独脚金内酯对干旱胁迫‘赤霞珠’葡萄幼苗生长的影响

【目的】探索独脚金内酯对干旱环境下‘赤霞珠'幼苗生长的影响。【方法】以酿酒葡萄‘赤霞珠'实生苗为材料,叶面喷施0.2 mg/L独脚金内酯的人工合成类似物GR24,以喷施蒸馏水为对照,3 d后进行自然干旱处理(停止浇水),采用烘干称重法每天检测土壤相对含水量,分别在自然干旱第4 (水分适宜期)、8 (轻度胁迫期)、12(中度胁迫期)和18(重度胁迫期)天采样,研究独脚金内酯处理后干旱胁迫对葡萄幼苗生长、根系、生物量、叶绿素含量和细胞超微结构的影响。【结果】干旱胁迫过程中,与对照相比,独脚金内酯处理组‘赤霞珠'幼苗叶片变黄、萎蔫的程度均有所减轻,幼苗生长状态更好,株高和茎粗升高,地上部和地下部干鲜质量、根冠比均极显著增加;独脚金内酯处理组‘赤霞珠'幼苗根长、根系平均直径、根系表面积和根体积均极显著提高,根尖数和根分枝数增多;独脚金内酯处理组‘赤霞珠'幼苗叶片相对含水量呈降低趋势,但变化曲线较对照平缓,叶片电导率和相对水分亏缺呈上升趋势,但变化过程也较对照组平缓;随干旱胁迫时间的延长,各处理‘赤霞珠'幼苗叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素含量均呈降低趋势,但独脚金内酯处理组幼苗叶绿素含量的降幅较对照组小。细胞超微结构观察表明,与对照相比,独脚金内酯处理组‘赤霞珠'幼苗叶肉细胞和根尖细胞结构更完整。【结论】喷施独脚金内酯对干旱胁迫下‘赤霞珠'幼苗的生长发育有促进效应。     

缺磷调控水稻根毛生长发育的机制

通过水培试验,研究了正常供磷(300μmol·L~(-1))和缺磷(0μmol·L~(-1))处理下水稻根毛生长、根系分泌物中独脚金内酯含量和根系中生长素水平的变化以及施加外源独脚金内酯和生长素及其抑制剂对水稻根毛生长发育的影响。结果表明,与正常供磷处理相比,缺磷胁迫下水稻的根毛和根系分泌物中的独脚金内酯含量显著增加,而根系中的生长素含量则显著降低。在缺磷条件下施加外源独脚金内酯合成抑制剂(Abamine)能够抑制根毛的生长;施加外源生长素(IAA)对根毛的生长发育没有影响;施加Abamine和IAA条件下水稻根毛的生长情况与单独施加Abamine条件下相似,在正常供磷条件下施加外源独脚金内脂(GR24)能够增加根毛数量,施加生长素运输抑制剂NPA根毛数量没有变化,施加GR24和NPA条件下水稻根毛的生长情况与单独施加GR24条件下相似。由此可以推断,缺磷胁迫下独脚金内酯可能作用于生长素的下游来调控水稻根毛的生长。     

新型植物生长调节剂独脚金内酯生物学功能及应用

独脚金内酯(Strigolactones,SLs)是独脚金醇类化合物的总称,是近年来发现的一类能够调控植物内源性发育过程的信号分子,被称为新型植物生长调节剂。近几年来,对独脚金内酯的研究已经越来越多,新的独脚金内酯类化合物及其功能研究报道较多。综述了最近几年来独脚金内酯生物学功能及在农作物种植方面的应用,并对独脚金内酯的研究方向进行了展望。     

独脚金内酯的生物合成及其调控

为了解独脚金内酯生物合成最新研究进展，本研究以“独脚金内酯”为关键词，检索了2000—2020年NCBI数据库发表的相关文献资料，综述了近20年来独脚金内酯的生物合成通路和相关基因的功能研究进展，并对独脚金内酯在非生物胁迫作用中的功能以及与其他激素的相互作用进行概括。结果表明:1)独脚金内酯生物合成的通路是保存的，并可能与其他通路有交互作用；2)独脚金内酯的功能是多样的，在植物生长和发育的多个阶段发挥作用；3)独脚金内酯生物合成相关基因不仅是生物合成的关键基因，还可以与其他激素互作参与调控作用。在独脚金内酯生物合成及其调控作用的研究取得了重要突破的基础上，今后着重的研究方向可能是在产量形成机制、形态建成以及激素的调控作用机理等方面的研究。     

