冀东野生大豆对草甘膦的耐性鉴定及耐性机制初步研究

为筛选耐草甘膦野生大豆种质并了解其耐性机制,本试验对采集于冀东地区的862份野生大豆进行了草甘膦的耐性鉴定。在草甘膦处理后,测定了高耐和敏感材料的莽草酸、丙二醛和叶绿素含量,过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性,以及草甘膦相关基因EPSPS表达量。结果显示,喷施草甘膦后,862份野生大豆材料中,药害等级在4级以上的材料占82.84%,3级占9.51%,2级占4.87%,1级占2.78%。筛选到高耐草甘膦的野生大豆材料Yong-33,其在1.125 kg a.i·hm^-2 草甘膦处理后植株存活率达到96.67%。经草甘膦处理后,与对照相比,高耐材料的叶绿素、丙二醛和莽草酸含量在检测的各时间点均无显著差异,敏感材料叶绿素含量显著降低,丙二醛和莽草酸含量显著升高;高耐材料POD、CAT和SOD活性以及EPSPS基因表达量均显著升高,而敏感材料酶活性及EPSPS基因表达量无显著差异。以上结果表明,野生大豆中存在高耐草甘膦的种质资源,在草甘膦处理后其植株内活性氧清除酶系活性升高,EPSPE基因上调表达,推测这是野生大豆对草甘膦耐性较好的原因。本研究筛选到的耐草甘膦野生大豆材料可为培育耐草甘膦栽培大豆新品种提供种质资源。     

前茬作物土壤遗留效应对野生大豆(Glycine soja)和栽培大豆(Glycine max)生长的影响

前茬作物影响后茬大豆的产量,尤其是大豆重茬会导致土传病害和自毒作用的发生,抑制大豆生长,造成大豆的减产,生产上亟待寻找耐重茬的种质资源培育新品种。传统育种方法已进入瓶颈期,而野生近缘种资源在为作物改良提供有益等位基因方面具有巨大潜力。野生大豆(Glycine soja)作为栽培大豆(Glycine max)的近缘种,对拓宽大豆育种遗传基础、培育耐重茬大豆品种具有重要价值。本研究通过温室控制试验,探究不同前茬作物(玉米和大豆)土壤遗留效应对野生大豆和栽培大豆生长的影响,对比栽培大豆和野生大豆在抗重茬能力方面的差异。结果表明：大豆重茬土壤能够显著抑制后茬野生大豆和栽培大豆的生长,这主要由土壤病原微生物所导致。与灭菌土壤对比,非灭菌土壤能够显著降低了栽培大豆的生物量,而对野生大豆生物量影响不大,说明土壤病原菌微生物在大豆重茬危害中发挥重要作用。土壤病原微生物会增加根质量分数,使植物生物量倾向于地下分配,降低植株光合作用和干物质量积累速率。而与栽培大豆相比,野生大豆能迅速调整生物量分配以及叶片性状响应前茬作物引起的胁迫。本研究为将来从野生大豆获得耐重茬优良性状和培育栽培大豆耐重茬新品种提供了理...     

过表达野生大豆S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因GsSAMS提高水稻耐盐碱性

S-腺苷甲硫氨酸合成酶(SAMS)是生化反应中合成甲基供体的关键酶,在植物逆境响应中具有重要的作用。为了鉴定野生大豆S-腺苷甲硫氨酸合成酶GsSAMS基因对水稻盐碱胁迫耐性的影响,本研究采用USER克隆技术构建植物过表达载体,以农杆菌介导法侵染水稻愈伤组织,经过PCR、半定量PCR(RT-PCR)等分子检测获得GsSAMS转基因水稻株系;通过对比野生型和转基因水稻盐碱胁迫处理后的表型、存活率及过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性等指标,发现GsSAMS转基因株系耐盐碱性显著优于野生型。通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析发现盐碱胁迫处理后,OsM6PR1、OsNAC5、OsPOX1基因在转基因株系中的表达显著高于野生型,说明GsSAMS可通过提高抗氧化物酶POD和CAT活性及相关基因的表达,增强转基因水稻盐碱胁迫耐受性。本研究获得的耐盐碱水稻新株系对盐碱地的开发利用具有重要意义。     

