松嫩草地羊草种子发育进程、休眠特性及与盐碱耐性关系的研究

羊草(Leymus chinensis)是禾本科赖草属根茎型优质禾草,不但营养价值高、适口性好,而且具有较强的耐旱、耐寒和耐盐碱性。羊草既是东北松嫩平原的优势种,也是干旱与半干旱地区建植人工草地的优良草种。近年来,随着畜牧业的发展及生态环境治理力度的加大,人工羊草草地不断建植,为此,人们对羊草种子的需求量与品质的要求也越来越高。本文通过研究羊草种子的发育进程、休眠特性及与盐碱耐性的关系,一方面明确羊草种子的最适宜收获时间,为农业生产上收获高品质羊草种子提供科学依据,另一方面挖掘羊草种子的发芽潜能、深入解析抗逆机理,为提高其利用率及抗逆新品种的选育提供理论基础。主要研究结果与结论如下:(1)通过对羊草种子发育动态的研究结果表明,羊草种子在发育过程中,随着成熟度的不断提高,种子的颜色由绿色变为浅绿色,再变成黄色,最后变为棕黑色。种子千粒重不断增加,在盛花后33 d达到最大值,之后趋于恒定。含水量与种子浸出液电导率则呈下降趋势,含水量在盛花后36 d达到最小值,而2个试验年份电导率值有所差异,分别在盛花后27和30 d达到最小值。标准发芽试验结果显示,羊草种子在盛花后39 d发芽率最高,此时种子的开始发芽时间、50%种子发芽时间、发芽势等指标均为最优。尽管加速老化试验的发芽指标与标准发芽试验略有差异,但是盛花后39 d的种子同样具有最强的抗老化能力。上述试验结果表明,盛花后39 d羊草种子活力最高,品质最佳,是种子最适宜的收获时间。 (2)不同成熟度的羊草种子对土壤埋深与盐碱胁迫具有不同的响应方式。羊草种子出苗与其后的幼苗生长能力随着种埋深度的增加而降低,1 cm是最适宜的播种深度,此时的出苗率最高、出苗时间最短,并且叶片与根系长度与生物量最大;另外不同成熟度的羊草种子表现出不同的出土成苗能力,盛花后39 d的羊草种子活力最大,其上述各项幼苗生长指标均为最优。种子的成熟度与盐、碱胁迫及其交互作用显著影响羊草种子的发芽率与发芽势,盛花后39 d的羊草种子在胁迫下具有最高的发芽率与发芽势,特别是在高浓度(400 mM)盐胁迫下,尤为明显。复萌试验结果显示,盛花后39 d的羊草种子在盐碱胁迫(特别是高盐环境)解除后同样具有最高的发芽率。上述结果表明,尽管不同成熟度的羊草种子均具有发芽能力,但是盛花后39 d的羊草种子出苗及抵御盐碱胁迫伤害的能力最强,这也进一步支撑了39 d是羊草种子适宜收获时间这一结论。另外羊草适宜浅播,1 cm是其最适宜的播种深度。 (3)通过人工手段处理可以明显打破羊草种子的休眠特性。研究结果表明,除了热水浸种处理外,其余方法如浓硫酸、冷层积、PEG,GA₃,KNO₃及清水浸种均能一定程度上提高羊草种子的发芽率,发芽速率、开始发芽时间及50%种子发芽时间。但是在生产实际中,既要考虑高效性也要考虑经济耗费,结合本试验的研究结果,我们推荐在生产中采用低温浸种20 d的方法来打破羊草种子的休眠,提高其发芽率。 (4)稃是抑制羊草种子萌发的重要因素,但同时也一定程度提高了种子的抗盐性。通过测定稃对羊草种子吸水、脱水、不同温度条件下的发芽响应以及不同持续时间盐胁迫对种子发芽的影响,结果发现稃可以显著提高羊草种子的吸水量,并同时减缓种子在干旱环境下的脱水速率,使种子不会过度脱水而死亡。稃、不同温度处理及两者交互作用显著降低羊草种子的发芽率与发芽速率,表明稃对羊草种子萌发具有一定的抑制作用。在不同持续时间的盐胁迫处理下,未萌发的带稃种子复萌率均高于去稃种子,特别是在长时间及高盐胁迫下尤为明显,表明稃对羊草种子耐盐性起着重要的调节作用,一旦雨水、融雪等条件降低了土壤盐浓度,带稃种子就可以继续萌发出土。 (5)20~30℃是羊草种子最适宜的发芽温度,高温、低温均显著降低种子的发芽率与发芽速率,并且此温度可一定程度上减缓盐胁迫与碱胁迫对种子发芽的抑制效应。随着盐、碱胁迫浓度的增加,羊草种子发芽率与发芽速率均呈下降趋势,且在碱胁迫下的下降幅度更大。在盐胁迫下,当盐浓度<200 mM时,低温是影响种子萌发的主要因素,随着盐浓度的不断增加,高温则更加剧了盐胁迫对种子萌发的抑制作用;而在碱胁迫下,即使碱浓度较低,高温与其交互作用也大大加剧了对种子发芽的抑制。盐胁迫下未萌发的羊草种复萌率随盐浓度增加而增加,而在碱胁迫下则随着碱浓度增加呈先上升后下降的趋势,高浓度碱胁迫使羊草种子失去活力而死亡,并且碱胁迫下种子的复萌率低于盐胁迫,25~35℃同样不利于种子的复萌。幼苗生长对温度与盐碱胁迫交互作用的响应方式与发芽阶段相似,20~30℃同样是最适宜温度;另外,盐碱胁迫均对羊草幼苗根生长的抑制作用更强。基于以上研究结果,我们建议在初夏(7月上旬),高降雨过后,温度与土壤条件适宜的情况下进行播种,以提高羊草种子的发芽率,更好的达到恢复退化草地的效果。 (6)在混合盐碱胁迫下,羊草种子的发芽率与发芽速率均随着盐浓度的增加不断下降,且碱性盐比例越大下降越明显。在250 mM盐浓度下,无碱性盐的A组处理发芽率为6.5%,而其余5组处理发芽率均为0。羊草幼苗生长阶段同样受盐浓度、pH及2者交互作用影响,并且根系对胁迫伤害更敏感,所受抑制作用更强。逐级回归分析结果表明,在种子萌发阶段,盐浓度是羊草种子在混合盐碱胁迫下能否萌发的决定性因素,而一旦胚根突破种皮进入幼苗生长阶段,pH就转变为主导因素。上述研究表明,混合盐碱胁迫对羊草种子萌发与早期幼苗生长阶段的抑制机理有所不同,其中高盐浓度与高pH的交互作用对种子萌发与幼苗生长的抑制效应最强。 (7)盐胁迫与碱胁迫均显著降低羊草幼苗的长度、鲜重与含水量,且碱胁迫抑制作用更强。2种胁迫均造成羊草幼苗Na⁺浓度与Na⁺/K⁺升高,并且K⁺浓度下降,但是在碱胁迫下,Na⁺ 浓度、Na⁺/K⁺上升幅度与K⁺下降幅度均大于盐胁迫。另外,在盐胁迫下,羊草幼苗大量积累Cl^-,有机酸含量变化不大;而在碱胁迫下,Cl^-,NO₃^-与H₂PO₄^-均呈下降趋势,而有机酸则大量积累,其中苹果酸、柠檬酸是主要的有机酸组分,可溶性糖是羊草幼苗在两种胁迫下共同的渗透调节物质。上述结果表明,碱胁迫由于具有高pH,对羊草早期幼苗生长的抑制作用更强,Cl^-与有机酸积累特征的差异表明羊草早期幼苗在盐胁迫与碱胁迫下具有不同的适应策略。     

