盐旱胁迫下侧柏幼苗的生理响应及水杨酸的调控作用

以侧柏(Platycladus orientalis)幼苗为材料,采用根灌外施水杨酸的方式,探讨盐(200mM NaCl)旱(15%PEG6000)胁迫下侧柏幼苗的生长、叶绿素、活性氧代谢和渗透调节物质含量的响应变化以及水杨酸(0.5mM SA)对其的调控。结果显示:NaCl、PEG6000和NaCl+PEG6000三种胁迫处理抑制了侧柏幼苗的生长、叶绿素、抗氧化物酶(SOD和POD)活性和谷胱甘肽(GSH)含量,过氧化氢(H_2O_2)、丙二醛(MDA)、脯氨酸和可溶性糖含量显著增加,可溶性蛋白则降低,且均表现为复合胁迫介于单一胁迫之间,除GSH外,影响程度均为NaCl>NaCl+PEG>PEG;外施低浓度0.5mM水杨酸可提高侧柏幼苗的生长、叶绿素含量、抗氧化酶活性和GSH含量、渗透调节物质含量,并降低了H_2O_2和MDA积累。研究发现,盐旱复合胁迫对侧柏幼苗生理特性的影响并不是单一胁迫的简单叠加,与单一干旱胁迫相比,盐旱复合胁迫在一定程度上能够缓解干旱胁迫对侧柏幼苗生长的影响;一定浓度水杨酸同样能够有效缓解盐旱单一或复合胁迫对侧柏幼苗造成的生理伤害,提高其抗性。     

结缕草Zjlea3基因逆境响应模式及抗逆功能鉴定

为揭示结缕草LEA蛋白在植物逆境胁迫应答过程中的作用与功能,利用RT-PCR方法从日本结缕草Meyer中克隆得到一个lea基因,命名为Zjlea3,对其进行生物信息学分析。蛋白质理化性质分析结果表明:该基因编码产物包含177个氨基酸,预测分子质量为18.3 ku,理论等电点(pI)为5.63,为亲水性蛋白,含有9个特征性的11氨基酸基序,属于LEA蛋白中的第3组成员。聚类分析结果表明:Zjlea3蛋白与高粱、石茅等耐高温物种的同源蛋白亲缘关系最近。荧光定量PCR分析显示:在低温、干旱和高盐胁迫下,Zjlea3基因表达量均有上调,表达量峰值分别出现在72,24,72 h,其中受低温诱导上调幅度最大。转基因酵母抗逆性分析显示:转化Zjlea3基因的酵母细胞对冷冻、高盐和高渗胁迫的耐受能力显著提升。由此推测Zjlea3蛋白参与结缕草抵御低温、干旱和高盐等非生物胁迫的调控。     

不同水稻种质中渗透胁迫抗性基因DREB2A的遗传多样性分析

本研究旨在分析转录因子DREB2A基因在不同水稻种质中的遗传多样性,以期为水稻耐渗透胁迫遗传改良提供分子工具。利用单倍型分析、系统进化树、遗传距离和密码子偏好性分析,对85份不同类型水稻种质中DREB2A基因的功能性核苷酸序列变异及遗传多样性进行了研究。共鉴定出55个核苷酸变异位点,其中12个位于编码区,43个位于非编码区;鉴定出12个DREB2A等位基因型,其中来自非洲栽培稻(Oryza glaberrima)的3个等位基因型表现大片段变异;根据DREB2A基因的序列变异鉴定出39个单倍型,其中33个为新单倍型;将所有单倍型分为三组（Group I、II和III）,其中非洲栽培稻(Oryza glaberrima)中的10个单倍型单独分为一组(Group III);系统进化树、遗传距离和密码子偏好性分析均表明Group III与其他两组具有较大差异。对85份不同类型水稻种质中DREB2A基因的序列分析表明,非洲栽培稻(Oryza glaberrima)中的DREB2A等位基因在序列变异、系统进化关系和密码子偏好性方面均明显不同于其他种质材料中的等位基因。     

一氧化碳(CO)在植物体内的生理生化作用研究进展

为了促进一氧化碳(CO)在植物生理生化方面的研究,本文归纳了CO在植物体中的生物合成途径,CO作为信号分子对植物各种生理功能的调控,以及CO与其他信号分子之间的相互作用。经过分析得出,CO在植物生物胁迫过程中的作用及其作用机制方面的研究还很少,因此,CO在这方面的研究将会成为今后的研究重点。     

水分胁迫对花生不同器官非结构性碳水化合物含量的影响

为探讨不同生育时期水分胁迫对花生不同器官非结构性碳水化合物(NSC)“库—源—流”间的变化动态,以‘花育20号’和‘花育27号’花生品种为试材,采用控制条件下的防雨棚池栽方法,研究了花生生长发育过程中不同生育时期水分胁迫下,非结构性碳水化合物(NSC)在花生叶片、茎、根和荚果等器官中的动态变化。结果表明,全生育期干旱胁迫使花生叶片、茎和根中可溶性总糖含量和淀粉均明显升高,但荚果中可溶性糖含量却明显降低。无论何生育时期受到干旱胁迫均使得叶片中可溶性糖含量峰值提前15天左右出现,“源”物质输出提前但输出量降低,叶片提前衰老。生育前期干旱胁迫使滞留在荚果中的NSC含量增加,结荚期后干旱胁迫反而利于荚果中NSC的转化。全生育期水分适宜处理叶片中NSC含量相对较低且变化较小。由此表明,干旱胁迫降低了NSC由源至库的运输和转化,使荚果“库”容量降低。     

