油菜抗寒性生理生化机制及基因工程研究进展

低温是限制油菜生长和分布的一种非生物胁迫因素。在国内外大量研究成果的基础上,系统阐述了油菜在低温胁迫下生物膜、酶活性、渗透调节物质等生理生化方面的适应性变化及其与抗寒性的关系,并对油菜抗寒基因工程方面的研究进展作了综述；提出了在油菜抗寒性研究中存在的问题，并对未来工作重点进行了展望。     

低温胁迫下白菜型冬油菜与春油菜叶片光合特性及内源激素变化比较

为探究白菜型油菜在低温胁迫下叶片内源激素与光合特性的响应对其抗寒性形成的影响,以6份抗寒性不同的品种为材料进行低温处理,利用酶联免疫吸附法(ELISA)和CIRAS-2型便携式光合测定仪,分别测定25℃、12℃、8℃、3℃、-1℃、-4℃时的内源赤霉素(GA_3)、生长素(IAA)、玉米核苷素(ZR)、脱落酸(ABA)的含量及光合特征参数,比较抗寒性强弱两类油菜在低温胁迫下叶片中内源激素含量变化、光合特性及激素与光合作用之间的相互关系。结果显示:不同温度处理下、不同品种叶片内源ABA、IAA、GA_3、ZR含量和ABA/GA_3、ABA/IAA、ABA/ZR的差异均达极显著水平(P0.001),表明温度与品种对叶片内源激素含量及激素间平衡影响较大。低温胁迫均降低了白菜型冬油菜和白菜型春油菜IAA、GA_3、ZR的合成,但春油菜降低程度明显大于冬油菜,冬油菜间抗寒性弱的品种降幅大于抗寒性强的品种。随着温度降低冬油菜叶片ABA含量呈增加趋势,抗寒性强的品种增量高于抗寒性弱的品种;春油菜呈降低趋势。低温抑制了叶片光合作用,但冬油菜光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)降低幅度明显小于春油菜,抗寒性弱的品种降幅大于抗寒性强的品种。低温下,ABA含量及ABA/GA_3、ABA/ZR和ABA/IAA的比值与Pn和Gs均表现极显著负相关。因此认为,低温下ABA与IAA、GA_3、ZR间的动态平衡对冬油菜的抗逆能力和光合利用率有重要影响。     

外源海藻糖浸种对低温胁迫油菜种子萌发及幼苗生长的影响

为提高抗寒性,促进油菜种子发芽及幼苗生长,以甘蓝型油菜品种中油杂19为材料,研究外源海藻糖浸种对低温胁迫下油菜种子萌发及幼苗生长的影响,阐明外源海藻糖浸种的寒害缓解作用.结果表明,在低温处理下(10℃),油菜种子萌发受到抑制,发芽势、发芽率、发芽指数及活力指数均显著下降,平均发芽时间显著延长;种子萌发过程中异柠檬酸裂解...     

6-BA和PP333对油菜幼苗抗寒性的研究

油菜尤其直播油菜苗期容易遭受低温胁迫而影响其正常生长，因此提高油菜抗寒性对发展油菜生产具有重要作用。选用6-BA和PP333为材料，在网室盆栽条件下研究不同浓度的植物生长调节剂对油菜幼苗抗寒性的影响。结果表明，在一定范围内提高6-BA和PP333浓度可以提高油菜幼苗单株重，降低离体叶片电导率和游离氨基酸的渗出率。随6-BA和PP333浓度升高，叶片中SOD、CAT和POD活性及根系活力均呈单峰曲线变化，当6-BA和PP333浓度均为50 mg•L-1 时，叶片中抗氧化物保护酶活性和根系活力达到最大值。一定浓度的6-BA和PP333可提高叶片膜系统保护酶活性，降低叶片膜脂过氧化程度，改善根系活力，从而增强油菜的抗寒性，其生产较适宜的浓度均为50 mg•L-1 左右。     

外源物质对水稻盐胁迫缓解效应研究进展

盐胁迫是影响水稻生长发育和产量的主要非生物因素之一,外源物质能有效缓解盐对水稻的毒害作用并增加水稻产量。本文主要综述了不同外源物质(生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯、褪黑素、水杨酸、多胺、油菜素类固醇、茉莉酸类外源生长调节物质以及钙、硅离子类外源物)对盐胁迫下水稻生长的不同调控机理及其缓解效应,并进一步对外源物质在水稻耐盐上的利用与研究工作进行了展望,以期为改善盐渍土环境下水稻的生长发育以及提高产量和品质提供理论依据。     

