缺铁胁迫对杜梨幼苗生理及铁吸收和转运相关基因表达的影响

[目的]本文旨在探讨缺铁胁迫下杜梨幼苗铁素吸收与转运相关生理生化特性和相关基因时空表达的差异,为解决梨树生产中极易产生的缺铁黄化问题提供理论依据。[方法]以杜梨幼苗为试材,采用全根及分根水培法,设置正常供铁(40μmol·L~(-1) FeNa-EDTA,简写为+Fe)及缺铁(0μmol·L~(-1) FeNa-EDTA,简写为-Fe)、分根供铁(1/2根供40μmol·L~(-1) FeNa-EDTA、1/2根供0μmol·L~(-1) FeNa-EDTA,简写为+Fe SR和-Fe SR)处理,研究铁素对杜梨幼苗的根系形态、质外体铁、有机酸含量等及相关基因表达的影响。[结果]处理12 d时,-Fe、+Fe SR和-Fe SR处理的总根长分别是相应处理0 d的1.76、3.02和3.20倍;不同铁处理根际pH值随时间的上升趋势均比+Fe处理缓慢;Fe~(3+)还原酶活性随不同铁处理时间先增强后下降;缺铁处理下根和叶中有机酸含量始终高于正常供铁处理。缺铁处理下铁吸收和转运相关基因表达显著上调,并随时间呈不同的变化规律,其中根系IRT1、FRO2、HA7基因2 d即显著上调表达,NRAMP1在中、后期(6 d)显著上调表达;CS1、CS2和NAS1在根系和叶片均表达,而NAS2和FRD3仅在根系表达;YSL3仅在叶中表达,且在8 d时显著上调表达。[结论]缺铁胁迫显著改变杜梨的根系形态,根系铁吸收相关的基因表达加强,根系还原能力提高;同时,调控有机酸类物质合成和转运的基因也上调表达,有利于促进铁螯合物由根系向地上部转运。     

缺铁胁迫对4种苹果砧木幼苗生理特性的影响

[目的]在供试的苹果砧木中筛选出铁高效基因型,以矫治钙质土壤上苹果的缺铁黄化症.[方法]通过溶液培养,研究4种苹果砧木幼苗在缺铁胁迫下的与铁代谢相关的根际pH值、根系Fe3+还原酶活性、叶绿素含量和叶片铁含量等若干生理生化指标.[结果]在缺铁胁迫下,4种苹果砧木幼苗的根际酸化能力从低到高依次为:平邑甜茶＜新疆野苹果＜八棱海棠＜黄太平.八棱海棠幼苗根系的Fe3+还原力最强,平邑甜茶和新疆野苹果次之,黄太平最弱.在缺铁胁迫下,黄太平叶片黄化程度最高,新疆野苹果和平邑甜茶次之,八棱海棠最低.营养液缺铁处理对八棱海棠叶片中有效铁含量的影响最小.[结论]在水培缺铁胁迫条件下,相对新疆野苹果、平邑甜茶和黄太平而言,八棱海棠表现出较强的抗缺铁特性,是一个较理想的铁高效苹果砧木基因型.     

杜梨根系铁吸收关键基因生物信息学分析及缺铁胁迫对其表达的影响

为了探究缺铁胁迫对杜梨根系铁吸收关键基因表达的影响,对杜梨根系铁吸收关键基因三价铁还原酶(Pb FRO2)基因和铁转运蛋白(Pb IRT1)基因的氨基酸序列进行了多重序列比对和进化树分析;采用改良的Hoagland营养液水培杜梨的方法,研究了缺铁胁迫对杜梨根系Pb FRO2和Pb IRT1基因相对表达量以及根系铁和锌含量的影响。结果表明,Pb FRO2蛋白具有还原酶特性,Pb IRT1蛋白属于二价金属离子转运蛋白家族—ZIP家族;缺铁胁迫9 d内,杜梨根系Pb FRO2和Pb IRT1的表达量整体上呈现出先升高后降低的趋势,胁迫3 d表达量达到最高点且与对照(加FeEDTA)差异显著;缺铁胁迫30 d,杜梨根系中铁含量比对照降低77.46%,而锌含量提高1 139.40%。综上可知,缺铁胁迫可诱导杜梨根系铁吸收关键基因表达量升高,进而促进二价金属离子转运蛋白的活性提高。     

