丛枝菌根提高植物耐盐性的研究进展

近年来,土地盐渍化越来越多的引起人们的关注,已成为最常见的农业问题之一,其对人类造成的危害主要是使农作物减产甚至绝收,并间接造成生态环境恶化。研究表明丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhiza Fungi,AMF)在盐胁迫下能与很多种植物共生,能够提高植物的耐盐性,促进植物在盐胁迫中生长。因此,探索AMF缓解盐胁迫对植物的危害是近年来生态学和农业生产中的热点问题。综述了AMF在植物干物质的积累、营养吸收、渗透调节、抗氧化酶系统、叶绿素浓度、水分状况、植物激素信号以及一些耐盐相关基因方面国内外最新的研究成果,并对利用AMF提高植物耐盐性相关研究提出了展望,以期为盐碱地的改良及农业生产提供参考依据。     

胡杨果糖-1,6-二磷酸醛羧酶基因PeALD的克隆及耐盐性分析

胡杨（Populus euphratica Oliv）是优良的抗逆树种,有很强的耐盐碱性。前期胡杨转录组研究结果显示盐胁迫可诱导果糖-1,6-二磷酸醛羧酶基因（PeALD）转录上调,提示该基因可能对胡杨耐盐性方面有某种贡献。为分析PeALD基因在胡杨耐盐性中的作用,本研究以胡杨为材料,利用RT-PCR方法克隆了胡杨果糖-1,6-二磷酸醛羧酶基因的全长cDNA,通过基因转化法尝试在烟草中过量表达该基因,并对转基因株系的耐盐性进行初步分析。研究结果显示,克隆的cDNA编码果糖-1,6-二磷酸醛羧酶,ORF为1177bp,是由247个氨基酸编码的疏水性蛋白,理论等电点为6.84,分子量为26.79kD。PCR与RT-PCR检测结果表明,外源的PeALD基因通过转化已经整合到烟草的染色体中,并在4个株系中得到较强的表达。转化株系表型筛选实验表明,在200mmol/L NaCl的MS培养基中培养15d后,野生型烟草植株无明显高生长,叶片全部黄化并萎缩;而转基因烟草高生长基本没有受到抑制,植株生长良好。说明在烟草中过表达PeALD使转化植株的耐盐性显著提高。光合数据结果显示,ALD基因能够降低盐胁迫对烟草叶片净光合速率的影响,可能是PeALD过表达加速了卡尔文循环的运转,提高了CO2的固定速率,进而促进了光合活性,通过光合作用促进碳的积累,利于呼吸作用和氧化磷酸化产生ATP,为维持跨膜质子浓度梯度提供能量,从而有可能促进质膜上的Na＋/H＋逆向转运,利于细胞质膜保持拒盐性。这些结果初步验证了PeALD基因的耐盐性功能,为进一步深入研究该基因在耐盐机制中的作用奠定了良好基础。     

水稻OsGPDH1的克隆与功能鉴定

为了解水稻甘油-3-磷酸脱氢酶基因在水稻抗逆性中的作用,本研究从水稻品种日本晴中克隆了1个编码甘油-3-磷酸脱氢酶的基因,命名为OsGPDH1,该基因编码的蛋白酶具有NAD(P)+结合域和脱氢酶域,且这2个结构域在植物中高度保守。构建过表达OsGPDH1基因载体转化水稻得到转基因植株,RT-qPCR分析表明,OsGPDH1基因在水稻孕穗期的叶、幼穗、茎、节、叶鞘中均有表达,说明该基因参与了水稻的生长发育过程。OsGPDH1基因也受到PEG6000、高盐、双氧水等逆境和甲基茉莉酸(mJA)、水杨酸(SA)等激素诱导表达,且诱导12h后,OsGPDH1的表达量达到最高水平,但对脱落酸(ABA)不敏感。盐胁迫下的发芽试验表明,过表达转基因水稻的发芽率高于野生型,说明OsGPDH1基因表达量的提高可增强转基因植株对盐胁迫的耐受性。对过表达OsGPDH1的转基因水稻进行苗期20%PEG6000胁迫处理后,转基因水稻的成活率显著高于野生型,说明OsGPDH1基因过表达可提高水稻苗期抗旱能力。本研究初步证明了OsGPDH1水稻抗盐胁迫和渗透胁迫的重要作用,为培育抗性转基因水稻新品种提供了新的基因资源。     

黄褐土和潮土中硫素在植物生长发育关键时期的消长

为了解河南省分布面积最大的两种类型土壤中硫素的转移、转化和积累规律,从而指导硫肥的合理施用,本研究测定了黄褐土和潮土烟田上层(0～20 cm)、中层(20～40 cm)和下层(40～60 cm)土壤在烤烟关键生育期(移栽前、团棵期、现蕾期和收获后)的全硫、有机硫、无机硫和有效硫含量.结果表明:①团棵期,黄褐土上层各形态...     

