铝胁迫下小麦根细胞壁果胶甲酯酶活性的变化及其与耐铝性的关系

研究了2个小麦基因型西矮麦1号(耐性)和辐84系(敏感)在铝胁迫下根尖细胞壁果胶甲酯酶(PME)活性的变化及其与根系对铝毒反应的关系.结果表明,30 μmol·L-1 AlCl3处理6 h和24 h后,小麦根系伸长受到了明显的抑制,但辐84系受抑制更为明显.小麦根系0～10 mm根段的铝含量显著高于10～20 mm根段,且辐84系在0～10 mm根段铝含量高于西矮麦1号.铝胁迫下小麦根尖0～10 mm根段细胞壁果胶糖醛酸含量提高,但辐84系不仅果胶糖醛酸含量较高而且提高幅度更为明显.铝处理下,西矮麦1号根尖果胶甲酯酶(PME)活性无明显变化,但辐84系0～10 mm根段PME活性在铝处理6 h后提高,处理24 h则略有下降.敏感基因型根尖细胞壁PME活性高于耐性基因型,在短期胁迫(6 h)下敏感基因型0～10 mm根段细胞壁PME活性明显提高,在24 h时则略有降低;而耐铝基因型没有明显的变化.上述结果显示,辐84系在无铝胁迫下根尖细胞壁果胶甲基酯酶活性较高,而且在短期铝胁迫下果胶含量和果胶甲基酯酶活性提高幅度较大,增加了细胞壁铝的结合位点,导致较多的铝在根尖积累是其根系伸长受铝抑制程度较高的可能原因.     

铝胁迫下豌豆根边缘细胞和根细胞壁多糖组分含量的变化

 【目的】明确根边缘细胞与根对铝敏感性差异及其与细胞壁多糖组分含量的关系。【方法】以中豌五号为材料,采用雾培法,研究铝胁迫下豌豆根边缘细胞和根细胞壁多糖组分含量的变化。【结果】在4.0 mmol?L-1AlCl3处理24 h后,边缘细胞活性显著降低,细胞活性抑制率达到了19.2%,根系相对伸长的抑制率为10.1%。无铝条件下,边缘细胞的细胞壁果胶、纤维素糖醛酸和总糖含量显著高于根段细胞壁。4.0 mmol?L-1 A1C13处理后,豌豆0～10 mm和10～20 mm根段细胞壁果胶糖醛酸含量提高,边缘细胞提高幅度尤为明显;边缘细胞果胶总糖含量显著提高,半纤维素和纤维素总糖显著降低,而2个根段细胞壁果胶、半纤维素和纤维素总糖含量提高。边缘细胞果胶、半纤维素和纤维素的铝含量显著高于0～10 mm和10～20 mm根段,0～10 mm根段铝含量高于10～20 mm,且在4.0 mmol?L-1 A1C13处理24 h后边缘细胞果胶1铝含量分别是0～10 mm、10～20 mm根段的14.4和17.4倍;同时,边缘细胞细胞壁半纤维素和纤维素多糖较果胶高,且含有相当量的铝。【结论】豌豆根边缘细胞细胞壁果胶含量显著高于2个根段,与铝含量呈显著正相关,显示果胶含量高的边缘细胞与根尖相比对铝毒更为敏感,同时,边缘细胞细胞壁多糖(包括果胶,纤维素和半纤维素)可能与铝的结合有重要作用。     

