2022 年 2 期目录

  目的  SPL（SQUAMOSA promoter binding protein-like）是植物特有的转录因子,参与植物幼年期向成年期的转变、营养生长向生殖生长的转变、花发育、孢子发生、叶片和根发育、逆境响应等多个过程,在植物的生长发育过程中起着非常重要的作用。探究白桦中BpSPL6基因启动子区的顺式作用元件,以及该启动子在正常和胁迫条件下的表达模式,可为进一步研究BpSPL6基因的功能提供参考,也可为了解白桦的抗逆机制提供依据。  方法  以本实验室组培白桦的总DNA为模板,经PCR克隆了BpSPL6基因上游1 703 bp的启动子序列,用PLACE和Plant CARE在线软件分析启动子区的顺式作用元件。构建BpSPL6基因启动子驱动GUS报告基因的植物表达载体并转化拟南芥,探究其组织表达特性和胁迫条件下的表达模式。  结果  PCR成功克隆了BpSPL6基因上游1 703 bp的启动子序列,对启动子区的顺式作用元件预测发现除了含有核心启动元件TATA-box、CAAT-box外,还包括2种特异组织表达元件（根、花粉）,10种激素响应元件（生长素、赤霉素、水杨酸、脱落酸）,4种脱水响应元件等。对转基因拟南芥进行GUS染色结果表明,BpSPL6基因启动子驱动的GUS基因在转基因拟南芥中的表达具有时空特异性。在拟南芥的整个发育过程中,BpSPL6基因启动子驱动GUS基因在真叶叶片中表达,但是表达部位不同。随着叶片的生长,首先在叶片的顶端表达,随后扩展到叶片的叶脉并直至整个叶片,并且表达量逐渐升高。同时BpSPL6基因启动子驱动的 GUS 基因在拟南芥营养生长时期的根部都有表达。并且经氯化钠和甘露醇胁迫后其表达量降低。对比两种胁迫,受到氯化钠胁迫后GUS基因的表达量变化更大,说明对氯化钠胁迫的响应更加强烈。  结论  BpSPL6基因可能参与了植物的叶片、根发育以及对盐和干旱胁迫的响应。      

高温干旱复合胁迫对夏玉米产量及光合特性的影响

【目的】气候变化导致全球变暖,高温、干旱等极端天气频发,且生产中高温干旱时常相伴发生。本研究旨在探讨不同生育时期高温干旱复合胁迫影响夏玉米产量和光合特性的生理机制。【方法】选用DH605为试验材料,设置不同生育时期高温（T）、干旱（D）以及高温干旱复合（T-D）处理。2019年于三叶期（V3）、拔节期（V6）和抽雄期（VT）进行,2020年于三叶期（V3）、大喇叭口期（V12）和抽雄期（VT）进行,以自然温度和正常水分处理为对照（CK）。研究不同生育时期高温干旱复合处理对夏玉米产量、光合特性以及干物质的积累与分配的影响。【结果】不同生育时期高温干旱复合胁迫处理后,夏玉米LAI和SPAD值均显著降低,光合性能下降,净光合速率（P_n）显著降低。其中VT时期复合胁迫对P_n影响最显著,VT时期的T-D处理的P_n较CK平均下降39.0%,且高温干旱复合处理后夏玉米净光合速率的下降幅度大于高温、干旱等单一胁迫。高温干旱复合处理引发夏玉米光合性能降低,导致夏玉米干物质积累能力及向籽粒分配比例的下降,进而导致产量显著降低。2019年V3、V6、VT时期的T-D处理的产量较CK分别降低27.4%、18.3%和66.5%;2020年V3、V12、VT时期的T-D处理的产量较CK分别降低14.5%、14.6%和68.7%。【结论】不同生育时期的高温干旱复合胁迫导致夏玉米叶面积指数和叶绿素含量降低,气体交换受抑制,光合性能下降,导致光合同化物的积累与分配受阻,产量显著降低。其中,抽雄期遭受高温干旱复合胁迫后对夏玉米产量和光合特性的影响最大,且复合胁迫对其影响大于单一胁迫。     

