不同地理种源红砂幼苗对PEG胁迫的生理响应

以兰州、武威、张掖、酒泉4个地理种源红砂幼苗为试材,研究了不同浓度PEG胁迫对红砂叶片的质膜透性、保护酶活性和渗透调节物质等生理指标的影响。结果表明,不同地理种源红砂的脯氨酸(Pro)含量和可溶性糖(SS)含量均随胁迫浓度的增加而呈先上升后下降的趋势,武威种源渗透调节物质累积较其他种源的多。丙二醛(MDA)含量和质膜透性均随胁迫浓度的增加呈上升趋势,但武威种源增加幅度最小,说明武威种源红砂的组织受伤害较小,抵御干旱的能力较其他3个种源强。活性氧清除酶类(SOD,POD,CAT)活性均是先升高后降低的趋势,武威种源红砂始终比其他3个种源保持较高的POD和CAT活性。但在胁迫状态下植物体内保护酶对体内活性氧的清除能力有一个阈值,超过此阈值,则保护酶活性下降。相关性结果表明,4个地理种源红砂的细胞膜透性与MDA含量呈正相关,与游离Pro和可溶性糖呈极显著正相关(P＜0.01),与酶活性呈负相关。通过综合分析发现, 4个地理种源红砂的抗旱能力依次为:武威种源>酒泉种源>张掖种源>兰州种源。     

PEG胁迫对不同地理种源沙拐枣生理特性的影响

以甘肃省不同地理种源沙拐枣幼苗为试材,采用PEG-6000模拟胁迫方法,研究不同浓度的PEG胁迫处理对沙拐枣幼苗生理特性的影响。结果表明,不同地理种源沙拐枣幼苗的脯氨酸(Pro)含量随胁迫时间的延长而不断增加,可溶性糖含量随时间的延长呈先上升后下降再上升的趋势,丙二醛(MDA)含量随着处理时间延长呈先上升后降低的趋势,超氧化物岐化酶(SOD)活性随时间的延长出现了“M”型的变化趋势,过氧化物酶(POD)活性均是先升高后降低的趋势。3个地理种源幼苗在不同强度PEG胁迫处理下总体变化趋势基本一致,而各胁迫处理间差异显著(P<0.05),脯氨酸含量增加幅度为武威>酒泉>张掖。可溶性糖含量增加幅度为酒泉>张掖>武威。MDA含量增加幅度为武威>张掖>酒泉。SOD活性增加幅度为武威>张掖>酒泉,而POD活性的增加幅度则是酒泉>武威>张掖。不同地理种源沙拐枣的耐旱机制存在差异,而保护酶系统的调节是其对生态环境适应的重要生理反应。     

4个地理种源白刺气体交换特性比较

以金塔、临泽、民勤和兰州九州台4个地理种源白刺为试材,利用Locpro便携式光合仪对其气体交换参数进行了测定,并采用非直线双曲线模型对光响应曲线进行了拟合分析。结果表明,4个种源白刺的净光合速率和蒸腾速率日变化均为单峰型,其净光合速率、气孔导度、水分利用率、光饱和点、光补偿点等气体交换参数在金塔、临泽和民勤3个种源与兰州九州台种源间差异显著,其中金塔种源对高光强利用能力最强,光饱和点为(1 800±68)μmol/m²·s,兰州九州台种源对弱光利用能力显著高于其他种源,光补偿点为(25.52±17) μmol/m²·s。4个地理种源白刺具有高光饱和点低光补偿点,说明其对光照的适应性较强,是阳性植物,属于宽域物种。原来生境水分条件较低的金塔种源表现出较高的光合能力,说明白刺种源光合能力对水分变化具有较高的敏感度。     

铜镍复合胁迫下不同植物形态和生理响应差异

以甘肃金昌主栽的7种植物为材料,采用砂培法,设置不同浓度铜镍处理(0、200、400、800和1600mg/kg),研究其对铜镍胁迫的生理生长响应及耐铜镍性差异.结果表明,随铜镍浓度增加,各植物的株高、地上和地下鲜重、根长、根表面积、根体积、根直径、根尖数均降低,以紫花苜蓿的株高、鹰嘴紫云英的地上鲜重和根尖数、黑麦草的...     

