RP-HPLC法测定长期盐胁迫下盐爪爪和盐穗木中的甜菜碱

通过对影响甜菜碱提取和测定的各种因素进行研究,建立了一种准确、快速的测定长期盐胁迫下盐爪爪和盐穗木中甜菜碱的HPLC方法。样品采用超声波甲醇提取,并依次通过强阴阳离子交换树脂(Dowex 50×8和Dowex 50×2)进行纯化,得到的样品采用反相C18柱进行分离,色谱条件:流动相为50 mmol/L、pH 4.5的KH2PO4溶液;波长200 nm下紫外测定,流速0.7 mL/min;此方法的检出限为0.02μg/mL,平均回收率为97.2%。通过对0~500 mmol/L NaCl胁迫下的盐爪爪和盐穗木中甜菜碱进行测定,甜菜碱的含量均呈现先增加后减少的趋势,盐爪爪在NaCl浓度为200 mmol/L时达到最大,而盐穗木在NaCl浓度为300 mmol/L时达到最大。     

盐生植物盐爪爪的耐盐生理特性探讨

当前土壤盐渍化日益严重,是限制植物生长的一个主要环境因子,然而在盐碱自然环境中生长着许多耐盐植物,为更好地了解盐生植物的耐盐机理,该文从无机离子Na+,K+,Ca2+含量、脯氨酸水平、水势变化、丙二醛含量和盐胁迫的表型等生理参数以及半定量RT-PCR检测脯氨酸合成关键酶基因(P5CS)的表达规律等方面探讨盐胁迫下盐爪爪的耐盐特性。结果表明:(1)随着盐浓度的升高,Na+在根和肉质化的叶中显著地富集,且叶中积累的Na+比根中更多;(2)在盐胁迫条件下,随着盐浓度的增加,脯氨酸的含量和脯氨酸合成关键酶基因的表达显著地增强;(3)Na+和脯氨酸是植物有效的渗透调节剂,可使处于低水势的植物细胞仍能从细胞外高浓度的盐溶液中吸收水分;(4)在0和700 mmol·L-1Na Cl处理下,盐爪爪肉质化叶中丙二醛的含量较其它处理高,这表明植物在这两个处理下可能受到了氧化胁迫;(5)从盐胁迫3个月的生长表型来看,低盐环境中生长的盐爪爪植株的生物量更多,肉质化的叶嫩且绿。综上所述,结合对野外生境的调查和实验室长期的盐胁迫表型结果表明盐爪爪的生长是需盐的,相对低的盐浓度环境对盐爪爪的生长是顺境,而无盐或高浓度盐环境对于盐爪爪的生长来说都是逆境。该研究结果为全面深入研究盐爪爪的耐盐特性,以及更好地利用盐爪爪的生物和基因资源改良土壤和提高作物和林木的耐盐性奠定基础。     

盐胁迫对4种短命植物种子萌发及植株生长的影响

以新疆北部4种十字花科短命植物为材料,研究不同浓度NaCl胁迫下其种子萌发及植株生长特性,以明确它们的耐盐性强弱。结果显示:(1)随着NaCl浓度的增加,4种植物种子萌发率、萌发指数和相对萌发率均不同程度下降,而相对盐害率则逐渐升高,并以绵果荠的耐盐性最好,其在300 mmol.L-1NaCl胁迫下仍有22.22%的萌发率。(2)4种植物的生长在50~150 mmol.L-1NaCl胁迫下没有受到明显抑制,在200 mmol.L-1浓度下受不同程度的抑制,而在300 mmol.L-1NaCl胁迫下抑制作用更严重,其中绵果荠在各浓度处理下长势均最好,能够在300 mmol.L-1NaCl胁迫下存活10 d。(3)在盐胁迫条件下,4种植物细胞质膜透性不同程度增加,而叶片相对含水量和光合色素含量均不同程度降低,并以绵果荠各项指标的变化幅度最小。可见,4种新疆短命植物种子萌发和植株生长均受到盐胁迫的伤害,但它们的耐盐阈值明显不同,并以绵果荠的耐盐性最强。     