不同水分条件下沙漠豆生理指标的变化

运用常规的植物生理抗旱性测定方法,对引种植物沙漠豆在不同土壤水分梯度下叶片中的可溶性糖、可溶性蛋白质、脯氨酸以及过氧化氢酶（CAT）活性,超氧化物歧化酶（SOD）活性和过氧化物酶（POD）3种保护酶等指标的变化进行研究。结果表明：1）脯氨酸含量随干旱胁迫程度的增强逐渐升高,可溶性蛋白质先降低后升高,二者之间存在相互补偿关系,可溶性糖含量呈现先升高再降低的变化趋势,表现出渗透调节物质对干旱的调节作用;2）3种保护酶活性在不同水分处理过程中变化不同,CAT活性表现为升高,SOD在中度干旱水分条件下升高,至重度干旱水分条件下则降低,POD活性的变化与SOD活性变化相反,保护酶之间相互配合协同作用维持了沙漠豆叶片细胞膜的完整性;3）丙二醛浓度随干旱胁迫程度的增强而升高,表明沙漠豆随水分不足可以通过增加渗透调节物质含量、增强保护酶活性、提高抗氧化能力,来减轻干旱胁迫的伤害。     

玉米耐 Na2CO3胁迫的生理响应及耐盐碱性综合评价

为了筛选与玉米耐盐碱密切相关的生理指标,采用室内发芽和室外砂培试验,研究不同浓度Na_2CO_3胁迫对6个玉米品种种子萌发期发芽率、盐害指数、胚生长、苗期株高、生物量以及脯氨酸、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、可溶性蛋白等生理指标变化规律的影响,并采用主成分分析与隶属函数相结合的方法进行耐盐碱性综合评价。结果表明:随Na_2CO_3胁迫强度增加玉米种子发芽率、胚生长、植株生长、生物量均有明显降低的变化趋势,盐害指数、MDA含量、脯氨酸含量随Na_2CO_3胁迫强度增大逐渐增加;而SOD含量除农夫9号外,其他品种随胁迫强度增大而增大,可溶性蛋白含量除吉单535外,其他品种随胁迫强度增大而降低。主成分分析结果表明,胚生长、株高、生物量、丙二醛、可溶性蛋白等9个指标与耐盐碱密切相关,运用模糊数学隶属函数分析得出,6个玉米品种的耐盐性强弱顺序依次为吉单535玉龍8号东单969南北1号农夫9号玉龍2号。     

重金属铅镉短期胁迫对蓬莱蕉生理生化指标的影响

为了探讨蓬莱蕉在Pb、Cd胁迫下的生理变化规律,采用盆栽试验研究土壤重金属Pb、Cd单一及其复合胁迫对蓬莱蕉部分生理指标的影响。结果表明:(1)相同处理水平下,随着处理时间的延长,重金属Pb、Cd单一和复合胁迫下,可溶性糖和可溶性蛋白含量降低,超氧化物歧化酶活性下降,游离脯氨酸、丙二醛含量增加,过氧化氢酶活性升高。在Pb单一胁迫下,总叶绿素含量先升后降,过氧化物酶活性升高;在Cd单一胁迫和Pb、Cd复合胁迫下,总叶绿素含量和过氧化物酶活性先升后降。(2)随着处理浓度的增加,重金属Pb、Cd单一和复合胁迫下,可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨酸和丙二醛含量增加,过氧化物酶、过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性升高,而总叶绿素含量则表现为下降趋势。说明蓬莱蕉在一定重金属胁迫范围内,可通过增加叶片渗透调节物质和诱导活性氧清除系统,以减少由于胁迫带来的代谢失衡对植株的伤害。     

铝胁迫对油菜根系形态和生理指标的影响

为探讨油菜幼苗在不同浓度铝胁迫下的生理响应,以2个耐铝毒差异显著的油菜品种(耐铝品种R178和铝敏感品种S169)为试验材料,在营养液培养条件下,共设置0(对照)、50、100、150、200和 300 μmol·L^-1 6个铝(pH值4.5)处理,研究铝胁迫对油菜根系形态及生理指标的影响。结果表明,50 μmol·L^-1铝处理下R178各根系形态指标与对照相比均无显著差异,而S169根系各形态指标与对照均差异显著,其中总根尖数随着铝处理浓度的增加呈先升高后降低的趋势,其他根系指标均随着铝处理浓度的增加呈逐渐减少的趋势,300 μmol·L^-1铝处理下,2个品种的主根相对伸长率较对照分别减少65.7%和79.7%。随着铝处理浓度的增加,2个品种幼苗根系中可溶性蛋白和脯氨酸含量均呈先升高后降低的趋势,叶片中可溶性蛋白含量呈降低趋势,而脯氨酸含量则呈升高的趋势。铝胁迫导致2个品种幼苗根系和叶片的质膜透性显著增加,300 μmol·L^-1铝处理下R178和S169根系相对电解质外渗率较对照分别增加54%和59%,叶片中分别增加82%和90%,同一处理下R178根系和叶片电解质外渗率均小于S169。随着铝处理浓度的增加,2个品种根系中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均呈先增加后降低的趋势;R178叶片中SOD活性呈增加趋势,而S169则呈先增加后降低的趋势,且在200 μmol·L^-1时达到最大值;2个品种叶片中的POD、CAT和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性均呈先增加后降低的趋势。综上,铝胁迫显著抑制了油菜根系生长,破坏了细胞质膜的完整性,油菜幼苗通过蛋白质和脯氨酸含量的积累以及保护酶活性的增高抵抗铝胁迫。本研究结果为耐铝油菜资源筛选和新品种选育提供了理论依据。     

