高羊茅在低氮胁迫下的蛋白组学分析

为了研究高羊茅在低氮胁迫条件下的蛋白水平变化,我们采用iTRAP技术分析了氮胁迫30 d的高羊茅叶片中蛋白组学的变化.一共检测到595个差异蛋白(295个上调,300个下调),分别参与了多个不同的代谢途径.在高严谨筛选标准下,氮代谢,氧化还原反应以及胁迫相关代谢等多个途径的基因被明显上调表达.通过生理生化测定发现,叶绿素,可溶性蛋白以及游离氨基酸的含量显著下降,而过氧化物酶(POD),超氧化物歧化酶(SOD)以及谷胱甘肽合成酶(GS)等活性氧清除酶活性显著升高.采用荧光定量PCR的方法验证蛋白组学数据发现所有挑选的基因都具有相同的变化趋势.分析显著富集的14-3-3基因家族的表达,发现其都能被低氮胁迫诱导,因此胁迫相关的基因可能是调节高羊茅抵抗多种不同逆境的关键基因.本文首次在高羊茅中采用蛋白组学的方法分析低氮胁迫条件下基因的表达变化,获得重要候选基因,并对其应用进行了讨论.     

H2S对弱光胁迫下高羊茅幼苗生理特性和内源激素的影响

为了探讨外源硫化氢（H₂S）在弱光胁迫下对高羊茅（Festuca arundinacea）生理特性和内源激素的调节作用,本文以高羊茅品种Arid 3号为试验材料,在弱光胁迫下分别喷施外源H₂S供体（NaHS）、H₂S清除剂次牛磺酸（HT）、H₂S合成酶抑制剂羧甲基胺半盐酸盐（AOA）和蒸馏水,测定其对高羊茅萌发特性、细胞膜稳定性、根活力和内源激素的影响。结果表明：弱光下施加H₂S显著提高了发芽率、发芽势、活力指数、内源H₂S和脱落酸（ABA）含量,同时降低了丙二醛（MDA）、细胞膜透性和超氧阴离子（O₂^·-）,且较单独遮荫处理分别降低了17.5%,23.0%和11.0%;而施加HT和AOA会抑制内源H₂S的效果。综上,H₂S能够提高弱光胁迫下高羊茅的ABA水平,增强萌发特性,维持细胞膜的稳定性和完整性,从而减轻弱光胁迫引起的细胞膜氧化损伤,提高高羊茅对弱光胁迫的适应能力。     

低氮胁迫对高羊茅IAA生长素代谢组影响的研究

氮是植物生长发育必须的大量元素之一,增施氮肥虽然有利于植物产量的提高,但是不利于土壤的可持续利用。牧草类作物相对于其他农作物受贫瘠土壤胁迫的危害更加严重,然而相应的理论研究还比较滞后。本文以禾本科牧草资源高羊茅为研究对象,利用LC-ESI-MS(液相色谱电离串联质谱)分析了正常和低氮条件下高羊茅叶片中的代谢组分,两种材料中分别稳定检测到1424和1251种代谢产物,利用OPLS-DA(正交偏最小二乘法判别分析)分析方法,鉴别到低氮处理后主要有13种代谢物质的含量发生变化,其中包括了生长素IAA。利用荧光定量PCR的方法检测8个IAA信号途径相关基因的表达,发现其表达在低氮处理后均被诱导,另外通过测定IAA激素的含量,也证实了IAA在高羊茅缺氮处理后升高这一事实。本研究为高羊茅氮缺乏的分子机理提供了重要的线索,也为在生产中通过喷施IAA来缓解植物应对氮缺乏的措施提供了理论依据。     

高羊茅光合作用与激素信号对低氮胁迫的转录组响应

养分胁迫直接影响高羊茅的生长发育,为研究高羊茅对低氮胁迫响应的分子机制,利用Illumina技术从高羊茅幼苗中获得了超过6000万个序列信息,拼接得到72666个unigenes并进行了分析。差异性分析显示,共检测到13112个响应低氮胁迫的基因,其中2346个上调基因,10766个下调基因。GO注释和KEGG显著性富集分析发现,差异基因主要富集在代谢过程、RNA转运、mRNA监测、次生代谢物的合成及胞吞作用通路中。在低氮胁迫下,光合作用相关基因被显著抑制,特别是捕光叶绿素a/b结合蛋白基因,这些基因的下调导致光合活性下降,有机质积累减少;植物激素相关基因大规模上调,表明氮信号与植物激素之间存在反馈调节。qRT-PCR分析表明,选出的差异表达基因与高通量测序结果基本一致。     

