Identification of CIMMYT spring bread wheat germplasm maintaining superior grain yield and quality under heat-stress

Unpredictable temperatures and rainfall associated with climate change are expected to affect wheat (Triticum aestivum L.) production in various countries. The development of climate-resilient spring wheat cultivars able to maintain grain yield and quality is essential to food security and economic returns. We tested 54 CIMMYT spring bread wheat genotypes, developed and/or released over a span of 50 years, in the field for two years under optimum sowing dates, as well as using two delayed sowing dates to expose crops to medium and severe heat-stress conditions. The grain yield and yield components were severely affected as the heat-stress increased. Two contrasting groups of 10 lines each were identified to determine the effect of heat-stress on bread-making quality. The first set included entries that produced high yields in optimal conditions and maintained higher yields under heat-stress (superior-yielding lines), while the second set included genotypes that did not perform well in the environment with high temperature (inferior-yielding lines). We identified genotypes exhibiting bread-making quality stability, as well as the quality traits that had higher correlation with the loaf volume in the environment without stress and under heat-stress. Of all the quality traits tested, dough extensibility (AlvL) and grain protein content had a significant influence in heat-stress adaptation. Most of the lines from the superior-yielding group were also able to maintain and even improve quality characteristics under heat-stress and therefore, could be used as parents in breeding to develop high-yielding and stable quality wheat varieties.     

不同甘蔗品种对低温胁迫的生理响应及耐寒性综合评价

本研究以甘蔗的3个杂交品种（ROC22、Co281、KQ01-1390）和3个原种（28NG16、57NG155、96NG16）为供试材料,研究低温胁迫对成熟期蔗株的形态、叶片的质膜相对透性、蔗茎的渗透调节物质含量及抗氧化酶活性等指标的影响,并对6个品种甘蔗耐寒性进行评价。结果表明：经-3 ℃夜间低温处理3 d后,甘蔗植株均出现叶片干枯、卷曲,生长点损伤或坏死变黑,蔗茎侧芽发黑、变软等症状,纵剖蔗茎可明显看到茎内组织呈水煮状,蔗叶相对电导率上升,蔗茎丙二醛（MDA）、脯氨酸（Pro）含量和过氧化氢酶（CAT）活性均上升,蔗茎超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性下降。通过隶属函数法综合评价,6个甘蔗品种耐寒能力依次为：KQ01-1390>Co281>ROC22> 28NG16>57NG155>96NG16,可见供试材料中的甘蔗原种对低温胁迫反应敏感,耐寒性比杂交品种弱。     

外源氯化钙对低温胁迫下胡椒抗寒生理指标的影响

以中国胡椒主栽品种‘热引1号’胡椒为材料,设置4个不同浓度氯化钙（7、14、21、28 mmol/L）处理,以去离子水为对照,低温胁迫4 d（10 ℃/5 ℃,12 h/12 h）,恢复培养6 d（28 ℃/20 ℃,12 h/12 h）,观察表型并测定各处理的光合参数、抗氧化酶活性及渗透性物质含量变化情况。结果表明：7 mmol/L氯化钙处理胡椒可以改善寒害表型,随氯化钙浓度升高寒害表型逐渐加重;外施7 mmol/L氯化钙能够显著改善胡椒的净光合速率,随氯化钙浓度升高,净光合速率越来越低,氯化钙浓度过高时（达到28 mmol/L）净光合速率低于CK;与CK相比,外施7 mmol/L氯化钙能够显著提高抗氧化酶活性、增加可溶性糖含量、降低丙二醛含量。随处理浓度升高,抗氧化酶活性和可溶性糖含量越来越低,丙二醛含量越来越高。本研究结果为胡椒生产上抗寒技术指导和抗寒分子育种提供了参考。     

云南2种野生苜蓿资源对酸铝胁迫的响应分析

以云南2种野生苜蓿资源为材料,采用水培法研究酸铝胁迫对幼苗生长的影响。通过分析酸、铝单一及复合处理下幼苗根长、株高、生物量、根系活力、叶绿素和丙二醛含量、过氧化物酶和超氧化物岐化酶活性变化,比较2种苜蓿对酸、铝的耐性。结果显示：随着酸度的增加,天蓝苜蓿和紫花苜蓿幼苗的生长均受抑制,pH 7.0和pH 3.0处理对比分析,天蓝苜蓿在根长、株高、生物量、根系活力增幅比紫花苜蓿的增幅小;铝胁迫后,2种苜蓿在根长、株高、生物量、根系活力指标上均具有显著差异,且随着铝浓度的增大,受抑制越严重;酸、铝共同胁迫对2种苜蓿幼苗生长的影响大于单一胁迫对它的影响,pH 4.5,Al ³⁺浓度300 mg/L时,2种苜蓿生长受抑最严重。酸、铝单一胁迫及复合处理均显著影响2种苜蓿,但天蓝苜蓿对酸、铝及酸铝的耐性优于紫花苜蓿。     