蓼科植物和油菜根尖细胞壁对铝胁迫反应的比较研究

以3种蓼科植物(酸模叶蓼、杠板归、辣蓼)和2个耐铝性不同的油菜品种(湘油杂3号、赣油杂2号)为材料,研究不同科属及同科植物间根系对铝胁迫的反应与根尖细胞壁糖醛酸含量的关系。结果表明,3种蓼科植物的耐铝性显著强于2个油菜品种,其中以酸模叶蓼耐铝性最强,赣油杂2号对铝最敏感。5种植物0～10mm根段积累的铝显著高于10～20mm根段,且油菜0～10mm根段铝含量显著高于蓼科植物。铝处理后,5种植物根尖0～10mm根段细胞壁果胶、半维生素1、半纤维素2含量提高,赣油杂2号提高幅度尤为明显,且无铝对照和铝处理下,2个油菜品种根尖0～10mm根段细胞壁各组分糖醛酸含量显著高于3种蓼科植物尤其是酸模叶蓼。采用1.0mol/LNH3.H2O预处理根尖2h降低细胞壁果胶甲基酯化程度后,5种植物根尖细胞壁对铝的积累量下降,且以2个油菜品种下降幅度最大。铝胁迫下酸模叶蓼根尖细胞壁果胶、半纤维素1和半纤维素2含量较低且提高幅度最小、果胶甲基酯化程度较高等因素降低了铝在根尖的积累,由此缓解了铝对根系伸长的抑制,可能是其耐铝性最强的重要原因。     

油菜根尖细胞壁果胶含量及其甲基酯化程度与耐铝性的关系

以耐铝性差异显著的2个油菜基因型湘油杂3号(耐性)和赣油杂2号(敏感)为材料,研究了铝胁迫条件下根系生长情况,根尖铝含量,根尖细胞壁果胶含量及其甲基酯化程度与耐铝性的关系。结果表明,湘油杂3号的耐铝性显著高于赣油杂2号;0~5 mm根段积累的铝显著高于5~10 mm根段;距油菜根尖0~5 mm根段,敏感基因型果胶含量高于耐性基因型,且前者根尖及细胞壁对铝的积累量也显著高于后者;采用1.0 mol/L NH3.H2O预处理根尖2 h降低细胞壁果胶甲基酯化程度后,耐性和敏感基因型根尖细胞壁对铝的积累量分别下降了14.5%和19.1%。这些结果表明,细胞壁果胶含量及其甲基酯化程度可能是导致不同油菜基因型根尖及细胞壁铝含量、耐铝性差异的重要原因。     

硼对豌豆根边缘细胞和根细胞壁多糖组分含量的影响

以中豌5号豌豆为试验材料,采用雾培法,研究了加硼条件下豌豆根边缘细胞和根细胞壁多糖组分总糖、糖醛酸以及果胶硼含量的变化.结果表明:加硼后,边缘细胞和根段果胶含量明显增加,且10～20 mm根段加硼后果胶含量增加达到显著水平,根段的半纤维素总糖含量显著降低;边缘细胞果胶糖醛酸含量高于根段,0～10mm和10～20 mm根段细胞壁果胶1(螯合态果胶)糖醛酸含量分别是果胶2的糖醛酸的2.6和2.0倍;边缘细胞果胶硼含量显著高于根段,且边缘细胞和根段果胶1硼含量分别是果胶2硼含量的7.7、6.4和6.2倍.结果显示,豌豆根边缘细胞和根段细胞壁果胶含量与硼含量呈正相关,表明果胶含量高的边缘细胞比根尖更需要硼.且主要与新生果胶相结合.     

铁膜和磷作用对水稻根尖细胞壁耐铝性的影响

试验以铝耐性有显著差异的2个水稻基因型(菲优多系1号与红良优166)为材料,采用水培法,研究铝毒胁迫下铁膜(IP)和3个水平的磷(0、15、30 mg·L~(-1))对水稻生长、根尖细胞壁多糖含量的影响。结果显示,与对照相比,50μmol·L~(-1)铝(Al)处理显著降低水稻根系和地上部干质量,增加根尖Al含量和细胞壁果胶、半纤维素1以及半纤维素2含量,且红良优166的变化幅度大于菲优多系1号。IP+Al处理下菲优多系1号与红良优166的根系干质量分别比Al处理增加27.7%和12.3%,根尖Al的含量分别降低15.6%和33.3%,果胶含量减少了22.6%和29.9%,半纤维素1和半纤维素2的含量也显著降低,而根表Fe含量增加434.5%和265.5%。表明根表铁膜形成降低了根尖细胞壁的果胶、半纤维素1和半纤维素2的含量,减轻铝毒对水稻生长的抑制。与IP+Al处理相比,加磷处理进一步降低根尖细胞壁的果胶、半纤维素1和半纤维素2的含量,当浓度达30 mg·L~(-1)时根伸长受抑程度明显减轻,菲优多系1号的根尖Al含量显著降低。说明磷作用于覆铁膜水稻时,磷诱导水稻根系果胶和半纤维素1、半纤维素2含量降低,进而减少了Al在根尖的积累,缓解铝毒带来的损伤。研究表明外源磷能够强化覆铁膜水稻对铝毒的缓解效应,为提高细胞壁的耐铝作用提供了依据。     

