黄花草木樨耐NaHCO3盐碱胁迫的解剖学解释

土壤的盐化、碱化是人类面临的生态环境危机之一,严重制约了农牧业生产的发展。研究耐盐植物的适应机制,充分利用丰富的耐盐植物资源对改良和利用广袤的盐碱土地具有重要意义。以150和200 mmol/L NaHCO₃处理旱生耐盐植物黄花草木樨幼苗,以无盐生长的植株作为对照。制作石蜡切片和超薄切片,分别对其根、茎、叶3个器官和内部细胞器叶绿体和线粒体解剖结构进行观察。结果表明,NaHCO₃使贯通于根、茎、叶3个器官的维管组织变小,尤其是木质部导管直径显著变小,极大地限制了水分向地上部分的运输和横向扩散;使茎的横切面由近四边形变为不规则形,增加了茎的表面积从而增强了茎的光合能力;叶片表皮细胞加厚,同时维管束木质部导管直径锐减,降低了水分的气孔和非气孔损失。至于细胞器,叶、茎细胞内的叶绿体和根细胞中的线粒体均受害较轻。叶绿体内的类囊体和线粒体内的嵴仍具有完整的膜系统和边缘清晰的片层结构。这些变化表明在盐碱胁迫下,草木樨能够积极地通过改变组织和细胞的形态和结构来保护细胞内细胞器结构的完整性。     

盐碱胁迫对苗期紫花苜蓿生理特性的影响

以紫花苜蓿公农1号为试验材料,研究了在不同浓度的盐碱胁迫下,苗期紫花苜蓿生理生化特性指标(可溶性糖、脯氨酸、束缚水和自由水、叶片持水力)的变化情况。结果表明,随着盐碱胁迫浓度的增大,公农1号中可溶性糖和脯氨酸的含量均有一定的上升趋势,最大值分别达到87.16%和753.49 μg/g;束缚水与自由水比率随着盐碱浓度的增加逐渐增大,经盐碱处理7 d后,束缚水/自由水达到0.94;而随着盐碱胁迫浓度的增大,离体叶片持水力下降了12%~48%。     

混合盐碱胁迫对紫花苜蓿苗期生长特性的影响

以甘农三号紫花苜蓿为试验材料,NaCl和NaHCO3按摩尔比1∶1混合模拟典型混合盐碱胁迫,研究不同盐浓度对苜蓿苗期生长特性的影响。结果表明,随着盐浓度的升高及胁迫时间的延长,生长速度受到明显的抑制,根、茎、叶鲜重均低于对照,差异均达到显著水平(P<0.05);短期低浓度胁迫促使叶面积增大,但差异不显著;随着盐碱浓度的增加,苜蓿地上部干重都呈现逐渐降低的趋势,且在浓度达到150mmol/L时差异达到显著水平;根冠比呈现先增大后减小的趋势,表明盐碱胁迫促使紫花苜蓿光合产物向根系分配,以增加根系对无机养分的吸收,用以维持细胞内渗透压及光合同化作用的需要。     

盐碱胁迫对紫花苜蓿种子发芽的协同影响

以紫花苜蓿（Medicago sativa）为材料,在实验室内模拟土壤复杂盐碱逆境条件,将2种中性盐NaCl, Na₂SO₄与2种碱性盐NaHCO₃, Na₂CO₃以不同的摩尔比例混合,按碱性盐比例递增的顺序共设置A～F组,同时每个组又设置6种盐浓度（24～168 mM）,涵盖Na⁺浓度为32～192 mM,pH为7.03～10.68范围的盐碱生境,试验共模拟出36种盐度和碱度（pH值）各不相同的盐碱条件,并对胁迫下苜蓿种子发芽指标进行了测定。结果表明：低浓度胁迫对苜蓿种子发芽有一定的促进作用,在各胁迫处理组下苜蓿种子的发芽指标（发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数）均随着盐浓度的增加不断下降,且碱性盐比例越大下降越明显,而平均发芽天数逐渐增加。胚根与胚芽生长表现出与发芽相似的变化规律,并且胚根适应盐碱能力更强。因此,复合盐碱胁迫不同于单独的盐或碱胁迫,一旦浓度较高时,盐和碱的交互作用更明显,二者存在明显的协同作用,加剧了对植物的伤害。     

