外源生长调节物质对甜高粱种子萌发过程中盐分胁迫的缓解效应及其生理机制

盐渍化土壤中盐胁迫是作物种子萌发和生长发育的主要限制因子, 探究盐分胁迫下提高种子萌发率的技术及机制对开发利用盐碱地有重要意义。本文以不同耐盐能力的高粱品种国甜2011和国甜106为材料, 研究了盐分对甜高粱种子萌发期生长过程的影响, 并比较了耐盐性差异。以耐盐性弱的国甜106为试材, 探究盐分胁迫下不同生长调节物质[γ-氨基丁酸(GABA)、赤霉素(GA₃)、激动素(KT)和水杨酸(SA)]对甜高粱种子吸水萌发过程中生长特性的调节效应。表明, 盐分胁迫显著抑制种子的吸水萌发, 降低种子的吸水速率、发芽势、发芽率、发芽指数, 增加种子的相对盐害率和丙二醛(MDA)含量。外源生长调节物质可有效缓解盐害, 显著增加种子的吸水率、发芽率、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量, 提高SOD (超氧化物岐化酶)、POD (过氧化物酶)、CAT (过氧化氢酶)的活性, 促进K ⁺、Ca ²⁺、Mg ²⁺离子的吸收, 降低Na ⁺和MDA含量。外源生长调节物质主要是通过提高保护酶活性、渗透调剂物质含量和维持体内离子平衡来提高耐盐性。GA₃和GABA对盐害的缓解效应较好, 而KT促进种子对Mg ²⁺的吸收效果较好。本研究表明外源生长调节物质(尤其是 GA₃和 GABA)可用于盐碱地高粱生产, 为减轻盐碱地对高粱的盐碱胁迫提供了理论依据。     

低度盐胁迫下高粱苗期相关性状的QTL定位

盐胁迫是盐碱地高粱生产中重要的限制因子。为了更好地了解盐胁迫下高粱苗期耐盐分子遗传机制,服务于高粱耐盐分子育种,本研究利用粒用高粱石红137和甜高粱L-甜杂交衍生的181个重组自交系群体,通过对正常生长条件(0.0%NaCl)和盐胁迫(0.3%NaCl)下的苗高、苗鲜重和苗干重进行调查,利用复合区间作图方法,在正常生长条件下分别检测到3和2个控制苗高和苗干重的QTL;在盐胁迫下分别检测到7、2和2个控制苗高、苗鲜重和苗干重的QTL。其中控制苗高的qSH1-1,在正常生长条件和盐胁迫下均可检测到。与正常生长条件相比,检测到6个盐胁迫下控制苗高的特异表达位点。苗鲜重和苗干重在正常生长条件和盐胁迫下受不同QTL控制。本研究表明,长时间低度盐胁迫可显著抑制高粱幼苗生长,在盐胁迫下控制高粱苗高、苗鲜重和苗干重QTL的表达具有较强的环境特异性,而控制高粱苗高的qSH1-1和qSH7-2在高粱耐盐遗传改良中将发挥重要作用。     

2种向日葵杂交种的抗盐碱性鉴定

为探讨不同盐碱胁迫下向日葵的耐盐碱性,选取2个向日葵品种(JK 1406、晋葵11号)为研究对象,研究了2种向日葵种子在盐碱胁迫下幼苗生长和生理特性的情况。结果表明:低浓度的盐碱胁迫一定程度能促进种子萌发;随着胁迫浓度的增加,种子的发芽率和发芽指数显著下降,并在高浓度盐碱胁迫下,JK 1406的SOD有小幅增加。在种子萌发期,2种向日葵对低浓度的盐碱均有一定抗性,但JK 1406较晋葵11号有更强的耐盐碱性。     

