外源NO对Ca(NO3)2胁迫下黄瓜幼苗生长和抗氧化系统的影响

本研究以黄瓜为试材,采用营养液水培,研究了外源NO对Ca(NO3)2胁迫下黄瓜幼苗生长和抗氧化酶系的影响.结果显示,在70mmol·L-1的Ca(NO3)2胁迫下,植株生长受到抑制,干重和叶绿素含量显著下降,叶片和根系抗氧化酶SOD、POD、CAT和APX活性均升高,膜脂过氧化产物MDA及可溶性 蛋白含量增加.而叶面喷施NO供体SNP显著缓解了Ca(NO3)2胁迫对黄瓜幼苗生长的抑制,植株干重显著增加.同时,抗氧化酶活性、可溶性蛋白和叶绿素含量也有不同程度的上升,MDA含量显著下降.以上表明,NO能够增强黄瓜幼苗对Ca(NO3)2胁迫的耐性.喷施SNP对正常营养液培养的黄瓜幼苗无显著影响.     

外源NO对NaCl胁迫下山葡萄叶片叶绿素荧光和抗氧化酶活性的影响

为探究NO对山葡萄耐盐性影响的生理机制,以1年生双丰山葡萄扦插苗为试材,采用营养液栽培方法,研究了外源NO供体硝普钠(SNP)处理对50 mmol·L-1 NaCl胁迫下山葡萄叶片叶绿素含量、叶绿素荧光参数和抗氧化酶活性的影响.结果表明,外源NO能显著提升盐胁迫下山葡萄叶片超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性,减少丙二醛(MDA)的产生和积累,保护光合机构免受活性氧伤害,从而提高叶片叶绿素含量;另一方面,外源NO使盐胁迫下山葡萄叶片的PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学淬灭系数(qP)和保护性热耗散(ΦNPQ)升高,而初始荧光(Fo)和非调节性能量耗散(ΦNO)显著下降,表明外源NO通过保护性热耗散机制缓解盐胁迫引起的光抑制,增强光合电子传递效率,进而维持PSⅡ的正常功能,最终提高了山葡萄耐盐性.     

基于iTRAQ质谱分析技术筛选南方型紫花苜蓿根部响应盐胁迫差异表达蛋白

为了从蛋白质水平上揭示南方型紫花苜蓿(Medicago sativa ‘Millennium’)适应盐胁迫的分子机制,本研究以30 d苗龄的南方型紫花苜蓿实生苗为材料,分析正常培养和250 mmol/L NaCl处理72 h后根中的蛋白表达变化,采用同位素相对标记与绝对定量技术(isobaric tags for relative and absolute quantitation,iTRAQ)结合双向液相色谱与串联质谱(2-dimensional liquid chromatography-tandem mass spectrometry,2D-LC-MS/MS)定量蛋白质组技术鉴定南方型紫花苜蓿根部响应盐胁迫差异表达蛋白,对所获得差异蛋白进行生物信息学分析,筛选出可能耐盐潜在靶标蛋白.同时,选择5个差异表达蛋白进行实时荧光定量PCR(qRT-PCR)验证.结果表明,共鉴定3 857种定量蛋白,534种差异蛋白(变化倍数≥1.2,P＜0.05),其中表达上调的281种,表达下调的253种.基因本体(Gene Ontology,GO)分子功能提示这些差异性蛋白主要参与转运活性、催化活性和酶调控活性.京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路显著性富集于代谢途径、次生代谢产物生物合成、苯丙氨酸代谢和核糖体等(P＜ 0.05,错误发现率(false discovery rate,FDR)＜ 0.05).成功鉴定的差异蛋白分别涉及到信号传递(8.99％)、抗氧化物(7.68％)、防御(5.61％)、蛋白质合成、加工和降解(14.79％)、能量产生与转运(5.81％)、代谢(26.97％)、膜与胞内运输(5.62％)和细胞结构、分裂和细胞骨架(2.06％)等.差异表达蛋白中与信号传递、抗氧化物和防御等相关的蛋白表达量总体上调,而与代谢和能量产生与转运相关蛋白表达量总体下调.qRT-PCR实验发现,mRNA与蛋白质表达水平并不一致.研究发现组氨酸磷酸转移蛋白、丝裂原活化蛋白激酶、h类硫氧还蛋白、蛋氨酸亚砜还原酶基因、鸟苷二磷酸(guanosine diphosphate, GDP)解离抑制因子、脂质转移蛋白、β-1,2-木糖基转移酶和H2A/H2B/H3/H4核心组蛋白等可能是紫花苜蓿耐盐潜在靶标蛋白.本研究采用iTRAQ结合2D-LC-MS/MS技术,有效地筛选出南方型紫花苜蓿根部响应盐胁迫差异表达蛋白,为深入认识紫花苜蓿盐胁迫的应答分子调控机制奠定了坚实的基础.     

