NaCl胁迫对棉花叶片衰老特征的影响及其生理学机制

以叶片衰老快慢不同的两个棉花品系L21和L22为材料,研究了NaCl胁迫对棉花叶片衰老的影响及其相应的生理学机制。温室内水培棉苗,待第5片真叶展开20 d后用含125 mmol·L-1 NaCl的营养液处理棉苗,以不含NaCl的营养液处理为对照。结果显示,NaCl胁迫下L21和L22叶片中叶绿素含量和光合作用速率下降,叶片和根中的Na+含量上升、K+含量降低;NaCl胁迫还增加了棉株体内脱落酸(ABA)含量、降低了玉米素核苷(ZR)含量。表明K+含量降低以及ABA含量升高、ZR含量下降是NaCl胁迫促进棉花叶片衰老的重要原因。     

NaCl 胁迫对棉花叶片衰老特征的影响及其生理学机 制简

 以叶片衰老快慢不同的两个棉花品系L21和L22为材料,研究了NaCl胁迫对棉花叶片衰老的影响及其相应的生理学机制。温室内水培棉苗,待第5片真叶展开20 d后用含125 mmol·L^-1 NaCl的营养液处理棉苗,以不含NaCl的营养液处理为对照。结果显示,NaCl胁迫下L21和L22叶片中叶绿素含量和光合作用速率下降,叶片和根中的Na⁺含量上升、K⁺含量降低;NaCl胁迫还增加了棉株体内脱落酸（ABA）含量、降低了玉米素核苷（ZR）含量。表明K+含量降低以及ABA含量升高、ZR含量下降是NaCl胁迫促进棉花叶片衰老的重要原因。     

干旱胁迫诱导新疆野苹果细胞程序性死亡的细胞形态学研究

用聚乙二醇(Polyethylene glycol,PEG6000)处理新疆野苹果(Malus sieversii(Ledeb)Roem.)幼苗。通过对其叶片及根系中各细胞器的超微结构分析发现,干旱胁迫能诱导新疆野苹果发生细胞程序性死亡,并具有以下特点:随着干旱处理时间的延长,根系中各细胞器形态结构发生变化的时间普遍早于叶片;同是叶片,海绵组织中各细胞器形态结构发生变化的时间早于栅栏组织;同是根系,皮层细胞中各细胞器形态结构变化的时间普遍早于中柱细胞。     

盐胁迫下棉花基因组DNA表观遗传变化的MSAP分析

盐胁迫是非生物逆境中对作物危害比较严重的自然灾害之一, 严重影响和制约作物的产量和种植面积。本研究以陆地棉品系YZ1为材料, 调查不同NaCl浓度下棉花幼苗生长及根基因组DNA的甲基化水平和变化模式。结果表明,对棉花幼苗的株高和根长生长100 mmol L^-1 NaCl有促进作用, 200 mmol L^-1 NaCl有显著抑制作用;100~200 mmol L^-1 NaCl胁迫严重抑制棉花幼苗的侧根数量。甲基化敏感扩增多态性(methylation-sensitive amplification polymorphism, MSAP)分析表明, 经100、150和200 mmol L^-1 NaCl处理后根基因组DNA甲基化比率分别为38.1%、35.2和34.5%, 均低于对照(41.2%), 同时棉花幼苗根DNA的甲基化水平与NaCl处理浓度呈显著负相关(r = –0.986)。与对照相比, 100、150和200 mmol L^-1 NaCl胁迫下棉花幼苗根基因组DNA的甲基化和去甲基化分别为6.4%、7.6%、11.3%和12.7%、11.1%、8.2%。此外, 序列和RT-PCR分析表明, 与MSAP差异片段高度同源的基因的表达在处理与对照间差异显著。     