刺槐幼苗非结构性碳水化合物对NaCl胁迫的动态响应

【目的】研究NaCl胁迫下的刺槐非结构性碳水化合物(NSC)动态变化,揭示其对NaCl胁迫的适应机制,为刺槐林经营管理提供依据。【方法】以1年生刺槐苗为研究对象,通过盆栽试验,研究不同NaCl浓度(0、1.5‰、3‰、4.5‰)下苗木的相对生长速率、生物量分配和NSC含量的变化规律。【结果】1)随着土壤NaCl浓度增加,刺槐苗木的地径和苗高相对生长速率显著降低;随着NaCl胁迫持续时间增加,叶生物量的增速逐渐降低,而根生物量增速变化不显著,导致叶生物量比显著降低,根生物量比和根冠比显著增加。2)随着土壤NaCl浓度的增加,粗根、细根、茎和叶中的NSC(可溶性糖、淀粉)含量在土壤NaCl浓度3‰以下梯度间差异不显著,但达到4.5‰各个器官中的NSC含量均显著下降,粗根的淀粉含量显著高于细根、茎和叶。3)相关分析表明,地径和苗高相对生长速率与叶生物量比、粗根可溶性糖呈显著正相关(P<0.05),与根生物量比和根冠比呈极显著负相关(P<0.01);粗根淀粉与细根可溶性糖和茎可溶性糖、茎淀粉与茎可溶性糖有着显著正相关(P<0.05),说明NSC动态变化影响生物量分配进而影响器...     

NaCl和PEG胁迫对不同大小刺槐种子萌发和幼苗生长的影响

【目的】研究盐和干旱胁迫下不同大小刺槐种子的萌发规律,提出合适种子大小与胁迫程度的选配建议,为刺槐优良苗木的培育提供参考。【方法】利用土壤筛,将种子分为大粒、中粒和小粒3个等级,明确每个等级种子大小特征、千粒质量和吸胀率。用NaCl和PEG 6000模拟盐和干旱胁迫,配制不同渗透势(0、-0.05、-0.15、-0.30、-0.49 MPa)的NaCl、PEG溶液。将不同大小的种子放置在光照培养箱内进行萌发试验,分析种子的萌发特征、幼苗生物量和根系发育,并比较不同大小种子在萌发中的可塑性。【结果】1)大粒和中粒种子的吸胀率显著大于小粒种子,中粒与小粒种子的千粒质量对比大粒种子分别降低22.01%、61.72%。2)随胁迫程度的增加,发芽率、发芽指数、活力指数显著降低,平均发芽时间显著增加;幼苗含水量、生物量、根长、根表面积、比根长、比根表面积显著降低。盐胁迫处理比干旱胁迫有着高的发芽率、发芽指数、活力指数、幼苗含水量,但在根干重、根冠比、根长、根表面积、比根长、比根表面积上低于干旱胁迫的。在各个指标的胁迫指数上,盐胁迫高于干旱胁迫的。3)在整个萌发过程中,大粒和中粒种子与小粒种子相比,...     

不同繁育方式的桑树对淹水胁迫的生理生态响应差异

【目的】研究淹水胁迫下不同繁育方式桑树的叶片光合生理参数、渗透调节物质和保护酶系统的动态变化,揭示不同繁育方式桑树对水淹逆境的响应策略及差异,为桑树在消落带逆境的生态修复应用提供理论基础。【方法】选择嫁接、扦插繁殖的蜀果（SG）和澳玉（AY）桑苗,通过套盆模拟水淹胁迫（ys）,在0、3、7、12、18天测定桑树叶片的光合参数、叶绿素含量、渗透调节物质含量（可溶性蛋白质、可溶性糖、脯氨酸、丙二醛）及叶片保护酶活性（超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化酶）的动态变化,探讨不同繁育方式桑树对水淹逆境的响应差异。【结果】1)叶绿素含量随水淹天数增加而下降,但不同品种桑苗之间有差异（P>0.05）; 2) CK处理叶片的净光合速率（P_n）日变化呈双峰曲线,而ys处理的桑苗呈单峰曲线,且扦插繁育的值大于嫁接繁育（P>0.05）,桑树叶片光合参数动态变化结果显示,各处理桑树叶片、气孔导度（G_s）和蒸腾速率（Tr）随水淹胁迫时间的延长呈先下降后上升趋势,且扦插繁育值大于嫁接繁育（P>0.05）; 3)随着水淹时间延长,各处...     

