盐胁迫下钾吸收途径的抑制对小麦叶片K~+、Na~+含量的影响

为研究盐胁迫下小麦维持钾、钠平衡的生理机制,以耐盐小麦沧麦6005和盐敏感小麦矮抗58为材料,利用TEA、NEM、Ba(NO_3)_2三种药物分别抑制钾离子通道、钾载体及非选择性阳离子通道,测定正常及盐胁迫下小麦叶片K~+、Na~+含量,比较耐盐性不同的小麦品种在K~+、Na~+吸收中的差异。结果显示,盐胁迫下,沧麦6005和矮抗58叶片K~+含量下降,Na~+含量增加;沧麦6005叶片Na~+含量低于矮抗58,K~+/Na~+比值高于矮抗58。正常条件下,NEM、TEA处理均可降低沧麦6005和矮抗58叶片K~+含量,NEM处理较TEA处理效果更为明显;TEA处理显著降低了盐胁迫下矮抗58叶片K~+含量,而NEM处理则明显降低了盐胁迫下沧麦6005的叶片K~+含量;TEA、NEM、Ba(NO_3)_2处理降低了盐胁迫下矮抗58叶片Na~+含量,仅NEM处理降低了沧麦6005叶片Na~+含量。综上所述,正常条件下,钾载体是小麦K~+吸收的主要方式;盐胁迫下,耐盐品种和盐敏感品种K~+吸收途径不同,耐盐品种的NSCCs和钾离子通道具有更强的"拒钠"能力。     

盐胁迫下不同耐盐性油菜阳离子积累特征

为揭示不同耐盐性甘蓝型油菜生理差异,探索盐胁迫下油菜幼苗阳离子积累特征,采用梯度浓度盐溶液于苗期对两个耐盐性显著不同的甘蓝型油菜品系进行胁迫。结果表明,盐胁迫下耐盐品系WH126地上部和地下部的干物质重降幅均小于盐敏感品系WH137。随着盐胁迫浓度的上升,油菜地上部和地下部Na~+积累量呈持续上升趋势,K~+、Ca~(2+)和Mg~(2+)呈下降趋势。两品系在Na~+和K~+变化模式上有显著不同,WH126地上部和地下部Na~+积累量增长更缓慢,同时地下部K~+降低幅度则更小。两品系地上部和地下部Ca~(2+)和Mg~(2+)积累量变化无显著差异。离子含量比(K~+/Na~+、Ca~(2+)/Na~+、Mg~(2+)/Na~+)与品系间的耐盐性差异并无相关。研究认为较强的"阻钠保钾"能力是油菜品系耐盐性强的机制之一。     

磷对NaCl胁迫下玉米幼苗渗透调节能力的影响

研究不同供磷水平对NaCl胁迫下玉米幼苗有机渗透调节物质和离子含量的影响。结果表明,盐胁迫下低磷处理玉米幼苗叶片中可溶性糖和游离氨基酸增加,根系中显著降低;增加供磷水平,叶片中可溶性糖和游离氨基酸含量下降,根系中含量上升,同时叶片和根系中可溶性蛋白含量增加。磷可降低盐胁迫下玉米幼苗各器官中的Na~+含量,同时增加各器官的K~+、Ca~(2+)和Mg~(2+)含量,降低Na~+/K~+与Na~+/Ca~(2+)比值。磷有助于维持植株的碳氮代谢平衡,促进有机渗透调节物质的运输与分配,改善各器官的离子平衡,增强植株的渗透调节能力,从而缓解盐胁迫带来的伤害。     

碱性盐胁迫对燕麦矿质离子吸收与分配的影响

为探讨燕麦耐碱性与矿质离子的关系,通过盆栽试验,将碱性盐Na2CO3、NaHCO3按摩尔比1∶1混合设置不同浓度(0、50和100mmol·L-1)胁迫处理,分析燕麦耐碱性品种vao-9和碱敏感性品种白燕5号根、茎、叶对Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Cu2+、Zn2+的吸收及分配规律。结果表明,碱性盐胁迫下2个品种根、茎、叶中Na+含量增加,K+、Cu2+含量下降;Ca2+、Mg2+含量在根中增加,在茎、叶中下降,Fe2+、Zn2+含量在不同胁迫程度下和不同器官中变化不同。与白燕5号相比,vao-9吸收的Na+总量较低,K+、Ca2+、Cu2+总量较高,Mg2+、Fe2+、Zn2+总量变化不大。在胁迫浓度达到100mmol·L-1时,vao-9茎中截留Na+,叶片中较K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Cu2+和Zn2+分配较多,而白燕5号叶片中积累Na+较多,茎中积累K+较多,根中积累Ca2+、Mg2+、Fe2+、Cu2+、Zn2+较多,从而使碱性盐胁迫下vao-9较白燕5号叶片中保持的Na+/K+、Na+/Ca2+和Na+/Mg2+低。可见,在高浓度碱性盐胁迫下vao-9茎中区域化Na+,选择吸收K+、Ca2+、Cu2+,并在叶片中分配较多的矿质离子来保持燕麦体内离子平衡,以适应盐碱胁迫。     

