小麦幼苗类囊体膜上结合态多胺对渗透胁迫的响应

研究了渗透胁迫下，小麦品种豫麦18（抗旱性较强）和扬麦9号（抗旱性较弱）幼苗类囊体膜上非共价结合态（noncova—kndy conjugated：NCC）多胺（polyamines：PAs）和高氯酸不溶性共价结合态（perchloric acid insoluble covalently conjugated：PISCC）多胺（PA）含量的变化。发现渗透胁迫下，抗旱性弱的扬麦9号的NCC-亚精胺（sperm／dine：Spd）、PISCC-腐胺（putrescine：Put）和PISCC-Spd下降幅度明显大于抗旱性强的豫麦18；扬麦9号的NCC-精胺（spermine：Spm）含量明显下降，而豫麦18的NCC—Spin含量变化不明显。外源Spd处理明显抑制了渗透胁迫下扬麦9号类囊体膜上NCC—Spd含量的下降，也提高了扬麦9号小麦幼苗的抗性；Spd生物合成的专一性抑制剂MGBG处理，则明显促进了渗透胁迫下豫麦18类囊体膜上NCC—Spd含量的下降，也降低了豫麦18小麦幼苗的抗性。PISCC—PAs生物合成的专一性抑制剂-o-phen处理，促进了渗透胁迫下小麦幼苗类囊体膜上PISCC—PAs含量的下降，而且明显降低了小麦幼苗的抗性。结果表明：小麦幼苗类囊体膜上NCC—Spd、NCC—Spm、PISCC—spd和PISCC—Put水平在胁迫条件下的稳定有利于增强小麦幼苗适应渗透胁迫的能力。     

小麦胚中不同形态多胺含量的变化及其与耐旱性的关系

为解析发育籽粒胚中不同种类和不同形态多胺在小麦耐旱机制中的作用,以强抗旱性的洛麦22和弱抗旱性的豫麦48为材料,于小麦花后第10天施以根际自然干旱、喷施外源多胺及其合成抑制剂处理,研究不同类型多胺含量变化及其与品种耐旱相关生理指标和产量相关性状的关系。干旱胁迫处理10天内,2个品种籽粒胚中游离态腐胺(Put)、亚精胺(Spd)和精胺(Spm)以及酸可溶性共价结合态多胺(ASCC-PA)含量均上升,尤其是豫麦48的游离态Put一直表现为急剧升高趋势。干旱处理前期两品种籽粒中游离态Spd和Spm的上升幅度没有明显差异,处理后期洛麦22中Spd和Spm的上升幅度明显大于豫麦48;两品种胚中的酸不溶性共价结合态腐胺(AISCC-Put)含量前期均较低,到后期洛麦22的AISCC-Put含量上升明显。外源Spd和Spm处理后,不仅显著提升了干旱胁迫后期豫麦48胚的游离态Spd和Spm的含量,并且提高了旗叶相对含水量和籽粒相对干物质增长速率,降低了旗叶相对质膜透性,抗旱性得到改善。MGBG处理强烈抑制了洛麦22胚中游离态Put向Spd和Spm转化,也明显降低小麦的抗旱性。外施菲咯啉显著抑制了干旱胁迫所诱导的AISCC-Put增加,同时也降低了小麦对干旱胁迫的抗性。上述结果暗示花后胚中游离态Put向游离态Spd、Spm和AISCC-Put的顺利转化可以提高小麦抗干旱能力。     

渗透胁迫对玉米幼苗类囊体膜上结合态多胺含量的影响

研究了渗透胁迫下,玉米品种农大108(抗旱性较强)和掖单13(抗旱性较弱)幼苗类囊体膜上非共价结合态(Noncovalently conjugated,NCC)多胺(Polyamines,PAs)和高氯酸不溶性共价结合态(Perchloric acid insoluble covalently con-jugated,PISCC)多胺(PA)含量的变化。发现渗透胁迫下,抗旱性弱的掖单13的NCC-亚精胺(Spermidine,Spd)、PISCC-腐胺(Putrescine,Put)和PISCC-Spd下降幅度明显大于抗旱性强的农大108;掖单13的NCC-Put含量明显上升,NCC-精胺(Spermine,Spm)含量明显下降,而农大108的NCC-Put和NCC-Spm含量变化不明显。外源Spd处理明显抑制了渗透胁迫下掖单13类囊体膜上NCC-Spd含量的下降,也提高了掖单13玉米幼苗的抗性;Spd生物合成的专一性抑制剂——MGBG处理,则明显促进了渗透胁迫下农大108类囊体膜上NCC-Spd含量的下降,也降低了农大108玉米幼苗的抗性。PISCC-PAs生物合成的专一性抑制剂——o-phen处理,促进了渗透胁迫下玉米幼苗类囊体膜上PISCC-PAs含量的下降,而且明显降低了玉米幼苗的抗性。表明玉米幼苗类囊体膜上NCC-Spd、PISCC-Spd和PISCC-Put在胁迫条件下的稳定有利于增强玉米幼苗适应渗透胁迫的能力。     

