PEG胁迫对两种冬小麦苗期抗旱生理特性的影响

以强抗寒冬小麦品种东农冬麦1号和弱抗寒品种济麦22为试材,研究了20%聚乙二醇(PEG-6000)渗透胁迫对其苗期叶片和根部的质膜透性、保护酶活性和渗透调节物质的影响。结果表明,随着PEG胁迫时间的延长,东农冬麦1号和济麦22叶片的相对含水量均下降,且东农冬麦1号的相对含水量高于济麦22;两种小麦叶片和根的质膜透性均增大,但东农冬麦1号的质膜透性比济麦22小;超氧化物歧化酶(SOD)活性先下降后上升,且东农冬麦1号的SOD活性高于济麦22;脯氨酸(Pro)含量明显增加,且东农冬麦1号的含量高于济麦22;丙二醛(MDA)含量均呈上升趋势,但东农冬麦1号的含量低于济麦22。各项生理指标综合分析可知,东农冬麦1号比济麦22具有较强的抗旱能力。     

外源ABA对低温胁迫下冬小麦细胞膜脂组分及膜透性的影响

为探讨外源ABA对低温胁迫下冬小麦膜质脂肪酸的影响,以强抗寒品种东农冬麦1号和冷敏感品种济麦22为材料,三叶期叶面喷施适宜浓度ABA,大田自然降温条件下,分别于10 d最低温平均4、0、-10、-25℃时取样叶片和分蘖节,测定膜质脂肪酸的含量变化。结果表明,叶片中,两种小麦不饱和指数均呈逐渐下降趋势,其中东农冬麦1号不饱和脂肪酸含量低于济麦22;分蘖节中,东农冬麦1号亚麻酸含量在降温过程中逐渐升高,而棕榈酸含量始终低于济麦22,说明亚麻酸和棕榈酸与冬小麦抗寒性关系密切。外源ABA处理后,两种小麦叶片和分蘖节中的不饱和脂肪酸含量均较未处理高,且东农冬麦1号叶片不饱和指数在零上温度时均大于济麦22,叶片和分蘖节分别于4℃、-25℃达到最大值,其中东农冬麦1号分蘖节不饱和脂肪酸呈逐渐上升趋势、且不饱和指数均高于济麦22,达到差异极显著。外源ABA使两品种小麦电导率、均有不同程度降低,东农冬麦1号MDA降幅大于济麦22,且达到差异显著,表明ABA对强抗寒品种膜脂抗寒性的促进作用大于冷敏感品种。     

根际浇灌ABA对冬小麦幼苗抗寒性的影响

为探讨外源ABA调控寒地冬小麦耐受低温胁迫的生理生化机制,试验分别用0、0.1、1、10、100μmol.L-1的ABA对强抗寒冬小麦品种"东农冬麦1号"和弱抗寒品种"济麦22"的三叶期麦苗进行根际浇灌。田间自然降温条件下,分别于日最低温度达0、-10和-25℃时取叶片和分蘖节测定生理生化指标,调查麦苗翌年返青率。结果表明,100μmol.L-1ABA处理显著降低两种小麦叶片和分蘖节中渗透调节物质含量、ABA含量及ABA/GA比值,对东农冬麦1号叶片和分蘖节及济麦22分蘖节GA含量无显著影响,但济麦22叶片中GA含量增加。两品种小麦MDA含量减少,SOD活性显著增加,细胞膜透性增大。10μmol.L-1ABA处理后东农冬麦1号叶片和分蘖节中渗透调节物质含量、ABA含量及ABA/GA比值显著增加,GA含量和MDA含量减少,SOD活性增强。济麦22叶片和分蘖节中可溶性蛋白含量及膜脂过氧化无显著影响,但其叶片和分蘖节可溶性糖含量及分蘖节中ABA含量、ABA/GA比值降低。其他浓度对两种小麦膜脂过氧化及可溶性蛋白含量无显著影响。可见,10μmol.L-1ABA可促进东农冬麦1号抗寒性的提高,而对济麦22效果不显著。     

土壤水分含量对小麦越冬期生理特性的影响

为了研究东农冬麦1号抗寒特性,寻找东农冬麦1号越冬最佳土壤水分含量,以冬麦东农冬麦1号、冬麦济麦22和春麦龙麦26三种不同抗寒性小麦品种为材料,从三叶期开始对其进行17%～20%、22%～25%、30%、32%～35%和37%～40%五种不同土壤含水量处理,测定各处理组小麦叶片的生理生化指标变化及返青率。结果表明,随着温度的降低,东农冬麦1号叶片POD和SOD活性、可溶性糖、脯氨酸、可溶性蛋白含量及返青率明显高于济麦22和龙麦26,而相对电导率则明显低于济麦22和龙麦26。在22%～25%土壤水分含量处理下,3个小麦品种POD和SOD活性、可溶性糖、脯氨酸、可溶性蛋白含量及返青率与其他处理相比处于较高水平,相对电导率最低。     

