缺磷胁迫下番茄侧根形成与miR164及NAC1表达的关系

为了研究番茄幼苗在缺磷胁迫下根系形态发育与生长素、生长素信号转导途径中的转录因子NAC1,以及调控NAC1 表达的上游miR164之间的关系。试验以5和500 μmol/L磷浓度作为缺磷胁迫和对照,检测了外源生长素NAA（1-naphthalene acetic acid）及生长素抑制剂NPA（N-1-naphthylphthalamic acid）对侧根形成的影响; 同时采用RT-PCR检测了NAC1和miR164在缺磷胁迫下的时序表达。结果表明,缺磷胁迫下侧根大量形成与生长素及其运输密切相关,在侧根迅速形成的24 h内,NAC1的表达在缺磷胁迫下增强; 而其上游的miR164表达降低,从而揭示了缺磷胁迫下侧根形成与miR164调节NAC1表达之间的关系。     

低磷条件下植物根系形态反应及其调控机制

磷是植物必需营养元素之一,土壤中磷有效性低,限制作物生长发育。磷肥施用量逐年增加,但是磷矿资源面临耗竭。植物根系形态变化对于植物适应低磷胁迫,提高植物对土壤磷的吸收利用具有重要意义。本文从植物根系构型、根冠比、初生根、根毛、侧根等方面综述了植物适应低磷胁迫的根系形态变化特征。低磷条件下,植物根系构型发生改变,普遍抑制主根生长,刺激侧根发育起始与伸长,诱导根毛形成。同时,分析了转录因子、植物激素、蔗糖以及关键基因等对低磷条件下植物根系生长发育的生理与分子调控机制,低磷胁迫下转录因子ZAT6和MYB62参与调控初生根生长,BHLH32和PHR调控根毛形成发育,WRKY75对侧根发育有抑制作用。研究表明,在低磷条件下,赤霉素、细胞分裂素、生长素和乙烯对初生根发育起着调控作用,而根毛的生长发育与赤霉素、生长素和乙烯有关,侧根发育过程中生长素作用明显。一些基因如LPR1、LPR2、LPR3以及PDR2参与调控低磷胁迫下植物初生根的发育。低磷胁迫下光合产物蔗糖对植物根毛和侧根发育有影响。     

低氮胁迫下水稻根系的发生及生长素的响应

采用水培实验,研究了5个氮(N)浓度下(0.01～5 mmol L-1)水稻的生物量、体内氮浓度、根系发育、体内生长素浓度以及生长素外流蛋白OsPIN家族基因的表达情况。结果表明,与正常供氮水平(2.5mmol L-1)相比,低氮(0.01 mmol L-1)胁迫下水稻根冠比增加28%,地上部全氮浓度降低约20%,根系全氮浓度降低约33%,种子根长度增加25%,种子根上的侧根密度降低26%,倒一叶中的生长素含量增加140%,而根茎结合处和根系的生长素浓度分别下降22%和60%;RT-PCR的结果表明,低氮(0.01 mmol L-1)胁迫下水稻根系中OsPIN1a-b、OsPIN2、OsPIN5a-b和OsPIN9基因表达显著下调;而外源生长素α-萘乙酸(NAA)和生长素极性运输抑制剂1-萘氨甲酰苯甲酸(NPA)的施加均能影响到水稻种子根长和种子根上的侧根密度。由此推论,低氮胁迫下水稻体内生长素从倒一叶到根系极性运输减少是水稻根系对低氮胁迫响应的生理机制之一。     

外源NO对镉胁迫下长春花质膜过氧化ATP酶活性及光合特性的影响

为了解镉胁迫下外源NO对地被植物生理响应的调控机制,采用盆栽试验研究了外源NO（SNP）对镉胁迫下长春花幼苗生长、活性氧代谢、质膜ATP酶活性及光合特性的影响。结果表明,外施100μmol·L^-1SNP能缓解25mg·kg一镉胁迫对长春花幼苗生长的抑制,增加叶长、叶宽、株高、基径和生物量。与镉胁迫相比,施用SNP能够降低叶片和根系中丙二醛（MDA）、过氧化氢（H2O2）含量和过氧根离子自由基（O2^-·）产生速率,提高过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）活性及还原型谷胱甘肽（GSH）含量。SNP能显著缓解镉胁迫对叶绿素a（Chla）、叶绿素b（Chlb）和总叶绿素的抑制,提高叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）和气孔限制值（Ls）,降低胞间CO2浓度（G）和瞬时光能利用效率（LUE）。同时,外源NO能诱导叶片和根系中质膜H＋-ATPase和Ca2＋-ATPase活性提升到正常水平（对照）。但外施100μmol·L-1 NO分解产物NaNOx或SNP相似物Na3Fe（CN）6对镉胁迫则无明显缓解作用。因此,外源NO可通过提高活性氧清除能力,增加叶绿素含量,增强质膜ATP酶活性,从而提高叶肉细胞光合能力,加强离子跨膜运输和信号转导,缓解镉胁迫对细胞质膜的损伤。     

