盐胁迫条件下外源Ca2+对蚕豆气孔运动及质膜K+通道的调控

研究了Ca²⁺ 对NaCl胁迫下蚕豆气孔运动及质膜K+通道的影响。结果表明,100 mmol L^-1 NaCl可明显诱导气孔开放,该现象可被10 mmol L^-1 CaCl₂ 显著抑制。为探讨盐胁迫下Ca²⁺对K⁺和Na⁺跨膜运输的调控机制,我们利用膜片钳技术记录全细胞K⁺ 电流发现,在100 mmol L^-1 NaCl胁迫下,加入10 mmol L^-1 CaCl₂胞外处理,显著抑制质膜K+内向及外向通道电流,这种抑制可被1 mmol L^-1 La³⁺ (Ca²⁺通道抑制剂)缓解。非盐胁迫下,10 mmol L^-1 CaCl₂ 胞外处理也能显著抑制质膜内向K⁺通道,但明显激活其外向通道,加入1 mmol L^-1 La³⁺并不能被缓解。用H₂O₂专一的荧光探针二氯荧光素二乙酸酯(H2DCF-DA)单细胞分析保卫细胞内H₂O₂含量变化显示,在100 mmol L^-1 NaCl盐胁迫下,10 mmol L^-1 CaCl₂ 处理明显诱导H₂O₂在保卫细胞中积累;100 mmol L^-1 NaCl和10 mmol L^-1 CaCl₂单独处理并不能诱导H₂O₂积累。推测Ca²⁺在盐胁迫下可能先诱导H₂O₂在胞内积累,进而激活质膜Ca²⁺通道,迅速提高胞内Ca²⁺浓度以抑制Na⁺通过质膜K⁺通道跨膜内流,同时调节Na⁺外流,两种效应共同作用促使气孔关闭,减少盐胁迫下水分的过度散失。上述结果将为Ca²⁺调控作物抗盐机制研究提供新的思路。     

基于红外热图像的棉花冠层水分胁迫指数与光合特性的关系

 利用Fluke红外热像仪获取两个棉花品种4水平水分处理5个关键生育时期冠层的红外热图像;并在红外热图像测试的样本区内,分别测试棉花叶片净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）和叶面积指数（LAI）。应用图像处理技术,提取棉花冠层受光叶片温度,并将人工参考湿表面（WARS）的温度运用到Jones定义的作物水分胁迫指数CWSI的经验公式中,计算CWSI;分析棉花冠层CWSI和光合参数的生育期变化,表明棉花冠层CWSI升高,P_n、G_s和LAI相应降低;不同水分处理条件下,生育期CWSI平均值分别与Pn、Gs和LAI平均值呈极显著的负相关关系（r_CWSI-Pn=-0.9182^**,r_CWSI-Gs=-0.8819^**,r_CWSI-LAI=-0.8661^**,n=16）,CWSI与Pn、Gs和LAI可同步反映棉花冠层水分胁迫的状况。研究结果表明,先进的红外热图像技术,提供了一种获得作物冠层表面温度的高分辨率空间信息的手段,能够消除背景干扰因素的影响,更精确的计算棉花冠层CWSI,可快速、有效、准确地监测棉花冠层的水分状况。     

施氮肥对盐胁迫下Bt棉生长和叶片Bt蛋白含量的影响

 以Bt棉品系K638为材料,在盆栽条件下研究了施氮肥对不同程度盐胁迫（土壤含盐量：0(CK)、0.15%(轻度胁迫)和0.3%（中度胁迫））下棉株生长、氮素吸收、Bt蛋白含量和Bt蛋白氮占全氮量比例的影响;同时,在水培条件下研究了不同形态氮素（硝态氮和铵态氮）对NaCl胁迫下Bt蛋白含量的效应。结果表明,氮肥与盐胁迫对棉叶Bt蛋白含量有显著的互作效应。非盐和低盐胁迫下,施氮肥促进了棉株生长（生物量分别提高了3.0和2.8倍）、Bt蛋白合成（分别提高41.0%和90.9%）和全N向Bt蛋白N的转化（分别提高9.3%和15.6%）;中度盐胁迫下,施氮肥虽也促进了棉株生长（1.4倍）,并提高了叶片全N含量（98.8%）和Bt蛋白含量（83.3%）,但并未提高Bt蛋白N占全N量的比例。无论盐胁迫与否,施NO₃^--N处理的生物量和叶片全氮含量都显著高于施NH₄⁺-N的处理,但由于盐胁迫下NO₃^--N降低了Bt蛋白N占全氮的比例（11.0%）,叶片Bt蛋白含量则略低于NH₄⁺-N处理。据此认为,盐胁迫下施氮肥通过促进棉株对N素的吸收积累并影响全氮转化为Bt蛋白的比例,进而影响Bt蛋白含量。     