氯甲基蛋氨酸对冷冻-束缚应激大鼠消化器官组织学结构的影响

为探讨氯甲基蛋氨酸对应激性胃溃疡的预防效果,制备了大鼠急性冷冻-束缚应激模型,通过观察冷冻-束缚应激所致大鼠消化系统器官的损伤性变化及氯甲基蛋氨酸对应激状态下大鼠消化器官组织结构的影响,判定氯甲基蛋氨酸对应激性胃溃疡的作用。结果表明,氯甲基蛋氨酸对大鼠冷冻-束缚应激性胃溃疡的消化系统器官具有明显的保护作用。     

水分胁迫对紫花苜蓿叶水势、蒸腾速率和气孔导度的影响

采用盆栽水分试验,研究了不同土壤水分条件下紫花苜蓿(Medicago sativa)叶水势、蒸腾速率和气孔导度的变化规律及相互关系,以期揭示其对土壤水分胁迫的气孔响应机制。结果表明:苜蓿叶水势、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)均随水分胁迫加剧而降低,三者日变化均呈双峰曲线特征,日平均值表现为充分供水>轻度胁迫>中度胁迫>重度胁迫。最低叶水势随土壤水分降低而降低;在中度和重度胁迫下,叶水势和蒸腾速率日变化峰值出现的时间提前,当叶水势为-4.68 MPa或T_r为3.27 g·m^-2·h^-1时,气孔开始关闭;在充分供水和轻度胁迫下,T_r越高,叶水势越低,且G_s随着T_r增加而增加。叶水势的变化除受土壤水分影响外,还与叶片生长发育密切相关。     

