应用组织染色法研究硼胁迫对西瓜叶片的生理伤害

为了研究硼胁迫对西瓜叶片的生理伤害,笔者以籽瓜、‘黑美人’西瓜和野生西瓜为材料,设4 个硼浓度,应用组织染色法观察3 种类型西瓜O2 · ?、H2O2积累量、POD活性及死亡细胞数量。结果表明：3种类型西瓜叶片的O2 ·?和H2O2积累量在硼胁迫下均显著提高,POD活性上升,死亡细胞数量明显增加,且高硼胁迫的西瓜O2 ·?、H2O2积累量和死亡细胞数量都大于缺硼胁迫,野生西瓜活性氧清除能力强于其他2 种类型西瓜。硼胁迫导致西瓜叶片的活性氧大量积累,抗氧化酶活性增强,细胞大量非正常死亡,高硼胁迫的生理伤害大于缺硼胁迫。野生西瓜在胁迫下的抗逆性最强。组织染色法准确、直观,可应用于西瓜等植物的逆境生理研究。     

根系对硼钾胁迫的生理反应及其代谢机制的研究进展

硼和钾都是植物正常生长所必需的元素,硼素营养和钾素营养对植物根系的生长代谢具有一定的调节作用。为了更好地了解硼钾在植根系内的代谢规律和相互作用,综述了硼、钾胁迫以及硼钾互作条件下植物根系生长代谢调控机理,总结了硼、钾胁迫对硼在根系的吸收转运、同化产物向根系运输及代谢等的影响,指出今后应加强硼钾胁迫下以及其相互作用对根系的影响方面的研究。     

硼在植物体内的生理效应及其对几种重要代谢产物影响的研究进展

硼是植物必需的重要微量元素之一,在植物体内起着重要的作用,但是硼在植物中属于难移动的元素,加上我国缺硼土壤分布广泛,因此植物中的缺硼现象比较严重。为了更好的了解硼在植物体内详细的代谢规律,本文综述了微量元素硼在植物体内的生理效应及其调控机制,总结了植物的主要缺硼症状及不同硼水平条件下对植物的生理伤害,并着重分析了硼对几种重要代谢产物包括糖类、蛋白质、核酸、激素等的影响,介绍了微量元素硼影响植物的多种生理代谢过程,指出了硼在影响细胞膜稳定性、蛋白质数量、酚类、酶类等的代谢与分布的关系上仍需进一步深入探讨。     

外源钾对盐胁迫下植物生长和生理特征影响的研究进展

钾离子参与植物多个生理代谢过程,能不同程度地缓解植物受到的盐胁迫,促进植物生长发育。为了全面了解外源钾对盐胁迫下植物生长的影响,本研究归纳了盐胁迫对植物生长代谢的影响,钾在植物体内的生理作用以及外源钾对盐胁迫下植物生长生理特征的影响;分析了钾对盐胁迫下植物的生长发育、光合荧光特性、渗透物质及抗氧化酶活性、体内水分状况及离子分布的影响。针对当前钾离子缓解植物盐胁迫的分子机制及应用研究较少的问题,建议在今后的研究着重从以下两方面开展：（1）明确盐胁迫下植物体内钾离子转运机制、信号转导和相关基因的调控表达;（2）开展盐碱地肥料长期定位研究并研发可以提高植物耐盐性的新型钾肥。通过以上研究的开展,可为今后利用钾提高植物耐盐性以及盐渍土壤的改良提供解决方案。     

植物抗旱生理研究进展与育种

植物在干旱胁迫下的生理代谢变化一直是抗旱生理的研究热点。植物为适应和抵御干旱环境所形成的形态特征和生理特性以及生理变化机制是一个复杂的系统。通过对部分抗旱生理生化研究进展的归纳和总结,主要从3个方面提出植物在干旱胁迫下的主要生理反应和生化变化指标。并通过比较分析,综述了在干旱胁迫下植物生理生化方面的反应和变化规律。从而为抗旱种质的鉴定、筛选和抗旱生理育种提供参考。     

氮代谢参与植物低氮胁迫研究进展

环境的日益恶化迫使人们放弃高肥生产的观念,转向低肥绿色环保生产的理念。本文主要从低氮胁迫下氮代谢相关的酶、氮素同化途径、初级代谢、次级代谢以及氮代谢相关基因五方面综述了植物体内不同的代谢水平、形态、生理和分子响应,探讨了不同生长阶段植物的耐低氮策略,阐述了氮利用效率(NUE)相关的酶及其调控过程抵御氮胁迫过程中的作用机理。本文提出今后可针对不同植物或同一植物的不同生长期的低氮耐受差异,以及关键基因表达产物之间的关系,从多学科、多角度系统全面的研究植物在低氮胁迫下的分子响应机制,为氮代谢参与植物低氮胁迫研究提供理论参考。     

