碱胁迫下PGPR菌株对水稻萌发及水稻幼苗生长的促生作用——具ACC脱氨酶活性的PGPR在盐碱逆境下的应用初探

[目的]解决苏打型盐碱稻作区水稻在育秧阶段受盐碱危害而导致的种子发芽势低、发芽不齐、芽尖枯黄、弯曲,幼苗生长不良甚至死亡的难题。[方法]用具ACC脱氨酶活性的PGPR菌株处理水稻种子,在不同浓度的碳酸钠(碳酸氢钠)溶液的碱胁迫下进行水稻种子的萌发实验和幼苗的生长试验,测定水稻种子的发芽势、发芽率,水稻幼苗的根长、苗高及不定根数。[结果]结果表明:水稻种子用菌株处理后,发芽势和发芽率都显著地提高,在碱浓度为1.25%时水稻种子的发芽势均超过40%,发芽率在80%以上;同时,该处理也有效地拓宽了水稻幼苗在碱胁迫下生存的生态幅,在1.25%的碳酸钠浓度下,水稻种子能萌发并继续生长,而此浓度下未用菌株处理的水稻种子却不能萌发;在各浓度的碱胁迫下,水稻处理组的幼苗根长、苗长和不定根的数目均显著地优于对照组。[结论]具ACC脱氨酶活性的PGPR能够有效地解决水稻种子在盐碱胁迫下萌发及其幼苗生长阶段所受到的危害。     

耐盐促生菌Agrobacterium sp.DF-2增强黄瓜幼苗耐盐性的研究

本研究从盐碱区域植物根际土壤中筛选到1株具有较高ACC脱氨酶活性[405.17 nmol/(g·h)]的耐盐促生菌Agrobacterium sp.DF-2。除ACC脱氨酶活性外,菌株还具有降解不溶磷活性,产生植物生长激素IAA,产胞外多糖等特性。此外,菌株可耐受最高8%Na Cl浓度胁迫,证明其可应用到盐碱土壤中。通过盆栽试验研究了在75 mmol/L Na Cl盐胁迫下接种DF-2对黄瓜幼苗的生长的影响以及作用机理。结果表明,与盐胁迫处理相比,接种DF-2处理幼苗株高、根长、生物量积累以及叶绿素含量分别显著增加15.08%、34.35%、13.10%和22.58%。同时,DF-2也增强宿主植物对K+的吸收,提高抗氧化酶活性和脯氨酸含量;降低对Na+的吸收和丙二醛含量。菌株DF-2主要通过高效的ACC脱氨酶活性,调控K+/Na+值,增强细胞清除活性氧能力和渗透调节能力等途径增强黄瓜幼苗的耐盐性。因此,耐盐促生菌Agrobacterium sp.DF-2具有作为生物肥料用于盐渍土的潜力。     

盐胁迫对棉种萌发及幼苗生长的影响

对2个耐、感盐碱棉花品种在不同盐分浓度土壤中的种子萌发特性和幼苗生长情况进行了研究.结果表明:盐分浓度越高,对棉花种子萌发的抑制作用越明显;在低盐土壤环境中,耐盐碱新品系苏研128种子萌发的耐盐胁迫能力强于盐碱敏感品种泗抗1号;当土壤盐分浓度≥0.40%时,耐、感盐碱品种均丧失发芽能力;2个品种在无盐土壤中棉苗生长势相同,在低盐胁迫条件下,耐盐碱新品系比感盐碱品种具有较强的干物质积累能力和发根能力;盐碱植棉过程中,盐分对棉苗根部的抑制作用强于地上部分,提高棉花在盐碱土壤中的发根能力是今后棉花耐盐碱育种的关键技术.     

