到小依次是Mg²⁺>Ca²⁺>Na⁺>K⁺。本研究结果为花生清蛋白功能性质研究及开发利用提供了一定的理论基础。     

离子液体[C3mim]BF4对小白菜幼苗抗氧化特性的影响

为探讨离子液体1-丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸([C₃mim]BF₄)对植物种子萌发、幼苗生长及生理生化的影响,采用水培法检测不同浓度(0、100、200、300、400、500 mg·L^-1)[C₃mim]BF₄条件下小白菜幼苗的生长状况、活性氧水平、抗氧化酶活性及相关抗氧化酶基因表达。结果表明,浓度高于400 mg·L^-1的[C₃mim]BF₄显著抑制种子萌发;500 mg·L^-1 [C₃mim]BF₄显著抑制幼苗生长。[C₃mim]BF₄处理使小白菜叶片活性氧$\mathop{{O}}_{2}^{{\mathop{}_{\ ·}^{-}}}$、H₂O₂)水平及丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)含量升高,且随着[C₃mim]BF₄浓度的增加均呈逐渐升高的趋势。[C₃mim]BF₄使小白菜叶片谷胱甘肽还原酶(GR)活性显著升高;浓度≤300 mg·L^-1的[C₃mim]BF₄对过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)生成有一定的促进作用,而浓度高于400 mg·L^-1 [C₃mim]BF₄处理显著抑制小白菜 APX活性,高于500 mg·L^-1 [C₃mim]BF₄处理显著抑制小白菜 CAT活性;100~500 mg·L^-1[C₃mim]BF₄处理显著抑制小白菜叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性,且各处理组的SOD活性均显著低于对照。400 mg·L^-1 [C₃mim]BF₄处理0~3 h,小白菜Gu/Zn-SOD和APX基因表达量升高,处理13 d时其SOD和APX基因表达量均显著低于对照;处理0~12 h时 CAT基因表达上调,处理24 h处理后CAT表达下调。本研究结果为揭示咪唑类离子液体毒性机理提供了理论依据。     

复硝酚钠对低温下黄瓜种子萌发和幼苗耐寒性的影响

为缓解低温胁迫对黄瓜(Cucumis sativus L.)幼苗的伤害,以黄瓜中农106为试验材料,研究不同浓度复硝酚钠(CSN)浸种对低温胁迫下黄瓜种子萌发及萌发后生长的影响,以及CSN灌根处理对黄瓜幼苗壮苗效果及幼苗耐寒性的影响。结果表明,适宜浓度的CSN浸种能显著提高低温胁迫下黄瓜种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、侧根数和鲜重,以50 mg·L^-1浓度效果最佳。在黄瓜育苗过程中,100 mg·L^-1的CSN灌根处理能显著提高穴盘苗质量和壮苗指数,低温胁迫下CSN通过促进矿质元素吸收,提高幼苗叶绿素含量、净光合速率、根系活力、可溶性蛋白含量和抗氧化酶活性,提高生长素(IAA)和油菜素内酯(BR)含量,降低活性氧和丙二醛(MDA)含量以提高幼苗的耐寒性。本研究为培育黄瓜壮苗和提高黄瓜幼苗耐寒性提供了新方法,也为复硝酚钠在设施蔬菜上的应用提供了技术支持。     

陇薯系列高淀粉马铃薯品种的淀粉产量及品质性状综合评价

为了评价高淀粉马铃薯品种的综合品质性状,本研究以甘肃省农业科学院育成的15个马铃薯品种(系)为参试材料,2011-2018年连续8年定点田间试验,测定了块茎产量、营养品质(干物质、淀粉、维生素C、粗蛋白)含量和矿物质元素(钾、钙、铁、锌)含量。结果表明,参试材料的块茎产量和营养品质含量均存在显著的基因型、环境及基因型与环境的互作效应,其中块茎产量、淀粉产量、干物质含量、淀粉含量性状的基因型效应大于环境效应,而营养品质中的维生素C、粗蛋白和还原糖含量的环境效应大于基因型效应。参试材料的块茎产量24 549~50 140 kg·hm^-2,淀粉产量4 271~9 298 kg·hm^-2,干物质含量21.07%~30.18%,淀粉含量14.63%~21.83%,维生素C含量12.20~18.95 mg·100g^-1,粗蛋白含量2.17%~2.71%,还原糖含量0.18%~0.43%,钾含量4 316~5 368 mg·kg^-1,钙含量85.10~138.40 mg·kg^-1,铁含量10.17~24.50 mg·kg^-1,锌含量2.45~3.80 mg·kg^-1。大西洋的衍生品种陇薯8号、陇薯9号、陇薯12号、陇薯14号、L0527-2、L08104-12、LZ111和L1149-2淀粉含量均超过18%,其中,L1149-2总体表现优异,其平均块茎产量50 140 kg·hm^-2、淀粉产量9 298 kg·hm^-2、干物质含量26.75%、淀粉含量19.30%、维生素C含量14.62 mg·100g^-1、粗蛋白含量2.52%、还原糖含量0.28%、钾含量5 297 mg·kg^-1、钙含量138.40 mg·kg^-1、铁含量20.40 mg·kg^-1、锌含量3.20 mg·kg^-1;而陇薯5号淀粉产量及营养品质较差。本研究为合理利用陇薯系列高淀粉马铃薯品种提供了科学依据,对改良高淀粉马铃薯品种产量和品质具有指导意义。     