氯化钠胁迫下甜菜叶片ATPase活性动态变化

采用营养液室内培养法,研究了不同盐浓度胁迫对甜菜叶片的影响,以及盐胁迫后,(Na~+-K~+)-ATPase、Ca~(2+)-ATPase和Mg~(2+)-ATPase活性随时间的动态变化。结果表明,与对照组相比,70mmol/LNaCl处理组甜菜叶片(Na~+-K~+)-ATPase、Ca~(2+)-ATPase和Mg~(2+)-ATPase活性均略有增加,但增加幅度较小。其余3个盐处理组活性均有不同程度增加,且浓度越高,增加幅度越大。各处理组甜菜叶片(Na~+-K~+)-ATPase、Ca~(2+)-ATPase和Mg~(2+)-ATPase活性随处理时间增加呈现不同的波动性变化。     

复盐胁迫下结缕草K~+、Na~+吸收与运输的特点

用2种中性盐(Na Cl和Na2SO4)模拟江苏沿海滩涂土壤盐碱条件,配制不同复盐浓度,对大穗结缕草(Zoysia macrostachya)和中华结缕草(Zoysia sinica)进行30 d复盐胁迫处理,分别测定根和叶中K~+、Na~+含量,探讨复盐胁迫下2种结缕草K~+、Na~+吸收与运输特点。结果表明:随着盐胁迫浓度的增加,2种结缕草根和叶中Na~+的含量逐渐升高,中华结缕草的Na~+含量大于大穗结缕草;2种结缕草根和叶中K~+的含量呈现不同的变化趋势,根中2种结缕草K~+含量先增加后降低,但大穗结缕草K~+含量增加较大,叶中2种结缕草K~+含量总体呈现增加的趋势。2种结缕草根和叶片中K~+/Na~+随盐浓度增加而逐渐降低,但叶片中K~+/Na~+大于根中K~+/Na~+,表明盐胁迫促进了K~+向叶片运输。大穗结缕草的SK,Na逐渐降低,中华结缕草的SK,Na先降低后升高,说明2种结缕草对K~+和Na~+的选择性运输特点不同。     

重金属Pb2+、Cd2+胁迫对青稞幼苗抗氧化能力的影响

为了解重金属对青稞幼苗的伤害机理以及青稞对重金属胁迫的抗性作用,以青稞幼苗为实验材料,采用水培方法研究了50 mg·L^-1 Pb²⁺、Cd²⁺胁迫对青稞幼苗叶片相对含水量（RWC）、丙二醛（MDA）和脯氨酸含量、抗氧化酶活性的影响。结果表明,50 mg·L^-1 Pb²⁺ 胁迫下青稞幼苗的叶片相对含水量（RWC）变化不大,丙二醛（MDA）和脯氨酸含量、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性在胁迫后期有所升高,超氧化物歧化酶（SOD）活性在前期升高比较明显,其后缓慢下降。50 mg·L^-1 Cd²⁺胁迫下青稞幼苗叶片RWC明显减少,MDA含量显著增加,脯氨酸含量先急剧升高后下降,POD、CAT活性随着胁迫时间的增加而显著增强,其中CAT活性在胁迫末期稍有下降,SOD活性先明显升高后下降。综合来看,青稞幼苗在受到相同浓度Pb²⁺、Cd²⁺胁迫时,对Pb²⁺的抵抗能力大于Cd²⁺。     

