转Bt基因棉种植对根际土壤生物学特性和养分含量的影响

通过盆栽试验，比较了转Bt基因棉Bt新彩1和Bt基因的受体棉新彩1根际土壤可培养微生物种群数量、酶活性及养分含量的变化。结果表明，Bt新彩1根际土壤可检测到Bt蛋白，且花期达到峰值56.14 ng/g；与对照新彩1相比，Bt#61472;新彩1根际土壤更有利于细菌和真菌的生长和繁殖，放线菌数量没有显著变化。Bt新彩1的根际土壤碱性磷酸酶活性受到抑制，在生长旺盛期脱氢酶活性受到激活，而根际土壤蛋白酶、脲酶和蔗糖酶活性无显著变化；苗期、花期Bt新彩1根际土壤有机质、全氮、速效氮和钾含量没有显著变化，且苗期速效磷含量也没有显著改变，花期其含量显著降低。     

不同浓度Hg2+ 、Cr3+ 和Pb2+单一胁迫对绿豆膜脂过氧化物含量及抗氧化酶活性的影响

研究了不同浓度Hg2+、Cr3+ 和Pb2+胁迫条件下,绿豆花荚期叶片中膜脂过氧化物（MDA）含量及抗氧化酶,包括(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT))活性的变化情况。结果表明,Hg2+、Cr3+和Pb2+胁迫后,随着浓度的升高,绿豆叶片中MDA含量也逐渐升高,与对照相比均呈差异显著性;在Cr3+和Pb2+胁迫下,绿豆叶片中SOD酶活性随着浓度的升高呈现升高的趋势;在低、中浓度Hg2+胁迫下,SOD酶活性低于对照,但高浓度下,SOD酶活性高于对照;Hg2+处理后,POD随着浓度的增加,表现出先升高后降低又升高的趋势;低、中浓度Cr 3+处理使绿豆叶片内POD活性降低,但在高浓度时表现出POD活性增强;随着Pb2+处理浓度的增加,POD活性逐渐降低;Hg2+ 和Cr3+处理使CAT活性升高,但Pb2+处理后,CAT活性随浓度的升高先下降,再升高,然后又下降。研究表明Pb2+对绿豆的生态毒性较大。     

弯囊苔草对Pb2+胁迫的响应及其Pb富集能力

通过水培实验研究不同Pb2+浓度(0,250,500,1 000,1 500,2 000μmol/L)下和不同时间(1,5,9,13,17d)Pb2+对弯囊苔草生长、生理指标及富集能力的影响。结果表明:(1)株高、最长根长、新增根数、新分蘖数、鲜重和地上与地下部分的干重比均随着Pb2+浓度增大明显下降。(2)3种抗氧化酶活性均随着胁迫时间延长呈现先上升后下降的趋势。随着Pb2+胁迫浓度增加,CAT和POD活性显著升高,SOD活性呈现先上升后下降的趋势。(3)MDA含量、Pro含量和质膜透性均随着Pb2+处理浓度的增加和胁迫时间延长而显著增加。(4)叶绿素含量在胁迫初期时明显增加,胁迫时间长时含量显著下降。(5)弯囊苔草体内Pb含量随Pb2+浓度增大而增加,根系对Pb的富集能力明显高于地上部分。根系对Pb的平均滞留率为84.62%,弯囊苔草对Pb的转移系数小于1。因此,研究表明弯囊苔草对Pb胁迫有一定的耐受性和适应性。     

盐胁迫对马蔺生长及K+、Na+吸收与运输的影响

本文主要介绍马蔺在盐胁迫下的生长状况以及K 、Na 含量和分布情况。采用砂培试验对马蔺的耐盐性进行了研究。试验结果表明在NaCl胁迫下,随着胁迫浓度的增加,马蔺生物量、株高、干重、肉质化以及K 含量、K /Na 比值降低,同时根冠比、Na 含量增加;各盐处理区根系含水量和肉质化程度大于茎叶,但与盐浓度的相关性不大。在土壤盐浓度<20.0g/kg时,盐胁迫使马蔺根系K-Na的选择性吸收降低,但却增强了向茎叶中运输K 的能力。马蔺受NaCl胁迫时,生长受抑制与植物组织内Na 含量提高和K /Na 比值的降低有关。     

