NO介导的Ca2+信号对渗透胁迫下紫花苜蓿幼苗光合特征及抗性的影响

以紫花苜蓿幼苗为材料,用聚乙二醇(PEG-6000)作为渗透介质人工模拟干旱条件,外源喷施NO供体硝普钠(SNP)、钙信号试剂CaCl₂、NO抑制剂亚甲基蓝(MB)和Ca²⁺通道阻断剂LaCl₃,对紫花苜蓿幼苗光合特征、抗氧化酶活性及过氧化物酶(POD)同工酶图谱进行研究,探讨了渗透胁迫下NO介导的Ca²⁺信号对紫花苜蓿幼苗光合作用及抗氧化能力的影响。结果表明:在渗透胁迫条件下,施加SNP、CaCl₂均能够有效缓解叶片叶绿素a、类胡萝卜素及总叶绿素含量降低,提高叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)及气孔限制值(L_s),而对胞间CO₂浓度(C_i)没有缓解作用。SNP、CaCl₂及SNP+CaCl₂处理提高了幼苗叶片中抗氧化酶活性和脯氨酸含量,降低了丙二醛(MDA)含量。其中共处理时效果最为显著,第4天 SOD、POD、CAT活性较PEG处理升高了39.29%、30.41%和56.24%,脯氨酸含量增加了45.59%,MDA含量降低了45.59%。POD同工酶图谱在第4天时酶谱带数最多,POD活性最强,且SNP+CaCl₂共处理下出现新酶带。而添加外源NO的同时添加Ca²⁺通道阻断剂LaCl₃,紫花苜蓿幼苗光合速率、抗氧化酶活性及脯氨酸含量均降低,丙二醛含量增加,添加Ca²⁺信号的同时施加NO抑制剂MB也具有相同的作用,说明Ca²⁺信号参与NO信号转导过程并相互作用共同调节渗透胁迫下紫花苜蓿幼苗的生理应答响应。     

盐胁迫对菘蓝幼苗生长和抗性生理的影响

以“定蓝1号”为试验材料,采用不同浓度NaCl溶液(0,30,60,90,120和150 mmol·L^-1)对菘蓝幼苗进行处理,胁迫14 d后测定了其生长指标、生物量积累、叶片相对含水量、根系活力、根质膜透性、渗透调节物质含量以及抗氧化酶活性等指标,分析不同程度盐胁迫对菘蓝幼苗生长和抗性生理的影响。结果表明:NaCl胁迫对菘蓝幼苗株高和根长都有抑制作用,对根和叶的物质积累也有显著影响,并随浓度的递增呈降低的趋势;菘蓝幼苗叶片相对含水量和根系活力均随NaCl浓度的增加呈现下降趋势,而根质膜透性、叶片脯氨酸含量则呈升高趋势;丙二醛(MDA)含量、组织自动氧化速率(RAD)、过氧化物酶(POD)活性和超氧化物歧化酶(SOD)活性都随NaCl浓度的增加呈先升高后降低的趋势。但当NaCl浓度低于90 mmol·L^-1时,菘蓝幼苗的生长没有受到盐胁迫的明显抑制,根系活力降低不明显,脯氨酸、丙二醛含量和保护酶活性也未显著升高,说明菘蓝幼苗对低浓度盐环境具有一定的耐受性。     

人工改造野生大豆GsDREB2基因对植物耐盐和耐渗透胁迫能力的影响

DREB (dehydration responsive element binding protein)转录因子是一个干旱应答元件的结合蛋白,它能特异结合启动子中含有DRE/CRT顺式元件,激活逆境诱导基因的表达,调控植物对干旱、低温、高盐、高温等胁迫的耐逆性。大量研究表明DREB转录因子在信号传导、作用机理及基因表达方面存在复杂性。为了野生大豆来源GsDREB2基因能更有效地发挥功能,人工突变该基因的负向调节结构域(negative regulatory domain, NRD,140~204),经改造命名为GsDREB2-mNRD。在酵母中比较全长基因(FLDREB2)和GsDREB2-mNRD转录激活和与DRE元件结合的能力,并验证GsDREB2-mNRD核定位情况。分别将FLDREB2和GsDREB2-mNRD转化拟南芥,通过拟南芥幼苗期盐胁迫和渗透胁迫试验,比较GsDREB2-mNRD和FLDREB2在提高植物耐盐和渗透胁迫方面的差异。结果表明,GsDREB2基因内部存在着负向调节结构域(NRD),抑制了GsDREB2转录激活功能和DRE元件结合的特性;经改造的GsDREB2基因依然能定位在细胞核;超量表达GsDREB2-mNRD基因的拟南芥耐盐和渗透胁迫能力明显强于非转基因对照,也高于FLDREB2基因超表达的拟南芥;野生大豆来源的GsDREB2基因NRD结构域的缺失可增强该基因在植物耐盐、渗透胁迫等逆境胁迫下的功能。     

