不同耐铝大麦品种对铝锰互作胁迫的生理响应研究

铝（Al）和锰（Mn）是限制酸性土壤作物生长的两大主要因素。以耐铝性差异较大的两个大麦品种为材料,研究了不同处理对大麦生长、叶片功能和氧化胁迫指标的影响。结果表明,与对照相比,铝毒害导致大麦根长下降,根系干物质量降低,锰毒害显著降低植株株高和地上部干物质量,铝锰共存时锰加重大麦铝毒害。铝锰胁迫降低功能叶叶绿素含量和光合能力,复合处理下叶片功能指标下降幅度高于单独铝或锰处理。胁迫处理下叶片功能指标的下降幅度以叶绿素a含量和叶片蒸腾速率最明显。胁迫处理对铝敏感品种的生长和叶片功能毒害强于耐铝品种。铝锰胁迫引起大麦功能叶丙二醛（MDA）含量增加,过氧化物酶（POD）和 超氧化物歧化酶（SOD）活性增强,铝敏感品种增幅更大,复合处理时两品种叶片 MDA 积累量及铝敏感品种 POD 和 SOD 活性增幅显著高于单独铝或锰处理。     

铝、镉胁迫下不同大麦品种根际的铝、镉形态分析

为明确铝(Al)、镉(Cd)单独及复合胁迫下作物根际毒害元素的化学形态及其生物有效性,采用盆栽试验,以耐铝性不同的两个大麦品种(铝敏感品种浙农大9号和耐铝品种Day ten)为试验材料,利用连续提取法和ICP-AES方法分析了拔节期大麦根际的Al、Cd化学形态及其含量.结果表明,所有处理中大麦植株根际溶出Al均主要以毒性较小的酸溶无机Al和腐殖酸Al存在,根际Cd则主要以残留态形式存在.Al、Cd单独胁迫下大麦根际土壤溶液中各形态Al、Cd的溶出量均显著增加,交换态含量占可提取Al、Cd总量的比例增加.其中浙农大9号根际活性Al、Cd含量的增幅均大于Dayton.与单独Al或Cd处理相比,复合胁迫下根际交换态Al和Cd含量增加,其他形态含量下降或变幅不大.     

不同水稻品种对NaCl胁迫的生理响应及耐盐性评价

土壤盐渍化是限制作物生长的重要因素之一,培育水稻耐盐新品种,对扩大水稻种植面积具有重要意义。为探究不同品种水稻幼苗的生长及生理的变化趋势,明确不同水稻品种苗期耐盐性强弱,以 5 个水稻品种为试验材料,采用水培方式研究不同浓度 NaCl(0、70、140 mmol/L)处理对水稻苗期生长及相关生理指标的影响,并利用主成分分析及隶属函数法进行综合评价其耐盐性。结果表明,盐胁迫下,盐分对各水稻品种的根长、根表面积、根体积、根尖数及根平均直径总体上起抑制作用,其中‘HH11’和‘日本晴’的根系生长指标值变化较小,‘9311’和‘JX99’的根长、根体积、根表面积、根尖数均受到显著抑制,‘HD961’平均根尖数最多。随着 NaCl 浓度增大,各品种株高、根系活力总体呈逐渐下降趋势,叶绿素总含量、相对电导率、丙二醛含量、脯氨酸含量、根系 Na⁺/K⁺总体呈上升趋势,而根系 Na⁺、K⁺含量呈先升高后减少的趋势。其中,盐胁迫下‘9311’和‘JX99’相对电导率、脯氨酸含量增幅最大,‘日本晴’和‘HH11’的丙二...     

NaCl胁迫对不同大麦品种种子发芽的影响

研究了NaCl胁迫对10个大麦品种种子发芽的影响。结果表明,随着NaCl胁迫浓度的增大,对种子萌发的抑制作用明显增强;在供试的10个大麦品种中,不同大麦种子萌发NaCl胁迫的程度不同,以大波30和ND4994.16为耐盐品种,大波37和Stirling为不耐盐品种,其它为耐盐性中等的品种。     

漳州水仙花对铝胁迫的生长响应初探

为了检测漳州水仙花对铝胁迫环境的响应,采取水培漳州水仙花,设置了五个铝(Al)胁迫处理区(0 mg/L,25 mg/L,50 mg/L,100 mg/L,200 mg/L),分别于栽培后5天、10天、15天、30天采集植株,检测其根长、根数、株高、根干重、鳞茎干重和叶片干重。结果表明:Al胁迫处理严重抑制了漳州水仙花根的伸长和叶片的生长,由于养分的向上运输受阻,促使鳞茎膨大。试验说明了漳州水仙花至少不宜在Al3+浓度超过25 mg/L的环境中种植。     

