硝普钠缓解花生铝毒害作用和影响AhSAG和AhBI-1基因表达

以花生为材料，研究了铝胁迫诱导花生发生细胞程序性死亡的条件下，加入外源NO供体SNP对不同耐性花生品种根尖生长及相关细胞程序性死亡基因的影响。根长生长、根尖苏木精染色和铝含量测定结果表明，适当浓度的SNP能够缓解一定浓度铝对花生根生长的毒害作用，1.0 mmol L^–1的SNP缓解作用最明显，此浓度下，99-1507和中花2号与对照相比，根长增加45%和52%，根尖铝含量降低10%和23%，苏木精染色变浅。加入1.0 mmol L^–1的SNP处理后，与对应铝胁迫相比，花生衰老基因AhSAG的相对表达量在耐铝品种99-1507中先升高后降低，在0.1 mmol L^–1和0.4 mmol L^–1 Al³⁺处理时，显著下降；在铝敏感品种中花2号中呈缓慢升高的趋势，在0.1 mmol L^–1和0.4 mmol L^–1 Al³⁺处理时，显著上升；花生细胞程序性死亡相关基因AhBI-1的相对表达量在99-1507中呈先升高后降低的趋势，在中花2号中则先降低后升高，当99-1507在0和0.02 mmol L^–1 Al³⁺处理时，中花2号在0、0.02和0.1 mmol L^–1 Al³⁺处理时，SNP处理后的AhBI-1表达量均低于对应的单独铝处理。由此说明，NO对花生铝毒害有一定的缓解作用，其作用机理可能与影响细胞程序性死亡基因表达而调控细胞程序性死亡有关。     

棉属G染色体组野生棉种的体细胞胚胎发生与植株再生研究

通过培养基激素配比、碳源种类等培养条件的筛选，对2个G染色体组棉种（纳尔逊氏棉，Gossypium nelsonii Fryx.；澳洲棉，Gossypium australe F. Muell.）进行体细胞培养并获得了体细胞胚，其中纳尔逊氏棉获得了再生植株，澳洲棉获得了大量的胚状体。与D染色体组棉种克劳茨基棉（Gossypium klotzschianum Anderss）相比，G染色体组棉种再生时间长，且体细胞胚畸形严重、萌发困难，但通过培养条件的调控可以得到大量胚状体和少量再生植株。激素组合0.1 mg L^-1 KT+0.1 mg L^-1 2, 4-D诱导的愈伤组织较松软，分化潜力高；胚性愈伤组织的增殖使用0.2 mg L^-1 KT+0.5 mg L^-1 IBA的激素组合；组合0.25 mg L^-1 IBA＋0.3 mg L^-1 KT有利于体细胞胚胎发生，而含激素组合MSB5+0.15 mg L^-1 KT+0.5 mg L^-1 NAA的培养基适合体细胞胚胎的萌发和植株再生。此外，愈伤组织诱导宜用葡萄糖作为碳源，而在胚性愈伤组织的增殖及保存和胚状体的萌发过程中用麦芽糖作碳源的效果更佳。     

玉米种子萌发过程中Na+、K+和Ca2+含量变化与耐盐性的关系

玉米耐盐品种登海9号和盐敏感品种浚单18在含0、50、100、150和200 mmol L^-1 NaCl的营养液中萌发生长, 采用等离子质谱分别测定其萌动种子种皮、胚、胚乳和幼苗根、根颈、叶中Na⁺、K⁺、Ca²⁺的含量。结果表明, 随着培养液中NaCl浓度的增加, 玉米体内Na⁺含量逐渐升高, 在幼苗中表现地下部(根和根颈)显著高于地上部(叶); 在萌动种子中, 胚中Na⁺积累量显著高于种皮和胚乳。根系积累Na⁺能力较强, 胚拒Na⁺能力较弱, 种皮具有一定的Na⁺累积能力。随NaCl浓度的增加, K⁺和Ca²⁺含量逐渐降低, 尤其是Ca²⁺含量急剧减少, 达38.4%~55.9%(登海9号)和65.6%~78.2%(浚单18)。玉米根、根颈、种皮的Na⁺积累能力、叶的拒Na+能力和幼苗选择吸收Ca²⁺的能力可能与品种耐盐性有关。     