黄瓜砧用白籽南瓜对不同盐胁迫的耐性评价

采用营养液栽培,研究Ca(NO3)2和NaCl胁迫对黄瓜嫁接用砧木南瓜幼苗生长和抗氧化酶活性的影响,并用隶属函数法综合评价其耐盐性.结果表明:低浓度盐30 mmol·L-1Ca(NO3)2和等渗的45 mmol·L-1 NaCl处理促进砧木幼苗生长;高浓度盐60、120 mmol·L-1Ca(NO3)2和等渗的90、180 mmol·L-1NaCl胁迫下,各砧木幼苗的生长和抗氧化酶系统均受到不同程度的抑制,其中,‘青砧1号’的盐害指数最小,生物量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性的下降幅度以及相对电导率的上升幅度均小于其他砧木.高盐Ca(NO3)2胁迫下,各砧木SOD、POD和CAT酶活性均高于等渗的NaCl,而盐害指数和相对电导率低于NaCl,表明Ca(NO3)2对砧木南瓜幼苗生长的危害小于NaCl.4个砧木品种的耐盐性顺序为‘青砧1号’＞‘佐木南瓜’＞‘丰源铁甲’＞‘超霸南瓜’.     

外源亚精胺对不同盐浓度下黄瓜幼苗可溶性蛋白表达的影响

采用营养液水培的方法,以黄瓜品种‘津春2号’为试材,研究了叶片喷施外源亚精胺(Spd)对不同浓度NaCl(0、50、75、100 mmo.lL-1)胁迫下幼苗植株可溶性蛋白表达的影响。结果表明,50 mmol.L-1NaCl胁迫下植株叶片和根系中可溶性蛋白含量提高;75 mmol.L-1和100 mmol.L-1NaCl胁迫明显降低了幼苗植株叶片和根系中可溶性蛋白的含量。不同浓度NaCl胁迫下喷施Spd后可溶性蛋白含量在根系中没有明显变化规律,而叶片可溶性蛋白含量提高。SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)对黄瓜幼苗根系可溶性蛋白分析表明,至少有3种分子量约为61.5、50、47 kD蛋白在50 mmo.lL-1和75 mmol.L-1NaCl胁迫下表达量增强,但100 mmo.lL-1NaCl胁迫下变化不明显;50 mmol.L-1和75 mmol.L-1NaCl胁迫下喷施Spd后61.5 kD和47 kD蛋白表达量明显减弱,50 kD蛋白甚至消失,100 mmol.L-1NaCl胁迫下61.5 kD和47 kD蛋白无明显变化,50 kD蛋白反而增强。     

沙地云杉和青海云杉种子萌发和幼苗生长对干旱盐碱胁迫的响应

利用控制实验研究了水分、盐分生态因子对沙地云杉和青海云杉种子萌发和幼苗生长的影响,以探索沙地云杉和青海云杉种子对水分、盐分生态因子的适应性。结果表明:(1)水分胁迫和盐分胁迫对沙地云杉和青海云杉种子萌发具有明显的抑制作用,可显著的降低种子的发芽率,两种云杉种子对水分胁迫的临界值和极限值分别是-0.03、-0.15 MPa和-0.5、-0.58 MPa;对盐分胁迫的临界值和极限值分别是78、148 mmol/L和284、345mmol/L;其幼苗长度随着渗透势和NaCl浓度的增加而显著减小。(2)沙地云杉和青海云杉种子恢复发芽率及恢复后的幼苗长度随着渗透势和NaCl浓度的增加先增加后减少。(3)在相同的水势条件下,PEG溶液比等渗的NaCl溶液对沙地云杉和青海云杉种子萌发具有更大的抑制作用,种子萌发过程中渗透胁迫比离子毒害的抑制作用更大。研究发现,沙地云杉和青海云杉种子对水分和盐分胁迫表现出不同程度的耐受性,两者对盐分胁迫的忍耐能力超过对水分胁迫;而且青海云杉种子比沙地云杉更耐旱、耐盐;早期的低盐和充分的水分条件是沙地云杉和青海云杉存活的关键。     

