水稻耐盐机理的研究：Ⅰ,不同基因型植株水平耐盐性初步比较

本文比较了外部形态和基本特性相似、而耐盐性有显著差异的3组共6个水稻基因型苗期对NaCl胁迫的不同反应,以盐害程度评级,相对生物量和鲜/干值等作为生长指标进行比较,证实耐盐基因型的耐盐程度显著地高于其对应的盐敏感基因型。析了水稻植株的Na~+、Cl~-含量,发现在NaCl胁迫下,耐盐基因型地上部的Na~+、Cl~-含量分别显著地低于其对应的盐敏感基因型。相关分析结果表明了稻株地上部的Na~+、Cl~-含量分别与上述三项生长指标高度相关,表明植株地上部Na~+、Cl~-含量可以作为水稻苗期耐盐性的一个生理指标。     

水稻耐盐机理的研究：Ⅱ,不同基因型愈伤组织耐盐性比较

氯化钠胁迫对水稻愈伤组织的生长有明显的影响。表现为存活率下降、生长量减少以及干/鲜值增加等。然而用上述指标进行比较,具有植株水平耐盐性差异的不同基因型,愈伤组织之间却没有显著差异,表明植株水平的耐盐程度与愈伤组织的耐盐程度之间没有直接联系。在氯化钠胁迫的情况下,耐盐基因型愈伤组织的K~+含量低于盐敏感基因型,而前者的Na~+和Cl~-含量却略高于后者。这种趋势与植株水平不一致,暗示了愈伤组织水平对无机离子的吸收可能具有与植株水平不同的机制。     

不同品种花生耐盐性及Na~+吸收动力学特性

为了探究不同品种花生(花育20、花育25和花育36)幼苗的Na~+吸收动力学特性与耐盐性的关系,采用水培试验,研究了不同盐胁迫浓度下,不同花生品种幼苗的干物质积累变化、Na~+吸收动力学特性、Na~+吸收速率、Na~+排斥率与其耐盐性的关系。结果表明:花生对Na~+的吸收可分为高亲和、低亲和2个吸收阶段。低盐胁迫下,花生的Na~+亲和力常数(K_m)小,选择性强,Na~+排斥率平均值在85%左右;在高盐胁迫环境下为低亲和系统,K_m值大,Na~+最大吸收速率(V_(max))大,同时其排斥率较低。低盐胁迫下,花育20、花育25和花育36对Na~+的吸收速率较小,排斥率较高,Na~+积累慢,盐害轻;高盐胁迫下,花育20的Na~+吸收速率高于花育25和花育36,而Na~+排斥率低于花育25和花育36。因此高盐胁迫下,较高的Na~+吸收速率和较低的Na~+排斥率可能是花育20耐盐性弱于花育25和花育36的主要原因。     

NaCl胁迫对甘薯植株体内K~+、Na~+和Cl~-含量及生长的影响

研究Na Cl处理下耐盐性不同基因型甘薯植株K~+、Na~+和Cl~-含量及生长情况,以探讨不同器官K~+、Na~+和Cl~-含量变化对植株生长的影响,为耐盐材料的鉴定及耐盐机理的研究提供依据。以商薯19(CK)和EMS诱变创新材料T06、T11为试验材料,分析Na Cl胁迫处理下,甘薯植株根、茎、叶K~+、Na~+和Cl~-含量变化及其与生长的关系。随着Na Cl处理时间的延长,CK、T06、T11根、茎、叶干重的增长速率和K~+/Na~+值均降低,Na~+、K~+、和Cl~-含量逐渐增加,但是T06和T11较CK保持较高的干重增长速率、K~+含量、K~+/Na~+值,较低的Na~+和Cl~-含量;甘薯植株干重与Na~+和Cl~-含量呈显著或极显著负相关,而与K~+含量呈显著正相关。因此,耐盐性好的甘薯基因型,在Na Cl处理后可保持较高的生长速率,根、茎、叶较低的Na~+和Cl~-含量,较高的K~+/Na~+值和K~+含量,可为耐盐材料的鉴定提供借鉴。     