印度芥菜BjJ10-2基因原核表达载体构建及抗盐功能的鉴定

利用RT-PCR技术克隆了印度芥菜核糖体相关膜蛋白RAMP4家族成员BjJ10-2基因的开放读码框,成功构建了pET32a-BjJ10-2原核表达栽体,通过热激法将其转化到原核表达菌株BL21(DE3)plysS中,得到重组大肠杆菌BL21(pET32a-BjJ10-2).SDS-PAGE凝胶电泳检测到在IPTG诱导下BjJ10-2在BL21菌株中获得表达.利用分光光度计检测重组大肠杆菌BL21(pET32a-BjJ10-2)和对照菌株BL21(pET32a)的抗盐性,结果表明,过表达BjJ10-2的BL21菌株的抗盐性明显高于对照茵株,其抗NaCl的浓度可高达0.8mol/L.半定量RT-PCR的结果表明BjJ10-2基因响应盐胁迫,在印度芥菜根部其mRNA转录丰度显著增强,在8～12h达到峰值.说明BjJ10-2是一个新的盐胁迫响应基因,可能在植物抗盐生理过程中扮演重要角色.     

拟南芥DA1-Related Protein 2基因参与调控植物对盐胁迫的响应

土壤盐渍化是目前农业生产面临的主要问题之一,同时种子萌发转绿作为植物幼苗形态建成的基础对盐胁迫最为敏感。本研究以Col-0、Ler野生型拟南芥和osr1短根突变体拟南芥为试验材料,通过图位克隆方法得到调控根生长的DAR2(DA1-Related Protein 2)基因。本研究利用RT-PCR方法,发现生长10 d的Col-0幼苗在200 mmol·L 1氯化钠条件下处理6 h和12 h,DAR2基因受盐胁迫诱导;200 mmol·L 1氯化钠处理后,组织化学染色结果显示,萌发1 d的根尖韧皮部和3 d的叶片pDAR2::GUS的表达上升,进一步表明DAR2基因受到盐胁迫的诱导。统计不同MS培养基[0(CK)、100 mmol·L 1氯化钠、150 mmol·L 1氯化钠、200 mmol·L 1氯化钠、150 mmol·L 1氯化钾、200 mmol·L 1甘露醇]上Col-0和dar2-3的萌发率和转绿率发现:随着氯化钠浓度的逐渐增大,突变体无论萌发还是转绿时间明显比野生型晚。在150 mmol·L 1氯化钾和200 mmol·L 1甘露醇培养条件下,萌发和转绿的时间也比野生型要晚。这些结果表明突变体在萌发和转绿期对盐胁迫的敏感性比野生型明显增强,进一步证明了突变体对盐胁迫的敏感性并不是对离子的特异响应。这些研究结果为深入了解逆境胁迫下植物早期生长发育的可塑性调控机制奠定了基础,同时也为通过生物技术改良作物抗逆性提供了理论依据。     

新型植物生长调节剂ZST─1在番茄上的应用效果

本试验首次研究了ＺＳＴ－１在中棚番茄上的使用效果和适宜浓度。结果表明，在第一花序开花期喷施一次ＺＳＴ－１，对植株营养生长表现一定的抑制作用，但使开花座果期提前，果实发育和成熟提早，经济系数、早期产量和纯收入提高，果实含糖量增加，酸度降低。综合考虑，ＺＳＴ－１浓度以１５００μｇ·Ｌ－１为宜，处理比ＣＫ早期产量和纯收入分别提高７４．９％和２９．０％。     

印度芥菜BjJ10-2基因原核表达载体构建及抗盐功能的鉴定

利用RT-PCR技术克隆了印度芥菜核糖体相关膜蛋白RAMP4家族成员BjJ10-2基因的开放读码框,成功构建了pET32a-BjJ10-2原核表达栽体,通过热激法将其转化到原核表达菌株BL21(DE3)plysS中,得到重组大肠杆菌BL21(pET32a-BjJ10-2).SDS-PAGE凝胶电泳检测到在IPTG诱导下...     

