ABA对水分胁迫下水稻籽粒灌浆的调节

 利用水平分根系统研究了水稻抽穗后水分胁迫条件下ABA对水稻品种汕优63叶片光合特性、糖代谢和籽粒灌浆过程的调节。当一半根系受干旱胁迫时，叶片的水势和相对含量变化很小，但叶片和籽粒内ABA的含量显著增加。整个根系受干旱胁迫时，叶片的水势和相对含水量随着胁迫的增加而显著地降低，ABA含量则显著增加。半干和全干处理的水稻叶片的光合速率和RuBP羧化酶／氧化酶（Rubisco）的活性显著下降。叶片内蔗糖和淀粉的积累和代谢与叶片内ABA的含量和水分状况存在密切的关系，低浓度的ABA和高的叶水势与高的蔗糖积累和蔗糖磷酸合成酶活性相一致，但当叶片ABA的浓度增加时，即使叶片的水势与对照相似，叶片的蔗糖和淀粉积累以及蔗糖磷酸合成酶的活性则显著地下降，叶片的α－和β－淀粉酶活性似与ABA和水分状况关系不密切。ABA对籽粒灌浆有显著的抑制作用，ABA对籽粒灌浆的抑制作用至少部分与其对催化水稻籽粒内蔗糖代谢和淀粉积累的关键酶蔗糖合成酶的抑制有关。另外，干旱处理对叶片光合速率和蔗糖与淀粉积累的抑制程度显著高于半干旱处理，说明干旱本身也对这些过程有直接的效应。根据这些结果，作者认为，当水稻遇到干旱胁迫时，ABA对其光合作用、糖代谢以及籽粒的发育过程都有极其显著的调节作用。还就ABA对这些生理过程调节的可能性进行了讨论     

小麦脱水素TaDHN-2基因功能与结构分析

脱水素是一类在逆境胁迫过程中诱导表达的重要功能蛋白。为了探讨脱水素基因的生物学功能,本研究以洛旱2号为研究材料,利用RT-PCR技术克隆了小麦脱水素基因TaDHN-2,qRT-PCR分析了其在ABA诱导、PEG、NaCl胁迫处理下的表达模式,检测了TaDHN-2体外活性。结果表明,TaDHN-2可编码152个氨基酸,N端包含Y片段(VDEYGNP)及S片段(SSSSSEDDGMGGRRKK),C端包含两个保守的K片段(KIKEKLPG),属于脱水素的YnSKn亚类;表达特性分析显示,TaDHN-2受植物激素ABA诱导,属于ABA依赖的基因表达调控通路。渗透胁迫过程中,该基因在中国春和洛旱2号两个品种中具有不同的诱导表达模式,在中国春根系中的诱导表达幅度显著高于洛旱2号,而在洛旱2号叶片中的诱导表达量更高;体外活性鉴定发现,60℃高温条件下,浓度为100μg·mL~(-1)的TaDHN-2可使α-淀粉酶活性提高2倍;在4℃低温条件下,TaDHN-2在浓度大于20μg·mL~(-1)时可以提高α-淀粉酶的活性,当浓度增加到100μg·mL~(-1)时,可将α-淀粉酶活性提高为对照的1.6倍。以上结果说明,TaDHN-2蛋白具有显著的酶活性保护功能。     

孕穗期干旱及复水对水稻叶片生理生化和产量的影响

现有关于水稻干旱胁迫期间各项生理生化指标的变化和对叶片细胞的伤害机理方面的研究已经比较丰富和全面,但是对于干旱胁迫结束复水后的生理变化研究却较少。本文以水稻品种中旱3号和黄华占为材料,在孕穗期进行淹水、轻度干旱、中度干旱和重度干旱4个处理,研究了干旱胁迫对水稻叶片生理生化性状（光合作用和抗氧化酶活性等）和产量的影响。结果表明,中度和重度干旱使水稻叶片光合速率下降12.9%~43.9%,这主要与气孔导度变化有关;处理结束复水后,中旱3号的生理生化指标均能恢复到正常水平,而黄华占在重度干旱后,其光合速率、气孔导度以及抗氧化酶活性不能再恢复;干旱处理导致水稻产量降低14.3%~47.9%,主要是由于有效穗数和结实率的降低。     