NaCl胁迫下栽培型番茄Na+、K+吸收、分配和转运特性

【目的】明确盐分胁迫下栽培型番茄离子吸收、分配和转运特性。【方法】以栽培番茄为试材,以NaCl溶液为盐分胁迫条件,通过苗期耐盐性鉴定,采用原子吸收光谱法测定不同耐盐性番茄品种体内离子含量,对盐分胁迫下番茄体内离子积累、分布和转运机制进行系统分析。【结果】番茄对Na+的吸收随盐分处理浓度和时间的增加而增加,在各器官的积累量顺序为根＞茎＞叶。对于较耐盐品种,Na+在体内的积累总量低于盐敏感品种。盐分胁迫后,番茄叶片、茎和根系中Na+/K+比均随NaCl浓度的升高而升高。耐盐品种的Na+/K+比低于盐敏感品种。离子在体内的区域化分布情况是,较耐盐品种的Na+在根茎中的分配比例较高,盐敏感品种趋向于向叶片分配。K+在较耐盐品种的分布集中于叶片。在盐胁迫初期,盐分处理浓度超过200 mmol•L-1时,番茄植株对K+向地上部的选择运输性随着胁迫时间的延长呈现出下降的趋势。低于200 mmol•L-1时,表现出很好的选择运输性,耐盐品种的Sk/Na(运输)高于盐敏感品种,根系表现出更强的向地上部运输K+的能力。【结论】盐分胁迫下,叶片中较低的Na+含量和更强的向地上部运输K+的能力是番茄耐盐性的重要特征。     

盐胁迫对冬小麦苗期Na~+、K~+吸收分配及限钠能力的影响

为明确盐胁迫对冬小麦苗期无机离子吸收与分配的影响,选用盐敏感型济麦22和耐盐型青麦6号两个品种进行NaCl胁迫处理,研究苗期根部和地上部对Na~+、K~+的吸收情况。结果表明:随NaCl浓度的增加和胁迫时间的延长,2个小麦品种根部和地上部的Na~+含量升高,K~+含量和K~+/Na~+比值都呈下降趋势,而且根部3个指标的变化幅度都大于地上部,济麦22的变化幅度大于青麦6号。说明青麦6号通过根部吸收较多的Na~+,并限制向地上部的运输以维持较高的K~+/Na~+值和限钠能力,进而提高耐盐性能。     

不同品种(品系)棉花对盐胁迫的生理响应及耐盐性评价

以耐盐棉花品种中H177、耐盐棉花品系中J0710与盐敏感棉花品种新陆早74、盐敏感棉花品种中J0102为试验材料,通过田间微区控制试验,研究土壤盐胁迫对不同棉花品种(品系)生理生化特性的影响并开展相应的耐盐性评价。结果表明,耐盐棉花品种(品系)的叶片脯氨酸含量显著高于盐敏感棉花品种(P0.05),前者为后者的1.31～4.14倍,但耐盐棉花品种(品系)的丙二醛含量显著低于盐敏感棉花品种(P0.05),前者仅为后者的52.73%～66.26%;耐盐棉花品种(品系)的叶片SPAD值和光合参数(净光合速率、气孔导度、胞间CO_2浓度、蒸腾速率)明显大于盐敏感棉花品种;耐盐棉花品种(品系)茎中Na~+含量、根中Na~+含量、茎中K~+含量、地上部分的K~+/Na~+整体上高于盐敏感棉花品种。耐盐棉花品种(品系)能保持较高的光合能力,并能维持K~+/Na~+平衡,同时能够减缓丙二醛含量的增加,增强棉株的耐盐性。通过主成分分析和灰色关联度分析得出,对棉花进行耐盐性评价时可将光合指标、SPAD值和抗氧化酶活性作为重要的鉴定指标。由评价结果得出,在供试的棉花品种(品系)中,中H177苗期的耐盐性较好。     