甘蓝型油菜抗寒性的研究——Ⅰ.渗透调节与抗寒性的关系

在越冬期间,两个抗寒性不同的甘蓝型油莱品种叶片抗寒性的测定结果表明:抗寒锻炼期间,甘蓝型油菜抗寒能力逐渐提高,渗透势随抗寒力的增强而降低,可溶性糖等溶质含量增加,总含水量、自由水含量下降,束缚水含量上升,束缚水/自由水比值增大。元月初,上述物质的变化达到峰值,两个品种间的差异亦达最大值。渗透势、游离脯氨酸含量、总含水量及束缚水/自由水比值可以作为甘蓝型油菜品种抗寒性鉴定的生理生化指标。     

甘蓝型油菜抗寒性的鉴定及相关性状的研究

１４个甘蓝型油菜品种（系）的７个抗寒性状及其与越冬抗寒性关系的研究结果表明：不同油菜品种间越冬存活率存在极显著差异,洛川１８１、甘白油菜、１６１、８４－１６等品种的越冬抗寒性强。各性状间简单相关关系都达到显著或极显著水平。偏相关分析结果表明,总含水量与束／自、总含水量与可溶性糖含量、可溶性糖含量与越冬存活率之间呈极显著或显著的负偏相关。多元逐步回归分析结果表明,总含水量对越冬存活率的偏回归系数极显著,其它性状对越冬存活率的偏回归系数都不显著,说明叶片总含水量可考虑作为油菜抗寒性鉴定的指标。     

强冬性甘蓝型单低杂交油菜02N杂2的选育

甘肃省陇东南、渭河流域、泾河流域是白菜型冬油菜和甘蓝型冬油菜交替种植地带．白菜型油菜具有较强的抗寒性．但是品质差、产量低;而甘蓝型油菜具有优质高产的特点．但抗寒性较差：因此选育强冬性的甘蓝型油菜对于增强甘肃省菜子供应能力．提高油菜油用品质具有重要作用。     

5-羟色胺对油菜幼苗干旱的缓解效应

为探讨5-羟色胺（又名血清素）对油菜耐旱性的调节作用,以中双11号为材料,通过水培试验,采用PEG6000 (polyethylene glycol)胁迫模拟干旱,分析了干旱条件下施加外源5-羟色胺对油菜幼苗生长、活性氧代谢及渗透调节物质的影响。结果表明,在干旱模拟胁迫下,油菜的生长受到抑制,过氧化氢（H2O2）、丙二醛（malonadialdehyde,MDA）、脯氨酸（proline,Pro）以及可溶性糖(soluble sugar,SS)的含量明显增加,过氧化氢酶（catalase,CAT）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）和抗坏血酸过氧化物酶（ascorbate peroxidase,APX）的活性显著提高。在干旱模拟条件下施加外源5-羟色胺可以缓解干旱对油菜幼苗的不良影响,促进其生长。与单纯干旱模拟条件下的幼苗相比,添加外源5-羟色胺显著地提高了CAT、SOD、APX的活性,减少了过氧化氢和丙二醛的积累,同时渗透调节物质脯氨酸与可溶性糖含量显著增加。以上结果说明,外源5-羟色胺通过增加油菜幼苗的抗氧化酶活性来清除过多的过氧化氢和丙二醛,减轻膜脂过氧化反应,同时提高渗透调节物质含量从而缓解干旱胁迫对油菜幼苗的不利因素,促进油菜幼苗生物量积累,提高油菜幼苗的耐旱能力。     

甘蓝型油菜对干旱和低磷双重胁迫的生理反应Ⅰ:叶片气体交换参数及产量

通过对气体交换参数及产量的测定和分析,研究了干旱和低磷双重胁迫对油菜不同生育期叶片光合特性的影响。结果表明:油菜在不同生育期受到干旱和低磷胁迫后,叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)会明显降低。在干旱和低磷双重胁迫下,苗期油菜Ci降低、Ls升高,表明气孔限制是导致Pn降低的主要原因;而蕾薹期和花期Ci升高、Ls降低,表明非气孔限制是导致Pn降低的主要原因。对单一的胁迫而言,低磷胁迫对油菜叶片Pn影响最大的时期是蕾薹期,而干旱胁迫对油菜叶片Pn影响最大的时期则是花期;与对照相比,它们均显著降低了油菜的株高、每角粒数、单株有效角果数和单株产量。     