转根癌农杆菌介导的AtNHX1基因马铃薯的获得

构建重组表达质粒pBI12135-GZ+AtNHX1（带有CaMV 35S启动子），通过农杆菌将其携带的液泡膜Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因（AtNHX）转化马铃薯栽培品种“甘农薯2号”试管薯薄片和“克新2号”茎段。经根癌农杆菌侵染和共培养后，用50 mg L^-1卡那霉素 +300 mg L^-1头孢霉素筛选抗性芽，试管薯薄片获得30株抗性植株，抗性植株再生率为37%；茎段未获得抗性植株。抗性植株的总DNA用AtNHX1基因的特异性引物进行PCR检测，结果27株为阳性，占90%。Southern杂交结果证实，外源基因多以双拷贝整合到马铃薯的基因组中。Northern杂交结果表明，转基因植株可以进行AtNHX1基因mRNA的正常转录，但植株间存在着转录量的差异。该研究为耐盐马铃薯的培育奠定了良好的基础。     

转金属硫蛋白基因(MT1)烟草抗Cd2+胁迫的生理特性分析

将柽柳（Tamarix sp.）金属硫蛋白基因（MT₁，GenBank登录号：AB298390）插入植物表达载体pBI121，取代花椰菜病毒35S启动子下游的gus基因，利用农杆菌（Agrobactrium tumefaciens）介导法将MT1导入烟草（Nicotiana tobacum）基因组。对具有卡那霉素抗性，且经PCR-Southern检测和Northern杂交表现阳性的转基因株系进行抗Cd²⁺分析表明，金属硫蛋白基因的过量表达提高了转基因植株的抗Cd²⁺能力，在含200 µmol L^-1和400 µmol L^-1 Cd²⁺的MS培养基上，转基因植株的株高和鲜重均明显优于非转基因株系；在生理性状上表现为转基因植株MDA含量及POD活性明显低于非转基因株系，叶绿素含量和SOD活性比非转基因株系明显增加。     

铝胁迫对花生根尖线粒体膜生理特性的影响

线粒体在植物生命活动中发挥重要作用,以花生为材料,研究了在铝胁迫条件下,花生根尖细胞线粒体膜生理变化。结果表明,通过根长试验、苏木精染色和根尖铝离子含量测定,筛选到耐铝品种LH11,铝敏感品种R1549。铝胁迫后,两个品种根尖线粒体MDA含量增加,R1549的MDA含量均高于LH11,在处理浓度是20 μmol L^-1和100 μmol L^-1时,两品种的MDA含量差异显著,但在400 μmol L^-1时,差异不显著;两品种根尖线粒体Ca²⁺-ATP酶活性和Ca²⁺含量呈下降趋势,且随铝溶液浓度增加而加快,R1549的线粒体Ca²⁺含量下降较LH11快;随处理铝溶液浓度增加,线粒体光密度持续下降,MPT不断增大,ΔΨ_m明显降低,线粒体中Cyt c/a减少,R1549较LH11下降更明显。试验结果说明在较高铝浓度胁迫下,两品种线粒体透性转换孔开放,膜透性增加,跨线粒体膜Ca²⁺转运系统活性降低,使胞质Ca²⁺超载,细胞色素C释放到细胞质中,诱导根尖细胞发生程序性死亡,从而抑制根生长;在低铝浓度下,与铝敏感品种相比,耐铝品种吸收铝少,脂质过氧化水平低,线粒体膜Ca²⁺-ATPase活性、MPTP和ΔΨ_m调控能力强,不易发生PCD,从而表现出较强的耐铝能力。     

