盐胁迫对植物生长的影响

土壤盐渍化影响植物的整个生命周期,已成为全球广泛关注的生态问题。概述了盐胁迫对植物种子萌发、形态发育、光合特征、生理生化特性、离子稳态的影响,以期为盐渍化土壤和抗盐育种研究提供相关理论参考。     

白菜型冬油菜‘陇油7号’叶片响应低温胁迫的差异蛋白鉴定与分析

为了从蛋白质组学的角度探讨超强抗寒品种白菜型冬油菜‘陇油7号’的抗寒机理,本研究采用TCA(三氯乙酸)-丙酮沉淀法,提取低温胁迫(4℃,7 d)前后的叶片总蛋白,对蛋白提取方法、IPG(固定pH梯度)胶条种类等环节进行了优化,运用双向电泳和质谱分析技术,鉴定了低温胁迫下‘陇油7号’5叶期叶片总蛋白质组分的表达差异模式。结果表明:改进后的蛋白质提取液(含DTT,二硫苏糖醇)和PVPP(聚乙烯吡咯烷酮)得到的蛋白质平均浓度较改进前高3.42μg·μL-1,除盐时间较改进前短1.14 h;同时,含蛋白酶抑制剂苯甲基磺酰氟(PMSF)的蛋白提取液获得的蛋白质种类丰富,凝胶图谱中可检测到661个蛋白点,较改进前可测蛋白点数(587)提高11.2。采用17 cm p H 4~7的IPG胶条的电泳能更好地分离蛋白,得到重复性好、分辨率高的蛋白质组图谱。利用PDQuest 8.0软件分析比较了超强抗寒品种‘陇油7号’低温胁迫前后的蛋白组表达谱,发现低温胁迫前后共有15个质变的蛋白质点,推测这些差异蛋白点可能与低温胁迫的响应有关。进一步对质变的蛋白质点进行了质谱分析,鉴定出11个与低温胁迫相关的蛋白质点,这些蛋白包括光合作用相关的蛋白、糖代谢相关的蛋白、物质运输相关的蛋白和逆境响应相关的蛋白。而且,低温胁迫处理前后,‘陇油7号’叶片蛋白质的表达水平存在明显差异,这些差异蛋白可能在冬油菜抗寒响应中发挥重要作用。     

北方不同生态区白菜型冬油菜农艺性状变化分析

为了进一步研究白菜型冬油菜在北方不同生态地区的生长发育特性,明确冬油菜北移的适应区域,扩大冬油菜的种植区划,本研究通过分析18个冬油菜品种在17个不同生态区5 a的农艺性状变化,用适定性参数法、变异系数法分析其稳定性,用隶属函数法综合评价不同品种的农艺性状。结果表明,白菜型冬油菜在北方地区种植,能够安全越冬的地区农艺性状均很优良,且优于胡麻和春油菜等同类型的其他油料作物;品种间、年份间变化不明显,稳定性高。影响冬油菜农艺性状的主要因子是温度,其次是海拔、纬度、越冬率等。北方地区冬季寒冷,极端低温低、低温来临时间早、持续时间长,昼夜温差大,这些气候特点决定了冬油菜农艺性状在不同的生态地区间差异十分明显。与冬油菜原种植北界甘肃省天水市(北纬34°6′)相比,在北纬36°以北的高纬度地区(气温较低)白菜型冬油菜的株高、分枝部位明显降低,分枝数减少;且因花期冻害存在分段结实的现象,突出的表现为主花序长,而主花序角果数少且分布不均匀。但这些地区籽粒灌浆期相对低温,灌浆期较长,且昼夜温差较大,降低了呼吸消耗,因此角粒数和千粒重明显增加。在新疆维吾尔自治区的乌鲁木齐市(北纬43°77′)、塔城市(北纬46°74′)、拜城县(北纬41°82′)等极端寒冷的地区,由于冬春季积雪覆盖,减弱了冬季冻害和春季干旱,反而农艺性状优良,是发展冬油菜的潜在产区。因此,白菜型冬油菜在北方地区种植是可行的,能够安全越冬的地区冬油菜均能正常生长,农艺性状优良,且由于角粒数和千粒重存在潜在优势而使冬油菜具有发展潜力。     