PEG处理下青海栽培小麦萌发期及幼苗期抗旱性研究

为了给青海小麦抗旱性育种提供依据,以7个青海省培育并已大面积推广的普通小麦品种为材料,经过渗透胁迫处理（20% PEG6000）,研究小麦萌发期胚芽鞘长度及萌发率的变化和幼苗期部分生化指标（脯氨酸、过氧化氢酶(CAT)、可溶性糖）的变化。结果表明：渗透胁迫处理后,小麦萌发期胚芽鞘生长缓慢且萌发率低;幼苗期脯氨酸含量、可溶性糖的含量升高,CAT活性上升。初步判断出7个品种的抗旱性为‘小红麦’、‘阿勃最强’;‘乐麦5号’、‘互麦11’和‘山旱901’次之;‘互助红’和‘互麦15’抗旱性最弱。     

水分胁迫下水稻剑叶中多胺含量的变化及其与抗旱性的关系

以6个中熟水、陆稻品种为材料，研究了在不同土壤水分状况下剑叶中腐胺(Put)、亚精胺(Spd)和精胺(Spm)含量的变化及其与抗旱性的关系。结果表明，供水充足(对照)的叶片中Put、Spd和Spm含量随叶片的衰老而缓慢下降，与品种的抗旱性没有明显联系。水分胁迫处理(土壤水势保持－0.05 MPa)后，叶片中Put、Spd和Spm含量均显著增加，     

精胺和甲基乙二醛一双(脒基腙)对小麦幼苗抗旱性的影响

在砂培模拟干旱条件下，叶面喷施精胺(Spm)1mmol／L可提高小麦幼苗叶片相对含水量，降低质膜透性，提高抗旱性；而亚精胺(Spd)和Spm的抑制剂-甲基乙二醛-双(脒基腙)(MGBG)1mmol／L的作用相反。内源多胺含量测定表明，Spm使叶片内源腐胺(Put)、Spd和Spm含量均有所提高；而MGBG处理虽增加了内源Put含量，却降低了spd和Spm水平。     

多胺对高温胁迫下小麦灌浆的影响及生理机制研究

以新春6号和新春31号为材料,采用大田试验在小麦灌浆初期模拟高温胁迫,在高温胁迫下对小麦进行喷施精胺(Spm)和亚精胺(Spd)处理,监测小麦籽粒灌浆动态、高温处理后的旗叶抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性、丙二醛(MDA)和可溶性糖含量等指标,分析外源Spm和Spd对高温胁迫下小麦籽粒灌浆的影响及其生理机制。结果表明:高温胁迫对小麦籽粒灌浆显著抑制,外源Spm和Spd显著促进高温胁迫下小麦籽粒灌浆、旗叶POD和CAT活性、可溶性糖和脯氨酸含量以及抑制SOD活性和MDA含量的升高,外源Spd在喷施前期(花后13 d)对籽粒灌浆的调节效果优于外源Spm,此后外源Spm的缓解效果始终优于Spd。说明外源多胺对高温胁迫下小麦籽粒灌浆的影响与其调控叶片抗氧化酶活性、MDA含量以及渗透调节物质的含量有关,不同类型多胺在缓解高温胁迫对小麦灌浆抑制上存在时间差异。     

亚精胺提高大豆幼苗的抗旱性

对亚精胺（spermidine,Spd）在抗旱性不同的大豆品种幼苗中的作用进行了研究。结果表明,抗旱品种豫豆24号在渗透胁迫处理时,其叶片中的Sod含量明显大于不抗旱的豫豆6号。用Spa合成的抑制剂MGBG处理豫豆24号,则导致Spd含量下降和抗性的降低,外源Spd又可逆转MGBG对豫豆24号在渗透胁迫下的伤害。外源Spd可以明显提高豫豆6号的叶片内SN含量,并相应提高其抗性。以上结果表明,SN可以提高大豆幼苗的抗渗透胁迫能力。     

