水稻草甘膦耐性浓度的筛选及其生理指标测定

为培育耐草甘膦水稻新品种,本研究以5份辐射和化学诱变育成的耐草甘膦水稻种质为试验材料,进行草甘膦耐性浓度筛选和抗性生理指标测定。结果表明,通过对5份耐草甘膦水稻种质喷施不同浓度(1、2、3和4 g·L-1)的草甘膦,发现喷施4 g·L-1草甘膦可使敏感材料P1003全部死亡,能较好地区分草甘膦耐性和敏感材料;CA21是其中草甘膦耐性最强的水稻种质;随着草甘膦浓度的增加,CA21的莽草酸含量呈下降趋势,丙二醛(MDA)和叶绿素含量则无显著变化,但谷胱甘肽-S-转移酶(GSTs)活性显著增加;随着3 g·L-1草甘膦处理时间的延长,CA21的莽草酸含量无明显变化,MDA和叶绿素含量均呈下降趋势,GSTs活性显著增加。而敏感材料P1003,无论是随着草甘膦浓度的增加,或是随着3g·L-1草甘膦处理时间的延长,其莽草酸和MDA含量均明显增加,叶绿素含量明显下降,GSTs活性则无明显变化。综上,CA21具有耐草甘膦的生理特性,可用于草甘膦耐性分子机制或育种方面的研究。本研究为进一步解析水稻耐草甘膦的分子机理及耐草甘膦水稻育种提供了理论依据。     

冀东野生大豆(Glycine soja)耐盐碱性鉴定及耐性生理指标测定

为充分利用盐碱地资源,明确野生大豆耐盐碱生理机制,本研究对采集于冀东地区的349份野生大豆种质资源进行耐盐碱性鉴定,测定了高耐材料2010-12和敏感材料2012-34、2012-49在0、100和200 mmol·L^-1盐碱胁迫下的丙二醛、脯氨酸和可溶性糖含量、电解质外渗率以及脯氨酸代谢关键酶吡咯琳-5-羧酸合成酶(GmP5CS)、吡咯琳-5-羧酸还原酶(GmP5CR)、脯氨酸脱氢酶(GmPDH)及谷胱甘肽S-转移酶19(GsGST19)相关基因的表达量。结果表明,表现耐性等级1级的高耐材料有2份(Yong 2和2010-12),表现耐性等级2级的耐性材料有22份,表现耐性等级3、4、5级的材料各有80、77和161份。与CK相比,高耐野生大豆材料2010-12在盐碱胁迫下脯氨酸及可溶性糖含量显著升高,丙二醛含量及电解质外渗率无显著差异。在高耐盐碱野生大豆材料中,GmP5CS、GmP5CR和GsGST19基因表达量上调,GmPDH基因表达量下调。以上结果表明高耐野生大豆材料在盐碱胁迫下脯氨酸合成通路激活,脯氨酸含量升高,说明脯氨酸在野生大豆对抗盐碱胁迫中发挥重要...     

空间诱变后大豆对草甘膦的耐性研究

以实践8号育种卫星搭载的5个大豆品种SP2和SP3代为材料,在田间喷洒1.31 a.i.kg.ha-1草甘膦条件下鉴定其耐性种质的表型变异特点。结果表明,无论是品种间还是品种内,诱变后代对草甘膦的耐性都存在差异,以株高和成熟期变异最为明显,可作为耐性种质筛选的指标。其中,中品661的SP3代对草甘膦耐性最强,从中筛选到...     

镉胁迫对草地早熟禾生长与生理代谢的影响

为探究不同草地早熟禾种质材料耐镉(Cd)性的差异,筛选出耐Cd和Cd敏感种质,采用温室盆栽试验法,通过测定早熟禾幼苗干物质含量、叶片相对含水量和光合色素含量等指标,运用隶属函数法对材料的耐Cd性进行综合评价,以及对不同浓度Cd处理下10份材料的丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)等指标进行测定,研究Cd胁迫下10份草地早熟禾种质的生长及生理响应。结果表明,随着Cd处理浓度的升高,10份草地早熟禾材料苗期的干物质含量、叶片相对含水量和叶绿素含量等较对照均呈显著下降趋势,经综合评价筛选出10号耐Cd材料和8号Cd敏感材料。10份草地早熟禾材料的地上部分和根系中Cd浓度均随着Cd处理浓度的增加而增加。相同Cd浓度处理下,地上部分Cd浓度最高为10号材料,5号次之,8号地上部分的Cd浓度最低。根系Cd浓度最高是10号材料。10号材料的3种酶活性和Pro含量均高于其他材料,MDA含量均低于其他材料,表现出较高的耐Cd性,而8号材料则相反,其耐Cd性的测定结果与隶属函数评价结果相符。本研究结果为草地早熟禾在重金属修复潜力方面提供了理论依据。     