盐胁迫下添加外源硅提高水稻抗氧化酶活性与钠钾平衡相关基因表达

  【目的】  盐胁迫是影响全球作物生长的主要非生物胁迫之一，添加外源硅可有效提高植物对盐胁迫的抗性。本研究通过水培试验，分析硅对盐胁迫下水稻生长、光合系统、钠钾含量、抗氧化酶活性和钠钾平衡关键基因表达量的影响，以探究硅缓解水稻盐胁迫的机制。  【方法】  供试材料为日本晴水稻 (Oryza sativa L. cv. Nipponbare)，设置NaCl 0 (CK)、50 (Na1) 和100 mmol/L (Na2) 3个盐胁迫浓度与Na₂SiO₃ 0 (Si0)、0.5 (Si1) 和1.5 mmol/L (Si2) 3个硅浓度，共9个处理。处理5天后，测定水稻长度与生物量、光合与蒸腾速率、氧化伤害、钠钾含量。结果表明，在100 mmol/L NaCl与1.5 mmol/L硅处理下，硅盐互作效果最显著，据此进一步测定了该处理下水稻的抗氧化酶活性与钠钾转运关键基因表达量。  【结果】  盐胁迫显著降低了水稻地上部与地下部的长度与干重，同时显著降低了光合速率、蒸腾速率和叶绿素含量，并明显促进丙二醛的累积。盐胁迫下，外源硅显著增加了水稻地上部高度与干重，但对地下部长度与干重无显著影响；盐胁迫下添加硅显著提高了叶片光合速率和叶绿素含量，显著降低了丙二醛含量，但对蒸腾速率无显著影响。盐胁迫均引起地上部与地下部钠含量显著上升与钾含量显著下降，盐胁迫下添加外源硅可显著降低地上部钠含量，但是对钾含量没有显著影响，并且硅对根系钠钾含量均无显著影响。总体而言，100 mmol/L NaCl处理在水稻中造成的生长抑制、氧化伤害与钠钾失衡等胁迫伤害比50 mmol/L NaCl处理更为严重，而添加1.5 mmol/L的硅对盐胁迫的缓解效果优于添加0.5 mmol/L的硅。在100 mmol/L NaCl处理下，添加1.5 mmol/L的硅显著提高了SOD、CAT、APX的活性，但是对POD的活性无显著影响；同时，添加1.5 mmol/L硅显著提高了盐胁迫下水稻钾吸收基因 (OsHAK1、OsHAK7、OsHAK11与OsHAK12)、钠外排基因 (OsSOS1) 与钠区隔化基因 (OsNHX1、OsNHX3与OsNHX5) 的表达。  【结论】  营养液中添加1.5 mmol/L的硅比0.5 mmol/L的硅对盐胁迫下水稻的生长、光合系统和离子平衡调控效果更好，能更有效地缓解水稻盐胁迫。硅可通过调控SOD、CAT、APX等抗氧化酶活性与钾吸收、钠外排和钠区隔化等钠钾平衡关键基因的表达，从而缓解水稻盐胁迫。     