渗透胁迫下大豆幼苗根尖线粒体ATPase活性与结合态多胺含量的关系

以抗旱性不同的大豆（Glycine max L．）品种豫豆24（抗旱性较强）和豫豆6号（抗旱性较弱）幼苗为材料,研究在聚乙二醇（PEG）-6000渗透胁迫条件下,幼苗根线粒体ATPase水解活性与膜上非共价结合态多胺含量的关系。结果如下：渗透胁迫条件下,抗性强的豫豆24的A’rPase活性下降的幅度明显小于抗性弱的品种豫豆6号,而豫豆24的线粒体膜上非共价结合亚精胺（Spd）的上升幅度明显大于豫豆6号。外源Spd处理,明显促进了豫豆6号在胁迫条件下非共价结合Spd含量的增加,同时抑制了胁迫条件下ATPase活性的降低,从而提高了豫豆6号幼苗的抗性;Spd生物合成的专一性抑制剂—甲基乙二醛-双（鸟嘌呤腙）（MGBG）处理,显著抑制了豫豆24在胁迫条件下膜上非共价结合Spd的增加,同时促进其在胁迫条件下ATPase活性的降低,从而明显降低了豫豆24幼苗的抗性。结果表明,线粒体膜上非共价结合的Spd可能通过维持ATPase活性的稳定来提高大豆幼苗的抗渗透胁迫能力。     

亚精胺浸种对玉米胚芽鞘抗渗透胁迫能力的影响

亚精胺(spermidine:Spd)浸种后,研究了渗透胁迫下,玉米品种农大108(抗旱性较强)和掖单13(抗旱性较弱)胚芽鞘的长度、相对含水量(relative water content:RWC)、相对电解质渗漏率(relative electrolyte leakage:REL)和鞘内Spd含量的变化.渗透胁迫第4天,抗旱性弱的掖单13玉米胚芽鞘的REL的上升幅度明显大于抗旱性强的农大108,其鞘内Spd含量的升幅则明显小于农大108;而农大108胚芽鞘的长度和RWC的下降幅度明显小于掖单13.Spd浸种处理,则明显抑制掖单13在胁迫条件下其胚芽鞘长度、RWC的下降和REL的增加,促进鞘内Spd含量的增加.这些结果表明,Spd浸种通过提高渗透胁迫下玉米(特别是抗旱性较弱的品种)胚芽鞘中Spd的水平,从而增强玉米胚芽鞘的抗渗透胁迫能力,促进其生长.     

水稻籽粒中内源多胺及其与籽粒充实和粒重的关系

以８个水稻品种（含杂交稻组合）为材料，研究了籽粒发育期内源多胺的含量及其与籽粒充实和粒重的关系。结果表明：籽粒中Ｐｕｔ（腐胺）、Ｓｐｄ（亚精胺）和Ｓｐｍ（精胺）的含量，强势粒高于弱势糕卫粒充实好的品种（组合）高于籽粒充实差的品种（组合），尤以Ｓｐｄ和Ｓｐｍ更明显；籽闰中Ｓｐｄ和Ｓｐｍ的含量或浓度，以及Ｓｐｄ／Ｐｕｔ和Ｓｐｍ／Ｐｕｔ的比值与谷粒充实率和千粒軎于极显著正相关在花后３天喷施外源多胺（１ｍ     

外源甜菜碱对盐胁迫下大麦幼苗体内多胺和离子含量的影响

外源甜菜碱对200 mmol/L NaCl胁迫下大麦幼苗的伤害有显著的缓解效应,0.5～10.0 mmol/L的甜菜碱均可以有效抑制盐胁迫导致的叶片中MDA含量的上升,增加根系含水量与幼苗鲜重,降低植株体内Na+/K+比,尤以1 mmol/L甜菜碱的效应最明显。甜菜碱可以显著地提高盐胁迫下大麦幼苗根系多胺含量,促进叶片内腐胺与亚精胺向精胺的转化     

超级稻花后强、弱势粒多胺浓度变化及其与籽粒灌浆的关系

以4个超级稻品种[两优培九和II优084(杂交籼稻)、淮稻9号和武粳15(粳稻)]为材料,2个高产品种[汕优63(杂交籼稻)、扬辐粳8号(粳稻)]为对照,测定了结实期强、弱势粒中腐胺(Put)、亚精胺(Spd)和精胺(Spm)浓度和灌浆速率,分析了它们之间的关系并用化学调控的方法进行了验证。结果表明,强势粒的最大灌浆速率、平均灌浆速率和糙米重,超级稻品种与对照品种差异较小,弱势粒的灌浆速率和粒重表现为超级稻品种显著低于对照品种。灌浆期强、弱势粒的Put、Spd和Spm浓度变化均成单峰值曲线。Put的峰值浓度和平均浓度,弱势粒高于强势粒。Spd和Spm峰值浓度和平均浓度,弱势粒显著低于强势粒,超级稻品种低于对照品种。籽粒平均灌浆速率和糙米重与Put浓度呈极显著负相关,与Spd和Spm浓度以及Spd/Put和Spm/Put呈极显著正相关。灌浆初期对稻穗喷施Spd和Spm,增强了弱势粒中蔗糖合成酶、ADP葡萄糖焦磷酸化酶和可溶性淀粉合成酶活性,提高了弱势粒灌浆速率、结实率和粒重,喷施Put或多胺合成抑制剂 (MGBG)的结果则相反。说明多胺参与水稻籽粒灌浆的调控,超级稻品种弱势粒较低的Spd和Spm浓度及较低的Spd/Put和Spm/Put值是其灌浆速率小、粒重轻的一个重要生理原因。     