外源褪黑素对镉胁迫下豌豆种子萌发、幼苗抗性生理及镉含量的影响

为探究外源褪黑素(MT)对镉胁迫下豌豆种子萌发和幼苗生长影响的生理机制,以豌豆品种中豌6号为试验材料,采用培养皿滤纸法,研究不同浓度外源褪黑素(0、50、100、200、400 μmol·L^-1)对镉胁迫(0、10、100 μmol·L^-1)下豌豆种子萌发、幼苗生长及生理指标的影响。结果表明,镉胁迫显著抑制了豌豆种子萌发及幼苗生长;施用外源褪黑素能够显著提高镉胁迫下豌豆种子的发芽势和发芽率,促进豌豆幼芽和幼根的生长,提高豌豆幼芽的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,并降低丙二醛(MDA)和镉含量。当Cd²⁺浓度为10 μmol·L^-1时,施用100 μmol·L^-1 MT较未添加MT豌豆的发芽势、发芽率、芽长、根长、芽鲜重和根鲜重分别增加90.47%、82.94%、127.27%、129.47%、131.71%和83.33%,SOD、POD和CAT活性分别提高24.17%、40.50%和76.91%,MDA含量下降57.64%,镉含量下降57.62%。结果表明,适宜浓度的外源褪黑素能够通过提高抗氧化酶活性,降低活性氧的积累,抑制豌豆幼苗对镉的吸收,从而缓解镉胁迫对豌豆幼苗的毒害作用,促进种子萌发及幼苗生长。本研究结果为进一步探索外源褪黑素缓解豌豆镉胁迫的机理提供了一定的理论依据。     

匍匐型地被菊再生及遗传转化体系的建立

为构建有效的地被菊再生和遗传转化体系,本研究以匍匐型地被菊雨花落英叶片为外植体,研究不同苗龄和激素配比对叶盘再生的影响;通过农杆菌介导法将外源基因导入野生型植株中,研究预培养、延迟培养、抗生素浓度等遗传转化条件对转化效率的影响。结果表明,雨花落英叶盘转基因最适再生条件为,以苗龄为30 d的组培苗幼嫩叶片为外植体,设置再生培养基配方为MS+6-BA 1.5 mg·L^-1+NAA 0.8 mg·L^-1,此时再生率高达91.11%,平均芽数为5.90;最优遗传转化组合为预培养2 d,侵染5 min,共培养2 d,延迟培养5 d,之后进行选择培养。羧苄青霉素在延迟培养阶段最适抑菌浓度为400 mg·L^-1;潮霉素叶盘筛选的最适选择压为8~10 mg·L^-1,生根筛选最适浓度为11 mg·L^-1;培养后期加入6-KT可以有效提高抗性芽的再生率;调节6-BA浓度为1.0 mg·L^-1,蔗糖浓度为40 g·L^-1,可以将得到的玻璃化苗转化为正常苗。分子鉴定结果表明,15株抗性苗中有10株阳性苗,阳性苗概率为67%;与野生型植株相比,9个株系的CmERF12基因均受到了明显的抑制表达。本研究建立了地被菊雨花落英再生和遗传转化体系,为进一步进行基因功能研究和遗传改良奠定了一定的理论基础。     