核桃JrTT1-1启动子不同长度片段响应干旱的活性分析

  目的  TTl是C2H2-ZFP（WIP型锌指结构）类转录因子调控蛋白,核桃JrTT1-1基因启动子含有干旱响应元件,具有调控干旱胁迫的功能。本研究通过分离JrTT1-1基因不同长度启动子片段并对其受干旱胁迫后的表达活性进行分析,探讨JrTT1-1基因响应干旱胁迫的机制。  方法  根据WRKY顺式作用元件的分布,将JrTT1-1基因启动子分为1 002 bp（?1 ~ ?1 002）、720 bp（?1 ~ ?720）、448 bp（?1 ~ ?448）、174 bp（?1 ~ ?174）、149 bp（?1 ~ ?149）5个片段,分别记为S1、S2、S3、S4、S5。用S1、S2、S3、S4、S5分别替换pCAMBIA1301载体的CaMV35S启动子构建重组载体,通过农杆菌介导的蘸花法转化拟南芥,经潮霉素筛选、PCR验证及GUS基因表达分析确定后培养至T3代。对不同生长期不同组织进行GUS酶活性测定,评价不同片段的时空表达活性。将S1、S2、S3、S4、S5转基因植株种子萌发生长30 d进行干旱处理（50 mmol/L甘露醇）,未干旱处理的设为对照（CK）,分析整株、根及地上部分GUS酶活性,评价不同片段响应干旱的差异。  结果  正常生长条件下,S1、S2、S3、S4、S5转基因拟南芥在不同生长时期、不同组织器官中均能检测出GUS酶活性,但不同片段GUS活性具有差异,且随着片段变短,活性降低;但S1和S2之间的差异不显著。比较成熟种子、鲜种子、35 d根、茎、叶、花的GUS活性,发现不同组织之间也有区别,体现了5个片段的组织表达特异性。与CK相比,干旱胁迫下,5个片段整株、根和地上部分的GUS活性均显著提高,其中干旱胁迫后S1、S2、S3、S4、S5全株的GUS活性分别为CK的1.50、1.46、1.47、1.46、2.23倍,根GUS活性分别为CK的1.29、1.29、1.28、1.53、1.36倍,地上部分GUS活性分别为CK的1.62、1.59、1.57、1.59、2.30倍。  结论  JrTT1-1基因启动子片段的表达活性与其长度呈正相关,每个长度启动子片段活性具有根、茎、叶、花、种子等组织特异性;WRKY元件及其数量可能与干旱胁迫调节作用相关,且JrTT1-1启动子在干旱胁迫下的表达也具有组织差异性。      