硼素对甜菜根系影响的研究

研究硼素对甜菜根系形态参数、生理活性的影响,阐明硼素对甜菜根系性能的影响机制,为甜菜生产实践硼肥施用提供理论依据。以甜菜单粒种‘HI0099’为试验材料,在水培条件下,设置十分缺乏(T₁,0.05 mg/L)、缺乏(T₂,0.5 mg/L)、正常(T₃,2.0 mg/L)及过量毒害(T₄,30.0 mg/L)4个硼营养浓度,对甜菜根系干物质量、冠根比、根系形态及活力进行测定,分析甜菜根系生长及生理变化规律。结果表明：硼素缺乏和毒害胁迫均降低了甜菜根系的干物质重;硼素缺乏胁迫降低了冠根比值,硼素毒害胁迫升高了冠根比值。在硼素缺乏与毒害胁迫下,根系体积、根粗、根系活力均有下降的趋势,且随着生育进程推进降低的幅度增大。综合分析表明,硼素胁迫降低了甜菜的根系活力,影响了根系的生长及干物质积累,进而导致根系性能恶化和根冠比例失调。因此,在甜菜生产中合理施用硼肥来改善根系生长与生理活性、调节冠根比例,对甜菜高产优质栽培具有重要实践意义。     

作物抗逆相关miRNA的研究进展

植物micro RNAs(mi RNA)是一类长度20~24 nt的内源非编码小RNA,通过互补配对原则降解或抑制m RNA,从而调控植物生命过程的相关生理活动。植物在生物胁迫和非生物胁迫下可以应激表达一些mi RNA,并作用于逆境相关靶基因,使植物在生理反映上产生对胁迫的适应性。本综述扼要阐述植物mi RNA的合成途径和作用机制,对mi RNA与植物的逆境包括非生物胁迫和非生物胁迫响应的机理及作用机制等领域进行综述,并对其在果树抗逆研究中的利用前景进行分析。     

草本拟南芥和木本毛果杨在冷胁迫下的研究进展

低温是影响植物生长发育和限制植物地理分布的重要逆境胁迫因子之一。在冷胁迫下,植物会产生一系列相应的生理生化及分子反应。本研究首先综述了冷胁迫对植物的危害、植物的生理生化反应机制;其次,分别讨论了以拟南芥为代表的草本植物和毛果杨为代表的木本植物,在冷胁迫下的基因表达调控分子机制等相关研究进展;最后,基于转录组分析了冷胁迫下同源基因差异表达方向、ICE1-CBFs分子调控通路在拟南芥和毛果杨中的响应;结果表明,两物种间既存在保守性,又存在多样性。本论文拓展了人们对草本和林木在冷胁迫下的分子进化机理的认识,同时对当前主要采取的以拟南芥基因为参考研究的其他物种同源基因的功能提出了新见解。     

植物干旱响应生理对策研究进展

干旱是影响植物生长的重要环境因素之一。植物在干旱胁迫下的响应策略一直是抗旱生理的研究热点。本研究综述了干旱胁迫下植物抗旱基因转录调控、渗透调节、活性氧清除、保护蛋白以及形态结构等方面的响应机制,并对未来植物抗旱研究提出了几点建议：结合转录组学、蛋白质组学等手段挖掘机理;加强干旱与其他环境因子复合胁迫效应对植物生长发育影响的研究。     

Boron Induced Oxidative Stress,Antioxidant Defence Response and Changes in Artemisinin Content in Artemisia annua L.

Boron is an essential plant micronutrient and the range between deficient and toxic levels of boron is narrow for most of the plants. Like other elements, boron becomes toxic to growth at high concentrations. High boron concentrations in soil reduce crop productivity in many areas of the world. The effect of increasing levels of boron (0, 0.50, 1.00, 1.50, 2.00 mm ) on oxidative stress, antioxidant defence response and changes in artemisinin content in Artemisia annua were investigated in the present study. Boron toxicity reduced the growth parameters viz. stem height, fresh weight and dry weight. Treatments induced oxidative stress resulting in lower net photosynthetic rate, stomatal conductance, internal CO₂ and total chlorophyll content. The increased activities of antioxidant enzymes like CAT, POX and SOD were also noted in response to increasing levels of boron stress. However, H₂O₂ and artemisinin content were found to be high up to 1.00 mm concentration of boron compared to control, and on applying higher doses, further reduced contents were obtained. Thus, the results suggest that a mild stress of boron can be utilized for enhanced artemisinin production.     