高粱种子萌发期耐盐和盐敏感材料的筛选、鉴定

全世界盐渍化土壤越来越多,而适宜在盐渍化土壤上种植的作物却很少。高粱耐盐性极强常被作为作物耐盐性研究的理想模式作物之一。筛选种子萌发期耐盐、盐敏感材料以及挖掘耐盐相关基因对高粱耐盐育种以及探究高粱耐盐分子机制都具有重要意义。利用全球不同地区收集的不同类型高粱材料636份,在水培养条件下进行种子萌发,统计出苗率。出苗率≥90%的材料利用1.2%NaCl模拟盐胁迫筛选耐盐和盐敏感材料。选择抽穗期、株高和用途相近的极度耐盐和盐敏感材料用于基因定位群体的构建。636份高粱材料在28℃水培养条件下,出苗率达到一级、二级、三级、四级和五级的样品数分别为501份、75份、35份、20份和5份,其中出苗率≥90%的材料共有389份。经过1.2%NaCl胁迫处理,且去除沈阳不能正常抽穗结实的材料后,筛选到耐盐材料20份、盐敏感材料18份,共计38份。以抽穗期为横坐标,株高为纵坐标作图。选择抽穗期差异3 d以内、株高差异10 cm以内,共聚合到6组适于杂交的材料,包括耐盐和盐敏感材料共计16份。综合考虑株高、抽穗期、用途和盐胁迫下的相对出苗率差异,8R382/8R196、8R146/8R062和8R340/8R078作为最优杂交组合构建耐盐相关基因定位群体。     

基于高通量测序的土壤细菌组成、丰度及多样性分析

研究盐碱地土壤微生物群落结构变化,细菌数量变化可以作为高粱耐盐材料筛选的标准之一,本研究将为高粱耐盐材料的选育及高粱耐盐性研究提供理论依据。试验采用Illumina Miseq高通量测序方法对盐碱地高粱根际菌群结构进行分析,选用10份不同的高粱亲本材料,采集盐碱地高粱根际土壤样品,研究结果表明：耐盐材料OTU数量较多,土壤微生物的群体数量的增加及其生长速率的增大可有效地促进土壤酶的活性,从而提高材料的生长速率;样品342、473的Chao1、ACE和Shannon指数均最高,Simpson指数最小,该材料的物种多样性最高;相反,盐敏材料68、622的Chao1、ACE和Shannon指数均最低,Simpson指数最大,多样性最低。研究结果表明耐盐材料根际土壤细菌具有较高的物种多样性,该指标可以作为耐盐材料筛选的评价指标。     

亚精胺对混合盐碱胁迫下桔梗种子萌发特性的影响

为明确桔梗种子萌发在混合盐碱胁迫下所受的影响,并寻求提高桔梗种子在盐碱胁迫条件下萌发力的方法,以桔梗种子为研究材料,将两种中性盐(NaCl, Na₂SO₄)和两种碱性盐(NaHCO₃,Na₂CO₃)按不同的比例混合,交叉模拟出20种不同的混合盐碱组合,研究混合盐碱胁迫对桔梗种子萌发的影响,并深入研究不同浓度亚精胺在筛选出的抑制最显著的混合盐碱浓度组合C(1∶9∶9∶1)胁迫下对桔梗种子各项发芽指标的影响。结果表明,混合盐碱胁迫对桔梗种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数及相对盐害率均有不同程度的影响,且通过相关性分析表明,盐碱浓度是抑制桔梗种子发芽的主导因素。施用外源性物质亚精胺后,低浓度亚精胺可促进桔梗种子在盐碱胁迫下的萌发,高浓度反而抑制,本研究中最适桔梗种子萌发的亚精胺浓度为0.5 mmol/L。本研究可为桔梗规范化种植过程中的盐碱地选择及提高桔梗种子耐盐性提供理论依据。     

