适度水分胁迫提高黄瓜幼苗光合作用弱光适应性

以黄瓜（Cucumis sativus L.）‘戴多星’品种为试材,在人工气候室内研究弱光（75 ~ 85 μmol · m-2 · s-1）下水分胁迫（40%基质最大持水量）对幼苗叶片光合、荧光特性及Rubisco含量的影响。结果表明,弱光逆境下,经20 d水分胁迫后的幼苗较正常水分条件下叶片光合色素（以单位面积计）含量提高,叶绿素a/b（Chl.a/b）下降,植株光饱和光合速率Asat、表观量子效率（AQY）、羧化效率（CE）、RuBP最大再生速率及光饱和点（LSP）均显著增加,CO2补偿点（CCP）显著下降,并且光系统Ⅱ（PSⅡ）最大光化学效率（Fv/Fm）、潜在光化学效率（Fv/Fo）、PSⅡ光化学量子效率（ΦPSⅡ）、光化学反应速率（Prate）、非环式电子传递速率（J）以及PSⅡ吸收光能向光化学反应分配比例P等叶绿素荧光参数呈增加趋势,PSⅠ和PSⅡ间激发能分配不平衡性（β / α–1）减小,叶片可溶性蛋白质含量和Rubisco大、小亚基含量上升,表明适度的水分胁迫有利于提高弱光下黄瓜幼苗的光合适应性;而正常光照下（500 ~ 600 μmol · m-2 · s-1）经水分胁迫后的黄瓜幼苗上述主要光合特性指标如Asat、RuBP最大再生速率、CE、ΦPSⅡ、Prate、J和P等有所下降,光系统间激发能分配不平衡性（β / α–1）增加,光合作用受到一定抑制。     

水杨酸对低温胁迫下黄瓜幼苗叶片抗寒生理指标的影响

以"津研2号"黄瓜为试材,采用水培方法,研究了不同浓度的水杨酸(Salicylic acid,SA)对4℃低温胁迫下黄瓜幼苗生长的影响,以期为黄瓜抗低温胁迫研究提供参考。结果表明:低温胁迫下,黄瓜幼苗叶绿素和可溶性蛋白含量显著降低,可溶性糖、脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性显著增加(P0.01);外施SA显著提高了低温胁迫下幼苗叶片的叶绿素、可溶性蛋白、可溶性糖和Pro含量,SOD、POD活性也显著升高,使膜脂过氧化产物MDA含量显著降低(P0.01)。由此可见,外施SA可以通过提高黄瓜幼苗可溶性蛋白、可溶性糖、Pro含量以及SOD、POD活性来维持细胞膜的稳定性,降低膜脂过氧化伤害程度,从而缓解了低温胁迫对幼苗生长的抑制,并以1.5mmol/L外源SA缓解效果最好。     

黄瓜Rubisco 活化酶基因CsRCA 表达载体构建与遗传转化

 核酮糖–1,5–二磷酸羧化/加氧酶（Rubisco）是光合碳循环中的关键酶,为了探明其在植物体内的活化机制,用农杆菌介导法将Rubisco活化酶（RCA）基因CsRCA导入黄瓜,分别用PCR、real-time PCR和Western杂交法进行分子检测,分析转基因植株的表达量。酶切鉴定结果显示,CsRCA正向插入植物表达载体pCAMBIA1301的CaMV 35S启动子和NOS终止子之间,成功构建CsRCA的正义表达载体。将pCAMBIA1301-CsRCA导入黄瓜自交系‘08-1’,获得7株转基因植株,拷贝数均为2（非转基因植株的拷贝数为1）,转化率约为3.5%。表达分析结果表明,7株T0代转基因植株叶片的CsRCA mRNA表达量为野生型（WT）的1 ~ 1.98倍,在蛋白水平的表达信号显著强于WT。T1代转基因植株的叶片叶绿素和类胡萝卜素含量、光合速率（P_n）及可溶性糖和淀粉含量均显著高于WT。研究结果表明,利用农杆菌介导法获得了稳定遗传的黄瓜CsRCA转基因植株,CsRCA过量表达能显著提高黄瓜叶片的P_n,增加干物质积累。     

盐胁迫对黄瓜幼苗光合作用及其关键酶基因表达特性的影响

以对盐胁迫敏感性不同的两个黄瓜品种中农大22号和戴多星为材料,研究了盐胁迫下黄瓜幼苗叶片光合特性、叶绿体超微结构以及光合作用关键酶1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rubisco)和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性及其编码基因表达的变化。结果表明:盐胁迫(150 mmol·L~(-1)NaCl处理)下,黄瓜幼苗光合色素(叶绿素和类胡萝卜素)含量、净光合速率、暗呼吸速率和蒸腾速率显著降低;叶绿体类囊体片层结构垛叠程度下降,淀粉粒变小且数量减少;Rubisco大亚基编码基因rbc L、PEPC编码基因Csppc2的表达水平先响应性上调,随后下降;Rubisco和PEPC活性呈降低趋势。相对中农大22号,戴多星具有较强的盐胁迫耐受性。     