高温胁迫下高羊茅生理生化特性研究

高温是制约冷地型草坪草生长发育最重要的生态因子之一。对草坪草高羊茅品种凌志Festucaarundinaceacv.Barlexas进行了高温胁迫下的生理生化研究。结果表明:在42/32℃(昼/夜)的高温胁迫下,植株的生长受到了明显的抑制,随着高温胁迫时间的延长,叶片的相对含水量明显下降;叶绿素含量呈先升高后下降的趋势;可溶性糖含量持续增加,其中胁迫至第5~7天增幅最大;脯氨酸和丙二醛(MDA)含量也逐渐增加,这些生理生化指标的变化可为寻求草坪草抗热种源提供科学的理论依据。     

外源硫化氢对不同弱光下高羊茅形态和生理指标的影响

本研究以冷季型草坪草高羊茅‘Arid3’（Festuca arundinacea Schreb.‘Arid3’）为研究材料,采用室内模拟弱光胁迫,研究喷施外源硫化氢（H₂S）供体硫氢化钠对不同光照强度（100,75,50和25 μmol·m^-2·s^-1）处理下高羊茅形态指标、光合色素、细胞膜透性和内源激素的影响,旨在为耐荫草坪草分子育种提供理论基础。研究结果显示：随着光照强度的降低,高羊茅形态指标和生理指标都不同程度的降低,而喷施外源H₂S供体能够显著提高光合色素含量,降低相对电导率和丙二醛含量（P<0.05）,且在光照强度为50 μmol·m^-2·s^-1和75 μmol·m^-2·s^-1时效果较为显著。同时,喷施外源H₂S供体能够促进适度弱光下高羊茅内源脱落酸（Abscisic acid,ABA）、赤霉素（Gibberellin,GA）和硫化氢含量的增加（P<0.05）。综上,适度的弱光下,外源H₂S通过提高高羊茅内源激素含量,保护细胞膜完整性,增加光合色素含量,提高高羊茅的耐荫性。     

低氮胁迫对不同耐低氮性玉米品种苗期生长和生理特性的影响

以4个不同耐低氮性玉米品种为材料,采用盆栽试验研究低氮胁迫对玉米苗期生长和生理特性的影响。结果表明,低氮胁迫下玉米苗期株高、叶面积、地上部干重、单株干重、氮积累量、地上部氮分配比例及叶绿素、可溶性蛋白等指标均显著下降;根冠比、根系氮分配比例、氮素生理效率、可溶性糖、MDA、脯氨酸和POD等均显著升高,根系干重在各氮水平下差异不明显。低氮胁迫下,耐低氮品种株高、叶面积、单株干重、地上部干重、根冠比、氮积累量、地上部氮分配比例、根系氮分配比例和叶绿素、可溶性蛋白、MDA变化幅度低于不耐低氮品种,而氮素生理效率、可溶性糖、脯氨酸和POD变化幅度则大于不耐低氮品种。与不耐低氮品种相比,耐低氮品种通过保持地上部氮分配比例,较高的叶绿素含量和较大叶面积来维持较强的光合生产能力;通过保持较高的可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸等有机渗透物质含量和较强的POD活性来降低膜脂过氧化伤害,延缓叶片衰老,从而提高了其对低氮环境的适应性。     

高温胁迫下不同激素处理对高羊茅生理生态指标及耐热性的影响

以凌志高羊茅为试验材料,研究在高温胁迫下喷施SA,6-BA和H2O2对其生理生态指标及耐热性的影响。结果表明:(1)喷施6-BA,SA及H2O2对高羊茅草坪草的生态性状有显著的影响,他们都不同程度地减轻了高温胁迫对高羊茅草坪草的伤害;(2)浓度为0.1 mmol/L的SA比浓度为0.5mmol/L和1.0 mmol/L的SA能更有效地减轻高羊茅草坪草由于高温胁迫导致的伤害;(3)浓度为0.01 mmol/L的6-BA在所有处理中效果最好,使得高羊茅草坪草的叶色、质地、盖度、均一性、生长速度、叶绿素含量和净光合速率都明显优于其他种类及浓度的喷施方式;(4)H2O2对提高高羊茅草坪草的抗热性相比另外两种物质并不明显;(5)喷施SA,6-BA和H2O2对高温胁迫下高羊茅光合速率的提高有很大作用。     

