表油菜素内酯影响水稻幼苗响应低温胁迫的蛋白质组学分析

表油菜素内酯(2,4-Epibrassinolide, EBR)是一种被广泛研究和应用的油菜素内酯类(brassinosteroids, BRs)植物生长调节剂, 它能有效增强植物对低温的耐受性, 但EBR在蛋白质组水平上对水稻幼苗响应低温胁迫的影响尚不清楚。本研究用0.1 mg L ^-1 EBR和蒸馏水分别浸泡萌发的日本晴种子, 然后提取4°C胁迫培养和26°C正常培养幼苗的总蛋白, 进行质谱非标(label-free)定量分析和平行反应监测(parallel reaction monitoring, PRM)验证。最终共鉴定出5778个蛋白质, 其中, 在有定量信息的4834个蛋白中, 401个上调和220个下调蛋白与EBR影响水稻幼苗响应低温胁迫有关。功能分析和代谢通路富集分析发现, 上调蛋白主要与RNA结合或水解酶活性等分子功能相关, 并富集在碳代谢、叶酸合成和氨基酸生物合成等途径中; 下调蛋白主要与催化活性和氧化还原酶活性相关, 主要涉及卟啉和叶绿素代谢等代谢途径。PRM验证结果和文献证据显示, 分布在碳代谢和苯丙素代谢通路中的NADP-苹果酸酶、过氧化物酶、3-磷酸甘油酸脱氢酶、烯醇化酶、甘油醛-3-磷酸脱氢酶和丙酮酸激酶参与了EBR对低温胁迫水稻幼苗的调控, 提示BRs可通过多种途径影响水稻幼苗对低温胁迫的响应。     

聚乙二醇造成的水分胁迫对水稻根系生长的影响

为分析根系特征与水稻适应水分胁迫的关系,以水稻(Oryza sativa L.)品种金优402为研究材料,用营养液培养方法,研究聚乙二醇(PEG)造成的水分胁迫对植物根系生长的影响.结果表明,经PEG-6000 50 g.L处理5 d的植株,其根干质量和活跃吸收面积增加,直径变粗,鲜质量、相对含水量和根长下降.+PEG处理的根活跃吸收面积比对照平均高6%,最多高47%.水分胁迫对根表面积和分形维数的影响比较复杂.水分胁迫前期根表面积下降,后期根表面积上升并超过对照.水分胁迫1 d后,根分形维数迅速上升并超过对照,水分胁迫5 d后又下降到对照以下,水分胁迫解除后,再次上升.根表面积与根干质量之间呈极显著正相关;根活跃吸收面积与根系相对含水量呈极显著正相关.     

盐胁迫对水稻根系相关性状及产量的影响

以寒地粳稻牡丹江30（MDJ30）与龙稻5（LD5）为材料,分析不同浓度盐胁迫处理对水稻根系形态特征、根系活力、根干重、根冠比及产量的影响。结果表明:与对照相比,盐胁迫下根长、根表面积、根体积、根系活力、根干重均显著下降,且随盐浓度增加下降幅度不断增大。相同盐胁迫处理,耐盐品种LD5的相对根长、相对根表面积、相对根体积、相对根系活力、相对根干重均大于盐敏感品种MDJ30。与对照相比,盐胁迫下根冠比不断下降,且灌浆期S4处理的根冠比显著下降。盐胁迫下,两品种产量均下降,相同盐胁迫下,两品种产量差异显著。相关分析结果表明,各生育时期的根系相关性状与产量均呈极显著正相关,盐胁迫下根系生长受抑制不利于产量的形成。     