水分胁迫对玉米小花分化期叶片蛋白质的影响初探

选用抗旱性不同的玉米杂交种—丹玉１３ 号和掖单１３ 号,研究在不同水分胁迫条件下植物诱导蛋白的产生及其与植物抗旱性的关系。通过叶片蛋白质ＳＤＳ聚丙烯酰胺凝胶电泳分析表明,干旱能够引起诱导蛋白产生,并且抗旱性较弱的品种诱导蛋白产生早于抗旱较强的品种。在重度水分胁迫下抗旱性较强的品种似乎能诱导基因更强地表达以适应干旱环境     

根际促生细菌对干旱胁迫下水稻生理特性的影响

【目的】本研究旨在探究植物根际促生菌蜡状芽孢杆菌F06菌株对不同干旱胁迫下水稻汕优63生理特性的影响。【方法】在盆栽试验条件下,以水稻汕优63为种植材料,研究了轻度(LD)、中度(MD)、重度(SD)3个干旱强度下接种蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)F06对水稻生理特征的影响。【结果】与正常水分管理相比,干旱胁迫(DS)下水稻叶片光合速率(P_n)和气孔导度(g_s)逐渐降低;而干旱胁迫下接种F06可显著减缓P_n和g_s下降,与不接种(NP)处理相比,P_n和g_s分别增加7.67%、12.97%、18.14%和11.51%、16.63%、17.07%,且呈现出随着干旱胁迫程度的提高,增幅增大的趋势。干旱胁迫下水稻叶片初始荧光(F_o)、非荧光淬灭系数(NPQ)显著上升,最大光化学效率(F_v/F_m)、光化学猝灭系数(q_P)显著下降;而干旱胁迫下接种F06可显著抑制F_o、NPQ升高和F_v/F_m、q_P降低,明显改善水稻叶片光能转换效率。干旱胁迫下接种F06虽然不能改变叶片水势、相对含水量和相对电导率的变化趋势,但可以有效降低其变幅。正常水分处理下接种F06虽然没有增加光合色素含量,但干旱环境下显著抑制了光合色素的分解或降低。干旱显著降低了水稻叶片和根系细胞分裂素(CTK)含量,增加了叶片中脱落酸(ABA)的含量;在干旱胁迫下,接种F06可显著提高叶片和根系中CTK的含量。【结论】由此可见,干旱生境下接种F06,可调节植物体内的激素含量,减少干旱胁迫下光合色素的分解或流失,提高光合速率,增强水稻在干旱环境中的适应能力。     

花生中蔗糖合成酶基因AhSuSy在花生中的组织表达及对非生物胁迫响应研究

低温、高盐和干旱胁迫严重影响植物的生长和产量。本研究以花生品种花育33号为实验材料,根据cDNA文库中已知的蔗糖合成酶基因AhSuSy全长序列设计引物,通过RT—PCR克隆到该基因。通过荧光定量PCR分析了该基因在花生各组织中的表达及在低温、高盐等非生物胁迫下的表达。结果显示,该基因为组成型表达基因,在叶片和根中表达量较高,在花中表达量最低;AhSuSy基因在花生的叶片和根中对低温均没有明显响应,但在花生根中受高盐胁迫和干旱胁迫明显诱导,说明该基因可能参与了花生对高盐和干旱胁迫的适应性调控;AhSuSy在花生根中受ABA的明显诱导,说明该基因对花生非生物胁迫的调控可能是以依赖ABA的方式进行的。     

实时PCR定量分析干旱胁迫下水稻糖原合成酶激酶基因表达差异

通过实时荧光定量PCR进行相对定量分析,得到水稻IR64糖原合成酶激酶（glycogen synthase kinase, GSK）基因在不同生育期、不同组织干旱胁迫处理前后的表达差异。 叶片中GSK基因为组成型表达,各生育期干旱胁迫时诱导合成增加,尤其从分蘖期到抽穗期表达更为显著,说明这段生长期叶片对水分缺乏最敏感;苗期根系处理后GSK表达明显下降,叶片处理前后GSK表达无明显变化。由此可见,GSK基因的表达在不同的发育时期、不同的组织中呈现差异。     