采煤沉陷区NaHCO_3盐胁迫对文冠果叶片生理特性的影响

以NaHCO_3盐水灌溉30天后的文冠果叶片为材料,测定了细胞膜相对透性(RCM)、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、可溶性糖(SS)含量、可溶性蛋白质(SP)含量和叶绿素(Chl)含量,综合评价了不同浓度盐胁迫对文冠果抗盐性的影响。结果表明:随着NaHCO_3盐胁迫浓度的增大,文冠果细胞膜相对透性由28.79%增加到了69.19%;不同浓度NaHCO_3盐胁迫下,叶片MDA含量均有不同程度的增大;随着NaHCO_3盐胁迫浓度的增大,POD活性先增加后减小再增加,SOD活性先减小后增加再减小;NaHCO_3盐胁迫下,文冠果叶片的SP含量随盐胁迫浓度的增大先增加后减小,均低于对照,SS浓度随着盐胁迫浓度增加呈先增加后减小的趋势,均高于对照,叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均呈先逐渐下降后又升高趋势;随着NaHCO_3盐胁迫浓度的增加,文冠果综合抗盐能力先减弱后增强再减弱,文冠果最大耐盐浓度为0.6%。     

转Bt基因棉秸秆还田利用对土壤肥力的影响

随着转基因的快速发展,大量转Bt棉秸秆的合理利用和处理是不可忽视的重要课题之一。为明确Bt棉秸秆还田利用的可行性和安全性,本研究以不同抗虫转Bt基因棉和常规棉花‘泗棉3号’为研究材料,在分别种植1、2年后将秸秆机械粉碎后原位还田,测试土壤中Bt蛋白残留量、土壤酶活性及养分含量的变化,分析Bt棉秸秆原位还田对土壤肥力特性的影响。研究结果表明,秸秆还田40 d后, Bt棉样地土壤中Bt残留蛋白检测值较低,均与非转基因棉样地无显著性差异。棉秸秆还田后,土壤脲酶、蔗糖酶、蛋白酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶活性皆较秸秆还田前增加,但土壤纤维素酶活性较之前降低。棉秸秆还田使土壤中有机质、有效磷、碱解氮、速效钾和全氮等养分含量及pH明显增加,而Bt抗虫棉与常规棉秸秆还田后对土壤肥力的影响不存在显著差异。对土壤综合肥力指数评价结果表明,秸秆还田对土壤肥力提升与Bt棉抗虫水平无关,土壤肥力指数在两年间由Ⅲ级水平上升至Ⅱ级水平。综上, Bt棉花秸秆还田不会造成土壤综合肥力降低,相反能有效提升土壤肥力;同时还田利用措施可对转基因植株有效灭活,与转基因植物秸秆利用和无害化处理要求相契合。生产中用于Bt转基因棉花秸秆利用和处理在一定程度上是安全可行的。     

水稻钾素营养的基因型特征及分子机制初探

理解水稻(Oryza sativa)的钾素营养特征是提高水稻的钾素利用效率及其生产效应的重要环节。本文针对土壤钾素供应的时空非均匀性,采用水培和分根模拟试验,研究了日本晴(NB)、武育粳18(WYJ18)、南光(NG)及桂单4号(GD4)4个水稻基因型品种的钾素营养特征。结果表明:低钾(0.1 mmol/L K⁺)或高钾(5 mmol/L K⁺)条件均会显著抑制水稻的生长。与高钾条件相比,NB和GD4在低钾及正常供钾(1 mmol/L K⁺)水平下即可保持较高的生物量,推测NB和GD4有更强的钾吸收及转运能力。分根供钾试验表明,4种基因型水稻缺钾一侧的根长和根表面积均受到诱导,而地上部生物量与全根供钾时没有明显差异,说明局部根系供钾即可满足水稻生长需求。进而以NB为材料,通过实时荧光定量PCR,发现水稻根内钾转运基因OsKAT1;1主要定位于根部,且受高钾和低钾抑制,地上部钾分配基因OsAKT2/3主要定位于地上部且受高钾诱导,根–茎钾传输系统OsSKOR基因主要定位于距根尖大于1.5 cm的成熟区,且在根部的表达丰度受低钾诱导;水稻伤流试验结果表明,低钾条件下伤流液的强度和组分与根–茎传输基因OsSKOR的表达特征有较好的吻合度,推测OsSKOR基因可能在根–茎钾转运过程中发挥重要作用。     