高温胁迫对6个高羊茅株系生理指标的影响

在人工气候箱中,对高羊茅品种‘佛浪’（Festuca arundinacea cv. Fine Lawn）原始株系及其辐射诱变后代中筛选的5个优良株系进行高温胁迫,然后通过研究各株系的生理生化指标变化特征,一方面比较6个株系的耐热性,另一方面试图为高温高湿地区鉴定和选育耐热的冷地型草坪草提供一定的理论基础。结果表明,随着高温胁迫时间的延长,各株系的伤害率、丙二醛和脯氨酸含量变化均呈升高趋势;叶绿素含量、可溶性蛋白质含量和超氧化物歧化酶活性整体变化趋势为先升高后降低;可溶性糖含量呈降低的变化趋势。通过隶属函数法对6个高羊茅株系的耐热性进行综合评价,强弱顺序为‘HN001’>‘HN005’>‘HN002’>‘HN006’>‘HN003’>‘HN004’。     

高温胁迫下不同氮肥处理对高羊茅氮代谢的影响

采用盆栽试验,研究了不同氮肥（NO3--N、NH4+-N、NH4NO3-N）处理对高羊茅品种凌志Festuca arundinacea cv. Barlexas在高温38/30 ℃（昼/夜）胁迫下叶片内硝态氮含量、铵态氮含量以及参与氮同化和代谢过程的主要酶活性的影响。结果表明：随着胁迫时间的延长,经过不同氮肥处理的植株中硝态氮含量先升后降,而铵态氮含量呈上升趋势,其中NH4NO3-N处理株的硝态氮含量最高,铵态氮含量最低,NH4+-N处理株的铵态氮含量最高;不同处理株中的硝酸还原酶（NR）活性呈下降趋势,而谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶（GOGAT）活性均呈先升后降的趋势,总体上,NH4NO3-N处理株的NR、GS和GOGAT活性最高;NH4NO3-N和NO3--N处理株的谷氨酸脱氢酶（GDH）活性均呈下降趋势,而NH4+-N处理株的GDH活性呈上升趋势。在试验条件下,经NH4NO3-N处理的高羊茅受氧化胁迫程度最小,耐热性最好,有利于高羊茅越夏和延长其绿期。     

模拟干旱胁迫下镁对高羊茅种子萌发的影响

采用PEG-6000(100,200,300g/L)模拟水分胁迫,研究不同浓度的硫酸镁溶液(0.2,0.4,0.6,0.8g/L)浸种对高羊茅(Festuca arundinacea)种子萌发的影响。结果表明:随着干旱胁迫程度的增加,高羊茅的发芽率,发芽指数,苗长,根长,幼苗鲜重及根鲜重等指标均呈下降趋势。在种子萌发阶段,轻度干旱胁迫(PEG=100g/L)下,硫酸镁浸种对高羊茅种子的萌发促进作用不明显,其发芽率、发芽势、发芽指数与对照差异不显著;中度干旱胁迫(PEG=200g/L)下,0.6g/L的镁使得高羊茅种子的萌发相对最佳,其发芽等指标与对照差异显著(P0.05);重度干旱胁迫下(PEG=300g/L),0.4g/L镁处理明显的促进了高羊茅种子的萌发,其发芽指标与对照差异显著(P0.05),而当镁浓度是0.8g/L时,则抑制了高羊茅种子的萌发。在幼苗的生长前期,轻度干旱和中度干旱胁迫下,0.6g/L镁处理对高羊茅的苗长、根长、幼苗鲜重及根鲜重等生长指标有显著的促进作用;重度干旱胁迫下,0.4g/L和0.6g/L的镁处理使其生长指标高于对照且差异显著(P0.05)。     