小麦缺铁胁迫对苗期相关性状的影响

为考察铁营养元素对普通小麦苗期生长发育的影响,以保存的86份山东省1950年以来搜集、引进和育成的小麦品种为研究对象,在缺铁胁迫下营养液培养15 d,考察根系数量、主根系长度、根干重、地上部分干重和根冠比与正常培养(对照)的关系以及不同年代供试品种的演变规律。结果表明,除根系长度外,其余4个性状缺铁胁迫下与对照相比,差异达极显著水平;根系数量、根系长度和地上部分干重品种间差异也达极显著水平。对上述性状进行方差分析和胁迫指数分析发现,多数小麦品种在缺铁胁迫下表现为根系数量减少,根干重和根冠比增加,地上部分干重明显降低。研究还发现,临麦4号、潍麦8号和山农27等小麦品种具有较强的缺铁耐受能力,可用于小麦铁营养高效的遗传改良。     

缺铁胁迫下转番茄铁载体蛋白基因八棱海棠对矿质元素吸收的影响

在不同浓度缺铁水培条件下,采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)测定转基因和非转基因植株叶片和根系Ca2+、Mg2+、Ni2+的含量。研究结果表明:在Fe2+浓度为1μmol.L-1时,转番茄铁载体蛋白基因(LeIRT2)八棱海棠株系叶片中Mg2+的含量显著低于非转基因株系,而根系Mg2+的含量显著高于非转基因株系;该浓度下转基因株系根部Ni2+含量显著高于非转基因株系,叶片中Ni2+含量与非转基因株系无显著差异。Fe2+浓度为10μmol.L-1时,转基因株系叶片和根系Mg2+、Ca2+的含量与非转基因株系无显著差异。Fe2+浓度为1μmol.L-1时,转基因株系叶片和根系Ca2+的含量与非转基因株系无显著差异。无铁条件下在叶片和根系中Ca2+、Mg2+含量无显著差异。     

镉和苄嘧磺隆复合污染胁迫对水稻的基因应答机理的基因芯片分析

在前期研究的基础上设置镉(Cd,45 μmol·L-1)、苄嘧磺隆(BSM,0.25 μmol· L-1)和镉与苄嘧磺隆复合(++,45μmol·L-1Cd+ 0.25μmol·L-1 BSM)污染为试验处理组,在培养基中加入等量的蒸馏水作为对照(CK),以丰美占和粤香占两个不同基因型水稻品种为材料,利用Affymetrix水稻基因芯片,研究了丰美占和粤香占幼苗根系中的基因表达对Cd、BSM及其复合污染胁迫的基因应答情况.基因芯片分析数据表明,经Cd、BSM及其复合胁迫处理的两个水稻品种根系中共发现有2144个基因表达上调(ratio≥2),共发现有2346个基因表达下调(ratio≤0.5).其中,上调基因主要涉及硫吸收与代谢、抗氧化、植物解毒、泛索引导的蛋白质降解、伴侣蛋白等相关基因.这些基因的高效表达能有效地降低Cd和BSM对水稻植株的毒害作用,进而使复合污染处理下的丰美占幼苗具有较高的对Cd(或BSM)胁迫的耐受性.     

铝胁迫诱导八仙花根系分泌有机酸的研究

为揭示八仙花的耐铝机制,对铝胁迫下根系分泌的有机酸进行研究。以八仙花扦插苗为试材,研究其在铝胁迫条件下根系有机酸分泌种类、耐铝能力以及影响有机酸分泌的影响因子。结果表明,在铝胁迫下八仙花根系分泌草酸,当以50μmol·L-1Al Cl3处理八仙花时,根尖的铬天青染色明显,根尖伸长生长受阻显著,草酸分泌量也显著增加。铝处理后的最初4 h,草酸分泌量随铝胁迫时间的延长而增加,但在4~24 h内草酸分泌量并未增加。在铝溶液中加入阴离子通道抑制剂PG(10μmol·L-1和20μmol·L-1)和蛋白合成抑制剂CHM(25μmol·L-1和50μmol·L-1)后显著抑制根尖分泌草酸。说明八仙花根系分泌草酸是八仙花抵御铝毒的主要机制,而阴离子通道可能介导根系分泌有机酸。     