混合盐碱胁迫对紫花苜蓿幼苗生理和基因表达的影响

本研究以‘ZN-1’和‘保定’苜蓿(Medicago sativa L.‘Baoding’)为试验材料,以浓度梯度为0 mmol·L^-1,40 mmol·L^-1和80 mmol·L^-1,pH值为9.3的混合盐碱溶液(NaCl∶Na₂SO₄∶NaHCO₃∶Na₂CO₃摩尔比为1∶1∶1∶1)进行胁迫处理,比较2个紫花苜蓿幼苗的生长指标、生理指标和基因表达(ROS清除、离子转运和光合调控3类基因)差异,以期为解析紫花苜蓿耐混合盐碱胁迫响应机制提供理论依据。结果表明,随着混合盐碱胁迫浓度的增加,2个紫花苜蓿的株高、干重、叶绿素含量、光合速率以及Fv/Fm等均出现明显的损伤(P<0.05)。其中,‘ZN-1’的耐混合盐碱性显著高于‘保定’苜蓿,主要表现为‘ZN-1’的株高和生物量更高、叶绿素含量和抗氧化酶的活性更高,净光合速率更强,脯氨酸和可溶性糖含量更高,叶片ROS积累量和地下部Na⁺积累更...     

NaHCO3胁迫对大叶紫花苜蓿生理特征的影响

采用砂基培养方法,研究了不同浓度的NaHCO3对大叶紫花苜蓿Medicago sativa叶片叶绿素、脯氨酸、丙二醛含量以及细胞膜透性的影响.结果表明,随着NaHCO3浓度的增大,脯氨酸含量、丙二醛含量及细胞膜透性逐渐增大;在NaHCO3浓度为50 mmol/L时叶绿素a和b的含量最大,浓度在50～200 mmol/L时叶绿素a和b的含量逐渐降低,且叶绿素a降低的趋势比较缓慢.说明大叶紫花苜蓿对低浓度的NaHCO3胁迫有一定的适应能力.     

紫花苜蓿GPAT基因家族鉴定及在盐碱胁迫下的表达模式分析

甘油-3-磷酸酰基转移酶(Glycerol-3-phosphate acyltransferase, GPAT)是甘油生物合成的限速酶,参与多种脂类的生物合成途径,在植物生长发育和抗逆过程中具有重要作用。为了解GPAT基因在紫花苜蓿(Medicago sativa)应对非生物胁迫过程中的作用,本研究利用生物信息学方法共鉴定出73个紫花苜蓿MsGPATs基因。研究表明,MsGPAT基因在染色体上不均匀分布,大多数基因存在大片段复制现象。系统进化树分析将其分为3个亚组。基因结构和蛋白质保守基序分析表明MsGPAT基因家族成员多数含有2～3个外显子或11～12个外显子,至少含有1个保守基序。顺式作用元件分析表明不同MsGPATs基因含有不同的光、生长素和胁迫应答元件。基因表达谱分析显示,分别有10,5,18个MsGPATs基因积极响应高盐、高碱和混合盐碱胁迫,可作为紫花苜蓿耐盐碱研究的候选基因。     

混合盐碱胁迫对苗期紫花苜蓿抗氧化酶活性及丙二醛含量的影响

用不同浓度混合盐碱(NaCl/Na₂CO₃)对苗期紫花苜蓿进行胁迫处理,测定其对抗氧化酶系统和丙二醛含量的影响。结果表明,随着混合盐碱处理浓度的增大,经处理的苗期紫花苜蓿叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性及丙二醛(MDA)的含量呈增加趋势,并且均高于对照。     