矿化垃圾和绿化植物废弃物在盐碱土上利用的效果

通过矿化垃圾和绿化植物废弃物在盐碱土上的现场应用试验,研究了土壤性质的变化.结果表明,盐碱土上利用矿化垃圾和绿化植物废弃物后pH和盐分降低,土壤肥力提高;但矿化垃圾中有机质相对稳定,而绿化植物废弃物易分解,其土壤微生物量碳、土壤脲酶和土壤磷酸酶增加效果更明显;而且以矿化垃圾、绿化植物废弃物和原土混合后土地利用的效果最好,其次为矿化垃圾和绿化植物废弃物混合,以矿化垃圾和5%原土处理的利用效果最差;而不同废弃物用量中以30%的绿化植物废弃物添加量改良效果最好;不同处理间土壤微生物量碳、土壤脲酶和土壤磷酸酶的变化趋势基本一致,并与有机质存在显著或极显著相关关系,适合评价有机废弃物土地利用的效果.     

菲和Cu^2＋在黑垆土上的吸附及其交互影响

采用批平衡法,研究了菲和Cu2＋在黑垆土上的吸附及其交互影响。结果表明,菲和Cu2＋在黑垆土上的吸附动力学曲线较好符合一级动力学方程,菲在黑垆土上的吸附主要通过分配作用,其吸附等温曲线符合线性Henry方程,Cu2＋的存在抑制菲在黑垆土上的吸附;而Cu2＋在黑垆土上的吸附主要通过表面吸附和专性吸附作用,其吸附等温曲线符合Freundlich方程,菲的存在促进了Cu2＋的吸附;对菲和Cu2＋来说,pH均是影响黑垆土吸附的主要因素,黑垆土对Cu2＋的吸附量随着土壤溶液pH值的增加而增加,而对菲的吸附量随着pH增加而降低。     

胡杨谷胱甘肽过氧化物酶PeGPX基因的克隆及转化植株耐盐性分析

胡杨（Populus euphratica Oliv.）具有极强抗盐碱能力.本实验室前期胡杨微阵列芯片数据结果显示：盐胁迫下,胡杨谷胱甘肽过氧化物酶基因（PeGPX）的转录上调,暗示该基因可能对胡杨耐盐性具有一定的作用.为分析GPX对植物耐盐性的贡献,本研究以胡杨为材料,利用RT-PCR方法克隆了胡杨谷胱甘肽过氧化物酶PeGPX基因,并在烟草中过量表达该基因,以分析谷胱甘肽过氧化物酶活性与植物耐盐性的关系.研究结果显示,实验中克隆的cDNA （PeGPX）编码谷胱甘肽过氧化物酶,其ORF为693 bp,其蛋白由231个氨基酸编码.过量表达PeGPX基因的烟草与野生型烟草的耐盐性实验结果显示,野生型烟草植株在加NaCl （200 mmol/L）的MS培养基中生长15 d后,无明显的长高,且不长根;而转基因烟草在同样的加盐培养基上,生长基本没有受到抑制,植株生长状态良好,并且能够长根.光合数据显示,在盐胁迫下过量表达PeGPX基因烟草的净光合速率受到影响明显小于野生型烟草的净光合速率.酶活数据显示,转基因株系GPX酶活与野生型的相比在盐胁迫下活性有非常显著的提高.我们的研究结果说明：过表达PeGPX基因使得烟草的耐盐性得到显著提高,这对深入研究PeGPX基因在胡杨耐盐机制中的作用具有重要的意义.     

NaCl胁迫对小麦种子发芽率的影响及耐盐性分析

为了研究NaCl胁迫对小麦发芽率的影响,探明小麦芽期的耐盐能力。以宁夏已审定的78个小麦品种和新品系为供试材料,以纯净水处理为对照,设置1、2、3、4、5、6、7 g/kg的NaCl溶液处理,测定其发芽率。结果表明,小麦种子发芽率随着盐浓度的增加而降低。当NaCl浓度≤2 g/kg时,发芽率均保持在80%以上;NaCl浓度为3 g/kg时,发芽率在70%左右;NaCl浓度为4 g/kg时,发芽率降至40%左右;NaCl浓度为5 g/kg时,发芽率降至20%以下;NaCl浓度为7 g/kg时,发芽率接近于零。说明NaCl浓度3 g/kg是小麦芽期耐盐临界值。结合聚类分析,初步筛选出芽期耐中度盐分的小麦品种6份,分别为春小麦品种HJ437、宁春8号、宁春48号、宁春49号,灌区冬小麦品种冬宁春4号、冬育10号。     

