Effects of chlorine dioxide treatment on respiration rate and ethylene synthesis of postharvest tomato fruit

Tomato fruit at the mature green stage were treated with ClO₂ gas in a sealed container for 12 h, and then stored at 23 °C with 85% relative humidity (RH) for 23 d. Respiration rate, respiration-related enzymes including phosphohexose isomerase (PHI), succinate dehydrogenase (SDH), and glucose-6-phosphate dehydrogenase (G-6-PDH) and 6-phosphogluconate dehydrogenase (6-PGDH), ethylene production, and the expression of LeAOX1a, LeCOX1, LeACS2, LeACS4 and LeACO1 genes were measured. The results showed that application of ClO₂ gas was effective in reducing total respiration, cytochrome pathway respiration and the expression of LeCOX1, but no significant reduction in the activities of respiration-related enzymes was observed during storage. Fruit treated with ClO₂ resulted in lower ethylene production. Furthermore, the expression of ethylene biosynthesis related genes, including LeACS2, LeACS4 and LeACO1 was reduced by the ClO₂ treatment. These results indicate that ClO₂ treatment might delay the ripening of tomato fruit, possibly by a mechanism involving suppression of respiration rate and ethylene biosynthesis.     

甜菜幼苗对干旱胁迫的适应机制

为了研究甜菜幼苗在干旱逆境耐受过程中的应答机制,本研究以‘780016B/12优’为目的材料,通过设置不同浓度（3%、6%,9%以及15%）的PEG6000干旱胁迫来处理甜菜幼苗,并进行恢复生长,来衡量不同干旱胁迫处理间甜菜的相关生理生化指标和目的基因的表达量变化。研究结果表明,逆境胁迫24 h后,随着干旱强度的增加,甜菜幼苗植株的皱缩和萎蔫程度也逐渐严重,并伴随着叶片相对含水量(3.48%~15.86%)以及叶绿素含量(5.60~13.06)的下降;而体内的丙二醛和脯氨酸却大量累积,其中以15% PEG增加的尤为明显,分别高达48.23 μmol/L和201.37 μmol/L左右。逆境恢复后,3% PEG处理的甜菜幼苗的相对含水量(96.94%)、丙二醛含量(17.22 μmol/L)以及植株形态基本恢复到了正常水平;而高浓度PEG胁迫复性后,9% PEG处理的植株的相对含水量虽然恢复了8.48%左右,但丙二醛含量仍旧相对含量高达36.46 μmol/L;而脯氨酸在各组处理中,一直维持在较高水平。qPCR分析表明,干旱胁迫诱导BvGS基因受到了不同程度的诱导表达,分别是处理前的3.85、4.45、5.81、8.20倍左右,即使恢复生长,植株中该基因的表达量虽然有所下降,但仍旧维持在较高水平。因此,可以推测,甜菜幼苗通过调整细胞水势、氧化还原水平、光合作用以及渗透代谢平衡来适应干旱胁迫所带来的失水和质膜过氧化等不良反应,并有可能通过谷胱甘肽的合成来解毒由干旱逆境所带来的氧化伤害。     

费尔干猪毛菜病程相关蛋白SfPR1a基因的异源表达增强了烟草对干旱、盐及叶斑病的抗性

为明确一年生草本盐生植物费尔干猪毛菜(Salsola ferganica Drob.)病程相关蛋白基因SfPR1a (GenBank登录号为JQ670917)是否参与了植物对逆境胁迫的响应,采用qRT-PCR检测了该基因在不同组织部位和脱落酸(ABA)、茉莉酸(JAs)、乙烯合成直接前体(ACC)等相关激素胁迫及NaCl处理下的表达规律,同时对转基因烟草在盐、旱及丁香假单胞菌等胁迫下的抗性进行了鉴定。结果显示, SfPR1a基因在费尔干猪毛菜根中的表达量显著高于茎叶中,且受到ABA、JAs、ACC、NaCl的积极诱导;干旱胁迫下,转基因烟草的丙二醛(MDA)含量显著低于野生型烟草,显示出较强的抗旱表型;盐胁迫下,异源表达SfPR1a的转基因烟草幼苗生长显著优于野生型烟草;丁香假单胞菌攻毒后的转基因烟草叶片呈现严重的坏死反应,但植株的整体抗性表型显著优于野生型烟草;亚细胞定位结果显示该蛋白定位于植物细胞质外体空间。以上结果表明,费尔干猪毛菜病程相关蛋白SfPR1a基因参与了植物对非生物及生物胁迫的抗性。     

