植物多胺代谢与胁迫响应研究进展

多胺是一类广泛存在于生物体内的低分子量脂肪族聚合物。植物体内多胺的平衡与植物体包括胁迫响应等诸多生理功能密切相关。综述了植物多胺的合成与分解代谢进程研究进展,并对其在植物抵御包括盐、干旱与低温等非生物胁迫以及抗病与抗虫等生物胁迫方面功能的研究进行概述。指出多胺代谢途径的调节是提高植物抗逆性的有效途径,利用基因工程技术影响多胺平衡在植物抗性育种中具有广阔的应用前景。     

多胺浸种对油菜抗逆性的影响

本试验通过用不同浓度梯度的精胺（Spm)和亚精胺（Spd)对油菜种子浸种和蕾薹期喷施，试验结果表明：外源多胺能够被植物吸收，且能提高植物抗性。各处理与对照相比，MDA含量降低，电导率减小，Proline含量升高，SOD和POD活性均增加。其中两者的最适浓度在0．01－1mmolL^-1范围内，Spm的显效浓度稍低于Spd，且在浸种上的使用浓度低于蕾薹期，效果却显著。     

干旱胁迫对荞麦幼苗活性氧代谢的影响

以4个荞麦品种为材料,采用PEG模拟干旱胁迫方法,研究了干旱胁迫对荞麦幼苗生长发育的影响.结果表明,随着胁迫强度和胁迫时间的延长,叶绿素含量逐渐下降,SOD、POD与CAT活性均表现为先升后降趋势、而MDA含量呈现上升趋势;与其他荞麦品种相比,西农9976具有较高的叶绿素含量,SOD、POD与CAT活性峰值最大,且活性最高值出现时间最晚,后期维持较高的酶活性,同时具有较低的MDA含量.     

干旱胁迫对滇黄精多糖及其代谢酶的影响

为探究不同土壤水分条件下滇黄精块茎多糖积累的规律及其酶活性变化特征,本研究采用盆栽控水法,对3年生滇黄精植株进行4种水分胁迫处理,并对部分重度干旱植株进行复水处理;采用分光光度计法测定SS、SPS、AI、UGP、NI 5种酶的活性;采用0.2%蒽酮-硫酸比色法测定多糖含量。结果显示,SS、SPS、AI、UGP、NI分别在含水量在20%、40%、20%、20%、20%时酶活性达到峰值;滇黄精多糖含量在20%含水量处理组最高。干旱胁迫与多糖含量的相关性分析发现,土壤含水量与多糖含量呈显著负相关。本研究表明中度和重度干旱可以提高滇黄精多糖合成相关酶的活性,且有利于滇黄精块茎多糖的积累,能有效提高滇黄精品质,这对滇黄精的种植有十分重要的指导意义。     

干旱胁迫对转IrrE基因甘蓝型油菜生理生化指标的影响

以转IrrE基因与非转基因甘蓝型油菜为材料,用10%(W/V)PEG6000(聚乙二醇)进行了干旱胁迫实验,比较研究了转IrrE基因与非转基因甘蓝型油菜幼苗的耐受性应答情况。结果表明:转基因油菜植株含水量下降趋势小于非转基因油菜植株;转基因油菜植株叶绿素含量和荧光参数F0的上升趋势均明显大于非转基因油菜植株;转基因油菜植株的Fv/Fm值和可溶性蛋白含量均大于非转基因油菜植株,但丙二醛(MDA)含量小于非转基因油菜植株。以上结果从侧面证实了:在干旱胁迫下,转IrrE基因油菜植株较非转基因植株有更强的耐受能力;IrrE基因作为一种转录调节因子,广泛参与了油菜幼苗对干旱胁迫的耐受性应答过程,增强了植株的耐旱能力。     