可可种质资源抗寒性初步评价及低温胁迫下生理响应

本研究以收集保存的38份可可种质资源为对象,在2016年1月极端低温期间,进行抗寒性初步评价,依据低温危害后可可果实和叶片损害程度,可可资源抗寒性可分成5级。以具有抗寒性差异的INA-t5（Ⅰ级）、COM-e8（Ⅱ级）、ECU-ev6（Ⅳ级）、THA-o6（V级）种质为材料,研究抗寒性差异种质在4 ℃胁迫条件下植株的伤害情况、叶片解剖结构和生理生化指标变化。结果表明：低温胁迫条件下,INA-t5、COM-e8种质比THA-o6、ECU-ev6种质具有明显的耐寒表型,可可叶片受害程度差异显著;可可的丙二醛和脯氨酸含量的变化幅度与其抗寒性呈现负相关;胁迫48 h 后,THA-o6、ECU-ev6种质保护酶系统逐渐被破坏,INA-t5、COM-e8种质则仍然表现活跃。综合以上结果,INA-t5、COM-e8为抗寒性种质,其抗寒性比THA-o6、ECU-ev6强,抗氧化酶活性和渗透物质含量变化规律以及差异种质,可为可可开展抗寒育种和抗寒分子机理研究提供理论和材料基础。     

植物在低温胁迫下的分子反应机制研究进展

阐述了低温诱导基因与植物抗寒性的关系。低温信号激活植物某些抗冻基因的表达,从而产生特异蛋白和渗透调节物质,进而提高植物抗氧化胁迫能力和渗透调节能力。     

甘蓝型油菜对干旱和低磷双重胁迫的生理反应I:叶片气体交换参数及产量

通过对气体交换参数及产量的测定和分析,研究了干旱和低磷双重胁迫对油菜不同生育期叶片光合特性的影响.结果表明:油菜在不同生育期受到干旱和低磷胁迫后,叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)会明显降低.在干旱和低磷双重胁迫下,苗期油菜Ci降低、Ls升高,表明气孔限制是导致Pn降低的主要原因;而蕾薹期和花期Ci升高、Ls降低,表明非气孔限制是导致Pn降低的主要原因.对单一的胁迫而言,低磷胁迫对油菜叶片Pn影响最大的时期是蕾薹期,而干旱胁迫对油菜叶片Pn影响最大的时期则是花期;与对照相比,它们均显著降低了油菜的株高、每角粒数、单株有效角果数和单株产量.     

外源ABA和BR在提高油菜幼苗耐渍性中的作用

以甘蓝型油菜中双9号为植物材料,应用外源ABA和BR处理渍水胁迫的油菜幼苗,研究其在缓解油菜幼苗渍水伤害中的作用。结果显示,短期(0～12d)渍水处理可促进油菜生长,长期(18d)渍水处理则抑制油菜生长,尤其是BR;外源ABA(75.67µmol/L)和BR(0.21µmol/L)可有效缓解长期渍水胁迫对油菜幼苗的伤害作用,干物质积累量较单纯渍水处理增加19.52%和26.22%;外源ABA和BR处理还可延缓叶绿素含量的降低,提高叶片光合能力;提高抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性,降低膜脂过氧化(MDA含量降低);增加叶片可溶性糖含量。说明外源ABA和BR处理通过促进渍水胁迫下油菜幼苗光合作用,提高抗氧化酶活性,提高渗透调节物质含量来增强植株抗渍能力。     

外源独脚金内酯对油菜苗期干旱胁迫的缓解效应

为了探究外源独脚金内酯(SLs)对油菜苗期干旱胁迫的缓解效应,以甘蓝型油菜品种中双11为材料进行盆栽试验,研究了0.18μmol/L SLs灌根处理对正常供水和干旱胁迫下油菜长势、光合速率、抗氧化系统和渗透调节物质的影响。研究表明,外源SLs能有效缓解干旱胁迫对油菜苗期生长的抑制作用,与干旱胁迫相比,SLs处理后干物质积累量增加了21.13%,总叶绿素含量和叶片净光合速率分别提高9.37%和90.65%,可溶性糖和脯氨酸含量分别增加26.53%和25.28%;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)等酶活性分别提高12.58%,12.04%和12.61%;抗氧化物质抗坏血酸(ASA)和还原型谷胱甘肽(GSH)含量分别增加14.15%和18.96%,抗坏血酸/脱氢抗坏血酸(ASA/DHA)、还原型谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽(GSH/GSSG)比值提高;活性氧水平显著降低,过氧化氢(H2O2)含量和超氧阴离子自由基(O2·-)产生速率分别下降了11.18%和15.28%,有效减少叶片丙二醛(MDA)的积累,减轻因干旱胁迫导致的膜系统损伤。综上,SLs处理能加快干旱条件下油菜叶绿素合成速度,提升叶片光合能力,提高叶片抗氧化能力,促进油菜苗期生长,有效提高油菜苗期抗旱性。     