独脚金内酯抑制因子D53/SMXLs基因的研究进展

独脚金内酯(strigolactones, SLs)是一种新型的植物激素,参与调节植物分枝、生殖发育及叶片衰老等多种生物学过程。D53/SMXLs是独角金内酯信号转导通路中的抑制因子,在独脚金内酯信号转导中起重要作用。介绍了国内外最新关于独脚金内酯信号抑制因子D53/SMXLs的进展,综述了D53/SMXLs的发现、结构、信号转导机制、分子生物学功能及其他功能的研究成果。最后从三方面指出独脚金内酯信号途径有待完善与研究的内容。     

独脚金内酯生物学结构特性、功能基因组学、表观遗传学及应用

[目的]为独脚金内酯相关研究提供参考。[方法]对独脚金内酯研究现状进行简要分析,主要从独脚金内酯的生物合成、功能基因组和表观遗传的角度上进行综述。[结果]发现独脚金内酯作为一类新型的植物激素,在植物与根际之间发挥着重要的作用。这类化合物可以诱导丛枝菌根菌丝分枝以及寄生植物种子的萌发。此外,它与生长素和细胞分裂素一样,参与植株的形态建成。目前,已从拟南芥、水稻和豌豆等植物突变体中鉴定出独脚金内酯代谢的相关酶类:胡萝卜素异构酶、类胡萝卜素裂解双加氧酶以及P450单加氧酶。功能基因组学和表观遗传学为独脚金内酯相关基因的表达调控研究提供了新的方向。[结论]独脚金内酯参与调控植物的生长发育以及植物与微生物的相互作用,已在农业生物领域开始广泛应用,因此,对其开展深入而透彻地研究是非常必要的。     

独脚金内酯合成路径及抗逆性研究进展

独脚金内酯(strigolactone,SL)是一类萜内酯,来源于类胡萝卜素生物合成途径,是通过一系列的酶促反应合成的。但关于独脚金内酯的生物合成路径尚未研究透彻,目前已经了解到D27蛋白、CCD7蛋白、CCD8蛋白、P450蛋白在这一过程中发挥着不可忽视的作用。现已从豌豆、水稻、矮牵牛、拟南芥等多分枝突变体中克隆得到多个与SL合成、传导途径相关的基因。其中,D27、CCD7和CCD8是独脚金内酯合成途径的上游基因,经过双加氧和脱氢,最后在MAX1的作用下生成了5-脱氧独脚金醇。独脚金内酯是一类新型激素,能够诱导根寄生植物种子萌发并且加快丛枝真菌出现分枝,有着阻碍植物分枝生长的作用,从而抵御各种胁迫,对植物的生长具有重要意义。     

转录组和代谢组揭示独脚金内酯缺失影响水稻根和叶中的脂质和黄酮代谢

对水稻的独脚金内酯合成突变体d17及野生型水稻ZH11进行转录组研究,结果表明,在d17的根和叶中的248和441个差异表达基因在脂质代谢路径上出现富集。代谢组检测结果表明,脂质和黄酮类物质的含量在d17突变体和ZH11中表现出显著差异。进一步研究发现,d17中的溶血磷脂和黄酮的含量显著降低,相关基因的表达水平下降,表明独脚金内酯参与调控水稻体内的黄酮和脂质代谢。研究结果可为研究独脚金内酯调控水稻体内次生代谢及生长发育提供参考。     