干旱胁迫对冬小麦根系生长及营养代谢的影响

研究了不同程度土壤持续干旱对冬小麦根系生长及营养代谢的影响。结果表明,干旱胁迫使小麦次生根发育迟缓,数量减少,根系发硬,根尖萎缩,拔节至扬花阶段对发根潜能的影响最大。根系干物质积累量减少,峰值延后;根系中氮、磷积累量下降,分配比例在生殖胁迫有较多的氮、磷损失;根系中的含量下降,Ｃ／Ｎ失调。维持根系对氮、磷良好吸收、分配、运转和Ｃ／Ｎ协调的土壤含水量不能低于６０％。     

渗透胁迫对玉米幼苗叶片不同形态多胺含量的影响

用高压液相色谱法，研究了玉米品种农大108（抗旱性较强）和掖单13（抗旱性较弱）幼苗叶片中游离态(free, f)、酸可溶性共价结合态(AS-conjugated)和酸不溶性共价结合态(AIS-bound) 多胺（polyamine, PA）与渗透胁迫的关系。结果发现，渗透胁迫7 d，农大108的fSpd和fSpm的含量显著(P＜0.05)上升，而掖单13的fPut的升幅显著(P＜0.05)。用S-腺苷蛋氨酸脱羧酶（SAMDC）抑制剂甲基乙二醛-双（鸟嘌呤腙）（MGBG）处理农大108，显著抑制了渗透胁迫诱导的fSpd和fSpm的增加，并且加重了渗透胁迫伤害，用外源Spd处理掖单13，则显著促进了渗透胁迫诱导的fSpd和fSpm的增加，并且减缓了渗透胁迫的伤害。渗透胁迫下，农大108幼苗叶片中AS-conjugated-PA和AIS-bound-PA的上升幅度都显著大于掖单13。用转谷氨酰胺酶（TGase）抑制剂菲咯啉(o-Phen)处理，则抑制了渗透胁迫诱导的AIS-bound-PA含量的上升，并加重了渗透胁迫的伤害。上述结果说明，玉米幼苗叶片中的fSpd、fSpm、AS-conjugated-PA和AIS-bound-PA的升高有利于增强幼苗的抗渗透性。     

干旱胁迫对内蒙古草原多根葱生理生化指标的影响

为了探明内蒙古草原多根葱抗旱性能,采用盆栽控水法研究干旱胁迫对多根葱植物叶片生理生化指标的影响。结果表明,随着干旱胁迫时间的延长,内蒙古草原3个样地(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)多根葱叶片相对含水量呈显著下降的趋势,叶绿素含量、SOD、POD、CAT活性均呈先上升后下降的趋势,水分饱和亏、相对电导率、脯氨酸、丙二醛含量呈上升的趋势。多根葱干旱性程度与水分饱和亏、相对电导率、膜脂过氧化作用呈正相关,与叶绿素含量、相对含水量、保护性酶活性呈负相关。隶属函数法抗旱性综合评价耐旱性强弱顺序为ⅠⅢⅡ。     

甜菜幼苗对干旱胁迫的适应机制

为了研究甜菜幼苗在干旱逆境耐受过程中的应答机制,本研究以‘780016B/12优’为目的材料,通过设置不同浓度（3%、6%,9%以及15%）的PEG6000干旱胁迫来处理甜菜幼苗,并进行恢复生长,来衡量不同干旱胁迫处理间甜菜的相关生理生化指标和目的基因的表达量变化。研究结果表明,逆境胁迫24 h后,随着干旱强度的增加,甜菜幼苗植株的皱缩和萎蔫程度也逐渐严重,并伴随着叶片相对含水量(3.48%~15.86%)以及叶绿素含量(5.60~13.06)的下降;而体内的丙二醛和脯氨酸却大量累积,其中以15% PEG增加的尤为明显,分别高达48.23 μmol/L和201.37 μmol/L左右。逆境恢复后,3% PEG处理的甜菜幼苗的相对含水量(96.94%)、丙二醛含量(17.22 μmol/L)以及植株形态基本恢复到了正常水平;而高浓度PEG胁迫复性后,9% PEG处理的植株的相对含水量虽然恢复了8.48%左右,但丙二醛含量仍旧相对含量高达36.46 μmol/L;而脯氨酸在各组处理中,一直维持在较高水平。qPCR分析表明,干旱胁迫诱导BvGS基因受到了不同程度的诱导表达,分别是处理前的3.85、4.45、5.81、8.20倍左右,即使恢复生长,植株中该基因的表达量虽然有所下降,但仍旧维持在较高水平。因此,可以推测,甜菜幼苗通过调整细胞水势、氧化还原水平、光合作用以及渗透代谢平衡来适应干旱胁迫所带来的失水和质膜过氧化等不良反应,并有可能通过谷胱甘肽的合成来解毒由干旱逆境所带来的氧化伤害。     