盐碱胁迫下紫花苜蓿叶片蛋白组的初步分析

以紫花苜蓿（Medicago sativa）品种"WL343HQ"为材料,对其幼苗进行150 mmol·L^-1的Na₂CO₃和NaHCO₃混合盐碱胁迫,采用iTRAQ技术结合反相液相色谱与液相串联色谱,分析盐碱胁迫叶片中蛋白表达的变化,并对获得的差异蛋白进行生物信息学分析。结果表明,在盐碱胁迫处理下共鉴定到318个显著差异蛋白,包括172个上调蛋白和146个下调蛋白,这些差异蛋白的功能涉及多种代谢途径,其中与光合作用相关的蛋白质表达量总体下调,与苯丙素生物合成、苯丙氨酸代谢和类黄酮生物合成相关的蛋白质表达量总体上调。通过蛋白组学分析技术可有效筛选紫花苜蓿叶片中差异表达蛋白,可为深入研究紫花苜蓿应对盐碱胁迫的分子机制提供一定的理论基础。     

紫花苜蓿CW787对酸胁迫的生理响应

通过模拟典型酸性环境中的酸胁迫因子,以砂培结合营养液培养的方法,对紫花苜蓿CW787(Medicago sativa L.cv.CWNo.787)进行不同酸度环境下的酸胁迫试验,探讨紫花苜蓿对不同的酸度下的生理变化。研究发现:苜蓿植株的质膜透性、根系活力、光能转化效率在pH≥4的酸性环境下与对照差异较小,在撤除胁迫后各生理指标能恢复到较好的状态。其中pH=5的处理下,植株根系的根系活力和光能转化效率最强,质膜透性最低。在pH≥4的环境酸度下,随环境pH值的降低,质膜透性显著增大,而叶绿素含量、光合转化效率和根系活力显著下降,撤除胁迫后亦不可恢复,植株不能耐受而死亡。     

盐碱胁迫冬油菜的主导因素分析

用4种盐分为A因素（NaCl、Na2SO4、Na2CO3和NaHCO3的依次盐分组成摩尔比为A1（1∶9∶9∶1）、A2（1∶1∶1∶1）、A3（9∶1∶1∶9）和A4（1∶1∶9∶9）与5种盐浓度为B因素（盐浓度B1、B2、B3、B4和B5 分别为10、20、30、40和50 mmol·L-1）的双因素试验,模拟20种不同盐度和pH的盐碱条件处理冬油菜“陇油6号”（Brassica campestris cv.Longyou No.6）的种子和幼苗7 d后,测定其种子发芽率、幼苗叶片细胞膜透性、丙二醛、脯氨酸、可溶性蛋白含量和根系活力等指标。结果表明,随着处理盐浓度的增加,种子发芽率、幼苗根系活力和可溶性蛋白含量降低,叶片细胞膜透性和脯氨酸的含量增加;降低和增加程度由A1～A4大体增强,不同盐组成处理间差异显著（P＜0.05）。用盐度(Na+)、pH值、CO32-和Cl-代表盐碱混合条件所有胁迫因素,胁迫因素与胁变指标间均具有高度线性相关性。pH值、盐度(Na+)和CO32-是盐碱混合条件对冬油菜胁迫的主导因素,而Cl-的胁迫作用也不可忽略。     

不同紫花苜蓿品种对蚜虫抗性的比较试验

通过对11个紫花苜蓿品种(系)对以苜蓿斑蚜为主的复合蚜虫种群的田间和室内抗性鉴定研究,田间结果表明:德宝、甘农3号、德福、阿尔冈金、中苜1号、三得利、WL232、X0010属于高抗;室内结果显示:甘农3号、X0010、金黄后、猎人河、中苜1号、陇东、阿尔冈金、德福属于高抗。综合分析表明,苜蓿抗蚜性的性状为数量遗传性状;不同的苜蓿品种对蚜虫的抗性在苗期与成株期有很大的差异;国外育成的抗蚜品种在兰州市的抗性级别基本与国外测定的抗性级别相同或相近。     

