不同耐铝性大麦品种对铝锰胁迫的生理响应

为进一步明确大麦品种对铝锰胁迫的生理效应,研究了不同胁迫处理对大麦生长、叶片功能和氧化胁迫指标的影响。结果表明,铝毒害导致大麦根长和根系干物质量降低,锰毒害显著降低植株株高和地上部干物质量,铝锰共存时锰加重了大麦铝毒害。铝锰胁迫降低了功能叶叶绿素含量和光合能力,铝锰复合处理下叶片功能指标下降幅度高于单独铝或锰处理。胁迫处理下叶片功能指标的下降幅度以叶绿素a含量和叶片蒸腾速率最明显。胁迫处理对铝敏感品种的生长和叶片功能毒害强于耐铝品种。铝锰胁迫引起大麦功能叶丙二醛（MDA）含量增加,过氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）活性增强,铝敏感品种增幅更大,复合处理时两品种叶片MDA积累量及铝敏感品种POD和SOD活性增幅显著高于单独铝或锰处理。     

不同耐铝大麦品种对铝锰互作胁迫的生理响应研究

铝（Al）和锰（Mn）是限制酸性土壤作物生长的两大主要因素。以耐铝性差异较大的两个大麦品种为材料,研究了不同处理对大麦生长、叶片功能和氧化胁迫指标的影响。结果表明,与对照相比,铝毒害导致大麦根长下降,根系干物质量降低,锰毒害显著降低植株株高和地上部干物质量,铝锰共存时锰加重大麦铝毒害。铝锰胁迫降低功能叶叶绿素含量和光合能力,复合处理下叶片功能指标下降幅度高于单独铝或锰处理。胁迫处理下叶片功能指标的下降幅度以叶绿素a含量和叶片蒸腾速率最明显。胁迫处理对铝敏感品种的生长和叶片功能毒害强于耐铝品种。铝锰胁迫引起大麦功能叶丙二醛（MDA）含量增加,过氧化物酶（POD）和 超氧化物歧化酶（SOD）活性增强,铝敏感品种增幅更大,复合处理时两品种叶片 MDA 积累量及铝敏感品种 POD 和 SOD 活性增幅显著高于单独铝或锰处理。     

铝、镉、铜互作对大麦生长发育及养分吸收的影响

为了明确Al、Cd、Cu等毒害元素处理对大麦生长发育和营养元素吸收的影响以及这些毒害元素问的互作关系,设置低pH、单独Al及Al与Cd或Cu二元素和三元素复合胁迫,以耐酸土性差异较大的两个大麦品种为材料进行营养液培养试验,结果表明：（1）胁迫处理导致大麦植株生长和根系活力下降,K等养分元素含量下降,而S、Fe含量上升,Al、Cd和Cu等毒害元素在各器官的积累量增加,各指标的变幅均以敏感型品种显著;（2）二元素复合处理中,Al与Cd和Cu间均呈正协同效应,尤以敏感型品种更为显著;（3）与二元素复合处理相比,三元素复合胁迫导致耐性品种各器官Al含量下降,Cu、Cd含量上升,总体表现为植株生长发育受抑制小于二元素复合处理;但三元素复合胁迫导致敏感型品种植株生长发育和根系活力水平进一步下降,各器官Al与Cd、Cu含量和养分含量与对照的差异加大。如在Al＋Cd和Al＋Cu＋Cd处理下耐性品种株高分别比对照下降15．6％和20．3％,敏感型品种分别比对照下降10．9％和23．8％。各胁迫处理均导致两个大麦品种根系P含量上升,而茎、叶P含量下降,且耐性品种根系P含量显著高于敏感品种。     