低氮条件下油菜根系伸长与细胞壁组分的变化

以甘蓝型油菜‘中双 11’为材料,设置低氮 LN(0.3 mmol/L NO₃^–)和高氮 HN(6.0 mmol/L NO₃^–)水平,通过营养液培养试验, 探究低氮对油菜根尖细胞伸长分裂过程和细胞壁组分的影响。试验结果表明：低氮处理诱导了油菜根系的伸长,根表面积和根体积的增加, 根冠比和氮生理利用效率均显著高于高氮处理;低氮处理提高了油菜根尖伸长区细胞分裂素含量及成熟区生长素的含量,诱导了伸长区细胞分裂和成熟区细胞伸长;对细胞壁主要组分(果胶、纤维素、半纤维素和木质素)进行定量分析,发现低氮处理显著提高了油菜根系细胞壁中果胶和纤维素的含量,但不同氮水平处理的油菜根细胞壁中半纤维素、木质素含量无显著差异;转录组分析结果表明,果胶含量的增加主要是由于低氮抑制了果胶降解酶相关基因的表达,而纤维素含量的提高主要是因为纤维素合成的增加和降解的减少,同时低氮胁迫下膨胀素相关基因的表达上调也说明低氮促进了细胞壁的松弛,有利于细胞的膨大和分裂。     

铝胁迫对不同耐铝性小麦基因型根尖抗氧化酶活性的影响

以2个小麦基因型鉴-864(耐性)和扬麦5号(敏感)为材料,在水培条件下研究铝胁迫下根系伸长,根尖铝含量,根尖超氧化物歧化酶(SOD) 、过氧化氢酶(CAT) 、抗坏血酸过氧化物酶( APX)活性,丙二醛(MDA)和根尖过氧化氢含量随着时间的变化.结果表明:在30 μmol·L-1 AlCl3胁迫下,随着铝处理时间的增加,小麦根系伸长受到显著抑制,且扬麦5号受抑制程度更为明显.根尖铝含量随着铝处理时间的增加而上升,且扬麦5号显著高于鉴-864.在铝胁迫下,2个小麦基因型根尖SOD、CAT 和APX活性随着处理时间的延长而增加.在铝处理3 h 时,2个小麦基因型根尖酶活性无显著差异;铝处理6 h后,扬麦5号根尖SOD 活性显著高于鉴-864 ,而鉴-864 根尖CAT 和APX 活性显著高于扬麦5号.2个小麦基因型根尖MDA 含量随着铝处理时间的增加而升高,在铝处理3 h 时,2个小麦基因型无显著差异;铝处理6 h 后,扬麦5号显著高于鉴-864 .H2O2 含量随着铝处理时间的延长而上升,以敏感基因型积累较多.可见,与小麦耐性基因型相比,在铝胁迫下小麦敏感基因型根尖SOD 活性较高而CAT、APX活性较低,从而引起H2O2过量积累而导致氧化胁迫,使细胞的脂质过氧化程度加剧,最终严重抑制根系伸长.     