干旱胁迫和施氮对结缕草种群特征和生理特性的影响

分析了氮、水分与上海结缕草(Zoysia japonica cv. Shanghai)生长之间的相互关系,为上海结缕草草坪科学施肥和灌溉提供依据。试验选择干旱胁迫和施氮2个因素,各设置3个水平,结果表明:轻度干旱胁迫+中氮组合处理的草坪品质非常好,草坪密度和地上生物量高于或接近无干旱胁迫+中氮组合处理,且显著好于轻度干旱胁迫的其他处理和重度干旱胁迫的全部处理(P0.05);高氮处理的结缕草株高在同一干旱水平中均明显高于其他处理(P0.05)。在相同干旱胁迫下,施氮后第19天,结缕草叶片的相对电导率、游离脯氨酸含量和可溶性糖含量均随施氮量的增加而呈现升高的趋势;与此相反,施氮后第41天时,则呈现出随施氮量的增加而降低的趋势;随着干旱胁迫程度的增加,叶片丙二醛含量呈现增加的趋势。研究结果表明,适度的干旱胁迫和适量的氮肥有助于维持上海结缕草较好的坪用品质。     

Metabolic adaptations to heat stress in growing cattle

To differentiate between the effects of heat stress (HS) and decreased dry matter intake (DMI) on physiological and metabolic variables in growing beef cattle, we conducted an experiment in which a thermoneutral (TN) control group (n = 6) was pair fed (PF) to match nutrient intake with heat-stressed Holstein bull calves (n = 6). Bulls (4 to 5 mo old, 135 kg body weight [BW]) housed in climate-controlled chambers were subjected to 2 experimental periods (P): (1) TN (18 °C to 20 °C) and ad libitum intake for 9 d, and (2) HS (cyclical daily temperatures ranging from 29.4 °C to 40.0 °C) and ad libitum intake or PF (in TN conditions) for 9 d. During each period, blood was collected daily and all calves were subjected to an intravenous insulin tolerance test (ITT) on day 7 and a glucose tolerance test (GTT) on day 8. Heat stress reduced (12%) DMI and by design, PF calves had similar nutrient intake reductions. During P1, BW gain was similar between environments and averaged 1.25 kg/d, and both HS and PF reduced (P < 0.01) average daily gain (-0.09 kg/d) during P2. Compared to PF, HS decreased (P < 0.05) basal circulating glucose concentrations (7%) and tended (P < 0.07) to increase (30%) plasma insulin concentrations, but neither HS nor PF altered plasma nonesterified fatty acid concentrations. Although there were no treatment differences in P2, both HS and PF increased (P < 0.05) plasma urea nitrogen concentrations (75%) compared with P1. In contrast to P1, both HS and PF had increased (16%) glucose disposal, but compared with PF, HS calves had a greater (67%; P < 0.05) insulin response to the GTT. Neither period nor environment acutely affected insulin action, but during P2, calves in both environments tended (P = 0.11) to have a blunted overall glucose response to the ITT. Independent of reduced nutrient intake, HS alters post-absorptive carbohydrate (basal and stimulated) metabolism, characterized primarily by increased basal insulin concentrations and insulin response to a GTT. However, HS-induced reduction in feed intake appears to fully explain decreased average daily gain in Holstein bull calves.     

Induction of oxidative stress and lipid peroxidation in rats chronically exposed to cypermethrin through dermal application

Present study was undertaken to study the effect of cypermethrin on oxidative stress after chronic dermal application. The insecticide was applied dermally at 50 mg/kg body weight in different groups of Wistar rats of either sex weighing 150~200 g. Significant (p < 0.05) increase in catalase activity was observed after 30 days of exposure. However, the superoxide dismutase activity declined significantly after 60 days of exposure. The activity of glutathione peroxidase and blood glutathione levels declined significantly (p < 0.05) after 30 days of cypermethrin dermal application. However, the activity of glutathione S-transferase increased significantly (p < 0.05) in all groups after 60 days of dermal exposure. Significant increase in lipid peroxidation was observed from 30 days onwards and reached a peak after 120 days of application.     