cpt1基因与水稻根负向光性的关系

为了研究cpt1基因与水稻根负向光性运动的关系,探讨IAA横向运输与水稻根负向光性运动的关系。检测了外源试剂CaCl₂、EDTA以及IAA对水稻根的负向光性运动的效应,并采用RT-PCR的方法验证了不同外源试剂对cpt1基因表达的影响。结果表明,水稻根经光照24 h后,与对照相比,1 mg L^-1的CaCl₂和0.001 mg L^-1的IAA能明显促进水稻根负向光性的弯曲生长,1 mg L^-1的EDTA(CaCl₂的抑制剂)明显抑制水根负向光性的弯曲生长;cpt1基因的表达受上述外源试剂诱导,并表现与水稻根的负向光性生长呈明显的正相关性,推测IAA的横向运输及其运输载体CPT1蛋白对水稻根的负向光性运动具重要作用。     

盐胁迫及其与La3+对不同耐盐性水稻根中抗氧化酶及质膜H+-ATPase的影响

用盐敏感的武运粳8号和强耐盐的韭菜青两个粳稻品种，比较了盐胁迫条件下根中抗氧化酶类和质膜H⁺-ATPase活性的变化以及La³⁺对其变化的影响。结果表明，两个品种根中SOD和APX活性无显著区别，但耐盐品种的CAT和POD活性强于盐敏感品种。盐胁迫不同程度地提高了两者抗氧化酶活性。La³⁺对其影响最显著的差异出现在高盐条件下（200~300 mmol L^-1 NaCl），对耐盐品种添加La³⁺可以提高上述4种酶的活力，而对盐敏感品种，La³⁺的作用不明显。对盐敏感品种，盐胁迫导致其质膜H⁺-ATPase活性持续下降，添加La³⁺明显提高其H⁺-ATPase活性，而对耐盐品种，盐胁迫导致其质膜H⁺-ATPase活性呈现先降后升的趋势，La³⁺对其活性影响不大。进一步分析表明，上述H⁺-ATPase活性变化及La³⁺对其影响均发生在转录水平上。据此推测，以上2个品种可能具有完全不同的盐胁迫响应机制。     

HgCl2短时处理对蚕豆叶片光合作用的效应

以不同浓度HgCl₂溶液涂抹蚕豆(Vicia faba L.)叶片30 min后, 测定进入叶片组织的汞含量、叶片的气体交换和叶绿素荧光。随着外施HgCl2溶液浓度的增大, 进入叶片组织的汞含量增加。当HgCl₂溶液浓度高于10 mg L^-1时, 处理显著抑制蚕豆叶片的净光合速率(P_n)和表观光合量子效率(AQY), 且随着浓度增加, 抑制程度也加强。同时, HgCl₂溶液处理能够显著降低PSⅡ光量子产量(DF/ F_m’)和表观光合电子传递速率(ETR), 增加叶片的叶绿素荧光非光化学猝灭(NPQ)。 结果表明, 低浓度HgCl₂短时间处理导致蚕豆叶片P_n降低的主要原因是由于HgCl₂抑制了光合电子传递过程。     

SA对蚕豆气孔运动和保卫细胞质膜K+通道的影响

水杨酸（salicylic acid, SA）作为植物体内一种内源信号分子，具有多种生理功能，尤其与通过诱导气孔关闭提高植物的抗病性密切相关。以蚕豆气孔为材料，利用表皮条生物分析、膜片钳等手段研究表明，SA浓度在1~1 000 mol L^-1时诱导的气孔关闭具有可逆性，而10 mmol L^-1时导致的气孔关闭不可逆     

