干旱胁迫下中国沙棘脯氨酸含量变化及其关键调控基因的表达模式

干旱胁迫严重影响植物的生长和产量,重度干旱胁迫会导致植物永久萎蔫.发掘中国沙棘的抗逆基因有助于提升植物抗旱性.脯氨酸是植物响应干旱胁迫的重要渗透调节物之一.为了探究中国沙棘中脯氨酸响应干旱胁迫的调节机制,本研究在干旱胁迫下,检测两年生中国沙棘扦插幼苗的叶片相对含水量和脯氨酸等5个抗旱相关生理指标;通过实时荧光定量PCR检测2个脯氨酸调控关键基因的表达量.结果 表明,干旱胁迫下的中国沙棘叶片相对含水量逐渐下降;叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸的含量呈上升趋势,且所有生理指标在复水后较处理前均下降;脯氨酸关键合成基因吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)基因在根、茎、叶中的相对表达量呈现先上升后下降的趋势,而调控脯氨酸分解的脯氨酸脱氢酶(ProDH)基因相对表达量迅速降低.本研究为揭示中国沙棘抗旱机理提供理论依据,同时为植物抗旱育种提供候选基因.     

干旱胁迫对蒲公英渗透调节物质、酶保护系统及质膜水孔蛋白PIP2-3基因表达的影响

为了揭示蒲公英在干旱胁迫下渗透调节和酶保护系统的作用机理以及质膜水孔蛋白PIP2-3基因的表达特征,采用盆栽控水试验,研究了不同干旱胁迫RWC=(90±5)%、RWC=(75±5)%、RWC=(50±5)%下蒲公英渗透调节物质、酶保护系统以及质膜水孔蛋白基因的相关表达。结果表明:随着干旱胁迫的加重,蒲公英叶片中的可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨酸的含量显著增加,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)的活性显著提高,在轻度胁迫(MS)中呈持续上升的趋势,重度胁迫(SS)中则呈现先升高后下降的趋势(可溶性糖除外);质膜水孔蛋白PIP2-3基因的相对表达量上调,轻度胁迫(MS)显著高于重度胁迫(SS)。复水7 d后,渗透调节物质的积累以及SOD的含量下降,但仍显著高于CK,POD、CAT的含量以及质膜水孔蛋白PIP2-3基因的相对表达量恢复正常,说明在干旱胁迫条件下蒲公英通过增加渗透调节物质的积累,提高酶保护系统的活性来增强植株的抗逆性,上调质膜水孔蛋白基因的相对表达量来加强水分运输能力。     

干旱胁迫和复水对扁蓿豆幼苗生理特性的影响

采用温室模拟干旱胁迫-复水法,研究不同干旱程度对6份扁蓿豆种质材料幼苗生理特性的影响,分别于连续干旱胁迫1,4,7,10 d以及复水2 d后,对其叶片相对含水量、细胞膜透性、丙二醛含量、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量5个抗旱生理指标进行测定分析,结果表明:扁蓿豆叶片相对含水量随干旱胁迫程度增强而降低,在复水后快速恢复;细胞膜透性、丙二醛含量及可溶性蛋白含量随干旱程度的增加而升高,而脯氨酸含量则呈先下降后上升的趋势;5个生理指标中脯氨酸含量对干旱胁迫最敏感。采用欧氏距离法对5个生理指标进行综合聚类分析,将6份扁蓿豆种质材料划分为3个抗旱等级,即相对抗旱的包括MR4和MR5;中等抗旱的包括MR1、MR2和MR3;对干旱胁迫最敏感的是MR6。     

