缺铁胁迫下4种野生梨砧木介质pH值及根系Fe~(3+)还原酶活性的变化

以川梨、砂梨、豆梨和杜梨为材料,研究了在缺铁胁迫下培养介质的pH值和根系Fe3+还原酶活性的变化。结果表明,缺铁胁迫使4种砧木的介质pH值于处理的第2天就迅速降低,并且一直低于低铁和正常供铁处理;而低铁处理下,介质pH值在最初几天内反而高于正常处理,至4～5d之后才逐渐低于正常供铁处理;同时,NH4+-N对降低介质pH值和缓解缺铁症状有利。4种砧木的根系Fe3+还原酶活性都随供铁浓度的增加而不同程度的增大:无铁处理下,砂梨根系Fe3+的还原能力最小、杜梨最大;而在低铁和正常供铁条件下,砂梨和川梨的还原能力最强,杜梨次之,豆梨最小。还原酶大小与症状表现之间具有一致性。     

小金海棠、番茄和葡萄缺铁应答反应调控机制的比较研究

 选取了3种铁高效园艺作物,木本小金海棠,藤本葡萄‘SO4’,草本番茄‘合作906’,对其缺铁应答反应机制进行了分析和比较。结果发现,3种植物中缺铁处理都可以诱导Fe3+还原酶活性升高及根际pH下降;但在缺铁加去顶双重处理时,除番茄Fe³⁺还原酶活性升高和根际pH下降外,苹果和葡萄没有变化,说明苹果和葡萄中缺铁应答反应的调控有赖于地上部系统信号的存在,而番茄中根系局部信号至少能够触发缺铁应答反应。分根处理表明,在苹果和番茄中部分根系缺铁可导致非缺铁根系产生缺铁应答反应,而葡萄中没有缺铁应答反应,说明苹果和番茄中系统信号可以诱发缺铁应答反应,而葡萄可能需要系统信号和根系局部信号的共同作用。研究还发现,缺铁可诱导苹果和番茄根毛的形成,葡萄则没有。以上结果表明,不同的物种缺铁应答反应的调控机制可能不同。     

苹果抗缺铁基因型差异的生理生化指标研究

在缺铁胁迫条件下，抗缺铁的苹果实生苗小金海棠与对缺铁敏感的山定子相比根际有明显的酸化趋势，根系对Ｆｅ（Ⅲ）的还原能力显著增强。当以麦根酸铁为铁源时，缺铁预培养的小金海棠根系形成质外体铁库的能力比山定子强，且对这一铁库中铁的活化利用能力也较强，从而使新叶叶绿素含量及地上部铁吸收量都明显增高。这说明根际酸化、根系对Ｆｅ（Ⅲ）还原能力的增强和在有适宜铁源的情况下根质外体铁库的形成强度与植物对该铁库的活化利用能力大小可以作为筛选抗缺铁苹果树种的重要生理生化指标。     

小金海棠和丽江山荆子的缺铁胁迫反应

 小金海棠实生苗在pH 7.8的碱性紫色土上生长正常，丽江山荆子实生苗表现严重的缺铁失绿;相同土壤上的丽江山荆子砧上的小金海棠叶片会出现明显的缺铁失绿现象，而小金海棠砧上的丽江山荆子的叶片却没有缺铁症状出现。小金海棠在缺铁培养下，根系的质子分泌和三价铁螯合物还原酶(FCR)活性均被诱导增加，而且均明显强于同样培养条件下的丽江山荆子;小金海棠的根系质子分泌部位和FCR活性增强的部位重叠。     

半根供铁对苹果砧木幼苗生长的影响

利用分根技术在水培条件下研究了半根供铁对苹果砧木幼苗生长的影响。结果表明,一半根系供铁不仅未影响植株对铁营养的需求,甚至在处理初期植株的铁吸收总量和铁吸收速率还略有提高。一半根系供铁苹果砧木小金海堂和山定子叶片活性铁质量分数均未降低,而且与对照相比无叶片黄化的现象。因此,通过半根供铁的方式来改善苹果砧木幼苗的生长,为进一步研究砧木缺铁适应性反应的调控部位打下基础,也为今后缺铁的矫正和提高铁素利用效率提供了一条新的思路。     