外源油菜素内酯对番茄铜胁迫的缓解效应

采用营养液水培的方法,以改良毛粉802F1 番茄为材料,研究外源2,4表油菜素内酯（2,4EBR,简称EBR）对铜胁迫下番茄抗氧化酶系统及生长发育的影响。结果表明:与铜胁迫处理相比,外源EBR处理能显著激活铜胁迫下抗氧化酶系统［过氧化物酶（POD）、超氧化物岐化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）］和根系活力,使丙二醛含量明显降低,叶绿素含量和生物量显著升高;铜胁迫显著提高了番茄铜含量（尤其是根系）,而外施EBR能够显著降低铜胁迫下番茄叶片和根系铜的含量,提高带有相同电荷的竞争性离子Fe、Zn、Mn含量,利于养分平衡,维持番茄正常的生长代谢。     

水杨酸对废电池胁迫下绿豆幼苗抗氧化酶活性及生理特性的影响

采用室内有培养土的纸杯培养方法,研究了不同浓度水杨酸（SA）处理对废电池胁迫下,绿豆幼苗抗氧化酶及生理特性的影响。结果表明,废电池胁迫下,超氧化物歧化酶（SOD）活性升高,过氧化物酶（POD）活性降低,光合色素、可溶性蛋白含量下降,脯氨酸和丙二醛（MDA）含量升高,电导率增大,膜稳定性降低,显示出一定的毒害效应;低浓度（≤100mg·L-1）的外源SA处理能够明显增强废电池胁迫下绿豆叶片SOD、POD活性,改善多项指标,但随着SA浓度升高,SOD和POD酶活性逐渐降低。说明低浓度SA能通过刺激抗氧化酶活性,减轻氧化胁迫,缓解废电池对绿豆幼苗的毒害作用,但高浓度SA（≥100mg·L-1）缓解作用降低。     

铅胁迫对杨梅生理特性的影响

通过水培试验,研究了不同浓度的铅胁迫对杨梅（Myrica rubra Sieb. et Zucc.）叶片的叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化物酶（POD）活性、丙二醛（MDA）含量以及根系活力的影响。结果表明,在2 mmol·L^-1低铅条件下,杨梅叶片叶绿素含量和可溶性蛋白质含量在30 d内与对照相比无显著性差异;叶片可溶性糖和MDA含量在2 mmol·L^-1低铅处理第10 d即比对照显著增加;根系活力在2 mmol·L^-1低铅胁迫处理20 d后比对照显著降低;叶片SOD和POD活性在2 mmol·L^-1低铅胁迫下活性随着处理时间的延长而呈先升后降的变化趋势,在低铅处理第20 d SOD 和POD活性达到最大。在6 mmol·L^-1高铅胁迫下,杨梅叶片的叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、SOD活性、POD活性、MDA含量以及根系活力均随着处理时间的延长而不断降低;而叶片可溶性糖含量在高铅处理30 d时比对照有所增加。综上所述,杨梅在低铅条件下可诱导活性氧清除系统以及叶片可溶性糖含量增加以减少由于铅胁迫带来的活性氧代谢失衡和缺水对植株的伤害。     