基于VIGS技术的小麦干旱响应基因TaEF-1α的功能研究

为了进一步研究Ta EF-1α基因在小麦响应干旱胁迫中的作用,首先在正常灌水和干旱胁迫2个处理下对Ta EF-1α基因在转录水平上的表达量进行了验证,并利用VIGS(Virus induced gene silencing)技术将Ta EF-1α基因进行沉默,对其功能进行研究。结果表明,Ta EF-1α基因在m RNA水平上的表达量与其蛋白水平上的变化趋势一致,均受干旱诱导上调表达。与正常灌水且未进行VIGS沉默处理的植株相比,干旱处理且未进行VIGS沉默处理的植株中Ta EF-1α基因表达量极显著升高,其叶片相对含水量也极显著降低、相对电导率和丙二醛(MDA)含量则极显著升高;干旱条件下,与未进行VIGS沉默的对照植株相比,VIGS沉默后的植株中Ta EF-1α基因表达量极显著下降,其叶片相对含水量也极显著降低、相对电导率和丙二醛(MDA)含量则极显著升高,植株表现出叶片下垂、对干旱胁迫敏感的表型。综合干旱处理和VIGS沉默Ta EF-1α基因后小麦植株的表型和生理指标变化,说明干旱胁迫诱导小麦植株中Ta EF-1α基因上调表达,敲低Ta EF-1α基因表达后小麦抗旱性显著下降,因此,Ta EF-1α基因在小麦响应干旱胁迫中可能发挥了重要作用。     

粉葛生理特性对干旱胁迫的响应

为探究粉葛(Pueraria montana var. thomsonii)对干旱胁迫的生理响应机制,本研究以粉葛植株为试验材料,通过盆栽形式和自然耗水与人工补水相结合的控水方法,分别设定了3个不同水分梯度。结果表明：干旱胁迫会抑制粉葛生长,叶片相对含水量和根系活力降低,叶绿素总含量显著增加;超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)酶活性均得到提高,过氧化氢酶(CAT)酶活性在中度干旱胁迫下逐渐增加,重度干旱胁迫下CAT酶活性逐渐降低;叶肉细胞相对电导率显著增加,渗透调节物质浓度增加;总黄酮含量显著升高。单叶面积与POD、叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量和可溶性蛋白含量呈现显著负相关,POD和脯氨酸与总黄酮含量显著正相关。通过相关性分析与主成分分析可知,POD、相对含水量、SOD、类胡萝卜素、可溶性蛋白、CAT和总黄酮在干旱胁迫下表现为较敏感的生理指标。本研究结果可为粉葛节水及优质栽培的生理机制提供理论基础。     

二倍体马铃薯S.phureja种质资源的抗旱性鉴定与综合评价

本研究采用盆栽干旱法,对19个二倍体马铃薯S. phureja种质资源和1个四倍体品种进行抗旱性鉴定,测定了叶片含水量、相对电导率、叶绿素含量、丙二醛含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量等生理生化指标,利用主成分分析和隶属函数分析综合评价其抗旱性。试验结果表明,品种间干旱胁迫响应差异显著,干旱处理下生理生化指标与对照相比差异显著,通过主成分分析和隶属函数分析,筛选出C3、C4、C6、C9、C10这5个二倍体马铃薯抗旱种质。本研究通过多个指标鉴定马铃薯抗旱性可为抗旱育种提供技术参考,鉴定出的S. phureja抗旱种质可为二倍体马铃薯抗旱育种提供材料基础。     

灰色关联度分析在马铃薯抗旱生理鉴定中的应用

以抗旱性不同的6个马铃薯品种为试验材料,采用盆栽方法,应用灰色系统的理论与方法,研究了干旱胁迫条件下马铃薯盛花期部分生理生化指标与抗旱性的关系。通过关联度分析,结果表明,叶片相对含水量、超氧化物歧化酶（SOD）、活性可溶性蛋白含量可作为马铃薯重要的抗旱鉴定指标。脯氨酸含量、过氧化氢酶（CAT）活性也可作为抗旱性鉴定的良好参数。     