转入反义ScP5CS基因烟草植株对PEG和NaCl处理的反应

以转入甘蔗脯氨酸合成酶基因ScP5CS反义片段的转基因烟草与野生型烟草为材料,研究PEG6000与NaCl处理对转基因与野生型烟草植株生长及其T0代种子萌发的影响。结果表明,在17mmol/L NaCl与1%PEG6000胁迫下转入ScP5CS反义基因片段的烟草植株矮小,叶片容易发黄,根系发育迟缓,根长缩短;转基因烟草T0代种子在200mmol/L NaCl胁迫时其发芽率明显受到抑制,并随着盐胁迫处理时间达到第55天时,在50mmol/L NaCl胁迫下其叶片严重黄化,而野生型与转入空载体株系则相反。PEG6000处理对转基因烟草T0代种子萌发影响不大。可见,甘蔗ScP5CS基因在烟草中的反义表达,部分抑制了烟草P5CS基因的活力。     

外源Mg2+对荞麦耐盐性的影响

以盐敏感荞麦品种TQ-0808为试验材料,在100 mmol/L NaCl胁迫下进行不同浓度的外源Mg2+处理,探讨外源Mg2+对荞麦耐盐生理特性的效应。结果表明,40 mmol/L外源Mg2+处理能显著降低NaCl胁迫下荞麦叶片质膜透性和丙二醛(MDA)含量,明显增加NaCl胁迫下荞麦叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性和净光合速率,使NaCl胁迫下荞麦叶片SOD活性接近对照水平,荞麦叶片净光合速率达到对照水平。说明适当浓度的外源Mg2+处理可明显改善盐胁迫下荞麦幼苗的生理特性,对盐胁迫具有较好的缓解作用;而外源Mg2+浓度过高可能会加剧胁迫。     

缺氮条件下燕麦根轴细胞的程序性死亡

采用溶液培养的方法,比较了缺氮和充足供氮条件下燕麦根组织DNA提取液的电泳图谱以及根系分泌物中有机酸、游离氨基酸、可溶性糖含量的差别。缺氮燕麦根基部组织梯状DNA的出现证实缺氮条件下燕麦根轴皮层细胞发生了程序性死亡,过去发现的缺氮或缺磷植物根轴内的空腔或通气组织即是细胞程序性死亡的结果。而且在缺氮胁迫下,根基部细胞首先发生程序性死亡。燕麦根系分泌物的分析结果表明,根系的游离氨基酸和可溶性糖数量与根细胞的PCD无关,但缺氮燕麦根系总有机酸的分泌量显著大于供氮处理的结果意味着缺氮燕麦根轴解体细胞的大分子物质有可能以有机酸的形式释放。     

NaCl及等渗PEG胁迫对番茄叶片光合特性及蔗糖代谢的影响

为了从碳水化合物生产及代谢的角度比较分析盐胁迫和水分胁迫影响番茄产量和果实品质的原因,以番茄品种辽园多丽为试材,分别采用等渗透势的NaCl和PEG6000模拟盐胁迫和水分胁迫,研究二者对番茄光合特性及叶片中糖代谢的影响。结果显示:等渗的NaCl和PEG胁迫导致番茄叶片的净光合速率下降,14 d内PEG处理下降的多一些,14 d后NaCl处理下降的多一些,但总体来说两处理间差异不大;等渗的NaCl和PEG胁迫降低了番茄叶片的气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率,增加气孔限制值;等渗的NaCl和PEG胁迫降低了番茄叶片中叶绿素a、b和总叶绿素含量,降低了叶绿素a/b,两处理间差异不大。等渗的NaCl和PEG胁迫下,番茄叶片中的果糖和葡萄糖含量较对照显著增加,PEG胁迫增加的幅度大于盐分胁迫;等渗的NaCl和PEG胁迫下,番茄叶片中的蔗糖和淀粉含量较对照有所降低,水分胁迫降低的幅度也大于盐分胁迫;等渗的NaCl和PEG胁迫增加了番茄叶片中的蔗糖转化酶活性,PEG胁迫增加的幅度大于NaCl胁迫。结果表明:NaCl和PEG胁迫均破坏了番茄叶片的光合机能,降低了光合作用效率,但二者间差异不大;NaCl和PEG胁迫改变了番茄叶片中的糖代谢方向,显著增加了淀粉和蔗糖的分解,提高了叶片中的果糖和葡萄糖含量,PEG胁迫对番茄叶片中糖代谢的影响显著大于NaCl胁迫。     