耐盐性不同水稻品种根系对盐胁迫的响应差异及其机理研究

为阐明耐盐性不同的水稻品种根系和产量对盐胁迫的响应及其生理特性,以4个耐盐水稻品种和2个盐敏感水稻品种为材料,设置4个不同的盐浓度处理(0.0、1.0、2.0和2.5g/kg)。结果表明,与盐敏感水稻品种相比,耐盐水稻品种能够耐受更高浓度的盐胁迫(2.5g/kg),且减产幅度较小。耐盐水稻品种具有较高的产量,得益于其较高的总颖花量和结实率,且总颖花量对产量的影响最大。与盐敏感水稻品种相比,在分蘖中期、穗分化期和抽穗后15d,耐盐水稻品种在盐胁迫下具有更大的根系总吸收表面积和活跃吸收表面积,更高的根系氧化力,更有优势的根长、根直径和根表面积,较低的过氧化氢含量,较高的脱落酸含量以及更强的固定Na⁺的能力。上述结果表明,分蘖中期、穗分化期和抽穗后15d根系生理性状和形态性状差异会影响水稻产量构成因素中的总颖花量和结实率,进而影响产量,且根干重与根长对总颖花量和结实率的影响最大。这也证实了较发达的根系是水稻具有较强耐盐性的生理基础。耐盐水稻良好的根系生理和形态性状是获得高产的基础。该研究结果对水稻耐盐生理机制研究与水稻耐盐育种有借鉴意义。     

局部根系水分胁迫下氮素形态对水稻幼苗生理特性和根系生长的影响

为了探讨局部根系水分胁迫下不同形态氮素对水稻幼苗氮素吸收、生理特性和根系生长的影响,以水稻品种金优402为材料,设置非胁迫、局部根系胁迫、全根胁迫3种水分条件和全硝、铵硝比为50/50、全铵3个氮素形态,采用PEG模拟水分胁迫的室内分根营养液培养方法,研究其氮素吸收和累积、光合速率、蒸腾速率、气孔导度及根长、根表面积、根体积的变化规律。结果表明,在局部根系水分胁迫下,两侧根系同时供应NH_4~+-N和NO_3~--N最有利于水稻氮素的吸收和累积,两侧根系均单一供应NO_3~--N的水稻氮素吸收和累积量最少;与未受胁迫处理的水稻相比,局部根系胁迫下两侧根系同时供应NH_4~+-N和NO_3~--N的水稻光合速率受影响较小,而气孔导度和蒸腾速率则明显下降。不同氮形态处理间,两侧根系同时供应NH_4~+-N和NO_3~--N的水稻光合速率和气孔导度均为最大,单一供应NO_3~--N的最小。在所有处理中,局部根系水分胁迫下两侧根系同时供应NH_4~+-N和NO_3~--N的水稻WUE最高。在局部根系水分胁迫下,两侧同时供应NH_4~+-N和NO_3~--N的水稻根长、根表面积、根体积绝大多数大于其他2种氮素形态,且受胁迫一侧和不受胁迫一侧根系相差较小。除左右根室均单一供应NO_3~--N的水稻外,局部根系胁迫处理的根长、根表面积、根体积均大于非胁迫处理。研究结果表明,局部根系水分胁迫和氮素形态耦合可以提高水稻幼苗的水、氮素吸收。     

苗期水分胁迫对玉米根系生长杂种优势的影响

以玉米杂交种高油115及其亲本(母本220、父本1145) 为材料, 研究了玉米苗期根系生长的杂种优势及水分胁迫的影响。试验设水分充足、轻度干旱和严重干旱3个处理, 田间持水量分别为75%、55%和35%。结果表明, 在水分充足条件下, 根长(RL)、根表面积(SA)和根干重(RDW)均表现出不同程度的中亲优势和超亲优势, 轻度干旱显著降低了各指标的杂种优势, 而严重干旱则完全抑制了根系生长的杂种优势。根系各性状中, RL的杂种优势最强。在水分充足条件下, 与中等根(根直径0.25~0.45 mm)和粗根(根直径>0.45 mm)相比, 细根(根直径0.05~0.20 mm)的RL、SA及其占总根系比例的杂种优势最高。轻度干旱胁迫虽然降低了根系的杂种优势, 但RL、SA仍表现出显著的超亲优势和中亲优势(粗根的超亲优势除外)。此外, 只有细根RL和SA占总根系的比例在轻度干旱胁迫下具有显著的中亲优势, 说明杂交种可以通过生成较亲本更高比例的细根来抵抗轻度干旱胁迫。     