干旱胁迫对大豆苗期光合生理特性的影响

为了探明大豆干旱胁迫的生理特性,以‘豫豆19’为实验材料,采用盆栽方式,设置对照(CK),轻度干旱胁迫(L),中度干旱胁迫(M)和重度干旱胁迫(N)4个水分处理水平,研究了不同水分条件下大豆幼苗的生理生化响应。结果显示：随着干旱胁迫的加强,叶片中叶绿素含量降低,游离脯氨酸含量逐渐增加,可溶性糖含量显著升高。随着干旱胁迫时间的延长,叶片中丙二醛含量呈升-降-升的变化趋势,超氧化物歧化酶(SOD)活性呈现先增加后降低的变化趋势。干旱胁迫下,大豆的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)显著降低(P<0.05);水分利用效率(WUE)在轻度水分胁迫条件下有所提高,在中度胁迫下又有一定的下降,在重度胁迫下则明显降低;胞间CO2含量(Ci)在轻度和中度干旱胁迫下降低而在重度干旱胁迫下又明显升高,说明在轻度和中度干旱胁迫下,光合速率的下降是由气孔因素造成的;在重度干旱胁迫下光合速率的下降是由非气孔因素造成的。     

‘宝岛蕉’在盐胁迫下的生理响应与转录组分析

为揭示盐胁迫下香蕉的生理特性与转录组变化,以‘宝岛蕉’幼苗为材料,设置盐胁迫和正常(对照)处理,分别测定‘宝岛蕉’叶片相对含水量、叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白、根系活力、MDA、SOD和POD活性,脯氨酸和膜透性等与逆境相关的生理指标的变化,并用转录组测序的方法对差异表达基因进行GO、KEGG等分析。结果显示,盐胁迫下‘宝岛蕉’MDA、SOD和POD变化非常明显,与对照相比,植株受到盐胁迫后的MDA活性升高了2.64倍,SOD活性升高了1.75倍,POD活性升高了1.77倍,而可溶性蛋白、膜透性和可溶性糖含量升高较少,相对含水量和叶绿素含量降低也不显著。转录组分析结果表明,与对照相比,盐胁迫处理样品上调基因1 113个,下调基因2 265个,对差异基因进行GO注释和功能富集性分析,有3 378个差异基因注释到数据库中。KEGG分析结果表明,有691个DEGs分布在19个代谢途径上。盐胁迫条件下共注释到48个差异表达转录因子,包括WRKY、MYB、NAC和bHLH等多种类型。研究结果为候选抗性基因的挖掘和筛选奠定了理论基础。     

栽培稻叶结构、水分生理与抗旱性关系研究

摘 要：增强栽培稻品种的抗旱性是稻作节水生产的重要途径。稻作种质资源抗旱相关指标的研究是改良稻作品种抗旱性的重要依据。选择抗旱性差异明显的四种类型稻作种质,采用三种干旱胁迫方式,对孕穗期植株叶片的叶肉厚、中脉粗、叶片相对含水量及叶片保水率进行了考察,分析稻作种质在三种处理下各性状相互之间的内在关联及其与品种抗旱性的关系;结果表明叶肉厚、中脉粗、叶片相对含水量及叶片保水率在干旱胁迫下均表现为旱稻类型高于水稻类型。轻度干旱下的叶肉厚与成熟期生物量抗旱指数DRIm2-B极显著相关,与孕穗期生物量抗旱指数DRIm2-H显著性相关。重度干旱下的中脉粗与DRIm2-B极显著相关,重度干旱下的叶片保水率与重度干旱产量抗旱指数DRIm2-Y显著相关,中脉粗和叶片相对含水量在四种种质类型中差异不明显;孕穗期叶肉厚和叶片保水率可分别作为稻作种质抗旱性研究和评价的两个指标。     

基于温度植被干旱指数的曲靖市干旱监测研究

本研究利用MODIS归一化植被指数(NDVI)和地表温度(Ts)产品数据,构建Ts-NDVI特征空间,计算温度植被干旱指数(TVDI),分析评价云南曲靖市2010—2012年的干旱时空分布状况。结果表明,2010年曲靖市遭遇了非常严重的干旱灾害,受灾面积高达研究区总面积的80%以上,基于TVDI指数的旱情动态监测方法适合云南省曲靖干旱监测。本研究建立的温度植被干旱指数模型提高了干旱监测的实用性,在曲靖市干旱监测上具有很好的适应性,可以广泛应用到该地区干旱监测研究中,为曲靖的农业防灾减灾能力和可持续发展提供科学保障。     