GA_3、ABA和6-BA对大豆根系生长的影响

【目的】研究不同浓度赤霉素(GA3)、脱落酸(ABA)和细胞分裂素(6-BA)对大豆根系生长的影响,为进一步利用激素调控大豆根系构型提供理论依据.【方法】以大豆品种"HN89"为材料,分别用浓度为0.05、0.50、1.00和5.00μmol·L-1的GA3、ABA和6-BA处理大豆幼苗4 d,利用根系分析软件定量分析根系形态参数的变化.【结果和结论】0.05μmol·L-1GA3处理可使大豆总根长增加,但随着处理浓度的增加,主根、侧根生长和总根长会受到抑制,GA3处理显著降低了根系平均直径,根变得纤细;0.05μmol·L-1ABA处理不影响大豆根系生长,当ABA处理浓度大于0.5μmol·L-1后,显著抑制了主根生长和侧根数,从而降低了根系总根长,但对根平均直径影响较小;4种浓度的6-BA处理均显著抑制大豆根系生长发育,主根长、侧根数和总根长都显著降低,但提高了根平均直径,根变粗.研究结果说明,不同激素类物质及同一激素的不同浓度对大豆根系的主根、侧根生长有着不同的调控模式.     

不同氮效率基因型玉米根系对低铁胁迫的响应

[目的]揭示不同基因型玉米根系对低铁胁迫的响应,为玉米铁营养研究提供理论依据。[方法]采用营养液培养的方法,研究2种不同氮效率的玉米基因型(ZD958和XY335)在低铁(5μmol/L)和高铁(200μmol/L)条件下生物量累积和分配、根系形态和养分吸收的变化。[结果]低铁胁迫下,2种基因型玉米的苗干重、根干重、总根长、根体积和根表面积均有不同程度的降低,ZD958的苗干重、根干重、根体积、根表面积比XY335分别高45.00%、28.33%、21.27%、16.41%,但2个品种在低铁处理下根质量比与平均根直径明显增加;在低铁胁迫下,ZD958的氮累积量、磷累积量、钾累积量和铁累积量比XY335分别高36.80%、48.12%、45.08%和47.19%。[结论]氮低效的玉米基因型ZD958较氮高效玉米基因型XY335对低铁胁迫更为敏感。     

铁胁迫对蕨麻叶绿素荧光及生理特性的影响

为研究铁胁迫对蕨麻(Potentilla anserina L.)光合生理的影响,寻找适合蕨麻进行光合作用的铁浓度.以'青海蕨麻3号'为试验材料,设置0(F0),12.5(F1),25.0(F2),75.0(F6),125.0μmol·L-1(F10)共5个铁浓度,进行盆栽试验.测定5种铁浓度处理下蕨麻的相对叶绿素含量...     

不同黄瓜品种对缺铁的敏感性研究

无土裁培条件下,研究了11个黄瓜品种对缺铁的敏感性差异,结果表明:不同黄瓜品种对缺铁的敏感性问(即铁营养效率间)存在明显差异。缺铁下,对缺铁相对不敏感的品种比相对敏感的品种的培养液pH下降早且下降幅度大;根系Fe(Ⅲ)还原力增加早且增加幅度大;植株生长量(地上部的)和植株含铁量(津春4号的)下降幅度小,表现出较高的抗缺铁能力。上述结果为无土裁培中进一步选育和利用黄瓜铁高效品种提供了一定的理论基础。     

小麦缺铁胁迫苗期相关性状的聚类分析

研究小麦品种缺铁胁迫苗期相关性状的系统聚类,对山东省小麦种质资源的鉴定筛选和铁营养高效种质的创新利用具有重要意义。以86个山东省品种为研究对象,通过正常培养和缺铁营养液培养,考察苗期根部和地上部等苗期性状,进行系统聚类。系统聚类分析结果显示,按正常培养、缺铁培养、胁迫指数,将上述品种分别分为4、7、4个类群。研究发现,缺铁胁迫可导致小麦生根数量的减少和地上部分生长量的显著降低,却可促进根系生长量的增加;小麦品种济南16、菏麦19应保证栽培苗期的铁营养供应;济南8号、烟农15具有较强的铁耐受能力,可用于铁营养高效的种质创新和分子机制研究。     

铁盐处理下马铃薯NAC转录因子相对表达量时空差异分析

【目的】为明确马铃薯NAC转录因子在响应铁盐(Fe~(2+))胁迫时的表达特性,本试验对铁盐处理下马铃薯NAC转录因子相对表达量的时空差异进行分析。【方法】基于实验室前期对苗龄20 d的马铃薯品种东农312组培苗施加缺铁(1μmol/L)胁迫处理0、48 h,对其进行转录组测序,发现7个差异表达的NAC转录因子。本试验对MS培养基设置3个Fe~(2+)梯度(缺铁1μmol/L、对照100μmol/L和过量铁500μmol/L),分别用于处理组培条件下继代生长20 d的东农312脱毒试管苗,处理时间分别为0、48和96 h,应用qRT-PCR技术分析上述7个NAC转录因子在根、茎、叶中的相对表达量;并对NAC1～NAC7编码蛋白进行生物信息学分析。【结果】NAC1～NAC7在根、茎中均受缺铁、过量铁处理诱导表达,转录表达水平在处理48、96 h时较0 h时变化显著。在叶中,NAC1～NAC7在这两个时间点的表达量较0 h无显著上调。NAC1～NAC7编码蛋白含有192～413个氨基酸,均含有NAM结构域,预测分子量为22.81～46.98(kDa),PI值为4.65～9.23。【结论】马铃薯NAC转录因子参与响应铁盐胁迫。在缺铁和过量铁胁迫下,7个NAC基因在根和茎中均呈现显著差异表达,在叶中无显著上调表达。     

