细胞分裂素:杨树气孔运动的调节剂

通过在三种杨树无性系，Ｉ－２１４（Ｐｏｐｕｌｕｓ×ｅｕｒａｎｅｒｉｃａｎａｃｖ．Ｉ－２１４）（ｌｔａｌｉｃａ）、中东杨（Ｐ．ｂｅｒｏｌｉｎｅｎｓｉｓ）（Ｂｅｒｏｌｉｎｅｎｓｉｓ）和群众杨（Ｐ．ｐｏｐｕｌａｒｉｓ３５－４４）（Ｐｏｐｕｌａｒｉｓ）一年生盆栽插条苗的木质部导入ＡＢＡ和细胞分裂素，研究了这两类激素在气孔调控中的作用。尽管不同无性系的气孔在对ＡＢＡ的敏感性上存在显著差异，但ＡＢＡ仍可导致气孔的关闭，然而在蒸腾流中的细胞分裂素（与ＡＢＡ共导入或分别导入）可以明显地抑制ＡＢＡ的作用。并且玉米素还能推迟土壤干旱所诱导的气孔关闭，在水分胁迫条件下，内源细胞分裂素浓度下降而同时ＡＢＡ上升．据此提出了复合胁迫信号的概念，即在根冠通讯中，是ＡＢＡ和细胞分裂素共同调控气孔的运动。另外还研究了玉米素、激动素、６－ＢＡ等不同细胞分裂素与ＡＢＡ的相互作用，结果发现６－ＢＡ与玉米素和激动素的作用相反，它不能抑制ＡＢＡ的作用，反而促进其对气孔的关闭     

群众杨组培体系的研究

以群众杨(Populus popularis 35-44)为材料建立组织培养再生系统。研究表明，外植体取材部位对不定芽的分化率有非常明显的影响，叶片的再生能力较弱，而幼茎的再生能力很强，叶柄的再生能力介于叶片及幼茎之间。因此，无菌苗幼茎是快繁和基因转化的理想外植体。在组培体系建立过程中发现再生不定芽中存在生长优于对照的个体，是否为体细胞无性系变异有待进一步研究。     

胞外ATP、H2O2、Ca2+与NO调控木榄根系离子平衡机理研究

运用非损伤微测技术(NMT),研究了短期盐胁迫下胞外ATP(eATP)、H2 O2 、Ca2 + 与NO 对非泌盐红树木榄根 系K+/Na+ 平衡的调控作用。NaCl(100 mmol/L,24 h)与等渗甘露醇处理的实验表明,木榄根尖对盐胁迫的响应具 有高度的离子特异性。盐胁迫增强了木榄根尖的Na+ 外流,但Na+ 外流被Na+ /H+ 逆向转运蛋白抑制剂Amiloride 和质膜H+ -ATPase 抑制剂Vanadate 抑制,表明Na+ 外流源于根尖表皮细胞质膜Na+ /H+ 逆向转运系统驱动的Na+ 外排。短期盐胁迫处理能诱导木榄根尖K+ 外流,但被氯化四乙胺(TEA,外向K+ 通道抑制剂)明显抑制,证明K+ 外流是由激活的去极化外向型离子通道KORCs 介导。胞外ATP(300 mol/L)、H2 O2 (10 mmol/L)、Ca2 + (10 mmol/ L)与SNP(NO 供体,100 mol/L)均能增加短期盐胁迫下的Na+ 外流,同时抑制K+ 外流。其中,促进Na+ 外流效果 较强的是H2 O2 和Ca2 + ,而Ca2 + 和NO 抑制K+ 外流的效果突出。这些实验结果表明,胞外ATP、H2 O2 、Ca2 + 与NO 这4 种盐胁迫信使是通过上调木榄根系细胞质膜Na+ /H+ 逆向转运体系(Na+ /H+ 逆向转运体和H+ 泵)活性,在促 进Na+ 和H+ 逆向跨膜转运的同时,抑制去极化激活的K+ 离子通道来减少盐诱导的K+ 外流。      