茶树幼苗对不同浓度铝的生理响应差异研究

本实验选取龙井43幼苗作为研究材料,采用溶液培养的方法,探究不同浓度铝条件下茶树生理变化。结果表明,当铝浓度低于0.4 mmol·L~(-1)时,随铝浓度升高,茶树生长迅速,生物量明显增加,大量新根发生,茶树生长速率与生长量明显高于对照组,且电子传递效率(ETR)随铝浓度升高而增加,根系丙二醛(MDA)含量降低。当铝浓度继续增加时,ETR增长开始下降,生长速率趋于平缓,但仍有大量新根发生,当浓度高于1 mmol·L~(-1)后,Fv/Fm、ETR明显下降,茶树生长速率降低,生长受到抑制。同时,对不同组织进行铝含量测定发现,茶树中铝的分布为侧根、成叶茎主根幼叶,且浓度越高,铝更多的固定在侧根中。研究发现铝浓度低于1.0 mmol·L~(-1)促进了茶树生长,无铝条件与铝浓度高于1 mmol·L~(-1)则不利于茶树幼苗的生长,这些结果为进一步研究铝促进茶树生长的生理机制提供了参考依据。     

不同抗性大麦品种对叶斑病的生理响应及主成分分析

为了解大麦对叶斑病响应的生理机制,以对该病害抗性不同的两个大麦品种蒙啤麦1号(感病)与蒙啤麦3号(抗病)为材料,接菌后测定了大麦苗期、拔节期和孕穗期叶片氧化还原酶等抗病相关酶活性、MDA及渗透调节物质含量等11个生理指标,比较了两个品种间的差异。结果表明,两个品种对叶斑病菌侵染的反应差异因生育时期和指标而异,其中与蒙啤麦1号相比,蒙啤麦3号苗期的脂氧合酶(LOX)、β-1,3-葡聚糖酶和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性及丙二醛(MDA)和可溶性糖(SS)含量的升高幅度较大,拔节期的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、多酚氧化酶(PPO)、LOX、β-1,3-葡聚糖酶和PAL活性及脯氨酸(Pro)和MDA含量的上升程度较大,孕穗期的SOD、POD、PPO、LOX和β-1,3-葡聚糖酶活性及Pro和SS含量增加幅度较大。通过对11个指标进行主成分分析,LOX、PPO、POD、PAL和β-1,3-葡聚糖酶活性及SS含量对大麦抗叶斑病能力贡献率较大。由此可见,大麦对叶斑病的生理响应因品种、生育时期而异;LOX、PPO、POD、PAL和β-1,3-葡聚糖酶活性及SS含量6个指标可作为评价大麦抗叶斑病的重要相关指标。     

铝胁迫下一氧化氮对巨尾桉生长及生理的影响

酸铝抑制植物生长是全球关注的热点。以往关于酸铝胁迫的研究主要在禾本科和豆科植物上,而对经济用材林木较少。为此,本研究以巨尾桉广林9号为供试材料,在无铝（0 mmol/L）和铝胁迫（5 mmol/L）2种情况下,设置一氧化氮（NO）3个水平（0、10、500 μmol/L）,以期探究铝胁迫下外源施加NO对巨尾桉生长和生理方面的影响。试验结果表明：（1）5 mmol/L铝处理下的巨尾桉根、茎、叶生物量分别显著减少了11.57%、12.04%和37.37%,叶片叶绿素a、叶绿素a+b和类胡萝卜素含量积累也受抑制;（2）铝胁迫下叶片细胞膜透性显著增大,膜脂过氧化的产物丙二醛（MDA）显著增加了43.12%,细胞可溶性糖和蛋白含量分别显著减少了9.43%、42.27%;（3）适量添加NO （10 μmol/L）可提高铝胁迫下光合色素含量,提高最大的叶绿素a达41.23%,MDA含量明显降低了27.66%,提高可溶性糖和可溶性蛋白含量,以达到调节活性氧代谢来维持细胞膜结构稳定的效果,从而使生物量显著提高了10.19%;（4）NO浓度过高（500 μmol/L SNP）时反而对巨尾桉有毒害作用,生物量下降了15.17%,说明NO具有双重性。综上所述,铝胁迫对巨尾桉生长、渗透调节物质和抗氧化酶等生理特性均产生了抑制作用,而适当添加外源NO可以缓解铝对巨尾桉的毒害作用。     