不同盐碱胁迫对棉花离子组稳态及Na~+相关基因表达影响

【目的】维持细胞内离子稳态是作物重要的耐盐机制之一。研究不同盐碱胁迫下棉花离子组响应特征和耐盐基因表达的差异,为深入认识棉花耐盐机理和提高棉花耐盐性提供依据。【方法】以鲁棉研24号为试验材料,在盆栽控制条件下设置3种盐碱胁迫类型(盐胁迫、碱胁迫和复合盐碱胁迫)和2个梯度水平(低盐碱和高盐碱),并以无盐碱胁迫处理为对照。测定棉花植株干物质质量以及根系形态指标根长、根表面积和根体积。采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)测定棉花各器官P、Na、K、Ca、Mg等13种元素含量,并采用实时荧光定量聚合酶链式反应技术测定了耐盐相关基因Gh DFR1、GhSOS1、GhNHX1和GhAKT1的相对表达量。【结果】1)不同盐碱胁迫显著抑制棉花生长,复合盐碱胁迫棉花生长抑制率(48.7%～57.9%)显著高于盐胁迫(27.6%～49.9%)和碱胁迫(21.2%～35.5%)。盐胁迫和复合盐碱胁迫下,棉花地上部和根系生长均显著受抑制,地上部干物质质量、根长、根表面积和根体积显著降低;而碱胁迫对根系的抑制作用相对较小。2)3种盐碱胁迫下,棉花体内Na含量显著增加;各器官Mo含量也均显著增加,叶片和根系N含量降低。3)盐胁迫下,棉花Ca、Mg、Fe、Mn、Zn吸收受抑制,通过促进这些离子以及P、K的转运,维持体内离子平衡。4)碱胁迫下,除Ca、Mg、Fe、Mn、Zn以外,P的吸收也受到抑制,但K的吸收以及P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn向地上部转运受到促进。5)复合盐碱胁迫尤其是高盐和pH值环境下,主要营养元素吸收均受抑制,Ca、Mg、Zn、Mn、Fe转运能力降低。6)盐胁迫下,Gh SOS1和GhAKT1基因相对表达量显著增加,在碱胁迫和复合盐碱胁迫下呈先增后降趋势;3种盐碱胁迫下,表现为碱盐复合盐碱胁迫。GhNHX1基因相对表达量随土壤盐碱度增加先增后降,表现为盐碱复合盐碱。【结论】复合盐碱胁迫由于高盐度和pH叠加效应显著抑制棉花生长和离子吸收,制约P、K、Ca、Mg、Zn、Mn、Fe向地上部转运,使棉花K、Na离子调控能力下降导致离子失衡。     

植物抗旱耐盐机理的研究进展

干旱、盐碱均是影响植物生长发育及作物减产的非生物胁迫因素,研究植物的抗旱性和耐盐性对农业生产和生态建设具有重要的意义。植物在受到干旱胁迫或者盐碱胁迫时,可以通过渗透物质的变化以及保护酶活性变化来响应干旱胁迫或者盐碱胁迫,从而提高植物的抗旱耐盐能力。同时许多与植物抗旱耐盐相关的基因被克隆和分析,并通过转基因技术将这些基因转到植物中异源表达,同样提高了转基因植物的抗旱耐盐能力。笔者从植物形态、生理生化水平以及活性氧清除和转录因子等方面概述了植物的抗旱和耐盐机制。     

盐胁迫对水稻盐丰47和盐粳456生长和农艺性状的影响

为了筛选适合黄河三角洲种植的优良耐盐碱水稻品种,以盐丰47和盐粳456为材料,探讨盐胁迫对2个水稻品种种子萌发率、幼苗期及农艺性状的影响。结果表明:盐胁迫下,2个品种的生长均受到抑制,导致种子萌发率降低、植株变矮和叶片枯萎等,但是盐粳456表现出更强的耐盐性。生理生化试验结果表明,盐粳456具有较强的过氧化物清除能力、渗透调节和维持Na~+/K~+平衡能力。结合2个品种在黄河三角洲盐碱地的生育期和其他农艺性状,认为2个品种均适于黄河三角洲种植,但盐粳456具有更强的盐碱胁迫耐性,因此,盐粳456在黄河三角洲盐碱地区域具有更大的推广潜力。     