室外盆栽条件下盐胁迫对甜高粱光系统II活性的影响

室外盆栽条件下, 设置2个NaCl浓度(100 mmol L^–1和200 mmol L^–1), 调查盐胁迫对甜高粱光合特性和光系统II (PSII)活性的影响。结果表明,叶片Na⁺离子含量与Na⁺/K⁺比随盐浓度增加和处理时间延长而增加。净光合速率(P_n)、光系统II开放反应中心天线转化效率(F_v¢/F_m¢)、光化学猝灭系数(q_P)和光系统II实际光化学效率(Φ_PSII)随盐浓度的增加而降低,非光化学猝灭(NPQ)随盐浓度增加而增加;100 mmol L^–1处理组的P_n、F_v¢/F_m¢、q_P和Φ_PSII随处理时间延长有所恢复,但200 mmol L^–1处理组无此现象。光系统II (PSII)最大光化学效率(F_v/F_m)在100 mmol L^–1 NaCl处理时影响较小,但在200 mmol L^–1 NaCl处理时明显下降。短期盐胁迫未影响荧光诱导动力学曲线,而200 mmol L^–1 NaCl处理5 d后荧光诱导动力学曲线O-K和O-J相上升。进一步研究证明,PSII的失活速率在两个盐浓度下均无明显变化,而修复速率在200 mmol L^–1盐浓度处理5 d后降低明显。因此,认为室外盆栽条件下盐胁迫造成甜高粱碳同化能力降低并改变PSII激发能分配;叶片Na⁺离子含量的大幅增加会导致PSII活性下降及光抑制,这与PSII失活速率无关,主要是失活PSII修复速率受抑制的结果。这对理解户外盐胁迫条件下C₄作物的光抑制机制具有一定意义。     

转2-Cys Prx基因烟草抗氧化酶和PSII电子传递对盐和光胁迫的响应

以转2-Cys Peroxiredoxins (2-Cys Prx)基因的烟草(Nicotiana tabacum)为材料,非转基因烟草为对照,调查盐和光胁迫对转基因烟草幼苗叶片抗氧化酶和叶绿素荧光特性的影响,揭示2-Cys Prx基因在植物抗逆方面的功能。结果表明,弱光(200 μmol m^–2 s^–1)下,随着盐浓度增大,转基因烟草和对照的SOD活性皆增加,APX活性变化不大,H₂O₂含量稍有升高;强光(1000 μmol m^–2 s^–1)下,随着盐浓度增大,转基因烟草SOD活性增强,APX活性下降,H₂O₂含量增加缓慢,而对照的H₂O₂含量迅速升高,转基因烟草叶片的PSII电子传递速率(ETR)、最大光化学效率(F_v/F_m)和实际光化学效率(Ф_PSII)均高于对照,而且PSII电子受体侧的受抑制程度明显低于对照。结果暗示在强光和盐胁迫使APX活性降低的情况下,2-Cys Prx可有效清除细胞中过量H₂O₂,增强光合电子传递链的稳定性,特别是PSII电子受体侧的电子传递,有效减轻盐和高光胁迫引起的PSII光抑制。     