干旱条件下小麦叶面喷施6——BA和KT对小麦子粒品质和产量的影响

以抗旱小麦品种晋麦33和干旱敏感小麦品种冀麦38为材料，研究了在干旱条件下，小麦扬花期叶面喷施6－BA和KT（两种细胞分裂素）后的小麦收获品质。实验证明，干旱使两个品种的品质均较正常浇水条件下的小麦品质有所下降。全麦粉蛋白含量、面粉面筋含量和面筋质量下降，脂肪酸值上升。小麦叶面喷施6－BA和KT后，全麦粉中蛋白含量、面粉面筋含量和质量上升，面粉脂肪酸值下降。喷施6－BA和KT后收获的小麦与对照小麦制粉后灰分含量都达到了国家特制一等粉标准。     

油菜素内酯对小麦幼苗抗旱性的诱导效应

以商麦1619为材料,在PEG6000模拟干旱条件下,研究不同浓度(0、1、0.1、0.01、0.001 mg/L)油菜素内酯(BR)对小麦幼苗抗旱性的诱导效应。通过测定小麦幼苗抗旱性相关生理指标,比较分析油菜素内酯对小麦幼苗干旱胁迫的缓解效应。结果表明,在干旱条件下,经BR处理的小麦幼苗超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性均提高,丙二醛(MDA)含量降低,相对含水量提高,从而提高了小麦幼苗的抗旱性。其中,0.1 mg/L BR对提高小麦幼苗的抗旱性作用效果最佳。     

外源H_2S对干旱胁迫下小麦旗叶生理特性及籽粒产量的影响

为了探讨外源H2S供体Na HS能否在小麦生育后期提高其抗旱性,在大田盆栽条件下,以豫麦49-198为材料,于小麦挑旗期设置干旱处理,并在叶面喷施不同浓度(0、0.05、0.10 mmol/L)Na HS,测定不同处理下小麦旗叶叶绿素、丙二醛(MDA)、过氧化氢(H2O2)含量及抗氧化酶活性和籽粒产量。结果表明,叶面喷施Na HS可以显著提高干旱胁迫下小麦旗叶叶绿素含量,降低旗叶MDA和H2O2含量,提高旗叶中SOD、POD、CAT活性,进而提高干旱胁迫下小麦单株有效穗数、百粒质量和籽粒产量。其中,干旱胁迫下叶面喷施0.05、0.10 mmol/L Na HS处理小麦籽粒产量分别较不喷施Na HS处理显著提高17.9%、21.4%。综上,外源H2S可以通过提高小麦旗叶的抗氧化酶活性降低MDA等有害物质积累,提高小麦植株的抗旱性,进而增加籽粒产量。     

冠菌素对冬小麦幼苗生长和抗氧化酶活性的影响

[目的]为了分析在20％ PEG模拟干旱条件下喷施浓度为1μmol/L的冠菌素对小麦幼苗形态及抗氧化酶活性等的影响.[方法]以冬小麦品种济麦22和良星99为试验材料,采用室内水培方法,设置4个处理（CK＋ QS,全营养液＋喷施清水;CK＋ COR,全营养液＋喷施COR; PEG＋ QS,PEG处理＋喷施清水;PEG＋ COR,PEG处理＋喷施COR）.[结果]在干旱胁迫条件下,与喷施清水处理相比,喷施浓度为1 μmol/L的冠菌素能显著提高冬小麦株高、根生长量、叶片相对含水量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量以及SOD、POD和CAT的活性.此外,在正常生长条件下,喷施冠菌素也同样能起到促进小麦幼苗生长和提高抗氧化酶活性的作用.[结论]冠菌素作为一种新型植物生长调节剂对缓解干旱胁迫对冬小麦苗期生长的影响具有潜在的应用价值.     

DWARF14响应独角金内酯信号的分子机制

独脚金内酯是一类由类胡萝卜素衍生而来的新型植物生长调节因子,能够从抑制根部分生、诱导侧根形成、促进根毛伸长、介导根部与共生真菌和寄生植物信号通讯等多个方面调控植物生长发育。独角金内酯受体DWARF14(D14)起源于α/β水解酶,其信号转导机制不同于传统植物生长调节因子受体,它遵循新型的"底物-酶-活性分子-受体"识别规律,具有生成和感知生长调节因子活性分子的双重功能。综述了独脚金内酯受体D14结构及信号转导机制最新研究进展。     