小麦TaFKBP62c-2B基因克隆、组织表达及亚细胞定位

FK506结合蛋白(FK506 binding protein,FKBP)具有肽基-脯氨酰顺反异构酶(peptidyl-proly cistrans isomerase,PPIase)活性,可以作为一种分子伴侣在蛋白折叠中发挥作用.本研究采用同源基因克隆获得小麦(Triticum aestivum)高温胁迫应答基因TaFKBP62c-2B,利用qRT-PCR和绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)示踪技术明确了TaFKBP62c-2B的表达模式和亚细胞定位信息.序列分析结果表明,小麦TaFKBP62c-2B基因含有37 bp的5'UTR区、1 926 bp的完整CDS以及176 bp的3'UTR区,共编码642个氨基酸(GenBank登录号:KU350629).结构域分析发现,TaFKBP62c-2B是由3个FK506结合保守域(FKBP_C)和3个三十四肽重复序列(tetratricopeptide repeat,TPR)构成的多域FKBP.qRT-PCR结果显不,TaFKBP62c-2B强烈响应高温胁迫;组织表达分析表明,TaFKBP62c-2B主要在小麦的茎和小穗等植株地上组织中表达,在根部的表达量较低.亚细胞定位表明,TaFKBP62c-2B位于内质网上.本研究获得了小麦TaFKBP62c-2B基因全长、明确了其表达规律以及亚细胞定位信息,为进一步了解TaFKBP62c-2B的生物学功能提供了基础资料.     

锶及柴油胁迫下3种杨树对土壤锶的富集特征

为探究杨树对土壤锶污染的修复能力,以白杨、俄罗斯杨和青杨为试材,在100 mg·kg~(-1)Sr~(2+),15mg·kg~(-1)柴油,15 mg·kg~(-1)柴油+100 mg·kg~(-1)Sr~(2+)条件下处理60 d,通过测定杨树的生长指标及各器官Sr~(2+)富集浓度,探讨比较不同种的杨树对土壤Sr~(2+)的富集特征和富集能力差异。结果表明,单一Sr~(2+)胁迫能够促进俄罗斯杨和青杨幼苗的生长,对白杨的生长表现出一定抑制效应;而柴油污染胁迫对杨树的生长均具有明显的抑制作用,其中白杨对柴油胁迫的耐受性优于俄罗斯杨和青杨。单独Sr~(2+)胁迫下3种杨树幼苗各器官Sr~(2+)富集为叶根茎,其中白杨的总富集浓度最高,达到2.369 mg·g~(-1)DW,青杨最低,为1.203 mg·g~(-1)DW。在柴油和Sr~(2+)的复合胁迫下,白杨、俄罗斯杨和青杨对Sr~(2+)的富集浓度明显减小,分别为1.344、1.145和0.604 mg·g~(-1)DW;但白杨和俄罗斯杨富集特征变化不大,青杨Sr~(2+)富集浓度最大的器官由叶变为根。此外,柴油的施加对3种杨树转运能力的影响具有显著差异,其中白杨的转运能力增强了15.76%,青杨显著降低了61.83%,说明杨树对土壤Sr~(2+)及其与柴油复合污染胁迫都有较好的耐受及Sr~(2+)富集能力,其中白杨更适合作为污染治理树种。本研究结果为锶及柴油污染土壤的植物修复提供了参考依据。     