小麦冷休克蛋白基因TaCSP的克隆及表达分析

为深入研究小麦冷休克蛋白(cold shock proteins,CSPs)基因,根据大肠杆菌(E.coli)CSPs蛋白保守氨基酸序列,借助生物信息学技术检索小麦EST序列,采用同源序列法拼接了小麦3个冷休克蛋白基因,并以小麦叶片总RNA为模板,采用RT-PCR对其进行扩增;同时,采用荧光定量PCR对3个基因的组织表达特性以及ABA、低温、高温、干旱和盐胁迫条件下的表达模式进行了研究。结果表明,小麦3个冷休克蛋白基因TaCSP1、TaCSP2和TaCSP3全长分别为290、374和377bp,各编码69、69、80个氨基酸残基。序列分析表明,TaCSP1、TaCSP2和TaCSP3之间氨基酸相似性为72.9%~84.3%,与大肠杆菌来源CSPs的相似性为40.0%~79.7%。荧光定量PCR表达谱分析显示,TaCSPs在抽穗期小麦的根、茎、叶和幼穗中均能表达。胁迫分析表明,3个冷休克蛋白基因在小麦幼根中的表达,在低温和ABA处理下,表现为早期诱导、后期抑制,在高温、干旱和盐胁迫下,则表现为早期抑制、后期有所恢复。克隆获得的小麦3个冷休克蛋白基因在根组织中强烈表达,并受ABA和冷胁迫诱导,推测其在小麦抵御逆境胁迫过程中发挥重要作用。     

水分胁迫对玉米小花分化期叶片蛋白进的影响初探

选用抗旱性用不同的玉米杂交种－－丹玉１３号和掖单１３号,研究在不同水分胁迫条件十植物诱导蛋白质的产生及其与植物抗旱性的。通过叶片蛋白质ＳＤＳ－聚丙烯酰胺凝胶电泳分析表明,干旱能够引起诱导蛋白产生,并且抗旱性较弱的品种诱导蛋产生早于抗旱较镪的品种。在重度水分胁迫下抗旱性较强的品种似乎能诱导基因更强地表达以适应干旱环境。     

梯度干旱胁迫对水稻叶片光合和水分状况的影响

采用温室营养液培养方式,通过添加0%、10%、20%、30%PEG6000模拟干旱胁迫,对水稻幼苗叶片的光合作用和水分状况进行比较分析。结果表明:1)在干旱胁迫下,水稻叶片的光合速率、气孔导度、叶肉导度、总导度和叶绿体内CO2浓度等都显著降低;2)在干旱胁迫条件下,限制光合作用的非气孔限制值并没有显著提高,而气孔限制值则大幅提高;与正常水分条件相比,扬稻6号和汕优63在30%PEG干旱胁迫下气孔限制值分别提高了42%和81%;3)光合速率与气孔导度、叶肉导度、总导度及叶绿体内CO2浓度呈正相关;4)在重度干旱胁迫下(20%和30%),叶片水势和含水量都显著下降,并且叶片水势与气孔导度、叶肉导度和总导度呈正相关。因此,气孔关闭导致的叶绿体内CO2浓度降低是限制光合作用的最主要因素,同时叶片水势的降低增加了叶片内CO2传输的阻力。     

Proteomic Study for Responses to Cadmium Stress in Rice Seedlings

A proteomic approach including two-dimensional electrophoresis and mass spectrometric (MALDI-TOF MS) analyses was used to investigate the responses to cadmium (Cd) stress in seedlings of rice (Oryza sativa L.) varieties Shanyou 63 and Aizaizhan. Cd stress significantly inhibited root and shoot growth, and affected the global proteome in rice roots and leaves, which induced or upregulated the expression of corresponding proteins in rice roots and leaves when rice seedlings were exposed to 0.1 or 1.0 mmol/L Cd. The Cd-induced proteins are involved in chelation and compartmentation of Cd, elimination of active oxygen free radicals, detoxification of toxic substances, degradation of denatured proteins or inactivated enzymes, regulation of physiologic metabolism and induction of pathogenesis-related proteins. Comparing the Cd-induced proteins between the two varieties, the β-glucosidase and pathogenesis-related protein family 10 proteins were more drastically induced by Cd stress in roots and leaves of Aizaizhan, and the UDP-glucose protein transglucosylase and translational elongation factor Tu were induced by 0.1 mmol/L Cd stress in roots of Shanyou 63. This may be one of the important mechanisms for higher tolerance to Cd stress in Shanyou 63 than in Aizaizhan.     

