Hyperspectral Models for Estimating SPAD Value of Cotton Leaves under Waterlogging Stress

[Object] To setup the hyperspectral sensing models for estimating SPAD value of cotton leaves under waterlogging stress. [Method] Irrigation and drainage controllable plots were introduced to simulate the waterlogging stress treatment in the flowering and boll forming stage, during which the change characteristics of the cotton leaf spectral reflectance and SPAD value were observed after 1 d, 3 d, 6 d, 9 d waterlogging, respectively. To find out the hyperspectral sensing models for estimating SPAD value of cotton leaves under waterlogging stress, the correlation and regression relationships between SPAD value and spectrum parameters were analyzed. [Result] (1) The SPAD value of the fourth cotton leaf from the top was significantly lower than control when suffers from waterlogging for 3 d, when waterlogged 9 d the SPAD value decreased by around 15% compared with the control. (2) The cotton suffering from waterlogged damage in the flowering and boll forming stage caused the reflection peak in green light wave band became steep, while the near infrared spectral reflectance increased, and caused the reduction of red absorption and red edge position blue shifts, the red edge position drifts towards short wave with 4～5 nm when suffers from waterlogging for 9 d. With increase of the waterlogged days, the red edge slope and red edge area increased with a maximum value at 6 d of waterlogging, meanwhile, the skewness and kurtosis of red edge increased. (3) After waterlogging, the SPAD value of the fourth cotton leaf from the top (chlorophyll content) had a remarkable correlation with red edge slope(Dr), red edge position(λr), green peak reflection(Rg), green peak position(λg), red well position(λo), blue edge area(SDb), yellow edge skewness(Sy), yellow edge kurtosis(Ky), red edge skewness(Sr), red edge kurtosis(Kr), etc. An experience linear, polynomial and exponential models for estimating SPAD value had been built through using the Sy, Sr, Kr as independent variables, respectively, their determination coefficient (R²) were greater than 0.9, and the root mean square error (RMSE) were less than 1; and an experience binary linear regression equation for estimating SPAD value had been built through multivariate regression using the λg, SDr/SDb(VI3), Sb, Sy, Ky as independent variables, the R² was as high as 0.973, and the RMSE was 0.393. [Conclusion] The model can be remote sensing model used as estimating leaf SPAD of cotton value under waterlogging stress.     

天然植物生长调节剂芸苔素的生物活性及应用浅析

天然芸苔素属于甾体类植物内源生物活性物质,其骨架为甾醇,其中芸苔素内酯生物活性最强,被称为第六类植物激素,是高效、广谱、无毒的植物生长调节剂(PGR).为更好地将芸苔素推广应用于农业生产,本文概括了芸苔素内酯的生物活性及在粮食、果蔬等作物上的应用.探讨了芸苔素内酯在提高种子活力,促进作物生长,大幅度促进产量提升以及品质...     

褪黑素对低温胁迫下棉花种子萌发特性的影响

低温胁迫严重影响棉花种子萌发,为明确褪黑素对低温胁迫下棉花种子萌发的调控作用,本研究以海岛棉品种‘新海41号’为试验材料,分析不同褪黑素浓度处理对低温胁迫(15℃)下棉花种子的萌发特性、抗氧化酶活性、丙二醛(MDA)和过氧化氢含量影响。结果表明,低温下棉花种子发芽率、发芽势和发芽指数较常温对照分别降低17.41%、13.52%和74.96%,胚根长度降低40.35%,SOD、POD、CAT活性略有增高,MDA和H₂O₂含量有所增加。低浓度的褪黑素（10 μmol/L和20 μmol/L）处理显著增加了低温胁迫下棉花种子发芽势、发芽率、发芽指数以及胚根长度,增强抗氧化酶的活性,减少MDA、H₂O₂的产生,其中20 μmol/L褪黑素处理后,与低温对照相比SOD、POD、CAT活性分别上升3.53%、29.47%、3.45%,MDA和H₂O₂含量分别减少13.93%和8.08%。适宜浓度的褪黑素处理能有效缓解低温胁迫对棉花种子萌发的损伤,增强种子耐低温性,其中20 μmol/L褪黑素处理效果最好。     