低温驯化期冬小麦生理指标变化的比较

为分析抗寒性不同的冬麦品种在低温驯化期适应性的差异,以两个冬小麦品种为材料,在低温驯化期测定叶片和分蘖节处的生理指标。结果表明,抗寒性较强的东农冬麦1号的电导率低于济麦22;在低温驯化期,两个品种脯氨酸和可溶性蛋白含量均有升高,其中东农冬麦1号两个部位的脯氨酸和可溶性蛋白含量均高于济麦22。     

低温下寒地冬小麦差异蛋白表达比较分析

以抗寒性不同的两个冬小麦品种“东农冬麦1号”和“济麦22”为试验材料，以包含生长点的分蘖节为研究对象，分析低温驯化、封冻初期及深度封冻期两份材料细胞膜受损差异，检测分蘖节处细胞活力，对两个品种分蘖节进行蛋白质双向电泳，筛选差异表达蛋白后作质谱分析。结果表明，低温下东农冬麦1号细胞膜受损程度小于济麦22，分蘖节处细胞活力显著高于济麦22。共鉴定出品种间21个差异蛋白点，低温驯化期济麦22参与能量代谢、蛋白合成、光呼吸及抗性蛋白表达量较高，东农冬麦1号参与糖代谢、细胞壁合成的蛋白表达量高；封冻后东农冬麦1号抗性蛋白、参与能量代谢、物质合成及维持细胞稳定的蛋白表达量增强。研究明确抗寒品种东农冬麦1号耐低温蛋白表达情况，丰富寒地冬小麦安全越冬理论基础，为采用分子手段开展抗寒性遗传改良提供理论依据。     

低温处理后小麦根中膨胀素基因EXPA4与EXPA8的表达特性

为探明低温对高抗寒冬小麦膨胀素基因表达特性的影响,以高抗寒冬小麦品种东农冬麦1号和高产冬小麦品种济麦22号为试验材料,采用不同的低温处理,在恢复期通过实时定量PCR分析冬小麦根中膨胀素基因TaEXPA4和TaEXPA8的表达特性。结果表明:在4℃、-10℃和-20℃低温处理后的恢复期中,东农冬麦1号根中TaEXPA4和TaEXPA8基因的相对表达量普遍高于对照组(25℃);济麦22号根中TaEXPA4和TaEXPA8基因的相对表达量与对照组(25℃)相比较不稳定,在4℃、-20℃低温处理的6h、12h和24h恢复期时,东农冬麦1号根中2个基因的表达量均高于济麦22号,推测TaEXPA4和TaEXPA8基因在低温胁迫后植物的恢复过程中发挥作用。     

低温下不同抗寒性冬小麦叶片组织结构比较

以强抗寒冬小麦品种东农冬麦1号和弱抗寒冬小麦品种济麦22为试材,应用光学显微镜和电子显微镜对不同低温下(5℃和-15℃)两个冬小麦品种的叶片显微、超微结构进行比较研究。结果表明,在5℃和-15℃低温下,东农冬麦1号和济麦22叶片的显微结构无明显差异,但超微结构差异较显著。东农冬麦1号类囊体基粒片层和基质片层跺叠整齐,沿叶绿体的长轴方向平行排列,而济麦22叶绿体内的类囊体排列方向无规则,与叶绿体长轴形成各种角度。在-15℃时,两个品种叶肉细胞的线粒体皆肿胀呈圆形,嵴的结构模糊,且济麦22有个别线粒体嵴消失现象。该研究结果可为冬小麦抗寒种质的选育提供理论依据。     

冬小麦膨胀素基因TaEXPB8、TaEXPB10的克隆及低温表达分析

以冬小麦强抗寒品种东农冬麦1号为试验材料,从其根中克隆膨胀素基因TaEXPB8、TaEXPB10,并分析其在低温条件下的表达情况,为研究膨胀素基因与植物抗寒性之间的关系奠定基础。结果表明,在冬小麦强抗寒品种东农冬麦1号根中克隆得到膨胀素基因TaEXPB8、TaEXPB10,二者分别编码273、271个氨基酸,二者序列与Gen Bank上公布的序列同源性分别达到99.2%、99.6%。4℃、-10℃和-20℃的低温胁迫处理均可诱导TaEXPB8、TaEXPB10基因在冬小麦强抗寒品种东农冬麦1号根中表达,尤其是TaEXPB10基因,其受诱导程度高于TaEXPB8;两基因在低抗寒品种济麦22号中总体上不受诱导,甚至受到抑制。综合比较发现,4℃、-10℃和-20℃低温胁迫下,TaEXPB8、TaEXPB10基因在强抗寒品种东农冬麦1号中的表达量均明显高于低抗寒品种济麦22号。据此推测膨胀素基因TaEXPB8、TaEXPB10与冬小麦根系的低温胁迫耐受能力具有重要的相关性,有助于进一步深入了解冬小麦根系的抗寒机制。     