盐碱胁迫下产ACC脱氨酶促生菌对绿豆插条生根的作用

盐碱胁迫使植物产生过量的乙烯，过量的乙烯会抑制植物生根，产1-氨基环丙烷1-羧酸（ACC）脱氨酶促生菌可以通过分解乙烯的直接前体ACC缓解盐碱对植物的伤害。为探讨盐碱胁迫下产ACC脱氨酶促生菌对植物生根的作用，从碱草根际土中筛选耐盐碱、产ACC脱氨酶能力较强的菌株，对筛选出的菌株进行鉴定，并分析了菌株对绿豆插条生根的影响。结果表明，DQJC1、DQJC5、DQJC6三个菌株产ACC脱氨酶活性分别为8.147、7.282、7.906 U/mg,3个菌株具有较强的耐盐碱能力，同时具有产吲哚乙酸（IAA）能力，经鉴定这3株细菌均属于假单胞菌属（Pseudomonas）。将3株促生菌接种到绿豆插条基部，结果发现，不论是在正常条件下还是盐碱胁迫条件下，绿豆插条的根长、鲜质量及发根数均不同程度增加；在盐碱胁迫条件下，接种3株菌显著下调了绿豆插条根中ACC合酶及ACC氧化酶活性，DQJC1和DQJC6菌株显著下调了绿豆插条根中ACC含量。说明产ACC脱氨酶促生菌通过减少乙烯的生成有效地缓解了盐碱胁迫对绿豆插条生根的抑制。     

茉莉酸甲酯对棉花抗旱效果的影响

为探讨茉莉酸甲酯(Methyl Jasmonate,MeJA)对棉花抗旱作用的影响,采用质量分数为2.5%聚乙二醇(PEG6000)模拟干旱胁迫处理,检测MeJA对干旱胁迫下棉花的含水量、光合作用、渗透胁迫和抗氧化损伤的生理生化指标。结果表明:2.5μmol·L-1 MeJA处理能够使干旱胁迫下棉花的相对含水量和总叶绿素质量分数分别增加22.11%和40.58%,渗透调节性物质甜菜碱、可溶性糖和脯氨酸的质量分数均显著增加,但渗透势降低20.29%,抗坏血酸质量分数增加38.19%,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性分别升高28.54%和46.19%,但O~-·2、H_2O_2则分别降低43.71%和84.85%,显著降低丙二醛(MDA)质量摩尔浓度和相对电导率。而加入MeJA的抑制剂水杨苷异羟肟酸(SHAM)后,消除了MeJA对棉花抗旱性的促进效应。说明MeJA通过调节渗透胁迫和氧化损伤提高棉花的抗旱性。MeJA能够在生产实践中用于提高棉花的抗旱性。     

抗盐碱制剂对棉花幼苗生理生化特性的影响

用盆栽试验研究了经抗盐碱制剂拌种处理的棉株在幼苗生长阶段的生理生化变化,结果表明,在盐碱胁迫条件下,抗盐碱制剂可以提高棉株幼苗成苗率,增强其长势;可增加棉株幼苗叶片的相对含水量、蒸腾速率,可以缓解渗透胁迫造成的生理干旱;同时可促使渗透调节物质脯氨酸质量的增加,减少丙二醛MDA的物质的量浓度,增强过氧化氢酶CAT的活性,稳定膜脂系统.研究结果表明用抗盐碱制剂对种子进行拌种处理可以提高棉花幼苗的抗盐碱生理功能,提高抗盐性.     

CaCl_2对干旱胁迫下棉花幼苗生长和生理特性的影响

为揭示干旱胁迫下不同棉花品种对CaCl_2响应的生理机制,以3个抗旱性不同的棉花品种豫棉19、GK20、鲁研棉28的幼苗为试验材料,采用PEG处理模拟干旱胁迫,研究CaCl_2对干旱胁迫下幼苗生长和生理特性的影响。结果表明,干旱胁迫下,各棉花品种不同浓度CaCl_2处理间株高差异不显著;抗旱性品种豫棉19和生产对照品种鲁研棉28在40 mmol/L CaCl_2处理后鲜质量、干质量、SPAD值、SOD和POD活性、脯氨酸含量均显著高于其他处理,MDA含量低于其他处理;水分敏感品种GK20在20 mmol/L CaCl_2处理后鲜质量、干质量、SPAD值、SOD和POD活性、脯氨酸含量显著高于其他处理,MDA含量显著低于其他处理。可见,一定浓度的CaCl_2能提高棉花幼苗的抗旱性,但不同棉花品种的最适CaCl_2浓度不同。     