黑麦草对NaHCO3胁迫的光合生理响应

为了探讨牧草对碱胁迫的光合生理响应,采用营养液砂培方法,研究了不同浓度NaHCO₃(0,50,100,150,200 mmol/L)胁迫对黑麦草幼苗叶片光合色素含量、气体交换参数、叶绿素荧光和叶黄素循环的影响。结果表明,1)随着NaHCO₃浓度增大,叶绿素和类胡萝卜素含量逐渐降低,叶绿素a/b不断提高,净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)和气孔限制值(L_s)下降,胞间CO₂浓度(C_i)升高,表明非气孔限制是碱胁迫下P_n降低的主要因素。2)PSⅡ初始荧光(F_o)随NaHCO₃浓度提高明显上升,最大荧光(F_m)、最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(Φ_PSⅡ)和光化学猝灭(q_P)显著下降,非光化学猝灭(NPQ)呈增加趋势。3)随着NaHCO₃浓度提高,天线转化效率(F_v′/F_m′)降低,激发能在2个光系统间的分配不平衡性(β/α－1)增大,叶片吸收的光能中用于光反应的比例(P)下降,而天线热耗散的比例(D)增加,叶黄素循环脱环氧化状态(A+Z)/(V+A+Z)呈先升后降趋势,表明依赖叶黄素循环的天线热耗散是碱胁迫下黑麦草耗散过剩光能的主要途径。     

3个苜蓿品种对镉污染抗性差异的比较

研究了镉对苜蓿 Medicago sativa(3个品种)发芽势、发芽率、根长、芽长、根鲜质量萌发特性形态指标和超氧化物歧化酶(SOD)活性等生理指标的影响,以及镉污染期细胞膜透性的变化情况.探讨了镉胁迫下3个苜蓿品种抗性的差异.结果表明:多叶苜蓿抗性较强,肇东苜蓿次之,准格尔苜蓿抗性较弱.     

干旱胁迫对不同抗旱性苜蓿品种根系形态及解剖结构的影响

以强抗旱陇中苜蓿、中抗旱陇东苜蓿和弱抗旱甘农3号紫花苜蓿为试验材料,采用营养液沙培法,以-1.2 MPa PEG-6000模拟干旱胁迫,比较不同胁迫时间(0、3、6、9、12和15 d)对不同抗旱性苜蓿品种幼苗根系形态及解剖结构的影响。结果表明:随胁迫时间的延长,陇中苜蓿的根尖数、根系干重、根系总长度、根系总表面积和木质部面积不断增大;陇中苜蓿和陇东苜蓿的维管束直径、维管束面积和韧皮部面积均不断增大;甘农3号的根系总长度、根系总表面积及皮层占根系直径比例不断增大,而其根系干重、原生和次生木质部导管直径、维管束直径及维管束面积不断减小。胁迫6 d后,陇中苜蓿和陇东苜蓿的根系总长度、根系总表面积和根体积均显著高于甘农3号;胁迫9 d后,陇中苜蓿根系平均直径、根体积、根系干重、维管束面积、木质部面积和次生木质部导管数目均显著高于陇东苜蓿和甘农3号。供试苜蓿均可通过增加根系总长度及次生木质部导管数目响应干旱胁迫。此外,陇中苜蓿可通过增加根体积、根尖数和改善根系解剖结构来适应干旱;陇东苜蓿通过增加维管束直径、维管束面积和韧皮部面积来适应干旱。相比之下,胁迫时间超过9 d时,甘农3号内部输导组织结构的变化削弱了其输导水分的能力。     

不同苜蓿品种对主要苜蓿病害的田间抗病性调查

以田间发病率和病情指数为指标,在甘肃榆中县品种比较试验田,对12个紫花苜蓿(Medica-go sativa)品种进行了抗霜霉病(Peronospora estioalis)、白粉病(Leueillula leguminosarum)、褐斑病(Pseudopeziza medicaginis)的调查。结果表明,不同苜蓿品种对抗霜霉病的表现为甘农5号、苜蓿王、驯鹿、游客、中兰1号的病情指数分别为8.1、8.1、8.0、2.5、1.1,属高抗品种;哥萨克的病情指数为45.0,发病率为75.6%,属高感品种。对抗白粉病的表现,驯鹿的病情指数4.2,为高抗品种;阿尔冈金、甘农5号为抗性品种;而哥萨克、苜蓿王、德宝的病情指数分别为25.6,23.9和15.6,均属感病品种。对抗褐斑病的表现,新疆大叶、甘农3号、皇后的发病率分别为90.0%,88.9%和76.7%,为高感品种。     