Cd胁迫对萌发大豆种子中活性氧代谢的影响

以砂培法研究了不同浓度(5、10、30、50μmol·L-1)Cd胁迫对萌发大豆种子中活性氧代谢的影响。结果表明,低浓度(5μmol·L-1)Cd处理下,在萌发初期(1～3d)大豆种子中O2-产生速率、H2O2含量与对照无显著差异,萌发第3d大豆种子中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性明显高于对照,萌发第4～6dCd对SOD、CAT活性产生抑制作用,同时MAD含量和种子外渗电导率显著升高;高浓度(10、30、50μmol·L-1)Cd处理下,萌发2～6d种子中O2-产生速率、H2O2含量、MDA含量和外渗电导率显著增加,SOD和CAT活性明显下降;Cd对萌发大豆种子中过氧化物酶(POD)具有激活效应,且随着Cd浓度的增加激活效应逐渐增强。大豆种子萌发受Cd胁迫伤害过程中,活性氧代谢失衡,从而造成膜脂过氧化加剧。     

柱花草品种间耐酸铝胁迫差异及其机理初探

试验采用营养液培养法,研究酸铝胁迫对不同柱花草品种幼苗根系生长和生理性状的影响,比较分析不同品种间的反应差异,并结合土壤盆栽方法进行验证.结果表明:1、用低浓度铝溶液浸泡柱花草种子,种子相对发芽率和幼苗根系生长受到明显抑制,在10μmol·L-1、30μmol·L-1和50 μmol·L-1铝浓度胁迫下,热研10号的相对发芽率比其他5个品种都高,而热研13号均为最低;2、在30μmol·L-1铝溶液胁迫下,幼苗种根相对伸长率受到显著抑制,根尖苏木精染色指数增加,热研10号受抑制最小且根尖着色程度最低,而热研7号和热研13号表现受抑制最大及着色程度最高;3、用30 μmol·L-1铝溶液胁迫处理柱花草幼苗,幼苗根系活跃吸收面积降低,细胞质膜透性和根系活力上升;10d后热研10号的根系活跃吸收面积近4倍大于热研13号;质膜透性及根系活力的变化也显示出不同柱花草品种间的耐酸铝性存在显著差异,热研10号对铝耐受性最强,而热研7号及热研13号对铝最敏感;热研5号、CIAT 184和907的对酸铝胁迫的反应介于两者之间.     

转番茄铁载体基因（LeIRT2）八棱海棠对缺铁胁迫的响应

 在低铁(铁浓度为10-6mol·L-1)水培条件下，2个转番茄铁载体蛋白基因八棱海棠（Malus robusta Rehd.）株系表现出较强的抗缺铁胁迫能力。叶片叶绿素含量和净光合速率显著高于对照；叶片细胞间隙CO2浓度显著低于对照；根系的质子分泌和三价铁螯合物还原酶（FCR）活性均升高，明显强于同样条件下的非转基因植株。根系扫描电镜结果显示，转基因株系根系的吸收区和根毛的表面结构皱折增多，表面积增大。     