浅谈冬小麦耐盐育种

据1979年统计资料,我国盐碱地小麦面积达3800万亩,仅鲁西北四区盐碱地小麦面积就达800万亩左右。在这些地区中,由于盐害严重,小麦产量低下。要提高盐碱地区的小麦产量主要有两条途径:一是改良盐碱土,二是选用耐盐的作物品种。实践证明,选用耐盐的作物品种是最经济有效的方法。但有关小麦耐盐育种的报道很少。山东省德州地区农业科学研     

海水胁迫对2种景天种子萌发及幼苗生长的影响

旨在探究不同景天种子及幼苗对盐碱的耐受性,为盐碱地区园林植被的应用提供理论依据。设置9个不同浓度的海水和蒸馏水(对照)处理景天三七和八宝景天的种子,观察种子的各种发芽指标和幼苗生长情况。结果表明:2种景天种子萌发参数的各项指标及幼苗根数和根长随着海水溶液浓度升高呈显著下降趋势,发芽速率及整齐度显著降低。但在低浓度(0.2%~0.4%)盐水胁迫下,部分萌发参数及幼苗根数和根长大于对照,表现出一定的促进作用。在海水浓度大于1.4%时,景天三七种子基本失去发芽能力,而八宝景天在海水浓度为1.8%时,仍有20%的发芽率。通过回归分析,景天三七种子的耐盐临界值和极限值分别为0.92%和1.76%,八宝景天为1.47%和1.97%。景天三七和八宝景天均具有较强抗盐胁迫能力,相比之下,八宝景天的抗盐胁迫能力更强。     

海水胁迫对两种景天种子萌发及幼苗生长的影响

旨在探究不同景天种子及幼苗对盐碱的耐受性,为盐碱地区园林植被的应用提供理论依据。设置9 个不同浓度的海水和蒸馏水（对照）处理景天三七和八宝景天的种子,观察种子的各种发芽指标和幼苗生长情况。结果表明：2 种景天种子萌发参数的各项指标及幼苗根数和根长随着海水溶液浓度升高呈显著下降趋势,发芽速率及整齐度显著降低。但在低浓度(0.2%~0.4%)盐水胁迫下,部分萌发参数及幼苗根数和根长大于对照,表现出一定的促进作用。在海水浓度大于1.4%时,景天三七种子基本失去发芽能力,而八宝景天在海水浓度为1.8%时,仍有20%的发芽率。通过回归分析,景天三七种子的耐盐临界值和极限值分别为0.92%和1.76%,八宝景天为1.47%和1.97%。景天三七和八宝景天均具有较强抗盐胁迫能力,相比之下,八宝景天的抗盐胁迫能力更强。     

复合盐碱胁迫对食叶草种子萌发的影响

干旱区盐碱土壤改良与利用不仅可以作为农业耕地储备资源利用,而且关系到我国的环境改良问题。本试验将2种中性盐(NaCl和Na2SO4)按照1∶1的质量比配成盐含量分别为3 g/L、6 g/L、9 g/L、12 g/L、15 g/L的复合盐溶液,在每种盐浓度下将2种碱性盐(Na2CO3和NaHCO3)按照不同物质量配成pH分别为8.5、9.5、10.5、11.5,以蒸馏水为对照(pH=7.1)比较不同盐碱胁迫处理下食叶草种子的萌发状况及胚的生长状况。结果得出:(1)食叶草种子在对照处理下发芽率为99.3%,在盐含量9 g/L和pH 10.5时,食叶草种子发芽率均保持在80%以上,经田间试验验证,结果与室内培养实验结果相一致。(2)相同pH条件下,食叶草种子发芽指数随着盐含量的增加均呈下降趋势。(3)盐含量是抑制种子萌发的主要因素,pH是抑制胚生长发育的主要因素,适度盐碱胁迫对食叶草种子萌发具有促进作用。(4)低浓度盐碱胁迫促进胚根的生长,反之受到抑制,而盐和碱胁迫都抑制胚轴的生长。食叶草种子可在重度盐碱胁迫下正常萌发,具有极强抗盐碱特性。极高复合盐碱胁迫下,交互作用明显增强,食叶草种子萌发和生长受到抑制。     