不同形态硼对油菜幼苗铝毒的缓解效应及其FTIR特征分析

采用水培法,以油菜品种Cao 221167为试验材料,设置无机态硼酸(BA)和有机态山梨醇硼(SB)及不同Al~(3+)(0、100、200和500μmol L~(–1))处理,研究不同形态硼(B)对油菜幼苗铝(Al)毒的缓解作用及不同形态B之间的缓解效应差异,以及利用FTIR(傅里叶红外光谱)技术分析叶片各物质含量的变化。结果表明,Al毒胁迫下,不同形态B(BA和SB)处理,显著提高植株生物量和根系长度(0、100、200和500μmol L~(–1) Al毒胁迫下BA处理根长分别增加了52.15%、101.45%、366.70%和18.73%;SB处理分别增加了46.80%、133.98%、261.36%和10.77%),提高色素含量和SOD活性,而降低了Al含量、MDA含量和POD活性。不同形态B处理下,油菜幼苗在200μmol L~(–1) Al~(3+)处理下长势、生物量及色素含量最高。在500μmol L~(–1) Al~(3+)处理下,油菜幼苗株高、根长、总干鲜重及色素含量显著低于无Al处理;FTIR分析表明,Al毒胁迫下油菜叶片中蛋白质和低聚糖等含量明显上升,加硼明显降低了蛋白质和低聚糖的含量,且BA处理降低幅度明显高于SB处理。说明不同形态B(BA和SB)的添加均明显缓解Al毒,且BA对Al毒缓解效果优于SB,这为农业生产中施用何种硼肥来缓解Al毒起到一定的指导作用。     

甜菜保护酶系统对硼胁迫响应及其与内源激素相关性研究

研究不同硼素供应水平下, 硼对甜菜保护酶系统的影响规律以及保护酶系统与内源激素相关性, 丰富甜菜生理学理论。以甜菜单粒种 ‘HI0099’ 为试验材料, 在水培条件下, 设置 4个硼营养浓度, 对甜菜叶片保护酶系统以及内源激素含量进行测定。结果表明： 4种不同硼素处理的甜菜, 叶片中丙二醛(MDA)含量均随着生育进程有减少趋势, 而脯氨酸含量均呈增加趋势; 硼素胁迫处理时, 叶片 MDA含量以及脯氨酸含量增加。不同硼素处理下, 甜菜叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性、 过氧化物酶(POD)活性表现为随生育进程逐渐升高趋势; 同一日期, 不同硼浓度表现为缺乏或者毒害胁迫下 SOD活性有升高的趋势, 并且随着甜菜生长, 硼胁迫情况下 SOD活性处理间差异有变小趋势; 在硼胁迫条件下, SOD活性与 ZT含量呈显著负相关(P＜0.05), 与 GA₃呈极显著负相关(P＜0.01)。不同日期各硼素营养处理间过氧化氢酶(CAT)活性变化规律一致, 呈现先降低后升高的趋势。综合分析说明, 硼素胁迫引起膜脂过氧化, 甜菜叶片通过提高保护酶活性来防御硼毒害, 但其防御功能是有限的, 随着生育进程, 甜菜对硼胁迫防御功能达到临界值, 保护酶活性变化不再显著, 且甜菜植株在硼素胁迫下的生长发育受保护酶系统及内源激素间共同调控。     

硼素对甜菜内源激素的影响研究

优化利用高效液相色谱法测定甜菜叶片中IAA、GA₃、ZT、ABA 4种内源激素的条件,研究不同硼浓度下4种内源激素含量及比例的变化,为甜菜生产实践提供理论支持。以甜菜单粒种HI0099为试验材料,在室内水培条件下,设置十分缺乏、缺乏、适量及过量硼营养浓度,利用高效液相色谱法,对甜菜叶片中IAA、GA₃、ZT、ABA进行测定,分析各激素含量变化与硼处理浓度之间的关系。结果表明,随着硼浓度的增加,甜菜叶片内IAA、GA₃、ZT的含量呈先升高后降低的趋势,ABA含量随着硼浓度的增加表现为先降低然后升高的趋势。缺硼和硼毒害胁迫都会使甜菜叶片中IAA、GA₃、ZT含量降低,同时使ABA含量升高,IAA/ABA、GA₃/ABA、ZT/ABA比值降低。缺乏胁迫情况下,硼素营养水平与甜菜叶片ZT/ABA比值之间呈现显著正相关(r=0.866^*);硼素毒害胁迫情况下,硼素营养与植株叶片ABA含量呈显著正相关(r=0.958^*),与ZT/ABA比值呈显著负相关(r=-0.915^*)。综合分析说明,硼素改变了甜菜叶片激素的含量及平衡关系,可以通过大田试验验证和利用外源植物生长调节剂来调控植物内源激素平衡最终缓解甜菜硼胁迫影响。     

