不同基因型玉米根系对弱光胁迫的生理响应

以不耐荫品种豫玉22(YY22)和较耐荫品种郑单958(ZD958)为材料,采取盆栽方式,研究苗期3片展开叶至6片展开叶期间,中度遮荫(42%透光率)和重度遮荫(27%透光率)对玉米根系活力及抗氧化生理指标的影响。结果表明,根系伤流量随着弱光胁迫程度的增加而减少。根系活力则表现为先增后降,在重度遮荫时,ZD958根系活力未显著变化,YY22则低于对照。随着弱光胁迫程度的增加,ZD958和YY22根细胞内活性氧积累,质膜透性增大,丙二醛(MDA)、脯氨酸、可溶性蛋白质和可溶性总糖含量显著增加,抗氧化防护酶(SOD、POD、CAT、APX、GR)活性升高,抗氧化剂(GSH和ASA)含量增加,AsA/DHA和GSH/GSSG值降低。总体上,YY22根尖的渗透调节物质及质膜透性变化幅度较大,ZD958根尖的抗氧化防护酶活性及抗氧化剂含量的变化幅度较大。     

弱光胁迫对滴灌玉米叶绿素荧光及生长特性的影响

以新疆主播品种新玉9号为供试品种,采用人工控光来模拟不同强度的光照条件,在全生育期、抽雄吐丝期、成熟期分别进行20%、50%和70%的遮阴处理,研究不同生育期弱光胁迫下玉米的光合生理机制。研究表明,遮阴处理后,玉米叶片叶绿素相对含量SPAD值显著增加,荧光参数ΦPSII、Fv/Fm和qP升高,NPQ降低,且随着遮阴程度的增加其变化越显著,解除遮阴处理后逐渐恢复至对照(CK)水平。遮阴处理后玉米干物质积累和产量均不同程度减小,全生育期遮阴玉米株高、茎粗、叶面积和产量均显著减小,抽雄吐丝期和成熟期遮阴玉米雌穗变化显著,株高、茎粗和叶面积变化不显著。与CK相比,全生育期遮阴、抽雄吐丝期遮阴和成熟期遮阴对玉米生长发育进程也有明显影响,全生育期遮阴和抽雄吐丝期遮阴延迟玉米生育进程,成熟期遮阴提前玉米生育进程。     

AMF接种与根系分隔对红壤上间作玉米生长及磷素吸收的影响

通过盆栽模拟试验研究比较以Glomus mosseae(GM)和Glomus etunicatum(GE)为接种剂,设置不同根系分隔方式(不分隔,隔尼龙网,隔塑料膜)对间作玉米植株生长及磷素吸收累积的影响。结果表明,两种菌根真菌GM和GE对玉米根系的侵染效果相近,GM为玉米优势丛枝菌根真菌(AMF),接种GM使玉米根长、地上部和根系生物量、地上部和根系磷含量、磷吸收量均显著提高;接种GE显著降低了玉米根冠比、株高和根系磷吸收效率。间作体系不同根系分隔方式对玉米的影响也不同,根系隔尼龙网处理显著降低了玉米根长和根系生物量,显著提高了根系的磷含量;根系隔塑料膜处理对玉米的地上部和根系磷含量、磷吸收量以及根系磷吸收效率均起显著降低作用。所有复合处理中,以GM不分隔处理组合对间作玉米的生长及磷素累积的促进作用最好。     

弱光胁迫对不同耐密型玉米茎秆抗倒伏能力及产量的影响

在大田条件下,研究耐密型玉米品种中单909和非耐密型玉米品种丹玉405穗期不同遮荫条件下(S0,自然光照;S1,遮荫44%;S2,遮荫66%)玉米茎秆抗倒伏能力与产量的关系。结果表明,穗期遮荫后,两种类型玉米品种株高和穗位高升高;茎基部茎节单位长度、干重、穿刺强度、压碎强度、折断力度、产量和穗粒数均随遮荫程度的增加而减小,且非耐密型玉米品种下降幅度大于耐密型玉米品种。随弱光胁迫程度的增加,非耐密型玉米品种倒伏率明显高于耐密型玉米品种,非耐密型玉米品种较耐密型玉米品种对弱光反应敏感,千粒重和结实率下降是导致非耐密型玉米品种产量大幅降低的重要原因。     