缺磷胁迫对核桃幼苗生长及生理特征的影响

  目的  探讨核桃幼苗在缺磷胁迫下的适应性及其机理。  方法  以核桃幼苗为研究对象,设置不缺磷（对照,CK）、中度缺磷（MP）和重度缺磷（SP）3个处理进行盆栽试验,测定核桃幼苗长势和生理指标,分析缺磷胁迫对核桃幼苗生长和生理活动的影响。  结果  （1）在缺磷胁迫下,核桃幼苗地上部分生物量和根系生物量均显著低于CK,而根系活力和酸性磷酸酶活性却高于CK,且总体上随着缺磷程度的加重和处理时间的延长变化更明显;（2）在缺磷胁迫下,核桃幼苗叶片的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量、净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）和蒸腾速率（T_r）均显著低于CK,且随缺磷程度加深降低越明显。另外,各处理P_n在处理中后期出现上升现象,G_s和T_r在60 d后显著下降;（3）整个实验过程中,各处理超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛（MDA）含量总体均以CK最高,其次为MP处理,SP处理最低。但缺磷处理中后期能提高核桃幼苗SOD和POD活性以及MDA含量,而各处理间的脯氨酸（PRO）和可溶性糖（SS）含量无显著性差异。  结论  核桃幼苗在遭受低磷胁迫时能够通过自身调节,加大对根部的投入,以提高磷吸收能力;同时可通过抑制叶片光合色素的形成,降低叶片光合能力,以及增强细胞保护酶系统活性提高抗逆能力。     

水淹胁迫下三峡库区野生狗牙根根系酶活性变化

三峡库区消落带治理的重点方向是筛选消落带适生植物,故研究已筛选的适生植物狗牙根在水淹生境下抗胁迫相关酶活性变化对于消落带的生态治理具有重要意义。以三峡库区自然消落带野生狗牙根（XC）和非消落带野生狗牙根（FC）为研究对象,采用野外采样和对比分析等手段研究了三峡库区自然消落带野生狗牙根（XC）在不同水淹深度的抗胁迫酶活性变化。结果显示:①随着水淹深度增加,XC组狗牙根根系MDA含量均呈递增趋势,表明狗牙根在深淹胁迫下胁迫程度逐渐加剧。② XC组狗牙根根系乙醇脱氢酶（ADH）、谷胱甘肽还原酶（GR）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）的酶活性和游离脯氨酸含量较对照均有增加;ADH、POD和SOD酶活性最高值出现在水淹深度为8 m,而GR酶活性的最高值出现在水淹深度为4 m。③水淹期间,XC组狗牙根根系淀粉含量基本和对照同水平,可溶性糖含量较对照有所降低,表明水淹期间狗牙根处于低代谢和高储能状态。从水淹胁迫下抗胁迫酶活性变化角度解释了筛选到的野生狗牙根是三峡水库消落带植被恢复的适生物种。     

硼对不同甘蓝型油菜品种细胞壁酶活性的影响

在溶液培养条件下,选用甘蓝型油菜硼高效和硼低效品种,研究硼对细胞壁酶活性的影响。结果表明,不同生育期缺硼均使油菜根系细胞壁过氧化物酶(POD) 活性显著升高;上部叶片细胞壁POD 活性显著下降;下部叶片处理间的差异不显著,但同一生育期细胞壁POD 活性硼高效品种显著高于硼低效品种。油菜根系细胞壁IAA 氧化酶活性,缺硼时两品种薹期和花期显著升高,苗期差异不显著;上部叶片细胞壁IAA 氧化酶活性缺硼时显著降低,硼高效品种花期差异不显著;缺硼对下部叶片细胞壁IAA 氧化酶活性影响不大,但低效品种花期该酶活性显著降低。     

缺锌对玉米根系发育、生长素含量及生长素转运基因表达的影响

【目的】研究缺锌对玉米根系生长及根系中生长素含量与生长素运输关键基因表达的影响,揭示缺锌胁迫下玉米根系生长与生长素响应特征。【方法】以郑单958玉米为材料,进行营养液培养试验,设置Zn 0缺锌 (0 μmol/L) 和正常供锌 (1 μmol/L) 两个处理。植株干样经硝酸–过氧化氢消煮,利用原子吸收分光光度计测定消煮液锌浓度。保存于FAA溶液 (70% 乙醇︰38% 甲醛︰乙酸 = 90︰5︰5,体积比) 中的根系样品,经洗涤扫描获得数字图像,利用WinRHIZO软件分析得到根长、根表面积、根体积等指标;采用气相色谱-质谱联用仪检测根系中生长素吲哚乙酸含量;采用实时荧光定量PCR技术对玉米根系生长素转运基因ZmAUX1和ZmPIN1c表达进行定量分析。【结果】缺锌胁迫下,植株地上部锌含量低于20 μg/g,生物量显著降低;缺锌根系表面积与体积变小,总根长、侧根总长度与侧根平均长度变短,侧根密度增大,直径变细。缺锌条件下,距根尖2 cm的区域中生长素较正常供锌处理降低近30%。缺锌根系中ZmAUX1和ZmPIN1c基因表达明显受抑。【结论】缺锌胁迫下玉米根系中生长素转运关键基因表达降低,生长素含量下降,生长素分布改变,影响根系生长发育。     