不同基因型陆地棉亲本及其杂交后代的耐盐性差异

 以Bt抗虫棉选系抗96(父本)、普通陆地棉选系陆58(母本)及其杂交后代(F₁、F₂)为材料,利用不同盐分含量砂培和土培试验比较研究它们苗期的耐盐相对指标和某些耐盐理化指标变化。结果表明,随土壤盐浓度升高,棉花父、母本及其后代叶片内的K⁺含量均降低,而Na⁺含量均明显增加,K⁺/Na⁺显著变小,丙二醛、脯氨酸、可溶性糖和类胡萝卜素含量均不同程度增加,而净光合速率均降低。各品系的过氧化物酶活性均以0.23％NaCl处理较高,0.46％NaCl处理次之,对照最低。耐盐理化和综合指标皆以陆58最高、抗96最低、F₁和F₂介于其间。表明耐盐性以陆58最强、抗96最弱,F₁和F₂介于父母本之间,杂交后代的耐盐性受其亲本的限制。     

6-BA浸种对盐胁迫下绿豆萌发及幼苗生理特性的影响

6-苄氨基腺嘌呤（6-BA）是一种人工合成的细胞分裂素,可促进种子萌发,延缓花及果实衰老。本试验以晋绿9号为材料,用不同浓度的6-BA浸种,探究6-BA 对盐胁迫下绿豆种子萌发和幼苗生理生化指标的影响。结果表明：（1）低浓度6-BA（≤10mg/L）处理可缓解盐胁迫对种子萌发的影响,提高绿豆种子的发芽势和发芽率。当提高6-BA的浸种浓度（≥20mg/L）,种子萌发受到抑制;（2）低浓度盐胁迫会促进根和幼苗下胚轴的伸长,高浓度盐胁迫则抑制根的生长;6-BA浸种会抑制根和幼苗下胚轴的伸长,而且6-BA浓度越高抑制作用越明显;（3）与对照相比,盐胁迫会明显增加绿豆幼苗中脯氨酸（Pro）含量,引起丙二醛     

冠菌素对旱稻和水稻种子萌发的生理效应

以旱稻297和水稻越富种子为材料,用冠菌素浸种处理,研究冠菌素对旱稻和水稻种子萌发及幼芽某些生理特征的影响。结果表明,冠菌素对旱稻和水稻种子萌发及幼芽生长具有双重性效应,低浓度的冠菌素(10-8mol/L)可促进旱稻种子萌发和初生根及芽的生长,提高幼芽含水量、可溶性糖和可溶性蛋白含量,而高浓度的冠菌素(≥10-5mol/L)则明显抑制二者种子的萌发及幼芽的生长,旱稻和水稻对一定浓度冠菌素处理的反应效果有差异;冠菌素促进或抑制种子萌发可能与α-淀粉酶活性有关。     

NaCl对2种文冠果种子萌发和幼苗生长的影响

以文冠果2个品种(潍坊优选和山西吕梁)种子为材料,研究了不同浓度NaCl溶液对种子萌发和幼苗生长的影响。结果发现:低浓度(50 mmol·L^-1)盐胁迫促进种子萌发,而高浓度(>100 mmol·L^-1)盐胁迫抑制种子萌发;随着盐处理浓度的增加,文冠果幼苗的根长、茎长和根冠比均呈现先升高后降低的趋势;品种间耐盐性有差异,潍坊优选耐盐性更强。     

盐胁迫下茉莉酸(JA)及茉莉酸甲酯(MeJA)对棉花种子萌发及种苗生化特性的影响

盐胁迫能够抑制棉花种子的萌发,影响棉花的生长。探讨棉花种子和种苗在盐胁迫下茉莉酸(JA)和茉莉酸甲酯(Me JA)对棉花种子萌发、幼苗生长、水分含量、根系活力、脯氨酸和氧化损伤的影响,有助于阐明植物激素对棉花种子萌发的调控机制。结果表明:在300 mmol/L Na Cl处理下,添加0.025μmol/L JA和0.25μmol/L Me JA均使种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数全面提高;JA和Me JA最高促进种子根伸长了25.74 mm,根系活力最高提高了17.3μg/(g·h),同时使棉花幼苗的脯氨酸含量上升了6.69μg/g,丙二醛含量降低了5.27 mmol/g。说明JA和Me JA能够显著缓解盐胁迫对棉花种子伤害,促进棉花种子的萌发和幼苗生长,JA和Me JA处理组整体作用效果较一致。本研究结果可为JA和Me JA在棉花生产中的合理使用提供科学依据。     

