过表达桑树色氨酸脱羧酶基因(MnTDC)转基因烟草提高其耐盐性

褪黑素在植物生长、发育、生物与非生物胁迫中发挥重要作用.色氨酸脱羧酶(tryptophan decarboxylase,TDC)是褪黑素生物合成中第一个重要的酶.本研究克隆川桑TDC基因,并将其转入烟草中过表达,探讨MnTDC在盐胁迫下的作用机制.结果 表明,成功构建过表达载体pLGNL-MnTDC,并经过农杆菌介导的愈伤组织转化获得3个独立转基因系.GUS染色、基因组PCR鉴定证明MnTDC成功转化到烟草株系中.qRT-PCR结果表明MnTDC在3个转基因烟草株系中的转录水平显著高于野生型(WT).UPLC-MS/MS结果表明转基因株系显著提高了褪黑素的生物合成量.盐胁迫下,Mn TDC过表达烟草与野生株系烟草相比,耐盐性显著增强.转基因烟草株系中的过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化物酶(POD)活性均显著高于野生株系烟草,脯氨酸(Pro)等调节渗透压物质的含量和ERD10C等调节渗透压的基因表达量显著高于野生株系烟草,转基因株系中丙二醛(MDA)含量比野生株系烟草低.研究结果表明,MnTDC通过调节烟草细胞中褪黑素的含量进而影响了烟草植株整体的耐盐性.本研究初步揭示了MnTDC基因的抗逆功能,为桑树耐盐分子育种提供了重要候选基因和理论参考.     

蒺藜苜蓿GPAT基因家族的全基因组鉴定、序列变异和表达分析

甘油-3-磷酸酰基转移酶(glycerol-3-phosphate acyltransferase, GPAT)是三酰甘油(triacylglycerol, TAG)生物合成的限速酶,催化TAG生物合成的起始步骤,为多种脂质合成提供了底物,会直接参与到植物的生长发育和抗逆过程。蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)作为豆科模式植物具有基因组小、生长周期短、遗传转化效率高等特点。为了解GPAT基因在苜蓿抗逆尤其是在耐盐中的作用,本研究选择蒺藜苜蓿基因组为研究对象,采用Blastp和Hmm结构域搜索方法,共鉴定出24个mtGPAT基因。根据系统进化、基因结构和结构域差异将其分成3个亚家族。同时染色体定位分析发现,24个mtGPAT基因不均匀分布在7条苜蓿染色体上,每条染色体上分布有2～5个基因。基因表达谱分析表明:蒺藜苜蓿GPAT基因具有器官特异性,并且会参与盐胁迫反应。这些结果可为进一步深入研究蒺藜苜蓿GPAT家族基因的功能提供理论基础。     

高寒地区6种禾本科牧草对低温胁迫的生理响应及耐寒性评价

为筛选出耐寒性强的禾本科牧草品种,研究了青牧一号老芒麦(Elymus sibiricus ‘Qingmu No.1’)、同德老芒麦(E. sibiricus ‘Tongde’)、同德短芒披碱草(E. breviaristatus ‘Tongde’)、青海冷地早熟禾(Poa crymophila ‘Qinghai’)、青海扁茎早熟禾(P. pratensis var. anceps Gaud ‘Qinghai’)和青海中华羊茅(Festuca sinensis ‘Qinghai’)幼苗生理特性对低温胁迫的响应,并通过隶属函数法对其耐寒性进行了综合评价。结果表明:1)低温胁迫对6种禾本科牧草的生长产生不同程度的抑制,其中,青海冷地早熟禾鲜重降幅最小,青牧一号老芒麦的干重降幅最小。2)低温胁迫下,6种禾本科牧草叶绿素含量较对照有不同程度的下降,而超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性、丙二醛(malondialdehydem, MDA)含量、可溶性糖含量和脯氨酸含量均呈现不同程度的增加趋势。3)运用隶属函数法的综合评价表明,6种禾本科牧草耐寒性强弱依次为青牧一号老芒麦青海中华羊茅青海冷地早熟禾青海扁茎早熟禾同德短芒披碱草同德老芒麦。综上可见,青牧一号老芒麦为上述六种禾本科牧草中耐寒性最强的牧草。     