上海市青浦区1968—2018年蓝莓主要生育期气候变化特征

采用青浦国家气象站1968—2018年气象资料,选取标准化降水蒸散指数(SPEI),对青浦区蓝莓花期、果期和成熟期不同等级旱涝发生频率和变化特征进行分析。结果表明：（1）青浦区多年平均气温为16.2℃,气温上升明显,降水量存在明显的波动变化。蓝莓不同生育期气温均呈上升趋势,降水量仅在果期有减少趋势,其余生育期均增加。（2）青浦区旱涝的年际变化明显。20世纪80年代、90年代和21世纪10年代总体较为湿润,20世纪70年代和21世纪00年代相对偏旱。不同季节的旱涝变化也呈现出阶段性特点,20世纪70年代各季有一定的干湿交替状态;20世纪80年代,春冬仍呈干湿交替,夏秋总体较为湿润;20世纪90年代至21世纪00年代,春夏秋由湿润化向干旱化转变,冬季则由干旱化向湿润化发展;20世纪10年代,夏秋冬三季呈湿润化趋势,春季多干湿交替。（3）蓝莓3个主要生育期花期、果期和成熟期发生的干旱频率分别为27.5%、25.5%和21.6%,湿润频率分别为29.4%、27.5%和27.5%。研究认为,青浦区蓝莓花期和果期有干旱化发展趋势,成熟期则向湿润化发展,整体上湿润发生频率多于干旱发生频率。     

1-MCP对冬枣常温贮藏生理和品质的影响

以白熟期冬枣为试材,经不同浓度1-MCP（250,500,1000nL/L）处理后,在常温条件下贮藏30天时,1-MCP处理能够显著抑制冬枣乙醇积累,保持较好的硬度、可溶性固形物和VC含量,降低腐烂指数和乙烯释放速率,提高贮藏后期呼吸速率,但对失水率和转红指数的影响不显著。不同浓度1-MCP处理以1000nL/L保鲜效果最佳。     

含CBS结构域的小麦TaCDCP1基因的克隆及其表达分析

利用电子克隆和RT-PCR技术,在本实验室前期构建的非亲和互作的SSH文库基础上,从条锈菌侵染的小麦水原11叶片中首次分离出一个含CBS结构域蛋白的基因,暂命名为TaCDCP1(Triticum aestivum CBS domain containing protein 1)。TaCDCP1包含一个完整的654 bp的开放阅读框,编码217个氨基酸。推测该基因拟编码的蛋白具有2个CBS保守结构域,不含跨膜区且无信号肽,定位在叶绿体基质内;经过同源比对,小麦TaCDCP1氨基酸序列与大麦、水稻和玉米等的同源序列的相似性较高;该基因表达量在小麦叶中显著高于在根和茎中;在小麦与条锈菌的非亲和、亲和组合中,TaCDCP1基因均受到条锈菌诱导,分别在接种后18 h和96 h达到表达高峰,非亲和组合表达量在侵染前期(接种后18~48 h)高于亲和组合,而在侵染后期(接种后96~120 h)低于亲和组合;外源植物激素脱落酸诱导该基因上调表达,苄基腺嘌呤,乙烯,赤霉素,茉莉酸甲酯和水杨酸处理后其表达量在不同程度上受到抑制;TaCDCP1在低温和干旱条件下表达量上升,在机械伤害和高盐处理下表达量无明显差异。表明TaCDCP1可能通过脱落酸等信号途径参与小麦对条锈菌的防御反应,同时参与低温和干旱环境下的信号转导途径。这些结果对于明确CBS结构域的功能以及CBS结构域蛋白尤其是TaCDCP1在小麦与条锈菌互作中的作用奠定了基础。     

消落带植物南川柳对干旱胁迫的生理响应

为了探明消落带植物南川柳(Salix rosthornii Seemen)的耐旱特性,为消落带种群构建和植物选择提供理论依据,在盆栽条件下,对南川柳1年生幼苗采用控水方式进行干旱胁迫处理,同时设置对照组进行正常灌溉,并测定叶片相对含水量(RWC)、电解质渗漏(EL)、丙二醛(MDA)等一系列与植物耐旱能力相关的生理指标以及抗氧化性酶活性的变化,系统讨论了南川柳对干旱的生理响应。结果表明：在干旱胁迫下南川柳幼苗叶片具有较强的水分保持能力,并且在复水后有相对较快的恢复能力;10天和20天的干旱胁迫对南川柳叶片电解质渗漏的影响与对照相比差异不显著,随胁迫时间的持续,EL和MDA都显著升高。在干旱胁迫下,南川柳幼苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性整体呈先升高后降低的趋势,其中CAT对胁迫最为敏感,而POD响应相对较为缓慢;在复水20天后3种酶活性有所恢复,但均未恢复到对照的水平。     