赤霉素对盐胁迫抑制水稻种子萌发的缓解作用的蛋白质组分析

用粳稻日本晴(Oryza sativa L. cv.Nipponbare),研究了盐胁迫对水稻种子萌发的抑制作用和赤霉酸(GA₃)对盐胁迫的缓解作用;分别以H₂O (对照）,5 g L^-1 NaCl (处理I),5 g L^-1 NaCl + 100 μmol L^-1 GA₃(处理II)培养水稻种苗48 h,提取芽中的蛋白质,利用双向电泳(2-DE)和基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)技术分析了水稻蛋白质组的变化。结果表明,在盐胁迫条件下,日本晴种子的萌发显著受到抑制,而GA₃能显著缓解这种抑制作用;用ImageMaster软件分析2-DE凝胶,发现有4个蛋白质斑点表现出显著的变化,在盐胁迫下斑点S1、S2和S3表达下调而斑点S4消失,在GA₃与盐共处理时,这4个蛋白质点的表达均有不同程度的恢复;经MALDI-TOF MS分析,其中2个蛋白质斑点(S1,S3)分别被鉴定为isoflavone reductase-like蛋白与葡萄糖磷酸变位酶,这些蛋白可能与GA₃提高水稻耐盐性途径相关。     

盐胁迫下棉花基因组DNA表观遗传变化的MSAP分析

盐胁迫是非生物逆境中对作物危害比较严重的自然灾害之一, 严重影响和制约作物的产量和种植面积。本研究以陆地棉品系YZ1为材料, 调查不同NaCl浓度下棉花幼苗生长及根基因组DNA的甲基化水平和变化模式。结果表明,对棉花幼苗的株高和根长生长100 mmol L^-1 NaCl有促进作用, 200 mmol L^-1 NaCl有显著抑制作用;100~200 mmol L^-1 NaCl胁迫严重抑制棉花幼苗的侧根数量。甲基化敏感扩增多态性(methylation-sensitive amplification polymorphism, MSAP)分析表明, 经100、150和200 mmol L^-1 NaCl处理后根基因组DNA甲基化比率分别为38.1%、35.2和34.5%, 均低于对照(41.2%), 同时棉花幼苗根DNA的甲基化水平与NaCl处理浓度呈显著负相关(r = –0.986)。与对照相比, 100、150和200 mmol L^-1 NaCl胁迫下棉花幼苗根基因组DNA的甲基化和去甲基化分别为6.4%、7.6%、11.3%和12.7%、11.1%、8.2%。此外, 序列和RT-PCR分析表明, 与MSAP差异片段高度同源的基因的表达在处理与对照间差异显著。     

盐胁迫对棉花种子萌发及幼苗生长的影响

研究了ＮａＣｌ对豫棉１５号种子发芽和幼苗生长的影响,结果表明：低浓度的ＮａＣｌ（０．４％以下）能促进种子萌发,而高浓度（〉０．７％）时则显著抑制;无论盐浓度高低,都对棉花幼苗生长产生抑制作用,当ＮａＣｌ浓度超过０．５％时,幼茵的主根长、子叶面积、幼苗干重等均显著低于对照。     

转PvP5CS1基因拟南芥植株对干旱和盐胁迫的反应

为探索普通菜豆脯氨酸合成酶基因P5CS1在植物渗透胁迫中的作用,本研究应用农杆菌介导法,将PvP5CS1基因转入拟南芥,获得6株阳性转基因株系;通过检测转基因植株与野生型植株在干旱和盐胁迫下种子发芽率,幼苗脯氨酸含量、株系电导率、相对根长和成株死亡率,分析了PvP5CS1基因的表达对改善拟南芥抗渗透胁迫的效应。结果表明,在150 mmol L^-1 NaCl和150 mmol L^-1甘露醇渗透胁迫下,转基因植株平均相对发芽率分别是野生型的1.6倍和1.62倍;150、250 mmol L^-1甘露醇和150 mmol L^-1 NaCl处理下,转基因拟南芥植株平均脯氨酸含量分别是野生型的2.68、1.30和1.30倍;平均相对电导率分别是野生型植株的85%、77%和85%;平均相对根长分别是野生型植株的1.2、1.3和1.2倍;300 mmol L^-1 NaCl处理下,转基因植株的平均死亡率为42%,显著低于野生型(90%)(P<0.05);干旱胁迫下,转基因植株的平均死亡率为56%,显著低于野生型(70%)(P<0.05),说明PvP5CS1基因在拟南芥中的表达明显改善了转基因植株的抗旱性和耐盐性。     