油菜细胞质雄性不育系及其保持系花蕾发育过程中的多胺代谢

在花蕾发育过程中,不育系花蕾的多胺代谢不同于其保持系。不育系花蕾中腐胺、亚精胺、精胺含量及三者之和均先略降后升高再降低,而其保持系则先降而后升高,在发育早期不育系明显低于其保持系。不育系的精氨酸脱羟酶活性一直下降,而其保持系的则先降后略升,不育系始终低于保持系。保持系的多胺氧化酶一直降低而不育系的先     

干旱胁迫下外源ABA对鼓粒期大豆产量及氮代谢关键酶活性的影响

通过研究鼓粒期外源脱落酸(ABA)在干旱胁迫条件下与氮素同化关键酶的关系,为大豆产量在实际生产中提供理论依据。采用2种不同类型的大豆为材料,在15%聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱条件下,于鼓粒期进行干旱胁迫处理(PEG)和干旱胁迫+喷施脱落酸处理(PEG+ABA),研究外源ABA在干旱胁迫下对大豆硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性的调控效应。试验结果表明,从鼓粒始期到鼓粒末期,在正常供水(CK)情况下,供试2个品种大豆叶片中NR和GS活性急剧降低,GOGAT活性呈先下降再上升趋势。与对照相比,PEG处理均降低叶片中NR、GS、GOGAT活性,在鼓粒后21天与CK、PEG+ABA处理产生显著差异,导致大豆籽粒产量较低。PEG+ABA处理叶片NR、GS和GOGAT活性高于PEG处理,差异显著;在鼓粒后28天和35天,其活性大小急剧上升,有利于大豆籽粒产量的形成。由此说明,外源ABA可以缓解逆境胁迫带来的伤害,同时可以促进氮代谢反应,从而控制叶片的衰老速度,提高籽粒产量。     

干旱胁迫对小麦非结构性碳水化合物代谢的影响及其与抗旱性的关系

为了研究干旱胁迫下,小麦非结构性碳水化合物的改变率与干旱敏感系数的相关性。利用室内水培的方法,以6个抗旱性不同的小麦品种为试验材料,设置15%PEG和20%PEG 2个胁迫水平,以不添加PEG的正常营养液为对照,系统研究了不同干旱胁迫条件下小麦叶片和根系中主要非结构性碳水化合物含量的变化规律。结果表明,干旱胁迫明显降低了各小麦品种干物质量,6个小麦品种在不同干旱水平下的抗旱性均表现为晋麦47矮抗58周麦22洛旱6号郑麦9023西农979;干旱胁迫下6个小麦品种叶片和根系中可溶性总糖、蔗糖、果糖、葡萄糖含量均随着干旱时间的增加呈先增加后降低的趋势,而淀粉和果聚糖含量则呈降低的趋势,复水后各非结构性碳水化合物含量逐渐恢复到对照水平;6个小麦品种中,干旱敏感性越高的品种,在干旱胁迫下其组织中各非结构性碳水化合物含量的改变率越小;干旱敏感系数与干旱胁迫下各非结构性碳水化合物含量的改变率均呈负相关性,其中可溶性总糖、果糖、淀粉、果聚糖含量在干旱胁迫下的改变率与干旱敏感系数的相关性达到显著水平。在干旱胁迫下,淀粉与果聚糖的水解对提高小麦抗旱性有重要作用。     