水分胁迫下一氧化氮对小麦幼苗根系生长和吸收的影响

以25%聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱, 利用一氧化氮(nitric oxide, NO)供体硝普钠(sodium nitroprusside, SNP) 处理小麦幼苗, 探讨外源NO对水分胁迫下小麦幼苗根系生长和吸收的影响。结果表明, 50 mol L^-1 SNP可增加小麦主根长度及侧根数目, 分别比对照增加11.94%和83.78%。同时, SNP可使水分胁迫下小麦的根系活力提高55.88%, 根系K⁺ 的含量提高42.52%。膜片钳全细胞电流显示, SNP处理可增强小麦根细胞质膜内向K⁺ 电流, 而NO的专一清除剂c-PTIO可以逆转SNP的上述效应。因此认为, 外源NO可通过提高小麦根系活力, 增强根细胞质膜内向K⁺ 通道的活性, 从而促进根细胞对K⁺ 的吸收以适应水分胁迫。     

油菜素内酯对铝胁迫大豆光合特性的影响

以Al敏感的大豆品种BD2为水培材料, 研究24-表油菜素内酯(EBR)和长效油菜素内酯(TS303)对Al胁迫大豆光合特性的影响及其作用机理。结果表明, EBR和TS303浸种预处理能缓解Al胁迫引起的大豆根伸长减慢以及Al和胼胝质在根尖积累, 增强大豆对Al胁迫的忍耐能力, EBR和TS303的最佳效应浓度均为0.1 mg L^-1, 但TS303效应更持久。它们提高Al胁迫大豆的光合叶面积和净光合速率, 对Al胁迫引起的大豆叶绿素含量、最大光能转化效率(F_v/F_m)、气孔导度、碳酸酐酶活性、RuBPCase含量及活性降低均有明显的缓解作用。净光合速率的提高是光能利用效率提高、CO₂转运加快以及固定能力增强的综合结果。     

边缘细胞对大豆根尖铝毒害的缓解

以大豆[Glycine max (L.) Merrill]浙春3号为试验材料, 采用静置培养(保持边缘细胞附于根尖)和振荡培养(移除根尖边缘细胞), 测定边缘细胞数目和活性、根相对伸长率和根内酶的活性, 研究了边缘细胞对大豆根尖铝毒害的缓解效应。结果显示, 大豆发育过程中存活的边缘细胞数与总数之比达60%~80%, 50~400 mmol L^-1 Al³⁺胁迫12 h能诱导边缘细胞从根尖脱落, 200~400 μmol L^-1 Al³⁺胁迫24 h对边缘细胞的发育有抑制作用。Al³⁺处理抑制根伸长, 移除边缘细胞的根相对伸长率低于保留边缘细胞的根。0~100 mmol L^-1 Al³⁺胁迫12 h, 0和50 mmol L^-1Al³⁺胁迫24 h, 具有边缘细胞的大豆根系的POD、SOD活性及蛋白质含量显著高于移除边缘细胞的根内酶活性和蛋白质含量, 但200和400 mmol L^-1 Al³⁺处理12 h, 100~400 mmol L^-1 Al³⁺处理24 h时, 根尖有无边缘细胞对根系的酶活性及蛋白质含量影响不显著。说明低浓度Al³⁺胁迫下, 大豆通过增加边缘细胞数目、提高根尖蛋白质含量, 维持较高水平的POD、CAT和SOD活性来对抗铝毒胁迫, 以缓解植物的铝毒害。     

硒对苦荞产量、营养与保健品质的影响

采用盆栽试验研究了土壤施硒对苦荞生长、产量及营养与品质的影响。结果表明, 适量施硒(0.5 mg kg^-1)能促进苦荞生长, 显著提高株高、地上部干重和总干重。施硒量≤1.0 mg kg^-1时, 苦荞产量是不施硒处理的1.42~2.32倍, 株穗数和株粒数为不施硒处理的近2倍, 结实率提高0.6~6.2个百分点, 百粒重提高1.90%~5.85%, 黄酮和芦丁含量分别提高3.7%~7.5%和30.9%~59.6%, 以施硒0.5 mg kg^-1处理效果最佳, 显著提高产量和各品质性状。施硒量＞1.0 mg kg^-1各处理显著抑制苦荞植株生长, 使株高、干重、产量显著下降, 黄酮和芦丁含量分别降低4.4%~6.3%和1.06%~19.20%。苦荞籽粒中N、P、K、Zn、Ca、Mn、粗蛋白、粗脂肪、必需氨基酸、非必需氨基酸含量和氨基酸总量, 除施硒0.5 mg kg-1处理外, 均随施硒量的增加而提高。土壤施硒显著提高了苦荞籽粒的硒含量, 但不同程度地降低了淀粉含量。适量施硒对苦荞具有明显的增产和改善营养与保健品质的作用。     