单一重金属胁迫对灯心草生长及生理生化指标的影响

通过盆栽试验研究了不同浓度处理水平的Cu、Cd、Pb、Zn、As五种重金属单一胁迫对灯心草生长及其生理生化特性的的影响。结果表明:种植灯心草土壤中的Cd、Pb、Cu三种重金属临界值可分别设定为10mg kg-1、100 mg kg-1、100mg kg-1。灯心草不适合在Zn污染的土壤中种植,土壤中As临界值尚需作进一步的研究来确定。各单一重金属胁迫对灯心草叶绿素的合成均有很大程度的抑制作用,剂量-效应关系明显。灯心草三种保护酶对于不同浓度处理水平重金属胁迫的响应不同:在土壤环境质量低浓度设置范围内三种酶有较好的协同效应能共同抵御重金属胁迫造成的膜伤害,表现出较强的自我调节能力。而在高浓度处理水平时,三种酶活性呈现不同的变化趋势。灯心草生理生化指标对重金属胁迫的响应存在元素种类之间的差异。各单一重金属对灯心草生长抑制及生理毒害效应大小排序为:Zn>As>Cu>Pb>Cd。     

苏打盐碱胁迫对甜高梁叶片结构及抗性指标的影响

为确定以Na_2CO_3,和NaHCO_3为主要成分的苏打盐碱胁迫对甜高梁叶片结构及抗性影响,研究了盐碱胁迫下甜高粱品种314B和M-81E叶片结构与幼苗生理指标的变化。结果表明：针对应试的两个甜高粱品种,苏打盐碱胁迫可极显著减小叶片厚度、中脉厚度和最大导管直径,极显著增加叶片上下角质层及下表皮厚度（P〈0．01）。增加叶绿体中淀粉粒和嗜锇滴颗粒数,且发生叶绿体被膜和基质分离现象;使线粒体内膜上嵴数量减少,甚至消失。株高和茎基周长均比对照极显著减小,叶绿体色素极显著增加（P〈0．01）;叶片质膜相对透性和脯氨酸含量极显著升高,品种间丙二醛含量的变化差异较大。过氧化物酶（POD）活性和过氧化氢酶（CAT）活性均极显著升高,超氧化物歧化酶（SOD）的活性极显著降低（P〈0．01）。比较叶片结构和抗性生理指标变化可知,品种M-81E比314B抗盐碱性强。     

超重力处理及盐胁迫对绿豆幼苗生理生化指标的影响研究

试验对绿豆(Phaseolus radiatus)刚萌动种子进行不同超重力和不同时间处理,并用9g／kg NaCl溶液模拟盐胁迫。结果表明:随处理超重力加大,其发芽率(Gr)和发芽指数(Gi)降低;3000×g处理组的根系活力、游离脯氧酸含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性显著高于2000×g处理,4000×g与3000×g处理间差异不显著(SOD除外);处理组丙二醛(MDA)含量均低于对照,3000×g比2000×g处理丙二醛含量显著减少,4000×g和3000×g处理间差异不显著;2000×g、3000×g超重力处理随处理时间的延长,根系活力、游离脯氨酸含量、SOD活性呈增加趋势,而4h处理与3h处理间差异不显著,MDA含量随处理时间的延长呈降低趋势。超重力处理可提高绿豆幼苗的抗盐性,以3000×g、4h处理为宜。     