铝胁迫下一氧化氮对大豆根生长抑制的缓解作用

在酸性(pH值5)土壤中,铝毒害是制约农作物生产的主要逆境因子。铝毒通过抑制根系生长,影响作物对水分和营养物质的吸收,最终导致农作物产量下降。以大豆为试验材料,探讨铝胁迫下外源一氧化氮(NO)对铝毒害的调节作用。结果显示,不同铝浓度处理可抑制大豆根的生长及根尖伸长区细胞的伸长,且可诱发根尖丙二醛(MDA)和H_2O_2含量的升高;进一步研究结果显示,NO处理可显著缓解铝抑制的根生长及根尖伸长区细胞的伸长,且降低根尖MDA、H_2O_2含量,提升根尖抗氧化酶活性。表明NO可能通过提高根尖抗氧化能力来缓解铝胁迫对根尖伸长区细胞伸长的抑制,从而改善根系的生长。     

铝胁迫诱导根系分泌异羟肟酸及其对玉米抵御铝毒害的作用

【目的】通过对铝诱导玉米根系分泌异羟肟酸的研究,为揭示玉米的耐铝机制提供理论依据。【方法】选用玉米品种郑单958和泰玉11号,采用水培方法,设置铝胁迫试验,测定它们在铝胁迫下根伸长量、根尖铝含量、根尖胼胝质含量、根系异羟肟酸的分泌量、异羟肟酸解铝毒的相关指标等,分析玉米的抗铝性、铝对根系分泌异羟肟酸的影响及异羟肟酸的解铝毒作用。【结果】与对照（不加铝）处理相比,10 μmol·L^-1铝（AlCl₃）处理后郑单品种幼根伸长显著受阻而根尖铝含量和根尖胼胝质积累量显著增加。根伸长量降低了47.77%,根尖铝含量和根尖胼胝质含量分别增加了226.64%和60.74%。相反,铝处理对泰玉品种幼根伸长、根尖胼胝质积累的影响不显著。虽然20 μmol·L^-1铝（AlCl₃）处理44 h后泰玉品种根系柠檬酸分泌量比对照（不加铝）处理显著增加了41.28%,但处理24 h内2个玉米品种根系柠檬酸分泌量与对照（不加铝）处理的差异不显著,即24 h内铝不能诱导玉米根系分泌柠檬酸。而铝处理24 h后,铝能诱导泰玉根系分泌异羟肟酸（丁布和门布）,且异羟肟酸的分泌量随着铝浓度（10、15和20 μmol·L^-1）的增加和处理时间（3、6、9、12和24 h）的延长而显著增加,但铝（10、15和20 μmol·L^-1）不能诱导郑单品种根系分泌异羟肟酸。与光照条件相比,在黑暗条件下20 μmol·L^-1铝（AlCl₃）诱导泰玉品种异羟肟酸的分泌量显著增加而根伸长也随之显著改善,丁布和门布的分泌量分别增加了40.81% 和72.02%,根伸长量增加了33.15%。与单独20 μmol·L^-1铝（AlCl₃）处理相比,铝溶液中添加丁布（3 mg·L^-1）和门布（3 mg·L^-1）后玉米初生根伸长量显著增加而根尖铝含量显著降低。添加丁布和门布后,郑单品种根伸长量分别增加了14.16%和13.85%,泰玉品种分别增加了16.16%和11.33%;郑单品种根尖铝含量分别降低了39.94%和43.54%,泰玉品种分别降低了39.92%和42.10%。另一方面,20 μmol·L^-1铝（AlCl₃）处理显著增加泰玉品种根和叶片中的异羟肟酸含量。然而,铝胁迫下郑单叶片中的异羟肟酸含量显著降低。【结论】玉米对铝的抗性与异羟肟酸的分泌有关,铝诱导玉米根系分泌异羟肟酸是玉米抵御铝毒害的一种有效机制,而植株叶片中的异羟肟酸含量可能与异羟肟酸的分泌有关。     