褪黑素对盐胁迫下高粱种子萌发的缓解效应及生理机制

为了探究外源褪黑素影响高粱种子耐盐性的机理，本研究以粒用高粱品种晋杂2002的种子为试验材料，分析盐胁迫下褪黑素浸种对高粱种子萌发及生理特性的影响。结果表明，盐胁迫能明显抑制高粱种子萌发，增加相对电导率及丙二醛含量，使其干物质积累量减少；适宜浓度褪黑素浸种能缓解盐胁迫对高粱种子萌发的抑制作用。褪黑素浸种可通过提高高粱种子萌发过程中抗氧化酶活性，清除过量活性氧积累，减轻膜脂过氧化程度；增加渗透调节物质含量，维持细胞膨压，提高吸水能力；同时还可增加种子胚根根系活力，提高胚芽绿色部分光合色素含量，这些变化共同提高了高粱种子萌发期抵御盐胁迫的能力，促进其种子萌发及干物质积累；通过主成分分析法筛选出胚芽长度和可溶性糖含量两个指标可作为褪黑素缓解盐胁迫下高粱种子萌发的评价指标。     

燕麦对盐碱胁迫的响应机制及缓解措施研究进展

土壤盐碱化的日益严峻,直接制约着农牧业的健康发展,培育耐盐碱作物或饲草是解决这一矛盾的有效途径。燕麦是重要的粮饲兼用作物,具有一定的耐盐碱性。研究燕麦的耐盐碱机制,对开发和有效利用盐碱地有重要的现实意义。文章从种子萌发、光合特性、抗氧化酶系统、渗透调节物质、离子吸收分布和分子机制等角度综述了燕麦对盐碱胁迫的响应机制,并概述了目前缓解燕麦盐碱胁迫的可行措施,展望了未来的研究趋势。     

盐碱胁迫对科罗拉多蓝杉种子萌发及幼苗生长的影响

以科罗拉多蓝杉种子为材料,采用6个浓度[0(ck)、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%]的中性盐(NaCl、Na₂SO₄)和碱性盐(Na₂CO₃、NaHCO₃)胁迫处理,测定胁迫后蓝杉种子发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、相对盐害率及幼苗长等指标,分析盐碱胁迫对蓝杉种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明,不同浓度NaCl、Na₂SO₄和Na₂CO₃、NaHCO₃胁迫,对蓝杉种子发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、相对盐害率及幼苗长存在不同程度的抑制,且各处理间各指标均存在显著差异。种子萌发及幼苗生长指标均随着盐碱浓度的增加(0～1.0%)而下降,而相对盐害率则随着盐碱胁迫浓度的增加而增大。低浓度(0.2%～0.4%)中性盐和低浓度(0.2%)碱性盐胁迫对蓝杉种子萌发及生长指标无显著影响,当中性盐胁迫浓度≥0.6%、碱性盐胁迫浓度≥0.4%时,明显抑制蓝杉种子...     