弱光胁迫对不同基因型花生生理特性的影响

试验在田间以多粒型,珍珠豆型,龙生型,普通型和中间型五大类花生的种质为材料,齐苗后用透光率50%遮荫网遮荫40d,研究弱光胁迫对不同基因型花生叶绿素含量、光合特性及活性氧代谢的影响。结果表明,弱光胁迫下,花生叶绿素含量升高,光合速率、光系统Ⅱ最大光化学效率和细胞内保护酶活性降低。其中龙生型花生的叶绿素含量、光合特性及活性氧代谢各项指标受影响最小,普通型受影响最大。     

盐胁迫下丛枝菌根(AM)对茶树生长及茶叶品质的影响

采用盆栽受控实验法,选用"乌牛早"为试验材料,研究丛枝菌根(AM)对盐胁迫下茶树生长、矿质营养的吸收、茶树叶片组织含水量和茶叶品质的影响。结果表明:接种丛枝菌根真菌(AMF)可以有效促进茶树的生长和对矿质营养的吸收,降低水分饱和亏、改善茶树生长质量和茶叶品质;接种AMF可使茶树生长受到的抑制作用得到有效缓解,表现为茶树体内N、P、K、Mg、Fe和Zn含量分别比对照提高7.8%、32.2%、20.0%、22.6%、10.2%和9.4%,K+/Na+明显提高。表明AMF可通过促进盐胁迫下茶树对矿质营养的吸收,促进茶树生长,增强茶树对盐胁迫的耐性,进而提高茶叶产量和改善其营养品质。     

干旱胁迫对玉米生长、生理指标及品质的影响

以玉米品种金穗3号、陇单339、陇单602和先玉335为材料,设对照(CK)、中旱(T1)、高旱(T2)3个处理,在不同生育时期测定光合特征参数、生理生态指标、产量相关性状指标及品质指标,分析干旱胁迫对玉米生理生态指标的影响。结果表明,干旱胁迫后,与对照相比玉米株高、穗位高、单株生物量、单株穗重、单株粒重、穗长、百粒重和小区产量均随干旱胁迫程度的增加而降低,在高旱胁迫下,分别降低19.78%、19.06%、36.76%、44.50%、45.08%、24.01%、22.81%和62.89%。空秆率增加,粉丝间隔时间增加1.17～3.17 d;净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度和叶面积指数随着干旱胁迫程度呈下降趋势;子粒粗脂肪和蛋白含量呈先升高后降低趋势,淀粉含量呈逐渐降低趋势。在甘肃省干旱半干旱地区可种植金穗3号及相似品种,适当控水可提高子粒品质。     

弱光胁迫对花生生长发育和生理特性的影响

概述了弱光胁迫对花生形态特征、荚果产量、光合速率、水分利用效率、矿质营养吸收的影响,弱光胁迫解除后花生生长发育、光合作用等恢复特点,分析了弱光胁迫条件下花生生理、生态和生化因子之间的相互关系以及对弱光胁迫的适应机制,讨论了该领域研究中存在的问题及今后的研究方向.     

丛枝菌根真菌接种诱导的玉米叶片蛋白鉴定及功能分析

采用比较蛋白质组学方法，研究丛枝菌根真菌接种条件下玉米叶片蛋白表达谱的动态变化。以玉米叶片为实验材料，运用双向凝胶电泳技术(2-DE)对丛枝菌根真菌接种后玉米叶片差异表达蛋白进行分离，并通过质谱技术和搜索NCBInr数据库对差异蛋白进行鉴定。结果显示，接种后玉米叶片中有21个蛋白差异表达，其中有8个蛋白被成功鉴定，这些蛋白包括At4g15770、resistance protein candidate RGC2、transducin protein-like(ISS)、similar to dynamin     