第二复叶期喷施草甘膦对抗草甘膦大豆生理指标及产量构成的影响

采用随机区组的设计方法,在第二复叶期喷施不同剂量的农达41%水剂,研究了其对不同大豆品种叶片叶绿素含量指数、莽草酸含量、SOD活性等生理指标和产量构成的影响。结果表明:喷施农达41%水剂可以降低抗草甘膦大豆RR1、RR2和普通大豆晋大75、晋豆27叶片的叶绿素指数,而抗草甘膦大豆RR1和RR2的降低幅度远小于普通大豆晋大75和晋豆27。抗草甘膦大豆可以忍受较高剂量(7.38kg/hm2)的农达41%水剂,普通大豆晋大75和晋豆27在较低剂量(0.46kg/hm2)时体内莽草酸就大量积累。随着农达41%水剂剂量的增加,抗草甘膦大豆体内的SOD活性也提高,而普通大豆随着剂量的增加,体内SOD活性受到抑制。RR2和RR1分别以农达41%剂量为1.85kg/hm2和0.92kg/hm2时的各产量构成因素值最高,晋大75和晋豆27以0.46kg/hm2时最高。作物不同品种对草甘膦的敏感程度不同,对农达41%水剂的抗性抗草甘膦大豆大于普通大豆,RR2的抗性和RR1相差不大,晋大75(早熟)的抗性和晋豆27(晚熟)相差不大。在这3个生理指标中,叶片莽草酸含量和叶绿素含量指数的变化比SOD活性敏感。     

普通菜豆种质资源苗期抗旱性综合评价

我国普通菜豆的主产区主要分布在干旱、半干旱地区。干旱是影响其生长的主要因素之一。为了筛选抗旱种质资源以及建立抗旱性评价方法,以50份来源不同的普通菜豆品种为材料,采用盆栽法,设正常供水和干旱胁迫2种处理,在干旱胁迫12 d和复水3 d后分别取样测定各项形态和生理指标;采用干旱胁迫和复水后两者的抗旱度量值(D值)、聚类分析和逐步回归方程以及通径分析相结合的方法,对普通菜豆进行苗期的抗旱鉴定及抗旱指标的筛选。结果表明,干旱12 d后超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性,复水3 d后相对叶绿素含量、相对含水量与各自D值显著相关,两处理的丙二醛(MDA)含量与各自D值极显著相关。根据各自D值进行聚类分析,将50份供试材料进行抗旱级别分类,两处理分类结果的一致率达到40%,邻级率为60%,未出现跨级材料;综合两处理的分类结果进一步细分,可分为高抗、中高抗、中抗、中低抗和低抗5个抗旱级别,其中高抗材料10份、中高抗材料25份、中抗材料7份、中低抗材料6份、低抗材料2份。综上所述,普通菜豆苗期干旱胁迫和复水后的D值相互判定的方法可提高鉴定结果的可靠性;干旱胁迫下的SOD活性、POD活性、MDA含量和复水后的相对叶绿素含量、相对含水量、MDA含量可作为普通菜豆苗期抗旱性鉴定的指标,尤其是两者的MDA含量可直接用于普通菜豆资源的抗旱性鉴定。本研究为简化鉴定筛选工作提供了方法和理论依据。     

不同植物学类型花生资源对草甘膦耐受性研究

为探究不同植物学类型花生资源对草甘膦的耐受性差异,本研究以54份花生资源为试验材料,对6个植物学类型花生资源进行了分析。结果表明,草甘膦的最适剂量为2.0 kg·a.i·hm~(-2),且不同植物学类型的花生资源对草甘膦的耐受性表现不同。普通型花生对草甘膦的耐性最强,受害指数为67.14,其次为多粒型、珍珠豆型和龙生型,受害指数分别为71.43、82.00和82.86,赤道型和秘鲁型对草甘膦的耐性最弱,受害指数均达86.67。筛选出的耐性资源、敏感资源生理指标测定结果表明,处理后7d时,敏感资源的莽草酸积累量均高于耐性资源,分别在145.15~162.32μg·g-1和76.81~104.33μg·g-1之间;耐性资源的叶绿素含量均高于敏感资源,分别在34.92~43.99 SPAD和24.76~26.85SPAD之间;在超氧化物歧化酶(SOD)水平上耐性资源、敏感资源间差异不显著。本研究为耐草甘膦花生育种提供了理论依据。     