两个海拔分布下红砂叶片对渗透胁迫的生理响应

探讨了2个海拔分布红砂叶片对渗透胁迫的生理响应的差别及其机制,结果表明,在渗透胁迫逐渐加强的条件下,山下的红砂叶片持水力较强,渗透调节物质含量较高,活性氧水平和脂质过氧化产物丙二醛含量较低,可见山下红砂叶片耐渗透胁迫的能力强于山上的红砂;渗透胁迫下红砂各项生理指标变化的相关性分析显示,叶片相对含水量、水势及自由水/束缚水均与MDA含量、O₂^-·产生速率显著负相关, SOD活性与O₂^-·产生速率呈显著正相关。可见,对于九州台山上和山下生长的2组材料,在PEG胁迫加深的条件下,山下的红砂叶片具有较强的渗透调节能力和抗氧化能力,脂质过氧化的水平也较低,产生这些生理响应差别的主要因素可能为2组材料水分状况的不同,即山下红砂叶片束缚水含量较高,在深度胁迫下的保水性较好,且在通常情况下山下红砂叶片较低的相对含水量和水势也可能是其抗渗透胁迫能力较强的重要原因。     

PEG渗透胁迫下藏沙蒿种质资源萌发特性及抗旱性评价

【目的】评价藏沙蒿野生种质材料萌发期抗旱性。【方法】以采自西藏地区不同生境的13份藏沙蒿（Artemisia wellbyi）种质材料为研究对象,设置聚乙二醇（PEG-6000）浓度梯度分别为0、-0.20、-0.40、-0.60和-0.86 MPa共5个渗透胁迫处理,研究PEG-6000渗透胁迫对藏沙蒿材料萌发特性的影响,并采用主成分分析和隶属函数两种方法对其抗旱性进行综合评价。【结果】PEG渗透胁迫降低了藏沙蒿种子的相对发芽势、相对发芽率、相对活力指数和萌发胁迫指数。藏沙蒿在受到干旱胁迫时通过推迟发芽时间、抑制芽长和促进根长来应对干旱胁迫。通过主成分分析,筛选出相对发芽势、相对发芽率、相对根长、相对活力指数和萌发胁迫指数5个抗旱性指标。【结论】主成分分析和隶属函数法综合评价认为,抗旱性较强的种质材料为5、11和4号,抗旱性较弱的为13号材料。     

干旱胁迫下保水剂对盘江白刺花幼苗生长和生理特性的影响

为探究保水剂(SAP)对灌木幼苗生长和抗旱性的影响,以盘江白刺花为试验材料,在盆栽条件下,测定并分析了干旱胁迫下不同保水剂处理对白刺花幼苗生长和生理指标的变化规律。结果表明:干旱胁迫下,施用低浓度保水剂显著增加了白刺花幼苗的株高、茎粗、叶长和叶宽;3种保水剂在施用浓度低于2%时,均可显著增加白刺花幼苗叶片的可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量,提高超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性,增强白刺花幼苗的抗旱性;主成分分析和隶属函数综合评价法分析表明,3种保水剂对白刺花幼苗的保水效果排序依次为:沃特保水剂>钾盐型保水剂>农林抗旱保水剂,且施用2%浓度的沃特保水剂可有效促进白刺花幼苗生长,减轻干旱胁迫对其幼苗的伤害,效果最佳。本研究结果为白刺花节水抗旱栽培提供了一定理论依据,可在栽培有白刺花的喀斯特山区推广使用。     

NaCl胁迫对唐古特白刺幼苗生理指标的影响

为明确唐古特白刺(Nitraria tangutorum Bobr.)对NaCl胁迫的生理响应特征,采用盆栽法研究不同NaCl浓度(25,50,75,100,200,300,400 mmol·L^-1,以0 mmol·L^-1为对照)对其幼苗叶片抗氧化物酶活性及渗透调节物质含量的影响。结果表明:胁迫10,20,30 d后,抗氧化物酶活性随胁迫浓度的增大呈相似的规律性变化,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT) 和过氧化物酶(POD)活性均在低浓度盐胁迫(25~100 mmol·L^-1)时上升,高浓度盐胁迫(200~400 mmol·L^-1)时下降;丙二醛(MDA)含量随盐浓度增加持续上升;脯氨酸(Pro)含量在胁迫10,20,30 d后,均随盐浓度增高而持续上升,同一盐浓度下,10~20 d上升幅度较大、20~30 d上升幅度较小;可溶性蛋白质(SP)含量呈整体下降趋势,可溶性糖(SS)含量在低盐浓度胁迫时上升,高盐浓度胁迫时下降。     