不同类型土壤上接种丛枝菌根真菌对玉米氮素吸收的影响

以分离于华北、华中和华南3个生态区及法国引进的丛枝菌根真菌为试验菌株,采用三室根箱培养方法,研究了在华北、华中和华南3种典型土壤(褐土、棕壤和红壤)上对玉米地上部氮素吸收的影响。结果表明:在褐土上,BEG141显著增加了地上部氮含量,BEG151和BEG221略微增加了地上部氮含量,BEG141、BEG151、BEG168和BEG221显著增加了地上部吸氮量;在棕壤上,接种对地上部氮含量无显著的促进作用,BEG150和BEG151降低了地上部氮含量,BEG221增加了地上部吸氮量;在红壤上,BEG167和BEG221显著增加了地上部氮含量,BEG141降低了地上部氮含量,BEG150、BEG168和BEG221显著增加了地上部氮含量。     

Inoculation with Arbuscular Mycorrhizal Fungi or Crop Rotation with Mycorrhizal Plants Improves the Growth of Maize in Limed Acid Sulfate Soil

Abstract

Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) improve the uptake of immobile mineral nutrients such as phosphate, thereby improving plant growth. In acid sulfate soil (ASS), AMF spore density is generally low which impacts root colonization and phosphate uptake. Thus, inoculation may help increase AMF colonization of crops grown in ASS. AMF spore density decreases after cultivation of a non-host crop or bare fallow. In addition, preceding crops affect the growth and yield of subsequent crops. The production of AMF inocula requires AMF-compatible plants. The objective of the present study is to elucidate the effect of preceding crops on the persistence of inoculated AMF and growth of succeeding maize under an ASS condition with lime application. Spore density of AMF after cultivation of preceding crops (soybean or job’s tears) was maintained in comparison to fallow leading to higher AMF colonization of maize and improved plant growth. Thus, maintenance of AMF spore density, either through selection of preceding crops or application of AMF inoculum, may be a viable strategy to improve maize growth in limed ASS of Thailand.     

玉米ZmWRKY45基因克隆及盐碱逆境胁迫下的表达分析

通过水稻中OsWRKY45基因在NCBI中进行同源序列比对,电子克隆ZmWRKY45基因并与其他物种中的同源基因进行进化树分析。利用该基因的CDS区设计特异引物,在3叶期对吉单441进行不同浓度NaHCO_3处理,对玉米杂交种吉单441及其双亲自交系进行验证。结果表明,在吉单441及其父本中含有ZmWRKY45,在盐碱胁迫下吉单441中该基因随着盐碱浓度的升高而表达量升高,初步判断该基因可能在吉单441的耐盐碱过程中起到正向调控作用。     

盐胁迫下玉米WRKY转录因子生信及表达分析

WRKY是一类在逆境胁迫响应中起重要调控作用的转录因子。基于盐胁迫下的玉米转录组数据,确定了16个差异表达的WRKY基因家族成员。利用生物信息学方法对各成员理化性质、染色体分布、蛋白保守结构域、系统进化、顺式作用元件及盐胁迫下的相对表达量进行分析验证。结果表明,16个差异表达的WRKY基因家族成员主要分布在玉米的7条染色体上,各成员之间理化性质存在差异。qRT-PCR 验证结果表明,不同基因家族成员对盐胁迫的敏感程度不同,对胁迫处理时间的响应也有所不同。ZmWRKY106、ZmWRKY108、ZmWRKY91、ZmWRKY27在盐胁迫后24 h内均未参与表达,经盐胁迫处理6 h后ZmWRKY63表达量达到最高。各家族成员对盐胁迫的响应及敏感程度不同,可能与各成员间理化性质和结构的差异以及所含的顺式作用元件、内含子和motif类型有关。     

玉米自交系耐热生理指标筛选研究

以10份具有耐热性差异的玉米自交系为材料,在田间采用高温胁迫试验,室内检测玉米自交系的主要生理指标,探讨高温胁迫下玉米自交系的主要生物学特性及其耐热胁迫的生理指标筛选。结果表明,高温胁迫下,具有不同耐热性玉米自交系的丙二醛含量、叶绿素含量和花粉粒活性差异较大,部分耐热性不同的玉米自交系间差异显著。6个叶绿素荧光参数Fm’、Fo’、Fm、Fo、Fm’/Fv’和Fm/Fv的大小能大致反映10个玉米自交系的耐热性差异。结果表明,花粉粒活性、叶绿素含量、丙二醛含量及叶绿素荧光参数可作为玉米耐热种质的筛选指标。     