文心兰HSP70基因的克隆及表达分析

为研究文心兰热激蛋白70基因（命名为OnHSP70）的分子特性及表达特点,以文心兰‘柠檬绿’（Oncidium hybridum ‘Honey Angel’）为材料,采用RT-PCR技术克隆OnHSP70,利用生物信息学方法分析其分子特性,通过qRT-PCR技术分析其在不同组织及不同非生物胁迫处理下的表达特点。生物信息学分析表明：该基因开放阅读框为1944 bp,编码647个氨基酸,翻译的蛋白为稳定蛋白,属于HSP70超家族,其蛋白二级结构由41.11%的α-螺旋、17.77%的延伸链、7.73%的β-转角和33.38%的无规卷曲组成,具有2个高度保守的功能域。聚类分析表明：该蛋白与铁皮石斛和深圳拟兰的HSP70亲缘关系较近。qRT-PCR分析表明：文心兰HSP70在4种不同组织器官中具有表达差异性,在花中的表达量最高;高温处理后基因的表达量明显上升;40 ℃高温胁迫4 h时表达量达峰值;茉莉酸甲酯及水杨酸处理时表达量呈现下调响应。本研究为后期该基因功能研究及提高文心兰对高温的适应性提供理论基础。     

植物液泡膜H+-ATPase和H+-PPase研究进展

植物液泡膜 ATP 酶（H+-ATPase）和液泡膜焦磷酸酶（H+-PPase）是液泡膜上两个含量丰富的蛋白，其功能的正常发挥在植物生长发育过程中扮演着重要角色。液泡膜 H+-ATPase 和 H+-PPase 水解底物释放能量，同时产生大量 H+由胞质泵入液泡内，形成细胞质与液泡间的 H+ 电化学势梯度，为多种溶质分子的跨膜主动运输提供驱动力，维持细胞内的离子稳态和渗透平衡，为细胞内各种生理生化反应的正常运行提供保障。此外，液泡作为植物细胞离子养分的储存库，其膜上 H+-ATPase 和 H+-PPase 能够通过改变其活性来调控硝酸盐在胞质和液泡间的分配比例，进而影响植物的氮素利用效率。在逆境胁迫条件下，提高液泡膜 H+-ATPase 和 H+-PPase 的活性有利于提高植株对逆境的适应能力，从而减少逆境胁迫对植株生长发育造成的不利影响。介绍了植物液泡膜 H+-ATPase 和 H+-PPase 的结构特征及其在植物生长发育过程中的生理功能，并对其在植物抵御非生物逆境胁迫过程中发挥的重要作用进行阐述，为进一步提高作物的氮素利用率及逆境适应能力提供方向。     

外源褪黑素对烟草幼苗抗旱性生理机制的影响

为研究喷施外源褪黑素对烟草幼苗不同程度干旱胁迫条件下的影响效应。以烟草幼苗为试验材料，探究喷施100 μmol·L-1外源褪黑素对干旱胁迫下幼苗的生长、光合特性、抗氧化酶活性以及渗透调节物质含量的影响。结果表明，干旱严重影响植物生长，喷施褪黑素缓解了干旱胁迫造成的植株生长抑制，并通过提高叶片叶绿素含量和净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr），降低胞间CO2浓度（Ci），同时增强超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）的活性，减少O-2和丙二醛（MDA）的含量，显著增加渗透调节物质的积累，以提高烟草幼苗的抗干旱胁迫能力，结果为褪黑素对烟草幼苗的抗旱性影响机理提供依据。     

硫化氢在植物中抵御非生物胁迫机制的研究进展

植物在生长发育过程中不可避免地受到各种生物或非生物胁迫。硫化氢(H2S)作为一种细胞信号分子，在植物体抵御冷热、重金属、盐、干旱等各种非生物逆境胁迫及与其他信号物质的互作等方面发挥重要作用。综述了H2S在植物体中通过基因调控、改变酶活性和蛋白质的表达、硫巯基化修饰、减轻氧化应激、与信号物质的互作等抵御非生物胁迫的作用机制，并展望了H2S在植物体中抵御非生物胁迫的作用机制。     

盐胁迫对刺榆种子萌发及幼苗生理特征的影响

为了研究刺榆种子及幼苗对盐胁迫的响应，采用培养皿纸上发芽法进行种子萌发并采用盆栽法进行幼苗培养，测定刺榆种子在不同浓度NaCl、Na2SO4、Na2CO3和NaHCO3处理下的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、相对盐害率，及幼苗丙二醛（malondialdehyde，MDA）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）及过氧化物酶（peroxidase，POD）变化规律。结果显示：①在试验设置盐浓度范围内，刺榆种子在NaCl＜30 mmol·L-1、Na2CO3＜10 mmol·L-1、Na2SO4＜20 mmol·L-1、NaHCO3＜20 mmol·L-1的盐胁迫下能够正常发芽，碱性盐（NaHCO3和Na2CO3）的危害大于中性盐（NaCl和Na2SO4）。②刺榆种子的相对盐害率均为正值，4种盐均存在不同程度的种子萌发抑制，不同种类盐分对刺榆种子萌发抑制表现为NaCl＜Na2SO4＜NaHCO3＜Na2CO3。③幼苗生长中，不同处理幼苗叶片内MDA含量呈逐渐上升的趋势，SOD活性和POD活性随浓度的增加呈先升高后降低的趋势。但当NaCl＜30 mmol·L-1、Na2CO3＜10 mmol·L-1、Na2SO4＜10 mmol·L-1、NaHCO3＜20 mmol·L-1时，刺榆幼苗内MDA含量和保护酶活性未发生显著变化。研究表明刺榆种子萌发与幼苗生长对低浓度盐环境具有一定的耐受性，高浓度盐环境会使种子丧失发芽能力阻碍幼苗生长。结果为刺榆在盐碱地的种植和推广提供理论依据。