干旱胁迫下白刺花幼苗根系生长和生理特性的响应

近年来干旱频发,严重限制了作物生产和植被恢复。因此,鉴定天然耐旱植物物种具有重要意义。通过对白刺花(Sophora davidii)盆栽苗干旱处理,设置4个干旱梯度,分析干旱胁迫下白刺花根系生长生理指标,发现其根系最先感知到干旱来临,其根长、表面积、体积增加,生长素、赤霉素、脯氨酸、可溶性糖以及丙二醛和过氧化氢含量上升,超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性下降,抗坏血酸过氧化物酶活性上升;在重度干旱下白刺花也未发生严重脱水和幼苗死亡的现象,表明其有较强的抗旱性,适合在半干旱区以及喀斯特地区的生态恢复重建与饲料开发中应用。试验阐明白刺花抗旱的适应机制,揭示白刺花抗旱能力,为白刺花在西部喀斯特地区全方位、立体式产业开发利用提供一定的参考依据。     

酿酒葡萄叶片光合生理特性对干旱胁迫的响应

研究PEG-6000模拟干旱胁迫对酿酒葡萄幼苗光合作用的影响,明确酿酒葡萄在逆境环境中的生理生态适应性,为进一步改善酿酒葡萄生长环境,提高酿酒葡萄耐旱性和水分利用效率提供理论依据。以1年生葡萄幼苗‘霞多丽’为材料,在幼苗期对其进行5个胁迫水平(0%、5%、10%、15%、20%)的 PEG-6000人工模拟干旱胁迫,利用 Li-6400 便携式光合作用系统测定干旱胁迫下的光合生理指标,研究干旱胁迫下供试酿酒葡萄幼苗叶片光合参数的变化。结果表明,干旱胁迫会显著影响酿酒葡萄的水分变化及光合特性。不同胁迫水平下,葡萄幼苗叶片的相对含水量(RWC)随干旱胁迫时间的延长而降低;叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和RuBPase羧化酶活性均随着干旱胁迫时间的延长表现为先升高后降低趋势,且在同一胁迫时间段内,随着PEG浓度的增大,均表现出递减变化趋势;5% PEG和10% PEG处理下,从胁迫开始至结束葡萄幼苗叶片的叶绿素含量、Pn、Gs、Tr、Gi、RuBPase活性均高于对照,表明对光合作用具有一定的促进作用;15% PEG和20% PEG处理下,前期(0-24h)葡萄幼苗叶片的叶绿素含量、Pn、Gs、Tr、Gi、RuBPase活性均高于对照,但中后期(24-96h)均远小于对照,表明对光合作用具有一定的抑制作用。该研究结果对酿酒葡萄在干旱区的生产应用以及抵抗干旱逆境有着比较重要的意义。     