玉米GA2ox类基因的发掘及其在苗期干旱胁迫后的表达分析

GA2ox类基因是玉米赤霉素合成途径中的一类负调控基因,其表达产物(GA 2-oxidases)可通过降解赤霉素及其前体物质,调控植物中赤霉素的含量,进而影响植株的诸多表型。研究中发掘到玉米ZmGA2ox类基因13个,进一步分析各基因的基因结构以及在不同组织中的表达状况。通过对各基因干旱胁迫下转录变化的分析发现,只有ZmGA2ox3;1、ZmGA2ox3;2、ZmGA2ox6、ZmGA2ox7;3和ZmGA2ox9共5个ZmGA2ox类基因在干旱胁迫后发生了显著的转录变化。初步鉴定出ZmGA2ox类基因中与玉米耐旱响应相关的候选基因。     

玉米氮胁迫响应NRT基因的鉴定及ZmNRT2.5的克隆和表达分析

硝酸盐转运蛋白(Nitrate Transporters,NRTs)在植物根系NO₃^-吸收或转运中发挥重要作用。为探究玉米NRTs基因在氮素吸收中的功能,从前期转录组数据中鉴定出7个响应氮素处理的差异表达ZmNRTs基因。启动子顺式作用元件分析表明,这些ZmNRTs基因的启动子均含有多个植物逆境或激素应答元件,推测他们可能与玉米非生物胁迫应答或植物激素调控氮素吸收相关。从玉米根系中克隆了对氮素处理响应最大的ZmNRT2.5,该基因CDs全长为1 563 bp,编码520个氨基酸。进化树分析结果表明,ZmNRT2.5与AtNRT2.5同源性最高,含有保守的硝酸盐转运结构域,二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,含11个跨膜结构域。实时荧光定量PCR分析表明,ZmNRT2.5主要在根、老叶和叶鞘中表达。低氮处理显著诱导ZmNRT2.5在根中的表达,植物激素脱落酸、赤霉素和乙烯均参与调控ZmNRT2.5的表达。同时,ZmNRT2.5基因的表达受到盐胁迫的显著抑制。     

花期高温胁迫下TaERECTA基因对小麦生理特性和光合作用的影响

为研究花期高温胁迫对转TaERECTA基因小麦生理特性和光合作用的影响,在扬花期对转TaERECTA基因小麦进行高温胁迫,测定转基因小麦的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性以及丙二醛(MDA)含量和相对电导率,并于扬花期测定其光合相关参数。结果显示,随着高温胁迫时间的延长,转基因小麦叶片的POD和CAT活性呈明显下降趋势,而SOD活性较稳定,MDA含量和相对电导率增加;与对照株系相比,高温胁迫处理后,转基因小麦株系具有较高的抗氧化酶活性,较低的MDA含量和相对电导率;高温胁迫显著降低了小麦植株的SPAD值,且转基因小麦的光合速率和瞬时水分利用效率均显著大于对照株系。说明TaERECTA基因可以参与调控小麦叶片组织细胞膜的稳定性,改良高温胁迫下小麦的光合能力和水分利用效率。     

导入碱蓬总DNA玉米后代耐盐生理指标测定及SSR标记分析

采用花粉管通道法,将野生碱蓬总DNA导入玉米自交系"美系天杂"。对导入后代M-3及受体进行0、150、200、250 mmol/L Na Cl浓度梯度处理,结果表明,各处理浓度导入系根和叶片中SOD含量均高于受体且差异显著,MDA含量比受体低且差异显著,推测导入系耐盐性有所提高。采用SSR标记进一步分析导入后代,引物phi065检测到导入系M-3与供体有相同带型。针对相同带型DNA片段测序分析,证明碱蓬DNA片段可能成功整合到玉米受体"美系天杂"基因组中,但整合碱基序列存在包括碱基的转换、颠换、缺失和插入4种类型变异。