植物耐盐机理研究进展

高盐是限制农作物生长和生产最主要的非生物逆境之一。土壤中过多的盐离子对植物细胞造成渗透、离子和氧化胁迫。植物感知胁迫信号后,激活脱落酸、盐过敏感通路维持体内渗透平衡和离子稳态,运行抗氧化系统以应对过量的活性氧。本文通过信号转导、渗透保护剂及溶质的生物合成、离子稳态及区域化、抗氧化系统和植物激素调控等方面综述了植物盐胁迫反应的组成、途径及其调控机制的研究进展,有助于研究人员在逆境条件下培育高产优质的农作物。     

棉花盐害与耐盐性的生理和分子机理研究进展

盐胁迫通过离子毒害、营养失衡和渗透胁迫,引起棉株体生理生化代谢失调,进而影响棉花的生长发育和产量、品质。但棉株体可以通过膜脂过氧化清除系统活性的提高维持质膜的相对稳定,通过合成和积累脯氨酸、葡萄糖和氨基酸等小分子有机物质缓解渗透胁迫,通过调节盐离子在不同器官、组织或细胞内的区域(隔)化分布减轻离子毒害,而表现出较强的耐盐性。Na /H 反向转运蛋白和LEA蛋白(晚期胚胎发生富集蛋白)等的合成及其相关基因的表达可能参与甚至调控了棉株体防御或忍耐盐胁迫的过程。     

盐地碱蓬的耐盐机理及改良土壤机理研究进展

盐地碱蓬是盐碱地先锋植物,是目前能在含盐量为3%的土壤中生存的极少数植物之一,是重要的耐盐种质资源。其在植物耐逆机理、耐盐基因的开发利用以及土壤生态修复等方面具有极为重要的应用潜力。为了全面的了解盐地碱蓬的耐盐机理以及改良土壤的机理,本研究分别从形态学、生理生化层面以及分子水平等方面对其耐盐机理进行总结,并就盐地碱蓬影响土壤理化性质、微生物、土壤养分以及在土壤重金属、有机污染物治理等方面的研究进展进行梳理。在此基础上提出研究展望,认为应更多的关注盐地碱蓬耐逆关键基因的挖掘利用、盐地碱蓬在盐碱地植物群落演替过程的作用以及盐地碱蓬与微生物如何共同改良土壤的机理。     

棉花盐害的控制技术及其机理

棉花是耐盐作物,但土壤耕层中积累过多的盐离子会通过离子毒害、渗透胁迫和引起营养失衡等机制导致盐害。控制棉花盐害的途径主要有两条,一是提高棉花自身的耐盐性,另一方面是躲避或减轻盐胁迫。本文评述了提高棉花耐盐性和躲避或减轻盐胁迫的途径、原理和方法,提出在工程措施改良盐碱地的基础上,综合运用适宜品种、水肥运筹、种子处理及地膜覆盖和诱导根区盐分差异分布等农艺措施是现阶段控制盐碱地棉花盐害的有效途径。     

植物耐盐相关基因及其耐盐机制研究进展

植物的耐盐性是一个复杂的数量性状,涉及诸多基因和多种耐盐机制的协调作用。本文综述了近年来国内外在植物耐盐分子方面的研究成果与最新进展。Na /H 反向转运蛋白、K 转运体HAK和K 转运的调控基因AtHAL3a、高亲和性K 转运体HKT等通过调控植物体内离子跨膜转运,重建体内离子平衡来抵御盐渍伤害;Δ'-二氢吡咯-5-羧酸合成酶(P5CS)和Δ'-二氢吡咯-5-羧酸还原酶(P5CR)基因、胆碱单加氧酶(CMO)和甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因、1-磷酸甘露醇脱氢酶(mtlD)和6-磷酸山梨醇脱氢酶(gutD)基因以及海藻糖合成酶基因等通过合成渗透保护物质维持细胞的渗透势、清除体内活性氧和稳定蛋白质的高级结构来保护植物免受盐渍胁迫伤害;植物细胞中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶、抗坏血酸-谷光苷肽循环中的酶等在清除细胞内过多的活性氧方面起重要作用;水通道蛋白基因与晚期胚胎发生丰富蛋白(LEA蛋白)基因参与多种胁迫的应答,它们与保持细胞水分平衡相关;另外,与离子或渗透胁迫信号转导相关受体蛋白、顺式作用元件、转录因子、蛋白激酶及其它调控序列可以启动或关闭某些胁迫相关基因,使这些基因在不同的时间、空间协调表达,以维持植物正常的生长和发育。本文还在小结中从整体水平上阐述了植物感受盐渍胁迫和其应答的基本分子机理。为植物耐盐机理的进一步研究及培育耐盐植物奠定了理论基础。     