唐古特白刺类黄酮-3-O-葡萄糖基转移酶基因(NtUFGT)的克隆与功能分析

花青素是植物体内重要的黄酮类次生代谢产物,其强大的抗氧化能力对植物抵抗由各种非生物胁迫带来的氧化损伤发挥着重要的作用。本研究基于转录组数据,从唐古特白刺cDNA中克隆得到一个类黄酮3-O-葡萄糖基转移酶基因,将其命名为NtUFGT。该基因开放阅读框长度为1407 bp,编码468个氨基酸,预测该基因编码的蛋白质相对分子质量为51.37 kDa。多重序列比对分析结果显示,其编码蛋白属于UDP-glycosyltransferases蛋白家族。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析了该基因在唐古特白刺中的表达模式,发现该基因的表达具有组织特异性,由高到低依次为花>果实>茎>叶>根;同时该基因能被聚乙二醇(PEG)和脱落酸(ABA)等非生物胁迫强烈诱导表达。构建该基因的真核表达载体pPZP221:35S:NtUFGT,使用花序浸染法转化拟南芥并筛选至T₃代,RT-PCR验证表明,NtUFGT基因在转基因拟南芥3个株系中均明显表达。测定干旱胁迫条件下野生型(WT)和转基因拟南芥(OE株系)生长状况和抗逆相关生理生化指标,结果发现转基因拟南芥生长状况明显优于野生型,根长更长,鲜重和叶绿素含量更高,同时OE株系积累了更多的花青素和总黄酮。与表型一致,相较于WT,OE株系具有更高的抗氧化酶活性[超氧化物歧化酶(SOD);过氧化物酶(POD);过氧化氢酶(CAT)],积累了更多的还原性谷胱甘肽(GSH)和脯氨酸,同时其丙二醛(MDA)、过氧化氢(H₂O₂)含量显著低于WT;基因定量分析结果显示,OE株系拟南芥中抗逆相关基因AtCAT1、AtPOD1、AtRD29A及脯氨酸合成基因AtP5CS的表达量明显高于WT。以上结果说明,NtUFGT能有效提高转基因拟南芥中花青素和总黄酮含量,赋予植物更强的活性氧清除能力和渗透调节能力,从而增强了植物对干旱胁迫的耐受性。     

唐古特白刺质膜Na+/H+逆向转运蛋白基因的克隆与表达分析

土壤中过多的Na⁺会导致植物产生盐害,严重影响植物的生长和发育。质膜型Na⁺/H⁺逆向转运蛋白SOS1介导植物细胞内过量的Na⁺外排,在植物抵御盐胁迫过程中起着重要的作用。唐古特白刺隶属于蒺藜科白刺属,是中国特有的盐生植物,主要生长于西北地区的荒漠或盐渍化荒漠,具有极强的抗逆能力。应用简并RT-PCR及RACE技术克隆获得唐古特白刺Na⁺/H⁺逆向转运蛋白NtSOS1基因(GenBank登录号KC292267)。序列分析显示,该 cDNA全长4 008 bp,包含3 492 bp的开放阅读框,编码分子量为127.59 kDa的蛋白质。疏水性分析预测NtSOS1基因编码蛋白N端具有11个跨膜结构域,C端具有一个面向胞质的长亲水尾部,包含保守环核苷酸结合区域、自我抑制基序及磷酸化位点等多个活性调控结构域。NtSOS1氨基酸序列与葡萄、霸王、拟南芥等植物的SOS1序列同源性较高,分别可达71.77%,68.94%,62.65%。系统发育分析表明NtSOS1基因为质膜型Na⁺/H⁺逆向转运蛋白,与液泡型Na⁺/H⁺逆向转运蛋白属于不同分支。半定量RT-PCR结果显示冷、热、盐和干旱胁迫都可以诱导NtSOS1基因的表达,同时,NtSOS1基因随着盐处理浓度增加呈现出先上升(0~300 mmol/L)后下降(400 mmol/L)的趋势。结合植物的生境特点和NtSOS1表达模式分析,该基因表达水平的升高可能在唐古特白刺适应恶劣生境的过程中发挥积极作用。本研究的开展为利用NtSOS1基因进行作物与牧草改良并深入研究唐古特白刺抗逆分子机制奠定了基础。     

沿阶草不同叶片对土壤铅胁迫的生理生化响应

为了解城市园林地被植物对日益增长的Pb污染的生理生化响应,采用盆栽控制实验,研究了Pb胁迫对沿阶草新生叶片(freshly leaf, FL)、成熟叶片(mature leaf, ML)和老叶叶片(old leaf, OL)超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性以及游离脯氨酸(Pro)和丙二醛(MDA)含量的影响。结果表明,Pb胁迫对沿阶草不同叶片SOD、POD、CAT活性以及游离Pro和MDA含量均有不同程度的影响。在设计的土壤Pb浓度下,沿阶草不同叶片SOD、POD和CAT活性随着土壤Pb浓度的增加表现出先增加后降低的趋势,游离Pro和MDA含量则随着土壤Pb浓度增加而增加,但不同叶片对土壤Pb胁迫的响应存在差异,以FL最敏感,ML次之,OL最不敏感。这表明,沿阶草能适应一定浓度范围的Pb污染胁迫,但不同叶片对Pb污染的响应与适应机制存在差异,FL对Pb胁迫的生理响应更敏感,而OL对Pb污染胁迫的敏感度相对较低。     