砷胁迫对苗期水稻光合生理的影响

以水稻品种汕优63为材料,在田间土培条件种植下,采用不同浓度、不同形态砷溶液处理,探讨砷对苗期水稻光合生理特性的影响。结果表明,砷处理后降低了水稻光合作用参数(净光合速率、细胞间隙CO2浓度、蒸腾速率、气孔导度、气孔限制值、叶绿素含量等),且随着砷浓度的升高,其参数下降幅度增大。水稻形态指标测定结果表明,砷处理导致水稻根长、株高增长缓慢,植株干质量积累减少。同时本研究还发现不同形态砷(无机砷、有机砷)处理水稻后,以无机砷对水稻光合特性的影响作用较大。     

低温胁迫对黑龙江省芽期水稻幼苗死苗率的影响

冷害在水稻生产中是导致水稻减产的最大非生物灾害之一。黑龙江省属寒地气候,低温冷害发生频繁,每3～5年便会发生一次冷害。近年损失最大的冷害发生在2002年,导致水稻大面积减产,因为黑龙江是最大的水稻商品粮生产基地,所以这种大面积冷害的发生对水稻商品粮的生产影响巨大。选育耐冷性强的水稻品种是黑龙江省水稻育种的主要目标,在选育耐低温水稻品种的过程中,亲本的选择极为重要,     

干旱胁迫对不同年代谷子苗期根系表型的影响

作为种植于中国西北干旱和半干旱区域重要的粮食作物,谷子具有较高的营养价值。但近年来干旱频发,导致谷子品种退化、品质下降。因根系是运输有机质的重要器官,对植物生长发育的全过程至关重要,选取3个不同年代的6个谷子品种为研究对象,采用土培法人工模拟干旱环境（出苗10天后一组停止浇水至收获;另一组正常浇水,70%±5%FWC）,探究品种更替过程中干旱胁迫对谷子苗期根系表型的影响机理。结果表明,不同年代谷子幼苗根系对干旱胁迫的响应机制存在差异,随年代推进,谷子根系干质量、根长、根表面积和根体积呈先降后升趋势。自20世纪70年代以来,1970s—1980s和2000s—2010s谷子在干旱环境中的生长速率分别显著提升了18.1%和30.1%(P<0.05),根冠比有降低趋势并稳定在0.21左右,根条数稳定在9～10条。干旱胁迫下,1960s—1970s谷子的生物量总干重、根宽度、根总长、根表面积和根体积分别显著降低37.6%、47.9%、36.8%、40.1%和30.6%(P<0.05),根密度无显著差异(P>0.05);1970s—1980s谷子的总干重、根宽度和根条数分别显著...     

玉米自交系苗期对低温胁迫的响应机制研究

为探究玉米对低温胁迫的响应机制,选用抗冷型及冷敏感型自交系各2份,进行玉米苗期3℃、5 d低温胁迫处理,对胁迫处理后的生理生化指标进行检测并分析相关基因表达。结果表明,在低温处理后的恢复生长期,与抗冷型自交系相比,冷敏感型自交系可溶性糖含量、脯氨酸含量、抗氧化酶活性显著降低,远低于处理前水平;冷敏感型自交系的脯氨酸合成途径关键基因ZmP5CS表达量未发生明显变化,而冷敏感型自交系的脯氨酸降解途径关键基因ZmProDH表达量在低温处理第5天达峰值,在恢复生长第3天迅速下降,显著低于处理前水平。同时,在恢复期,冷敏感型自交系抗氧化酶基因表达量显著下降。研究表明,可溶性糖含量、脯氨酸含量的积累以及多种抗氧化酶的共同参与是玉米幼苗抗冷性形成的响应机制,恢复期是其响应机制的关键时期。     