盐碱胁迫下野生大豆CBL-CIPK通路表达分析

野生大豆(Glycine soja)是栽培大豆(Glycine max)的近缘野生种,含有栽培大豆中不存在的优异基因。为了明确类钙调磷酸酶B蛋白(CBL)与其互作蛋白激酶(CIPKS)组成的CBL-CIPK通路蛋白在野生大豆抗盐碱胁迫中的功能,本研究在盐碱胁迫下高耐及敏感野生大豆材料转录组分析的基础上,利用在线生物学工具对野生大豆CBL-CIPK通路蛋白结构、亚细胞定位、磷酸化位点及系统发育进行了分析。结果发现,10个野生大豆CBLs蛋白均含有3个EF手结构;7个CBLs蛋白定位于细胞核,另外3个分别定位于细胞质、叶绿体和内膜系统。38个CIPKs蛋白均含有ATP结合结构域、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性结构域和NAF结构域;20个CIPKs蛋白定位在细胞质中,9个定位在叶绿体中,6个定位在细胞核中,另有3个分别位于细胞器膜、线粒体和内膜系统。野生大豆与栽培大豆的CBL-CIPK通路基因高度同源,但野生大豆GsCIPK5_like基因与栽培大豆GmCIPK5亲缘关系较远,栽培大豆GmCIPK21基因与野生大豆GsCIPK21亲缘关系较远。在盐碱胁迫处理0和10 h后,GsCBL10基因在高耐材料中的表达量比敏感材料显著上调;在盐碱胁迫处理0 h后,GsCIPK10基因在高耐材料中的表达量也比敏感材料显著上调。本研究为阐明CBL-CIPK通路对野生大豆耐盐碱胁迫中的功能奠定了理论基础。     

调环酸钙对盐碱胁迫下不同耐盐性大豆品种根系生长及生理特性的影响

为探讨调环酸钙(Pro-Ca)对盐碱胁迫下大豆(Glycine max)根系生长的缓解作用,以大豆品种合丰50(耐盐)和垦丰16(盐敏感)为试验材料,研究叶面喷施100 mg·L^-1 Pro-Ca对盐碱胁迫下大豆根系生长特性、活性氧代谢、抗氧化酶活性和渗透调节物质含量的影响。结果表明,外源喷施Pro-Ca均能不同程度缓解盐碱胁迫对合丰50和垦丰16根系生长的抑制,两品种根长、根鲜重和根干重分别增加了11.2%和23.6%、3.2%和19.8%、38.0%和37.6%;上调了盐碱胁迫下大豆根系超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性以及抗坏血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)水平;抑制了 {\mathrm{O}}_2^{\frac{-}{·}} 和H₂O₂积累,降低了丙二醛(MDA)含量和电解质渗漏率(EL);促进了渗透调节物质积累,合丰50和垦丰16大豆根系的可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量分别增加了5.1%~7.8%和6.2%~28.0%、6.6%~17.8%和3.8%~10.3%、19.1%~31.9%和6.9%~27.8%。主成分分析表明外源喷施Pro-Ca对耐盐品种合丰50 和盐敏感品种垦丰16根系均具有较好的调控效果。综上所述,外源喷施Pro-Ca可通过增强根系抗氧酶活性、渗透调节能力以及降低膜脂过氧化来增强大豆根系的耐盐碱能力。本研究初步阐明了Pro-Ca缓解大豆根系盐碱胁迫伤害的生理生化机制,为进一步从分子水平揭示其作用机制提供了理论依据。     

RFLPs of chloroplast and mitochondrial DNA in wild soybean, Glycine soja, growing in China

RFLPs of chloroplast (cp) and mitochondrial (mt) DNA have been used to characterize the cytoplasmic genome of wild soybean, Glycine soja, growing in China. We have found from the RFLPs of that the cytoplasmic genomes of most Chinese wild soybeans have a combination of cpIII with mt-a or a combination of cpII with mt-b accompanied by mtIV or mtV according to our classification. CpII was not observed in combination with mt-a and cpIII was not observed in combination with mt-b. The regional distribution of these two types showed clines with opposite directions. The Yangtze River Valley had the greatest diversity in each of cp and two mt profiles detected in this study and the cytoplasmic genome combining these three profiles showed the highest degree of polymorphism in this region. The Yangtze River Valley may be a center of cytoplasmic diversity of wild soybean and may contain various genetic resources of soybean.     