拟南芥独脚金内酯突变体叶绿素荧光特性分析

独脚金内酯是新发现的起源于类胡萝卜素生物合成途径的信号分子,调控着植物生长发育中的各种生理过程。为了解独脚金内酯及其信号途径对植物光合特性的影响,以拟南芥Arabidopsis thaliana独脚金内酯合成突变体max1和信号突变体max2为材料,测定叶片的光合色素质量分数及叶绿素荧光特性。结果发现:max1突变体与max2突变体在光合荧光特性存在明显的差异。max1叶绿素质量分数较野生型并没有显著降低,但叶绿素a/b发生了变化,max1突变体叶绿素初始荧光Fo和Y(NO)显著高于野生型,但F_v/F_m,Y(Ⅱ),qP等荧光参数较野生型并没有显著变化。快速光响应曲线发现max1突变体在强光下的ETR,Y(Ⅱ)和QNP等参数低于野生型。而max2突变体叶片的叶绿素a和叶绿素b质量分数显著低于野生型(P0.05),叶绿素荧光参数F_v/F_m,Y(Ⅱ),qP等光化学参数也显著降低,但Q_(NP),q_N等光保护参数显著升高(P0.05)。这些结果说明独脚金内酯可能参与了调控植物光合对环境的适应,而其信号传导蛋白MAX2则可能对植物光系统的建成具有基础作用。     

植物生长调节剂对德抗961产量及株高的影响

[目的]研究植物生长调节剂麦巨金对德抗961小麦产量和株高的影响。[方法]以小麦耐盐品种德抗961为材料,在小麦起身拔节期喷施麦巨金,对小麦产量、穗粒数、千粒重、株高、穗长、穗下各个茎节进行调查分析。[结果]随着喷施麦巨金次数的增加,穗下各个茎节长度缩短越大,尤其是倒二节间和穗下茎,最终显著降低株高;能够改善小麦的产量构成要素,随着喷施次数的增加对穗粒数和千粒重影响越大,最终小麦产量增幅越大。[结论]在小麦起身期间隔14 d连续喷施2次麦巨金效果较好,不仅能够显著降低小麦株高,还能够明显提高穗粒数和千粒重,最终显著提高小麦产量。     

外源喷施磷钾肥对干旱胁迫下小麦千粒重的影响

以西农979为试验材料，采取盆栽试验，设置土壤干旱及正常2个水分处理和外源喷施磷钾肥、清水2个喷施处理，研究外源喷施磷钾肥对干旱胁迫下小麦灌浆进程及千粒重的影响。结果表明：干旱胁迫抑制小麦籽粒灌浆的进行，降低籽粒千粒重。外源喷施磷钾肥可促进籽粒灌浆进程，尤其是弱势粒灌浆，增加了籽粒中淀粉含量，有效缓解干旱胁迫对灌浆的抑制，最终提高了小麦千粒重。     

油菜素内酯对沙棘和紫穗槐苗木水分生理的效应

为了探讨油菜素内酯对林木抗旱水分生理特性的影响,采用盆栽试验,在控水条件下用蘸根和叶面喷施不同质量浓度油菜素内酯的方法,对黄土丘陵区主要造林树种沙棘和紫穗槐苗木的水分状况进行了测定和分析。结果表明,在重度干旱(土壤含水量7%~8%)条件下,0.1~0.4 mg/L油菜素内酯处理的沙棘苗清晨叶水势均显著高于对照(清水处理);0.2~0.4 mg/L油菜素内酯处理的沙棘苗叶片含水量、相对含水量较对照显著提高,而水分饱和亏较对照显著降低。在轻度干旱(土壤含水量12%~13%)和重度干旱条件下,0.1~0.4 mg/L油菜素内酯处理的紫穗槐苗清晨叶水势均显著高于对照;在适宜水分(土壤含水量17%~18%)和重度干旱条件下,0.1 mg/L油菜素内酯处理的紫穗槐苗叶片含水量较对照显著升高;在重度干旱条件下,0.2~0.4 mg/L油菜素内酯处理的紫穗槐苗叶片含水量、相对含水量较对照显著提高。在适宜水分、轻度干旱及重度干旱条件下,0.2和0.3 mg/L油菜素内酯处理的沙棘和紫穗槐苗午间平均蒸腾速率均较对照显著降低。在重度干旱条件下,0.1~0.4 mg/L油菜素内酯处理的沙棘和紫穗槐苗在饱和含水量时的最大渗透势(ψ10π0)和膨压为0时的渗透势(0ψπ)均较对照显著降低;1ψπ00和ψ0π的差值仅用0.1和0.2 mg/L油菜素内酯处理的紫穗槐苗较对照显著降低;膨压为0时的相对含水量(RWC0)和渗透水含量(ROWC0)仅用0.2 mg/L油菜素内酯处理的紫穗槐苗显著降低。以上结果表明,0.1~0.4 mg/L油菜素内酯处理改善了干旱胁迫下沙棘和紫穗槐苗木的缺水状况,提高了两种苗木的抗旱能力。     