低温胁迫对狗牙根生理及基因表达的影响

以耐寒性差异较大的杂交狗牙根品种运动百慕大、天堂419和普通狗牙根品种保定狗牙根为试验材料,分析了昼夜温度为适温(30 ℃/25 ℃)、亚适温(18 ℃/12 ℃)、冷害(8 ℃/4 ℃)和冻害(4 ℃/-4 ℃)4种温度处理下,低温对狗牙根生长速率和草坪质量、MDA含量、叶绿素荧光(F_v/F_m)、光合作用(P_n、G_s、C_i、T_r)、H₂O₂和O2·-含量、抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT、APX)、抗氧化酶及耐寒相关基因(CBF1、COR、LEA)表达的影响。结果表明,随着温度的降低,狗牙根草坪质量、生长速率、F_v/F_m和光合作用显著下降,但在耐寒性强的运动百慕大中下降幅度较小;低温下叶片MDA和H₂O₂含量及O2·-产生速率显著升高,其中在耐寒性弱的保定狗牙根中升高程度更大;狗牙根叶片抗氧化酶活性及抗氧化酶基因的表达水平随着处理温度的下降而显著升高,其中在运动百慕大中更为明显;狗牙根CBF1、COR和LEA基因表达量随着温度的下降而显著升高,尤其是在耐寒狗牙根运动百慕大中更为显著。低温诱导的抗氧化酶和耐寒相关基因上调表达,增强了细胞内的抗氧化防御,有助于狗牙根植株维持较高的光合作用和细胞膜稳定性,延缓叶片的衰老,从而提高了狗牙根的抗寒能力。     

过量表达甘菊CBF1基因提高拟南芥抗旱耐盐能力

CBF是一类植物特异性、具有多种功能的转录因子。本研究将从甘菊(Chrysanthemum lavandulifolium)中分离的ClCBF1基因构建到植物表达载体pBI121上,并采用农杆菌介导的花序浸染法对拟南芥(Arabidopsis thaliana)进行遗传转化,共获得4个转基因株系经过抗性筛选和RT-PCR验证,对其中表达量较高的3个转基因株系进行研究,结果表明:在150mmol·L~(-1)甘露醇培养基中转基因拟南芥的种子萌发率和根长平均为野生型的2.0倍和1.2倍,在150mmol·L~(-1) NaCl培养基中转基因拟南芥种子萌发率和根长平均为野生型的1.1倍和1.4倍;在干旱和盐胁迫条件下,转基因拟南芥幼苗的成活率高于野生型,并且超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性显著高于野生型(P0.05),丙二醛(MDA)含量及相对电导率显著低于野生型植株(P0.05)。说明ClCBF1基因在拟南芥受到干旱和盐胁迫过程中发挥一定作用。     

不同盐胁迫水平下硅对高羊茅幼苗生物量、酶活性和渗透调节物质的影响

采用盆栽试验研究了高羊茅(Festuca arundinacea)幼苗在不同盐浓度胁迫下生物量、抗氧化酶活性和渗透调节物质对硅的响应。结果显示,随盐浓度增加高羊茅生物量逐渐降低,而盐浓度小于50 mmol·L~(-1)或大于250mmol·L~(-1)时,硅对高羊茅生物量没有明显影响,盐浓度介于50到250mmol·L~(-1),硅显著提高了高羊茅生物量(P0.05)。随着盐浓度增加过氧化氢酶(CAT)活性呈上升趋势,过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性先上升后下降,添加硅虽然提高了POD、SOD和CAT活性,但不同酶显著增加时盐浓度存在一定的差异。可溶性糖和可溶性蛋白含量随着盐浓度的增加呈先上升后下降的趋势,丙二醛含量呈上升趋势,盐浓度为200和250mmol·L~(-1)时,可溶性糖和可溶性蛋白含量达到峰值,添加硅均降低了高羊茅体内可溶性糖、可溶性蛋白和丙二醛含量。上述结果表明,硅对高羊茅适应盐胁迫能力的影响在盐浓度间存在分异,过低或过高盐浓度时,硅对高羊茅适应性没有显著影响,中盐浓度时,硅能通过增强高羊茅体内的抗氧化酶活性、改善渗透调节过程和降低膜质氧化来增强其对盐胁迫的适应性。     