水稻抗旱生理及抗旱相关基因的研究进展

干旱缺水是影响水稻生长发育的重要逆境因子。干旱胁迫会诱导水稻特定基因表达，这些基因的表达和调控能使水稻抵御干旱胁迫的伤害。筛选和培育抗旱的水稻品种不但可在很大程度上节约用水，而且有利于增产稳产和减少环境污染。在此，简要概述了水稻抗旱生理、抗旱机制和抗旱相关基因一些进展，为提高水稻抗旱性和抗旱育种提供相关参考。     

水稻抗旱生理生化及其相关基因研究进展

干旱胁迫是影响水稻生长发育的重要环境因素之一。水稻在干旱胁迫条件下,产生相应的生理变化并诱导特定相关基因的表达,这些生理变化与相关基因的表达减少了水稻在干旱胁迫条件下带来的伤害。选育抗旱新品种不但可以节约水资源,而且有利于提高水稻产量。该文对水稻抗旱生理生化机制和抗旱基因的最新研究进行阐述,为提高水稻抗旱性和抗旱育种提供理论依据。     

谷子种子萌发对模拟干旱胁迫的响应及其耐旱性综合评价

谷子[Setaria italica(L.)Beauv]是一种优良的抗旱作物资源,在农业中具有重要的地位.但近年来,随着全球气候的变暖,水资源严重短缺,在栽培区域年降水量为250～450 mm,十年九春旱.急需选育出一些高抗旱性的材料.本研究以9个谷子材料为试材,以不同渗透势的PEG-6000溶液模拟水分胁迫条件,通过测定萌发抗旱指数和活力抗旱指数、相对发芽势、相对发芽率4个指标,研究了9个谷子材料的耐旱能力,并采用模糊隶属法用上述4个指标对9个不同材料的耐旱性进行综合评价.结果表明,9个谷子材料耐旱隶属函数总平均值范围为0.023～0.710.国08-25总平均值最高,耐旱隶属值为0.710,耐旱性最高,赤10-321总平均值最低,耐旱隶属值为0.023,耐旱性最低.     

谷子萌芽期对干旱胁迫的响应及抗旱性评价

为了探索谷子萌芽期抗旱性相关指标,筛选抗旱谷子品种,采用PEG渗透剂模拟干旱胁迫,测定萌发抗旱指数、活力抗旱指数、相对发芽势、相对发芽率、相对胚芽长和相对胚根长6个指标,对20个谷子品种进行抗旱性鉴定。结果表明:活力抗旱指数、相对发芽率、相对发芽势、相对胚芽长和相对胚根长与萌发抗旱指数呈极显著正相关(相关系数分别为0.867**,0.995**,0.997**,0.762**,0.680**),可以作为谷子萌芽期抗旱性鉴定的指标。其中,相对发芽势和相对发芽率可以作为萌芽期抗旱性鉴定的一级指标;活力抗旱指数可以作为萌芽期抗旱性鉴定的二级指标;相对胚芽长和相对胚根长可以作为萌芽期抗旱性鉴定的三级指标。抗旱性评价结果表明,在20个谷子品种中,长农40、晋中208、长生08-2、汾选446、复12、保200302、郑12、长生08-1这8个品种的萌发抗旱指数分别为0.917 3,0.920 5,0.865 1,0.869 9,0.836 6,0.831 3,0.843 0,0.979 5,抗旱性较好。     

抗旱基因在小麦抗旱基因工程中的应用进展

干旱严重影响小麦的生长发育及产量,小麦抗旱育种是保障小麦生产的重要措施,利用基因工程技术提高小麦抗旱性是优于传统育种的有效途径。抗旱基因主要包括调节基因（蛋白激酶、蛋白酶和转录因子基因）和功能基因。目前,已证实的可提高小麦抗旱性的基因主要为转录因子基因CBF/DREB1、MYB、NAC（NAM、ATAF1、ATAF2和CUC2）、HD-Zip和WRKY等和功能基因LEA蛋白基因、甜菜碱合成酶基因和海藻糖合成酶基因等。本文从转录因子基因和功能基因2个方面概述国内外利用基因工程技术提高小麦抗旱性的研究进展,并对目前存在的问题进行分析,以期为小麦抗旱遗传改良及育种提供参考。     