低磷胁迫对不同品种高粱苗期形态及生理指标的影响

以14个高粱品种为材料,设置5个磷处理水平,对高粱苗期的形态和生理指标进行了研究。结果表明, 1）不同水平磷处理对高粱苗期各形态指标均有极显著影响,其中以0.25 mmol/L作为低磷处理较适合; 2)低磷胁迫对高粱幼苗各形态指标均有不利影响,干重、植株地上部含磷量受低磷的影响较大,可作为耐低磷高粱品种的筛选指标; 3)不同高粱品种对低磷的耐性存在明显的基因型差异, 聚类分析显示八月齐属相对耐低磷性强的品种,农858属低磷敏感型品种; 4)低磷下叶绿素和可溶性蛋白含量下降,丙二醛（MDA）含量及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性升高,除可溶性蛋白外,叶绿素、 MDA、 SOD和POD活性均表现为耐低磷性强的相对变化率较小,耐低磷性弱的相对变化率较大。     

盐碱胁迫下野生大豆CBL-CIPK通路表达分析

野生大豆(Glycine soja)是栽培大豆(Glycine max)的近缘野生种,含有栽培大豆中不存在的优异基因。为了明确类钙调磷酸酶B蛋白(CBL)与其互作蛋白激酶(CIPKS)组成的CBL-CIPK通路蛋白在野生大豆抗盐碱胁迫中的功能,本研究在盐碱胁迫下高耐及敏感野生大豆材料转录组分析的基础上,利用在线生物学工具对野生大豆CBL-CIPK通路蛋白结构、亚细胞定位、磷酸化位点及系统发育进行了分析。结果发现,10个野生大豆CBLs蛋白均含有3个EF手结构;7个CBLs蛋白定位于细胞核,另外3个分别定位于细胞质、叶绿体和内膜系统。38个CIPKs蛋白均含有ATP结合结构域、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性结构域和NAF结构域;20个CIPKs蛋白定位在细胞质中,9个定位在叶绿体中,6个定位在细胞核中,另有3个分别位于细胞器膜、线粒体和内膜系统。野生大豆与栽培大豆的CBL-CIPK通路基因高度同源,但野生大豆GsCIPK5_like基因与栽培大豆GmCIPK5亲缘关系较远,栽培大豆GmCIPK21基因与野生大豆GsCIPK21亲缘关系较远。在盐碱胁迫处理0和10 h后,GsCBL10基因在高耐材料中的表达量比敏感材料显著上调;在盐碱胁迫处理0 h后,GsCIPK10基因在高耐材料中的表达量也比敏感材料显著上调。本研究为阐明CBL-CIPK通路对野生大豆耐盐碱胁迫中的功能奠定了理论基础。     

马蔺苗期耐镉性分析及鉴定指标筛选

为探讨马蔺苗期耐镉特性,筛选耐镉性快速鉴定指标并建立耐镉性数学评价模型,本研究通过盆栽砂培试验,以16份马蔺种质材料为试验材料,设置5个镉(Cd)浓度处理(0、50、100、200、300mg·kg-1),胁迫40d后测定马蔺种质材料的8项形态和生理指标,即株高(PH)、叶绿素(Chl)含量、地上干重(DWS)、根系干重(DWR)、叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量及可溶性蛋白(SP)含量,以各单项指标的耐性指数作为衡量耐镉性的依据,运用主成分分析、隶属函数法分析和逐步回归分析等方法进行综合评价及分类。结果表明,主成分分析将镉胁迫处理下马蔺苗期的8项形态和生理指标转换成3个彼此独立的综合指标;利用隶属函数法对3个综合指标分析,得到不同种质苗期耐镉性综合评价值(D值);通过对D值聚类分析,将16份马蔺种质材料分为3个耐镉群体,其中强耐镉材料6份,中等耐镉材料7份,弱耐镉材料3份;进一步运用逐步回归法建立耐镉性预测回归模型:D=-1.414+1.076DWS+0.744SP+0.266SOD,筛选出显著影响马蔺苗期耐镉能力的3个单项指标(DWS、SOD、SP);ML018、ML019等6份强耐镉材料具有较强的吸收、忍耐和转运能力,可作为Cd污染土壤修复的备选植物。本研究为马蔺种质资源评价及新品种选育奠定了基础。     