7OE+8*亚基对东北强筋小麦品种品质性状影响研究

小麦品质改良是东北春麦区强筋小麦育种的主要目标之一。Glu-B1位点7^OE+8^*亚基为超强筋小麦品种必备基因。为了明确该亚基在东北春麦区强筋小麦遗传背景下的品质遗传效应,本研究利用分子标记和选择回交相结合的手段,将7^OE+8^*亚基定向导入到强筋小麦品种龙麦26和龙麦35（Glu-B1位点均为7+9亚基）的遗传背景之中,对BC₅F₁、BC₆F₁群体和自交BC₆F₂鉴定获得的纯合品系进行7^OE+8^*亚基遗传效应评价。结果表明,在强筋小麦品种龙麦26(7+9)和龙麦35(7+9)遗传背景下转入7^OE+8^*亚基后,其干面筋、面筋指数、形成时间、稳定时间、断裂时间、拉伸面积、延伸性和最大抗延阻力等品质指标3年平均分别提高1.3%(P=0.82)和1.8%(P=0.49)、6.6%(P=0.59)和4.7%(P=0.37)、55.0%(P=0.24)和35.8%(P=0.56)、44.5%(P=0.43)和32.8%(P=0.73)、41.4%(P=0.31)和30.0%(P=0.66)、28.0%(P=0.05)和23.4%(P=0.37)、6.5%(P=0.47)和5.8%(P=0.42)、19.5%(P=0.31)和18.0%(P=0.38);Zeleny沉降值2年平均分别提高6.8%和11.4%。以上结果表明,在2个强筋小麦品种遗传背景下,Glu-B1位点转入7^OE+8^*亚基较7+9亚基对各项品质指标改良均存在正向效应,但提高幅度存在差异,对形成时间、稳定时间、断裂时间、最大抗延阻力、拉伸面积等衡量面筋质量的指标提高幅度更大,表明该亚基对面筋质量改良效应显著。综上所述,7^OE+8^*亚基可作为东北春麦区强筋小麦遗传背景下品质性状进一步改良的优选基因,为超强筋小麦育种的重要基因资源。     

土培条件下不同盐分梯度对水稻产量及其生理特性的影响

以南粳9108和甬优2640为材料,设置6个土壤含盐量(0%、0.07%、0.14%、0.21%、0.28%、0.35%),研究不同盐分梯度对水稻产量和生理特性的影响。结果表明:(1)盐胁迫影响水稻的生长和发育进程。株高、叶面积、干物质量等形态指标均随盐浓度的上升而下降;稻谷产量亦随盐浓度增加而下降,在0.14%、0.21%、0.28%、0.35%盐浓度处理时产量显著下降,南粳9108分别减产14.14%、43.65%、58.91%、65.68%,甬优2640分别减产20.25%、31.97%、40.41%、49.82%。(2)随着盐浓度的增加,2个参试品种抽穗期叶片抗氧化酶活性均呈先升后降趋势,在0.07%处理下达最高值。(3)抽穗期叶片中游离脯氨酸含量随盐浓度的上升而增加,盐浓度大于0.14%,游离脯氨酸含量较对照显著增加。(4)盐胁迫下,水稻植株吸收Na~+并置换出K~+,除叶片中K~+变化无规律之外,随着盐浓度上升,各部位K~+含量均下降,Na~+含量均上升,K~+/Na~+均呈下降趋势。茎鞘与叶运输的SK、Na随盐浓度的上升而上升,茎选择性运输K~+而抑制Na~+进入叶片;根与茎的SK、Na随盐浓度的上升而下降,茎吸收Na~+并输出K~+到根系。总体而言,低盐浓度对高产水稻品种产量和生理特性无显著影响,盐浓度大于0.07%时影响显著。     

利用隶属函数值法对玉米成熟期抗旱性的综合评价

以10个不同基因型玉米为试验材料,在宁夏中部干旱带,通过测定不同品种成熟期的K~+/Na~+、光合气体交换参数、农艺性状及产量性状等指标进行抗旱性鉴定,并利用主成分分析和隶属函数法对其抗旱性强弱进行综合评价。结果表明,干旱胁迫地和对照田中,各参试品种的光合特征参数、K~+/Na~+及形态性状等均有明显差异,且干旱胁迫条件下的净光合速率(P_n)、株高、产量均显著低于对照(P0.05)。同一品种不同器官的K~+/Na~+值表现为茎基茎叶根,表明植株体内的离子吸收和运输具有选择性,茎基具有贮存K~+的作用,根具有贮存Na~+的功能。不同基因型玉米品种的抗旱能力根据综合评价值(D值)大小,综合评价其抗旱性强弱顺序为A111-3/H242HoViY1北21/A58A3/A18高WY2宁3/1522H237/A18桂青贮1号H237/1506A3/A18。     