抗寒种衣剂对低温下棉花幼苗呼吸等生理代谢的影响

为研究种衣剂对低温下棉花(Gossypium hirsutum L.)幼苗生理特性的影响,以‘新陆早57号’为材料,采用室内盆栽培养法,温度设置为10、18℃,低温胁迫时间为0、1、2、3d,分别从呼吸碳代谢、电子传递途径和活性氧清除系统等方面探讨种衣剂对棉花幼苗低温伤害的缓解作用。结果表明,温度处理降低棉苗株高、叶面积和干物质的积累量,而种衣剂包衣处理可以缓解低温对棉苗的伤害;正常条件下棉苗呼吸途径以三羧酸循环(TCA)和细胞色素氧化酶(COX)电子传递为主,TCA和COX随着温度的降低而降低,而种衣剂包衣处理能保持较高的TCA、COX途径和ATP含量,调节各呼吸途径和各电子传递链的比例,提供还原力烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH),产生更多的能量供棉苗直接利用;种衣剂处理下棉花幼苗的叶片和根系中过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性显著提高,丙二醛(MDA)大量减少。种衣剂包衣处理能通过调控棉花幼苗的呼吸代谢和电子传递途径、保护酶活性来提高棉花幼苗的耐寒性。     

水杨酸浸种对NaCl胁迫下棉花种子萌发和幼苗根系生长的影响

为探讨水杨酸(SA)浸种对NaCl胁迫下棉花生长的影响,以中棉所41号、中棉所49号、新陆中36号和新陆中21号为材料,通过沙床萌发试验,研究了SA对NaCl胁迫下棉花种子萌发和幼苗根系生长的影响。结果表明:1)2.3mg/mL NaCl使棉花种子的相对盐害率达50.54%~83.02%,4个品种因耐盐性的不同其相对发芽势、相对发芽率和相对发芽指数下降的幅度也不相同;2)0.2mmol/L SA对棉花种子的盐害缓解效应达到显著水平;3)通过对各指标灰色关联度分析,发现发芽势、发芽率和发芽指数能作为评价SA对NaCl缓解作用的萌发指标,植株干重和根系活力能作为幼苗阶段评价SA对NaCl缓解作用的指标。总之,适宜浓度的SA可以显著提高棉花种子萌发,缓解NaCl胁迫对植株的伤害,同时可提高棉花幼苗的根系活力。     

外源油菜素内酯对苍耳盐碱胁迫的缓解效应1）

为探索外源油菜素内酯（ BR）对非粮能源植物苍耳（ Xanthium sibiricum）盐碱胁迫是否具有缓解作用,分析了外源油菜素内酯对盐碱胁迫下苍耳生长指标、叶绿素质量分数、净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、脯氨酸质量摩尔浓度、抗氧化酶活性、丙二醛（ MDA）质量摩尔浓度等指标的影响。结果表明：盐碱胁迫下,苍耳的生长受到显著的抑制。与对照相比,苗高、根系长度、整株干质量,分别降低26．3％、314．％、19．1％。盐碱胁迫引起超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（ CAT）活性明显升高,MDA大量积累。外源BR减轻了盐碱胁迫的不良影响,表现在苗高、根系长度、整株干质量、Pn、Gs的增加。外源BR还显著增强了SOD、POD、CAT的活性,降低了MDA质量摩尔浓度。同时,外源BR促进了脯氨酸质量摩尔浓度的进一步增加。说明外源BR在一定程度上缓解了盐碱胁迫,避免了植物受到严重的盐害。     