温度及土壤含水量对冬小麦生长习性及返青率的影响

以抗寒性不同的冬小麦品种"东农冬麦1号"和"济麦22"为试验材料,研究土壤含水量及低温交叉逆境下两个材料的生长习性及返青情况。结果表明,生长习性与温度及土壤含水量无关,在不同温度及不同土壤含水量下东农冬麦1号植株均匍匐于地面生长,济麦22均直立于地面生长;返青率与土壤含水量及温度直接相关,含水量在25%左右最适于返青,随着经历低温时间的延长及温度的降低,返青率略有下降,幅度在60%~100%。在一定幅度范围内,温度与返青率呈极显著正相关,含水量与返青率呈负相关。研究结果可为指导大田冬小麦封冻前及春季返青前浇灌提供理论依据。     

冬季自然低温胁迫对茶树抗寒生理指标的影响

以舒茶早﹑乌牛早为材料,利用合肥地区冬季自然低温研究茶树电导率﹑游离脯氨酸和丙二醛含量的变化。结果表明,合肥地区2009年10月至2010年4月日平均气温先下降后上升,最低日平均气温2℃,最高18℃。茶树叶片电导率随气温的变化呈先下降后上升的趋势。丙二醛含量波动较大,1月1日前随温度的降低而降低,1月1日到1月20日呈上升的趋势,1月20日至3月28日又趋于下降。游离脯氨酸含量11月30日前随温度的降低而降低,11月30日到第二年的4月26日,呈缓慢上升的趋势。秋季缓慢的降温对茶树起到了低温驯化的作用,增强了茶树的抗寒性。     

Analysis on Membrane Stability of Crown in Winter Wheat in Frigid Region in China

Four varieties of winter wheat with different return green rates were used to analyze the plasma membrane stability and the factors that affect winter wheat in the frigid region during winter. The removal of reactive oxygen species, the degree of plasma membrane impairment, water composition and content, and the changes in cell viability in the crowns, which contain the growing point, were studied during the period from cold acclimation to the deep freezing. The results showed that electrical conductivity which reflects the degree of plasma membrane damaged under low temperature was significantly correlated with the free water and the total water content. The malondialdehyde (MDA) content, which reflects the degree of membrane peroxidation, was very significantly correlated with superoxide dismutase (SOD), peroxidase, and ascorbic acid. During the deep freezing period, the SOD activity and glutathione (GSH) content of the winter wheat varieties were relative to their cold resistance. During this period, the MDA stability, SOD, GSH, and the total water and the free water content might be used to identify the cold resistance of winter wheat varieties.     

分蘖期冷水胁迫对寒地粳稻根系生理特性及产量的影响

试验以东农428和松粳10为供试材料,于2018年在东北农业大学阿城实验实习基地开展分蘖期不同天数(0、5、10、15 d)冷水灌溉处理试验,分析分蘖期冷水灌溉对寒地粳稻根系活力、抗氧化系统、渗透调节物质含量、内源激素含量及产量的影响。结果表明,分蘖期冷水灌溉下,寒地粳稻根系SOD、POD、CAT活性和脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量与正常灌溉相比均显著升高,增幅随冷水灌溉时间延长而上升,东农428增幅大于松粳10,但松粳10的O_2~-、H_2O_2和MDA含量增幅大于东农428。冷水灌溉下,两个品种根系内源激素IAA、GA3、ZR含量随冷水胁迫时间延长呈下降趋势,但ABA含量随冷水灌溉时间延长而升高。分蘖期冷水灌溉下,寒地粳稻产量随冷水灌溉天数增加显著下降,松粳10比东农428下降幅度大。     

三种常绿阔叶植物越冬期间抗寒性的比较

【目的】筛选适合北方地区生长的耐寒绿叶阔叶树种。【方法】以火棘、桂花、广玉兰三种常绿阔叶植物为试验材料,比较了这三个树种引种于北方地区后的自然越冬表现及其抗寒性的差异。【结果】结果表明:自然降温过程中,这三种常绿阔叶植物的电导率、MDA含量和脯氨酸含量随着温度下降而升高,随着春季气温回升又降低;含水量和可溶性糖含量呈现出与气温变化部分相关性;可溶性糖含量只与气温降低有关,短期内的气温回升对它们作用微小;可溶性蛋白含量与温度变化无相关性。【结论】广玉兰和桂花抗寒性较强,火棘则最差,这与露天生长状态观察结果一致。     