中华金叶榆盆栽苗对干旱胁迫的生理响应 与转录组分析

为研究中华金叶榆（Ulmus pumila ‘Zhonghua Jinye’）幼苗在干旱胁迫下的生理响应及分子机制。试验采用盆栽中华金叶榆苗人工模拟控水法进行干旱胁迫处理（对照组、中度和重度干旱胁迫组的土壤含水量分别保持在田间含水量的80%、40%、20%）,分别在胁迫0、10、20、30 d测定中华金叶榆的相对电导率、丙二醛含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量以及光合指标,并在胁迫30 d时进行转录组测序分析。结果表明：随着干旱胁迫时间的延长,叶片的相对电导率、丙二醛含量、可溶性糖含量逐渐上升,净光合速率、蒸腾速率和气孔导度逐渐下降,可溶性蛋白含量先上升后下降,胞间CO₂浓度先下降后上升。GO功能注释发现,差异表达基因（DEGs）主要富集在分子功能中;KEGG富集分析显示,光合作用是中度胁迫特有的能量代谢通路,核糖体通路在重度胁迫下显著富集。中度、重度胁迫分别有661个、1 945个DEGs,有179个共有DEGs。qRT-PCR验证表明,8个DEGs在不同程度胁迫中的表达情况与转录组分析的结果基本一致,证明转录组数据的可靠性。干旱胁迫下渗透调节物质的积累起到积极...     

硅对植物抗逆性影响的研究进展

硅作为有益元素,具有促进植物生长、提高作物产量的作用,同时硅在增强植物抗逆性方面也发挥着重要作用。为进一步探究硅增强植物抗逆性的深层作用机制,本文综述了硅增强植物抵御生物胁迫（包括病原菌、害虫等）及非生物胁迫（干旱、盐害、重金属等）方面的研究进展,认为硅可通过改善植物形态、平衡养分吸收、调节激素代谢、改良土壤性状等多种作用机制缓解胁迫。针对硅的未来研究方向进行了展望,如硅抵抗各种胁迫的耦合机制,深入研究硅提高植物抗逆性的生物化学及分子机制以及加强新型硅肥及配套施用技术的研发。     

铅胁迫对澳洲坚果幼苗生长及生理特性的影响

为探究澳洲坚果(Macadamia integrifolia)对土壤铅胁迫的耐受性,以3年生澳洲坚果实生苗为材料,研究不同浓度铅处理下(0、200、400、800、1200、1600和2000 mg/kg)澳洲坚果幼苗生长及生理特性的变化.结果表明,除地径增量和可溶性糖含量外,铅浓度对澳洲坚果幼苗生长及生理特性均影响极显著.随铅浓度升高,幼苗株高和地径增量、叶绿素含量、可溶性蛋白和游离脯氨酸含量及SOD和POD活性均呈先升后降的趋势;可溶性糖含量呈先降后升的趋势;MDA含量逐渐上升.澳洲坚果幼苗对1200 mg/kg以下的铅胁迫有一定抗性;1200 mg/kg以上会对其造成毒害,抑制其生长.     

矮砧密植苹果光合特性及产量对水分的响应

【目的】 研究灌水量对新疆南疆矮砧密苹果光合特性、产量及水分利用效率的影响。【方法】 以5 a生皇家嘎啦(Royal Gala)为试验树种,常规灌溉果园为对照处理(CK),灌水定额为5.14 mm,共设置5个灌水定额,即W₁(13.5 mm)、W₂(18 mm)、W₃(22.5 mm)、W₄(27 mm)及W₅(31.5 mm),分析苹果光合特性、产量及水分利用效率对水分的响应机制。【结果】 不同灌水量下的苹果净光合速率、气孔导度和蒸腾速率日变化均呈单峰曲线,并在10:00达到峰值,而胞间CO₂浓度变化规律则相反,呈倒“V”型,在10:00时处于最小值。光合指标日均值随着灌水量的增加呈先增后减的趋势,且净光合速率、气孔导度及蒸腾速率均以W₄处理最高,W₃处理次之;与CK相比,W₃处理和W₄处理,叶片瞬时水分利用效率分别提高了5.06%和3.37%;苹果产量则随着灌水量的增加呈先增加后降低的趋势,W₄处理产量最高,但与W₃处理差异不显著,分别较CK增加了17.01%和14.94%,且灌溉水利用效率较CK分别提高7.23%和26.33%。【结论】 新疆南疆矮砧密植5 a生皇家嘎啦苹果灌溉定额为472.5 mm,灌水次数21次时,苹果产量较高,较常规灌溉果园节约灌水9.06%的灌溉。