干旱胁迫对大麦叶片表皮蜡质含量及主要生理指标的影响

为了探究大麦对干旱胁迫的反应机制,采用裂区设计研究了干旱胁迫对不同大麦品种灌浆期旗叶和旗叶鞘表皮蜡质含量及主要生理指标的影响。结果表明,与正常水分处理相比,干旱胁迫可促进大麦表皮蜡质的合成;大麦不同品种间蜡质含量差异显著,抗旱品种的蜡质含量显著高于干旱敏感品种。在干旱胁迫下,大麦叶片相对含水量、叶绿素含量及气孔导度显著降低,且抗旱品种降低幅度较干旱敏感品种缓慢;蒸腾速率和胞间CO2浓度显著增加,且抗旱品种的增加幅度低于干旱敏感品种。品种因素对大麦叶片蜡质含量、净光合速率、气孔导度的影响较水分处理的影响大。大麦表皮蜡质含量与水分利用效率呈显著正相关,表明表皮蜡质对提高大麦抗旱性有一定积极意义。     

铝、镉、铜互作对大麦生长发育及养分吸收的影响

为了明确Al、Cd、Cu等毒害元素处理对大麦生长发育和营养元素吸收的影响以及这些毒害元素间的互作关系,设置低pH、单独Al及Al与Cd或Cu二元素和三元素复合胁迫,以耐酸土性差异较大的两个大麦品种为材料进行营养液培养试验,结果表明:(1)胁迫处理导致大麦植株生长和根系活力下降,K等养分元素含量下降,而S、Fe含量上升,Al、Cd和Cu等毒害元素在各器官的积累量增加,各指标的变幅均以敏感型品种显著;(2)二元素复合处理中,Al与Cd和Cu间均呈正协同效应,尤以敏感型品种更为显著;(3)与二元素复合处理相比,三元素复合胁迫导致耐性品种各器官Al含量下降,Cu、Cd含量上升,总体表现为植株生长发育受抑制小于二元素复合处理;但三元素复合胁迫导致敏感型品种植株生长发育和根系活力水平进一步下降,各器官Al与Cd、Cu含量和养分含量与对照的差异加大.如在Al Cd和Al Cu Cd处理下耐性品种株高分别比对照下降15.6%和20.3%,敏感型品种分别比对照下降10.9%和23.8%.各胁迫处理均导致两个大麦品种根系P含量上升,而茎、叶P含量下降,且耐性品种根系P含量显著高于敏感品种.     

铝、镉、铜互作对大麦生长发育及养分吸收的影响

为了明确Al、Cd、Cu等毒害元素处理对大麦生长发育和营养元素吸收的影响以及这些毒害元素问的互作关系,设置低pH、单独Al及Al与Cd或Cu二元素和三元素复合胁迫,以耐酸土性差异较大的两个大麦品种为材料进行营养液培养试验,结果表明：（1）胁迫处理导致大麦植株生长和根系活力下降,K等养分元素含量下降,而S、Fe含量上升,Al、Cd和Cu等毒害元素在各器官的积累量增加,各指标的变幅均以敏感型品种显著;（2）二元素复合处理中,Al与Cd和Cu间均呈正协同效应,尤以敏感型品种更为显著;（3）与二元素复合处理相比,三元素复合胁迫导致耐性品种各器官Al含量下降,Cu、Cd含量上升,总体表现为植株生长发育受抑制小于二元素复合处理;但三元素复合胁迫导致敏感型品种植株生长发育和根系活力水平进一步下降,各器官Al与Cd、Cu含量和养分含量与对照的差异加大。如在Al＋Cd和Al＋Cu＋Cd处理下耐性品种株高分别比对照下降15．6％和20．3％,敏感型品种分别比对照下降10．9％和23．8％。各胁迫处理均导致两个大麦品种根系P含量上升,而茎、叶P含量下降,且耐性品种根系P含量显著高于敏感品种。     

外源抗坏血酸对铝毒害大麦幼苗的缓解效应

为了明确抗坏血酸对作物铝毒害的作用,采用营养液培养试验研究了叶面喷施不同浓度抗坏血酸(AsA)对2个耐铝能力差异较大的大麦品种幼苗铝毒害的缓解效应。结果表明,与单独铝处理相比,喷施0.01、0.05和0.25mmol·L-1 AsA对铝胁迫大麦幼苗均有较好的缓解作用,大麦幼苗株高、生物量和叶绿素含量等均提高,功能叶丙二醛(MDA)和可溶性糖含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性等均显著低于单独铝处理。但0.5mmol·L-1 AsA喷施后缓解效应下降,植株生物量等下降,MDA含量等上升。表明适宜浓度的外源AsA可有效缓解铝毒害引发的大麦生长抑制和氧化胁迫,但浓度过高则产生氧化作用,铝敏感基因型反应更强烈。本试验中以0.25mmol·L-1的AsA缓解效果最佳。     

Physiological and Proteomic Analyses Reveal Effects of Putrescine-Alleviated Aluminum Toxicity in Rice Roots