镉胁迫下水培杞柳生理特性及镉吸收转运

为探究镉胁迫对杞柳(Salix integra)生长生理及镉吸收转运的影响,进而明确杞柳应用于镉污染土壤修复的潜力。本研究以杞柳幼苗为试验材料,采用水培试验,研究了不同浓度镉胁迫(0、10、20、30、40 mg·L-1)下杞柳的生长、根系形态、根系和叶片抗氧化酶活性,以及杞柳对镉的吸收转运特性。结果表明,杞柳具有较强的耐镉性,吸收的镉主要集中于地上部,且以叶片含量最高,茎含量最低;转运系数随镉浓度升高而增加,但富集系数随镉浓度增加而逐渐下降;镉胁迫对杞柳根系构型具有一定的诱导作用,节点数与根尖数显著上升(P 0.05),而对根系生长的影响表现为"低促高抑",低浓度(10 mg·L-1)镉胁迫下杞柳根系总长度与地下部生物量显著上升(P 0.05),高浓度(40 mg·L-1)镉胁迫下杞柳根系生物量与根系生长指标均显著下降(P 0.05);镉胁迫诱导杞柳根系与叶片中产生的超氧阴离子活力单位与过氧化氢酶活性上升,显著抑制谷胱甘肽含量与谷胱甘肽还原酶活性(P 0.05),且抑制效果随镉浓度上升而逐渐增加。综上可知,杞柳具有较强的耐镉性和镉富集特性,且通过优化根系构型、激活抗氧化酶促系统缓解自身所受镉胁迫,具有较高的镉污染修复潜力。     

三种荒漠植物叶绿素荧光参数日变化特征

利用Photosynq MultiseQ多功能植物测量仪测定塔克拉玛干沙漠腹地3种主要防护林植物头状沙拐枣、多枝柽柳和梭梭的叶绿素荧光参数日变化,探讨其与环境因子的关系,以揭示3种植物对极端环境的适应策略,为沙漠公路防护林的管护提供理论依据。结果表明：1）3种土壤都呈碱性;0~30 cm土层中的电导率（EC）远高于30 cm以下的土层。1 m内梭梭土层中的含水量高于多枝柽柳高于头状沙拐枣。2）3种植物的光合有效辐射（PAR）、叶片温度和线性电子传递（LEF）及植物周围的大气温度日变化均先升后降,且都在14：00达到最高;而大气湿度、实际光化学效率Y_（II）日变化均呈‘V’型。3）PAR基本上与3种植物的LEF、非光化学淬灭系数（NPQ）、调节性能量耗散量子产量Y_（NPQ）、非调节性能量耗散量子产量Y_（NO）呈显著正相关,与实际光化学效率Y_（II）呈显著负相关;3种植物的Y_（II）与Y_（NPQ）、Y_（NO） 均呈极显著负相关。3种植物的LEF、Y_（II）、Y_（NPQ）的日均值差异不显著,但梭梭与多枝柽柳的NPQ和Y_（NO）日均值差异显著。4）在3种植物的叶绿素荧光参数中,梭梭和头状沙拐枣的LEF、NPQ和Y_（II）要高于多枝柽柳;而多枝柽柳的Y_（NO）要显著高于头状沙拐枣和梭梭。因此,高温和高光均对3种植物造成了不同程度的影响,通过主成分分析表明,3种植物的抗逆性强弱顺序分别为梭梭>头状沙拐枣>多枝柽柳。     

锰胁迫下鸡眼草的富集特征及生理响应

为探明植物对锰胁迫的耐受性机制,以采自重金属污染区与非污染区的鸡眼草为试验材料,在不同锰浓度胁迫下［0 （对照）、1000、5000、10000、15000、20000 μmol·L^-1］ 开展盆栽试验,比较研究锰胁迫对两种来源鸡眼草表型、生理生化特性及锰积累特征的影响。结果表明：随着锰浓度的升高,1） 两种来源鸡眼草的根干重、芽干重、根冠比均呈降低的趋势;当锰浓度达5000~20000 μmol·L^-1时,与对照相比,污染区、非污染区鸡眼草的芽干重分别下降4.34%~27.71%与16.33%~49.77%,根干重分别下降19.00%~66.06%与27.90%~77.54%,污染区下降幅度均较非污染区的小;2） 两种来源鸡眼草的叶绿素、可溶性糖、脯氨酸含量及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性均呈先升后降的趋势,可溶性蛋白含量逐渐下降,丙二醛（MDA）含量则逐渐升高;3） 两种来源鸡眼草根、茎、叶的锰含量均增加;锰浓度为20000 μmol·L^-1时,污染区和非污染区鸡眼草的叶锰含量分别为对照的16.53和13.41倍。因此,污染区鸡眼草锰耐受能力及富集能力均较非污染区鸡眼草高,较高的抗氧化酶活性是其耐受高锰胁迫的重要生理机制。     

