干旱—低温交叉逆境下小麦渗透调节能力的变化与交叉适应的关系

利用砂培的方法研究了3个抗旱、抗寒性不同小麦品种在干旱、低温交叉逆境下渗透调节物质及渗透调节能力的变化与交叉适应的关系.结果表明,3个小麦品种经适度的干旱、低温单一逆境处理后,可溶性糖、脯氨酸、游离氨基酸和可溶性蛋白质的含量均升高,表现出了一定的渗透调节能力;经交叉逆境(干旱+低温,低温+干旱)处理后,上述几种渗透调节物质含量进一步升高,渗透调节能力明显增强(晋麦47渗透调节能力分别升高了66.38%和51.27%;郑引1号分别升高了71.77%和71.09%;长武6878分别升高了56.36%和62.91%),质膜相对透性明显降低(与单一逆境相比,晋麦47膜透性分别下降了23.03%和22.94%;郑引1号分别下降了20.27%和8.91%;长武6878分别下降了28.17%和23.44%).同时从实验数据可见在逆境条件下,抗性品种的渗透调节能力显著高于敏感品种.上述结果表明植物对不同逆境的适应存在着某些共同的生理基础,其中在交叉逆境下植物渗透调节能力的增强是交叉适应的可能生理机制之一.     

燕麦幼苗对干旱-低温交叉适应的生理响应及其综合评价

为探讨干旱能否诱导燕麦对低温的交叉适应性,采用20%聚乙二醇6000(PEG)模拟干旱预处理定莜6号幼苗3 d,以未经PEG预处理的幼苗作对照,恢复2 d后进行低温(昼/夜温度8℃/5℃)处理,分别在低温处理的0、1、3、5、7天采取幼苗叶片,测定超氧阴离子(O_2~-)、过氧化氢(H_2O_2)、丙二醛(MDA)、抗坏血酸(ASA)、谷胱甘肽(GSH)、可溶性糖(SS)、可溶性蛋白质(SP)、游离氨基酸(AA)和脯氨酸(Pro)含量及相对含水量(RWC)和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性等14项生理指标及处理7d后植株株高增量和生物量增量,采用主成分分析和隶属函数综合评价燕麦幼苗对干旱-低温的交叉适应能力。结果表明,与对照相比,干旱预处理显著提高了低温胁迫下燕麦幼苗株高增量和生物量增量,O_2~-和H_2O_2等14项生理指标值也发生了不同程度改变。对14项生理指标值离差标准化后进行相关性分析表明,不同变量间存在显著相关性。进行主成分分析提取了5个主成分因子,其方差贡献率依次为38.881%、18.219%、11.238%、9.616%和8.809%,累积方差贡献率达86.763%。第1主成分因子对SS、AA、Pro、O_2~-、H_2O_2、RWC、SOD和APX有较大载荷;第2主成分因子对POD、MDA和GSH有较大载荷;第3主成分因子主要包括CAT和GSH;第4主成分因子主要包括SP和Pro;第5主成分因子主要包括APX和ASA。隶属函数分析5个主成分因子得分值显示,除第1天外,干旱预处理在整个低温处理期间的综合评价值显著高于对照。研究表明干旱能够诱导燕麦对低温的交叉适应性。     

干旱预处理的玉米幼苗对逆境的交叉适应研究

为了研究玉米干旱胁迫后对其他逆境的适应性,以沈单16和T2208幼苗为试验材料,测定了玉米幼苗干旱预处理后分别在干旱、低温、高温和盐渍的环境中处理一段时间后的存活率、幼苗细胞膜相对透性、MDA含量及POD、CAT、SOD活性。结果表明,短期的干旱预处理会提高玉米幼苗对干旱胁迫、冷胁迫、热胁迫及盐胁迫的抗性,增强了作物的抗逆性,幼苗的存活率提高,细胞膜的相对透性降低,MDA含量减少,三种保护酶CAT、SOD、POD活性提高,表明玉米幼苗具有交叉适应能力。     

干旱逆境下药剂处理小麦种子对灌浆期某些生理影响与产量形成的关系

在自然干旱条件下，进行田间小区试验，用1％CaCl2,50 μg/mlGA及其1：1的Ca GA混合剂处理小麦种子，观察对后期生长（灌浆期）某些生理变化与籽粒产量的关系。结果表明，药剂处理对灌浆期叶片含水量、叶绿素含量、光合作用参数、籽粒干物质积累都有不同程度的效应，其中以Ca^2 处理的效果最佳，这些结果与考种参数综合分析是一致的，其原因是籽粒产量不仅受生长后期一些生理活动的影响，也受生长初期的影响，而经Ca GA处理后成苗率高，成穗株数较多，对环境条件变化表现出较强的适应能力。     