转Bt-Cry1Ac基因棉花对烟粉虱体内几种酶活力的影响

为研究转Bt基因棉花上烟粉虱种群较常规棉上升的原因是否受到Bt毒蛋白的影响,以及是否与体内保护酶和解毒酶活力变化有关,应用转Bt基因棉花‘新棉33B’及其常规棉受体‘33’为试验对象,采用ELISA法和酶活力测定法,分别研究了取食转Bt基因棉花后烟粉虱体内Bt毒蛋白含量以及体内过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)3种保护酶和乙酰胆碱酯酶(AChE)、羧酸酯酶(CarE)和谷胱甘肽-S-转移酶(GSTs)3种解毒酶活力的变化情况。结果表明,在取食转Bt基因棉花‘新棉33B’4 h后,烟粉虱体内能检测到Cry1Ac蛋白,并且在12 h后维持在一个相对稳定的状态。取食‘新棉33B’后烟粉虱体内的SOD和GSTs活力受到显著抑制(P0.05),并且随着取食时间的延长,SOD活力逐渐下降,其中取食8 h、12 h、24 h和36 h后较取食‘33’的对照分别下降了37.8%、32.1%、32.0%和31.9%。CAT、POD和CarE活力显著提高(P0.05),并且随着取食时间的延长,酶活力逐渐上升,与对照相比,取食12 h、24 h和36 h后,CAT活力分别为取食‘33’的对照的1.54倍、1.55倍和1.42倍;POD活力分别为取食‘33’的对照的1.59倍、1.39倍和1.53倍;CarE活力分别为取食‘33’的对照的1.32倍、1.34倍和1.39倍;取食‘新棉33B’对AChE活力没有明显影响。结果提示,转Bt-Cry1Ac基因棉花对烟粉虱保护酶活力总体起到促进作用,对解毒酶活力总体影响不大。故烟粉虱体内保护酶活力的增加可能会有益于烟粉虱种群的增长,但是否起到决定性作用还有待进一步研究确定。     

温度对盐胁迫小麦抗氧化机制的影响

本研究以耐盐性不同的8个冬小麦品种为材料,分别在室温(20℃/25℃)和接近小麦生产的低温(10℃/15℃)条件下采用溶液培养,并在苗期进行盐胁迫处理(150 mmol·L-1 Na Cl),研究温度和盐胁迫交互作用对耐盐性不同的小麦抗氧化机制的影响。结果表明,对室温培养的幼苗进行盐胁迫后,耐盐强的小麦幼苗超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化酶(APX)活性均显著升高,并且高于2个耐盐性弱的品种;而耐盐性弱的小麦幼苗盐处理后仅APX活性显著升高,其活性氧(ROS)累积量和叶片相对电导率均高于耐盐小麦;抗旱小麦以上指标介于耐盐品种和耐盐性弱的品种中间。低温培养下进行盐胁迫,谷胱甘肽还原酶(GR)在所有供试品种中均显著升高2~3倍;耐盐品种仅CAT和APX活性升高,抗旱品种SOD、POD和APX以及耐盐性弱的品种SOD和POD活性显著提高。由此得出与室温盐胁迫下小麦抗氧化机制的响应不同,低温盐胁迫条件下,耐盐小麦SOD和POD酶活性受到抑制,主要通过提高抗坏血酸-谷胱甘肽循环的两个关键酶APX和GR活性增加对ROS的清除能力,而抗旱品种和耐盐性弱的品种除GR酶活性显著提高外,SOD和POD对ROS的清除能力均显著增强。在各种抗氧化酶的共同作用下,耐盐性不同的小麦品种之间ROS累积量和叶片电导率等受伤害指标的差异程度与室温盐胁迫相比减弱。     