施用水杨酸配合接种菌根改善黄瓜抗低温的效应

以黄瓜品种"津优35"为试材,播种时采用接种和不接种丛枝菌根真菌(AMF)地表球囊霉(Glomus versiforme)以及幼苗期喷施不同浓度(0、0.50、0.75、1.00、1.25、1.50mmol·L~(-1))水杨酸(salicylic acid,SA),并进行低温(昼夜温度为12℃/5℃)胁迫的处理方法,研究了不同处理对黄瓜植株耐寒性的影响。结果表明:与不接种的相比,低温胁迫下相同SA浓度处理下接种地表球囊霉显著提高了黄瓜根系的活力、叶片叶绿素含量、可溶性糖含量和可溶性蛋白质含量;降低叶片丙二醛(MDA)含量和细胞膜透性。其中,以施加外源SA浓度1.00mmol·L~(-1)配合接种地表球囊霉提高黄瓜抗低温的效果最佳。可知SA与AMF处理具有改善冬季保护地黄瓜生长的潜力。     

外源水杨酸对持续低温胁迫下黄瓜幼苗生长和细胞膜稳定性的影响

研究了外源水杨酸（SA）对持续低温胁迫下黄瓜幼苗生长和细胞膜稳定性的影响。研究结果表明,用适当浓度的SA预处理可显著提高黄瓜幼苗的株高、根长及地上、下部鲜干质量,显著提高幼苗的叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白质含量,显著降低叶片的MDA含量和电导率,提高持续低温胁迫下叶片细胞膜的稳定性,缓解低温胁迫造成的冷害。而高浓度的SA处理则具有相反的效应。浓度为2mmol／L的SA预处理对缓解黄瓜幼苗的冷害最有效。     

水杨酸和草酸对光氧化胁迫下黄瓜叶片光合机构及叶黄素循环的影响

 以500μmol·L - 1的甲基紫精(MV) 溶液涂抹叶片, 研究了光氧化胁迫条件下外源水杨酸(SA) 和草酸(OA) 对黄瓜叶片光合作用、叶绿素荧光参数和叶黄素循环的影响。结果表明, 在胁迫前2 d分别用SA 012 mmol·L - 1和OA 5 mmol·L - 1处理叶片, 减小了光氧化胁迫下净光合速率( Pn) 、蒸腾速率(Tr) 、PSⅡ光合电子传递量子效率(ΦPSⅡ)、叶绿素光化学猝灭系数( qP) 的下降及胞间CO2 浓度(Ci)、非光化学猝灭系数(NPQ) 和叶黄素循环脱环氧化状态(A + Z) / (V +A + Z) 的升高, 而对气孔导度(Gs)和PSⅡ原初光能转换效率(Fv/Fm) 影响很小。SA和OA处理可使光氧化胁迫下叶黄素循环库增加, 提高叶绿素、类胡萝卜素含量。这些结果说明, SA 和OA对光氧化胁迫下黄瓜叶片光合机构的破坏具有保护作用。     

外源水杨酸对低温胁迫下黄瓜幼苗根系脂肪酸不饱和度的影响

为了阐明水杨酸(SA)诱导黄瓜幼苗耐冷性的作用机理,以28℃/18℃(昼/夜)为对照,测定了外源SA对低温胁迫(8℃/8℃)下根系脂肪酸总量、组分、不饱和度以及脂肪酸去饱和酶基因(CsFAD)表达水平的影响。结果表明:低温提高了根系总脂肪酸含量和饱和脂肪酸组分C16︰0、C18︰0的相对含量,并降低了多不饱和脂肪酸C18︰3的比例,根系脂肪酸不饱和度和双键指数降低;而低温下外源施用SA后,脂肪酸组分的变化得到显著缓解,饱和脂肪酸C16︰0的相对含量降低,不饱和脂肪酸C18︰3相对含量升高,脂肪酸不饱和度升高。进一步分析CsFAD的表达水平,发现低温胁迫下,根系CsFAB2.1、CsFAB2.2和CsFAD5表达受到抑制,CsFAD3和CsFAD7的表达升高;施用SA可以解除低温对CsFAB2.1、CsFAB2.2、CsFAB2.3的抑制,CsFAD2.1和CsFAD3的表达也有所升高。低温胁迫下外源施用SA可以诱导黄瓜幼苗根系FAD基因表达,提高脂肪酸不饱和度,提高幼苗耐冷性。     

外源水杨酸对黄瓜幼苗盐胁迫伤害的影响

利用营养液培养方法研究了外源SA对盐胁迫下黄瓜幼苗生长、叶绿素和类胡萝卜素含量、丙二醛及脯氨酸含量的影响。结果表明:外源SA能够显著提高盐胁迫下黄瓜幼苗的干鲜重、叶绿素和类胡萝卜素含量,显著减少丙二醛和脯氨酸的积累,从而减轻盐胁迫伤害,促进黄瓜植株生长。     