番茄冷诱导基因SlCMYB1的克隆及其在水稻中异源表达研究

从番茄中克隆了一个编码MYB转录因子家族R2R3-MYB亚类基因SlCMYB1。不同逆境胁迫下的表达模式分析结果表明,该基因受低温、高盐、干旱和ABA胁迫诱导表达。洋葱表皮亚细胞定位研究表明,SlCMYB1为核定位蛋白。为深入了解SlCMYB1基因与非生物逆境应答的关系,我们构建了SlCMYB1基因过表达载体来转化水稻,获得了16个转基因水稻株系。SlCMYB1在水稻中异源表达能显著提高转基因水稻植株的苗期抗冷性,增加脯氨酸合成的关键酶基因OsP5CS1,膜转运蛋白基因OsWCOR413等低温胁迫应答基因的表达水平,这暗示着SlCMYB1与OsP5CS1、OsWCOR413基因处于同一低温调控信号转导路径。本研究结果为通过遗传工程操控低温信号通路的方法改良冷敏感植物抗冷性提供了理论基础。     

1971—2015年鲁西南地区旱涝演变时空分布特征

旨在分析鲁西南地区的旱涝时空分布特征。笔者利用鲁西南地区9个县区1971—2015年的逐月降水资料,采用不同时间尺度的标准化降水指数(SPI)分析旱涝变化特征。结果表明：鲁西南地区20世纪70年代以雨涝为主,80年代干旱加剧,90年代又转为雨涝,21世纪00年代干旱持续减弱,雨涝加剧;旱涝的季节变化呈现旱涝交替发生的特点,其中夏季雨涝发生较为频繁,春夏秋季的SPI线性变化趋势较为平稳,无明显的干旱或雨涝趋势,冬季雨涝呈微弱增多趋势,干旱减少,但变化趋势不明显;在旱涝的空间分布上,全区3个区域的旱涝变化趋势基本一致,整体均呈微弱的雨涝化趋势,但变化趋势未达显著水平;21世纪初期的旱涝变率最大,20世纪70年代—90年代前期的旱涝变率无明显变化,90年代后期至21世纪初期的旱涝变率呈现出明显的干湿变化。鲁西南地区的旱涝变化具有明显的阶段性,旱涝发生极为频繁,整体呈现出涝—旱—涝的变化过程。     

干旱胁迫下磷营养对不同作物苗期根系导水率的影响

通过控制灌水量（正常供水、中度及重度干旱胁迫）的盆栽试验，采用压力室法测定了玉米、小麦和大麦苗期的根系导水率变化,研究了在磷素控制下，旱后复水过程中根系导水率恢复能力。结果表明,不同水分状况下，根系的导水率无磷处理明显小于有磷处理，且随干旱程度的加重，下降加剧；复水过程中，前者的恢复能力显著弱于后者，     

1-MCP处理对绿宝石梨保鲜效果的研究

研究了常温（20℃）与冷藏（0℃）条件下不同浓度1-MCP处理对绿宝石梨采后贮藏品质及保鲜效果的影响。结果表明,绿宝石梨属非呼吸跃变型果实,1-MCP处理降低了果实乙烯释放量和呼吸强度,能较好地保持果实硬度,但对果实可溶性固形物与可滴定酸含量无影响。1-MCP处理对绿宝石梨果柄保鲜效果显著,1.0μL·L^-1 1-MCP处理加重了果实真菌病害的发生,对照果实冷藏120天后货架7天后出现轻微的果皮黑点病。     