盐胁迫下胡杨和毛白杨叶细胞中的离子区隔化

该文以抗盐的胡杨和盐敏感的毛白杨组培再生苗为实验材料,利用X--射线微区分析技术研究盐胁迫下(为期20d的盐处理)叶片各种类型细胞内主要元素Na+、Cl-、K+的分布情况,测定的细胞类型包括:①叶脉细胞(叶脉维管束导管、叶脉维管束内部和外部的薄壁细胞);②叶肉细胞(栅栏组织、海绵组织);③表皮细胞(上、下表皮细胞).结果表明,胡杨和毛白杨叶细胞对盐离子的区隔化有明显差异:与毛白杨相比,盐处理后的胡杨叶细胞不但具有较高的拒Na+能力,即将Na+贮存在质外体中,而且液泡区隔Na+的能力也强于毛白杨.在Cl-的区隔化方面,对照处理胡杨各种类型的细胞(包括叶脉、叶肉和表皮细胞)Cl-浓度都高于毛白杨,但在盐胁迫下,胡杨叶片的细胞壁、液泡甚至叶绿体中Cl-的含量都低于毛白杨,这是胡杨根细胞限制Cl-离子根冠运输的结果.盐处理使胡杨叶片各种类型细胞中的K+浓度降低;与胡杨不同,毛白杨叶片细胞中质外体的K+浓度下降,而液泡中的K+水平却相应提高,这是毛白杨细胞内K+重新分配的结果:由于盐处理后毛白杨液泡内积累了过多的Cl-,K+从细胞壁进入液泡,用以平衡液泡内Cl-积累所带来的负电荷.     

吸水剂提高群众杨的抗盐性及其机理

该文利用盐敏感的群众杨,研究在盐胁迫条件下吸水剂对树木抗盐性的影响．实验中使用的是德国Stockhausen化学公司研制生产的新型吸水剂:Stocksorb 500 XL(钾-聚丙烯酸脂-聚丙烯酰胺共聚体)．土壤中施用0.5%吸水剂(干重)提高了群众杨的抗盐性．在盐胁迫期间,吸水剂处理显著抑制了有害盐离子Na+和Cl-在苗木叶片中的积累,提高了苗木的气孔导度(Gs)、蒸腾速率(TRN)和光合速率(Pn),使苗木能够维持超氧化物歧化酶(SOD)同工酶和过氧化物酶(POD)同工酶的活性,保持了活性氧清除能力．NaCl处理苗木在处理后25 d叶片出现盐害,Stocksorb 500 XL型吸水剂使苗木盐害出现的时间推迟20 d．吸水剂能调控植物对离子的吸收,主要源于吸水剂对盐分的缓冲作用和离子选择吸附作用:①Stocksorb 500 XL自身超强的吸水能力起到了稀释土壤盐分的作用,形成了植物根系生长的低盐环境;②通过对离子的选择吸附,吸水剂胶体富积了钙和镁,屏蔽了Na+离子．另外,Stocksorb 500 XL自身含有可被植物根系吸收利用的K+．所以,根系生长在这样的环境中,无疑将减少对有害盐离子的吸收、转运和积累,而增加对营养元素的吸收和利用,最终提高了植物的抗盐性．      

秋茄KcRD22基因的克隆与功能分析

本文以用200mmol／LNaCl处理24h后的秋茄幼苗为材料提取秋茄叶片总RNA,利用RT-PCR方法克隆获得KcRD22基因的全长cDNA,通过构建pCAMBIA-2300-KcRD22过表达载体,利用农杆菌侵染的方式获得过表达KcRD22的烟草转基因株系,并对转基因株系的耐盐性做出初步分析。实验结果显示：KcRD22基因的ORF长1131bD,编码1个等电点为9．07、分子量为39．8kD、由375个氨基酸组成的蛋白。PCR及RT—PCR鉴定结果表明,KcRD22基因已经分别整合到8株烟草的染色体中,并在两个株系中获得表达。对转基因烟草进行光合作用测定,结果显示100mmol／LNaC1处理显著降低了野生型烟草的净光合速率,而转基因植株叶片的光合作用受到的影响较小。盐浓度达到200mmol／L时,转基因植株及野生型烟草净光合速率都明显降低,但盐胁迫解除后,转基因烟草光合作用的恢复情况明显好于野生型烟草,说明KcRD22的过表达提高了烟草的抗盐性。本文初步确定了KcRD22基因对植物耐盐性的贡献,这为进一步深入研究该基因在耐盐机制中的功能奠定了良好基础。     