Using Growth and Ionic Contents of Wheat Seedlings as Rapid Screening Tool for Salt Tolerance

High germination percentage with vigorous early growth is preferred for harvesting good wheat stand under saline soils. Therefore, an attempt for rapid screening of wheat genotypes for salt tolerance was made in this study. Eleven wheat genotypes including salt tolerant check Kiran-95were subjected to salinity (120 and 160 mMNaCl) along with non-saline control. Results showed a gradual decrease in seed germination and restricted seedling growth in tested wheat genotypes in response to increasing NaCl concentration in nutrient solution. Among the genotypes, NIA-AS-14-6 and NIA-AS-14-7 exhibited more sensitivity towards the salt stress at the germination stage but NIA-AS-14-6 performed quite satisfactorily later on at the seedling stage. Wheat genotypes NIA-AS-14-2, NIA-AS-14-4, NIA-AS-14-5, NIA-AS-14-10, and Kiran-95 showed better performance in term of root-shoot length, plant biomasses (fresh and dry), K⁺:Na⁺ ratio with least Na⁺ content, and high accumulation of K⁺ at higher levels of NaCl stress. On the basis of overall results, the categorization of genotypes was carried out as sensitive, moderately tolerant, and tolerant. Wheat genotypes NIA-AS-14-2, NIA-AS-14-4, NIA-AS-14-5, NIA-AS-14-10, and Kiran-95 grouped as tolerant, moderately salt tolerant group comprised of NIA-AS-14-1, NIA-AS-14-3, NIA-AS-14-6, and NIA-AS-14-8, whereas, NIA-AS-14-7 and NIA-AS-14-9 were found sensitive to salt stress. Principal component analysis revealed that components I and II contributed 70 and 16.5%, respectively. All growth parameters are associated with each other except RDW. In addition to growth traits, low Na⁺ and improved K⁺ content with better K⁺:Na⁺ ratio may be used for screening of salt tolerance in wheat as potential physiological criteria.     

谷子地方品种发芽期和苗期对NaCl胁迫的反应和耐盐品种筛选

用150 mmol L^-1和200 mmol L^-1NaCl溶液鉴定194份来自河南、山东、河北等地的谷子地方品种的耐盐性,筛选出红谷、小黄谷、三变丑等11份耐盐性较强的品种,野谷5号和洋谷对盐胁迫比较敏感;不同品种发芽率、根和芽生长表现不同。发芽相对盐害率与苗期株高和第一片真叶面积相对盐害率没有显著相关性,但发芽期耐盐性差的品种野谷5号和洋谷在苗期耐盐性也较差。芽期耐盐性强的红谷、小黄谷和三变丑在150~200 mmol L^-1下苗期株高相对盐害率小于野谷5号和洋谷,三变丑的株高相对盐害率低于红谷和小黄谷,在高浓度下小黄谷的叶面积相对盐害率最小。     

利用子房滴注法获得转高亲和性钾离子转运蛋白基因(AlHAK1)棉花植株

棉花植株再生困难、基因型依赖性强和转化周期长等因素一直制约着棉花遗传转化的发展。本研究利用1种不依赖组织培养的转化方法 ,即子房滴注转化方法将獐茅高亲和性钾离子转运蛋白基因(Al HAK1)导入棉花基因组中。结果表明在1006株转化幼苗中有44株为卡那抗性植株,其中35株经PCR检测为阳性(T0代),转化率为3.5%。Southern与Northern杂交结果进一步表明外源基因已整合至棉花基因组中并在转录水平上表达。在提供外源0.05 mmol·L-1 K+水平下,T1转基因棉花叶片中K+含量约为对照植株的2倍,在根中约为野生型植株的1.5倍;而在2.5 mmol·L-1 K+的正常水平下,转基因棉花与野生型植株K+含量差异不明显。在50~200 mmol·L-1 Na Cl胁迫条件下,转基因棉花的种子发芽率明显高于野生型植株,尤其是在150mmol·L-1Na Cl胁迫条件下,转基因植株种子的发芽率是野生型的2.8倍左右。本研究为子房滴注转化体系在生产实践中的广泛应用提供了理论依据,并为培育适应土壤钾素匮乏及盐渍化环境下生长的棉花新品种提供了新的种质资源。     