小麦-条锈菌互作过程中活性氧及保护酶系的变化研究

 对条锈菌与小麦不同互作体系中组织学特征、活性氧产生及其相关酶系的变化进行了研究。组织学观察表明:非亲和组合相对于亲和组合存在明显差异,表现为菌丝生长受抑,吸器母细胞和吸器形成减少,寄主细胞在接种后18h左右出现过敏性坏死。生化测定结果表明:在非亲和组合中,O₂^-的产生速率和H₂O₂的含量均高于亲和组合,且O₂^-产生速率在接种后12h达到一个峰值,H₂O₂的含量在接种后20和72h出现2个高峰。而在亲和组合中,O₂^-产生速率低于对照或与对照相似,H₂O₂的含量虽然高于对照,但却普遍低于非亲和组合;SOD在亲和组合中的活性总体上要高于非亲和组合;接种24h后,CAT在2种组合中的活性均高于对照,在接种后36和48h时,亲和组合中的CAT活性高于非亲和组合,而在接种60h后又开始低于非亲和组合;POD活性在接种24h后均明显升高,但亲和组合中POD活性增幅大;MDA在非亲和组合中于接种后72h含量明显上升。结果表明,亲和与非亲和组合中条锈菌扩展、活性氧的产生及相关酶活变化都存在明显差异,这些差异与小麦抗锈性的表达可能有密切联系。     

干旱胁迫下桑树活性氧信号传导及转录组分析

对干旱胁迫处理后的桑树幼苗(‘湖桑32’和‘德果1号’)进行ROS信号组织定位和叶的转录组测序,旨在从细胞和分子角度探究干旱胁迫后ROS信号在桑树组织细胞中的分布规律及与之相关的代谢通路和基因调控表达变化。结果表明:在正常情况下桑叶组织细胞中会产生少量的■,而干旱胁迫处理后桑叶组织细胞中ROS积累增多,推测ROS作为一种动态信号分子,会向毗邻细胞或远端细胞进行信号转导,进而与多种信号组分共同完成系统响应表达以调控桑树的生长发育及抗逆性。转录组数据表明:重度干旱胁迫处理后‘湖桑32’有5677个差异表达基因显著多于‘德果1号’(5575),且差异显著基因(DEGs)主要富集在半乳糖代谢、淀粉和蔗糖代谢、果糖和甘露糖代谢、碳代谢等通路中,推测‘湖桑32’的抗旱性与渗透调节物质的合成有关。同时,挑选11个基因进行qRT-PCR验证,其中11个DEGs的表达趋势与对应的RNA-Seq数据一致。研究也发现调控MKK4/5和WRKY22表达的相关基因LOC21384958和LOC21396104,在弱抗旱桑‘德果1号’中分别上调表达0.72(P<0.05)和2.16(P<0.05),而...     

模拟干旱胁迫下冬小麦胚芽鞘长度变化及与抗旱性的关系研究

以6个抗旱性不同的冬小麦品种(系)为材料,通过不同浓度的PEG-6000渗透溶液模拟干旱胁迫处理,研究了小麦苗期的胚芽鞘长度、苗高、主胚根长等性状,并与其在大田及防雨棚控水条件下的产量构成和抗旱性的关系进行分析.结果表明,在不同浓度的PEG-600 0渗透溶液干旱胁迫处理下,小麦苗期胚芽鞘长度在品种间差异显著;产量的抗旱指数与苗期不同干旱胁迫处理下的胚芽鞘长度的相关性分析表明,小麦的胚芽鞘长度与其抗旱指数呈极显著正相关(相关系数为0.9600),抗旱性强的品种胚芽鞘较长,抗旱性弱的品种胚芽鞘较短.在不同程度的干旱胁迫处理下,各品种的胚芽鞘长度变化趋势大致相同 ,因此利用胚芽鞘长度可以在早期对小麦的抗旱性进行鉴选.     