干旱胁迫下野生大豆ABC转运蛋白转录组测序分析

为获取干旱胁迫状态下ABC转运蛋白家族相关基因,以抗旱性强的野生大豆为试验材料,浇灌20%PEG 6000模拟干旱胁迫,分别在干旱处理0、 6、12、24和48 h后取叶片提取RNA进行转录组测序;以GO、KEGG和NR三大数据库注释的结果为基础,再以ABC转运蛋白为关键词进行筛选。结果表明,共获得337条ABC转运蛋白相关序列,包括8大亚家族(ABCA、ABCB、ABCC、ABCD、ABCE、ABCF、ABCG和ABCI)。差异表达分析结果表明,共有182条表现差异表达。GO注释到的差异表达基因多数为嘌呤核苷酸分解过程,KEGG注释到的差异表达基因分布在5个亚家族(ABCA、ABCB、ABCC、ABCD和ABCG)。对NR数据库有注释的168条差异表达基因进行进化分析,结果表明ABCE、ABCF、ABCG家族与ABCI11为一类,ABCB、ABCC家族与ABCI10为一类,ABCA、ABCD家族与ABCI19为一类。本研究为进一步研究野生大豆干旱胁迫下ABC转运蛋白抗旱基因提供了一定的理论依据。     

二倍体马铃薯在盐胁迫下试管薯的诱导及生理特性的反应

本研究旨在研究育体条件下盐脉迫对二倍体马铃薯富利亚和窄刀薯杂种(PHU-STN)无性系间的差异。以耐盐、中度耐盐、感盐的二倍体马铃薯富利亚和窄刀薯杂种无性系各5份为试验材料,用0(对照)、30 mmol·L-1的Na Cl进行胁迫,通过试管薯直径、个数、最大薯薯重、产量及生理指标的测定,观察不同耐盐性马铃薯试管薯的诱导情况及生理特性的变化。结果表明,盐胁迫后,试管薯直径、个数、最大薯薯重、产量均降低,SOD活性升高,POD活性降低,相对电导率和丙二醛含量升高,且二倍体马铃薯组间各性状差异均达极显著水平。因此,试管薯块茎性状以及生理特性SOD、POD活性、电导率和丙二醛含量可以作为二倍体马铃薯耐盐性鉴定的指标。     

植物生长调节剂对干旱胁迫下大豆幼苗生长的影响

采用盆栽试验,研究了在模拟干旱胁迫下喷施植物生长调节剂对大豆幼苗生长发育和生理生化指标的影响。结果表明,植物生长调节剂可促进大豆幼苗茎叶生长和主根伸长,增加侧根数,加大根冠比,提高叶绿素含量、脯氨酸含量和过氧化物酶(POD)活性,从而增强了植株的抗旱能力。喷施宝、云大120、地中宝、福施壮4种植物生长调节剂对不同大豆品种幼苗生长的影响基本一致,以喷施宝的效果最好,其次为云大120。     

铅胁迫对茶树生长及叶片生理指标的影响

通过盆栽试验,研究了不同土壤铅浓度对茶叶生长及叶片生理特性的影响。结果表明,随着土壤铅浓度的升高,夏茶叶绿素含量显著下降,并有失绿现象,茶树生长受到一定程度的抑制。春茶叶绿素含量呈上升趋势,夏茶叶绿素含量呈先增加后降低的趋势。当铅浓度为100mg·kg-1时,叶绿素含量达到最大值2.93mg·g-1;铅浓度为1500mg·kg-1时,叶绿素含量达到最小值2.28mg·g-1;随铅浓度增加,叶片中游离脯氨酸、丙二醛含量显著增加,两者与铅浓度呈显著正相关,春茶的相关系数分别为0.922（P〈0.01）和0.880（P〈0.01）,夏茶的相关系数为0.871（P〈0.05）和0.971（P〈0.01）,且夏茶中的游离脯氨酸、丙二醛含量大于春茶。铅对春茶、夏茶中可溶性糖的合成有一定的抑制作用,相关系数分别为-0.715（P〈0.01）和-0.912（P〈0.01）。在铅浓度为0～200mg·kg-1时,春茶可溶性糖有小幅度增加;在铅浓度为200mg·kg-1时,春茶、夏茶可溶性糖含量都同时达到最大值。     

作物缺水指数新方法的验证

尝试用胶水涂抹叶片制成模拟叶片，在冬小麦主产区之一的河北栾城进行了6种水分处理的冬小麦田间试验，以进一步验证模拟叶片温度法估算CWSI的可行性。结果表明：Tcu（最高冠层温度）与Tp（模拟叶片温度）具有极显著相关性（r=0．977（n=31））；由Tp确定的CWSI与由Jackson模式确定的CWSI拟合程度很高（r=0．999（n=123））；由Tp确定的CWSI与土壤含水量、叶片水势间也存在相关关系，这些都说明CWSI可用来指示土壤和作物的水分状态。