盐碱胁迫对小麦种子萌发、早期幼苗生长及Na+、K+代谢的影响

为给盐碱地区小麦合理种植提供依据,以春小麦品种吉麦3号为材料,混合两种中性盐（NaCl∶Na2SO4=4∶1）与两种碱性盐（Na2CO3∶NaHCO3=4∶1）分别模拟不同强度的盐、碱胁迫条件,探讨小麦种子萌发、早期幼苗生长及Na＋、K＋代谢对其的响应方式,并比较种子萌发期与早期幼苗生长阶段耐盐碱能力的强弱。结果表明,碱胁迫使小麦种子的发芽率、发芽速率及早期幼苗生长的下降幅度大于盐胁迫,高盐环境下未萌发的种子在蒸馏水中复萌较好,而高碱环境下则多数死亡。盐碱胁迫对小麦早期幼苗根生长的抑制程度显著大于茎叶,并且该阶段的耐盐碱性明显低于种子萌发期。随着盐碱胁迫浓度的增加,小麦幼苗根与茎叶中的Na＋含量与Na＋/K＋显著增加,且在碱胁迫下,尤其是根中Na＋含量和Na＋/K＋值更高,盐胁迫下K＋含量在根与茎叶中变化不明显,而在碱胁迫下则呈下降趋势。上述结果说明,盐胁迫与碱胁迫对小麦种子活力和早期幼苗生长与生理代谢的影响有着明显的不同,根中大量积累Na＋是小麦在早期幼苗阶段耐盐碱性的重要生理特征。小麦种子萌发期与早期幼苗生长阶段耐盐碱性具有明显的差异,盐碱胁迫下种子即使能够萌发也不意味着能够继续生长成苗。     

不同剂量的低能N+离子束照射对玉米种子当代幼苗期性状的影响

以豫玉32和豫玉33干种子为原始材料，用低能N⁺离子注入，观察并记载低能N⁺离子注入玉米干种子后对当代玉米幼苗期几个性状的影响。发现不同品种的玉米种子对相同剂量的N⁺离子注入的敏感程度不同；低能N⁺离子对种子的发芽率、幼苗的根长、株高都有很大的影响；从玉米防倒伏的角度考虑，发现1.0×10¹⁷ ion/cm²可能是对豫玉33和豫玉32进行诱变的最佳剂量，为下一步大规模地开展玉米低能N⁺离子诱变打下了基础。     

肥料增效剂对夏玉米植物学性状、产量构成及土壤中NH4+-N和NO3--N的动态影响

2014、2015年夏季,试验采用单因素随机区组设计,以先玉335为材料,设置两种肥料增效剂、7种施肥方式,研究大喇叭口期和抽雄期植物学性状、施肥后0、14、28、42 d时0~30 cm和31~60 cm土壤中NH_4~+-N和NO_3~--N含量以及收获时玉米穗部性状和产量差异。结果表明,分期施肥比全部氮肥作底肥更能促进夏玉米茎粗、叶面积、气生根数量、穗长、穗行数和行粒数等增加。与对照和不施用肥料增效剂相比,0~30 cm和31~60 cm土层中施用两种肥料增效剂的NH_4~+-N含量较高,NO_3~--N含量较低,控制了NH_4~+/NO_3~-比例。两种肥料增效剂相比,Entrench效果明显优于NMAX。     

不同供Fe~(3+)水平对玉米苗期生长的影响

采用不同浓度Fe3+-EDTA(0、10、50、100、250、500μmol/L)处理2叶1心去胚乳的正红505玉米幼苗,16 d后测定其株高、茎粗、叶面积、根长、根体积、根鲜重、茎叶鲜重、叶绿素、活性铁含量等玉米生长发育指标,利用DPSv7.05统计分析软件进行统计分析。结果表明,低浓度供Fe3+抑制玉米地上部的生长,高浓度供Fe3+则明显抑制地下部的生长;正红505玉米苗期生长的最为适宜的供Fe3+浓度为100μmol/L。叶片活性铁和叶绿素含量均随供铁浓度增加而增加,二者相关性达到极显著水平,与供铁浓度符合逻辑斯蒂函数模型,并且与植株生长状态(株高、茎粗、叶面积、茎叶重量等)相关性也达到显著水平。活性铁含量和叶绿素含量可作为玉米早期潜在性缺铁诊断的综合指标。     