条锈病侵染对小麦抗氰呼吸和活性氧代谢的影响

 以不同抗病性的小麦为材料,观察了条锈病菌侵染小麦幼苗叶片时活性氧代谢和抗氰呼吸发生、运行的变化。讨论了二者在长期病程下的平衡关系。实验显示:接种8d后,感病小麦中H₂O₂含量开始高于抗病小麦,O₂^-·含量变化差异不明显。SOD、CAT和POD活性整体上表现为接种后的前4d有所上升,接种4d之后呈下降的趋势;感病小麦中3种抗氧化酶的活性均高于抗病小麦。条锈菌侵染下小麦幼苗抗氰呼吸容量和运行活性的变化在两类小麦中与H₂O₂的变化一致,在侵染初期上升缓慢,以后迅速上升;aoxl的mRNA水平仅在侵染后4d的幼苗叶片中略有上升,在以后的侵染过程中没有发生显著的变化。我们推测,活性氧可以在多种水平上参与条锈病菌侵染下抗氰呼吸的诱导,而抗氰呼吸也在某种程度上参与小麦在条锈病菌侵染下活性氧的清除与机体的生理保护机制。     

干旱条件下冷型小麦叶片衰老特性研究

选择典型的冷型小麦和暖型小麦为材料,通过测定功能叶净光合速率、群体冠层温度、叶片叶绿素含量、可溶性蛋白及超氧化物歧化酶等指标,研究干旱条件下不同温度型小麦开花后旗叶衰老特性。结果表明,在籽粒灌浆期间,冷型小麦叶片叶绿素含量、净光合速率、可溶性蛋白、超氧化物歧化酶等含量变化明显优于暖型小麦,在籽粒灌浆后期表现尤为明显。因此,在小麦生产中,可以借助群体冠层温度作为衡量小麦代谢的功能指标,为旱地小麦育种和栽培提供理论依据。     

干旱胁迫下壳聚糖对小麦幼苗保护酶活性的影响

用分光光度法测定小麦超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,研究干旱胁迫下喷洒壳聚糖对小麦幼苗保护酶活性的影响。结果表明:各实验组小麦幼苗SOD、POD及CAT活性均高于对照组,干旱期各组小麦幼苗生理特性差异较小,但干旱后实验组恢复情况强于对照组。壳聚糖溶液喷洒对干旱胁迫下小麦幼苗保护酶活性有明显提高作用。     

干旱胁迫对春小麦与小黑麦光合特性影响的比较

通过测定旗叶的叶绿素荧光诱导动力学参数，对小黑麦与春小麦在不同干旱胁迫下的光合特性进行研究。结果表明：小黑麦、春小麦随干旱胁迫的加剧，PSⅡ活性均下降，但小黑麦的变化幅度较小；初始荧光(F0)、非化学猝灭(qN)则有所上升，而小黑麦的变幅较小。反映出小黑麦具有较好的抗旱能力。     

模拟干旱条件下冬小麦品种萌发期抗旱性评价

为了筛选适于华北旱作区种植的优良冬小麦品种,采用PEG-6000模拟干旱环境,评价了119份小麦品种的萌发期抗旱性,并通过加权隶属函数法对供试材料的抗旱性进行综合评价。研究结果表明,供试材料的5个性状均值,处理比对照分别下降了77.3%,40.0%,30.7%,16.7%和78.0%,不同品种间差异明显。19.6%的PEG-6000处理促进了部分材料的主胚根长伸长,包括洛夫林13、汶农14、轮选987等24份材料,这部分种质可能为萌发期对干旱响应比较积极的品种。隶属函数法计算综合评价值(D值)结果表明,其与胚芽鞘长、主根数等各指标抗旱系数的隶属函数值均呈极显著正相关。UPGMA聚类分析可以将试验材料在遗传距离为0.82处供试材料分为两大类。初步筛选出的小麦萌发期抗旱较强的种质为:洛夫林13、汶农14、中国春、漯麦8号、轮选987、泰山22、山农17、泰农18、烟航选2号、中育6号、鲁麦14、泰农6258、泰农2987。     

反相高效液相色谱法测定PEG 胁迫下小麦幼苗中甜菜碱的含量变化

采用胁迫及复水处理不同品种小麦幼苗,甜菜碱提取液经浓缩后分别在阴阳离子交换树脂上纯化,样品用C18反相色谱柱进行分离,流动相为50 mmol/L的NaH2PO4溶液(pH4.45),流速为0.6 mL/min,192 nm波长测定.实验优化了提取温度、时间、色谱离子对等相关影响因素,测定了水分胁迫下小麦幼苗叶片中甜菜碱含量的变化.研究结果发现:在PEG胁迫和复水过程中,随时间的延长,小麦幼苗中的甜菜碱的含量均呈现先增后降趋势,抗旱型小麦能在较短时间内迅速积累大量甜菜碱;甜菜碱的合成与植物抗旱有着密切关系.反相高效液相色谱法测定小麦甜菜碱含量具有准确、灵敏、简便等特点.     