不同添加剂对干旱胁迫下高粱种子发芽的影响

为了“变废为宝”,使“工业三废”（木质素、低密度聚乙烯再生料(RLDPE)、皮胶）在治理日益严重的土地沙漠化措施中得到有效的利用,改善人类的生存环境。实验以高粱种子为发芽材料,通过在风成沙中添加不同浓度木质素、低密度聚乙烯再生料、皮胶形成沙基质,采用沙培法,在25℃的恒温箱中培养7天以上,研究了0%、2.5%、5%、7.5%和10%木质素、RLDPE、皮胶及0%、0.5%、1%、2%、4%和8% 皮胶掺量的沙基质中高粱种子的发芽率、发芽指数。结果表明,在风成沙中,添加10%木质素时,发芽率最高为86.7%;添加2.5% RLDPE时,发芽率最高为93.3%;添加>2.5%皮胶,发芽率均不及对照,故降低皮胶添加浓度,添加0.5%皮胶时,发芽率最高为75%。对干旱胁迫下种子发芽率影响显著性为RLDPE>木质素>皮胶。     

外源甜菜碱对干旱胁迫下平邑甜茶叶片生理效应的影响

为探索苹果对干旱的生理反应、抗旱机制及甜菜碱对其抗旱性的影响,以苹果砧木平邑甜茶为试材,通过砂培试验,研究了叶面喷施不同浓度甜菜碱(GB,5~40 mmol/L)对干旱胁迫下平邑甜茶生理效应的影响。结果表明,干旱胁迫下,叶面喷施低浓度的甜菜碱(5~20 mmol/L)有效缓解了叶绿素含量的下降,提高了叶片的光合能力;降低了叶片超氧自由基(O2-)的积累,降低了叶片的相对电导率和膜脂过氧化水平,提高了平邑甜茶的抗干旱能力,其中以甜菜碱10.0 mmol/L的保护效果最好,这种保护作用可能与它能够增加叶片的脯氨酸含量、可溶性糖含量,提高叶片的水分状况和叶片中抗氧化酶活性、减轻活性氧的积累,缓解水分胁迫对膜的破坏作用有关。而喷施高浓度甜菜碱(40 mmol/L)则没有此种保护效果。     

外源水杨酸对干旱胁迫下花椰菜叶片抗氧化作用的影响

以花椰菜为试材,采用大田人工控水设置田间持水量的35%、50%和65% 3个灌水下限,通过叶面喷施0.1 mmol/L水杨酸(SA),研究外源SA对花椰菜叶片抗氧化能力的影响。结果表明：SA可提高叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)等抗氧化酶活性,同时减缓花椰菜叶片中丙二醛(MDA)积累和细胞膜透性的持续增大,增加游离脯氨酸(Pro)和还原型谷胱甘肽(GSH)在叶片中的积累。因此,SA能够提高干旱胁迫下花椰菜的抗旱能力,提高花椰菜叶片中抗氧化物质的活性,增加渗透调节物质的含量,减少膜脂过氧化作用,在一定程度上可缓解干旱对植物造成的伤害。     

Carbohydrate Dynamics in Leaves of Rapeseed (Brassica napus) Under Drought

Until now, the carbohydrate dynamics in leaves of rapeseed under drought have largely been unknown. For this reason, a growth chamber study was conducted to examine whether the accumulation of carbohydrates under drought stress contributes to osmotic adjustment in leaf tissue. Plants of the cultivar Titan were subjected to temporary drought in the vegetative and reproductive stages. A third variant of long‐term drought covered the period from leaf development to flowering. The level of sucrose decreased under moderate water deficit, but accumulated under severe long‐term drought. Concentrations of glucose, fructose and trehalose were significantly enhanced and that of raffinose decreased in all the variants of drought. There was no evidence that any of the carbohydrates analysed in this study or the activities of soluble acid and cell wall invertases contributed to a drought‐induced accumulation of osmolytes. The results of this study indicate that osmotic adjustment in response to drought in leaves of the rapeseed cultivar Titan is only limited. It is virtually impossible that carbohydrates function as osmoprotectants in leaves of this cultivar, rising above that of the frequently detected accumulation of proline in rapeseed under water deficit.     