甜菜BvGSTU9基因的生物信息学及在镉胁迫下的表达分析

为了进一步研究甜菜谷胱甘肽转移酶BvGSTU9 (LOC104894060)在重金属胁迫过程中的功能。本研究以‘780016B/12优’为实验材料,对该基因序列特征、结构、功能进行预测分析,并利用qPCR检测该基因在不同浓度镉胁迫下的表达量变化。结果显示甜菜BvGSTU9基因全长925 bp,开放阅读框675 bp,编码了由224个氨基酸组成的不稳定膜外蛋白。BvGSTU9与菠菜、藜麦的氨基酸序列相似性较高,与系统发育进化树分析结果基本相符。二级和三级结构预测表明该基因主要由α-螺旋、β-折叠、延伸链及无规则卷曲组成。qPCR显示BvGSTU9基因在不同浓度的镉胁迫下均受到不同程度的诱导,因此可以推断甜菜BvGSTU9基因无论从结构还是功能上,与镉逆境胁迫存在着一定的应答关系。研究结果也为甜菜耐重金属镉机制研究提供参考依据。     

DNA甲基化参与调控马铃薯响应干旱胁迫的关键基因挖掘

植物受到干旱胁迫时,会通过DNA甲基化做出快速反应以帮助其应对胁迫。为探究在干旱胁迫下,DNA甲基化是如何影响基因转录表达,本研究对甘露醇模拟干旱和5-azadC(去甲基化)处理下,抗旱性不同的2个马铃薯品种(抗旱型,青薯9号;干旱敏感型,大西洋)进行转录组学分析,以Fold-change>2和校正后P<0.01进行差异表达基因(DEG)的筛选。GO富集分析发现,2种处理都共同显著富集到氧化应激和碳水化合物代谢过程相关的GO term。说明不同耐旱性马铃薯在响应干旱胁迫时,与这些GO term相关的基因也受DNA去甲基化调控。对既响应干旱又响应DNA去甲基化的1345个DEG进行KEGG功能富集发现,与植物抗旱相关的通路有植物MAPK信号途径、植物激素信号转导途径、植物谷胱甘肽代谢通路、糖酵解与糖异生和磷酸肌醇代谢通路。说明这些通路相关基因在大西洋和青薯9号2个抗旱性不同的马铃薯品种中,响应干旱的敏感性受DNA甲基化调控。接着对DEG上游1500 bp启动子区域进行顺式作用原件和甲基化CpG岛分析发现,干旱胁迫下参与植物谷胱甘肽代谢的GST基因通过DNA去甲基化来降低启动子区ABRE和CAAT-box作用元件的甲基化水平,进而激活该基因的表达以应对干旱胁迫。因此,利用比较转录组学分析干旱和DNA去甲基化处理下的差异基因,可挖掘到DNA甲基化参与调控马铃薯响应干旱胁迫的相关基因,为研究马铃薯干旱胁迫响应的表观遗传学机理提供新的研究思路。     

低温胁迫对番茄幼苗叶片中脯氨酸降解酶的活性及其基因表达量的影响

为了探讨脯氨酸代谢与番茄抗寒性之间的关系,采用常规方法测定了低温胁迫不同时间下番茄幼苗叶片中游离脯氨酸含量和脯氨酸脱氢酶活性,采用实时荧光定量PCR法检测了不同处理时间下脯氨酸脱氢酶基因的表达量,并分析了各项指标的动态变化。结果表明,在低温逆境下,耐寒性品种O-33-1中脯氨酸积累量总体呈增加的趋势,而冷敏感品种‘耐运2000’游离脯氨酸积累量下降,说明脯氨酸积累量的变化在一定程度上可以体现番茄抗寒性的强弱;ProDH活性在O-33-1中呈上升趋势,在‘耐运2000’中呈下降趋势,说明脯氨酸的积累受P5CS与ProDH相反方向的共同调节,使植物体内脯氨酸含量保持在适当的水平;2个品种在低温胁迫下ProDH基因表达量都显著降低,说明低温逆境抑制了该基因的表达,使脯氨酸的降解在转录水平上受到调节。     