根癌农杆菌介导苎麻转绿色荧光蛋白（GFP）基因植株再生

以苎麻优良品系“5041-3”子叶作为受体,利用根癌农杆菌介导法进行了绿色荧光蛋白基因的遗传转化研究,农杆菌菌株为EHA105,重组质粒为pBIN m-GFP5-ER。经农杆菌浸染后的子叶外植体经过共培养、选择培养、伸长培养和生根培养后再生出抗性植株,对抗性植株的再生过程进行了GFP荧光检测,结果表明,GFP基因能在苎麻中强烈表达,证明GFP基因能够在苎麻遗传转化中得到应用。对抗性植株的Southern杂交检测证实外源基因已整合到苎麻基因组中。     

硫代硫酸银对二倍体马铃薯试管苗生长和生理特性的影响

植物组织培养中由于气体交换的限制, 培养器皿中常伴有乙烯积累, 影响植株形态建成和器官生长发育。以马铃薯二倍体品系HS66、ED13和DH401为试材, 研究不同浓度(0、1、2、4、8 mg L^-1)硫代硫酸银(STS)对试管苗生长和相关生理指标的影响。结果发现, 与培养基中不加STS相比, 附加1 mg L^-1 STS可增加试管苗叶面积和叶绿素含量, 抑制气生根的产生; 附加4 mg L^-1以上STS试管苗出现紫色色素沉积、叶片背面生成愈伤组织等畸形现象。试管苗可溶性蛋白、脯氨酸和丙二醛含量随STS浓度的增加呈先降后升的趋势, 在培养基中附加1 mg L^-1 STS时, 3个品系试管苗的可溶性蛋白、脯氨酸和丙二醛含量均下降; 附加2 mg L^-1 STS时, DH401可溶性蛋白和脯氨酸含量及HS66丙二醛含量反弹升高; 附加4 mg L^-1以上STS时, 3个品系试管苗的可溶性蛋白、脯氨酸和丙二醛含量均随STS浓度的增加而增加。上述结果说明, 低浓度STS可以缓解乙烯胁迫, 促进试管苗正常生长, 高浓度STS则造成试管苗生理及形态上的明显毒害。     

开放式空气CO2浓度升高对冬小麦生长和N吸收的影响

利用FACE(free-air carbon dioxide enrichment)技术平台,设常CO₂（ambient CO₂）和高CO₂（elevated CO₂,ambient+200 μmol·mol^-1）2个水平和常N（NN,250 kg N·hm^-2）和低N（LN,150 kg N·hm^-2）2个水平,研究CO₂浓度升高对冬小麦（Triticum aestivum L.）整个生长生物量和氮（N）吸收的影响。结果表明,CO₂浓度升高使冬小麦各部分的生物量平均增加28.3%-44.5%,拔节期增幅最大,达36.8%-91.2%,而且NN处理的生物量增幅比LN处理低。CO₂浓度升高不同程度地降低了小麦的N含量,但是增加了N的吸收,在拔节期LN处理下分别增加20.8%-29.2%,CO₂浓度升高使小麦在拔节期NN处理的N相对吸收速率增加44.1%。说明在大气CO₂浓度升高条件下,小麦会通过生物量的增加固定更多的C,增加对N养分的需求,应着重考虑提高小麦拔节期间的施氮肥水平。     