硒处理对薄壳山核桃幼苗生长的影响

为探究硒对薄壳山核桃幼苗生长的影响,利用不同浓度亚硒酸钠[0(CK)、0.5、5、10、20、40、80 μmol·L^-1]对薄壳山核桃幼苗进行处理,并测定相关生理指标。结果表明,低浓度硒对薄壳山核桃幼苗生长发育、生物量积累、酶活性均有促进作用,而高浓度硒抑制了幼苗生长、干物质的积累、酶活性、光合速率,且硒浓度越高,抑制作用越明显。80 μmol·L^-1 硒浓度处理后的根长较CK显著降低了55.36%(P<0.05),其他形态指标均无显著差异。硒处理显著提高了幼苗体内的硒含量,且根系>叶片。随着硒浓度的增加,叶、根内的硒含量呈先升高后降低的趋势,硒浓度≥0.5 μmol·L^-1时,其他处理均与CK存在显著差异。40 μmol·L^-1硒浓度处理下叶中的硒含量较CK显著增加了1 682倍,根中的硒含量提高了482倍。低硒浓度(≤10 μmol·L^-1)处理可以促进根中Mn²⁺、Mg²⁺含量和叶中的Zn²⁺含量的积累。当硒浓度≥5 μmol·L^-1时,会促进根中Zn²⁺含量的积累,硒浓度≥10 μmol·L^-1,促进茎中Mn²⁺含量的积累,其中在80 μmol·L^-1硒浓度处理下茎中Mn²⁺含量为CK的9.29倍。过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性随着硒浓度增加均呈先增后减的趋势,且在0.5 μmol·L^-1硒浓度处理下达到最高,明显高于CK,分别为1 698.63、1 912.28 U·mg prot^-1。综上,低浓度硒处理和施硒时间长短对幼苗光合作用影响不大,而高浓度硒处理会抑制光合作用。本研究结果为进一步揭示硒富集机理和硒的科学使用提供了理论依据。     

欧洲缬草不定根悬浮培养及其有效成分的测定

为高效生产欧洲缬草有效成分,通过分析培养基pH值、碳源、糖浓度、盐浓度、总氮(N)浓度、总磷(P)浓度等因素对其不定根悬浮培养生长的影响,确定欧洲缬草不定根悬浮培养的适宜条件,并测定在该培养条件下不定根的生长状况,同时比较正常不定根、褐化不定根、无菌苗根中缬草三酯、乙酰缬草三酯和缬草烯酸3种有效成分的含量。结果表明,欧洲缬草不定根的最佳培养条件为2倍大量元素浓度、48.46 mmol·L^-1总N浓度、1.5 mmol·L^-1总P浓度的RCM培养基,添加40 g·L^-1蔗糖、0.5 mg·L^-1 萘乙酸(NAA),pH值5.7,温度25±2℃,转速100 r·min^-1暗培养,28 d后收获。最佳培养条件下的欧洲缬草正常不定根中缬草三酯、乙酰缬草三酯、缬草烯酸的含量均最高,分别为7.222、0.355、4.016 mg·g^-1,褐化不定根中成分含量显著降低,无菌苗根中成分含量最低。本研究结果可为欧洲缬草不定根及其有效成分的规模化生产提供参考。     

风兰丛芽高效诱导及植株再生研究

为了建立高效、稳定的风兰(Neofinetia falcata)丛芽诱导体系,以非共生性萌发所获得的风兰愈伤组织和原球茎(PLB)混合物为材料,改良的MS为基本培养基,附加不同植物激素及天然附加产物,进行单因素试验,选取适宜风兰生长的各因素种类和质量浓度范围,进而通过正交及完全组合试验,研究不同植物激素种类及其质量浓度和天然附加产物对其愈伤组织诱导和增殖、丛芽发生及植株再生的影响。结果表明,较适宜的非共生性萌发培养基为改良的MS+活性炭(AC)0.5 g·L^-1,在该培养基中种子培养75 d即可获得大量原球茎;原球茎在改良的MS+6-苄氨基嘌呤(6-BA) 0.5 mg·L^-1 +萘乙酸(NAA) 0.5 mg·L^-1 + 苹果泥30 g·L^-1 + AC 0.5 g·L^-1中培养70 d,诱导出的愈伤组织大量增殖,随后由原球茎产生大量丛芽,愈伤增殖系数6.84,丛芽发生率98.96%;将诱导出的丛芽转接至相同培养基中,以“芽繁芽”方式增殖,其增殖系数可达4.36。无菌苗生根则在改良的MS + NAA 1.0 mg·L^-1 + AC 0.5 g·L^-1 + 苹果泥70 g·L^-1 中进行,生根率100%。生根苗移栽至消毒后的碎松树皮中,保温保湿培养90 d后,成活率100%。本研究建立了风兰体外高效快速繁殖体系,为进一步开展其人工繁育和栽培提供了技术支持和理论基础,同时也为其他兰科植物的离体快繁提供了技术参考。