盐旱交叉胁迫对各施氮水平下小麦苗期的影响

为探究不同浓度盐胁迫和水分胁迫及两者互作对小麦幼苗生理特性的影响,于2017年3月至5月布置盆栽试验,分别设置两个NaCl胁迫(S1,NaCl 1.9 g/kg;S2,NaCl 2.9 g/kg)和两个水分处理水平(W1,78%田间持水量;W2,47%田间持水量),测定了冬小麦幼苗地上部和地下部干物质量、全氮、叶绿素和可溶性糖含量。结果表明:①在本试验盐胁迫范围内,单一盐胁迫下盐分含量的上升会显著抑制小麦的生长,冬小麦各部分干重、全氮、叶绿素含量明显下降,渗透物质可溶性糖含量会上升;②低盐干旱胁迫互作改善冬小麦幼苗生长状况,叶绿素含量、各部分干物质累积、氮积累量以及可溶性糖含量最大,呈现出对盐旱复合胁迫的适应性;③高盐干旱胁迫互作会加剧对小麦幼苗的生长限制。因此,低盐胁迫下对冬小麦进行适度的干旱刺激可以促进小麦幼苗适应复合胁迫,有利于小麦幼苗生长。     

水分胁迫下几种冷季型草坪草抗旱机理研究

采用盆栽育苗法,在5种冷季型草坪草苗期连续干旱胁迫下测定植株高度,根系生长,叶片相对含水量和质膜透性等抗旱指标,以综合评价5种冷季型草坪草的抗旱性能。研究结果表明:供试材料在连续干旱胁迫下,叶片相对含水量呈下降趋势,质膜透性有所增加。综合分析可知,5种冷季型草坪草的苗期抗旱性能由强多弱依次为:多年生黑麦草>高羊茅>无芒雀麦>紫羊茅>匍匐翦股颖。     

北方城市绿化常用灌木树种抗旱性评价

灌木树种是城市绿化的重要组成部分。本研究以目前北方城市绿化造林常用的13个灌木树种为材料,测定其生理指标,并对各项生理指标进行主成分和隶属函数分析,评估不同品种的抗旱能力,以期为北方地区造林树种的选择提供重要的依据。结果表明,不同物种干旱处理后各项生理指标,如相对水含量、相对电导率、以及可溶性糖、叶绿素和脯氨酸含量等的变化规律均存在明显差异,采用单一生理指标比较物种间抗旱性有一定的偏差。主成分和隶属函数分析表明,13个灌木树种的抗旱性由高到低依次为:金焰绣线菊紫叶小檗沙地柏红宝石海棠珍珠梅锦带胡枝子黄栌水蜡金银木红瑞木紫穗槐连翘,分析结果与实际表现相吻合。     

异源表达EgrNAC1提高拟南芥抗寒性和对干旱、高盐的敏感性

桉树是我国南方重要用材树种,但其栽培种对低温、干旱和高盐等非生物逆境抗性弱,限制了其栽培范围的扩大和栽培效益的提高.EgrNAC1(Eucgr.I00058)是巨桉中受低温、干旱和高盐诱导表达的NAC类转录因子.为进一步研究EgrNAC1的功能,通过异源转化拟南芥,获得了超表达EgrNAC1的转基因纯合株系,并对其进行...     

盐碱地紫花苜蓿品种筛选及耐盐性比较

为筛选适宜嘉峪关市盐碱地种植的紫花苜蓿优良品种,引进国内外10个紫花苜蓿品种,采用随机区组试验法进行了生产性能和耐盐性比较。结果表明,两茬鲜草和干草总产量位居前3位的品种是中兰2号、龙威和公农1号,鲜草产量分别为54 897.44、48 054.02、45 662.82 kg/hm2;干草产量分别为13 056.53、11 115.56、11 095.5 kg/hm2, 均与其他品种差异极显著。10个紫花苜蓿品种在耕层含盐量3.6 g/kg以下均能正常出苗,均具有一定耐盐性,中苜3号、中苜1号和中兰2号、龙威耐盐性较好。综合分析可得,中兰2号、龙威和公农1号这3个品种的丰产性、适应性、耐盐性等综合性状优良,适宜在嘉峪关市中轻度盐碱地种植。     

