干旱胁迫对甜荞幼苗生理特性的影响

为探究甜荞(Fagopyrum esculentum Moench.)幼苗期对干旱胁迫的应答机制,以甜荞品种'西农9976'为供试材料,采用不同质量分数(0％、5％、10％和12％)的PEG-6000溶液对荞麦幼苗进行为期5d的干旱胁迫处理,研究了甜荞幼苗期生理特性的动态变化规律.结果表明,随着PEG-6000浓度的增加以及胁迫时间的延长,甜荞幼苗的叶片相对含水量持续显著降低,叶片中的超氧阴离子自由基(O2-·)产生速率和过氧化氢(H2O2)含量总体呈上升趋势;同时,抗氧化酶SOD、POD和CAT的活性均呈现先升高后降低的趋势.此外,干旱胁迫使丙二醛(MDA)含量持续积累并于胁迫第5天达到高峰.研究结果还表明,干旱胁迫下活性氧(ROS)在甜荞幼苗叶片中均有不同程度的累积,轻度胁迫下抗氧化酶类能够对其进行有效的清除,且能维持植株的正常生长;但中度和重度胁迫下超出了抗氧化酶类的清除能力,氧化和抗氧化平衡状态受到破坏,从而导致细胞的膜脂过氧化程度加剧,植株受害严重.     

小麦小花细胞核蛋白质双向电泳体系的优化

为建立适用于小麦小花细胞核的分离及其蛋白质双向电泳（two-dimensional electrophoresis, 2-DE）体系,以小麦品种西农1376三核期小花为供试材料,采用叶绿素含量测定、荧光显微镜观察和组蛋白免疫印迹检测等方法对分离和富集到的细胞核进行了纯度评价,并在SDS-PAGE胶浓度和蛋白质上样量等方面对细胞核蛋白质双向电泳体系进行了探索和优化,确立了一套适用于小麦小花细胞核的分离及其蛋白质双向电泳的技术方法。结果表明,获得的细胞核完整且纯度较高;经TCA/丙酮法提取其蛋白质,采用17 cm、pH 4~7 IPG胶条和12%SDS-PAGE分离胶,上样量为230 μg的双向电泳体系,更适合于小麦小花细胞核蛋白质组分离,经PDQuest 2DE 8.0.1软件统计分析,可在2-DE图谱上分辨出约264个蛋白点,蛋白点清晰呈圆形,无横条纹干扰。     

高温胁迫对小麦花药活性氧代谢的影响

为研究小麦花药在高温胁迫下的氧化应答机制,以正常生长条件下和高温胁迫(42±1)℃下不同发育时期的花药(单核后期、二核期和三核期)为供试材料,比较分析了小麦花药中超氧阴离子自由基(O~-_2)生成速率、过氧化氢(H_2O_2)和丙二醛(MDA)含量以及主要抗氧化酶活性的变化。结果表明,在高温胁迫后,小麦花药的整个发育时期O~-_2的生成速率、H_2O_2和MDA的含量均显著高于对照组,其中O~-_2生成速率呈现出由低到高平衡上升的趋势,在单核后期高温胁迫处理与对照之间的差异则高于其他花药发育时期;而高温胁迫后的H_2O_2和MDA含量在二核期与对照组呈现较大差异。同时,高温胁迫下不同时期花药中SOD、POD和CAT的活性均显著低于对照。由此可知,高温胁迫打破了小麦花药内活性氧与抗氧化体系代谢之间的动态平衡,并随着花药的发育而不断加剧,使小麦花药长期处于严重的氧胁迫环境中而造成败育。     

甜荞FeTCP1基因克隆及胁迫诱导表达分析

以甜荞品种‘西农9976’为材料,基于前期干旱转录组学数据挖掘克隆获得 FeTCP1,其有1个1623 bp的开放阅读框,编码540个氨基酸。蛋白质理化性质预测显示,FeTCP1蛋白质的分子质量为58 623.75 ku,等电点为5.97,疏水性总平均值为-0.032,属于亲水性蛋白。同源性分析显示,FeTCP1与甜菜、睡莲和罂粟亲缘关系最近,与苦瓜属植物的亲缘性较远,符合植物形态学分类与进化规律。qRT-PCR结果显示, FeTCP1在甜荞根部中的表达量相对较高;受干旱胁迫诱导表达, FeTCP1在甜荞根和叶中出现不同程度的上调,进一步推测 FeTCP1基因与甜荞在干旱胁迫下的应答反应有关。     

5-氮杂胞苷和丁酸钠对大麦苗期耐湿性的影响

以耐湿性具有差异的大麦泰兴9425和Naso Nijo为材料,采用盆栽方式研究外源5-氮杂胞苷和丁酸钠对湿害下大麦不定根、干重、叶片脯氨酸和丙二醛(MDA)含量的影响。湿害指数分析表明泰兴9425湿害受害指数较低,耐湿能力更强。外源5-氮杂胞苷处理使湿害胁迫后泰兴9425和Naso Nijo湿害指数分别降低4.90%和15.22%,MDA含量分别降低12.83%和34.68%;显著降低了Naso Nijo脯氨酸的累积,而泰兴9425脯氨酸积累增加,但并不显著。外源丁酸钠对两个供试品种湿害指数没有显著影响,与淹水组相比,显著增加了两个品种叶片MDA和脯氨酸的累积。研究结果表明5-氮杂胞苷在一定程度上能减轻大麦苗期湿害,并对其具有一定生理调节作用,而丁酸钠则不适用于大麦湿害缓解体系。     