花生耐盐碱响应机制及缓解措施的研究进展

花生是中国重要的油料作物,其单产和总产居世界首位。新疆盐碱地耕地面积占全疆总耕地的30.12%,盐碱地严重制约了新疆农作物发展水平。本文概括了盐碱胁迫对花生种子萌发的影响、盐碱胁迫对花生生长及生理特性的影响、花生对盐碱胁迫的响应机制,提出了缓解盐碱胁迫的相应措施,总结了花生耐盐碱响应机制及缓解措施的研究进展,最后指出了未来新疆盐碱地区花生的发展方向,并提出了应注重土壤改良剂研发及应用的建议,同时也为该地区选育和筛选耐盐碱花生种质以及品种提供了参考。     

异源过表达Atvip1基因增强转基因高粱对盐碱胁迫的抗性

为了研究异源过表达Atvip1基因的高粱对盐碱胁迫的耐受性及相应生长情况,采用NaHCO_3∶Na_2CO_(3 )为5∶1,75 mmol/L,pH值9.63的盐碱胁迫液在高粱三叶一心期处理,在胁迫0,4,12,24,72,120 h对根系的生长指标、叶绿素含量、抗氧化酶活性以及MDA含量进行测定。结果表明:异源过表达Atvip1基因能缓解盐碱胁迫对高粱幼苗生长的伤害,可使幼苗根表面积和根体积增大,根尖数和分叉数增多,高粱主根褐化出现较晚且症状轻,侧根发生早且数量多,在72 h后仍能保证新叶正常伸展,对地上部生长影响较轻。过表达Atvip1基因可提高转基因高粱根系抗O_2~(-·)活力,降低MDA的含量,抗氧化酶活性增强;胁迫早期(4～12 h),SOD、CAT和GR作用明显;胁迫中期(24～72 h),所有酶均发挥作用;胁迫后期(120 h),CAT和GSH-PX起重要作用。盐碱胁迫差异转录组分析中,差异表达基因COG分析表明,防御机制在不同时间段中占比较大,获得抗氧化酶相关差异表达基因42个。异源过表达Atvip1基因可通过缓解盐碱胁迫对光合作用和生长发育的影响,降低活性氧破坏及膜损伤来提高转基因高粱对盐碱胁迫的抗性。     

谷子杂交种和常规种耐盐性筛选

为了筛选出耐盐性的谷子品种,本试验选用了山西、陕西、河北等地的27个常用谷子品种的种子和幼苗进行处理,通过调查不同盐梯度下种子的发芽率,测得发芽相对盐害率;依据《谷子种质资源描述规范和数据标准》苗期耐盐性鉴定方法,测得苗期盐害指数。结果表明:不同谷子品种芽期在0 mmol/L和150 mmol/L盐胁迫下,差异很小,在200 mmol/L盐胁迫下,差异明显;在200 mmol/L NaCI溶液的环境下,‘张杂谷3号’达到3级耐盐标准,‘张杂谷DH3’达到5级耐盐标准。苗期耐盐性鉴定结果表明,‘张杂谷3号’达到3级耐盐标准、‘张杂谷DH3’达到7级耐盐标准。苗期出苗和生长结果表明,不同谷子品种在盐胁迫下随着盐浓度的提高,出苗率逐渐下降;随着盐浓度的提高,谷苗生长高度逐渐下降。个别不耐盐的谷子父母本,通过杂交获得的杂交种,耐盐能力得到显著增强。经以上结果分析,土壤盐度大于千分之三,不适宜谷子的正常生长,含盐量在千分之三以下的轻度盐碱地,是将来选育耐盐谷子品种的重点利用领域。     

豆科牧草与禾本科牧草抗盐碱种植模式研究

研究不同牧草品种在盐碱地上的适应性及种植模式对盐碱地作物的影响。结果表明:高丹草具有较强的耐盐碱性,在重度盐碱地上仍能获得较高产量,其鲜草产量和干草产量分别是单作苜蓿的3.70和4.90倍,是单作燕麦的4.27和7.80倍。粗蛋白产量是苜蓿与燕麦混作处理的4.5倍。不同种植模式中,燕麦和苜蓿混作时的脱盐效果最佳,水溶性盐总量较对照低6.13g/kg,且混作时作物鲜干比最大,适口性好,而且混作提高了鲜干草及蛋白质产量。单作模式中,燕麦脱盐效果最好,在盐碱地上有较强的适应性。