喷施海藻酸钠寡糖对小麦幼苗生长发育和抗旱性的影响

以河南省3个优质小麦品种(郑麦101、郑麦129和郑麦3596)为材料,在15%PEG6000水分胁迫条件下,研究喷施海藻酸钠寡糖对小麦幼苗生长发育和抗旱性的影响,为其作为新型植物抗旱剂在农业中的应用提供理论参考。结果表明,干旱胁迫后,3个小麦品种的生长发育均受到明显抑制,苗长、根长和生物量均显著下降,叶绿素含量也显著降低(郑麦101除外)。干旱胁迫后喷施海藻酸钠寡糖,可在一定程度上缓解干旱胁迫对小麦生长发育的抑制作用,苗长、根长和生物量均显著增加,丙二醛和脯氨酸含量显著下降,叶绿素含量(除郑麦101)和部分抗氧化酶活性有所提高。3个小麦品种相比,海藻酸钠寡糖对郑麦129和郑麦3596干旱胁迫的缓解效果好于郑麦101。     

减氮后喷叶面肥在水稻南粳2728上的应用

在水稻生产中,为达到减肥及增产的目的,选用几种常见的叶面肥进行研究。通过开展大田试验,在减氮8%的条件下,以南粳2728为研究对象,共设置6个处理,包括4种叶面肥处理常规对照(磷钾动力)以及清水处理,来探究减氮后于不同时期喷施叶面肥在水稻上的应用效果。结果表明,与常规对照相比,在灌浆—成熟期时,单施粒粒金和清水水稻的叶绿素含量偏低,而将芸苔素内酯和粒粒金混合喷施后水稻的叶绿素含量处于高水平。叶面积只在芸苔素内酯和粒粒金混合喷施下高于对照,其次是单施施倍多的处理,而单施粒粒金叶面积偏低。株高只在单施施倍多的处理下高于对照,而将芸苔素内酯和粒粒金混施可使水稻株高维持在中等高度。从产量结构来看,水稻穗长单施施倍多最长,水稻有效穗只在芸苔素内酯和粒粒金混施高于对照,除清水处理外,几种叶面肥喷施处理千粒重都不低于常规对照,实粒数和结实率都高于对照且在芸苔素内酯和粒粒金混施后达到最高,产量也在该混施处理下达到最高,其次是单施施倍多的处理,单施粒粒金处理水稻产量最低。综上,在芸苔素内酯和粒粒金混施处理下,水稻产量最高,一方面水稻在灌浆后叶绿素含量增加以及叶面积增大,进一步增强水稻的光合作用,从而有利于光合产物的积累;另一方面株高处于中等水平,有效增加了抗倒伏能力,即降低了减产的风险。最终达到了减肥及增产的目的,为水稻生产中喷施叶面肥技术研究提供了理论依据。     

水稻Dwarf 14(D14)基因的生物信息学分析

独脚金内酯是一种新发现的调控植物分枝的植物激素。D14(Dwarf 14)是水稻独脚金内酯信号传导途径中的一个基因,目前尚未明确D14的作用机制。为了推测D14的作用机理,本文对D14的基因及编码蛋白序列进行了相关生物信息学分析,包括构建系统进化树、亚细胞定位、预测蛋白三维结构等。推测D14可能的作用机制是直接水解SLs,并与某些有机分子共同作用介导信号的传导。