两种麻疯树苗对盐胁迫的生理生态响应

研究两种不同基因型麻疯树苗(南油2、3号)在不同NaCl浓度下生理生态响应特征,并比较不同基因型麻疯树苗的耐盐差异性。结果表明:①用25、50 mmo.lL-1NaCl处理,南油2号全株干重与对照无显著差异,而南油3号全株干重比对照显著降低。用100 mmol.L-1l或以上浓度的NaCl处理,随着盐度增加,两种树苗全株干重皆比对照显著降低,且3号苗降低的幅度大于2号苗。②在用200 mmol.L-1或以下浓度的NaCl处理,南油2、3号叶片相对含水量(RWC)皆与对照无显著差异,而在用300 mmol.L-1NaCl处理,则分别比对照显著降低5%和8%。③用25、50 mmol.L-1NaCl处理,南油2号可溶性糖(SS)含量比对照显著降低,3号与对照无显著差异;用200、300 mmo.lL-1NaCl处理后,两者SS含量均比对照显著降低。同时,2号苗可溶性蛋白(SP)含量比对照显著增加,3号苗SP含量与对照无显著差异。④随着盐度增加,南油2号苗超氧化物歧化酶(SOD)活性先增加后降低。用300 mmol.L-1NaCl处理,比对照显著降低。随着盐度增加,3号苗的SOD活性递减,皆显著低于对照。用25、50 mmo.lL-1NaCl处理,两种树苗的过氧化物酶(POD)活性与对照无显著差异。随着盐度增加,2号苗的POD活性比对照显著增加,而3号苗比对照显著降低。用25、50 mmo.lL-1NaCl处理,两种树苗的过氧化氢酶(CAT)活性皆比对照显著增加,且随着盐度增加,其变化趋势如SOD活性。结果表明,麻疯树幼苗具有较好的耐盐性,且南油2号比南油3号具有更高的耐盐性,因为前者具有更高的保护酶活性、叶片保水能力和叶片SP含量。     

盐碱与干旱胁迫对碱菀种子萌发和TvNHX1表达的影响

通过施加不同浓度NaCl(40～400mmol·L-1)、NaHCO3(20～200mmol·L-1)和聚乙二醇(PEG,5%～30%),分析盐碱和干旱胁迫对盐生植物碱菀种子萌发、幼芽生长以及Na+/H+逆向转运蛋白基因TvNHX1表达的影响.结果表明:40～160mmol·L-1NaCl、20mmol·L-1NaHCO3和5%～10%PEG处理对碱菀种子的萌发没有不利影响;但当NaCl浓度达到240mmol·L-1时,碱菀种子发芽率、根长和芽长均显著降低(P0.05);NaHCO3≥50mmol·L-1时,种子发芽率显著降低(P0.05),浓度达到130mmol·L-1时,发芽势、根长和芽长显著降低;PEG≥15%时,种子的萌发出现显著的滞后效应.发芽期TvNHX1呈组成型表达,但160mmol·L-1NaCl、100mmol·L-1NaHCO3和10%PEG的胁迫诱导使TvNHX1的表达明显升高,NaCl和PEG胁迫下TvNHX1表达的变化与萌芽种子的表型变化同步,TvNHX1在碱菀耐逆境胁迫中可能发挥重要作用.     

新疆荒漠地区盐生植物灰绿藜种子的萌发特性及其对生境的适应性

研究新疆地区广泛分布的一年生盐生植物灰绿藜种子的萌发特性及其对生境适应性的结果表明：（1）灰绿藜种子萌发的温度范围较广,在15-45℃范围内均有50％以上的种子可以正常萌发,其对高温的耐受力较强,对光不敏感;（2）在一定浓度的聚乙二醇（PEG6000）范围内（≤25％）,PEG引起的渗透胁迫对灰绿藜种子萌发的抑制作用较小,但随着PEG浓度的加大其戍苗率逐渐下降;（3）灰绿藜种子在萌发时有较高的耐盐性,NaCl和KCl浓度达到400mmol．L^-1时种子的萌发率仍在90％以上;盐对灰绿藜种子萌发的抑制作用主要表现为种子萌发时间的延迟：低浓度的NaCl和KCl对灰绿藜幼苗生长均有促进作用,子叶生长状态明显改善,胚轴的生长也受到促进。     

塔里木盆地10种藜科植物种子萌发对干旱胁迫的响应及其抗旱性评价

以塔里木盆地分布的碱蓬、硬枝碱蓬、盘果碱蓬、五蕊碱蓬、星花碱蓬、刺藜、盐节木、盐穗木、盐角草、白茎盐生草等10种藜科植物的种子为材料,利用PEG-6000模拟干旱,研究种子萌发对干旱胁迫的响应规律,并对抗旱性进行综合评价。结果表明:(1)随渗透势的下降,干旱胁迫加重,10种藜科植物种子的最终萌发率受到不同程度的抑制,平均萌发时间逐渐延长,种子的胚根长度受到抑制;解除干旱胁迫后,碱蓬、硬枝碱蓬、盘果碱蓬、盐节木、盐穗木、盐角草和白茎盐生草种子可恢复萌发;(2)10种藜科植物种子萌发期抗旱(PEG)极限值从大到小依次为:盐穗木白茎盐生草盘果碱蓬硬枝碱蓬盐角草五蕊碱蓬盐节木星花碱蓬刺藜碱蓬;(3)采用隶属函数法,选取种子最终萌发率、平均萌发时间、胚根长度和恢复萌发率为主要评价指标,进行抗旱性综合评价,10种藜科植物种子抗旱性由强到弱依次为:盐穗木白茎盐生草硬枝碱蓬盐节木盘果碱蓬星花碱蓬盐角草刺藜碱蓬五蕊碱蓬;抗旱性较强的盐穗木、白茎盐生草、硬枝碱蓬和盐节木的隶属函数加权平均值分别为0.915、0.793、0.762和0.737。     