分蘖期干旱胁迫对寒地粳稻光合特性及产量形成的影响

为了探讨分蘖期干旱胁迫对寒地粳稻产量形成的影响机理及其耐旱机制,以东农425(耐旱型)和松粳6号(干旱敏感型)为试验材料,通过盆栽方式于分蘖期控制土壤水势至0 k Pa(对照)、-10 k Pa(轻度干旱)、-25 k Pa(中度干旱)、-40 k Pa(重度干旱),依次记为A0、A1、A2、A3。处理21 d后复水,研究分蘖期不同程度干旱胁迫对寒地粳稻叶面积、光合特性、叶绿素总含量、产量及产量构成因素的影响。结果表明,分蘖期干旱胁迫导致叶面积减小、功能叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)均随土壤水势降低而下降。同时,干旱处理期间寒地粳稻功能叶片叶绿素总含量、叶绿素a/b值均随干旱胁迫程度增加而下降,但类胡萝卜素含量的变化却与其相反。干旱胁迫下寒地粳稻产量显著下降,且下降幅度随土壤水势降低而逐渐增大。有效穗数和穗粒数大量降低造成产量显著下降,说明分蘖期干旱胁迫造成减产的主要原因是低土壤水势造成了寒地粳稻库容量或单位面积颖花量的大量降低。与A0(对照)相比,A1、A2和A3下松粳6号产量降幅分别为13.87%、20.87%和32.51%;而东农425分别为10.58%、15.21%和25.52%,均显著低于松粳6号,且耐旱型品种东农425始终保持较高光合生长能力。本研究结果为寒地粳稻抗旱节水栽培技术措施的制定提供了理论依据。     

外源钙对干旱胁迫下岩溶山区白刺花幼苗生长、生理特性的影响

为揭示岩溶山区白刺花耐旱性与外源钙的关系及抗旱机理,以贵州野生白刺花为试验材料,利用聚乙二醇(PEG)溶液模拟干旱,以未加PEG的1/2浓度Hoagland营养液为对照,研究了外源钙对PEG诱导的干旱胁迫下白刺花幼苗生长和生理的影响,并利用隶属函数综合评价出最佳的外源钙施用量。结果表明,未施入外源钙时,随着PEG诱导的干旱胁迫强度的增加,白刺花幼苗根干重、根冠比、丙二醛(MDA)含量、过氧化氢酶(CAT)活性均逐渐增加,当胁迫浓度为10%时,以上指标均显著高于对照;可溶性蛋白、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)呈先升高后降低趋势,均(除POD外)在胁迫浓度为10%时达到最大值,与对照相比差异显著;白刺花幼苗地上部生物量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均呈降低趋势,其中地上部生物量、Pn在胁迫浓度为10%时显著降低,Gs和Tr在胁迫浓度为15%时显著降低。在PEG诱导的干旱胁迫下,白刺花幼苗通过提高渗透调节物质含量、增强保护酶活性、增加根冠比等来适应干旱环境。施入适宜浓度的外源钙,显著抑制了PEG诱导的干旱胁迫下白刺花幼苗地上部生物量、Pn、Gs和Tr降低的幅度以及MDA含量增加的幅度;显著促进了根干重、可溶性蛋白含量及SOD、POD和CAT活性的增加,即PEG诱导的干旱胁迫下外源钙可以进一步提高白刺花幼苗根干重和幼苗中渗透调节物质含量,增强保护酶活性,降低Tr,维持生长、生理和光合功能,增强白刺花的抗旱能力。隶属函数综合评价指出,本试验条件下施入50 mmol·L~(-1)的外源钙对提高白刺花幼苗抗旱性的效果最佳。本研究结果为更加充分、合理地利用白刺花灌丛资源提供了理论依据。     