不同纬度种群日本结缕草对冷胁迫的生理反应

对不同纬度分布的日本结缕草种质资源耐寒性进行了研究,低温是日本结缕草(Zoysia japonica)冬季生长的主要限制因素。在田间条件下,探讨其对冷胁迫-2℃的生理响应。结果表明,在冷胁迫下,起源于N 35°地区的草坪质量(TQ)显著低于其他纬度地区;起源高纬度地区的日本结缕草丙二醛(MDA)含量较低,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性最高,而起源低纬度地区的过氧化氢酶(CAT)活性最低;SOD和CAT活性与纬度之间呈正相关,而MDA含量与纬度呈负相关。高纬度地区日本结缕草游离脯氨酸(Pro)、可溶性糖(SS)和可溶性蛋白(SP)含量显著高于低纬度地区日本结缕草,并与纬度呈正相关。     

中国芒幼苗对PEG胁迫的生理响应

以 PEG-6000为渗透介质模拟干旱胁迫, 对中国芒(Miscanthus sinensis)幼苗的生理特性进行了研究。随着PEG胁迫时间的延长, 丙二醛(MDA)、相对电导率逐渐升高, 超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)、抗坏血酸(ASA)、谷胱甘肽(GSH)呈先升高后降低的趋势, 但不同浓度PEG胁迫条件下, 各指标的变化幅度不同。低浓度PEG(≤10%)各指标都能基本维持与对照相似的水平;高浓度PEG(≥20%)下, 各指标与对照均差异显著, 这说明中国芒幼苗能忍受低于20%的PEG胁迫, 具有一定的抗旱能力, 但浓度超过20%的PEG会对中国芒幼苗造成严重干旱胁迫, 甚至导致其死亡。     

PEG胁迫下3个多年生黑麦草品种抗性生理研究

利用不同浓度PEG-6000溶液对3个多年生黑麦草(Lolium perenne L.)品种进行不同程度的水分胁迫处理,研究不同浓度PEG处理对各品种叶内游离脯氨酸与丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性和外渗率等生理性状的影响.结果表明:PEG胁迫处理下品种首相叶片相对含水量均最高,叶片外渗率均最低且MDA含量增幅较小,对渗透胁迫的抗性最强,而品种球道的抗旱性最弱;渗透胁迫下各品种叶内游离脯氨酸累积量都明显增加且在渗透胁迫加重时,品种首相叶内脯氨酸含量急剧上升,对渗透胁迫具有较强抵御能力;5%PEG浓度胁迫初期,各品种叶片SOD活性均有所提高,胁迫加重时SOD活性则呈现不断下降趋势;PEG渗透胁迫导致3个多年生黑麦草品种叶片相对含水量下降、细胞膜透性增大、MDA含量增加、脯氨酸含量上升而SOD活性下降,且3个品种对应指标的变化幅度存在差异.     

不同叶型白三叶抗氧化保护及渗透调节生理对干旱胁迫的响应

以大叶型和小叶型白三叶为研究对象,在干旱胁迫及复水条件下,通过测定2种叶型白三叶叶片相对含水量、电导率、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、鸟氨酸转氨酶(OAT)和渗透调节物质(可溶性糖、游离脯氨酸和甜菜碱)等的生理变化,来探讨2种叶型白三叶耐旱机制之间的差异。试验结果表明,随着干旱胁迫时间的延长,2种叶型白三叶叶片相对含水量都呈下降趋势,电导率和丙二醛含量增加,超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性呈先上升后下降趋势,鸟氨酸转氨酶活性急剧升高,渗透调节物质不断积累。但抗旱性较强的小叶型白三叶维持了显著低的膜脂过氧化,显著高的相对含水量、细胞膜稳定性、鸟氨酸转氨酶活性、过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性,渗透调节物质的积累也显著高于大叶型白三叶。复水之后2种叶型白三叶都有不同程度的恢复,但小叶型白三叶恢复较好。