外源海藻糖对NaHCO3胁迫下甘草幼苗生长调节及总黄酮含量的影响

本研究以甘草无菌苗为试验材料,采用植物组织培养的方法,分析50 mmol·L^-1 NaHCO₃ 胁迫下外源海藻糖对甘草幼苗生长量、叶绿素含量、渗透调节物质含量、抗氧化保护酶活性和总黄酮含量的影响。结果表明： 50 mmol·L^-1 NaHCO₃ 胁迫显著降低了甘草幼苗的生长量、叶绿体色素含量、K⁺ 浓度、抗氧化保护酶（SOD、POD、CAT）活性和总黄酮含量,显著提高了丙二醛、脯氨酸和可溶性糖含量以及Na⁺浓度;施加15 mmol·L^-1 海藻糖可显著提高甘草幼苗的生长量,提高叶绿素含量、K⁺ 浓度和总黄酮含量,降低丙二酸含量、脯氨酸含量、可溶性糖含量和Na⁺ 浓度,并且提高抗氧化保护酶活性。因此,NaHCO₃胁迫下施加外源海藻糖对甘草幼苗生长具有良好的调节作用,可以增强甘草的抗碱能力,促进甘草幼苗生长。本研究为外源海藻糖提高甘草耐碱性和揭示其调控机制提供理论依据。     

磷对铝胁迫紫花苜蓿幼苗根系生长和生理特征的影响

为了探究磷对铝胁迫下紫花苜蓿幼苗生长和生理特征的影响,分别用不含和含200 μmol·L^-1磷（P）、100 μmol·L^-1铝（Al）、200 μmol·L^-1 P+100 μmol·L^-1 Al的简易 ［Ca（NO₃）₂］营养液（pH=4.5）处理铝敏感紫花苜蓿品种‘Wl440’幼苗。结果表明,在铝处理中添加磷后,苜蓿幼苗根系和叶片中的铝含量分别比铝处理降低81.53%和61.47%,苜蓿幼苗的根长和根系活力显著提高,叶片电导率和丙二醛（MDA）含量显著下降;光合生理得到明显改善,与铝处理相比,磷添加处理幼苗叶片的叶绿素含量、蒸腾速率、气孔导度和光合速率明显提高,光系统Ⅱ和光系统I的电子传递速率增加;磷添加处理明显提高了铝胁迫苜蓿根系的草酸和苹果酸含量,体内有机酸螯合铝离子的能力增强,光合能力提高。因此,磷能够通过增加根系有机酸含量,改善铝胁迫苜蓿光合系统,从而缓解苜蓿铝毒害。     

6个桑树品种的耐盐性鉴定试验

种植耐盐性强的桑树品种是土壤盐渍化地区生态修复的技术途径之一.选择桂桑优12、桂桑优62、抗青283×抗青10、桂桑5号、桂桑6号、桑特优2号共6个桑树品种的实生苗供试,将供试桑苗种植于质量浓度分别为0 g/L(CK)、2 g/L、4 g/L、6 g/L的NaCl溶液中,在历时28 d的盐胁迫试验期,每隔7d测定和统计各处理组桑苗的枝高、叶片数量、最大叶长、最大叶宽、受害叶片数量和枯死植株数量等,初步评价供试桑品种实生苗对盐胁迫的耐受能力.结果表明:在不同浓度盐胁迫处理组桑苗生长均较好的桑树品种是桂桑优12和桑特优2号;桑苗受盐害指数和死亡率最低的桑树品种均是桂桑优12.试验结果提示,6个供试桑树品种中桂桑优12是耐盐性最强的品种.     

PEG干旱胁迫对3种葱属植物种子萌发期渗透调节物质及酶活性的影响

为探明东北地区常见野生葱属植物耐旱能力,筛选野生葱属植物耐旱种质资源,本研究以野韭（Allium ramosum L.）、山韭（Allium senescens L.）和蒙古韭（Allium mongolicum Regel）3种葱属植物为材料,采用不同浓度的PEG-6000模拟干旱胁迫,分析其种子萌发期渗透调节物质及酶活性的影响,并结合主成分分析和隶属函数分析比较抗旱性。结果表明：干旱胁迫下,3种葱属植物种子萌发期相对电导率显著升高（P<0.05）,丙二醛、脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量及超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶、多酚氧化酶活性均呈现先上升后下降的趋势。3种植物相比,山韭相对电导率最低,渗透调节物质积累量最高,酶活性变化明显。主成分分析表明,4种酶活性之间显示出强相关性。隶属函数分析得出3种植物种子的抗旱性由高到低依次为：山韭 > 野韭 > 蒙古韭。