低温胁迫下白菜型冬油菜差异蛋白质组学及光合特性分析

分离鉴定白菜型冬油菜低温差异表达蛋白质, 从蛋白质组角度揭示白菜型冬油菜抗寒机理奠定基础。以强抗寒白菜型冬油菜陇油7号为材料, 采用双向电泳和质谱分析技术, 比较低温(4°C、–4°C)和常温(25°C/20°C)下叶片蛋白质组差异;对差异蛋白进行KO和KEGG功能分析。结果表明,低温下陇油7号生长点下陷、植株匍匐, 气孔处于关闭或半关闭状态。2-DE和PDQuest8.0.1软件分析表明, 常温和4°C低温下叶片蛋白质斑点数分别726、738;相对于常温处理, 4°C低温下陇油7号叶片10个蛋白点特异表达、5个蛋白点未表达;MALDI-TOF-TOF MS质谱分析鉴定出11个蛋白质, 参与碳水化合物代谢、糖代谢、氨基酸代谢、有机酸代谢、核酸代谢、信号转导与细胞通讯等细胞过程。冰晶形态显微观察结果表明低温处理后陇油7号叶片蛋白质提取液中含有高活性抗冻蛋白(antifreeze proteins, AFPs)。鉴定的11个蛋白质中, 有5个蛋白质点与光合作用有关, 低温下陇油7号叶片1,5-二磷酸核酮糖羧化酶(RuBPCase)活性和净光合速率Pn下降。叶片Pn下降与RuBPCase表达抑制和活性降低有关, 非气孔限制是Pn下降的主要因素;高活性抗冻蛋白在白菜型冬油菜抗寒中发挥重要作用。     

水稻植物激素响应低温胁迫反应的转录组分析

植物激素在调节和控制植物生长发育、代谢过程、应对逆境等方面具有重要的作用.为明确水稻苗期植物激素对低温的应答机制,本研究以野生型粳稻品种'中花11'为研究材料,经低温处理后,利用RNA-Seq技术分析植物激素调控水稻幼苗对低温胁迫的应答模式.通过转录组测序,共获得9.9×107条干净的序列,筛选出2 044个差异表达基...     

不同生育时期低温胁迫下水稻耐冷指标变化的研究

以东北地区冷敏感品种东农423、冷钝感品种东农425及中间型品种东农427为试验材料,分别在分蘖期、孕穗期及灌浆期进行冷水灌溉,对水稻叶片的丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)、叶绿素及可溶性糖含量的动态变化进行研究,并用冷水反应指数(CRI)对4个生理指标进行相关分析。结果表明:低温处理下MDA、Pro、可溶性糖3种生理指标的含量呈上升趋势,停止胁迫后含量有所下降;而低温处理下叶绿素含量呈下降趋势,停止胁迫后含量上升。可溶性糖CRI与Pro CRI和叶绿素CRI之间呈显著正相关;MDA CRI与Pro CRI和叶绿素CRI呈极显著负相关;Pro CRI与叶绿素CRI呈极显著正相关;其他指标间相关性不显著。就本试验的3个生育时期来看,孕穗期是低温冷害的敏感时期,在生产上应加强这一时期的冷害预防力度。     

干旱胁迫下磷营养对不同作物苗期根系导水率的影响

通过控制灌水量（正常供水、中度及重度干旱胁迫）的盆栽试验，采用压力室法测定了玉米、小麦和大麦苗期的根系导水率变化,研究了在磷素控制下，旱后复水过程中根系导水率恢复能力。结果表明,不同水分状况下，根系的导水率无磷处理明显小于有磷处理，且随干旱程度的加重，下降加剧；复水过程中，前者的恢复能力显著弱于后者，     

低磷胁迫下水稻不同品种根系有机酸分泌的差异

以4个对低磷反应不同的典型水稻品种（系）为材料，对其在低磷胁迫下根系有机酸分泌这一根系生理特性进行了比较研究。结果表明，低磷胁迫能促使水稻根系分泌更多的有机酸，这在耐低磷品种中表现尤为明显。     