中国春小麦GBSS与淀粉颗粒结合特性的研究

以小麦品种中国春(Triticum aestivum)为材料,分析了颗粒结合淀粉合成酶（GBSS）与淀粉颗粒结合的影响因素及作用力。通过SDS-PAGE及测定GBSS溶液浓度,证实小麦GBSS与淀粉粒结合的紧密程度受温度影响,在50~80℃范围内,GBSS从淀粉颗粒上的解离量随温度的升高逐渐升高;而在85~95℃之间,解离量随温度的升高而降低;沸水浴处理15 min的GBSS解离量较大,但超过35 min时GBSS的量反而有所减少。Mg²⁺浓度也影响GBSS的解离,低于1.75 mmol L^-1时,随Mg²⁺浓度降低解离量逐渐升高;高于2.5 mmol L^-1时,随Mg²⁺浓度的升高解离量逐渐降低。表明GBSS与淀粉粒的结合力是非共价键。     

新疆棉花4个主栽品种的体细胞胚胎发生及植株再生

以新疆4个主栽棉花品种新陆中20、新陆早24、新陆早33和03298为材料, 通过不同浓度的激素组合成功地诱导获得了体细胞胚并进一步发育成苗。研究发现, 所用的4种激素组合均能有效诱导愈伤组织, 其中又以0.02 mg L^-1或0.10 mg L^-1 KT和0.1 mg L^-1 2,4-D组合的诱导效果最佳; 两个诱导措施有利于胚性愈伤组织的产生, 即沿中柱纵切棉花下胚轴切段, 并以纵切面接触培养基; 愈伤组织诱导培养基中KNO₃用量加倍。挑选黄绿色、灰绿色或浅绿色的质地疏松的愈伤组织继代于无激素且KNO₃含量加倍的培养基中可产生胚性愈伤组织, 并在高比例KT/2, 4-D(0.05 mg L^-1或0.10 mg L^-1 KT和0.01 mg L^-1 2,4-D)促进下发育成胚。借助在培养基上垫滤纸产生干燥作用, 并间隔使用强透气效果的棉塞对培养三角瓶进行透气处理, 体细胞胚可成熟发育并产生根系发达的正常再生植株。应用此法, 4个实验材料在6~8个月内即可获得大量再生苗。     

生长素、细胞分裂素对黑暗和ABA诱导蚕豆气孔关闭的抑制效应

以蚕豆(Vicia faba L.)为材料, 借助表皮条实验和激光扫描共聚焦显微镜技术研究合成和天然生长素、细胞分裂素吲哚乙酸(IAA)、萘乙酸(NAA)、2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)、玉米素(ZT)、激动素(KT)和6-苄基腺嘌呤(6-BA)对黑暗和脱落酸(ABA)诱导气孔关闭的效应及其机制。结果表明, 黑暗和ABA均诱导气孔关闭, 与NO清除剂羧基-2-苯-4,4,5,5-四甲基咪唑-1-氧-3-氧化物(c-PTIO)、牛血红蛋白(Hb)和NO合酶(NOS)抑制剂N^G-N-L-精氨酸甲酯(L-NAME)以及过氧化氢(H₂O₂)清除剂抗坏血酸(AsA)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化氢产生酶NADPH氧化酶抑制剂二苯基碘(DPI)一样, 供试合成和天然生长素、细胞分裂素均显著逆转黑暗和ABA诱导的气孔关闭, 暗示生长素、细胞分裂素可能通过降低NO和H₂O₂水平起作用。保卫细胞内源NO和H₂O₂检测结果显示, 合成和天然生长素、细胞分裂素确实均显著降低暗和ABA诱导的NO和H₂O₂水平。考虑到IAA、ZT分别为天然生长素、细胞分裂素的典型代表而且供试生长素、细胞分裂素均包括了合成和天然种类, 可以认为供试生长素、细胞分裂素逆转暗和ABA诱导的气孔关闭及降低NO、H₂O₂水平的作用可能是所有生长素类、细胞分裂素类植物生长物质均具备的效应。