Effect of NaCl and PEG Iso-osmotic Stresses on Photosynttetic Characteristics and Sucrose Metabolizing in Tomato Leaf

为了从碳水化合物生产及代谢的角度比较分析盐胁迫和水分胁迫影响番茄产量和果实品质的原因,以番茄品种辽园多丽为试材,分别采用等渗透势的NaCl和PEG6000模拟盐胁迫和水分胁迫,研究二者对番茄光合特性及叶片中糖代谢的影响.结果显示:等渗的NaCl和PEG胁迫导致番茄叶片的净光合速率下降,14d内PEG处理下降的多一些,14d后NaCl处理下降的多一些,但总体来说两处理间差异不大;等渗的NaCl和PEG胁迫降低了番茄叶片的气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率,增加气孔限制值;等渗的NaCl和PEG胁迫降低了番茄叶片中叶绿素a、b和总叶绿素含量,降低了叶绿素a/b,两处理间差异不大.等渗的NaCl和PEG胁迫下,番茄叶片中的果糖和葡萄糖含量较对照显著增加,PEG胁迫增加的幅度大于盐分胁迫;等渗的NaCl和PEG胁迫下,番茄叶片中的蔗糖和淀粉含量较对照有所降低,水分胁迫降低的幅度也大于盐分胁迫;等渗的NaCl和PEG胁迫增加了番茄叶片中的蔗糖转化酶活性,PEG胁迫增加的幅度大于NaCl胁迫.结果表明:NaCl和PEG胁迫均破坏了番茄叶片的光合机能,降低了光合作用效率,但二者间差异不大;NaCl和PEG胁迫改变了番茄叶片中的糖代谢方向,显著增加了淀粉和蔗糖的分解,提高了叶片中的果糖和葡萄糖含量,PEG胁迫对番茄叶片中糖代谢的影响显著大于NaCl胁迫.     

外源NO供体硝普钠(SNP)对盐胁迫下水稻幼苗中叶绿素和游离脯氨酸含量以及抗氧化酶的影响

在100 mmol L^-1 NaCl胁迫下, 研究了不同浓度一氧化氮供体硝普钠(sodium nitroprusside, SNP)处理对水稻叶片叶绿素、游离脯氨酸含量, 叶片及幼根中愈创木酚过氧化酶(guaiacol peroxidase, GPX)、超氧化物歧化酶(superoxide dis-mutase, SOD)、过氧化氢酶(catalase, CAT)活性以及超氧阴离子产生速率等生理指标的影响。结果表明, 适当低浓度SNP处理可以显著提高盐胁迫下水稻叶片中叶绿素和脯氨酸含量, 并明显缓解盐胁迫下叶片和幼根受到的氧化性损伤; 但在水稻幼苗不同器官, SNP调节的主要靶酶有所不同, 在叶片中促进SOD和CAT活性, 而在幼根中除SOD和CAT活性外, 还提高GPX活性。     

温度胁迫对转Bt基因抗虫棉毒蛋白的表达和棉铃虫死亡率的影响

 于花铃期对科棉1号棉株进行连续48 h的不同温度处理,用处理后的叶片饲喂棉铃虫,研究叶片活性、毒蛋白和棉铃虫死亡率之间的关系。结果表明,游离氨基酸含量一直增加,12 h内增加最快;可溶性蛋白含量一直下降,12 h内降幅最大。毒蛋白含量24 h内显著下降,12 h内降幅最大。25 ℃处理下的死亡率明显高于20℃和35℃处理。同一温度下,胁迫时间越长,棉铃虫取食后的死亡率越低。棉铃虫取食72 h后的死亡率明显低于144 h后的死亡率。取食72 h后的死亡率与可溶性蛋白、游离氨基酸和毒蛋白含量呈显著或极显著相关,与可溶性蛋白和毒蛋白变化量之间呈显著相关。     