盐胁迫下棉花体内Na+的积累、分配及耐盐机制研究

NaCl胁迫下,棉花体内以阳离子Na 为主要毒害因子,耐盐性不同的棉花根、茎、叶内Na 积累量存在显著差异,Na 含量吸收和累积最多的部位是:不耐盐材料的根、耐盐材料的根和叶、强耐盐的叶。不同耐盐性的材料从外界吸收的Na 总量就全植株来讲大致相同,只是在体内各器官的分布存在差异;低浓度NaCl(0.2%)下,不耐盐、耐盐材料的全植株Na 量分别上升1.9倍和2.9倍;高浓度NaCl(0.4%)下,不耐盐、耐盐、强耐盐材料分别比对照上升3.6倍、5.2倍和5.3倍。尽管棉花萌发阶段几乎不吸盐,但成株期是吸盐的,且吸盐量提高很多倍,这说明棉花对盐分的吸收具有发育阶段性,同时也反映出棉花耐盐的阶段性。总之认为棉花的耐盐机理与小麦、大麦等作物不同,具特殊性。     

棉花耐盐变异体的RAPD分析及抗盐生理研究

The salt-tolerance variation of cotton-Shannong 011 obstained from the offsprings of introducing bluish dogbane (Apocynum venetum) DNA into the Lumian No.6(Gossypium hirsutum) by pollen tube pathway,was used for RAPD analysis. 140 primers used for detecting the polymorphism. Only two primers (OPX一     

盐芥耐盐相关基因的克隆

盐芥是极端耐盐的十字花科植物，由于有着与拟南芥相似的多种优点(基因组小、生活史短、产种子多、容易转化等)，小盐芥被认为是研究植物耐盐机理的模式盐生植物。我们以裂殖酵母为一简单的功能体系，通过盐芥基因在酵母细胞中过量表达对酵母耐盐性的影响，分离鉴定了多个耐盐相关基因(如GIP-结合蛋白基因，     

果树耐盐机制研究进展

盐胁迫是影响果树栽培的重要环境因子,严重制约我国果树产业的发展.主要对果树耐盐性评价方法和耐盐种质资源筛选、果树耐盐性形成的生理机制、果树耐盐性状的遗传及相关基因等研究现状进行了概述,为后续的果树耐盐碱机制解析及耐盐碱果树新品种培育提供参考.     

不同基因型陆地棉亲本及其杂交后代的耐盐性差异

 以Bt抗虫棉选系抗96(父本)、普通陆地棉选系陆58(母本)及其杂交后代(F₁、F₂)为材料,利用不同盐分含量砂培和土培试验比较研究它们苗期的耐盐相对指标和某些耐盐理化指标变化。结果表明,随土壤盐浓度升高,棉花父、母本及其后代叶片内的K⁺含量均降低,而Na⁺含量均明显增加,K⁺/Na⁺显著变小,丙二醛、脯氨酸、可溶性糖和类胡萝卜素含量均不同程度增加,而净光合速率均降低。各品系的过氧化物酶活性均以0.23％NaCl处理较高,0.46％NaCl处理次之,对照最低。耐盐理化和综合指标皆以陆58最高、抗96最低、F₁和F₂介于其间。表明耐盐性以陆58最强、抗96最弱,F₁和F₂介于父母本之间,杂交后代的耐盐性受其亲本的限制。     

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。     

盐胁迫下棉花K~+和Na~+离子转运的耐盐性生理机制

为了探究棉花的耐盐机制,以中棉所49、中棉所35和中51504为材料,研究了盐胁迫对棉花幼苗的生长及K+/Na+平衡生理的影响。结果表明,150 mmol·L-1 Na Cl处理对幼苗的生长具有明显抑制作用,降低了叶片的光合速率(Pn)、PSⅡ实际光量子产额(ΦPSII)和电子传递速率(ETR),增加了非光化学荧光猝灭系数(q N)。与中棉所49和中棉所35相比,中51504的干物质累积受盐胁迫影响最小,且保持较高的Pn、ΦPSII、ETR和q N值及较低的ETR/Pn值。盐胁迫提高了棉花组织中Na+的浓度,降低了K+的浓度;但中51504组织中保持了相对较低的Na+浓度和较高的K+浓度,维持了较高的K+/Na+比;通过非损伤微测技术(NMT)测定的离子流结果也表明,中51504的根系对Na+有较强的外排能力,而对K+有较强的保留和向地上部转运能力。能够有效地调节Na+和K+的跨膜转运进而维持K+/Na+平衡是棉花耐盐的重要生理机制之一。     

陆地棉品种根系特性与耐旱性关系的研究

研究了不同陆地棉品种棉花根系特性与耐旱性的关系。结果表明,耐旱型较非耐旱型棉花品种根系发达,主根长,各级侧根数量多且长,总根系长度长;一级侧根数、侧根总长、根系总长度与耐旱性呈显著或极显著正相关;棉花根系重量与生物学产量、子棉产量、皮棉产量呈极显著正相关。单位主根长度一级侧根着生密度可作为棉花耐旱性鉴定和选育的指标。     