NaCl和Na2SO4胁迫对白菜型冬油菜种子萌发的影响及其耐盐性分析

以6个耐盐性不同的白菜型冬油菜种子为材料,将NaCl和Na_2SO_4按摩尔比1:1混合,设浓度为0(CK)、45、90、135、180、240 mmol·L~(-1)6个处理,测定其对种子萌发和生长参数的影响,研究不同冬油菜种子萌发时的耐盐能力,以期为耐盐冬油菜的筛选提供依据。结果表明:(1)45 mmol·L~(-1)和90 mmol·L~(-1)盐浓度对种子萌发的影响不明显;135 mmol·L~(-1)和180 mmol·L~(-1)盐浓度明显抑制了种子萌发,表现为种子发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、胚根长、胚芽长、鲜重和干重均随盐浓度的增大而明显降低。因此,135~180 mmol·L~(-1)盐浓度可认为是耐盐性鉴定的适宜范围。(2)不同指标对盐胁迫的敏感程度差异较大,发芽指数、活力指数、胚芽长和鲜重与盐浓度均为极显著负相关,对盐胁迫最为敏感。(3)3个耐盐冬油菜ky-1、ky-10-191和ky-NDJ的种子发芽指数、活力指数、胚芽长和鲜重的耐盐临界值显著高于原有品系平油1号、10-191和ky-NDJ。ky-1、ky-10-191、ky-NDJ的耐盐临界值分别为133.895、123.264、107.399 mmol·L~(-1),而平油1号、10-191、NDJ的耐盐临界值分别为117.394、103.947、93.834 mmol·L~(-1)。用隶属函数法综合评价,耐盐性强弱顺序依次为ky-1ky-10-191平油1号kyNDJ10-191NDJ。可见,ky-1、ky-10-191和ky-NDJ的耐盐性较平油1号、10-191和NDJ均有所提高。     

GGE双标图在马铃薯产量及试验点评价分析中的应用

利用GGE双标图对参加甘肃省2015-2016年6个试验点的10个晚熟马铃薯品种(系)进行综合分析。结果表明,品种稳定性大小03-5-7当地品种L0528-30528-30陇薯6号L9901-10P2天05-7-5天06-3-4L0527-7,其中03-5-7虽稳定性最好,但其丰产性不好;丰产性天05-7-5天06-3-4陇薯6号L0527-7L0528-30528-30当地品种L9901-1003-5-7P2,天05-7-5和天06-3-4的丰产性最好。试验点的代表性临夏静宁天水宕昌安定会川,区分力安定会川天水临夏静宁宕昌;天05-7-5和天06-3-4在天水、临夏、安定、静宁地区适应性最好,0528-30次之;L0527-7在会川和宕昌表现较好,L0528-3和陇薯6号次之。通过GGE综合分析天06-3-4、天05-7-5和L0528-3表现良好,可以进行下年度试验,继续完成育种程序,其他品种(系)不再进行试验。     

白菜型冬油菜抗寒相关性状的遗传分析

【目的】了解白菜型冬油菜抗寒相关性状的遗传方式,为油菜抗寒性的遗传育种提供一定的理论依据。【方法】以6个抗寒性不同的白菜型冬油菜品种(系)为亲本材料,按照GriffingⅠ配制完全双列杂交组合,将亲本和F_1种植后测定抗寒性相关的性状以获得试验数据。采用QGAStation软件中的加性-显性遗传模型和MINQUE(1)法,对白菜型冬油菜越冬率及11个理化性状的遗传方差分量比率、遗传相关性、亲本加性效应、组合显性效应和遗传率以及杂种优势进行分析。【结果】越冬率、POD活性、SOD活性、可溶性糖含量、相对电导率、叶绿素含量、蒸腾速率和气孔导度的遗传主要以加性效应为主,显性效应影响较小;CAT活性、丙二醛含量、可溶性蛋白含量和净光合速率则主要以显性效应为主。在基因型和表现型的相关分析上,越冬率与CAT活性、POD活性、SOD活性、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、叶绿素含量、蒸腾速率、气孔导度和净光合速率呈极显著正相关,与丙二醛含量和相对电导率则呈极显著负相关。陇油7号和陇油8号在越冬率、CAT活性、POD活性、SOD活性、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、叶绿素含量、蒸腾速率、气孔导度和净光合速率上的加性效应均呈正值,表明陇油7号和陇油8号可用作提高后代抗寒性的亲本。显性效应分析表明,陇油7号×GY和陇油7号×陇油8号是抗寒性强的组合。狭义遗传率以SOD活性、相对电导率、蒸腾速率和越冬率的表现最好,分别为74.63%、59.06%、57.49%和56.87%,CAT活性最低,为2.83%。CAT活性、可溶性蛋白含量和净光合速率3个抗寒相关性状具有很强的群体平均优势和群体超亲优势。【结论】越冬率、SOD活性、相对电导率和蒸腾速率适宜在早代选择,亲本评价分析指出,陇油7号的一般配合力高,可作为冬油菜抗寒性改良的首选亲本。     

GGE双标图在甘肃省半干旱区马铃薯产量及试验点评价分析中的应用

利用GGE双标图对参加甘肃省2015-2016年六个试验点的10个晚熟马铃薯品种进行综合分析。结果表明，品种稳定性大小(G6)03-5-7＞(G10)当地品种＞(G1)L0528-3＞(G7)0528-30＞(G9)陇薯6号＞(G2)L9901-10＞(G8)P2＞(G4)天05-7-5＞(G5)天06-3-4＞(G3)L0527-7，其中(G6)03-5-7虽稳定性最好，但其丰产性不好；丰产性(G4)天05-7-5＞(G5)天06-3-4＞(G9)陇薯6号＞(G3)L0527-7＞(G1)L0528-3＞(G7)0528-30＞(G10)当地品种＞(G2)L9901-10＞(G6)03-5-7＞(G8)P2，(G4)天05-7-5和(G5)天06-3-4的丰产性最好。实验点的代表性(E3)临夏＞(E3)静宁＞(E2)天水＞(E5)宕昌＞(E4)安定＞(E1)会川，鉴别力(E4)安定＞(E1)会川＞(E2)天水＞(E3)临夏＞(E6)静宁＞(E5)宕昌；(G4)天05-7-5和(G5)天06-3-4在(E2)天水、(E3)临夏、(E4)安定、(E6)静宁地区适应性最好，(G7)0528-30次之；(G3)L0527-7在(E1)会川和(E5)宕昌表现较好，(G1)L0528-3和(G9)陇薯6号次之。通过GGE综合分析(G5)天06-3-4、(G4)天05-7-5、(G1)L0528-3和(G3)L0527-7表现良好，可以进行下年度试验，继续完成育种程序，其他品种不再进行试验。     