高温胁迫下水杨酸对黄瓜幼苗生理特性的影响

以"吉利4号"黄瓜为试材,研究高温胁迫下水杨酸对黄瓜幼苗生理特性的影响。结果表明:不同浓度的SA溶液均可降低黄瓜叶片中的相对电导率、丙二醛含量,提高黄瓜幼苗叶片中叶绿素、游离脯氨酸含量,增强根系活力;表明水杨酸能够缓解高温胁迫对黄瓜幼苗的伤害,其中以250 mg/L处理效果最好。     

外源水杨酸对低温下黄瓜幼苗CsFAD的表达调控

为探究外源水杨酸（SA）对低温下黄瓜幼苗脂肪酸组成的影响,采用根系施用SA的方法,测定了正常生长温度和低温（8 ℃）条件下SA处理对黄瓜幼苗叶片中脂肪酸含量、组分,以及脂肪酸去饱和酶基因（CsFAD）表达水平的影响。结果表明：根系施用SA能降低叶片中因低温引起的丙二醛积累和相对电解质渗漏,维持细胞膜稳定性;低温引起叶片中总脂肪酸含量减少,C_18︰3等多不饱和脂肪酸相对含量降低,C_18:0、C_18:1等脂肪酸比例升高,脂肪酸双键指数降低;根系施用SA后,叶片中总脂肪酸含量、脂肪酸不饱和度及双键指数均得以恢复;低温诱导叶片中CsFAD的表达,低温下外源施用SA可进一步促进CsFAB2.1、CsFAB2.2、CsFAD2.1、CsFAD6和CsFAD7等的表达。总之,SA可以诱导黄瓜幼苗中CsFAD的表达,维持细胞膜脂肪酸不饱和度,提高细胞膜稳定性,诱导耐低温性。     

水杨酸处理对干旱胁迫下黄瓜幼苗氮素同化及其关键酶活性的影响

 采用黄瓜盆栽试验,定量浇水模拟不同程度干旱胁迫并结合根际施用水杨酸（SA）,分析了外源SA对干旱胁迫下幼苗含氮化合物含量及相关酶活性的影响。结果表明,干旱胁迫下黄瓜幼苗总氮和可溶性蛋白质含量,以及硝酸还原酶（NR）和谷氨酰胺合成酶（GS）活性下降,无机氮和游离氨基酸含量增加,并且随干旱胁迫强度增加以及时间延长表现更明显。外源施用0.1 mmol · L-1 SA显著提高了胁迫植株NR和GS活性,总氮、可溶性蛋白含量以及胁迫前期游离氨基酸含量,降低了无机氮的积累,其中NR和GS活性分别比不施SA的轻度和重度胁迫植株最多提高了19.63%、12.62%和21.92%、12.72%。表明外源SA提高了干旱胁迫条件下黄瓜幼苗的氮还原和同化能力,这可能是其提高植株抗旱能力的一个重要原因。     

H2S与ABA缓解低温胁迫对黄瓜幼苗氧化损伤的交互效应

为了探明硫化氢（H2S）与脱落酸（ABA）在提高植物耐冷性中的互作关系,以黄瓜幼苗为试材,叶面分别喷施1.0 mmol · L-1硫氢化钠（NaHS,H2S供体）、0.15 mmol · L-1次牛磺酸（HT,H2S清除剂）、50 μmol · L-1ABA、3 mmol · L-1 Na2WO4（钨酸钠,ABA合成抑制剂）、3 mmol · L-1 Na2WO4 + 1.0 mmol · L-1 NaHS、0.15 mmol · L-1 HT + 50 μmol · L-1 ABA及去离子水（H2O）,研究低温（8 ℃昼/5 ℃夜）胁迫下H2S和ABA对黄瓜幼苗活性氧积累及抗氧化系统的影响。结果表明,低温胁迫48 h,NaHS和ABA预处理的幼苗冷害指数显著降低。ABA可以提高L–/D–半胱氨酸脱巯基酶（LCD/DCD）活性及其基因表达量,促进内源H2S产生;NaHS处理的9–顺式–环氧类胡萝卜素双加氧酶（NCED）活性及其基因相对表达也明显增加,内源ABA含量快速升高。低温下NaHS和ABA处理均可减少活性氧积累,提高超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）和谷胱甘肽还原酶（GR）活性与基因相对表达量,增加抗坏血酸（AsA）和谷胱甘肽（GSH）含量及还原型/氧化型抗坏血酸（AsA/DHA）和还原型/氧化型谷胱甘肽（GSH/GSSG）比例,从而减轻低温胁迫对黄瓜幼苗的过氧化伤害。ABA合成抑制剂Na2WO4处理后,H2S对黄瓜幼苗抗氧化能力的促进效应明显减弱;同样,ABA对黄瓜幼苗活性氧的调控作用也被H2S清除剂HT所逆转。可见,H2S和ABA可诱导黄瓜幼苗耐冷性,二者在信号转导过程中存在交互效应和“对话”机制。