小金海棠实生后代耐缺铁性状分离分析

【目的】采用直接鉴定的方法,对四倍体小金海棠(高耐缺铁,兼性无融合生殖)×山定子(不耐缺铁)杂交后代实生群体中杂种、重组型无融合生殖及非重组型无融合生殖等不同倍性的后代单株的耐缺铁性状进行评价,对筛选高耐缺铁新种质和培育抗缺铁砧木有重要的指导意义。【方法】通过观察叶片黄化情况以及测定铁含量和SPAD(土壤、作物分析仪器开发,Soil and Plant Analyzer Development)值,比较沙培-滴灌条件下小金海棠无融合生殖后代与小金海棠×山定子杂种后代的耐缺铁能力,并分析其分离情况。【结果】结果表明,小金海棠无融合生殖后代耐缺铁能力基本保持,但仍表现出与倍性相关的多样性分离;杂种后代耐缺铁能力不及无融合生殖后代,杂种后代中三倍体分离更广泛,出现耐缺铁后代比率更高;小金海棠耐缺铁性状为多基因控制的隐性性状。并筛选出若干优异的个体。【结论】小金海棠实生后代耐缺铁性状分离复杂,通过杂交育种得到兼有小金海棠与其他优良砧木品种优良性状的杂种可能性虽小却并非不可能。     

不同生态型杜梨对缺铁胁迫的生理响应及耐缺铁性评价

【目的】杜梨在中国分布广泛,常被用作梨砧木。探索不同生态型杜梨的耐缺铁性及其机制,为解决梨树缺铁问题提供理论依据。【方法】以来源于山东、甘肃、河南3个地区的杜梨实生苗为试材,利用沙培的方法,通过比较不同生态型杜梨的缺铁胁迫生理响应差异,进行耐缺铁性评价。【结果】3种不同生态型的杜梨在正常情况下生长势不同,以山东杜梨最强,甘肃杜梨次之,河南杜梨最弱。缺铁影响杜梨生长,以生长量大的山东杜梨受到的影响最大,甘肃杜梨次之,河南杜梨最小。株高、干质量和叶片黄化指数等能一定程度反映植株缺铁状况。缺铁不同程度地降低了3种不同生态型杜梨叶片的叶绿素含量和净光合速率,甘肃杜梨的净光合能力受缺铁影响最大,山东杜梨次之,河南杜梨最小,这与其叶片黄化指数变化一致。在缺铁处理下,3种杜梨的根尖数和根表面积显著增加,河南杜梨的根尖数增加幅度和幼苗根际酸化能力显著高于其他2种生态型的杜梨,同时,根系Fe³⁺还原酶活性与根际酸化能力变化提高趋势一致,各器官中的全铁和活性铁含量也以河南杜梨最高,根部活性铁和全铁积累量以山东杜梨最高,甘肃杜梨最低。3种杜梨各器官中的氮、磷、钾元素含量受缺铁影响最大的...     

转基因八楞海棠抗黄化鉴定研究

研究了转FRO2基因八楞海棠抗黄化性。结果显示,转FRO2基因八楞海棠植株的FRO2基因得到了过量表达;在缺铁胁迫下,转FRO2基因八楞海棠根系铁还原酶活性为对照的2.2倍;根系铁吸收能力和有效铁还原能力明显加强,叶片中有效铁含量是对照的2.1倍;转FRO2基因叶片颜色比对照绿,黄化程度减轻。在正常培养条件下,转FRO2基因八楞海棠根系的FRO2基因表达量增加,铁还原酶活性是对照的1.88倍,叶片有效铁含量是对照植株的1.7倍。转FRO2基因八楞海棠可以用于盐碱地及其缺铁土壤的生产,以解决苹果黄化问题。     