直立型扁蓿豆对干旱胁迫和复水的响应及适应策略

以直立型扁蓿豆[Medicago ruthenica（L.）Sojak.cv.Zhilixing]为材料，于苗期连续干旱处理12 d后复水4 d，研究直立型扁蓿豆幼苗形态结构特征、生理代谢及生物量分配对干旱胁迫及复水的响应，揭示直立型扁蓿豆对干旱胁迫及复水的适应策略。结果表明：随着干旱胁迫时间延长，直立型扁蓿豆叶片气孔开放率逐渐降低，处理9 d后气孔及表皮细胞密度比正常浇水处理（CK）分别增加48.5%和36.6%，形成小而密的表皮细胞和气孔。生理上，除MDA含量随胁迫时间的延长逐渐增加外，其余指标均先升高后降低，干旱胁迫9 d时达最高，SOD、POD、叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白及脯氨酸分别较CK提高88.9%、111.2%、86.7%、140.5%、147.8%和124.6%。同时，生物量随胁迫时间的延长先增大后减小，于干旱胁迫9 d达最大值，比CK增加16.4%，总的分配格局表现出地上生物量投资高于地下，地下生物量投资比例随胁迫时间的延长逐渐增加，而地上生物量变化与其相反。复水后各指标均能恢复至CK水平或超过CK，表现出极强的复水敏感性和潜在恢复能力。该品种扁蓿豆对干旱胁迫及复水的适应主要分为3个时期：主动适应期，其生理参数的可塑性指数为形态参数的1.33倍，主要通过抗氧化及渗透调节来减少水分散失增加水分吸收、缓解氧化伤害以适应干旱逆境；被动适应期，其形态参数的可塑性指数为生理参数的1.31倍，主要采用牺牲生物量的生存策略以及降低色素含量减少光吸收的光保护机制来提高逆境下的生存能力；复水恢复期，根冠比、气孔开放率、气孔及表皮细胞密度比CK分别增加25.9%、29.7%、24.2%和16.3%，其较高的根冠比和叶片较高的气孔开放率及小而密的气孔及表皮细胞特征，保证了直立型扁蓿豆吸水能力以及水分运输效率的迅速恢复。综上，直立型扁蓿豆抗旱能力较强，能够通过形态生理的改变以及调整不同器官的生物量分配来应对与适应干旱逆境及复水，且在不同处理阶段采取不同的适应策略以达到生存目的。     

生长后期干旱复水对饲草大麦产量、品质及叶绿素含量的影响

为研究水分胁迫对饲草大麦生长、产量、籽粒关键品质和相关生理指标的影响,于2017～2018年采用盆栽称重控水法对甘饲麦1号进行以干旱胁迫持续时间(T)为主因素(10、20、30 d)和旱后复水量为副因素(W1、W2和W3)的裂区试验,测定其株高、穗长、生育期、单株产量及构成因子、关键品质指标以及叶绿素含量的变化。结果显示:干旱胁迫时间显著影响了各项测定指标,各项测定指标均表现出随着干旱胁迫时间的延长其显著降低,指标测定值均表现出T1T2T3。较T1,T2和T3处理的株高显著降低了10.87和16.26 cm,生育期显著提前了5.12和14.00 d;穗粒数、千粒重和单株产量分别显著降低了37.77%和67.06%、15.68%和30.62%、28.72%和69.09%;籽粒蛋白质含量显著提高了4.33%和10.16%,籽粒淀粉含量显著降低了5.65%和22.78%,籽粒饱满度显著降低了12.83%和18.95%。在同一胁迫期内,除了籽粒蛋白质含量以外,其余各项测定指标值均随着复水量的减少而不同程度的降低,指标测定值均表现为W1W2W3,且在T2和T3胁迫期下较对照W1,W3降低尤为明显。通过测定饲草大麦叶片叶绿素含量发现:在T1和T2持续胁迫时间下,复水后W1和W2处理存在显著的补偿效应,而W3以及T3持续胁迫时间的所有复水处理均未产生显著的补偿效应。说明甘饲麦1号干旱复水补偿效应的利用应注意干旱胁迫持续时间不超过20 d(土壤最大持水量的60%～65%),旱后复水量不低于田间土壤最大持水量的55%～60%为宜。     

混合盐胁迫对马蔺幼苗根系构型及生长量的影响

为探讨不同种类盐胁迫对马蔺幼苗生长状况的影响,采用室内培养的方法,研究总质量浓度为0.3%的NaCl、NaHCO₃单盐溶液及其不同配比的混合盐溶液胁迫对马蔺(Iris lactea var. chinensis)幼苗生长量、地上部干鲜重比值、地下部干鲜重比值以及根系构型的影响。结果表明,随着胁迫时间的延长,0.3%NaCl溶液对叶数和株高增长量的影响最小,其次为3种混合盐溶液,各处理在第14天时株高增幅达到最大。经0.3%NaHCO₃处理后的幼苗地上部干鲜重的比值为空白对照的2.17倍,地下部干鲜重则为空白对照的56.61%,随着混合溶液中NaHCO₃浓度的上升,地上部干鲜重比值表现出上升的趋势,地下部干鲜重比值则表现出下降的趋势。经35天处理后,0.3%NaHCO₃胁迫的马蔺幼苗根系总长、根系表面积较对照均显著下降,降幅分别为39.73%、26.08%,而各处理间的根系体积却无显著差异。研究结果显示,0.3%NaHCO₃溶液对马蔺幼苗的胁迫作用最强,2种单盐对根系的胁迫作用强于混合盐胁迫,而0.3%NaCl溶液对生长量的胁迫作用最弱。