γ-氨基丁酸对热应激大鼠新生子代的发育及抗氧化力的影响

为研究日粮中添加γ-氨基丁酸对热应激大鼠子代发育和抗氧化功能的影响,选用90日龄的Sprague-Dawley大鼠52只(雌性大鼠39只,雄性13只)进行试验,交配后27只受孕雌鼠随机分为三组,正常对照组,热应激组和GABA热应激组,仔鼠出生后1天,测定发育指标和肝脏抗氧化指标。结果显示,与正常对照组相比,热应激组新生雌鼠和雄鼠的尾长均显著降低(P＜0.01);新生大鼠的肝脏谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、超氧化物歧化酶(SOD)活性有所降低,丙二醛(MDA)含量有所升高,但差异均不显著。与热应激组相比,GABA热应激组新生雌鼠(P＜0.01)和雄鼠(P＜0.05)的尾长均显著提高;新生大鼠的肝脏MDA含量有所降低,GSH-Px、SOD活性有所升高,但差异均不显著。结果提示GABA一定程度上可改善孕期热应激条件下新生大鼠的抗应激能力。     

CPPU对干旱胁迫下小麦幼苗叶片的蛋白响应及生育期差异的影响

采用叶面喷施调吡脲(N-(2-chloro-4-pyridyl)-N’-phenylurea,CPPU)处理,分析干旱胁迫下CPPU对小麦幼苗叶片蛋白质及各种生理生化指标的影响,以探讨CPPU提高小麦抗旱性的分子机制。以小麦品种河农822为材料,用聚丙烯酰胺凝胶电泳法(SDS-PAGE)研究喷施CPPU后幼苗叶片中蛋白质组变化情况;用常规方法检测过氧化物酶(POD)活性、可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸和丙二醛(MDA)含量的变化。结果表明,经SDS-PAGE电泳技术发现,与对照相比,干旱胁迫下喷施CPPU后出现分子量为125,80,55,40,35,33,25 kDa等7条特异性条带,消失了30 kDa的电泳条带。与干旱对照相比,喷施CPPU后叶片中蛋白条带中多了40 kDa特异性条带,消失了30 kDa的电泳条带;并且在干旱胁迫下,喷施100 mg CPPU后使幼苗体内的POD活性提高37.06%,可溶性蛋白含量增加63.50%,可溶性糖含量增加87.51%,脯氨酸含量增加109.57%,MDA含量降低46.06%。与干旱对照相比,喷施CPPU的幼苗叶片中出现了一条特异性条带,消失了一条特异性条带,且在70 kDa和大约20 kDa处的蛋白含量明显高于2个对照,在32kDa和大约25 kDa处的蛋白含量下降。100 mg CPPU可促进干旱胁迫下幼苗体内的可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量显著增加,POD活性显著提高,MDA含量降低。说明叶面喷施CPPU能够增强幼苗对干旱胁迫的适应性。     

外源一氧化氮对棉花种子吸胀期间耐冷性和发芽能力的影响

 选用对温度敏感性不同的棉花品种为试验材料,研究外源一氧化氮供体硝普钠（SNP）对棉花种子吸胀期间的耐冷性及发芽力的影响。结果表明,一氧化氮引发处理棉花种子,能提高低温胁迫期间胚内过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）和抗坏血酸过氧化酶（APX）活性,以及可溶性蛋白质和脯氨酸（Pro）含量,降低了相对电导率及丙二醛（MDA）含量,同时显著提高发芽率,并显著缩短发芽时间。低温吸胀48 h后,与对照相比,SNP处理后种子的发芽率平均提高29.85%,发芽时间平均缩短3 d。因此,一氧化氮处理能提高棉花种子吸胀期间的耐冷性,提高低温胁迫下种子发芽能力。