nsLTPs基因参与植物逆境胁迫应答的研究进展

编码非特异性脂质转移蛋白的基因nsLTPs在植物应答生物和非生物胁迫以及植物的生长发育中起到重要作用。为了研究植物nsLTPs基因响应生物及非生物胁迫的分子机制,本文归纳了非特异性脂质转移蛋白nsLTPs的结构特点及分类,分析了nsLTPs的亚细胞定位情况,并重点总结了nsLTPs基因在植物逆境胁迫应答方面的相关研究进展,提出了植物不同物种中nsLTPs基因参与植物逆境胁迫的分子调控途径,为完善nsLTPs基因参与植物逆境胁迫应答调控机制提供理论基础。     

增施氮肥、硼肥对花期遮阴条件下玉米籽粒产量的影响

遮阴已成为影响夏玉米产量的重要因子,提高玉米耐阴性可为高产、抗逆栽培提供理论依据。以‘苏玉29’为试验材料,系统研究了小喇叭口期增施氮肥、硼肥缓解花期遮阴胁迫对夏玉米形态建成、物质积累和产量的影响。结果表明:遮阴处理降低了株高、茎粗、单株叶面积和干物质积累量,并延长了散粉吐丝间隔期。与遮阴处理比,小喇叭口期增施硼肥、氮肥不同程度提高了株高、茎粗、单株叶面积和干物质积累量,且同时增施硼肥、氮肥增幅最大。遮阴处理显著增加了秃尖长,降低了穗粒数和粒重,增施硼肥氮肥缓解了遮阴对突尖长、穗粒数和粒重的影响。增施硼肥、氮肥和同时增施硼肥、氮肥处理产量分别较遮阴处理提高36.7%、8.0%和43.1%。遮阴处理降低叶面积影响干物质积累,产量的降低与突尖增长、穗粒数减少和粒重降低有关。小喇叭口期增施硼肥和氮肥是缓解花期遮阴对产量不利影响的有效措施。     

硼素对甜菜植株全硼影响的研究

研究不同硼供应水平下甜菜植株硼营养吸收规律,为甜菜生产实践硼肥施用提供理论依据。以甜菜单粒种HI0099为试验材料,在水培条件下,设置十分缺乏（T1,0.05mg/L）、缺乏（T2,0.5mg/L）、正常（T3,2.0mg/L）及过量毒害（T4,30.0mg/L）4个硼营养浓度,利用甲亚胺比色法对甜菜植株全硼含量进行测定,分析甜菜全硼含量变化与不同供硼营养之间的关系。结果表明：不同硼素营养处理后各时期同一部位硼含量均表现为硼素毒害处理＞硼素正常处理＞硼素缺乏处理＞硼素十分缺乏处理;同一处理不同部位硼含量趋势表现相同,均为成熟叶片＞幼叶片＞成熟叶柄＞幼叶柄＞根。综合分析说明,植株硼含量受硼营养水平影响显著,随着硼供应的增加而增加,且成熟叶片需硼量最大,对硼供应水平最敏感,因此甜菜生产中根外追肥为简单有效补充硼营养的一种方法。     

陆地棉对叶面施硼的吸收和分配

 通过水培试验结合室内分析,研究陆地棉对叶面施硼的吸收和分配。结果表明：施硼显著提高植株体内的硼含量和硼吸收量;棉花各器官硼含量及硼吸收量顺序均为叶片>茎秆>根系;与根系营养吸硼处理相比,叶面施硼后棉花的根系含硼量显著降低,其中部分叶片施硼处理的棉花根系硼含量降低了41.9%,全株叶片施硼的根系硼含量降低11.2%;部分叶片施硼后棉花茎秆硼含量比根系营养吸硼处理降低了5.9%,叶片硼含量比根系营养吸硼处理增加149.1%,硼主要停留在施硼叶片中,被转移到不施硼叶片的硼含量只占5.2%,难以通过输导组织进入其他叶片;全株叶片施硼,进入茎秆的硼素比根系营养吸硼处理增加22.5%,但进入叶片的硼素较根系营养吸硼增加203.7%。