土壤Cu^2＋污染对植物生长影响的研究进展

工农业生产的飞速发展,导致土壤中的重金属越来越多。Cu^2＋是植物必需的金属营养元素之一,但过量会对植物产生一系列的毒害作用。因此,有关Cu^2＋胁迫对植物的毒害方面的研究成为人们关注的焦点之一。综述了土壤Cu^2＋污染对植物种子萌发、植株生长和生理效应3个方面的毒害作用。     

两种运输车对驴运输应激的影响

本试验旨在研究改造运输车对缓解驴运输应激的效果。选取28头健康德州公驴,随机分为2组,从北京密云县运输至聊城市东阿县东阿黑毛驴研究所,路程约500 km,历时18 h。试验使用9.6 m长单层货车为运输车,对试验组(T)运输车进行改造,即加装顶层和双侧篷布、底部加装草帘和中部加装隔栏,对照组(C)不作处理。运输前后测定驴血液生化和激素指标,统计体重变化和发病驴数量。结果表明,与运输前相比,普通车组驴在落地当天检测到血清皮质醇(COR)、白蛋白(ALB)水平均显著升高(P<0.05),总蛋白(TP)、谷草转氨酶(AST)、热休克蛋白-90(HSP90)和肌酸激酶(CK)指标极显著升高(P<0.01),钙(Ca)浓度显著降低(P<0.05)。改造车组驴血液指标TP、AST和CK的变化范围低于普通车组。两组驴落地后血糖(GLU)水平均比运输前升高,但差异均不显著(P<0.05)。与运输前相比,改造车组驴落地后的体重减少低于普通车组;改造车组驴在落地后第10天平均体重接近运输前,而普通车组驴的平均体重在落地后第20天才基本恢复至运输前水平,即使用改造运输车辆可以尽早恢复体重。普通车组驴发病率为21.4%,改造车组为7.1%;两组均无死亡。综合上述结果,改造运输车可有效降低驴的运输应激,有利于提高动物运输福利,减少经济损失;本试验结果可为动物运输应激提供参考。     

超氧化物歧化酶模拟物对氧化应激IPEC-J2细胞抗氧化性能的影响

试验旨在探究在H₂O₂诱导的氧化应激状态下,超氧化物歧化酶模拟物（SODm）对仔猪空肠上皮细胞系（IPEC-J2）的保护作用。利用MTT法筛选出构建氧化应激模型H₂O₂的适宜浓度;将IPEC-J2细胞分别用0、0.05、0.5、5、50、500、2 000 U/mL SODm进行培养,利用MTT法分别在2、4、8、12 h时测定各组细胞存活率,筛选出SODm作用的适宜浓度和时间;根据构建的氧化应激模型和SODm适宜浓度和时间,将IPEC-J2细胞随机分为空白组、模型组、SODm处理组（SODm_0.5、SODm₅、SODm₅₀）和超氧化物歧化酶（SOD）处理组（SOD_0.5、SOD₅、SOD₅₀）,分别测定各组细胞存活率、活性氧（ROS）含量及细胞内SOD、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性及丙二醛（MDA）含量和总抗氧化能力（T-AOC）。结果表明：①H₂O₂构建细胞氧化应激模型的适宜浓度是1.0 mmol/mL。②当不同浓度SODm分别作用4、8、12 h时,0.5~50 U/mL SODm组细胞存活率显著高于空白组（P<0.05）;且8 h时存活率最高,在12 h时处于下降趋势。③除空白组外,SODm₅和SOD₅预处理的IPEC-J2存活率显著高于其他组（P<0.05）;且SODm和SOD组中细胞ROS含量显著低于模型组（P<0.05）;模型组与空白组相比,均显著降低了SOD、GSH-Px活性和T-AOC水平,提高了MDA含量（P<0.05）;与模型组相比,所有SODm和SOD处理组均显著提高了SOD、GSH-Px活性和T-AOC水平,降低了MDA含量（P<0.05）,同时SODm₅₀组T-AOC水平显著低于SOD₅₀组（P<0.05）。综上,SODm对H₂O₂诱导氧化损伤状态下IPEC-J2具有保护作用。     

Role of PhoPR in the response to stress of Mycobacterium bovis

PhoP is part of the two-component PhoPR system that regulates the expression of virulence genes of Mycobacteria. The goal of this work was to elucidate the role of PhoP in the mechanism that Mycobacterium bovis, the causative agent of bovine tuberculosis, displays upon stress. An analysis of gene expression and acidic growth curves indicated that M. bovis neutralized the external acidic environment by inducing and secreting ammonia. We found that PhoP is essential for ammonia production/secretion and its role in this process seems to be the induction of asparaginase and urease expression. We also demonstrated that the lack of PhoP negatively affected the synthesis of phthiocerol dimycocerosates. This finding is consistent with the role of the lipid anabolism in maintaining the redox environment upon stress in mycobacteria. Altogether the results of this study indicate that PhoP plays an important role in the response mechanisms to stress of M. bovis.