外源硅对盐胁迫下棉花幼苗光合、荧光及抗氧化酶活性的影响

【目的】研究外源硅提高棉花幼苗抗盐性的效应。【方法】以棉花品种新陆早45号为试验材料,采用营养液培养法,研究外源硅对不同程度盐胁迫下棉花幼苗光合色素含量、光合气体交换参数、叶绿素荧光参数及抗氧化酶活性的影响。【结果】盐胁迫下棉花幼苗叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、叶绿素总量(Chla+b)和类胡萝卜素含量均随着盐浓度的升高而降低,而施用外源硅后均呈上升趋势。棉花幼苗净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO₂浓度(Ci)均随盐浓度升高而逐渐下降,施用外源硅后可缓解光合参数下降趋势。盐胁迫下棉花幼苗光化学猝灭系数(qP)、非光化学猝灭系数(qN)、PSⅡ调节性能量耗散的量子产额[Y(NPQ)]和PSⅡ非调节性能量耗散的量子产额[Y(NO)]逐渐减小,施用外源硅后可使qP等荧光参数值上升,但各处理间差异并不显著。外源硅改善了盐胁迫对棉花幼苗光合色素生物合成和光合气体交换能力的抑制效应,提高了抗盐性。盐分胁迫下,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)等三种抗氧化酶的活性均随盐浓度升高降低,而施硅则提高了SOD、POD和CAT抗氧化酶的活性。【结论】外源硅能提高盐胁迫下棉花幼苗光合、叶绿素荧光及抗氧化酶活性,阻止盐胁迫下有害物质的积累,提高了棉花幼苗的抗盐能力。     

棉花幼苗对盐胁迫的生理响应与耐盐机理

为探究不同耐盐性棉花品种幼苗对盐胁迫的生理响应特征,以棉花耐盐品种中9806和盐敏感品种中S9612为材料,采用水培法,设置4个NaCl浓度梯度(0、100、150、200 mmol·L^-1)来模拟不同强度盐胁迫条件。结果表明:随着盐浓度的增加,各棉花品种的可溶性糖(SS)含量上升,抗氧化酶活性呈先上升后下降的趋势;盐处理下,耐盐品种可溶性蛋白(SP)、脯氨酸(Pro)含量增加量高于盐敏感品种;S1处理(100 mmol·L^-1 NaCl)中盐敏感品种丙二醛积累量较低,但在S2和S3处理(150、200 mmol·L^-1 NaCl)中,耐盐品种丙二醛含量增幅(5.35%~6.83%)低于盐敏感品种(36.93%~77.34%),超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性增加量较大;低盐浓度(S1处理)下,盐敏感品种地上部分能够保持较少的Na⁺,高盐浓度(S2和S3处理)下,耐盐品种根中Na⁺增加量小于盐敏感品种,茎中K⁺、K⁺/Na⁺较高。综上表明,耐盐品种棉花通过增强渗透调节,提高抗氧化酶活性缓解膜脂过氧化,维持较高K⁺/Na⁺,从而提高棉花幼苗的耐盐性。     

盐胁迫对梭梭幼苗渗透调节物质含量的影响

采用浓度为0,50,100,200,350,500 mmol/L的 NaCl和 Na2 SO4两种单盐溶液对梭梭幼苗进行处理,取样周期为10 d,取样3次,测定梭梭幼苗中渗透调节物质的含量,研究盐胁迫对梭梭幼苗体内渗透调节物质含量的影响.结果表明：两种盐胁迫下,梭梭幼苗同化枝中可溶性糖含量随盐浓度的增加和胁迫时间的延长而增大,但增幅较小,说明梭梭幼苗可溶性糖的积累对盐分的响应并不敏感.两种盐胁迫下梭梭幼苗同化枝中淀粉含量变化趋势相似,淀粉含量随盐浓度的增加和胁迫时间的延长而显著下降（P ＜0．05）,说明梭梭幼苗接收到盐胁迫信号后通过降解淀粉生成可溶性糖来减轻盐伤害.两种盐胁迫下梭梭幼苗同化枝中可溶性蛋白的变化趋势相似,可溶性蛋白含量随盐浓度的增加和胁迫时间的延长而下降,说明盐胁迫下梭梭幼苗体内可溶性蛋白转变成氨基酸（包括脯氨酸）,以此来降低渗透势维持平衡.350 mmol/L和500 mmol/L NaCl处理下梭梭幼苗脯氨酸含量呈极显著增加（P ＜0．01）,以此来降低其渗透势,减小盐害程度.两种盐胁迫下,梭梭幼苗同化枝中脯氨酸含量随盐浓度的增加而增加,与 Na2 SO4处理相比,NaCl处理下梭梭幼苗中脯氨酸含量较高.     