不同砧木嫁接的赤霞珠葡萄对盐胁迫的生理响应

为阐明不同砧木嫁接对葡萄的影响及为建立葡萄耐盐性评价体系提供理论依据,以赤霞珠葡萄为接穗品种、分别以耐盐砧木101-14,耐盐性中等的贝达,盐敏感的砧木188-08和5C为砧木,以赤霞珠葡萄自根苗为对照,研究幼苗对不同浓度(70、100、130和160 mmol/L)NaCl胁迫的生理响应差异。结果表明:盐胁迫下,所有试材叶片叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO_2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)等指标随NaCl浓度增加而逐渐降低;无盐处理条件下,赤霞珠葡萄嫁接苗叶片中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性均显著高于自根苗,而脯氨酸(Pro)含量低于自根苗;在NaCl胁迫条件下,赤霞珠嫁接组合各生理指标的变化因砧木耐盐性的不同而产生明显的差异,耐盐性强的101-14嫁接的赤霞珠叶片中丙二醛(MDA)和Pro增幅最小,SOD和POD维持较高的活性,根系具较强的拒Na~+能力,通过根系向地上部分转运K~+以增加叶片中K~+含量,从而抵御盐离子对叶片的毒害作用,调节植株体内离子平衡,而其他砧木贝达、188-08、5C嫁接的赤霞珠虽然叶片中SOD和POD活性显著增加,但根系拒Na~+和对K~+的选择性吸收的能力不强,不能通过嫁接改善赤霞珠的耐盐性。     

水稻在“种子植株 - 愈伤组织 - 再生植株”系统中的耐盐性研究Ⅱ.钠离子累积

实验选用已知耐盐性的５个水稻基因型作材料,在“种子植株—愈伤组织—再生植株”系统中就水稻不同基因型钠离子累积与耐盐性的关系作了比较研究．结果表明：在种子植株和再生植株水平,水稻耐盐基因型的地上部钠离子含量大都显著低于其对应的盐敏感基因型．证实了水稻植株地上部的钠离子含量可作为判别水稻耐盐性的一个生理指标的观点．但在愈伤组织,水稻不同基因型的钠离子含量没有明显的差异,暗示了植株水平与细胞水平的钠离子吸收机理可能不一致．     

K~+,Ca~(2+)和Mg~(2+)对不同水稻(Oryza sativa L.)基因型苗期耐盐性的影响

【目的】进一步探明盐胁迫条件下营养元素K+、Ca2+和Mg2+对苗期不同水稻基因型耐盐性的影响差异,为明确作物耐盐胁迫的生理机制、提高作物耐盐胁迫能力提供参考。【方法】于2009年1—4月在严格控制水、温、光和营养元素供应的国际水稻研究所人工气候室进行水培试验,比较研究营养液中K+、Ca2+和Mg2+浓度的变化对不同水稻基因型苗期耐盐性的影响。【结果】在盐胁迫条件下(100mmol·L-1NaCl),耐盐基因型(FL478和IR651)与盐敏感基因型(IR29和Azucena)相比,植株体内有较低的Na+含量和Na+/K+、Na+/Ca2+、Na+/Mg2+比,有较高的K+含量,这些都是耐盐基因型耐盐胁迫能力高于盐敏感基因型的内在原因。盐胁迫条件下提高营养液中Ca2+和Mg2+的含量(60mg·L-1),可显著降低植株体Na+含量和Na+/K+、Na+/Ca2+、Na+/Mg2+比,明显减轻盐胁迫的危害,增强水稻耐盐胁迫能力,且Ca2+处理的效果优于Mg2+处理;而提高营养液K+含量对以上指标的影响远远小于Ca2+处理和Mg2+处理,这也是K+处理对水稻耐盐性影响相对不明显的内在原因。【结论】K+、Ca2+和Mg2+在植株体内的含量及其与Na+的比值变化都会影响水稻苗期耐盐性;适当提高水稻生长环境的Ca2+和Mg2+浓度可以明显增强植株耐盐胁迫能力,营养元素Ca2+的效果比Mg2+明显;而K+对水稻耐盐性的影响相对不明显。     