干旱及复水条件下草甘膦对抗草甘膦大豆幼苗渗透调节物质和莽草酸含量的影响

为探明干旱胁迫及复水条件下不同剂量草甘膦对抗草甘膦大豆(RR1)幼苗叶片渗透调节物质、莽草酸(shikimic acid, SA)含量及根系活力的影响,采用盆栽试验,在大豆的第3复叶期进行水分胁迫5d和除草剂草甘膦处理,研究RR1幼苗叶片可溶性蛋白(soluble protein, SP)、可溶性糖(soluble sugar, SS)、游离脯氨酸(free praline, FP)、莽草酸(shikimic acid, SA)含量和根系活力(RA)的变化。结果表明,干旱胁迫前期RR1叶片的SP含量随草甘膦剂量的增加呈先升高后降低趋势,0.46kg/hm2叶片SP的含量最高,胁迫后期SP含量随草甘膦剂量的增加而降低;SS、FP和SA含量随草甘膦剂量的增加和胁迫时间的延长而增加,RA随草甘膦剂量的增加和胁迫时间的延长而降低。复水12d后,不同剂量草甘膦处理的各指标均有所恢复。干旱条件下,经草甘膦处理的RR1叶片的SP含量和RA低于草甘膦在正常水分条件下的处理,而SS、FP和SA含量相反。相关性分析表明,FP和SA含量与草甘膦剂量的相关关系最明显;而SS和SA含量与干旱胁迫时间的相关关系最明显。说明正常水分条件下,草甘膦对RR1幼苗造成的伤害经过一段时间后有所缓解;干旱胁迫加剧了草甘膦对RR1幼苗叶片渗透调节物质、莽草酸含量和根系活力的影响。抗草甘膦大豆主要通过积累FP、SS和SA对草甘膦和干旱胁迫做出响应。     

Aminomethylphosphonic acid, a metabolite of glyphosate, causes injury in glyphosate-treated, glyphosate-resistant soybean

Glyphosate-resistant (GR) soybean [Glycine max (L.) Merr.] was developed by stable integration of a foreign gene that codes insensitive enzyme 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase, an enzyme in the shikimate pathway, the target pathway of glyphosate. Application of glyphosate to GR soybean results in injury under certain conditions. It was hypothesized that if GR soybean is completely resistant to the glyphosate, injury could be caused by a metabolite of glyphosate, aminomethylphosphonic acid (AMPA), a known phytotoxin. Glyphosate and AMPA effects on one- to two-trifoliolate leaf stage (16-18-days old) GR and non-GR soybean were examined in the greenhouse. In GR soybean, a single application of glyphosate-isopropylammonium (1.12-13.44 kg/ha) with 0.5% Tween 20 did not significantly reduce the chlorophyll content of the second trifoliolate leaf at 7 days after treatment (DAT) or the shoot dry weight at 14 DAT compared with Tween 20 alone. A single application of AMPA (0.12-8.0 kg/ha) with 0.5% Tween 20 reduced the chlorophyll content of the second trifoliolate leaf by 0-52% at 4 DAT and reduced shoot fresh weight by 0-42% at 14 DAT in both GR and non-GR soybeans compared with Tween 20 alone. AMPA at 0.12 and 0.50 kg/ha produced injury in GR and non-GR soybean, respectively, similar to that caused by glyphosate-isopropylammonium at 13.44 kg/ha in GR soybean. AMPA levels found in AMPA-treated soybean of both types and in glyphosate-treated GR soybean correlated similarly with phytotoxicity. These results suggest that soybean injury to GR soybean from glyphosate is due to AMPA formed from glyphosate degradation.     

土壤含水量对狗牙根叶片生理生态指标的影响

采用盆栽控水试验,研究了不同土壤含水量（水淹,23%,18%,13%,8%）对我国雅砻江库区重要植物物种狗牙根叶片光合色素、SOD活性、POD活性、脯氨酸和MDA含量变化的影响。结果表明:与对照（23%）相比,狗牙根受到淹水胁迫时叶绿素a,b的含量和光合效率有所下降,丙二醛含量有所升高,但是抗氧化酶活性以及脯氨酸含量的增大提高了植物对淹水胁迫的抵抗力。随着土壤含水量的减少,叶绿素a和b的含量、光合速率、SOD、POD活性和丙二醛含量先升高,随后逐渐降低。SOD和POD活性在8%时存在最低值,分别为33.10U/gFW和3.87U/gFW。Carotenoid/Chlorophyll（Car/Chl）比值在18%时达到最低值0.22,然后增大。脯氨酸（Pro）含量随胁迫程度呈明显的增大趋势,并在8%达到最大值0.31μg/gFW,说明干旱条件时狗牙根通过提高类胡萝卜素和脯氨酸含量来改善渗透调节能力,增强对干旱胁迫的抵抗能力和适应力。但严重的干旱胁迫（8%）导致了植物叶片的损伤。     