麦瘟病与小麦抗麦瘟基因研究进展

小麦麦瘟病,由梨孢菌小麦专化型(Magnaporthe oryzae, sp. Triticum, MoT) 侵染所致,最早于1985年在巴西发现,随后传播到其他南美国家。2016与2017年,麦瘟病登陆亚洲,相继在孟加拉国和印度暴发,对亚洲乃至全世界的小麦生产形成了潜在威胁。近年来,世界各国的科学家对麦瘟病进行了广泛和深入的研究,取得了较大进展。本文对小麦麦瘟病病原菌、侵染过程、流行因素和小麦抗病基因的研究进展进行了综述,并介绍了小麦麦瘟病抗性评价的方法。本研究组研究发现,在人工接种条件下,水稻来源的稻瘟病菌株(MoO)可侵染小麦引起典型麦瘟症状。笔者认为,虽然目前我国还没有麦瘟病发生的报道,但部分地区存在麦瘟病的发病条件,随着全球气候变暖麦瘟病有暴发的可能,需引起高度重视。建议加快麦瘟病发病机理及小麦抗性基因发掘的研究,以提升我国麦瘟病的研究水平,并为预防麦瘟病的发生未雨绸缪。     

不同品系对小麦白粉病的抗性鉴定

通过田间自然发病和人工接种鉴定，对2000年华北北部203份材料中选育出来的抗病性、丰产性好的48份材料再次进行成株期和苗期抗白粉病鉴定，鉴定结果：成株期免疫材料有24份，高抗材料9份，中抗材料6份。苗期无免疫材料，高抗材料31份，中抗材料10份。     

小麦保护性耕作不同秸秆覆盖量试验研究

在小麦免耕播种中,通过设置留15～20cm根茬、50%秸秆粉碎还田、全部秸秆粉碎还田3种秸秆处理方式,并与传统的翻耕进行对比,研究不同秸秆覆盖量对播种质量、群体动态、土壤含水量、土壤温度和产量的影响。试验结果表明,随着秸秆覆盖量的增加,免耕小麦的播种质量、越冬能力、群体动态、产量均受到一定影响;免耕播种能提高前期土壤水分,但前期土壤温度偏低;留根茬的免耕处理产量较翻耕略有降低,而50%秸秆覆盖、100%秸秆覆盖的处理较翻耕减产达10.6%、14.1%,差异极显著。     

中国冬播麦区小麦品种籽粒硬度的变异分析

为了明确小麦新品种(系)籽粒硬度在不同环境下的变异,对65份品种(系)的籽粒硬度在北部冬麦区11个试点,以及43份品种(系)在南方冬麦区4个试点的变异进行了分析。结果表明,不同硬度类型品种所占比例不同,北片硬质品种的比例大于南片,软质和混合品种比例小于南片。北片各点参试品种籽粒硬度均高于南片,其中北片硬质品种的硬度大于南片硬质品种,软质和混合品种的硬度值与南片接近;硬度值最高的是西农8925-13,达99;最低的是WG6,为18。同一小麦品种在不同环境下籽粒硬度存在差异,北片47份硬质品种的硬度在不同地点间变异程度最小,变异系数平均值为7.5%,南片22份软质品种的硬度在不同地点间变异程度最大,变异系数平均值为26.3%;各品种的变异系数以周麦12号最小为2.6%,扬97-65最大为72.7%,各地点变异系数表现出南片各点均大于北片,其中南片江苏白马湖最高达49.7%,北片周口最低为26.7%,因此,品种间硬度在北片各地点较南片稳定。对北片品种(品系)籽粒硬度的基因型、环境及其互作分析表明,硬度主要由品种固定效应决定,基因型×环境互作效应较小,环境影响最小。     