转Bt基因抗虫棉和有色棉苗期耐盐性差异研究

盐胁迫可致棉叶萎焉 ,叶温升高 ,气孔导度、蒸腾强度和光合速率降低 ,促进膜脂过氧化、丙二醛 (MDA)积累。但棉株体通过保护酶活性的提高和协同作用 ,以及盐离子的区域化分布 ,表现出较强耐盐胁迫的能力。耐盐性因基因型而异 ,在供试材料中 ,棕色棉和绿色棉的耐盐性最强 ,转 Bt基因抗虫棉 3 3 B和 S6 1 77的耐盐性最差。基因型间耐盐性差异与保护酶活性和盐离子在叶片中积累量的差异有关。长期人为选择可致棉花抗逆性的部分丢失 ,Bt基因的导入也可能影响棉花耐盐性的表达。     

盐胁迫对棉花幼苗子叶超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响

棉花幼苗子叶 SOD 活性在细胞内的分布是细胞溶质部分活性最高。其次是线粒体,再次是叶绿体。各细胞器 SOD 活性对盐分的敏感程度不同,依次是叶绿体>线粒体>细胞溶质部分。在盐分胁迫初期,棉花幼苗子叶能够维持较高 SOD 活性,但随着盐胁迫强度的增加,棉花幼苗子叶 SOD 活性下降和膜透性增加,幼苗表现出盐害症状,SOD 活性下降比膜透性增加出现的早。轻度盐分胁迫随时间延长,鲁棉6号的子叶 SOD 活性有一定增加,表明棉花幼苗具有一定的耐盐能力。耐盐性不同的两个品种在 SOD 活性和细胞质膜透性变化上有差异,并对 SOD 作为棉花抗盐碱育种指标进行讨论。     

棉花耐盐机理与盐害控制研究进展

综述了棉花耐盐机理、耐盐性鉴定方法和盐害控制技术的研究进展。棉花耐盐机理与一般植物存在着较大的差异,对盐分胁迫下的植株体内离子分布、细胞膜结构和稳定性以及渗透压调节作用等方面进行了探讨,总结了运用传统育种和现代生物技术改良和提高棉花耐盐性方面取得的进展。此外,提出了从棉花品种、栽培技术、种子引发技术和土壤改良等方面盐碱地植棉的综合技术体系。     

甜菜碱浸种对棉苗耐盐性的影响

选用目前生产上主推的抗虫棉品种99B和鲁棉研28, 用400 mg mL^-1甜菜碱浸种, 及用含或不含0.4% NaCl的Hoagland营养液盆栽培养, 以研究其对棉花幼苗生理特性的影响。结果表明, 无论在盐胁迫还是非盐胁迫条件下, 甜菜碱浸种对棉花幼苗生理特性均有显著影响, 可促进棉花苗期叶片叶绿素合成, 降低叶绿素的a/b值, 增加叶绿素荧光动力学参数F_v/F_m、F_v/F_o、光合电子传递速率(ETR)和光系统Ⅱ的实际量子效率(Φ_PSⅡ)值, 从而提高棉花苗期叶片的光合能力; 并提高棉花苗期叶片和茎秆可溶性糖含量及叶片脯氨酸含量, 降低棉花苗期子叶相对电导率, 提高棉花苗期渗透调节能力, 缓解盐胁迫伤害; 同时还增强棉苗子叶硝酸还原酶活性, 促进棉苗氮素代谢。两种品种对甜菜碱的反应趋势一致, 但99B比鲁棉研28更敏感一些。     