2,4-表油菜素内酯(EBR)对菜用甘薯抗寒生理生化的影响

菜用甘薯抗寒性能是其在早春及秋冬季作为蔬菜供应的重要制约因素。以徐菜薯1号菜用甘薯为实验材料,通过对甘薯叶进行外源2,4-表油菜素内酯(EBR)喷施处理,探究其对菜用甘薯抗寒生理生化的影响;并对其诱导抗寒的机理进行研究。结果表明,0.1 mg·L~(-1)的EBR处理下甘薯的抗寒性能最佳。与对照相比在8℃低温胁迫下的48 h内,甘薯叶中3种抗氧化酶(CAT、POD和SOD)活性明显高于对照,3种渗透调节物质(可溶性蛋白质、可溶性糖和脯氨酸)中可溶性蛋白的含量有大幅提高,而细胞的损伤指标(电导率和MDA)的数值均低于对照。外源EBR处理提高了甘薯叶中抗氧化酶的活性及渗透调节物质的含量,减少了细胞膜的损伤,增强了菜用甘薯抵抗低温胁迫的能力。     

低温锻炼期光周期对笃斯越橘脂肪酸和碳水化合物含量的影响

利用气质联用法和高效液相色谱法研究低温锻炼期不同光周期处理对笃斯越橘(Vaccinium uligiuosum L.)枝条脂肪酸和碳水化合物含量影响,探究抗冻性与脂肪酸和碳水化合物含量关系,阐明抗冻性形成生理生态机制。文章以3年生笃斯越橘苗为材料,将苗木分别置于4℃低温下短日照(10 h)和长日照(14 h)人工环境,处理21 d后测定枝条相对电导率、脂肪酸、可溶性糖及淀粉含量。结果表明,低温和短日照共同作用显著降低饱和脂肪酸含量,提高总不饱和脂肪酸比例和脂肪酸不饱和度。硬脂酸含量和脂肪酸不饱和度与抗冻性有关。低温锻炼期蔗糖、葡萄糖、果糖和总可溶性糖含量显著提高,主要与低温诱导作用有关,受光周期影响较小。低温锻炼期短日照处理对淀粉积累诱导作用显著高于长日照。低温锻炼期温度对笃斯越橘抗冻性起主要作用;短光周期可提高低温锻炼效果,主要与脂肪酸不饱和度提高及淀粉含量增加有关。研究揭示笃斯越橘抗冻性形成的生理生态机制,为越橘属植物抗寒栽培、种质筛选和新品种培育提供理论依据。     

北方寒旱区白菜型冬油菜抗寒性与抗旱性评价及其关系

【目的】研究冬油菜的抗寒性和抗旱性,探讨抗寒与抗旱之间的关系,为中国北方白菜型冬油菜的改良及抗寒性和抗旱性的综合评价提供可借鉴的方法和理论依据。【方法】分别通过自然降温处理(15℃—-5℃)和人工控制水分的方法(干旱胁迫4、7和10 d)分别对6份不同抗寒等级冬油菜摸拟低温和干旱胁迫,分析其形态、生理生化和生长指标的变化,采用隶属函数法、相关性分析法、聚类分析法、主成分分析法对不同品种的抗寒性和抗旱性进行综合评价。【结果】6份冬油菜品种越冬率相差很大(20.1%—94.7%)。抗寒性强的品种植物学形态特征表现为幼苗匍匐贴地生长、生长点洼陷低于地表、叶色深绿色、真叶刺毛多。且低温胁迫之后抗寒生理生化指标变化明显,相对电导率和MDA(丙二醛)含量增加,且抗寒性强的品种增加幅度小;SOD、POD、CAT酶活性升高,可溶性蛋白、可溶性糖、游离脯氨酸等调节性物质含量明显增加,且抗寒性强的品种变化明显,差异显著。随着干旱胁迫时间延长,膜结构首先遭到破坏,相对电导率和MDA含量升高,细胞失水,叶片相对含水量、束缚水/自由水、叶绿素含量降低(光合作用降低),幼苗苗长、叶片和根鲜干重降低,直到幼苗萎蔫,且抗旱性强的品种变化幅度小,同时抗旱性强的品种叶片保水能力强、土壤耗水少、萎蔫系数小。通过主成分分析,6份冬油菜的抗寒性强弱依次为陇油7号陇油6号陇油9号延油2号天油2号Vision,而抗旱性强弱依次为陇油6号陇油7号陇油9号延油2号Vision天油2号。【结论】中国北方寒旱区低温、干旱并存,不同冬油菜品种间抗寒性和抗旱性差异较大,由于产生了交叉适应性,在抵御低温冻害的同时提高了对干旱胁迫的适应性,因此,白菜型冬油菜抗寒性强的品种一般抗旱性也比较强。