转BADH基因玉米植株的获得及其耐盐性分析

采用超声波辅助花粉介导植物转基因方法, 将甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因导入玉米自交系郑58, 获得了耐盐性强的转基因玉米植株。经卡那霉素抗性初筛、PCR扩增、Southern blot杂交分析, 证明BADH基因已导入转化植株并整合到其基因组中。用不同浓度的NaCl溶液对T₂代转基因玉米植株与对照进行盐胁迫处理, 结果表明, 转BADH基因玉米植株表现出一定的抗逆性, 生长状况明显优于对照; 根据非转化苗对NaCl的反应以及生长状况, 确定250 mmol L^-1 NaCl溶液为玉米幼苗耐盐性筛选的适宜浓度; 依据此临界浓度下形态指标和生理生化指标的测定结果, 与对照相比, 转基因植株的株高提高10.94%~25.7%, 鲜重增加8.62%~18.2%, 干重增加9%~18.18%, 相对电导率降低37.21%~58.14%, 叶绿素含量增加15.89%~90.65%, 超氧化物歧化酶(SOD)活性提高64.92%~148.29%, 丙二醛(MDA)含量减少26.97%~48.05%。综上所述, 转入甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因提高了玉米的耐盐性。这是首例将BADH基因导入优良玉米自交系郑58的报道。超声波辅助花粉介导法是一种经济、高效、实用和无基因型依赖性的植物基因转化方法。     

甜菜碱缓解盐胁迫菊苣种子萌发和芽苗生长的作用

为了研究外源甜菜碱(glycine betaine, GB)对盐胁迫菊苣(Cichorium intybus L.)种子萌发和芽苗生长的影响,以不同浓度(0~280 mmol/L)的NaCl结合外源GB(0~10.0 mmol/L)处理菊苣种子并进行发芽试验,测定了种子的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数等指标。结果表明盐溶液抑制了种子的萌发。其中,280 mmol/L NaCl能完全抑制种子的萌发。外源GB可以不同程度的缓解盐胁迫的抑制作用,且具有浓度依赖效应,其中2.5 mmol/L GB的缓解作用最好,能显著提高210 mmol/L NaCl胁迫下菊苣种子的发芽势、发芽率和发芽指数(P<0.05)。但外源GB对盐胁迫下芽苗的鲜重和干重无明显的缓解作用。外源GB能缓解盐胁迫对菊苣种子萌发的抑制作用。     

外源水杨酸对NaCl胁迫下黄瓜种子萌发和幼苗根系生长的影响

为了研究外源水杨酸(Salicylic acid,SA)对NaCl胁迫下黄瓜(Cucumis sativus L.)种子萌发特性和幼苗根系生长的影响,以2个黄瓜品种（‘津春五号’、‘世纪春秀’）为材料,以浓度(150 mmol/L)的NaCl溶液结合外源水杨酸SA(0~1.0 mmol/L)处理黄瓜种子并进行发芽试验,观察了黄瓜种子的发芽情况及幼根生长特性。结果表明：在150 mmol/L NaCl胁迫下,黄瓜种子发芽和幼苗根系生长均受到抑制,对黄瓜幼苗根伸长的抑制比茎更明显;外源SA能显著改善NaCl胁迫下黄瓜种子发芽特性,促进幼苗根系的生长,缓解盐胁迫对黄瓜发芽和根系生长的伤害,并以0.25 mmol/L的SA溶液处理对盐胁迫伤害的缓解效果最好。NaCl胁迫下不同品种的耐盐性和外源SA的缓解效应存在差异,‘津春五号’的耐盐性和外源SA的缓解效应高于‘世纪春秀’品种。