小麦质膜Na+/H+逆转运蛋白TaSOS1的表达分析

为探讨小麦质膜Na⁺/H⁺逆转运蛋白TaSOS1在逆境条件下的生物学功能,采用荧光定量PCR（RTPCR）方法,对 TaSOS1基因在4种不同胁迫条件下（200 mmol·L^-1 NaCl、4℃低温、100 μmol·L^-1 ABA和15% PEG6000）的表达水平进行了定量分析。结果表明,在正常条件下,小麦根中 TaSOS1的mRNA表达量要高于叶中的表达量。盐胁迫处理下,根中 TaSOS1特异性上调表达,说明 TaSOS1基因在根中的功能更强,其表达与盐胁迫有关且具有组织特异性;在4℃低温处理下, TaSOS1在叶中上调表达;而在ABA和PEG6000两种处理条件下, TaSOS1的表达没有规律性,推测 TaSOS1的表达途径可能为非ABA依赖型且与盐离子的特异性有关。生物信息学分析的结果表明,小麦质膜Na⁺/H⁺逆转运蛋白TaSOS1与拟南芥和水稻的质膜Na⁺/H⁺逆转运蛋白AtSOS1和OsSOS1具有高度的同源性,由此可以推测小麦TaSOS1具有与AtSOS1和OsSOS1类似的功能,可以把植物体内Na⁺排出体外,以减轻Na⁺对植物的毒害。     

皂化麦麸对重金属Cd~(2+)的吸附作用及吸附机理研究

为扩大纤维素类生物吸附剂的开发利用资源,采用五因子二次回归正交旋转组合设计方法对影响皂化麦麸吸附Cd2+的因子进行优化,得出在吸附时间为1h、加入量为0.20g、pH=6、温度20℃、浓度2.00mg·L-1时,皂化麦麸有最大吸附率(YMax=99.19%)。对比试验表明,皂化麦麸对Cd2+的吸附优于活性炭,纤维素在吸附中起主要作用。扫描电镜下皂化麦麸表面显示粗糙和多褶皱的物理吸附特征,红外光谱显示皂化麦麸中-OH、-CH3、C≡C、C=C、C=O、C-O基团可能参与吸附作用。吸附等温线和吸附动力学模型显示,皂化麦麸对Cd2+吸附符合Freundlich等温式和二级动力学模型。皂化麦麸经过解吸附可以反复使用。     

外源调节物质对铬(Cr6+)胁迫下小麦种子萌发的缓解效应

为明确外源调节物质对Cr⁶⁺胁迫下小麦种子萌发的缓解机制,利用水培试验研究了葡萄籽提取物（grape seed extract,GSE）、氯化血红素（hematin chloride,Hemin）和茉莉酸甲酯（methyl jasmonate,MeJA）对Cr⁶⁺胁迫下小麦种子萌发的影响。结果表明,Cr⁶⁺胁迫显著降低了小麦种子发芽率、幼苗根长、株高、干物质积累量及种子α-淀粉酶活性,同时提高了小麦根系渗透调节物质的含量,并引发氧化胁迫。外源GSE、Hemin和MeJA均可有效缓解Cr⁶⁺胁迫对小麦种子萌发的不良影响,促进种子萌发和幼苗生长,提高小麦根系可溶性糖和可溶性蛋白含量,增强α-淀粉酶、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）、过氧化氢酶（catalase,CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（ascorbase peroxidase,APX）和谷胱甘肽还原酶（glutathione reductase,GR）的活性。其中,GSE对Cr⁶⁺胁迫的缓解效果最佳。总之,外源调节物质可以通过提高Cr⁶⁺胁迫下小麦种子萌发过程中的淀粉水解能力、渗透调节能力和抗氧化能力,提高小麦的耐Cr⁶⁺性。     

外源褪黑素对铬(Cr6+)胁迫下小麦幼苗光合特性和养分吸收的影响

为明确褪黑素对铬(Cr⁶⁺)胁迫下小麦幼苗光合和养分吸收的调节作用,在水培条件下以豫麦51(铬敏感型)和扬麦16(耐铬型)为材料,分析了Cr⁶⁺胁迫下外源褪黑素预处理(100μmmol·L^-1)后小麦幼苗光合和荧光参数及养分含量的变化。结果表明,Cr⁶⁺胁迫显著降低了小麦叶片叶绿素含量、气孔导度(G_s)和光系统Ⅱ(PSⅡ)活性,导致光合速率(P_n)显著降低;Cr⁶⁺胁迫也显著减弱了根系对营养元素(N、P、K、Mg、Fe和Mn)的吸收和转运。外源褪黑素处理显著提高了Cr⁶⁺胁迫下小麦幼苗的P_n、G_s、叶绿素(a和b)含量、实际光化学效率(Φ_PSⅡ)、最大光化学效率(F_v/F_m)、光化学淬灭(qL)和电子传递能力(ETR),增加了根系和叶片营养元素的含量。综合来看,外源褪黑素会促进Cr⁶⁺