苦荞芽菜游离酚、结合酚及抗氧化活性研究

以苦荞品种‘昭苦2号’籽粒为试验材料，采用高效液相色谱（HPLC）等化学技术研究苦荞芽菜形成过程中多酚物质的含量、组成及抗氧化活性的动态变化，为苦荞芽菜的深度加工提供可靠依据。结果表明，苦荞籽粒萌发到芽菜形成过程中，多酚和黄酮的含量显著升高，总酚和总黄酮含量在萌发2~6 d快速提高，在第6天分别达到109.27 mg/g和137.73 mg/g。游离酚和游离黄酮含量的变化趋势与总酚和总黄酮一致，萌发至第6天分别是萌发前苦荞籽粒的4.08 倍和4.53倍。芽菜形成过程中，结合酚和结合黄酮的含量显著提高，但与总酚和总黄酮的比值较小。在苦荞籽粒萌发前后提取物中鉴定出6种黄酮单体，分别为芦丁、槲皮素、表儿茶素、山奈酚、山奈酚-3-芸香糖苷和槲皮素-3-O-芸香糖苷-3′-O-吡喃葡萄糖苷。游离态提取物中主要的黄酮类物质是芦丁和槲皮素，其中芦丁的含量在萌发6~7 d增加缓慢，第6 天达到50.80 mg/g，而槲皮素的含量在萌发1 d后不断降低。结合态提取物中主要的黄酮类物质是表儿茶素和芦丁。利用DPPH自由基法、ABTS自由基法和铁离子还原抗氧化法（FRAP）综合评价不同萌发期苦荞提取物的抗氧化活性，发现苦荞籽粒萌发后游离、结合及总抗氧化活性均显著提高。表明萌发至第6 天的苦荞芽菜具有更广的市场应用价值。     

甜荞资源萌发期耐旱性鉴定体系建立与种质筛选

为了探索荞麦萌发期耐旱性鉴定胁迫浓度与鉴定指标,建立甜荞萌发期耐旱性鉴定体系,筛选优异种质资源,以80份不同来源的甜荞种质资源为材料,通过设置不同的PEG6000胁迫浓度(10%、20%、25%和30%),研究了不同干旱胁迫对甜荞种子萌发和生长的影响。结果表明:低浓度胁迫(10%PEG6000)对甜荞种子的萌发率和根的生长影响较小,萌发抗旱指数变幅为80.92%～109.31%,对部分品种具有一定的促进作用;随着PEG6000高渗溶液浓度的升高,种子萌发率、萌发抗旱指数、株高和根长等各项指标呈下降趋势,20%PEG6000溶液胁迫下,萌发抗旱指数为50.82%～101.62%,在25%PEG6000溶液胁迫下各品种的萌发抗旱指数均在50%以下,当浓度达到30%时,萌发抗旱指数均在5%以下,显著抑制了种子的萌发,20%PEG6000溶液为荞麦萌发期耐旱性鉴定的适宜浓度;种子的相对发芽率、萌发抗旱指数、相对根长指数和根长胁迫指数4个指标与甜荞耐旱性等显著相关,相关系数分别为-0.92、-0.94、-0.85和0.85,可作为甜荞萌发期耐旱性鉴定的有效指标;通过对80份甜荞种质资源进行耐旱性鉴定,共筛选到耐旱性极强的种质资源3份(3.75%),耐旱型种质13份(16.25%),耐旱性较弱种质33份(41.25%),敏感型种质31份(38.75%)。     

一份特有红花甜荞活性物质的抗氧化特性研究

以一份特有红花甜荞‘HHTQ’为试验对象,利用高效液相色谱法(HPLC)测定该红花甜荞子叶、叶片、叶柄和花序中的花青素质量分数,同时利用分光光度法测定这4个部位的总酚和总黄酮质量分数,采用铁离子还原能力(FRAP)、DPPH·清除能力和ABTS~+·清除能力3种方法评价其体外抗氧化能力差异。结果表明,红花甜荞中4个不同组织的总花青素、总酚和总黄酮质量分数为1.32～3.43 mg/g、26.59～225.47mg/g和16.28～128.96 mg/g。花序中的花青素以矢车菊素-3-O-芸香糖苷为主,叶柄和子叶中的矢车菊素-3-O-葡萄糖苷占比较高,子叶中则表现为等量积累这2种单体形式。4个不同部位的总酚和总黄酮质量分数差异显著,其体外抗氧化能力差异较大,以花序中的总酚(225.47mg/g)和总黄酮(128.96 mg/g)质量分数最大,体外抗氧化能力最强;其次为叶片和子叶,以叶柄最低。该材料具有鲜艳的表型性状,同时含有丰富的酚类物质和较强的抗氧化活性,具有潜在的保健产品开发和观赏应用价值。     

高温胁迫对小麦花药叶绿素质量分数及RuBP羧化酶基因表达的影响

为了揭示高温胁迫下小麦花药叶绿素质量分数的变化规律及与RuBP羧化酶的关系,以正常生长条件下和高温胁迫下不同发育时期的花药(单核后期、二核期和三核期)为供试材料,比较分析小麦花药中叶绿素质量分数、RuBP羧化酶活性及其基因的表达水平。结果表明,自单核后期开始,高温胁迫下,花药中叶绿素质量分数显著低于相应的对照,并随着花药发育,这种差异幅度不断加大。而相对于叶绿素a、叶绿素b对温度则更为敏感,其变化幅度更为显著;同时在花药发育的整个时期内,处理植株的RuBP羧化酶活性及其基因的表达量也均显著低于对照植株。由此可见,高温胁迫严重破坏花药中叶绿体的光合作用系统,导致花药自养能力丧失且对外来营养物质的加工合成过程受阻,影响花药发育过程中物质供应的短缺,引起花药的败育。