锰对栽培丹参的生长和丹参酮类物质累积的影响

通过砂培盆栽试验研究了微量元素锰(Mn)对丹参生长、丹参根多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)活性和丹参根中3种丹参酮含量的影响。结果表明,施用适量Mn能促进丹参地上、地下部生长,其中Mn14处理(Mn浓度为14 mg/kg)的丹参地上部和地下部生物量干重最大,分别较Mn0(对照)增加38.08%和19.77%;不过稍高浓度的Mn即对丹参根的伸长显示一定抑制作用。丹参茎叶和根中Mn含量均随着Mn施入量的增加而增加,且各处理丹参茎叶中Mn含量均高于根中Mn含量。较高浓度的Mn(Mn21、Mn28处理)能提高丹参叶片的叶绿素含量,适量施Mn能显著提高丹参根中PPO和POD活性,当施Mn量不超过21 mg/kg时,丹参根中PPO和POD活性随施Mn量的增加而增强,并在施Mn量为21 mg/kg时两种酶的活性均达最高。施Mn还可促进丹参根中丹参酮类物质的累积,丹参体内PPO、POD活性与丹参根中隐丹参酮、丹参酮I和丹参酮ⅡA的含量均呈正相关,其中与隐丹参酮和丹参酮I含量的相关性达到极显著水平。因此,施用适量Mn可显著改善栽培丹参的内在品质。     

Morphological and physiological studies on densely branched lateral roots triggered by localized phosphate in Sesbania cannabina

Densely branched lateral roots (DBLRs) in Sesbania cannabina are formed in response to patchily distributed phosphorus (P) in volcanic soils. Little attention has been paid to morphological and physiological responses of DBLRs. Here, we investigated the relation between plant growth and DBLR development, enzymatic activities involved in P acquisition, and the influence of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), which contribute to P uptake, to clarify the function of DBLRs. We investigated DBLR development induced by localized application of P fertilizer and we compared the activities of phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPCase) and acid phosphatase (APase) between DBLRs and non‐DBLRs. Additionally, plants were grown with or without AMF to investigate the effect of AMF colonization on the numbers of DBLRs and plant P uptake, and we compared AMF colonization between DBLRs and non‐DBLR roots. Secondary to quaternary lateral DBLRs were produced after the primary lateral roots passed near P fertilizer. P_i content per DBLR increased as DBLRs developed, promoting higher shoot growth. Under P deficiency, PEPCase and APase activities increased in non‐DBLR, but were significantly lower in DBLRs in the same plants. AMF inoculation changed the root system architecture by significantly decreasing the number of DBLRs, and AMF colonization was lower in DBLRs than in non‐DBLRs. Our results indicate that DBLR formation is a P‐coacquisition strategy of S. cannabina grown in P‐deficient andosolic soil. Roots that form DBLR are clearly different from non‐DBLR roots in morphological and biochemical response and AMF symbiosis.     

外源亚精胺对盐胁迫下黄瓜幼苗活性氧代谢的影响

采用营养液水培,研究了盐胁迫下外源亚精胺(Spd)对抗盐能力不同的2个黄瓜品种幼苗叶片和根系内活性氧(ROS)水平和抗氧化酶活性的影响.结果表明,外源Spd降低了50 mmol/L NaCl胁迫下幼苗体内O-.2产生速率、H2O2和丙二醛(MDA)含量,提高了抗氧化酶SOD、POD和CAT的活性;与抗盐性较强的"长春密刺"品种相比,Spd处理对抗盐性较弱的"津春二号"品种效果更明显.表明外源Spd处理通过促进盐胁迫下植株体内抗氧化酶活性的提高,降低ROS水平,从而缓解NaCl对黄瓜幼苗的盐伤害.     