外源多胺对小麦小花退化的调控机制

小麦穗粒数与小花退化密切相关,多胺是调控小花发育的一种重要植物生长调节剂。本研究利用小麦品种(系)双大1号(大穗型)和西农538 (小穗型),于小花退化阶段在穗部施用腐胺(Put)、亚精胺(Spd)和精胺(Spm),分析外源多胺对小麦小花退化的影响及其与内源激素、植株碳氮的关系。结果表明,外源Spd和Spm显著抑制小花退化、提高了可孕小花数目,而Put加具有显著的负效应;并且多胺的调控具有明显的位置效应,对小穗上部弱势小花退化的调控效应显著大于下部强势小花。施用外源Spd和Spm后,弱势小花中Spd、Spm显著增加,同时玉米素+玉米素核苷(Z+ZR)含量及其与脱落酸(ABA)的比值也显著升高,而内源乙烯的释放速率降低,并且弱势小花中可溶性总糖和可溶性蛋白质含量显著提高。外源Put对弱势小花的控调效应与此相反,施用后弱势小花中Put、ABA含量以及内源ETH释放速率显著提高,而(Z+ZR)与ABA比值和可溶性总糖含量降低。因此认为,多胺参与了对小麦小花退化的调控,其对小麦小花退化的调控与内源激素、植株碳氮代谢密切相关。     

水稻籽粒多胺浓度与米质的关系

采用12个不同基因型的水稻材料,测定了结实期籽粒中腐胺（Put）、亚精胺（Spd）和精胺（Spm）浓度和稻米品质,分析了它们之间的关系并用化学调控的方法进行了验证。结果表明,加工品质和外观品质较好的品种,结实期籽粒Spd和Spm浓度较高,Put浓度较低。灌浆各期籽粒Spd和Spm浓度与谷粒充实率、粒重、出糙率和出精率均呈显著或极显著正相关,与垩白度呈极显著负相关,灌浆各期籽粒Put浓度与谷粒充实率、粒重、出糙率和出精率均呈显著或极显著负相关,与垩白度呈显著或极显著正相关,灌浆各期籽粒Spd、Spm和Put浓度与稻米的整精米率及直链淀粉含量的相关均不显著。灌浆初期对稻穗喷施Spd和Spm,籽粒最大胚乳细胞数增加,蔗糖合成酶（SuS）、ADP葡萄糖焦磷酸化酶（AGP）和可溶性淀粉合成酶（SSS）活性增强,稻米的加工品质和外观品质改善,喷施Put或多胺合成抑制剂(MGBG)的效果则相反。说明通过品种选育和化学调控等途径增加籽粒Spd和Spm浓度或降低Put浓度,可以在一定程度上改善稻米的加工品质和外观品质。     

外源亚精胺对盐胁迫下甜高粱(Sorghum bicolor)幼苗的影响

为探究外源亚精胺(spermidine,Spd)对盐胁迫下甜高粱幼苗生长及生理生化的影响,以‘辽甜1号’甜高粱为试验材料,采用不同浓度(0.5 mmol/L,1.0 mmol/L,1.5 mmol/L)的Spd喷施处理165 mmol/L NaCl胁迫下的甜高粱幼苗,测定处理7 d和15 d后甜高粱幼苗的叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)含量和净光合速率(Net photosynthetic rate,Pn)、气孔导度(stomatal conductance,Gs)、胞间CO2浓度(intercellular CO2 concentration,Ci)、蒸腾速率(transpiration rate,Tr)以及超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)活性等生理生化指标,测定处理15 d后甜高粱幼苗的株高、鲜重、干重及幼苗相对含水量。结果表明,盐胁迫显著抑制了甜高粱幼苗的生长及生理生化指标,喷施不同浓度Spd可提高盐胁迫下甜高粱幼苗叶片叶绿素含量、Pn、Gs、Tr,降低Ci,提高可溶性糖、可溶性蛋白和Pro含量,降低MDA含量,提高SOD、POD、CAT和APX活性。说明在盐胁迫下外源喷施Spd能够增强甜高粱幼苗的光合作用,促进幼苗生长,同时增加渗透调节物质含量,提高抗氧化物酶活性以稳定细胞内环境,从而增强甜高粱幼苗的耐盐性,其中1.0 mmol/L的Spd处理效果最佳。本研究为利用外源Spd缓解植物盐胁迫伤害提供科学依据,为提高甜高粱幼苗的耐盐性提供一种新的手段。