The effects of putrescine on improving rice growth under aluminum(Al) toxicity conditions have been previously demonstrated, however, the underlying mechanism remains unclear. In this study, treatment with 50 μmol/L Al significantly decreased rice root growth and whole rice dry weight, inhibited Ca~(2+) uptake, decreased ATP synthesis, and increased Al, H_2O_2 and malondialdehyde(MDA) contents, whereas the application of putrescine mitigated these negative effects. Putrescine increased root growth and total dry weight of rice, reduced total Al content, decreased H_2O_2 and MDA contents by increasing antioxidant enzyme(superoxide dismutase, peroxidase, catalase and glutathione S-transferase) activities, increased Ca~(2+) uptake and energy production. Proteomic analyses using data-independent acquisition successfully identified 7 934 proteins, and 59 representative proteins exhibiting fold-change values higher than 1.5 were randomly selected. From the results of the proteomic and biochemical analyses, we found that putrescine significantly inhibited ethylene biosynthesis and phosphorus uptake in rice roots, increased pectin methylation, decreased pectin content and apoplastic Al deposition in rice roots. Putrescine also alleviated Al toxicity by repairing damaged DNA and increasing the proteins involved in maintaining plasma membrane integrity and normal cell proliferation. These findings improve our understanding of how putrescine affects the rice response to Al toxicity, which will facilitate further studies on environmental protection, crop safety, innovations in rice performance and real-world production.     

Arsenic Stress Responses and Tolerance in Rice: Physiological,Cellular and Molecular Approaches

Arsenic (As), a potentially toxic metalloid released in the soil environment as a result of natural as well as anthropogenic processes, is subsequently taken up by crop plants. In rice grains, As has been reported in Asia, North America and Europe, suggesting a future threat to food security and crop production. As³⁺ by dint of its availability, mobility and phytotoxicity, is the most harmful species of As for the rice crop. Specific transporters mediate the transport of different species of As from roots to the aboveground parts of the plant body. Accumulation of As leads to toxic reactions in plants, affecting its growth and productivity. Increase in As uptake leads to oxidative stress and production of antioxidants to counteract this stress. Cultivars tolerant to As stress are efficient in antioxidant metabolism compared to sensitive ones. Iron and selenium are found to have ameliorating effect on the oxidative stress caused by As. Microbes, even many indigenous ones, in the plant rhizosphere are also capable of utilizing As in their metabolism, both independently and in association. Some of these microbes impart tolerance to As-stress in plants grown in As contaminated sites.     

Combined Drought and Heat Stress in Rice: Responses,Phenotyping and Strategies to Improve Tolerance

Simultaneous occurrence of drought and heat stress will have significant negative impact on rice yield, especially under upland conditions. The projected increase in global temperatures and reduced precipitation will increase the frequency of occurrence and intensity of these stresses, threatening rice production. Despite recognizing the importance of combined stress in rice, the knowledge generated in this area is very limited. Though complex, understanding combined stress tolerance of rice under water saving cultivation is more critical towards development of climate resilient rice cultivars. Here, we summarized the effects of combined stress on rice physiology with more emphasis on reproductive stage. Omics responses, phenotyping and physiology challenges and potential strategies for improving combined stress tolerance in rice are also discussed.     

大麦耐盐相关性状的全基因组关联分析

为挖掘控制大麦耐盐相关性状的重要位点及候选基因,以国内外不同遗传背景的164份大麦品种为材料,在大麦萌发期,用200 mmol·L^-1NaCl处理种子,测定大麦相对发芽率、生根数、根长、芽长、鲜重5个指标并分析其相关性。结果发现,200 mmol·L^-1NaCl处理显著影响了大麦的生长,5个被测指标的变异系数为20.29%~63.00%。除相对发芽率外,其他性状间均呈显著正相关,相关系数为0.41~0.68。通过全基因组关联分析,发现148个SNP位点与大麦耐盐性显著关联;筛选出5个可靠SNP位点,分别分布在1号、 2号、3号、6号、7号染色体上。通过比较大麦基因组,挖掘出26个可能与大麦耐盐性状密切相关的候选基因,包括HORVU7Hr1G097370和HORVU7Hr1G097390编码碱性亮氨酸拉链域转录因子家族蛋白、HORVU7Hr1G096920编码高亲和K⁺转运体、多个基因家族编码过氧化物酶超家族蛋白等。这些候选基因可为大麦耐盐品种选育提供参考。     

玉米对盐胁迫的生理响应及抗盐策略研究进展

对近年来玉米耐盐机理的研究进展作了概述,论述了盐胁迫对玉米生长的影响、玉米对盐胁迫的生理响应及抗盐策略,从渗透调节、拒盐和离子选择性吸收、清除活性氧和激素调节4个方面综述了玉米在盐胁迫下的生理响应机制,对玉米耐盐研究的意义和前景进行了展望。