盐分不均匀分布对紫花苜蓿生长和离子特征的影响

【目的】土壤盐分浓度在空间上呈不均匀分布,研究不均匀盐胁迫对紫花苜蓿生长、水分吸收、光合作用以及根叶部位K~+和Na~+的影响,探讨紫花苜蓿适应根部不均匀盐胁迫的生理机制,为紫花苜蓿耐盐品种培育及改良盐碱地紫花苜蓿种植技术提供理论依据。【方法】通过水培法,将紫花苜蓿幼苗的根均匀分成两部分置于分根装置中,给予两侧根部相同或不同浓度的NaCl处理,设置对照(0/0)、低盐胁迫根部分别为0 mmol·L~(-1)NaCl(0/400)和100 mmol·L~(-1)NaCl(100/300)的不均匀盐胁迫处理和均匀的200 mmol·L~(-1)NaCl胁迫处理(200/200),处理7 d后取样分析。【结果】不均匀盐胁迫与均匀盐胁迫均抑制了紫花苜蓿生长,导致水分吸收减少、叶片Na~+浓度增加和叶片K~+浓度减少。然而,0/400处理紫花苜蓿地上部分鲜重、水分吸收分别比200/200处理提高了24.3%和44.2%,其叶片Na~+浓度比200/200处理降低了53.6%、叶片K~+浓度与200/200处理无显著差异。0/400处理0侧根部水分吸收比对照提高12.3%、Na~+浓度是对照的10.5倍、K~+浓度与对照无显著差异。100/300处理紫花苜蓿地上部分鲜重、整株水分吸收、叶片K~+浓度均与200/200处理无显著差异。100/300处理叶片Na~+浓度比200/200处理提高了31.0%。100/300处理100侧根部水分吸收比对照降低了33.9%、Na~+浓度是对照的39.5倍、K~+浓度比对照降低了31.3%。0/400、100/300与200/200的蒸腾速率、气孔导度和胞间二氧化碳浓度无显著差异且均显著低于对照,而0/400的净光合速率与200/200无显著差异,均显著高于对照,100/300的净光合速率与对照无显著差异。【结论】紫花苜蓿根部平均盐分浓度为200 mmol·L~(-1)NaCl时,一侧根部NaCl浓度等于或高于其半致死浓度,另一侧根部NaCl浓度为0 mmol·L~(-1)时,不均匀盐胁迫缓解了根部高浓度盐胁迫对紫花苜蓿生长的抑制,当低盐胁迫根部NaCl浓度为100 mmol·L~(-1)时,不均匀盐胁迫不能够缓解根部高浓度盐胁迫对紫花苜蓿生长的抑制。     

NaCl胁迫对滨梅Na~+、K~+含量及其分布的影响

研究了不同浓度NaCl胁迫对滨梅苗根部和地上部、根组织各部位Na~+和K~+含量的影响。结果表明:0.3%、0.6%NaCl胁迫下,滨梅根部的K~+、Na~+含量均显著上升,地上部的K~+含量显著上升,Na~+含量与对照无显著差异;1.2%NaCl胁迫下,滨梅根部和地上部K~+含量均显著下降,Na~+含量显著上升。扫描电镜结合能谱仪分析显示:滨梅根尖细胞在吸收离子时具有选择性,拒绝Na~+离子进入植物体内,致使中、低浓度NaCl胁迫时,地上部仍然保持较高的[K~+]/[Na~+]比值,从而保持滨梅苗较强的耐盐性。研究表明滨梅可能是通过拒盐的方式,获得盐胁迫下的高耐受性。     

NaCl胁迫对胡麻幼苗生长及其离子吸收运输的影响

为了探究NaCl胁迫对胡麻幼苗生长及其离子吸收运输的影响,采用水培法对胡麻幼苗的盐分离子吸收、分布、累积特性进行了研究。结果表明,胡麻幼苗干鲜重、含水量、叶绿素含量均在NaCl低浓度(≤100 mmol/L)胁迫下小幅上升,并随着胁迫浓度的增加而下降。地上和地下组织中膜透性呈现出明显的上升趋势,游离脯氨酸含量和可溶性蛋白含量均随着NaCl浓度的增加表现为先上升后缓慢下降。随着NaCl浓度的增加根茎叶中Na~+、Cl~-含量均为上升趋势,其中Na~+积累顺序为叶根茎,Cl~-积累顺序为根茎叶,Ca~(2+)流失顺序为根茎叶,K~+流失顺序为叶根茎。高浓度盐胁迫下胡麻幼苗将相对较多的Na~+积累在叶片中,导致叶片中K~+流失较根茎中更严重,Ca~(2+)流失首先从根部开始,以延缓茎和叶中的流失,起到缓解盐害目的。     