水稻双组分系统基因干旱胁迫表达谱分析

利用全基因组表达芯片,系统分析干旱胁迫条件下水稻双组分信号系统(two component system,TCS)相关基因在其不同发育阶段、不同组织以及抗旱能力不同的株系中的表达谱变化特征.结果表明,双组分信号系统基因在干旱胁迫环境下的表达具明显的时空特异性,表现为不同组织的TCS基因干旱胁迫表达谱差异较大,而同一组织内表达谱相似,其中生殖生长期(幼穗分化期和孕穗期)两个叶片材料中TCS基因表达谱最为接近;与细胞分裂素信号传导负向调控相关的A型应答调控器在旱胁迫下表达下调,而与CK信号传导正向调控相关的B型应答调控器呈现明显上调趋势,推测与干旱胁迫下CK信号传导增强有关,同时乙烯受体基因在干旱胁迫环境下的表达下调,从激素间相互关系的角度更好地印证了上述推测;与拟南芥细胞分裂素受体基因(AHK2、AHK3和AHK5)序列相似的磷酸感应激酶基因HK5和HK3在干旱胁迫下表达上调,与拟南芥中不依赖细胞分裂素的AHK5序列接近的HK6则表达下调,进一步验证上述推测;干旱胁迫下抗旱能力不同的水稻株系其TCS基因表达谱没有明显差异,推测TCS基因差异表达可能源于对干旱胁迫反应,而其表达对抗旱能力的增强还有待进一步研究.     

内生枯草芽孢杆菌Thhyl的促生与定殖力研究

采用种子萌发及盆栽试验测定菌株Thhyl对番茄的促生长作用。结果表明：菌株培养液浓度在40％以下对番茄种子萌发具有强的促生作用,大于40％时对番茄种子萌发具有抑制作用;菌株培养液比菌株胞外分泌物对种子的萌发促生作用好;菌株Thhyl培养液对幼苗平均鲜重和干重增长率均达到120％以上;对幼苗的平均株高增长62．01％;对幼苗的平均根长增长率为44．14％;对幼苗的平均茎粗增长率为50．00％。以抗利福平（300μg／mL）的拮抗病原茵双抗性为标准,测定菌株Thhyl的内生及定殖性。采用浸种和叶片涂抹2种方法,结果证明菌株Thhyl能在番茄体内定殖,其中叶片涂抹法在植株体内的定殖量较浸种处理多。     

1- MCP对冬枣常温贮藏生理和品质的影响

以白熟期冬枣为试材,经不同浓度1-MCP（250,500,1000nL/L）处理后,在常温条件下贮藏30天时,1-MCP处理能够显著抑制冬枣乙醇积累,保持较好的硬度、可溶性固形物和VC含量,降低腐烂指数和乙烯释放速率,提高贮藏后期呼吸速率,但对失水率和转红指数的影响不显著。不同浓度1-MCP处理以1000nL/L保鲜效果最佳。     

SiASRs家族基因的鉴定及表达分析

ASR蛋白是植物特有的一类蛋白,是参与并提高植物抗旱性和耐盐性过程中非常重要的蛋白之一。利用生物信息学方法,对8个谷子SiASRs家族基因编码的蛋白进行理化性质的分析、启动子的分析和系统进化树构建等,并结合qRT-PCR进行10% PEG-6000和150mmol/L NaCl胁迫下的表达分析。结果表明,谷子SiASRs家族的8个基因编码的蛋白都包含典型的ABA/WDS结构,该基因家族编码的蛋白质都不具有信号肽。系统发育树分析结果表明,在遗传进化上谷子与柳枝稷亲缘关系较近,与双子叶的番茄和大豆ASR蛋白的亲缘关系较远。PEG胁迫下基因的表达分析显示,8个SiASRs基因在受到PEG胁迫诱导后在根、茎、叶中表达量差异显著。NaCl胁迫下基因的表达分析结果显示,8个ASR基因对NaCl胁迫的响应主要在叶中体现,整体呈上调表达趋势;8个ASR基因在茎中表达变化较为稳定;在根部主要由ASR1、ASR2、ASR4、ASR5、ASR6参与NaCl胁迫响应,均为上调表达。     

大豆KTI1基因表达方式分析及其启动子预测

为明确大豆胰蛋白酶抑制剂基因(KTI1)在不同逆境、ABA条件下及大豆不同组织中的表达方式,本研究采用实时荧光定量PCR技术检测,结果表明KTI1基因受低温、盐、干旱和ABA诱导,分别在处理10、5、24和1 h时获得诱导最高值,相对表达量分别是未处理的288.65,274.35,136.04和56.48倍;KTI1基因在大豆种子中的表达量相对较高,叶中的表达量为1时,种子中的表达量为8.70。根据大豆基因组序列,扩增KTI1基因ATG上游启动子序列1 831 bp;生物信息学预测分析表明启动子中存在多种常出现在逆境胁迫诱导型启动子中的顺式调控元件,推测大豆KTI1基因启动子可能是受低温、盐、干旱和ABA诱导的诱导型启动子。本研究为进一步研究和应用大豆KTI1基因及其启动子提供理论基础。     