抗虫棉不同类型品种苗期耐盐理化特性差异研究

 为揭示不同基因型抗虫棉耐盐性差异的生理机制,指导抗虫棉耐盐品种鉴选和盐碱地棉花生产,以耐盐性差异显著的两类转Bt基因抗虫棉品种——耐盐性强的鲁K536、鲁棉研18优选系,耐盐性弱的新棉33B优选系、鲁K1258——为试验材料,利用不同盐分含量砂培与土培试验相结合,比较研究它们苗期的主要理化指标变化。结果表明,在NaCl胁迫下,耐盐性强的品种苗期叶片内的K⁺含量显著高于耐盐性弱的品种,Na⁺含量显著低于耐盐性弱的品种,丙二醛含量也显著低于耐盐性弱的品种,而游离脯氨酸、可溶性糖、类胡萝卜素含量均显著高于耐盐性弱的品种。耐盐性强的品种棉苗的过氧化物酶活性、叶绿素a、b和a+b含量以及净光合速率明显高于耐盐性弱的品种。表明棉花的耐盐性强弱因基因型而异,基因型间的耐盐性差异与丙二醛、脯氨酸、可溶性糖、类胡萝卜素含量和保护酶活性以及盐离子在叶片中累积量的差异有关。     

棉花幼苗对低温胁迫的响应及抗冷机制初步研究

【目的】探讨棉花不同组织对低温胁迫的响应,初步探讨研究抗冷的生理生化和分子机制。【方法】测定了4个抗冷性差异显著的材料在低温处理后的生物量、抗氧化酶活力和可溶性蛋白含量,同时分析了抗冷相关基因在豫2067根、茎、叶的表达情况。【结果】4℃低温处理24 h对冷敏感材料生长抑制最大,对根系生长的抑制大于地上部分;细胞膜透性测定结果表明,受低温胁迫后4个材料根系细胞膜能保持相对稳定的结构,而叶片细胞膜对低温胁迫敏感,抗冷材料叶片细胞膜稳定性大于冷敏感材料,低温胁迫后叶片细胞膜透性与棉花的抗冷性呈负相关,可以作为棉花抗冷性的鉴定指标;棉花在受到低温胁迫24 h后,抗冷材料根中SOD的活力基本不变,冷敏感材料根中SOD的活力却极显著下降,2个材料的根系中POD、CAT的活力均下降,但抗冷材料豫2067下降的幅度小于冷敏感材料,可溶性蛋白含量在抗冷材料叶茎中基本不变,在冷敏材料的叶片和茎中均下降。低温胁迫后5个与抗冷相关的基因在豫2067叶片中上调表达的多于下调表达的,上调表达的基因分别是脂肪酸脱氢酶基因、胁迫诱导蛋白基因、假定R2R3-MYB转录因子基因、b HLH1转录因子基因;在根中下调表达的多于上调表达的,下调的基因分别为b HLH1转录因子基因、胁迫诱导蛋白基因、伸展蛋白基因2,这与根系的生长受抑制的结果是一致的。【结论】推测这些抗冷相关基因在叶片中的上调表达与叶片生长受低温抑制程度低有一定的关系。     

棉花转录因子GhWRKY4基因的克隆及特征分析

 本研究从陆地棉中克隆得到GhWRKY4基因,全长cDNA是1281 bp,包含1083 bp的开放阅读框,编码的360个氨基酸属于IIcWRKY转录因子家族。分析GhWRKY4基因结构表明其有三个外显子和两个内含子。GhWRKY4蛋白的亚细胞定位实验表明其定位在洋葱表皮细胞核。实时荧光定量分析结果显示GhWRKY4在棉花的根、茎、叶和花中均有表达。染色体步移得到了GhWRKY4的5’端侧翼序列,生物信息学软件预测表明GhWRKY4包含一系列和胁迫基因调控相关的反式作用元件,表明GhWRKY4参与植物对盐害和冷害胁迫的反应。