白菜型冬油菜类甜蛋白的筛选、克隆及其在低温胁迫下的表达

类甜蛋白是一种能在低温胁迫下诱导表达,增强植物抗逆性的关键蛋白质。本研究运用双向电泳结合质谱技术,筛选低温胁迫下陇油7号叶片差异蛋白点,从中分离出与抗寒密切相关的类甜蛋白。根据已发表植物类甜蛋白基因TLP的保守序列设计引物,采用RT-PCR扩增陇油7号的DNA,获得TLP基因开放阅读框,长度为732 bp,编码243个氨基酸的蛋白质。生物信息学分析显示,与甘蓝型油菜(Brassica napus)的蛋白质氨基酸序列同源性高达99.18%,该基因在进化上高度保守,其保守序列属于植物的GH69-TLP-SF超家族,TLP相对分子质量和理论等电点分别为26.02 k D和9.15。TLP含有一个信号肽,为亲水性蛋白,亚细胞定位预测其是在内质网中合成的蛋白。二级结构预测表明陇油7号的TLP是由不规则卷曲和延伸链组成的不稳定蛋白。实时荧光定量和半定量分析显示,在适当阈值的低温胁迫下TLP基因表达量上调,表明该基因在白菜型冬油菜陇油7号适应低温胁迫过程中发挥重要作用。     

抗寒复合剂对白菜型冬油菜生长发育及产量性状的影响

以超强抗寒性冬油菜品种陇油6号、陇油7号和弱抗寒性品种天油2号、天油4号为材料,研究了低温(-5℃)胁迫下几种抗寒复合剂对白菜型冬油菜叶片相对电导率、丙二醛含量及越冬率、农艺性状、生育期、经济系数、产量变化的影响。试验设6种处理:T1,蒸馏水(CK);T2,20 mg·L~(-1)ABA;T3,20 mg·L~(-1)ABA+300 mg·L~(-1)PEG-6000;T4,20 mg·L~(-1)ABA+50 mg·L~(-1)PP333;T5,20 mg·L~(-1)ABA+300 mg·L~(-1)PEG-6000+50 mg·L~(-1)PP333;T6,20 mg·L~(-1)ABA+300 mg·L~(-1)PEG-6000+50 mg·L~(-1)PP333+10 g·L-1尿素。结果表明,喷施抗寒复合剂能显著提高白菜型冬油菜的越冬率,其中T5处理越冬率达到91.97%,较CK增加18.87%;抗寒复合剂处理,参试材料叶片相对电导率和丙二醛含量在各个处理下较CK平均降低25.43%和25.36%,并且使根颈直径、全株有效结角数、单株产量、经济系数、产量显著增加,生育期延长。通过隶属函数法和主成分打分,不同抗寒复合剂的抗寒效果为T5T6T4T3T2CK。     

白菜型冬油菜叶片质外体蛋白提取及响应低温胁迫的蛋白表达分析

为了研究质外体蛋白在低温胁迫下白菜型冬油菜抗寒的作用机理,以陇油7号五叶期叶片为试材,采用2种不同提取液(提取液A:0.1 mol/L p H值=7.6 Tris-HCl、0.2 mol/L KCl、1 mmol/L PMSF,提取液B:0.05 mol/L p H值=7.6 Tris-HCl、0.01 mol/L EDTA-Na2、0.02 mol/L Vc、1 mmol/L PMSF)进行质外体蛋白提取效果比较。结果表明:提取液A的蛋白提取率达到了(0.073±0.004 6)mg/g,比提取液B提高了42.88%;经六磷酸葡萄糖脱氢酶(G6PDH)活性检测,提取液A提取的蛋白质污染率较提取液B低0.91%;双向电泳第一向等电聚焦IEF中,提取液A提取的蛋白质不仅除盐时间较提取液B短4.5 h,且获得的凝胶图谱清晰;通过丰度计算,得到陇油7号低温胁迫(4℃,48 h)后具有显著差异的蛋白点339个,其中表达量变化在2倍以上的蛋白点为46个,包括上调表达蛋白点18个,下调表达蛋白点21个,特异性表达蛋白点7个,推测这些差异蛋白点可能与低温胁迫有关。对特异表达的7个蛋白点进行质谱分析鉴定,得到与低温胁迫相关的蛋白,为白菜型冬油菜超强抗寒品种陇油7号抗寒相关分子机理的研究奠定了基础理论。