镉胁迫对不同水稻品种苗期光合特性与生理生化特性的影响

为了研究镉抗性不同的水稻品种对镉胁迫的生理生化响应差异,采用水培法,以对镉胁迫相对敏感的水稻品种28占和对镉胁迫相对耐受的水稻品种黄粤占为材料,研究了0(蒸馏水,对照),0.05,0.10,0.20 mmol/L 4种不同镉胁迫浓度对该2个水稻品种种子萌发幼苗期的生物学性状、光合特性和生理生化指标的影响。结果表明:不同镉胁迫处理浓度下,2个供试水稻品种28占和黄粤占的苗高、根长、幼苗鲜质量与幼苗干质量均随镉胁迫处理浓度的增大而减小,其中28占减小相对较显著;镉胁迫条件下,水稻叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和胞间CO2浓度(Ci)均呈不同程度的下降趋势。耐镉水稻品种黄粤占Pn、Gs、Tr和Ci的下降均低于镉敏感型水稻品种28占;气孔限制百分率(Ls)呈增加趋势,且品种间差异不显著。随着镉胁迫处理浓度的增加,2个供试水稻品种28占和黄粤占的幼苗叶片叶绿素含量呈下降趋势,而MDA含量、SOD、POD和CAT等抗氧化酶的活性均随着镉胁迫处理浓度的升高而增大,且镉胁迫处理下黄粤占的MDA含量与各抗氧化酶活性较对照的相对增加值小于28占。结果表明,水稻品种黄粤占种子萌发幼苗期对镉胁迫具有较好的抗性。     

低温胁迫对葡萄叶片及根系细胞亚显微结构的影响

电子显微镜观察结果表明，山葡萄与玫瑰香的叶片及根系细胞亚显微结构无明显差异。在２±１℃低温胁迫条件下，山葡萄叶绿体稳定性强，而玫瑰香叶绿体片层结构排列方向明显改变，但被膜仍保持完整。     

苗期低温胁迫对扬麦16叶片抗氧化酶和渗透调节物质的影响

以扬麦16为试验材料, 利用人工气候箱模拟低温逆境, 研究-4℃、-6℃和-8℃低温胁迫对小麦苗期生长和叶片生理特性的影响。结果表明, 随着处理温度的降低、胁迫时间的延长, 小麦植株由叶尖萎蔫变黄的2、3级冻害加重至叶片全枯的4级冻害, 甚至大部分茎蘖冻死的5级冻害, –4℃和–6℃处理24 h没有发生4级及以上冻害。–8℃处理24 h和48 h后植株5级冻害比例显著增加, 植株死亡率分别为16.7%和39.6%。低温胁迫初期小麦叶片中SOD、POD和CAT活性均呈上升趋势, 随胁迫程度加重, SOD最先表现出下降趋势, POD和CAT变化稍缓, MDA含量增加。苗期低温胁迫使叶片中游离脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量明显高于对照, 且随温度的降低和处理时间的延长呈上升趋势, 表现出对低温逆境的适应性。     

冷水胁迫下水稻幼苗期根系性状的QTL分析

本研究以籼粳交“密阳23/吉冷1号”的F_2∶3 代200个家系作为作图群体，在自然和12℃冷水胁迫下，进行水稻幼苗期根系性状的鉴定，并以利用SSR标记构建的分子连锁图谱为基础，对水稻幼苗期的根数、最大的根长、最大根的根径、根干重、根/苗比等根系性状进行了数量性状位点（QTLs）分析。结果表明，上述根系性状在F₃代家系群均表现为连续分布，认为是由多基因所控制的数量性状。冷水胁迫下，在第1、2、6、11和12染色体上共检测到与根系性状相关的QTL 17个，对表型变异的解释率为5.8%～15.2%，其中与最大根的根径相关，位于第2染色体RM263-RM6区间的qCRD2和位于第11染色体RM21-RM206区间的qCRD11，以及与根干重相关，位于第2染色体RM262-RM263区间的qCRWT2和位于第11染色体RM229-RM21区间的qCRWT11贡献率较大，分别为15.0%、15.2%、10.6%和12.2%。这些基因的作用方式为部分显性或显性或超显性。