基于盐逆境下植物CLC同源基因的发掘和功能解析的研究进展

植物盐害的阴离子毒害主要由Cl~-造成,盐逆境下植物体内Cl~-吸收、运输及其调控的分子机制已成为植物耐盐性研究不可忽视的重要方面,但有关Cl~-毒害问题相对Na~+毒害和适应的研究在过去较少受到关注。Cl~-通道(chloride channels,CLCs)是一类广泛分布于原核和真核生物细胞膜(主要是内膜系统),以介导Cl~-为代表的阴离子运输的重要转运蛋白家族。本文对目前已报道的包括拟南芥、大豆、水稻等多种植物的CLC同源基因及其编码蛋白进行了系统的生物信息学分析,并对植物CLC同源基因参与耐氯(盐)功能解析方面的研究进展进行了归纳,为今后进一步发掘和利用植物耐氯(盐)基因,全面揭示植物耐盐性的分子机制和最终寻求提高大豆、水稻等作物耐氯(盐)性的分子育种途径,指明可借鉴的研究方向。     

盐胁迫下苗期栽培大豆生理响应及Na~+动态平衡关键基因的表达

【目的】研究耐盐栽培大豆和盐敏感栽培大豆对盐胁迫的响应,特别是盐胁迫对大豆幼苗光合特性、离子含量及Na~+动态平衡相关基因表达的影响,通过比较盐胁迫下不同大豆品种的响应差异,揭示不同基因型大豆耐盐机制,为大豆栽培管理、耐盐品种的选育及人工调控提供理论参考。【方法】以耐盐栽培大豆(Y8D6008、Y8D6013)和盐敏感栽培大豆(Y8D6132、Y8D6136)为材料,选取长势一致的大豆幼苗于1/2×Hoagland营养液中培养,待第一片复叶完全展开时,营养液中加入Na Cl,每天递增50 mmol·L~(-1)到达处理浓度150 mmol·L~(-1),处理持续7 d。以不加Na Cl的1/2×Hoagland营养液作为对照,研究盐胁迫下大豆幼苗的光合特性、离子含量及Na~+动态平衡相关基因表达变化。【结果】150 mmol·L~(-1) Na Cl不同程度地抑制了4种大豆幼苗生长,同时显著降低SPAD值、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,但是Na Cl胁迫对盐敏感大豆影响程度显著高于耐盐品种;盐胁迫显著降低耐盐大豆的胞间CO2浓度,而盐敏感大豆与之相反,说明150 mmol·L~(-1) Na Cl处理下气孔限制是引起耐盐品种光合速率下降主要因素,而盐敏感品种光合速率下降主要因素是非气孔限制。对大豆植株的不同离子含量进行测定,发现盐胁迫下4种大豆叶片中Na~+积累均显著升高,盐敏感品种上升幅度显著高于耐盐品种,而K~+含量与Na~+含量的变化规律相反。盐敏感大豆叶片中磷含量(P)均受盐胁迫显著下降,而耐盐大豆叶片P在胁迫后略有增加。相关分析表明净光合速率变化幅度与叶片中Na~+、K~+和P含量变化幅度存在显著的相关性。对6个参与大豆植株体内Na~+动态平衡相关基因Gm SOS1、Gm Ncl1、Gm SALT3、Gm NHX1(离子通道基因)、Gm CIPK1(信号转导基因)和Gm AVP1(能量运输相关基因)相对表达量进行分析,发现盐胁迫后4种大豆的Gm Ncl1表达量均显著上调,盐敏感品种上调倍数高于耐盐大豆品种,这种表达变化与大豆的耐盐性具有一定的关联性,而其他5个基因表达量与大豆的耐盐性没有明显的关联性。【结论】与盐敏感大豆相比,耐盐大豆在盐胁迫环境条件下减少Na~+在叶片中的积累,保持相对较高的K~+和P含量,并维持相对较高的光合速率,这是耐盐大豆比盐敏感大豆具有较强耐盐特性的因素之一,另外Na~+动态平衡相关基因GmNcl1可能与大豆耐盐特性有一定关联性。     