水培生菜耐缺铁胁迫品种的筛选及其生理特性研究

采用缺铁培养液对３３个生菜品种进行二年的比较营养试验，结果表明，不同生菜品种耐缺铁胁迫能力差异显著，从中筛选出两个耐缺铁胁迫品种。在缺铁胁迫下其根际水培介质ＰＨ呈下降趋势，根系外观正常，而缺铁敏感品种水培介质ｐＨ呈上升趋势，且根尖膨大增粗，单位根段生长出大量不定根。同时在根关解剖、叶绿素含量、酶活性和产量及生长状况上都存在着显著差异。     

苹果铁高效相关性状与黄化指数相关性的研究

 用组织培养方法，对缺铁胁迫下苹果属中铁高效植物小金海棠和铁低效植物山定子及其有性 杂交后代F₁ 的部分生理和形态指标变化的研究结果表明，黄化指数与叶绿素含量变化(叶绿素含量占对照的比率)及发根数变化(发根数占对照的比率)间呈极显著负相关，相关系数分别为-0.8218和-0.8775；与培养基pH值变化(pH值占对照的比率)的相关系数为-0.2924，未达到显著水平，表明缺铁处理后黄化指数越高的株系叶绿素含量下降幅度越大，发根数上升的幅度越小。     

缺锌胁迫对苹果砧木幼苗形态及其锌积累的影响

 在人工气候室条件下,采用溶液培养法研究了缺锌胁迫下平邑甜茶（Malus hupehensis Rehd.）和小金海棠（Malus xiaojinensis Cheng et Jiang）两种苹果砧木幼苗生长量、根系构型参数、根系活力和锌积累量的动态变化。结果表明：缺锌条件下,两品种均表现不同程度的植株矮小,新生叶片黄化且簇生,节间缩短,根尖膨大等缺锌症状,小金海棠表现缺锌症状比平邑甜茶延迟7 d 左右。长期锌缺乏使平邑甜茶根系生物量显著降低。两品种缺锌植株根系长度、表面积、体积、根尖数从21 d 开始均低于对照;60 d时平邑甜茶较对照分别下降45.47%、44.2%、47.18%、43.14%,小金海棠分别降低38.95%、31.90%、32.58%、35.52%,平邑甜茶被抑制程度大于小金海棠。根系平均直径处理大于对照,且小金海棠表现根系膨大症状较平邑甜茶晚10 d。锌缺乏条件下小金海棠根系活力达最大比平邑甜茶晚15 d。处理和对照幼苗锌含量均表现为根系 > 茎 > 叶片,且小金海棠处理植株 > 平邑甜茶处理植株。平邑甜茶对缺锌胁迫较敏感,根系易受到伤害;小金海棠在缺锌胁迫下锌含量下降速率慢,对缺锌胁迫有较强的抵御和耐受能力。     

铁高效及低效苹果墓因型的铁离子吸收动力学研究

以小金海棠和山定子为试材，通过不同供铁水平对其铁离子吸收动力学参数影响的研究，探讨这二个苹果基因型的铁吸收动力学特性及铁高效苹果基因型的筛选指标。结果表明：小金海棠、山定子幼苗对铁离子的吸收均符合离子吸收动力学；与山定子相比，小金海棠对铁有较强的吸收能力。在相同供铁水平下，小金海棠Ｋｍ值＜山定子Ｋｍ值，小金海棠Ｉｍａｘ值＞山定子Ｉｍａｘ值。由此说明，小金海棠对铁素的亲和力较高、吸收能力较强，属于铁高效基因型；离子吸收动力学参数可作为铁高效苹果基因型植物的筛选指标。     