盐胁迫对两个高羊茅品种幼苗生长及生理特性的影响

本研究以两个高羊茅(Festuca arundinacea Schreb.)品种‘钛极-2LS’(Festuca arundinacea‘Titanium 2LS’)和‘易凯’(Festuca arundinacea‘Easycare’)幼苗为研究对象,通过盐浓度递增的方式对其进行14 d高盐处理(500 mmol·L^-1 NaCl),测定两个高羊茅品种幼苗的形态、离子含量、光合参数以及抗氧化酶活性等指标,比较其耐盐性差异。结果表明：在盐胁迫下,两个高羊茅品种幼苗地下生物量,K⁺/Na⁺,光合、荧光参数,超氧化物歧化酶活性均显著降低(P<0.05),但‘钛极-2LS’的降低幅度低于‘易凯’;两个高羊茅品种幼苗内可溶性糖和脯氨酸含量增加,但‘钛极-2LS’的增加幅度高于‘易凯’;此外,盐胁迫下过氧化物酶活性在‘钛极-2LS’中呈上升趋势而在‘易凯’中呈下降趋势。综上,盐胁迫下‘钛极-2LS’可以维持相对较高的K⁺/Na⁺和较好的光合能力,积累更多渗透调节物质来缓解盐胁迫引起...     

抗坏血酸对高氮条件下高羊茅草坪草耐热性的影响

本试验以冷季型草坪草高羊茅“猎狗５号”为材料,研究了抗坏血酸对高氮条件下草坪草耐热性的影响。结果表明,抗坏血酸处理显著提高了高羊茅的叶绿素、类胡萝卜素和可溶性蛋白质含量,提高了超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）、过氧化氢酶（ＣＡＴ）和过氧化物酶（ＰＯＤ）活性,显著降低了脯氨酸和丙二醛（ＭＤＡ）含量,进而增加了植株含水量、单蘖干重、绿叶比和单株分蘖数,增强高羊茅耐热性和延缓植株衰老,有利于其安全越夏。     

干旱胁迫对高羊茅航天诱变新品系生理特性的影响及综合评价

为揭示高羊茅航天诱变新品系对干旱胁迫的响应和适应,培育出耐旱性强的新品种。以高羊茅航天诱变新品系12份及其亲本黔草1号高羊茅和贵州主推品种水城高羊茅为材料,采用盆栽试验,在人工气候室进行干旱胁迫处理,测定可溶性蛋白、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性、叶绿素(Chl)生理指标,并应用隶属函数法和灰色关联法对其生理指标及14份高羊茅材料耐旱性进行综合评价。结果表明,可溶性蛋白质随着干旱胁迫程度的增加总体呈上升趋势,SOD、POD、CAT含量随着干旱胁迫程度增加总体呈下降趋势,叶绿素含量随干旱胁迫程度加剧呈下降趋势。5个生理指标在14份材料间均存在显著性差异。利用隶属函数法对14份高羊茅材料进行综合耐旱性评价,SP5-32的平均隶属函数值最大,为0.533,耐旱性顺序为:SP5-32>SP5-75>水城高羊茅>SP5-60>SP5-94>SP5-97>SP5-89>SP5-71>SP5-7>SP5-85>SP5-42>SP5-5>黔草1号高羊茅>SP5-88。利用灰色关联性分析法得出各耐旱指标与耐旱性的关联序为:POD>可溶性蛋白质>SOD> CAT>Chl,关联度在0.55~0.65之间。因此,SP5-32更加适应干旱地区,干旱胁迫下保护酶活性大小、可溶性蛋白质含量与叶绿素含量对高羊茅材料的耐旱性是大致相同的。     

不同盐胁迫对高羊茅种子萌发的影响

用不同浓度的NaCl,Na2CO3,Na2SO4 ,NaCl和Na2CO3 的混合液以及NaCl、Na2CO3和Na2SO4的混合液分别处理高羊茅（Festuca arundinacea）种子,研究不同盐分胁迫对高羊茅种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数以及幼苗根长和苗高的影响。结果表明,低浓度盐处理对高羊茅种子的萌发影响不大,高浓度盐处理显著抑制了种子的萌发。随着盐浓度的升高,高羊茅种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均呈下降趋势,且对幼苗生长和幼根生长的抑制作用加强。高羊茅种子对不同类型盐的耐受性各异,不同盐分对种子萌发的抑制程度为Na2SO4<混合盐(NaCl+Na2CO3+Na2SO4)相似文献   