沙培条件下磷、 钾、 钙亏缺对枳（Poncirus trifoliata）幼苗根系形态及营养吸收的影响

【目的】根系是吸收水分和养分的主要器官,对于多年生木本果树的生长发育尤为重要。由于果树根系庞大、 分布错综复杂,对根系构型和空间分布等的研究相对较少。本文利用计算机扫描系统及其图像分析软件观测根系二维形态参数,并用原子吸收法测定植株养分含量,以探索养分亏缺对枳根系形态的影响,以及根系形态变化与植株养分吸收的关系。【方法】本试验在沙培条件下,以柑橘砧木枳(Poncirus trifoliata)实生苗为试材,研究了缺磷、 钾和钙对其根系形态以及植株体内营养元素含量的影响。利用爱普生数码扫描仪（Expression 10000XL 1.0, Epson Inc. Japan）扫描根系,并用WinRhizo Pro (S) v. 2004b软件(Regent Instruments Inc., Canada)分析获取根系总长、 总体积和总表面积等二维形态参数。利用原子吸收光谱仪(SPECTR AA220)测定样品K、 Ca、 Mg、 Fe、 Cu、 Zn等元素含量。【结果】从扫描数据可知,3 种缺素处理对枳幼苗根系形态结构有较大的影响,即在缺素时根系总长、 表面积和体积均显著降低,缺P处理使枳实生苗粗根的根系长度、 表面积、 体积显著降低,但是增加了中等粗根的表面积和体积; 缺K和缺Ca处理的中等粗根根系长度、 表面积和体积均显著低于对照; 3种缺素处理均显著降低了细根和粗根的根系长度、 表面积和体积。不同缺素处理对植株根系和地上部生长的影响也存在差异,缺P对地上部的抑制作用显著强于根系,缺K处理对根系生长的抑制作用较强,缺Ca对根系和地上部生长的抑制作用均较小。缺Ca处理植株体内Zn和Fe浓度均显著增加但Ca浓度降低,缺P时植株体内Ca和地上部Zn浓度增加,而缺K时植株体内Ca、 Zn浓度增加但Fe和K浓度均显著降低。【结论】不同缺素条件下枳实生苗根系形态各异,导致根系对不同养分的吸收能力不同,从而使植株体内K、 Ca、 Zn、 Fe等养分含量发生改变,最终影响整个植株根系和地上部的生长,表现出各缺素环境所特有的树体特征。     

氮肥对草莓根系生长发育和内源激素影响的研究

Endogenous hormones play an important role in the growth and development of roots. The objective of this research was to study the effect of four types of N fertilizer on the root growth of strawberry (Fragaria ananassa Duchesne) and the endogenous enzymes of indole-3-acetic acid (IAA), abscisic acid (ABA), and isopentenyl adenosine (iPA) in its roots and leaves using enzyme-linked immunosorbent assay. Application of all types of N fertilizers at 20 d after transplanting significantly depressed (P ≤ 0.05) root growth. Application of organic-inorganic fertilizer (OIF) as basal fertilizer had a significant negative effect (P ≤ 0.05) on root growth. The application of OIF and urea at 60 d lowered the lateral root frequency in strawberry plants (P ≤ 0.05) compared with the application of two organic fertilizers (OFA and OFB) and the control (CK). With the fertilizer treatments, there were the same concentrations of IAA and ABA in both roots and leaves at the initial growth stage (20 d), lower levels of IAA and ABA at the later stage (60 d), and higher iPA levels at all seedling stages as compared to those of CK. Thus, changes in the concentrations of endogenous phytohormones in strawberry plants could be responsible for the morphological changes of roots due to fertilization.     

铝胁迫下外源抗坏血酸对水稻幼苗抗氧化性能的影响

为探讨外源抗坏血酸(AsA)对铝胁迫下水稻抗氧化损伤的效应,以滇优35号(杂交稻,粳稻)为试验材料,采用溶液培养法研究外源AsA对不同铝浓度(0、50、100、200、400 μmol·L^-1)胁迫下水稻根尖H₂O₂含量及抗氧化酶活性等生理生化指标的影响。结果表明,水稻根尖氧化损伤程度随铝浓度的递增而加剧,与对照相比,400 μmol·L^-1铝胁迫可导致水稻根尖H₂O₂和MDA含量增加1.53和3.16倍,脯氨酸含量、SOD、POD、APX和CAT活性分别增加1.73、1.39、1.42、1.76和1.56倍,内源AsA含量减少0.53倍;而施用外源AsA处理的根尖H₂O₂和MDA含量只增加1.04和2.69倍,内源AsA含量减少0.46倍,脯氨酸含量增加1.96倍,SOD、POD、APX和CAT活性分别增加1.48、1.63、1.90和1.89倍。综上所述,外源AsA可通过增强渗透调节物质含量来维护质膜结构的完整性,增强抗氧化酶活性和内源AsA含量,降低根尖H₂O₂的积累和质膜过氧化程度,促进水稻在铝胁迫条件下的生长。本研究结果为进一步探索外源AsA缓解水稻铝毒的机理提供了一定的理论依据。