盐分胁迫对转基因抗虫棉及亲本生长发育的影响

盆栽试验研究了不同盐分水平下转基因抗虫棉及其亲本的耐盐性。结果表明,随盐分的提高,转基因抗虫棉及其亲本表现出类似规律,叶片水势及叶绿素含量降低,光合作用在一定范围内有所升高而后下降,植株高度与干物质积累有不同程度下降等。相同盐分水平下"石远321"双价抗虫棉(简称"双抗321")及亲本普通"石远321"(简称"普321")、"国抗1号"和亲本"泗棉3号"的表现为转基因抗虫棉比其亲本有较低的叶片水势,较高的叶片叶绿素含量、植株高度、干物质积累及光合速率等,而对于"中棉30"(抗虫棉)及其亲本"中棉16"则表现相反。     

过量表达盐芥TsIPK2基因增强转基因水稻耐盐性

【目的】本试验以野生型(WT)和转盐芥TsIPK2基因的水稻为材料，研究NaCl胁迫条件下过量表达TsIPK2基因对水稻植株抗盐胁迫能力的影响。【方法】取水稻材料种子和其3叶龄幼苗，分别在不同NaCl浓度(0、50、100、150、200 mmol/L)下进行处理。检测WT与过量表达TsIPK2基因水稻种子的发芽率、主根长和芽长、幼苗的丙二醛(MDA)和脯氨酸的含量，超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性，以及与胁迫相关的5个基因的表达。【结果】在盐胁迫下，与野生型相比，转基因水稻具有更好的发芽率、主根长和芽长。野生型和转基因水稻两者的脯氨酸含量增加，转基因水稻的积累量显著高于野生型，但是转基因水稻MDA含量增加幅度小于野生型。野生型和转基因水稻幼苗SOD酶活性均增加，但转基因植株的酶活性显著高于野生型；二者POD酶活性呈现先升高后下降的趋势，但是二者活性没有显著的差别；转基因水稻的CAT活性也呈现先升高后下降的趋势，然而野生型水稻的CAT活性在盐胁迫下没有显著的变化。高盐处理后，野生型和转基因水稻的5个与胁迫相关的基因表达倍数都增加，与野生型相比，转基因水稻的OsP5CS1、OsSOD、OsCATB和OsLEA3的表达量显著升高，而OsPOX1基因的表达量变化不显著。【结论】过量表达TsIPK2基因能够通过增强水稻的渗透调节能力、抗氧化胁迫能力并调节胁迫相关基因的表达，以提高水稻的耐盐性。     

丛枝菌根真菌Glomus mosseae 提高超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性和真盐生植物盐地碱蓬耐盐性

Arbuscular mycorrhizal (AM)-mediated plant physiological activities could contribute to plant salt tolerance. However, the biochemical mechanism by which AM fungi enhance salt tolerance of halophytic plants is unclear. A pot experiment was conducted to determine whether salt tolerance of the C 3 halophyte Suaeda salsa was enhanced by the AM fungus Glomus mosseae. When 60-day-old S. salsa seedlings were subjected to 400 mmol L-1 NaCl stress for 35 days, plant height, number of leaves and branches, shoot and root biomass, and root length of G. mosseae-colonized seedlings were significantly greater than those of the nonmycorrizal seedlings. Leaf superoxide dismutase (SOD) activity at all sampling times (weekly for 35 days after salt stress was initiated) and leaf catalase (CAT) activity at 2 and 3 weeks after salt stress was initiated were also significantly enhanced in G. mosseae-colonized S. salsa seedlings, while the content of leaf malondialdehyde (MDA), a product of membrane lipid peroxidation, was significantly reduced, indicating an alleviation of oxidative damage. The corresponding leaf isoenzymes of SOD (Fe-SOD, Cu/Zn-SOD1, and Cu/Zn-SOD2) and CAT (CAT1 and CAT2) were also significantly increased in the mycorrhizal seedlings after 14 days of 400 mmol L-1 NaCl stress. Our results suggested that G. mosseae increased salt tolerance by increasing SOD and CAT activities and forming SOD and CAT isoforms in S. salsa seedlings.     