镉对苗期高羊茅的形态和生理影响

以20份高羊茅(Festuca arundinacea）品种为试验材料,通过测量其形态指标,运用标准差系数赋予权重法,对其进行综合评价。结果筛选出耐镉性较强的高羊茅材料M15和M8,分别采自美国的猎狗5和荷兰的巴弗斯;耐镉性较差的高羊茅材料M5和M11,分别采自荷兰的米斯特拉尔和来自日本的法恩。在此基础上,采用分光光度法,测定了这4份材料的生理指标,过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、叶绿素和脯氨酸（Pro）含量的变化,进一步研究了他们的生理反应。结果表明,随着镉浓度的升高,耐镉性较强的高羊茅材料猎狗5与和巴弗斯POD和CAT含量一直呈上升趋势,而耐镉性较差的材料米斯特拉尔和法恩POD和CAT含量则呈现先升后降的趋势。随着镉浓度的升高,不同材料的叶绿素含量呈下降趋势,不同材料的脯氨酸含量则呈不断上升趋势。     

低温胁迫对高羊茅生长影响的研究

以高羊茅Festuca arundinacea草坪草为材料,设置3种低温处理:-6、5和0 ℃处理8 h,并以室温为对照,然后测定过氧化氢酶（CAT）活性、电解质渗透率、可溶性糖含量、脯氨酸含量和叶绿素含量等生理指标。结果表明,在5 ℃下, CAT的活性在胁迫4 h时活性最大;当温度为0与-6 ℃时,酶的活性随着胁迫时间的延长而急剧下降,温度越低,下降越快。叶绿素含量随着胁迫时间的延长而下降,温度越低下降越快。脯氨酸含量在0与-6 ℃时,随着时间的延长,含量则明显增加。在-6 ℃时, 电解质渗透率明显增大。可溶性糖含量随胁迫时间延长而上升,-6 ℃时,可溶性糖含量明显上升,低温抗寒锻炼能有效增强高羊茅的抗寒性。     

多效唑对盐胁迫下高羊茅耐盐性的影响

应用盆栽控盐的方法,研究施用不同浓度(200mg/L、400mg/L、600mg/L)的多效唑对盐处理(0.8%NaCl)高羊茅草坪草耐盐性的影响。结果表明,高羊茅在盐胁迫下表现出根长降低、生物量减少、相对含水量减少、丙二醛含量增加等一系列变化。施用不同浓度多效唑后,能增加高羊茅生物量,提高根长,促进叶片可溶性糖的积累,保持更高的叶片相对含水量,减少丙二醛的生成,从而在一定程度上缓解了高羊茅的盐害。400mg/L多效唑对增加高羊茅耐盐性的效果最理想。     

多效唑对盐胁迫下高羊茅耐盐性的影响

应用盆栽控盐的方法,研究施用不同浓度(200 mg/L、400 mg/L、600 mg/L)的多效唑对盐处理(0. 8%NaCl)高羊茅草坪草耐盐性的影响.结果表明,高羊茅在盐胁迫下表现出根长降低、生物量减少、相对含水量减少、丙二醛舍量增加等一系列变化.施用不同浓度多效唑后,能增加高羊茅生物量,提高根长,促进叶片可溶性糖的积累,保持更高的叶片相对舍水量,减少丙二醛的生成,从而在一定程度上缓解了高羊茅的盐害.400 mg/L多效唑对增加高羊茅耐盐性的效果最理想.     

盐胁迫对高羊茅生长及抗氧化系统的影响

研究了不同浓度NaCl(0,50,100,200,300 mmol/L)胁迫对高羊茅生长及抗氧化系统的影响。结果表明,中、低浓度(50,100 mmol/L)盐胁迫下,高羊茅生物量和MDA含量与对照组相比没有显著变化;高浓度(200,300 mmol/L)盐胁迫后,生物量明显降低,MDA含量显著升高。抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性随着盐胁迫时间的延长先上升后下降,盐浓度越高3种酶活性下降幅度越大。盐胁迫初期,除类胡萝卜素含量略有上升外,GSH和还原型AsA均有不同程度的下降,随着胁迫时间的延长,3种抗氧化物质含量逐渐降低,200,300 mmol/L盐处理下降明显。