铝、镉、铜互作对大麦生长发育及养分吸收的影响

为了明确Al、Cd、Cu等毒害元素处理对大麦生长发育和营养元素吸收的影响以及这些毒害元素间的互作关系,设置低pH、单独Al及Al与Cd或Cu二元素和三元素复合胁迫,以耐酸土性差异较大的两个大麦品种为材料进行营养液培养试验,结果表明:(1)胁迫处理导致大麦植株生长和根系活力下降,K等养分元素含量下降,而S、Fe含量上升,Al、Cd和Cu等毒害元素在各器官的积累量增加,各指标的变幅均以敏感型品种显著;(2)二元素复合处理中,Al与Cd和Cu间均呈正协同效应,尤以敏感型品种更为显著;(3)与二元素复合处理相比,三元素复合胁迫导致耐性品种各器官Al含量下降,Cu、Cd含量上升,总体表现为植株生长发育受抑制小于二元素复合处理;但三元素复合胁迫导致敏感型品种植株生长发育和根系活力水平进一步下降,各器官Al与Cd、Cu含量和养分含量与对照的差异加大.如在Al Cd和Al Cu Cd处理下耐性品种株高分别比对照下降15.6%和20.3%,敏感型品种分别比对照下降10.9%和23.8%.各胁迫处理均导致两个大麦品种根系P含量上升,而茎、叶P含量下降,且耐性品种根系P含量显著高于敏感品种.     

NaCl胁迫对不同大麦品种种子发芽的影响

研究了NaCl胁迫对10个大麦品种种子发芽的影响。结果表明,随着NaCl胁迫浓度的增大,对种子萌发的抑制作用明显增强;在供试的10个大麦品种中,不同大麦种子萌发NaCl胁迫的程度不同,以大波30和ND4994.16为耐盐品种,大波37和Stirling为不耐盐品种,其它为耐盐性中等的品种。     

镉胁迫对不同品种甘蔗生长及各器官镉积累的影响

为了研究土壤镉胁迫对甘蔗生长及镉积累、转移的影响,以4个不同品种甘蔗为材料,通过土壤盆栽的方法,分析镉胁迫下不同甘蔗株高、茎径、生物量、镉含量、积累量、转移系数及分配系数的变化。结果显示:镉胁迫下甘蔗的株高,茎径显著下降,耐镉性品种YT666根系和茎的生物量分别是镉敏感品种ROC22的3.23和2.92倍;在正常土壤生长的甘蔗植株各器官的镉含量与积累量均没有显著差异,但在镉胁迫下,各器官镉含量和积累量显著增加,其中各器官镉含量表现为根老叶茎新叶,而镉积累量为根茎老叶新叶;耐镉性品种YT666总镉积累量最高,镉在根系中的分配系数最高,而敏感品种ROC22总镉积累量较低,但在根系中的分配系数低。由此可见,镉胁迫下耐镉的甘蔗品种保持较高的生长量可能是通过降低镉向地上部分转移来降低镉对甘蔗生长的影响。     

铝胁迫下大豆根系分泌物对根际土壤的影响

以2个大豆品种（浙春2号和浙春3号）为材料，设置了4个铝浓度，分别在铝处理7d和14d时，测定大豆根系分泌物中的氨基酸、有机酸及可溶性糖，同时对大豆根际土壤的pH值、土壤酶和土壤呼吸速率进行分析。实验结果显示，虽然根系分泌物对根际土壤具有一定的酸化作用，但是随着铝浓度的升高，根系分泌物有使根际土壤酸碱度趋向平衡的效应。低铝浓度下，大豆根系分泌较多的可溶性糖和氨基酸，促使根际土壤酶活性的增强和土壤呼吸速率的提高，同时还可分泌较多的柠檬酸，与大豆的耐铝性相关。高铝浓度抑制主要根系分泌物的分泌，降低土壤酶活性和土壤呼吸速率；但高铝胁迫增加可溶性糖分泌量。实验结果表明，浙春2号大豆比浙春3号大豆耐铝；随着铝处理时间的延长，铝毒害作用明显。     