作物相对耐盐性的研究──Ⅱ．不同栽培作物的耐盐性差异

本文通过盆栽生物试验,对小麦、大豆、棉花、玉米等栽培作物的苗期耐盐性进行了研究.结果表明:棉花较为耐盐,玉米、小麦次之,大豆耐盐性最差.不同作物各组织中钠的浓度和累积量随盐度增加而剧增.小麦、大豆、棉花根系吸收钠后,不同程度地向地上部分转移;玉米根系吸收钠后,多累积在根系中.不同作物各组织中钾的浓度随盐度增加变化不大.但累积量剧减;钙的浓度和累积量随盐度增加都有不同程度的减少.作物根系吸收钾、钙后,向地上部分运输,因而地上部分组织中钾、钙累积量多于根系中钾、钙累积量.作物体内K/Na比随盐度增加而降低.本文还对不同栽培作物耐盐性差异的机理进行了探讨.     

Foliar-applied trehalose modulates growth,mineral nutrition,photosynthetic ability,and oxidative defense system of rice (Oryza sativa L.) under saline stress

A tub experiment was conducted to assess the effect of exogenously applied trehalose (0, 10, and 20 mM) on various attributes of two rice cultivars (Bas-385 and Bas-2000) under salt stress (0, 50, 100, and 150 mM). Salinity decreased growth, gas exchange characteristics, shoot and root potassium (K⁺) ions, hydrogen peroxide (H₂O₂), total soluble proteins, activity of catalase (CAT), and yield attributes, while it increased chlorophyll contents, shoot and root sodium (Na⁺) and calcium (Ca²⁺), malondialdehyde (MDA), glycinebetain (GB), free proline, and peroxidase (POD) activity. Foliar-applied trehalose improved growth attributes, net photosynthetic rate, GB, total soluble proteins, superoxide dismutase (SOD) and yield. Yield was not obtained at 150 mM salt stress. The rice cultivar Bas-2000 showed better performance with respect to gas exchange attributes and activities of enzymatic antioxidants. Overall, varying levels of foliar-applied trehalose proved to be effective in ameliorating adverse effects of salt stress on rice.     

土壤酶活性对大田单季种植转Bt基因及转双价棉花的响应

利用田间试验,以转Bt基因棉花Z30、转双价（Bt+CpTI）棉花SGK321及其相应的等价基因Z16、SY321作为供试对象,研究棉花种植后对土壤水解/氧化还原酶类活性的影响。结果表明,转Bt棉花及转双价棉花的种植对各种土壤酶活性的影响不一致,转Bt棉花及转双价棉花种植显著降低了土壤蛋白酶和脱氢酶活性(P 0.05)。转Bt棉花还显著降低了土壤脲酶活性(P 0.05);转双价棉花种植同时显著降低土壤磷酸二酯酶、β-葡萄糖苷酶、过氧化氢酶和硝酸还原酶活性(P 0.05)。棉花品种及转基因行为（转入基因类型）均未给土壤酸性磷酸单酯酶和FDA活性带来影响;土壤芳基硫酸酯酶所受的影响主要来自于棉花品种自身。     

转Bt基因棉叶对土壤微生物多样性的影响

应用Biolog方法研究了转Bt基因棉粉碎叶腐解对土壤微生物群落结构功能多样性的影响。取腐解10d、25d、40d、55d、70d土样分析土壤微生物群落多样性指数及土壤微生物对聚合物、胺类、氨基酸、糖、羧酸和其他类碳源利用情况。结果表明:在腐解过程中,转Bt基因棉粉碎叶土壤微生物群落丰富度下降,群落多样性显著降低,而群落优势集中性明显提高;转Bt基因棉粉碎叶影响了土壤微生物群落对碳源的利用程度,表现为可显著增加对糖类、胺类和氨基酸类碳源的利用,初期显著降低对羧酸类碳源的利用,对聚合物类和其他类碳源的利用率无显著影响;主成分分析表明转Bt基因棉粉碎叶对土壤微生物群落原有结构功能影响具有持续性。