羊草对不同盐碱胁迫的生理响应

用不同浓度的NaCl(0~700 mmol/L)和Na2CO3(0~200 mmol/L)对羊草进行胁迫处理,通过测定与生长相关的生理指标,从而分析了2种盐对羊草生长的胁迫作用特点。实验结果表明,羊草对NaCl、Na2CO3处理的最高耐受浓度分别是600和175 mmol/L。NaCl、Na2CO3处理不同程度地影响了羊草的营养生长以及物质代谢,具体表现为分蘖率、平均根茎数、相对含水量、相对生长率、叶绿素、氮含量的降低,其中以Na2CO3胁迫处理组尤为明显。NaCl、Na2CO3破坏羊草质膜功能,K 、电解质外渗率随着盐浓度的增加而增加,这一结果表明质膜的透性增大。TTC(红四氮唑)含量水平反映了NaCl、Na2CO3处理对羊草根系活力的影响,2种盐的处理降低了根系活力,特别是在Na2CO3处理组中,当Na 浓度超过200 mmol/L时,植株根系TTC含量几乎为0。以上各生理指标表明:NaCl、Na2CO3不同程度地影响了羊草生长、光合作用以及物质代谢,其中以Na2CO3处理更为严重。     

盐碱胁迫下羊草种子的萌发特性

时羊草Leymus chinensis种子在NaCl,Na2CO3和混合盐胁迫下的发芽率进行测定.在NaCl 12.5～600mmol/L,Na2CO312.5～150 mmol/L和混合盐37.5～250 mmol/L条件下羊草的发芽率均高于对照,在NaCl,Na2CO3浓度为1 2.5 mmol/L,混合盐75 mmol/L时发芽率最高,并且NaCl胁迫下的发芽率高于Na2CO3和混合盐,表明适宜的盐碱能促进种子发芽,中性盐更有助于促进种子发芽.方差分析表明羊草种子在3种胁迫下的发芽响应已产生分化,发芽率的变异系数为64.190 5%～66.625 5%.在不同环境条件下,羊草种子具有生态可塑性.     

羊草早期幼苗在盐、碱生境下生长与生理适应性的研究

为明确羊草早期幼苗在盐、碱生境下的适应机制,混合两种中性盐( NaCl∶Na2SO4=9∶1)与两种碱性盐(Na2CO3∶NaHCO3=9∶1)分别模拟不同强度的盐、碱胁迫条件,测量羊草幼苗在两种胁迫下的生长与生理指标变化.结果表明:与盐胁迫相比,羊草幼苗在碱胁迫下的生长量、鲜重及含水量下降幅度更大.盐、碱胁迫均造成幼苗Na+浓度与Na+/K+升高,K+浓度下降,碱胁迫下这三种指标变化幅度均大于盐胁迫.盐胁迫下,羊草幼苗大量积累Cl-,有机酸含量变化不大;碱胁迫下,Cl-、NO-3与H2PO-4均呈下降趋势,而有机酸则大量积累.另外,脯氨酸与可溶性糖含量随盐、碱胁迫强度的增加而增加,且碱胁迫下积累量更大.碱胁迫由于其高pH值对羊草早期幼苗生长的抑制作用更强,Cl与有机酸积累特征的差异表明,羊草早期幼苗在盐、碱生境下具有不同的生理适应策略.     

甜菜碱合成酶基因转化羊草的研究

以吉生1号羊草根茎为外植体诱导愈伤组织,通过基因枪法分别将甜菜碱合成酶基因CMO、BADH以及CMO)+BADH双价基因导人羊草中,用含有Na2CO3和NaHCO3碱性盐溶液的培养基进行筛选,得到了抗盐碱转化植株.对转化植株进行PCR扩增后电泳检测及Southern杂交,初步证明目的基因序列已经整合到羊草基因组中.在混盐高pH值胁迫下,羊草叶片甜菜碱含量的检测结果表明,转双基因植株的甜菜碱含量高于转BADH基因植株、转CMO基因植株及对照.     

Na2CO3与NaCl胁迫下星星草幼苗叶绿体保护酶活性的比较

用不同浓度的Na2CO3以及与之各个浓度分别对应等渗的NaCl处理星星草幼苗7 d后,测定幼苗渗透势、pH值、电解质外渗率、超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽转移酶(GST)、O2-.产生速率和丙二醛(MDA)含量。当基质渗透势相等时,Na2CO3的碱性盐浓度明显比NaCl的低,而pH值要高的多。与NaCl处理相比,Na2CO3胁迫使星星草幼苗渗透势、叶绿素含量下降幅度更明显。当培养基质渗透势较高时,NaCl和Na2CO3胁迫下的星星草幼苗叶绿体SOD和APX活性都呈上升趋势,随着基质渗透势的降低,酶活性也下降,但NaCl胁迫下星星草幼苗叶绿体保护酶活性比Na2CO3胁迫下的强。而Na2CO3胁迫下的相对电导率、O2-.产生速率和MDA含量高于NaCl胁迫的。这可能与Na2CO3胁迫的pH值较高,渗透调节能力较低,保护酶活性较弱,活性氧清除能力降低有关。     

移栽羊草在不同pH土壤上的生长反应及主要生理变化

采用人工配制的具有不同pH梯度(pH 7.15～10.48)的盐碱土进行盆栽试验,研究了2叶龄羊草幼苗的移栽成活率、成活后的生长状况以及主要生理指标的变化,初步探讨了羊草幼苗对不同盐碱胁迫的适应机理.结果表明,2叶龄羊草幼苗移栽后在重度盐碱土(pH 10.48)中的最终成活率为0%,在pH 7.15～10.17土壤中的成活率为70%～85%.移栽羊草幼苗株高、分蘖数、地上部干重的增长以及体内可溶性糖的积累在土壤pH 8.5左右(pH7.87～8.72)最大,但与对照(pH 7.15)无显著差异,可溶性糖含量的变化与羊草分蘖数以及地上部干重呈显著正相关.羊草地上部K 含量变化范围在13.4～21.0 mg/g,Na 在1.5～12.4 mg/g,K /Na 比值为1.1～13.7.K 含量随着土壤pH的升高而显著下降,与Na 含量呈显著负相关(r=-0.8045*),羊草地上部维持较高的K 水平可能是羊草耐盐碱的重要机制之一.     