种植与组培9年的转AhDREB1基因毛白杨耐盐性比较

为了对栽培9年后转AhDREB1基因毛白杨的耐盐性进行评价,并探究田间种植与组培继代2种不同生长条件对转基因毛白杨耐盐性的影响,以从大田种植9年的转AhDREB1基因杂种毛白杨[(Populus tomentosa×Populus bolleana)×P.tomentosa]中获得的株系(T46-F)和组培继代9年的2个转基因杂种毛白杨株系(T46、T12),以及非转基因杂种毛白杨株系(CK)为试材,通过对外源基因进行PCR检测,发现9年后AhDREB1基因仍然稳定整合在转基因植株中。通过不同浓度的Na Cl胁迫试验,对各株系的相对电导率进行分析,进一步选择测定0.6%浓度Na Cl处理水平下各株系的株高、地径生长量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量、脯氨酸含量和叶绿素相对含量,对不同转AhDREB1基因毛白杨株系的耐盐性进行分析和比较。结果表明,所有株系的相对电导率、MDA含量均随Na Cl浓度增加而增大,但高盐浓度下转基因株系T46-F、T46、T12的相对电导率、MDA含量均显著低于CK。无论是在非盐条件,还是0.6%Na Cl胁迫下,AhDREB1基因的导入均能显著提高毛白杨植株的SOD、POD活性,脯氨酸含量。其中0.6%浓度Na Cl胁迫下,T46-F、T46、T12的SOD活性分别是CK的2.51倍、3.20倍、2.55倍;POD活性分别是CK的1.23倍、1.63倍、1.10倍;脯氨酸含量分别是CK的1.51倍、1.69倍、1.62倍。此外,转AhDREB1基因毛白杨叶绿素含量下降显著低于CK,同时株高、地径生长量显著高于CK。组培继代9年的转基因株系的脯氨酸含量、株高生长量显著高于在大田种植9年的转基因毛白杨,而相对电导率显著低于大田种植转基因株系,说明组培继代培养更有利于保持转基因毛白杨的耐盐性。综上可知,转AhDREB1基因显著提高了毛白杨的抗氧化酶活性,调控渗透调节物质的积累,从而减轻细胞膜的氧化损伤,降低了相对电导率,提高了毛白杨的耐盐性,综合考虑各个指标,各株系耐盐性的大小顺序为T46T12T46-FCK。本研究为通过转AhDREB1基因提高植物耐盐性提供了理论参考。     

干旱和盐胁迫对花生干物质积累及光合特性的影响

为明确干旱和盐胁迫对花生生长发育及光合特性的影响,以花育25为试验材料,采用盆栽试验,设置正常供水(75%田间最大持水量,CK)、中度干旱胁迫(45%田间最大持水量,D)、盐胁迫(75%田间最大持水量,土壤含盐量0.3%,S)、旱盐胁迫(45%田间最大持水量,含盐量0.3%,DS)4个处理,研究开花期干旱和盐胁迫对花生光合特性和干物质积累的影响。结果表明,与CK相比,中度干旱胁迫降低了花生叶片的相对含水量、净光合速率(Pn),增加了叶片的SPAD值、光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(Rd);盐胁迫降低了花生叶片的相对含水量、Pn和SPAD值,增加了LCP和Rd;随着胁迫时间的延长,DS处理的叶片相对含水量、Pn、SPAD值、LCP和Rd的变化趋势与盐胁迫基本一致。干旱胁迫结束复水10 d后,D处理的各项指标与CK无显著差异;但旱盐胁迫与盐胁迫间差异显著,干旱胁迫结束复水10 d时,旱盐胁迫的叶片相对含水量和Pn分别较盐胁迫降低1.57%、16.67%,LCP和Rd较盐胁迫分别升高78.07%、45.78%。旱盐胁迫降低了花生主茎高、侧枝长和植株干重的V_max(最大生长速率)和T_m(V_max出现时间),单株荚果产量较CK降低41.10%。干旱和盐胁迫对花生单株产量和出米率存在显著的交互作用,旱盐互作加剧了盐胁迫对花生植株生长的危害,因此盐胁迫下种植花生应在开花期及时灌水、防止盐分和干旱双重胁迫。本试验结果为盐碱地花生种植的合理灌溉和高产稳产提供了理论指导。