胡杨果糖-1,6-二磷酸醛羧酶基因PeALD的克隆及耐盐性分析

胡杨（Populus euphratica Oliv）是优良的抗逆树种,有很强的耐盐碱性。前期胡杨转录组研究结果显示盐胁迫可诱导果糖-1,6-二磷酸醛羧酶基因（PeALD）转录上调,提示该基因可能对胡杨耐盐性方面有某种贡献。为分析PeALD基因在胡杨耐盐性中的作用,本研究以胡杨为材料,利用RT-PCR方法克隆了胡杨果糖-1,6-二磷酸醛羧酶基因的全长cDNA,通过基因转化法尝试在烟草中过量表达该基因,并对转基因株系的耐盐性进行初步分析。研究结果显示,克隆的cDNA编码果糖-1,6-二磷酸醛羧酶,ORF为1177bp,是由247个氨基酸编码的疏水性蛋白,理论等电点为6.84,分子量为26.79kD。PCR与RT-PCR检测结果表明,外源的PeALD基因通过转化已经整合到烟草的染色体中,并在4个株系中得到较强的表达。转化株系表型筛选实验表明,在200mmol/L NaCl的MS培养基中培养15d后,野生型烟草植株无明显高生长,叶片全部黄化并萎缩;而转基因烟草高生长基本没有受到抑制,植株生长良好。说明在烟草中过表达PeALD使转化植株的耐盐性显著提高。光合数据结果显示,ALD基因能够降低盐胁迫对烟草叶片净光合速率的影响,可能是PeALD过表达加速了卡尔文循环的运转,提高了CO2的固定速率,进而促进了光合活性,通过光合作用促进碳的积累,利于呼吸作用和氧化磷酸化产生ATP,为维持跨膜质子浓度梯度提供能量,从而有可能促进质膜上的Na＋/H＋逆向转运,利于细胞质膜保持拒盐性。这些结果初步验证了PeALD基因的耐盐性功能,为进一步深入研究该基因在耐盐机制中的作用奠定了良好基础。     

用GPC-HPLC法测定植物组织中的细胞分裂素

为了探讨和开发凝胶渗透色谱（GPC） 高压液相色谱（HPLC）法定量测定植物组织中的细胞分裂素,以群众杨叶片和烟草组培苗为试验材料,根据细胞分裂素标准品回收率的测定,得出最佳试验方法:80%甲醇研磨后4 ℃浸提24 h,抽滤,滤液离心,上清液加2滴氨水,40 ℃浓缩至干,用含3%甲醇的CH2Cl2 溶解样品,经0.22 μm滤膜过滤后过GPC纯化,最后HPLC外标曲线法定量。用液相-质谱联用仪（LC-MS）对所检测的细胞分裂素定性。测试表明:群众杨叶片中玉米素鲜质量含量439.501 8 ng/g,烟草叶片中玉米素鲜质量含量为617.995 7 ng/g。在植物样品中检测到的激动素（鲜质量含量49.473 9～124.712 4 ng/g）应为外源引入。研究结果表明,GPC纯化植物细胞分裂素后用HPLC定量是可行的。      

植物根细胞离子通道研究进展

根细胞膜上存在各种离子通道.电生理学的研究表明,根细胞离子通道对于矿质吸收、转运及植物耐盐具有重要作用.该文概述了根细胞K+通道、阴离子通道和各种非选择性阳离子通道的最新研究进展,并对近期有关离子通道和植物耐盐性关系的研究进行了总结.K+通道存在于大多数的植物细胞中,其对K+的选择性远高于其他阳离子,K+通道的存在对于营养元素的吸收,尤其是K+的低亲和性吸收具有重要的意义,同时也为其他离子的出入维持了一个较为稳定的膜电势.阴离子通道激活所引起的质膜去极化可以激发非选择性的阳离子流,在盐胁迫下,可通透Cl的阴离子通道的开放是植物对胞内Cl的一种重要调控机制.由于非选择性的阳离子通道(Non-selective cation channels,NSCCs)的多样性及其对一价阳离子的低选择性,近年来NSCCs的研究受到广泛关注.NSCCs被认为参与了植物多种生理过程,包括营养元素的吸收、膨压控制、胞间转运、信号转导以及毒害离子的吸收,尤其是Na+的吸收.      

盐胁迫条件下杨树组织及细胞中钾、钙、镁的变化

该文研究了NaCl对群众杨(Populus‘popularis 35-44', P. popularis)、I-214杨(P. ×euramericana cv. I-214, P. cv. I-214)和胡杨(P. euphratica)3种杨树组织和细胞营养状况的影响. 为期30 d的盐处理降低了群众杨和I-214杨根和茎组织中K+、Ca2+、Mg2+的水平,而对于叶片营养元素的水平基本没有影响. 与群众杨和I-214杨比较,胡杨组织的营养水平受NaCl的影响最小. 根皮层细胞X-射线微区分析的结果显示,NaCl降低了群众杨和I-214杨细胞壁和液泡中K+、Mg2+的水平,但对于胡杨细胞营养元素水平的影响较小. 实验结果表明,胡杨在盐胁迫条件下能保持对营养元素的吸收,维持较好的营养状况,这是其抗盐性强的原因之一;I-214杨和群众杨的抗盐性弱,与其胁迫条件下营养状况的恶化有关.