外源褪黑素对干旱胁迫下玉米幼苗的影响

为了研究外源褪黑素在增强干旱胁迫下玉米幼苗生长适应性中的作用,降低干旱胁迫对玉米幼苗的伤害。以’郑单958’玉米种子为试验材料,采用人工控水法,设置6组处理(CK、干旱、M1、M2、M3、M4)研究了干旱胁迫下,外源褪黑素对玉米幼苗生长指标、叶绿素含量、脯氨酸以及过氧化物酶活性的影响。试验结果表明,褪黑素有利于缓解干旱胁迫对玉米幼苗的影响,如株高、叶片含水量、根长,提高了干旱胁迫下玉米幼苗叶绿素合成能力,SPAD值升高;褪黑素可以缓解干旱对玉米幼苗的氧化胁迫,通过提高抗氧化酶活性,随着干旱胁迫天数的增加,各处理组过氧化物酶活性明显高于干旱组;脯氨酸含量随干旱胁迫天数增加而增高,干旱胁迫7天后,干旱组和其他处理组间脯氨酸含量存在显著差异。综合来看,外源褪黑素能提高干旱胁迫下玉米幼苗生长能力,主要通过提高抗氧化酶活性和叶绿素合成,降低膜脂过氧化水平。外源褪黑素能提高玉米抗旱性,可以作为植物生长调节剂应用到实际生产中。     

接种内生菌对干旱胁迫下甘蔗的生理影响

探索内生菌对甘蔗抗旱能力的影响,以期为开发利用甘蔗内生菌抗旱性功能菌株提供理论依据和技术支撑.以课题组前期分离鉴定的6株甘蔗内生菌为供试菌株,甘蔗品种'ROC22'幼苗接种7天后进行干旱胁迫,然后取完全展开的第一叶叶片测定相关生理指标.结果 表明,E3、09和YC89均有较高的ACC脱氨酶活性,不同甘蔗内生菌菌株对甘蔗...     

Sucrose Accumulation in Sugar Beet Under Drought Stress

Drought stress may affect sucrose accumulation of sugar beet by restricting leaf development and storage root growth. The objective of this study was to identify changes occurring in the storage root of Beta beets in growth characteristics and ions and compatible solutes accumulation under drought with regard to sucrose accumulation. Two pot experiments were conducted: (1) sugar beet well supplied with water (100 % water capacity), under continuous moderate (50 %) and severe drought stress (30 %), (2) sugar beet and fodder beet well supplied with water (100 %) and under continuous severe drought stress (30 %). Under drought stress, the ratio of storage root to leaf dry matter of sugar beet decreased indicating a different partitioning of the assimilates. The sucrose concentration of the storage root was reduced. In the root, the number of cambium rings was only slightly affected, although drought stress was implemented already 6 weeks after sowing. In contrast, the distance between adjacent rings and the cell size was considerably restricted, which points to a reduced expansion of existing sink tissues. The daily rate of sucrose accumulation in the root showed a maximum between 16 and 20 weeks after sowing in well‐watered plants, but it was considerably reduced under drought stress. The concentration of compatible solutes (K, Na, amino acids, glycine betaine, glucose and fructose) decreased during growth, while it was enhanced because of drought. However, when sucrose concentration was added, a constant sum of all examined solutes was found throughout the vegetation period. It was similar in sugar beet and in fodder beet despite different concentrations of single solutes, and the total sum was not affected by water supply. A close negative relationship between the concentration of compatible solutes and sucrose occurred. It is therefore concluded that the accumulation of compatible solutes in the storage root of Beta beets under drought might be a physiological constraint limiting sucrose accumulation.