东北碱化草地的主要盐分Na2CO3对羊草危害因素分析

通过生态模拟实验，分析了造成东北草地盐碱化盐分Na2CO3危害羊草的诸因素，旨在探讨Na2CO3对羊草危害作用的实质及其解决途径，分别对水培下的羊草苗施加10mmol/L Na2CO3，与其相应因素等强度的渗透、pH、Na^ 等单因素，以及Na2CO3加磷酸中和等不同的胁皖处理，7天后，测定日相对生长率、脯氨酸积累量，细胞相对透性、叶绿素含量及Na^ 、K^ 含量等胁变指标，通过比较不同处理下羊草的最大受害因素，其次才是钠离子效应，与前两者相比，渗透效应非常微弱，甚至可以忽略。用磷酸中和降低Na2CO3的高pH，可以明显抵消Na2CO3对羊草的危害作用。     

羊草种子萌发相关基因的筛选及表达分析

前期实验表明,变温处理(28 ℃ 12 h/16 ℃ 12 h)可显著提高羊草种子的萌发率,且羊草种子萌发中的第1天是接受变温信号的关键时期。以此为研究基础,结合羊草种子变温萌发的转录组测序数据,针对羊草种子萌发初期对变温处理的响应筛选出与种子萌发、休眠及低温相关的基因24个,利用测序结果中这些基因的RPKM值制作基因表达热图并分析其表达差异。以萌发率高、低的两种羊草种质的种子为材料,对24个基因在恒温12 h(28 ℃)和变温1 d(28 ℃ 12 h/16 ℃ 12 h)萌发处理中的表达分别进行了定量分析。结果表明,与恒温对照相比,变温处理12 h后,表达明显上调的基因有SAIN1,PP2C62,EXPB3,EXPB4,GA3ox,EXPA2和EXPA7,而表达明显下调的基因有bHLH49,GID1,ABI8,Chi1,11833,CBF3,NAC2,PP2C72,SAIN2和5423。通过进一步分析相关基因在高、低萌发率两个种质中表达的差异,筛选出其中可能与羊草种子萌发相关的基因有几丁质酶基因Chi1,转录因子基因CBF3,羊草新基因5423,赤霉素合成基因GA3ox,细胞松弛素蛋白基因EXPB4和羊草新基因SAIN1,将为下一步阐明羊草种子萌发的分子作用机理奠定基础。     

羊草种子萌发相关基因的筛选及表达分析

前期实验表明,变温处理(28℃12h/16℃12h)可显著提高羊草种子的萌发率,且羊草种子萌发中的第1天是接受变温信号的关键时期。以此为研究基础,结合羊草种子变温萌发的转录组测序数据,针对羊草种子萌发初期对变温处理的响应筛选出与种子萌发、休眠及低温相关的基因24个,利用测序结果中这些基因的RPKM值制作基因表达热图并分析其表达差异。以萌发率高、低的两种羊草种质的种子为材料,对24个基因在恒温12h(28℃)和变温1d(28℃12h/16℃12h)萌发处理中的表达分别进行了定量分析。结果表明,与恒温对照相比,变温处理12h后,表达明显上调的基因有SAIN1,PP2C62,EXPB3,EXPB4,GA3ox,EXPA2和EXPA7,而表达明显下调的基因有bHLH49,GID1,ABI8,Chi1,11833,CBF3,NAC2,PP2C72,SAIN2和5423。通过进一步分析相关基因在高、低萌发率两个种质中表达的差异,筛选出其中可能与羊草种子萌发相关的基因有几丁质酶基因Chi1,转录因子基因CBF3,羊草新基因5423,赤霉素合成基因GA3ox,细胞松弛素蛋白基因EXPB4和羊草新基因SAIN1,将为下一步阐明羊草种子萌发的分子作用机理奠定基础。     

盐碱胁迫冬油菜的主导因素分析

用4种盐分为A因素（NaCl、Na2SO4、Na2CO3和NaHCO3的依次盐分组成摩尔比为A1（1∶9∶9∶1）、A2（1∶1∶1∶1）、A3（9∶1∶1∶9）和A4（1∶1∶9∶9）与5种盐浓度为B因素（盐浓度B1、B2、B3、B4和B5 分别为10、20、30、40和50 mmol·L-1）的双因素试验,模拟20种不同盐度和pH的盐碱条件处理冬油菜“陇油6号”（Brassica campestris cv.Longyou No.6）的种子和幼苗7 d后,测定其种子发芽率、幼苗叶片细胞膜透性、丙二醛、脯氨酸、可溶性蛋白含量和根系活力等指标。结果表明,随着处理盐浓度的增加,种子发芽率、幼苗根系活力和可溶性蛋白含量降低,叶片细胞膜透性和脯氨酸的含量增加;降低和增加程度由A1～A4大体增强,不同盐组成处理间差异显著（P＜0.05）。用盐度(Na+)、pH值、CO32-和Cl-代表盐碱混合条件所有胁迫因素,胁迫因素与胁变指标间均具有高度线性相关性。pH值、盐度(Na+)和CO32-是盐碱混合条件对冬油菜胁迫的主导因素,而Cl-的胁迫作用也不可忽略。