不同紫花苜蓿品种在均匀与不均匀盐胁迫下的耐盐性评价

土壤中的盐分分布通常存在空间异质性,单株植物的根系区域土壤盐分变化较大。而目前关于植物品种耐盐性的评价都是在均匀的盐胁迫下进行的,研究不均匀盐胁迫下植物品种的耐盐性更接近自然盐分状况,可以为耐盐品种的选育提供重要的参考依据。选取6个紫花苜蓿品种作为研究对象,通过分根装置在均匀(100/100、200/200 mmol·L^-1 NaCl)盐胁迫和不均匀(0/200 mmol·L^-1 NaCl)盐胁迫下分别测定植株生长速率、地上生物量、地下生物量、水分吸收、电导率、丙二醛(MDA)、叶绿素(Chl)、脯氨酸(Pro)含量等指标,对各紫花苜蓿品种进行耐盐性比较;并通过隶属函数法对6个紫花苜蓿品种各盐分浓度下的耐盐性进行综合评价。结果表明,不论在哪种盐胁迫(均匀、不均匀)处理下,各紫花苜蓿品种均表现为生长速率下降,地上、地下生物量降低,水分吸收和叶绿素含量减少,膜透性、MDA和Pro含量增加,盐胁迫抑制了植物生长,且各指标存在品种差异。通过综合评价,均匀和不均匀盐胁迫下各品种的耐盐性不同,在均匀盐胁迫(100/100和200/200 mmol·L^-1 NaCl)处理下各品种的耐盐性为中苜一号>WL354HQ>WL343HQ>WL353LH>阿尔冈金>WL298HQ,而在不均匀盐胁迫(0/200 mmol·L^-1 NaCl)处理下则为中苜一号>WL354HQ>WL298HQ>WL343HQ>WL353LH>阿尔冈金。中苜一号在不同盐胁迫处理下均表现出较高的耐盐性,而阿尔冈金耐盐性较差,WL298HQ在均匀与不均匀盐胁迫下的耐盐性差异较大,其他品种的耐盐性居中。     

33个苜蓿品种对蓟马的田间抗性比较

为了比较33个苜蓿品种对蓟马的抗性,明确苜蓿品种与受害指数、虫口密度,以及苜蓿株高与虫口密度的关系,作者在第2、3茬苜蓿的营养生长期和初花期对单株蓟马虫口密度进行了调查,并对第3茬苜蓿初花期的受害级别、株高进行了调查,用平均受害指数和模糊聚类法比较了苜蓿品种对蓟马的抗性,分析了平均虫口密度与苜蓿株高及受害指数的关系。结果表明:所有苜蓿品种有虫株率均达100%,不同品种单株平均虫口密度范围为3.15～8.55头/株。以受害指数法评价苜蓿品种的抗性,抗性最高的品种为Brarlfa 53HQ,最感虫的品种为5S43;用模糊聚类法得出抗性最强的品种为Baralfa 421Q,感虫的品种包括5S43;虽然两种比较结果有一定的差别,但总体的趋势趋于一致,模糊聚类法考虑的因素较多,能比较全面地评价苜蓿对蓟马的抗性,其评价结果更为可靠。单株虫口密度与受害指数和株高关系表明,它们均存在明显的曲线关系,虫口密度与受害指数的曲线方程分别为y=(-113.2563+53.6489x)/x,与株高的曲线方程为y=x/(-0.0104+0.0230x),经χ²检验,这两个方程的拟合程度均很好。     

高温胁迫下紫花苜蓿抑制消减文库的构建

为分离和获得紫花苜蓿高温胁迫诱导相关基因片段的EST序列.以秋眠6级的紫花苜蓿品种(ABI 700)为材料,以45℃高温胁迫下的紫花苜蓿幼嫩茎叶cDNA为试验方(tester),以正常生长(22℃)的紫花苜蓿幼嫩茎叶cDNA为驱动方(driver),利用抑制性消减杂交技术(suppression subtractive...