氮素对菠菜衰老生理指标的影响

田间小区试验研究了氮素与菠菜衰老的关系。结果表明,菠菜生长前期,植株根系活力增强,叶片叶绿素含量、光合速率及SOD、POD、CAT等保护酶活性升高,但生长后期均持续降低;而叶片电解质渗漏及丙二醛(MDA)含量在全生育期内则持续增加。在施氮量低于600.kg/hm2条件下,增施氮素可显著降低菠菜叶片的电解质渗透率及MDA含量,增强SOD、POD和CAT等保护酶活性及根系活力,提高叶绿素含量及光合速率,延缓菠菜衰老,进而提高菠菜产量。菠菜收获时,氮素用量600.kg/hm2处理的叶片电解质渗透率和MDA含量分别比对照(不施氮)降低50.9%、67.2%,SOD、POD和CAT活性及根系活力分别高59.2%、478.4%、290.9%和131.3%;叶绿素含量及光合速率分别高59.6%、131.3%,增产率达88.0%。施氮量达900.kg/hm2时则发生负效应,虽然产量比对照增产75.3%,但比600.kg/hm2施氮量减产6.7%。     

过量表达盐芥TsIPK2基因增强转基因水稻耐盐性

【目的】本试验以野生型(WT)和转盐芥TsIPK2基因的水稻为材料,研究NaCl胁迫条件下过量表达TsIPK2基因对水稻植株抗盐胁迫能力的影响。【方法】取水稻材料种子和其3叶龄幼苗,分别在不同NaCl浓度(0、50、100、150、200 mmol/L)下进行处理。检测WT与过量表达TsIPK2基因水稻种子的发芽率、主根长和芽长、幼苗的丙二醛(MDA)和脯氨酸的含量,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,以及与胁迫相关的5个基因的表达。【结果】在盐胁迫下,与野生型相比,转基因水稻具有更好的发芽率、主根长和芽长。野生型和转基因水稻两者的脯氨酸含量增加,转基因水稻的积累量显著高于野生型,但是转基因水稻MDA含量增加幅度小于野生型。野生型和转基因水稻幼苗SOD酶活性均增加,但转基因植株的酶活性显著高于野生型;二者POD酶活性呈现先升高后下降的趋势,但是二者活性没有显著的差别;转基因水稻的CAT活性也呈现先升高后下降的趋势,然而野生型水稻的CAT活性在盐胁迫下没有显著的变化。高盐处理后,野生型和转基因水稻的5个与胁迫相关的基因表达倍数都增加,与野生型相比,转基因水稻的OsP5CS1、OsSOD、OsCATB和OsLEA3的表达量显著升高,而OsPOX1基因的表达量变化不显著。【结论】过量表达TsIPK2基因能够通过增强水稻的渗透调节能力、抗氧化胁迫能力并调节胁迫相关基因的表达,以提高水稻的耐盐性。     

葛根素对小白菜镉损伤的保护作用研究

为探究葛根素(PUE)对小白菜镉(Cd)损伤的保护效果,采取外源添加不同葛根素处理,将小白菜植株随机分为7组,即对照组(CK)、PUE30组(葛根素30μmol·L^-1)、Cd4组(镉4 mg·L^-1)、Cd与PUE共处理组(4+15、4+30、4+45、4+60)。处理30 d后,观察小白菜植株生长状况、测定Cd富集量及抗胁迫生理活性物质,包括叶绿素、抗氧化酶(SOD、APX、CAT、POD)活性及过氧化氢(H₂O₂)、丙二醛(MDA)Vc、可溶性蛋白含量,并用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测抗氧化酶基因(SOD、POD、APX及CAT)表达量。结果表明,与CK组相比,Cd4组小白菜根中Cd含量、H₂O₂和MDA含量显著升高,而地下部鲜重、地上部鲜重、抗氧化酶(SOD、POD和APX)活性和叶绿素含量整体显著降低(P<0.05)。与Cd4组相比,Cd+PUE共处理组小白菜氧化损伤程度减轻,H₂O₂