黄淮麦区部分小麦新品系高分子量谷蛋白亚基的组成研究

为了解黄淮麦区小麦品种的高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组成情况及优质亚基分布特点,利用SDS-PAGE电泳技术对39份2005-2006年度参加黄淮麦区区域试验小麦新品系的高分子量谷蛋白的亚基组成、亚基出现频率和品质得分进行研究。结果表明,参加试验的39份小麦新品系中出现了11种亚基和16种亚基组合类型,其中优质亚基2*、14 15和5 10出现频率分别为2.6%、7.7%和17.9%,亚基组合"1,7 8,2 12"和"N,7 8,2 12"为常见类型,其频率分别为20.5%和15.4%。参试的39份小麦品系的G lu-1品质得分在5~10分之间,平均品质得分为7.5,品质水平有所提高;具有较高品质得分亚基组合类型"1/2*,14 15,5 10"以及"1/2*,13 16,5 10"的品系没有出现,但出现了几种新的亚基组合类型,如"1,13 16,3 12"等。说明这些材料亚基组合类型存在一定的变异。在小麦品质育种上,应当注重优质亚基聚合,这对小麦品质改良具有重要作用。     

小麦硝酸还原酶活性杂种优势分析

对21个不同杂交组合旗叶硝酸还原酶活性的杂种优势分析,结果表明,一般中高秆品种间杂种硝酸还原酶活性都有一定的杂种优势,但差异幅度很大(-30.7%～40.7%),15个组合平均为9.9%;具有 Rht_3基因的杂种其硝酸还原酶活性表现为负优势,6个组合平均为-11.83%。显性矮秆杂种小麦可能是抗倒耐肥的高产杂种类型。     

河南部分小麦育种亲本的高分子量麦谷蛋白亚基组成分析

利用SDS-PAGE电泳技术对河南147份小麦(Triticum aestivum L.)品种(系)等育种亲本的高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组成进行了分析.结果表明,这些材料在Glu-A1位点具有3种亚基类型Null(36.73%),1(60.54%)和2*(2.72%);Glu-B1位点具有7种亚基类型7+9(45.58%),7+8(35.37%),14+15(10.20%),6+8(0.68%),13+16(2.04%),17+18(4.76%)和7(1.36%);Glu-D1位点上具有3种亚基类型2+12(51.02%),5+10(40.82%)和5+12(8.16%);亚基组合类型有27种,较丰富,以"N,7+9,2+12","1,7+9,2+12","1,7+9,5+10"和"1,7+8,5+10"亚基组合为主,概率分别为14.97%,12.24%,11.56%和10.88%.     

快灭灵40DF防除小麦田杂草的效果及其对小麦的安全性

快灭灵４０ＤＦ是美国ＦＭＣ公司研制的新型禾谷类作物田除草剂。在小麦４￣６叶期,喷施快灭灵４０ＤＦ２２．５ｇ／ｈｍ＾２对麦田新的优质阔叶草种具有较好的防效,对大巢菜和繁缕的防效为８０％￣８５％,但是对禾本科杂草无效;     

桃麦间作复合群体中桃树对小麦生长发育的影响

桃麦间作条件下,距离桃树较近的冠下区、甚至近冠区小麦幼穗分化延迟,分蘖少,成穗率低,籽粒的灌浆也受到一定的影响,从而造成小麦极显著的减产。通径分析结果表明,在冠下区小麦产量的构成因素中,穗数较低是影响小麦产量的主要因素,其次是穗粒数和千粒重。     

激光对小麦的诱变效果及其在育种上的应用

采用等电聚焦丙烯酰胺凝胶电泳法和微核技术,分析检测了三种激光对小麦L_1代的诱变效应,电冰分析表明:激光确有提高酯酶活性的作用,表现在酯酶带增加、电泳扫描图上反映出峰面扩大且色泽加深;在形态上植株生长健壮;在花粉母细胞分裂间划,微核率比对照增加0.13～1.99％,研究结果还表明,激光能诱发小麦L_1和L_2代性状的变异,对经激光处理后的L_1有促进生长的作用,而且使L_2的部份经济性状产生了变异,如出现的高秆突变率>矮秆突变率,以15 W的CO_2激光处理2分钟的诱变效果最好,我们利用CO_2激光辐射处理小麦干种子,选育出了浙娄3号和浙麦4号新品种。