ACC脱氨酶活性菌株的筛选、鉴定及其对茄子耐盐性的影响

    从浙江上虞海涂土样中分离、筛选到1株具有1-氨基环丙烷1-羧酸(ACC)脱氨酶活性的菌株DW1根据生理生化特征、16S rDNA序列分析、(G+C)mol%测定,菌株DW1被鉴定为假单胞茵(Pseudomonas spDW1)研究该菌株对茄子耐盐性的影响,结果表明:用茵株DW1处理可以提高种子的发芽势及芽长;在茄苗盆栽实验中,经DW1菌液处理的种子,在高盐浓度下茄苗的鲜重与对照相比有显著提高,同时Ca2+含量有所增加而Na+含量则有所下降,其茄苗的长势明显优于对照说明用具有ACC脱氨酶活性的菌株DW1处理可以有效地提高茄苗的耐盐性     

土壤改良剂对盐胁迫下棉花生长及与耐盐有关的几个生理生化指标的影响

利用不同浓度的土壤改良剂处理盐渍化程度不同的土壤,比较了棉花在该土壤中种子的发芽率,幼苗生长特性及相关生理生化指标的变化。结果表明,种子无法在重度(H)盐渍化土壤中发芽;而在土壤改良剂的作用下,棉花在轻度(L)和中度(M)盐渍化土壤中的发芽率和生长性状指标均有较大幅度的改善。随着改良剂浓度的增加,两种土壤中幼苗叶片的可溶性糖含量及POD、CAT活性上升,脯氨酸含量下降;而叶片的蛋白质含量和SOD活性在L土壤中下降,在M土壤中上升。     

外源NO对NaCl胁迫下棉苗主要形态和相关生理性状的影响

【目的】研究不同浓度外源NO供体硝普钠（SNP）对不同NaCl胁迫程度下棉苗生长和叶片生理性状的影响。【方法】采用水培处理,试验设2个NaCl水平（50和100 mmol•L-1）,各NaCl水平下设4个SNP浓度（0、50、100和200 μmol•L-1）,同时设对照（0 mmol•L-1NaCl,0 μmol•L-1SNP）,处理10 d后测定棉苗形态指标和叶片主要生理指标。【结果】NaCl胁迫抑制棉苗生长;外源NO供体SNP进一步抑制NaCl胁迫下棉苗节间伸长,显著降低植株含水量,尤其是根和茎的含水量;SNP处理显著增加轻度盐胁迫（50 mmol•L-1 NaCl）下棉苗比叶重,50-200 μmol•L-1SNP处理下比叶重增加10%-18%;SNP处理提高了高盐（100 mmol•L-1NaCl）胁迫下棉苗叶片可溶性蛋白含量和叶绿素a/b值,显著提高了叶绿素a、b含量,以50 μmol•L-1SNP处理效果最显著,叶绿素a、b分别增加10.9%和9.8%;SNP显著提高了NaCl胁迫下叶片SOD活性和POD活性,降低了CAT活性。【结论】外源NO能够抑制棉苗节间伸长,缓解高浓度NaCl胁迫下棉苗叶绿素的降解,增强叶片抗氧化能力,改善叶质。本试验条件下,SNP对棉苗盐胁迫的缓解作用以50-100 μmol•L-1为宜,高浓度（200 μmol•L-1）SNP处理加剧了盐胁迫对棉苗的伤害。     