大豆在铝胁迫下分泌的柠檬酸与品种的耐酸铝性无关

试验采用8个耐酸铝明显不同的大豆品种，研究了在铝胁迫下大豆有机酸分泌及其与耐性的关系。同时也比较了大豆铝敏感品种LJ和小麦耐铝品种Atlas在铝胁迫下有机酸分泌的差异。大豆幼苗在含10μM AlCl3的0．5mMCaCl2溶液中进行耐酸铝性筛选。结果表明，大豆品种在耐酸铝方面存在明显的不同。大豆在50μM AlCl3铝胁迫下可以分泌大量的柠檬酸，但柠檬酸分泌量与大豆的耐酸铝性没有正相关性。经过铝处理一天的大豆，恢复一天后再用铝处理，多数品种分泌的柠檬酸明显减少，特别是敏感品种柠檬酸分泌大幅减少，但柠檬酸分泌量与耐酸铝性也没有相关性。进一步试验表明，大豆铝敏感品种LJ分泌的柠檬酸明显高于小麦耐性品种Atlas分泌的有机酸总量(柠檬酸和苹果酸)。另外，大豆主根的铝积累与耐铝性及柠檬酸分泌量没有相关性。因此，试验结果表明，铝诱导的有机酸分泌量及根尖的铝含量不能作为筛选大豆耐酸铝种质的筛选指标。     

铅-镉复合胁迫下玉米品种间积累铅、镉的差异

选用25个玉米品种为试验材料,盆栽条件下研究铅-镉复合胁迫下,玉米不同品种积累铅、镉的差异。结果表明,铅-镉复合胁迫下供试玉米品种各器官含铅、镉量总体表现为根>叶>茎>子粒;与对照相比,根、茎、叶的铅、镉含量均大幅度提高;供试玉米品种各营养器官间铅、镉均呈显著相关,但营养器官与子粒间无显著相关;复合胁迫条件下,9个供试玉米品种子粒中铅含量超过了国家规定的粮食卫生标准,所有供试玉米品种子粒中镉含量也超过了国家规定的卫生标准,而且镉的生物富集系数比铅的生物富集系数高,子粒重金属超标程度大的玉米品种,其生物富集系数和转运系数相对较高。     

铝胁迫对大豆幼苗根系形态和生理特性的影响

采用砂培法研究了不同铝浓度条件下, 2个大豆品种(浙春3号和华春18)幼苗根系形态特征和生理特性的变化.结果表明:低浓度(50mg/L)的铝促进大豆根系长度、根系体积、根系表面积和根系活力的增加,降低根系细胞质膜透性,对大豆生长有一定的促进作用;高浓度的铝(5000mg/L)明显抑制根系长度的增长,使根系直径显著增大,降低大豆根系活力,使根系细胞质膜透性大大增加,明显不利于大豆的生长发育.2个大豆品种对铝胁迫存在着一定的差异,浙春3号对铝毒胁迫的耐受能力要强于华春18.     

大、小麦对镉的吸收、运输及在籽粒中的积累

大、小麦是全球最重要的粮食作物 ,生产镉低积累量的大、小麦对人们的健康至关重要 ,因为镉易被大、小麦吸收并在其体内积累。大、小麦籽粒中镉的含量与众多因素有关。根部特性是决定植株吸收镉的关键所在 ,根部特性主要决定于品种特性。根系细胞壁对镉的固定、液泡对镉的钝化、木质部液中镉的向外运输以及镉在穗部韧皮部中再运输共同决定籽粒中镉的含量。本文阐述了镉在植物体内的吸收、运输以及在籽粒中的积累规律 ,并讨论了降低大、小麦籽粒中镉积累的育种与栽培途径     

铝和镉污染对砖红壤土壤微生物及土壤呼吸的影响

通过室内模拟土壤盆栽试验,研究铝、镉对砖红壤土壤微生物及土壤呼吸的影响。结果表明:铝和镉对土壤生化过程有不同的效应。铝浓度≤100 mg/kg和≤50 mg/kg分别对细菌和放线菌有一定促进作用,高浓度则产生抑制作用,土壤真菌数量随土壤铝浓度的增加而逐渐减少。而镉对土壤微生物及土壤呼吸作用的影响比铝小。镉对细菌生长影响波动幅度大,镉浓度在5~100 mg/kg时,对真菌生长有促进作用,而抑制放线菌的生长。铝对土壤呼吸作用抑制效果随铝处理浓度增加而增加,而不同镉处理浓度对土壤呼吸作用影响较铝的作用小。铝镉复合污染对土壤细菌和真菌的影响表现出协同效应,对土壤放线菌的影响表现出拮抗效应。     