Photoinhibitive and Recovery Properties of Hybrid RiceⅡ You 129 under Field Conditions

Photoinhibitive properties of super-high-yielding hybrid riceⅡ you 129 and its adaptation mechanism to strong light stress were investigated by measuring the light-response curve, diurnal variations of net photosynthetic rate and chlorophyll fluorescence parameters of Ⅱ you 129 leaves and compared with Shanyou 63. Photoinhibition of rice flag leaves under field conditions mainly resulted from the increase of thermal dissipation, especially for thermal dissipation depended on the xanthophyll circle, but no destruction of photosynthetic apparatus occurred. Potentially super-high-yielding hybrid rice Ⅱ you 129 was more tolerant to photoinhibition than Shanyou 63, because it had higher light saturation intensity and maximum net photosynthetic rate; more active xanthophyll cycle, and more rapid recovery ability after photoinhibition.     

自然条件下杂交水稻Ⅱ优129的光抑制及其恢复特性

通过测定田间高产杂交籼稻Ⅱ优129与对照汕优63的光响应曲线、光合速率和叶绿素荧光参数日变化,探讨了Ⅱ优129剑叶光合作用的光抑制特性及其对强光的适应机制。结果表明, 田间自然条件下杂交水稻叶片发生光抑制现象的主要原因是热耗散的增加,尤其是依赖叶黄素循环的热耗散的增加,而不涉及光合机构的破坏。具有超高产潜力的水稻品种Ⅱ优129比对照汕优63耐光抑制,其原因主要是Ⅱ优129具有较高的饱和光强、最大光合速率和叶黄素循环活力,遭受光抑制伤害后的恢复能力较强。     

土壤干旱胁迫对不同水稻品种叶片卷曲的影响

在人工控制土壤水分条件下,以13个具有不同耐旱性的栽培稻品种（组合）为供试材料,研究了在分蘖盛期土壤断水后随着干旱胁迫的加重叶片卷曲度（LRI）的动态变化及其与蒸腾、光合特性和叶片水分利用的关系。结果表明,不同品种的LRI明显增大的起始日期、明显增大期日均增量和最大值存在着显著差异,并依据叶片卷曲表现可将参试品种划分为敏感型（如中旱1号）、中间型（如旱稻8号）和钝感型（如巴西陆稻）三种类型。随着土壤断水后干旱胁迫的加重,LRI逐渐增大。LRI与气孔导度（SC）、蒸腾速率（TR）和净光合速率（Pn）的关系因品种类型而异;LRI每增加1级,中旱1号、旱稻8号和巴西陆稻的SC分别降低0.26、0.20和0.17 mm/s,TR分别降低0.86、0.66和0.49 mmol/(m2·s);Pn呈显著下降的叶片卷曲度中旱1号明显小于巴西陆稻。当叶片适度卷曲时,WUE随LRI值的增大而提高,中旱1号LRI的变化同时引起TR和Pn显著改变进而影响WUE,而旱稻8号和巴西陆稻LRI变化对WUE的影响主要系TR改变所致。     

低温对杂交水稻及其亲本灌浆期剑叶果糖1，6-二磷酸酯酶活性的影响

Effects on chilling on fructose 1,6-diphosphatase (FBPase) of flag leaves in five hybrids Shanyou 63, Shanyou 64, Weiyou 64, Qingyouzao and Xiuyou 57 were investigated. The results indicated that chloroplast FBPase activity of flag leaves in hybrid rice F₁ and their parents at filling stage decreased after low temperature (1℃) treatment. The sensitivity of FBPase to chilling can reflect difference of cold tolerance among these hybrids. The order of cold tolerance was as follows: Japanica type Xiuyou 57, Indica type Qingyouzao, Shanyou 63, Shanyou 64. and Weiyou 64. The cold tolerance of F₁hybrid rice was inherited toward to that of the maternal line. The possible role of FBPase during grain filling and the relationship between FBPase activity of flag leaves and cold tolerance in hybrid rice were discussed.