镧对镉胁迫下水稻矿质元素吸收与转运的影响

[目的]探究镉胁迫下施加镧对水稻中矿质元素吸收和转运的影响,为缓解水稻镉毒害及降低环境中镉对作物的危害提供有效方法,也为利用稀土元素减轻水稻的镉毒害提供理论依据.[方法]以南方大面积种植的8个水稻品种(湘早籼46、湘晚籼12、早籼788、早籼802、扬稻6、湘早143、中早27、赣晚籼34)为试验材料,采用外源施入0.2 mmol/L氯化镧(LaCl3)的方法[对照(CK)未施LaCl3],对比分析施入镧后不同水稻品种在2μmol/L氯化镉(CaCl2)胁迫下根部和地上部对钙、铁、镁、锌和钾5种矿质元素吸收量、转运系数及矿质元素间相关性的变化.[结果]与CK相比,施入LaCl3可促进多数水稻品种地上部对铁和锌元素的吸收,其中湘早籼46的地上部铁含量升幅最高,较CK显著升高80.12%(P<0.05);施入LaCl3对多数水稻品种根部的钙、铁、锌吸收均起抑制作用,除扬稻6的钙含量、湘晚籼12的铁含量和中早27的锌含量高于CK外,其他品种的钙、铁、锌降幅分别为7.61%~35.84%、7.09%~42.01%和10.23%~55.27%.LaCl3处理提高了水稻根部向地上部转运钙、铁和锌元素的能力,大部分品种对钙、铁和锌元素的转运系数表现为LaCl3处理高于CK.相关分析结果表明,LaCl3处理降低了镉胁迫下水稻体内矿质元素间的相关性.[结论]镉胁迫下施加镧可抑制多数水稻品种幼苗根系对钙、铁和锌元素的吸收,同时促进地上部对铁和锌元素的吸收,提高水稻根系向地上部转运钙、铁和锌元素的能力,并降低镉胁迫下水稻体内矿质元素间的相关性,进而缓解水稻的镉毒害.     

外源褪黑素对不同叶用莴苣种子萌发的影响

[目的]为了筛选出最适宜浓度的褪黑素溶液来提高叶用莴苣种子发芽率.[方法]以'北散生1号'、'北散生203号'和'北生2号'品种为试验材料,在(21±1)℃的条件下,用0、1 μmol/L、25 μmol/L、75μmol/L、150 μmol/L和200 μmol/L褪黑素溶液分别浸泡叶用莴苣种子12 h和24 h,4d后统计发芽势,7d后计算各处理的发芽率、相对发芽率和发芽指数.[结果]褪黑素浓度为25μmol/L时,'北生2号'种子浸泡12 h和24 h均显著提高发芽率,较对照组分别提高13.34％和8.33％.褪黑素浸种也使'北散生1号'和'北散生203号'种子提前发芽.褪黑素浓度为1 μmol/L时,'北散生1号'种子浸泡24 h效果最佳;褪黑素浓度为75μmol/L时,'北散生203号'种子浸泡12 h效果最佳.[结论]褪黑素浓度为25 μmol/L时,浸种能显著提高'北生2号'种子发芽率,并且褪黑素浸种还能让'北散生1号'和'北散生203号'种子提前发芽.     

铝胁迫下高粱BTx623幼苗的形态及生理响应特征

采用不同浓度铝离子(0,25,50,100μmol·L~(-1),p H=4.5)胁迫处理高粱幼苗,以探究铝胁迫对高粱BTx623幼苗生长发育的影响。结果表明,与对照相比,不同浓度铝处理后,高粱幼苗株高无显著变化,但其根系长度和相对伸长率显著下降;25μmol·L~(-1)铝胁迫下幼苗的鲜重、干重、叶绿素含量和根系脱氢酶活性分别增加了11.4%,50.0%,32.1%和32.5%,而50和100μmol·L~(-1)铝胁迫下幼苗鲜重、干重、叶绿素含量和根系脱氢酶活性均有不同程度的下降。随着铝胁迫程度加大,根尖铝积累量、根系过氧化氢(H_2O_2)和丙二醛(MDA)的含量逐渐增加。25μmol·L~(-1)铝胁迫下根系超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性分别上升了44.5%和33.7%,过氧化物酶(POD)活性变化不显著,而100μmol·L~(-1)铝胁迫下这3种酶活性均显著降低。综上,25μmol·L~(-1)铝胁迫下高粱BTx623幼苗根系抗氧化酶活性增强,对鲜重、干重和叶绿素含量亦具有促进作用,但对根系伸长具有显著抑制作用;而50和100μmol·L~(-1)铝胁迫对高粱BTx623幼苗地上及地下部分均具有较强的抑制作用。     

不同品种大豆幼苗对镉胁迫的响应

通过水培实验,研究了6个大豆品种幼苗对50μmol/L镉(Cd)胁迫的响应。结果表明:不同大豆品种对Cd的耐受性、吸收及积累能力存在显著差异。镉对大豆地上部干重的抑制率为4.07%~20.65%,对根系的抑制率为-7.24%~33.72%。经镉处理6 d后,大豆地上部镉含量为88.03~136.88 mg/kg,根系镉含量为486.07~602.41 mg/kg。镉胁迫明显增加了6个大豆品种叶片中丙二醛(MDA)的含量和超氧化物歧化酶(SOD)的活性。