温度和水分对赖草种子萌发的影响

利用聚乙二醇(PEG)试剂室内模拟不同干旱(0、-0.10、-0.20、-0.40、-0.80、-1.60 MPa)和温度(10、15、20、25、30℃)环境条件,对西藏班戈县野生型赖草(Leymus secalinus)种子萌发特性进行研究。结果表明,赖草种子在恒温10~30℃和变温10~30℃均能萌发.恒温25℃处理下,种子萌发达到了最佳响应;恒温15℃和变温20/30℃处理对赖草种子发芽率具有显著影响(P0.05),而恒温10和30℃对赖草种子发芽率具有极显著影响(P0.05);随着PEG渗透势的增加,赖草种子发芽率、发芽指数、活力指数和胚芽长均出现了不同程度的下降现象,而胚根则表现为先升后降的变化现象。25℃和蒸馏水处理下,野生赖草种子萌发效果最佳;而在25℃和-0.10~0 MPa渗透势处理下,赖草种子胚根优于胚芽生长。     

垄作模式下甜高粱对农田渍害胁迫的响应

我国长江中下游地区常年降水较多,易形成农田渍害。为探究渍害胁迫对甜高粱(Sorghum dochna)产量性状和抗氧化酶系统的影响,设计了平作和垄作两个处理,在甜高粱三叶期对其进行渍水处理,测定并比较各处理的抗氧化酶系统活性和产量性状。结果表明,苗期遭受渍害胁迫,垄作处理下甜高粱的茎粗、单株干重、叶数、叶面积指数均显著高于平作(P0.05)。株高和茎叶比在两个处理间无显著差异(P0.05);与平作处理相比,渍害胁迫下甜高粱叶片的抗氧化酶[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)]活性更强。研究表明,垄作耕作方式能够提高甜高粱耐受渍害胁迫的能力,获得更高的产量。     

燕麦萌发耐盐性及指标筛选

为了探索燕麦(Avena spp.)种子的耐盐萌发特性和盐胁迫下品种间的耐盐差异,本研究以国内推广面积较大的8个皮燕麦(Avena sativa)和2个裸燕麦(A.nuda)品种种子为研究对象,对不同NaCl浓度胁迫条件下种子的萌发指标进行测定并分析。结果表明,燕麦品种间耐盐胁迫差异显著(P0.05),皮燕麦耐盐性高于裸燕麦,皮燕麦以青海444和贝勒耐盐性最高,裸燕麦花早2号优于坝莜1号。主成分分析结果表明,主成分1主要包括平均萌发时间、萌发指数、活力指数、根长和苗高,代表萌发速率综合指标(59.96%),主成分2主要包括发芽率和萌发整齐性指数,代表比率综合指标(18.27%),二者共同可解释盐胁下6个萌发指标的78.20%方差变异。因此,评价盐胁迫下燕麦萌发特征时,首选萌发速率综合指标。在高盐地区燕麦种植时,首选为皮燕麦种子,其次选择耐盐性强的裸燕麦品种。     

克隆植物蛇莓相连分株对异质性盐胁迫的可塑性响应

以相同基因型的蛇莓(Duchesnea indica)无性系为材料,选取长势均一的相连分株,以断开状态下分株为对照,对相连分株的姊株进行不同浓度(0、100、200、300mmol·L-1)NaCl的处理,在胁迫第14天时,测定异质盐胁迫下相连两分株的生物量、相对含水量、细胞膜透性和过氧化氢含量变化。结果表明,在连接与断开状态下,随着NaCl浓度的升高与胁迫时间的延长,受胁迫蛇莓姊株生长均受到抑制,相对含水量逐渐下降,细胞膜透性增大,过氧化氢含量上升。但整体上,匍匐茎相连的姊株比断开的姊株受到胁迫程度较轻。在姊株受胁迫的相连分株中,未受到NaCl处理的妹株与对照相比,其生物量、相对含水量与细胞膜透性并未受到显著影响;而妹株叶片中过氧化氢含量随姊株处理浓度的升高而增大。