小麦转TaEBP基因株系抗旱特性分析

以2个转TaEBP基因新春9号小麦株系(G9-X1129,G9-X1139)、受体品种新春9号和当地推广品种小偃22为材料,通过PEG-6000人工模拟干旱胁迫处理,调查小麦种子萌发期胚芽鞘、胚根长度和胚根数;采用大田不同水分处理试验,测定转基因小麦不同生育时期的生理生化、形态指标与抗旱指数,以明确其抗旱性。结果表明:(1)在种子萌发期20%(W/V)PEG干旱胁迫条件下,参试材料的胚芽鞘长度、胚根长度和胚根数均比非胁迫时降低,G9-X1129和G9-X1139的降幅较小且均显著高于受体对照新春9号;(2)与受体对照新春9号相比,G9-X1129和G9-X1139具有较高的可溶性蛋白含量和脯氨酸含量;(3)随着干旱胁迫程度的增强参试材料的株高、穗叶距和穗长均有不同程度的降低,但转基因株系株高、穗叶距和穗长降幅显著小于受体对照;(4)G9-X1129和G9-X1139分别比受体对照新春9号增产11.67%和10.19%,其抗旱指数分别为1.18和1.17,两者都属较强抗旱等级,表现出比新春9号更强的抗旱、节水性能;整体上G9-X1129和G9-X1139与小偃22具相对一致的抗旱能力。     

壳聚糖对小麦种子萌发及干旱胁迫下幼苗保护酶活性的影响

采用喷洒不同浓度的壳聚糖溶液处理小麦,测定小麦发芽势、发芽率、干(湿)重、胚根长、胚芽长,及干旱胁迫下超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性.结果表明:壳聚糖处理可提高小麦种子萌发等生理特性;干旱胁迫下小麦幼苗SOD、POD及CAT活性均高于对照组(CK);随着干旱时间的延续,POD活...     

干旱条件下叶片非顺序衰老小麦顶二叶叶绿素荧光特性

以非顺序衰老小麦温麦19、兰考矮早8和豫麦19为材料,以顺序衰老小麦陕229为对照,研究了田间干旱和自然天气条件下小麦扬花至成熟期旗叶和倒二叶叶绿素荧光特性的变化规律。结果表明,无论在田间干旱还是自然天气条件下,扬花至成熟期非顺序衰老小麦温麦19、兰考矮早8和豫麦19,顺序衰老小麦陕229旗叶和倒二叶叶绿素含量(SPAD)、PSII实际光化学效率(ΦPSII)、最大光化学效率(Fv/Fm)、PSII潜在活性(Fv/Fo)均呈下降趋势,而热耗散量子比率(Fo/Fm)呈上升趋势。在花后30天非顺序衰老和顺序衰老现象差异最明显,在干旱条件下,花后30天非顺序衰老小麦温麦19、兰考矮早8和豫麦19旗叶的SPAD、ΦPSII、Fv/Fm和Fv/Fo分别比倒二叶低71.86%、30.43%和40.81%,29.59%、14.84%和20.43%,28.99%、33.33%和31.66%,32.08%、30.4%和52.16%,而Fo/Fm旗叶分别比倒二叶高13.78%、24.56%和35.93%;在自然天气条件下,花后30天非顺序衰老小麦温麦19、兰考矮早8和豫麦19旗叶的SPAD、ΦPSII、Fv/Fm和Fv/Fo分别比倒二叶低44.36%、25.49%和41.75%,21.97%、12.48%和13.74%,24.77%、26.12%和30.86%,27.02%、26.22%和32.81%,而Fo/Fm旗叶分别比倒二叶高11.31%、23.07%和33.95%。顺序衰老小麦陕229的表现正好与此相反。与自然天气条件相比,在干旱条件下叶片的衰老明显加快,旗叶和倒二叶叶绿素荧光特性差异更大,叶片非顺序和顺序衰老现象表现更明显。