烟草抗寒性生理生化研究进展

综述了低温胁迫对烟草抗寒性生理生化指标的影响，同时对烟草的抗寒性机理研究进行了展望。     

不同水分条件下硼对油菜营养生理的影响

在水培条件下,利用PEG－6000诱导水分胁迫,研究硼对油菜幼苗的萌发及营养生理的影响。萌发试验表明,高浓度PEG（30％）浸种抑制油菜籽的萌发,而低浓度PEG（15％）浸种促进萌发,并可提高幼苗的抗旱性。水培结果指出,干旱胁迫使油菜B浓度下降,油菜保护酶系统中的POD、CAT、SOD等酶活性均下降,MDA含量及膜透性增加,另外,渗透调节物质如Ca^2 、脯氨酸、可溶性糖的含量均大幅度提高,说明B营养在一定程度上可缓妥解干旱对油菜造成的伤害。     

不同感温性甘蓝型冬油菜DNA甲基化差异及At4g02000-like结构预测

为研究甘蓝型冬油菜(Brassica napus L.)在低温胁迫后DNA甲基化水平及模式的变化情况,以强抗寒的15TS306和14NS52-3等13个甘蓝型冬油菜为材料,利用甲基化敏感扩增多态性技术,选用12对引物组合对低温(4℃)胁迫后的冬油菜DNA甲基化水平及模式的变化情况进行检测,并对差异片段进行序列比对及克隆。结果发现:低温胁迫后,弱抗寒的14美切实7、14美切实16、14美切实20、14美切实3和美切实38等品系DNA甲基化水平有所升高,且具有较高的甲基化程度;而强抗寒的15TS306、14NS52-3、15TS309、14NS54-7和15TS312等品系去甲基化程度较高。经过对22条DNA甲基化特异片段的序列分析,有16条片段序列与已知和假定功能的酶及蛋白具有同源性,其中以At4g02000-like蛋白变化最为明显。克隆及生物信息学分析显示,At4g02000-like蛋白等电点9. 20,相对分子质量38. 89kD。甘蓝型冬油菜受低温胁迫后,抗寒性强的品种DNA甲基化水平降低,以去甲基化为主;抗寒性弱的材料DNA甲基化水平升高;而且油菜对低温环境的适应性与某些特定基因不同的甲基化模式密切相关。     

低温胁迫对稻茬小麦根系抗氧化酶活性及内源激素含量的影响

为探索低温对小麦根系的伤害机理,在分蘖期和拔节期模拟低温,研究低温胁迫对稻茬不同小麦品种(烟农19,抗寒性较强;郑麦9023,抗寒性较差)根系抗氧化酶活性及内源激素含量的影响。结果表明,低温胁迫对小麦根系中抗氧化酶活性和内源激素含量的影响均达到显著水平(P0.05)。2个小麦品种受到低温胁迫后,根系中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均显著增强,丙二醛含量(MDA)显著下降,且拔节期低温处理小麦的抗氧化酶活性增强幅度更大,MDA含量下降幅度更小。抗寒性较强的小麦品种(烟农19)根系中脱落酸(ABA)、赤霉素(GA3)和生长素(IAA)含量在低温胁迫后均表现为上升趋势。抗寒性较差的品种(郑麦9023)根系中GA3含量在低温胁迫后增加;ABA含量在低温胁迫后下降;IAA含量在分蘖期低温胁迫后表现为增加,拔节期表现为下降。以上结果表明,分蘖期和拔节期遭受低温后,不同品种稻茬小麦根系中抗氧化酶活性及激素含量受影响的程度不同,抗寒性差的品种根系受低温影响较大,且以拔节期影响更为严重。     

油棕抗寒性研究进展

低温是限制油棕生长发育和分布的重要因素。本文综述油棕在低温胁迫下生长特性、酶活性、渗透调节物质等生理生化方面的适应性变化和解剖结构的变化,油棕抗寒分子生物学方面的研究进展;提出在油棕抗寒性研究中存在的问题,并对未来的研究工作进行展望,旨在为油棕抗寒品种的选育及鉴定提供参考。