洞庭湖区农业气象灾情指数与作物模式产量的灰色关联分析

为探明关键气象灾害对环洞庭湖区作物及种植模式的危害情况,为防灾减灾提供科学依据。基于1994—2013年岳阳站、常德站、益阳站的农业气象资料和《湖南农村统计年鉴》环洞庭湖区各作物的产量,对该地区农业气象灾害的灾情指数、作物产量进行分析,并对灾情指数和作物产量及种植模式产量进行灰色关联分析。结果表明,环洞庭湖区气象灾害主要是高温、干旱、低温和洪涝。环洞庭湖区各地区出现灾年的时间是不完全相同的,还是存在地区差异性。灰色关联分析表明:高温对常德和益阳地区的作物产量影响最大,而轻度干旱对岳阳地区的作物产量影响最大。对双季稻+冬闲、一季稻+油菜、油菜+棉花和油菜+玉米4种种植模式来说,高温和轻度干旱对其影响最大,其次还有倒春寒、轻度洪涝、中度干旱、轻度寒露风和4月低温等灾害影响较大。     

半干旱区沟垄集雨种植谷子的肥料效应及其增产贡献

研究沟垄集雨种植施肥水平对谷子生长的影响及其对产量的贡献, 为完善集雨种植技术理论体系及半干旱区谷子的合理施肥提供科学依据。在宁南旱农区进行了2个年型的二因素大田试验, 研究了沟垄半覆膜集雨(R)和传统裸地平作(T) 2种种植模式下4个施肥水平(高量N 270 kg hm ^-2 + P₂O₅ 180 kg hm ^-2, H; 中量N 180 kg hm ^-2 + P₂O₅120 kg hm ^-2, M; 低量N 90 kg hm ^-2 + P₂O₅ 60 kg hm ^-2, L; 不施肥对照, CK)对谷子株高、叶面积、光合指标、干物质积累量和水肥利用效率的影响, 并分析了集雨模式下的增产贡献来源。结果表明: (1)集雨模式有效促进了边行谷子光合生理和生长, 在各施肥水平下谷子株高、顶三叶叶面积、P_n (净光合速率)、T_r (蒸腾速率)和生物量较平作模式分别提高7.1%~23.5%、1.7%~22.7%、10.4%~20.3%、8.0%~55.9%和9.8%~30.0%; 中行各指标较平作模式均下降不显著。(2)集雨种植模式显著提高了谷子的水肥利用效率, 配施氮磷肥水分利用效率显著增加, 在丰水年高肥处理显著高于中、低肥处理, 欠水年中肥处理最高且显著高于高肥处理, 与低肥处理差异不显著; 肥料利用效率随着施肥量的增加而下降, 在丰水年低肥处理的肥料利用率显著大于高肥和中肥处理, 欠水年各施肥水平间差异显著。(3)施肥对谷子的增产贡献大于种植模式。施肥对产量的贡献率在丰水年随施肥量的增加而增加, 高、中、低施肥处理间差异显著, 达27.8%~49.3%, 欠水年各施肥处理间差异不显著(19.2%~23.7%); 种植模式贡献率在2年中各施肥处理间差异均不显著。综合考虑, 集雨模式在丰水年施高肥、欠水年施中肥可实现谷子高产高效生产。     

ENSO事件对安徽省气候变化和旱涝灾害的影响

本文选用1960—2012年安徽省降水与气温数据资料,利用线性倾向估计法、反距离加权插值法、相关分析法和X²拟合检验等方法分析了近53年来安徽省气温和降水的时空特征以及ENSO对气候变化和旱涝灾害的影响。结果发现：（1）近53年来,El Nino事件和La Nina事件的出现频数分别为16次和15次,El Nino事件多发生在春、夏2季,结束于冬季;La Nina事件多发生在夏、秋2季,结束于春、冬季;（2）从时间上看,近53年来安徽省年降水量呈微弱的增加趋势;年平均气温呈明显的上升趋势,20世纪90年代后期升温趋势尤为明显;（3）空间上,降水量呈南多北少的分布特征,淮河以北降水呈减少趋势,而淮河以南则呈增加趋势;气温的高值中心位于皖南山区和大别山区;（4）El Nino事件使得降水量减少,气温增加,而La Nina事件使得降水量增加,气温降低,并且存在一定程度的滞后性;（5）El Nino事件和La Nina事件分别与安徽省的旱灾和涝灾存在显著的关系,旱涝灾害大多发生在ENSO事件年的当年、次年或前一年,且旱灾在连续性的El Nino事件年发生的概率更大。