盐胁迫下小麦幼苗离子吸收运输的选择性与叶片耐盐量

研究了小麦品种 LD-1(耐盐)和扬麦5号(不耐盐),在盐胁迫下植株体内 K~+、Na~+积累及其吸收、运输过程中的选择性和叶片电解质渗漏率的变化.结果表明,盐胁迫后 LD-1叶片〔Na~+〕/〔K~+〕明显低于扬麦5号,而其 S_(k,Na)(K~+,Na~+选择性比率)显著大于扬麦5号.2品种间根系〔Na~+〕/〔K~+〕及 S_k,Na均没有显著差异,根系离子吸收的选择性相似.LD-1从根系至地上部的离子运输过程中,具有较大的 K~+选择性,是它具有较强耐盐性的主要原因.2品种间叶片耐盐阈值及叶片致死盐量均无显著差异,叶片细胞的耐盐力相似.     

盐胁迫下不同水稻基因型根内Na＋和Cl－的分布情况比较

应用Ｘ－射线显微分析技术比较了基本性状相似、但耐盐性显著不同的３组共６个水稻基因型的根内Ｎａ＋和Ｃｌ－分布情况。在盐胁迫下，耐盐基因型根内中柱的Ｎａ＋含量稍高于其它部位，而盐敏感基因型根中的Ｎａ＋则在整个横断面上分布得较为均匀，显示耐盐基因型根的中柱薄壁细胞对Ｎａ＋有相对积累作用，从而控制Ｎａ＋向地上部的运转。Ｃｌ－在所有基因型的根横断面上分布都较为均匀，耐盐与盐敏感基因型之间没有明显的差异     

45份偃麦草种质苗期耐盐性综合评价

采用土培法,对苗期45份偃麦草(Elytrigia repens)种质进行递进式NaCl胁迫,在150 mmol/L及300 mmol/L NaCl盐胁迫下对其枯黄率、地上生物量、叶片K~+含量、叶片Na~+含量及叶片K~+/Na~+进行综合评价。结果表明,随着盐胁迫的增加,偃麦草的枯黄率、Na~+含量均呈上升趋势,而地上生物量、K~+含量、K~+/Na~+呈下降趋势。隶属函数综合评价及聚类分析表明,材料E48为耐盐性种质,材料E25、E26、E19、E28、E04、E23、E03、E08为不耐盐种质,其余耐盐性居中。     

菌根提高植物耐盐性机理的研究

综述了盐胁迫环境下菌根对植物耐盐性的影响,指出了菌根主要通过以下几个方面提高宿主植物的耐盐性:促进植物对K~+的吸收来调节K~+/Na~+平衡,进而维持细胞内离子平衡;增强植物对营养元素的吸收;增强宿主植物对水分的吸收,缓解由盐胁迫引起的生理干旱;调节组织渗透平衡,减少宿主植物对Na~+和Cl~-的吸收;增加宿主植物的抗氧化胁迫能力。     

不同水稻基因型苗期NO_3~-吸收动力学特征及其受吸收液中NH_4~+的影响

 采用水培方法研究了 12个水稻品种和 2个旱稻品种在苗期 (2 0d)的NO3 -吸收动力学特性及添加吸收液中NH4+ 对NO3 -吸收的影响。结果表明 ,NO3 -吸收的最大速率 (Vmax)为 :旱稻 >水稻 ,籼稻 >粳稻 ,杂交稻 >常规稻。NH4+ 对NO3 -吸收Vmax的影响在基因型间有较大差异 :籼稻受影响小于粳稻 ,杂交稻小于常规稻 ,旱稻基本不受影响。NH4+ 对个别籼稻和旱稻品种的NO3 -吸收甚至有促进作用。NH4+ 对所有供试水稻基因型NO3 -吸收的Km 值影响均很小 ,说明NH4+ 对NO3 -吸收的影响可能主要在于影响细胞膜上NO3 -载体的运转速率而非吸收位点与NO3 -之间的亲和性