盐碱混合生态条件的人工模拟及其对羊草胁迫作用因素分析

将中性盐NaCl和Na2SO4,碱性盐NaHCO3和Ｎa2CO3按不同比例混合,模拟出３０种盐度和pH各不相同的盐碱生态条件,并对羊草苗进行盐碱混合胁迫处理,测定其日相对生长率（ＲＧＲ）等７项胁变指标,用数学方法分析盐度,缓冲量等各种胁迫因素与诸项胁变指标间的相互关系,结果表明：30种处理均匀覆盖了总盐度50-350mmol/L,pH7.14-10.81范围内的各种盐碱条件,用盐度,缓冲量,pH和[Cl^-]即可代表盐碱混合胁迫的所有胁迫作用因素,诸胁变指标与这4因素间均具有高度线性相关性,4因素对胁变的贡献明显不同,其中缓冲量和盐度是决定性的主导因素,pH和[Cl^-]的作用明显次之,有时甚至可以忽略,不同胁变指标与各因素的关系也有不同。分析结果表明,对于盐碱混合胁迫来说,以盐度加缓冲量代表总胁强较为合理。     

Chlorophyllase Activity and Chlorophyll Content in Wild Type and eti 5 Mutant of Arabidopsis thaliana Subjected to Low and High Temperatures

Chlorophyll a (Chl a) content and chlorophyllase (Chlase) activity from leaves of wild type (WT) and the ethylene-insensitive mutant (eti 5) of Arabidopsis thaliana (L.) Heynh during temperature stress and plant recovery have been studied. The plants were subjected to temperatures of 4 °C (LT) and 38 °C (HT) for 24 h. Chl a gradually decreased somewhat during stress and in the first day of recovery, especially in HT-treated plants. At the end of the experimental period (1 d stress and 10 d recovery) Chl a content was lower in eti 5 plants than in WT ones. The Chlase in WT was more affected than in eti 5 plants during the temperature treatment and the recovery period. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

A cytosolic class I small heat shock protein, RcHSP17.8, of Rosa chinensis confers resistance to a variety of stresses to Escherichia coli, yeast and Arabidopsis thaliana

Among the heat shock proteins (HSPs) of higher plants, those belonging to the small HSP (sHSP) family remain the least characterized in functional terms. To improve our understanding of sHSPs, we have characterized RcHSP17.8 from Rosa chinensis . Sequence alignments and phylogenetic analysis reveal this to be a cytosolic class I sHSP. RcHSP17.8 expression in R. chinensis was induced by heat, cold, salt, drought, osmotic and oxidative stresses. Recombinant RcHSP17.8 was overexpressed in Escherichia coli and yeast to study its possible function under stress conditions. The recombinant E. coli and yeast cells that accumulated RcHSP17.8 showed improved viability under thermal, salt and oxidative stress conditions compared with control cultures. We also produced transgenic Arabidopsis thaliana that constitutively expressed RcHSP17.8. These plants exhibited increased tolerance to heat, salt, osmotic and drought stresses. These results suggest that R. chinensis cytosolic class I sHSP (RcHSP17.8) has the ability to confer stress resistance not only to E. coli and yeast but also to plants grown under a wide variety of unfavorable environmental conditions.     