陆地棉苗期耐盐性的高效鉴定方法

利用2个耐盐和2个盐敏感的陆地棉品种,分别设置对照和4% (40 g L^–1)浓度NaCl溶液处理三叶期幼苗,处理72 h后调查盐害指数,测定地上部分鲜重、根鲜重、叶片相对含水量、叶绿素荧光参数、相对电导率、丙二醛含量、抗氧化酶类活性等13个与耐盐性相关的重要指标。利用灰色关联聚类、主成分分析和逐步回归等方法综合评价陆地棉苗期耐盐性,认为最大光化学效率(F_v/F_m)可以作为鉴定陆地棉苗期耐盐性的关键指标,构建耐盐指数(y)方程y = 1.943x – 0.882,(x = 最大光化学效率),同时结合另外2个耐盐和2个盐敏感品种所得方程y值对耐盐等级进行划分。进一步利用23个已知耐盐性的品种检验方程,计算结果与田间鉴定结果完全一致。因此选用最大光化学效率作为唯一指标鉴定陆地棉苗期耐盐性,高效准确,同时通过构建方程和划分耐盐等级,为未来大规模陆地棉品种资源耐盐性鉴定提供技术标准和研究基础。     

陆地棉耐盐相关EST-SSR以及EST-InDel分子标记的开发

随着棉花基因组学、转录组学等重要学科的快速发展,针对候选基因进行序列多样性分析,开发基于候选基因的分子标记,将能够极大推进棉花分子育种研究。本研究利用高通量的测序技术对耐盐陆地棉品种Miscott 7913-83和盐敏感品种苏棉12盐胁迫前后根、叶总RNA的混样进行了转录组测序,对不同盐处理时期Miscott 7913-83和苏12根和叶分别进行表达谱分析。获得3232条盐胁迫下差异表达基因;基于差异表达基因利用生物信息学手段大规模开发了SSR以及In Del等分子标记;随机选择了部分SSR及In Del引物进行验证,进一步证实了分子标记的准确性。本研究为快速开发陆地棉品种间多态性分子标记提供了高效可行的分析方法,通过开发陆地棉耐盐相关功能标记,以期用于分子标记辅助育种改良陆地棉耐盐性。     

棉花耐盐性的双列杂交分析

根据Hayman的方法，对6个耐盐性不同的棉花品种(系)及其15个半双列杂交组合的F1、F2代的平均盐害级别进行了双列杂交分析，结果表明，耐盐和盐敏感品种的一般配合力效应差异达极显著水平，耐盐×盐敏感组合的特殊配合力普遍低于盐敏感×盐敏感、耐盐×耐盐组合。因此，棉花耐盐育种以配制耐盐×盐敏感组合为最佳。棉花耐盐遗     

陆地棉耐盐相关SNP筛选和鉴定

盐胁迫是限制作物产量提高的一个主要非生物因素。棉花是盐碱地的先锋作物,研究棉花的耐盐性,筛选耐盐相关分子标记,对充分利用棉花的耐盐性及棉花耐盐种质鉴定有重要意义。在本研究中,我们对前期筛选到的1281个耐盐相关候选SNP即SNPr(SNP related to salt tolerance)进行分析,利用BEDTools软件获得位于基因上的SNPr,并使用AgriGO(http://bioinfo.cau.edu.cn/agriGO/)和KAAS(http://www.genome.jp/tools/kaas/)网站对这些基因进行GO和KEGG分析。借助perl编程,获得非同义SNPr。分析发现,1281个SNPr中,有353个位于基因上,其中247个位于基因外显子区,且有174个是非同义SNPr。从中选择12个非同义SNPr,使用CAPS/dCAPS引物进行验证,并结合田间耐盐鉴定的结果,最终得到1个与耐盐相关的SNPr。这个SNPr位于CHD3/CHD4家族基因上,可能与盐胁迫过程中的表观修饰有关。     

二月兰种子生活力与耐盐能力研究

研究了不同贮存年限二月兰种子的生活力,并采用单盐和复盐胁迫,系统研究了二月兰干种子与萌动种子在盐胁迫下的致死率与耐盐机理.结果表明:常温贮存2年的种子与贮存1年的种子发芽率与发芽势均较高,2013年种子生活力虽总体上好于2014年种子,但二者差异不显著.与干种子相比,萌动种子更耐盐胁迫;单盐胁迫下,干种子半致死浓度和临界浓度分别为1.6％和1.8％,萌动种子半致死浓度和临界浓度分别为1.8％和2.0％;复盐胁迫下,干种子羊致死浓度和临界浓度分别为0.4％～0.6％和0.6％～0.8％,萌动种子半致死浓度和临界浓度分别为0.6％～0.8％和0.8％～1.0％.在干种子萌发过程中,随着盐胁迫浓度的增大,萌发高峰期延迟,发芽率下降.游离脯氨酸含量在单盐胁迫中呈持续增大趋势,而在复盐胁迫下则先上升后下降.相对电导率在单盐与复盐胁迫下虽然总体上均呈上升趋势,但出现了不同程度的小高峰.