外源水杨酸对盐胁迫下酸枣幼苗生理特性及离子吸收的影响

为探索外源水杨酸（SA）对盐胁迫下酸枣幼苗生长抑制的缓解效应及其生理机制，以酸枣幼苗为材料，采用盆栽控制试验，对100 mmol·L^-1 NaCl处理下酸枣幼苗叶面喷施不同浓度SA（0、0.4、0.8、1.2、1.6、2.0、3.0 mmol·L^-1），分析净光合速率及抗氧化酶活性，筛选出缓解效果最佳的SA浓度，并测定植株组织离子含量。结果表明，不同浓度SA喷施能提高盐胁迫下幼苗的净生长高度和净光合速率（P_n），喷施0.8 mmol·L^-1SA 较T100分别提高了111.4%和100.5%，缓解盐胁迫的效果最佳。外源喷施SA降低了叶片中丙二醛（MDA）的含量，在0.8 mmol·L^-1SA处理下MDA比T100处理组降低了34.7%；同时也增强超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）的活性，提高抗坏血酸（AsA）和可溶性蛋白的含量，较高浓度SA会抑制过氧化氢酶（CAT）的活性。叶面喷施0.8 mmol·L^-1 SA显著减少盐胁迫下酸枣幼苗体内Na⁺含量，提高Ca²⁺的含量，S0.8比T100处理组幼苗地上与地下部分Na⁺含量分别降低了8.1%和10.0%。外源SA能够提高酸枣幼苗抗氧化能力，清除活性氧，保护膜的正常结构和功能，减少植物对Na⁺的吸收和促进Ca²⁺的积累，缓解盐胁迫对酸枣的伤害，提高植株净光合速率和生长量。     

1株马铃薯内生Bt菌株的鉴定及其对干旱胁迫的缓解作用

【目的】探究马铃薯内生细菌Bt缓解宿主干旱胁迫的生理响应，为内生细菌缓解马铃薯干旱胁迫的机理及抗旱管理提供理论依据。【方法】对1株分离培养自马铃薯叶片的内生细菌Bt，利用形态学和分子测序方法进行种类鉴定，并测定该菌株在低水势下的生存能力及代谢产物活性；采用盆栽试验，利用PEG-6000进行模拟干旱胁迫处理，干旱处理分为正常浇水（CK: PEG-6000浓度为0）、中度干旱胁迫（D1: PEG-6000浓度为20%）和重度干旱胁迫（D2: PEG-6000浓度为25%），研究接种Bt内生菌株在干旱胁迫下对马铃薯的促生作用和生理响应，并对其进行抗旱性评价。【结果】分子鉴定结果表明，Bt为芽孢杆菌属（Bacillus）苏云金杆菌（Bacillus thuringiensis），该菌株具在低水势下生存的能力、产IAA活性和ACC脱氨酶活性，干旱胁迫下接种Bt对马铃薯促生效果明显。与CK相比，马铃薯植株的根长有所增加但不显著（P>0.05，下同），株高和茎粗在D2处理下较CK分别增加16.7%和16.0%；在D1、D2处理下接种Bt后，植株叶片相对叶绿素含量（SPAD值）、气孔导度较CK分别提高11.1%、20.5%和11.2%、77.8%；在D2处理下，接种Bt的植株净光合速率较CK增加34.3%；在D1、D2处理下马铃薯植株内脯氨酸含量较CK分别增加24.8%和25.2%，在D1处理下接种Bt后马铃薯植株可溶性蛋白含量较CK增加33.0%，在D1、D2处理下，接种Bt后丙二醛（MDA）含量较CK显著降低37.1%和14.9%（P<0.05）；在干旱处理下接种Bt后，植株CAT活性较CK有所提高但不显著，过氧化物酶（POD）活性在D1处理下较CK提高26.4%，超氧化物歧化酶（SOD）活性在D1、D2处理较CK分别提高57.9%和35.1%。通过模糊数学隶属函数法对不同处理下马铃薯抗旱性进行综合评价，抗旱性强弱依次为D2-Bt、CK-Bt、D1-Bt、D2-W、CK-W和D1-W。【结论】马铃薯内生细菌Bt通过产生IAA和ACC脱氨酶来促进马铃薯生长发育，缓解马铃薯干旱胁迫。