Comparative physiology of salt and water stress

Plant responses to salt and water stress have much in common. Salinity reduces the ability of plants to take up water, and this quickly causes reductions in growth rate, along with a suite of metabolic changes identical to those caused by water stress. The initial reduction in shoot growth is probably due to hormonal signals generated by the roots. There may be salt-specific effects that later have an impact on growth; if excessive amounts of salt enter the plant, salt will eventually rise to toxic levels in the older transpiring leaves, causing premature senescence, and reduce the photosynthetic leaf area of the plant to a level that cannot sustain growth. These effects take time to develop. Salt-tolerant plants differ from salt-sensitive ones in having a low rate of Na+ and Cl-- transport to leaves, and the ability to compartmentalize these ions in vacuoles to prevent their build-up in cytoplasm or cell walls and thus avoid salt toxicity. In order to understand the processes that give rise to tolerance of salt, as distinct from tolerance of osmotic stress, and to identify genes that control the transport of salt across membranes, it is important to avoid treatments that induce cell plasmolysis, and to design experiments that distinguish between tolerance of salt and tolerance of water stress.     

The inhibition of photosynthesis and photorespiration in isolated mesophyll cells of Phaseolus and Lycopersicon by reduced osmotic potentials

Mesophyll cells isolated from Phaseolus vulgaris and Lycopersicon esculentum show decreasing photosynthetic rates when suspended in media containing increasing concentrations of osmoticum. The photosynthetic activity was sensitive to small changes in osmotic potential over a range of sorbitol concentrations from 0.44 M (−1.08 MPa) to 0.77 M (−1.88 MPa). Photorespiration assayed by ¹⁴CO₂ release in CO₂-free air and by ¹⁴CO₂ release from the oxidation of [1–¹⁴C] glycolate also decreased as the osmotic potential of the incubation medium was reduced. The CO₂ compensation points of the cells increased with increasing concentration of osmoticum from approximately 60 μ I⁻¹1 at −1.08 MPa to 130 μl 1⁻¹ for cells stressed at −1.88 MPa. Changes in photosynthetic and photorespiratory activities occurred at moderate osmotic potentials in these cells suggesting that in whole leaves during a reduction in water potential, non- stomatal inhibition of CO₂ assimilation and glycolate pathway metabolism occurs simultaneously with stomatal closure.     

三种冬青属树种的耐涝性和耐旱性评价

通过致死性干旱和致死性水涝处理,用生理生态方法,对冬青(Ilexchinensis)、绿冬青(I.viridis)和无刺枸骨(I.cornatavar.fortunei)进行抗逆性研究。耐涝性结果表明随淹水时间延长,3种受淹冬青体内的游离脯氨酸和丙二醛含量增加,净光合速率下降;比较而言,绿冬青上述受淹反应出现早,无刺枸骨出现迟,而冬青介于二者之间;绿冬青耐涝约1周,无刺枸骨耐涝2周以上,冬青耐涝介于二者之间,在江南水乡推广利用,耐涝方面不会成为限制因素。耐旱结果表明随干旱的逐渐加重,3种冬青体内的游离脯氨酸含量呈上升趋势,比较而言,绿冬青上升的峰值出现早,冬青和无刺枸骨的上升峰值出现迟;绿冬青耐旱约15d,无刺枸骨耐旱约25d,冬青介于二者之间。3种冬青均有一定的抗逆性,其中无刺枸骨对水胁迫的适应能力最强,冬青次之,而绿冬青相对较弱。     

盐碱协同胁迫对向日葵抗氧化酶系统的影响

根据中国东北盐碱土壤特点,将4种盐NaCl、NaHCO3、Na2SO4和Na2CO3按不同比例混合,模拟出25种盐度和pH值各不相同的复杂盐碱条件(盐浓度为50～250 mmol/L,pH值为712～1046),并对向日葵苗进行盐碱混合胁迫处理,研究了向日葵超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)酶等抗氧化酶系统和丙二醛(MDA)的盐碱协同胁迫效应．结果表明, 向日葵抗氧化物酶活性强弱同时与盐度和碱度密切相关,3种抗氧化物酶活性对于盐浓度的反应相似,均为其含量随着盐浓度的升高开始逐渐升高然后下降,而对于pH的影响,不同酶反应结果不同．即随着pH值升高,SOD酶活性和CAT酶活性降低,而POD酶活性反应则是随着pH值升高活性也升高．双向方差分析(ANOVA)结果表明：盐碱效应对于3种酶活力的影响是显著的．其中,盐效应对POD和SOD活性的影响比pH值的影响大,而pH值对CAT活性的影响效应比盐效应大．除SOD外,盐碱效应的交互作用显著 (P<0001)．抗氧化酶系统和MDA含量两者间相关性和逐步回归分析表明,3种酶对MDA的影响效应随其强度不同呈现显著不同．其中SOD是1个主导因子,CAT 处于次位, 而POD的影响不大,甚至可以忽略．