外源抗坏血酸对铝毒害大麦幼苗的缓解效应

为了明确抗坏血酸对作物铝毒害的作用,采用营养液培养试验研究了叶面喷施不同浓度抗坏血酸(AsA)对2个耐铝能力差异较大的大麦品种幼苗铝毒害的缓解效应。结果表明,与单独铝处理相比,喷施0.01、0.05和0.25mmol·L-1 AsA对铝胁迫大麦幼苗均有较好的缓解作用,大麦幼苗株高、生物量和叶绿素含量等均提高,功能叶丙二醛(MDA)和可溶性糖含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性等均显著低于单独铝处理。但0.5mmol·L-1 AsA喷施后缓解效应下降,植株生物量等下降,MDA含量等上升。表明适宜浓度的外源AsA可有效缓解铝毒害引发的大麦生长抑制和氧化胁迫,但浓度过高则产生氧化作用,铝敏感基因型反应更强烈。本试验中以0.25mmol·L-1的AsA缓解效果最佳。     

铝胁迫下不同小麦基因型根尖多胺含量变化与耐铝性的关系

为探明铝胁迫下多胺种类和含量变化与小麦耐铝性的关系,以小麦耐铝基因型西矮麦1号和铝敏感基因型扬麦5号为试验材料,分析了对照和铝胁迫(30μmol·L^-1 AlCl₃)条件下,两个小麦基因型幼苗根尖多胺种类和含量、根系伸长、氧化损伤和活性氧产生等指标的差异。结果表明,随铝胁迫时间的延长,小麦幼苗根系伸长量逐渐降低,但西矮麦1号显著高于扬麦5号。铝胁迫24 h后,2个小麦基因型根尖铝含量、膜脂过氧化程度、Evans blue吸收量、活性氧含量均显著升高,且西矮麦1号各指标均显著低于扬麦5号。铝胁迫下2个小麦基因型根尖腐胺总量随铝胁迫时间的延长均不同程度增加,西矮麦1号根尖腐胺总量增加时间明显早于扬麦1号,且前者增加幅度明显高于后者。相反,根尖亚精胺总量随铝胁迫时间的延长显著降低,西矮麦1号的降幅明显小于扬麦5号。添加腐胺合成抑制剂(D-Arg)显著加剧了铝诱导的氧化损伤,且对西矮麦1号的加剧作用较明显。这说明铝诱导的小麦多胺水平变化与耐铝性密切相关,腐胺总量的增加可能是耐铝的重要机制,而亚精胺总量的降低可能与小麦铝敏感性有关。     

玉米耐铝毒的基因型筛选

通过玉米发芽和溶液培养试验来研究筛选玉米耐铝酸的直接指标和测定方法.研究表明,不同的玉米基因型之间在耐铝性上存在着很大的差异.在铝胁迫下,玉米幼苗主根明显缩短,并且侧根生长受到抑制.由于根系生长发育不良,导致地上部分茎、叶的生长受阻,造成整个植株的生物量下降,但耐铝玉米基因型下降的幅度比铝敏感基因型小,可以根据这些指标进行基因型的筛选。     

大麦耐盐机理与化控增强耐盐性的研究进展

综述大麦的耐盐机理和利用化学途径减轻大麦盐害的研究进展。大麦耐盐机制主要包括离子吸收的选择性、叶片和根部的排盐性、物质区化、渗透调节、代谢调节及激素调节等 ;通过施用Si、Ca、P、硝酸盐、脂肪酸、谷胱甘肽 (GSH)及植物生长调节剂等措施可以减轻大麦的盐害。     

几种化学调控物质对盐胁迫下小麦幼苗生长及生理指标的调控作用

为了探明化学调控物质对盐胁迫下小麦幼苗及根系生长的调控作用,采用水培方式研究了烯效唑、水杨酸、硅酸钠、硝酸镧等4种化学调控物质浸种对盐胁迫条件下2个小麦品种（临汾8050和临旱536）根系及幼苗生长的影响。结果表明,适当浓度的化学调控物质浸种可以显著或极显著地减少盐胁迫下小麦幼苗的MDA含量,增加幼苗的次生根数、总根长、根冠比、功能叶面积、叶片叶绿素含量、根系Pro含量、 SOD和POD活性,但可溶性糖含量的提高未达显著水平。2个小麦品种对化学调控物质处理的敏感程度存在差异。适当浓度化学调控物质浸种能有效缓解盐胁迫对小麦幼苗根系的伤害,具有显著促进小麦根系生长、培育壮苗的作用。     