非酸性根际土壤对蓝莓铁元素吸收及其代谢相关基因表达的影响

为探究蓝莓（Vaccinium spp.）对非酸性土壤的不适应性是否与铁营养代谢紊乱有关。以两年生蓝莓‘比洛克西’、‘奥尼尔’和‘布里吉塔’为材料,在根际土壤pH 5.5、7.0及7.5的条件下处理20 d后,测定根系活力、丙二醛、矿质元素含量以及铁吸收转运相关基因的表达情况。结果表明,与pH 5.5根际土壤处理相比,pH 7.0及pH 7.5处理显著加剧蓝莓根及叶部膜脂系统氧化程度,并导致根系活力显著降低;同时,pH 7.5处理下根部铁含量仅为pH 5.5处理下的53.2%,而K、Ca、Mg、Mn、Cu和Zn元素未见明显的规律性变化。实时荧光定量PCR分析结果表明,与pH 5.5土壤条件下相比,铁螯合还原酶2基因（FRO2）、铁结合蛋白2基因（Fer2）和天然抗性相关巨噬细胞蛋白3基因（Nramp3）的表达在pH 7.5条件下显著下调,质膜质子泵酶基因（HA）未见显著变化。以上结果表明,在pH 7.5根际土壤条件下,蓝莓根内FRO2表达量降低,导致根部对Fe3+的还原能力下降;此外,Fer2和Nramp3基因表达下调使根部对铁的结合储藏以及转运能力下降,最后因根部铁的转运和吸收减少,导致地上部出现缺铁性黄化,推断蓝莓在碱性根际下生长不良的关键因素是铁的减少,以及与铁代谢相关基因表达的下降。     

缺铁和重碳酸盐胁迫对枳实生苗矿质元素的影响

采用盆栽沙培试验,研究了缺铁及重碳酸盐胁迫对枳实生苗矿质元素及植株铁营养的影响.结果表明:pH 7.0和8.0的重碳酸盐胁迫提高了枳实生苗P、K和Ca的含量,降低了叶片Fe、Mg、Zn和Cu的含量;pH 8.0的重碳酸盐胁迫降低了根系三价铁螯合物还原酶以及叶片Fe/Mn与K/Ca的比值,提高了根系总酚含量,说明重碳酸盐胁迫严重降低柑橘铁营养.     

金冠/中砧1号苹果树耐低铁胁迫的评价

为了对苹果砧木‘中砧1号’耐低铁能力进行评价,本研究以金冠/山荆子为对照,设正常供铁（40 μmol ? L-1）和低铁胁迫（0、4、10、20和30 μmol ? L-1）,着重研究2年生金冠/中砧1号的形态以及生理生化指标的变化。研究表明,金冠/中砧1号在30 μmol ? L-1 Fe时,叶片未出现黄化,且新梢增长量、叶面积以及幼叶叶绿素含量、活性铁含量、光合速率与正常铁处理植株无显著差异;0 ~ 20 μmol ? L-1 Fe水平下,虽然出现黄化现象,但是其各项指标受影响程度均低于金冠/山荆子。金冠/山荆子在30 μmol ? L-1 Fe下15 d严重黄化;0 ~ 20 μmol ? L-1 Fe水平下在秋梢生长期出现了严重的小叶焦梢现象。表明在金冠长期低铁环境下,用中砧1号作砧木能耐30 μmol ? L-1低铁胁迫且生长发育基本正常。     

小金海棠抗缺铁相关基因-Nramp基因片段的克隆

 以高效抗缺铁苹果种小金海棠(Malus xiaojinensis Cheng et Jiang)为试材，以异源的小麦 Nramp基因为探针进行杂交分析。Southem杂交结果表明：小金海棠基因组中存在该家族基因。Northern杂交结果表明：在根和叶中，Nramp基因在正常供铁和缺铁胁迫下均能得以转录，且叶中的转录受缺铁胁迫的诱导而加强。通过PCR方法已从基因组DNA中扩增出了752 bp的特异性产物，该片段与水稻的OsNramp3具有83％ 的氨基酸序列同源性。