高温对茶树叶片光合及抗逆特性的影响和恢复*3

以4个茶树品种福鼎大白茶、鸠坑、龙井43和乌牛早7a生植株为研究对象,采用人工气候箱模拟高温（35℃和40℃）处理6、12、18、24、48h,取出后置于人工气候箱中（25℃）恢复3、6、9d,以未经高温处理置于人工气候箱中（温度25℃）的各品种茶树为对照（CK）,测定茶树叶片的最大净光合速率、荧光参数、抗氧化酶活性以及细胞伤害率。结果表明：高温胁迫显著抑制了茶树的最大净光合速率（Pnmax）和最大光化学效率（Fv/Fm）,处理时间越长、温度越高,Pnmax和Fv/Fm下降越快,除35℃处理的福鼎大白茶外,其它3种茶树经过高温处理后,在恢复期间其Fv/Fm无法恢复至正常水平;茶树叶片的SOD酶活性在高温处理的前12h迅速上升,随着处理时间的延长,其活性降低;叶片MDA含量的平均值在高温处理第48小时达到最大,恢复期间缓慢下降;随着处理温度的升高和处理时间的延长,各茶树叶片的细胞伤害率均呈增加趋势。4种茶树耐热性的强弱由高到低依次为福鼎大白茶＞乌牛早＞鸠坑＞龙井43。     

小盐芥 TsPIP1;1 与 TsTIP1;1 基因增强转基因水稻耐盐性

【目的】为更好地了解植物水通道蛋白盐胁迫下的调节作用,对小盐芥质膜内在蛋白TsPIP1;1及液泡膜内在蛋白TsTIP1;1在转基因水稻中的盐胁迫生理响应机制进行探究,旨在为水通道蛋白在耐盐作物分子改良育种中的应用提供理论支撑。【方法】以野生型 (WT) 与 T3 代转 TsPIP1;1 及 TsTIP1;1 基因水稻为材料,进行了水培试验,并设置了 0、100、200 mmol/L NaCl 处理。处理一周后,分别测定水稻的光合参数、株高、生物量、相对含水量、失水率及钾、钠含量。【结果】在盐胁迫处理下,与野生型相比,转基因水稻的生物量和含水量明显增加,渗透势和失水率显著降低。转 TsPIP1;1 及 TsTIP1;1 基因水稻根部及地上部的 Na+ 含量都显著降低,K+ 在转基因株系中的累积显著高于野生型,降低了体内 Na+/K+ 比,并且能够保持更强的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率及水分利用效率。在 200 mmol/L NaCl 处理下,与野生型相比,TsTIP-5、TsTIP-7 及 TsPIP-19 的株高分别高出 8.2%、11.6%、4.9%;单株干重分别高出 17.9%、23.9%、16.9%;地上部 Na+/K+ 比分别降低 24.3%、24.4%、24.8%;根部 Na+/K+ 比分别降低 29.6%、27.5%、32.4%;渗透势分别显著降低了 18.3%、19.4%、30.3%;相对含水量分别增加了 5.8%、5.5%、5.4%;净光合速率分别增加了50.4%、 78.5%、56.2%。【结论】TsPIP1;1 及 TsTIP1;1 增强了转基因水稻的光合呼吸作用,通过降低植物体内 Na+/K+ 比,参与植物细胞的渗透调节,提高了细胞持水能力,促进转基因水稻的生长发育,增强了水稻的耐盐性。     

铝胁迫下根系分泌物对栝楼光合特性及耐铝性的影响

以耐铝性较强的安国栝楼和耐铝性较弱的浦江栝楼为对比试验材料,在土培条件下探究300μmol/L和800μmol/L铝胁迫下不同浓度(30,20,10ml/株)根系分泌物对2种栝楼的生长特性、光合特性和抗氧化酶活性的影响。结果表明,经过2个浓度的铝处理后,安国栝楼和浦江栝楼生长均受到一定抑制,生物量、叶绿素a/b含量、叶绿素荧光、CAT、POD、SOD酶活性均呈下降趋势,而MDA、初始荧光(F_0)呈相反的变化趋势,2种栝楼的各指标变化程度和敏感性表现出一定的差异性,表明2种栝楼的耐铝性存在差异。加入适宜浓度的根系分泌物能够促进2种栝楼的生长,提高叶绿素a、b含量以及各个荧光参数值和CAT、POD、SOD等抗氧化酶活性,从而缓解了铝胁迫。较低浓度的根系分泌物可以缓解铝胁迫对栝楼的伤害;浓度过高时,2种栝楼的生长均会受到抑制,20ml/株的根系分泌物对栝楼铝胁迫的缓解作用最佳。因此,今后在红壤地区栝楼的生产种植中,可以进一步开展根系分泌物对栝楼影响机制的研究工作,为栝楼品种的推广与应用奠定基础。