不同花生品种抗旱性鉴定及抗旱指标评价

本研究旨在筛选出抗旱性强的花生品种,为开展花生抗旱品种选育和抗旱基因的功能验证提供研究基础。在干旱胁迫及对照处理下,通过对13份花生品种生理指标和表型的测定和分析,筛选抗旱指标,鉴定品种抗旱性。结果表明,各指标间均存在不同程度的相关性,相关系数在0.070~0.683之间;13个花生品种的CDC值和D值整体趋势一致;主成分分析表明,总生物量、可溶性糖等6个公因子可反映花生抗旱性89.97%的原始数据信息量;聚类分析在阈值为5时,把13个品种分为4个类群（较强抗旱、中等抗旱、敏感和高感品种）,其中L147和L149具有较强抗旱能力。试验结果表明,总生物量、相对含水量、POD、可溶性糖可作为花生抗旱性快速鉴定指标。筛选出抗旱性较强的品种为L186、L147、L221和L149。     

气候条件对气象干旱与农业干旱耦合关系的影响

以多时间尺度SPEI干旱指数代表气象干旱,农业气象观测站观测的多层土壤体积含水量历史数据作为农业干旱的代表因子,在中国东部亚热带季风气候区、中部大陆性季风气候区和西部中温带干旱气候区探究了气象干旱和农业干旱间的耦合关系,并结合时间延迟进行分析。结果显示：中部地区整体相关性最好,西部最差,其中高相关区域在不同气候区有所差异,越干旱的地区与土壤水分更相关的是越长时间尺度的SPEI,西、中、东部站点最优时间尺度分别为9月、6月、4月尺度。土壤表层的降水在一月内即可下渗至50 cm深度并储存在此深度附近,待干旱时补充表层土壤水分。气象干旱和农业干旱均是水分亏缺现象,但是响应时间并不相同,探究其耦合关系对于提升对干旱机理的认识、提高干旱监测水平、助力防旱抗旱具有重要意义。     

抗旱种衣剂对大豆抗旱性及产量性状的影响

为评价两种抗旱种衣剂在大豆上的抗旱与增产作用,开展田间试验,对两种制剂处理下大豆的种子萌发、生长、产量以及与抗旱性相关的指标进行观测。结果表明,两种抗旱种衣剂均有抗旱增产的功能。抗旱种衣剂1号处理下,与对照相比,大豆的种子出苗率提高4.8%,平均株高增加4cm,单株根瘤数量增加13个,产量增加7.3%,净光合速率增加1.4 μmolCO2/(m2·s)。种衣剂2号处理下,大豆的种子出苗率提高5.2%,平均株高增加5.6cm,单株根瘤数量增加65个,产量增加6.3%,蒸腾速率、叶片失水速率下降,根体积、根冠比增加。表明种衣剂2号的抗旱效果更强,种衣剂1号的增产效果更明显。     

水稻种子芽期抗旱性与产量抗旱系数关系分析

通过对3份水稻品种在浓度梯度(W/V)为0,5%、10%、15%,20%,25%,30%的PEG6000溶液胁迫下的发芽势、发芽率、最大胚根长、胚芽长、胚芽鞘长、根冠比和物质转运速率等9个萌发性状指标进行分析研究,筛选出15% PEG浓度为水稻萌芽期杭旱性鉴定浓度,相关性分析发现水稻的杭旱性与发芽率、胚根长、胚芽长、根干重、物质转运速率存在显著相关性,可作为杭旱性鉴定指标,芽期杭旱性鉴定结果与大田产量的抗旱系数之间不存在显著相关性,说明苗期抗旱性不能代表水稻的综合杭旱水平。