过量表达Trxs对铝胁迫下转基因大麦幼苗根系抗氧化酶系的影响

为了解硫氧还蛋白的过量表达对提高植物抗铝毒能力的作用,以过量表达硫氧还蛋白S基因(Trxs)的转基因大麦为材料,采用水培法研究0.05 mmol/L AlCl3胁迫条件下转基因大麦株系(LSY-11-1-1)幼苗根系谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)等抗氧化酶活性的变化,以及蛋白质和膜脂氧化损伤程度.结果表明,(1)在0.05 mmol/L AlCl3处理下,大麦幼苗根中蛋白质羰基含量和丙二醛含量显著高于非胁迫处理样品,但是转基因大麦的蛋白质羰基含量和丙二醛含量显著低于非转基因对照,如在铝胁迫处理的6、24、48、72和96 h时转基因大麦幼苗根中蛋白羰基含量分别只有对照的68.13%、52.39%、56.18%、58.02%和60.48%,MDA含量分别是对照的71.26%、74.47%、83.05%、73.65%与75.31%.(2)胁迫处理下大麦根系GSH-PX、CAT和APX等抗氧化酶活性出现不同程度的增加;与非转基因对照相比,转基因大麦幼苗根系抗氧化酶系的活性普遍高于对照,如GSH-PX活性在处理的3、24、48、72和96 h时分别是对照的1.1、1.2、1.8、1.6和1.6倍;APX在活性高峰时分别是对照的121%(3h)和119%(96 h);CAT活性在胁迫处理的3、12、24、48和72 h分别比对照提高了62%、11%、7%、34%和17%,而且转基因幼苗根系CAT活性高峰(处理3 h)比对照提前出现21 h(处理24 h)出现.这些结果表明过量表达Trxs可以有效地提高上述抗氧化酶类的活性,缓解铝毒对大麦根系蛋白质和膜脂的氧化损伤,从而提高转基因大麦幼苗对铝胁迫的抗性.     

大麦DUF668家族基因鉴定及表达分析

DUF668家族基因对植物逆境胁迫响应有重要作用。为探讨大麦DUF668家族基因的结构及表达模式，采用生物信息学的方法对大麦DUF668基因结构、蛋白结构、系统进化树、共线性及表达模式进行了分析。结果显示，供试大麦中共鉴定出9个DUF668基因，分布在5条染色体上。系统发育进化树将9个DUF668基因分为三个亚组，第Ⅰ亚组包括HvDUF668-01、HvDUF668-02和HvDUF668-09，内含子数量较多，均有11个内含子；第Ⅲ亚组包括HvDUF668-04、HvDUF668-05、HvDUF668-07和HvDUF668-08，内含子数0~3个，其中HvDUF668-04与HvDUF668-05没有内含子；第Ⅱ亚组包括HvDUF668-03和HvDUF668-06，内含子数量（9和7）介于第Ⅰ亚组和第Ⅲ亚组之间。蛋白保守基序分析表明，9个蛋白均含有DUF668保守结构域的特征序列及DUF3475保守结构域的特征序列（HvDUF668-06除外）；第Ⅰ亚组蛋白的Motif数量（8~10个）比第Ⅱ、Ⅲ亚组（4~6个）多，且包含第Ⅱ、Ⅲ亚组中的所有Motif。表达谱分析表明，不同DUF668基因在不同组织和发育时期的表达量存在差异，HvDUF668-09在颖果中的表达量随着颖果的发育而升高，而HvDUF668-01和HvDUF668-02则相反；HvDUF668-01和HvDUF668-02在花序中的表达量随着花序的发育而升高。qRT-PCR结果显示，受黄矮病病毒侵染大麦幼苗与未受侵染幼苗相比，HvDUF668-04、HvDUF668-05和HvDUF668-08表达量提高了100~180倍。