NaCl胁迫对黄瓜幼苗体内K+、Na+和Cl-分布的影响

采用营养液水培,以2个耐盐性不同的黄瓜品种为材料,研究了不同浓度NaCl处理下幼苗植株体内K 、Na 和Cl-在器官间的区域化分布及其吸收和运输特性的变化。结果表明:NaCl胁迫下,黄瓜植株体内K 含量下降,Na 和Cl-含量升高,变化幅度随NaCl浓度的升高而增大;不同器官间,茎中Na 和Cl-含量最高,上位叶中Na 和Cl-含量最低、K 含量下降幅度最小。与耐盐性较弱的“津春2号”相比,耐盐性较强的“长春密刺”根向茎运输的SK,Na值较高,根系对Na 的截留作用较强,茎向上位叶运输的SK,Na和SCl,Na值均较高,叶片中K 含量下降幅度较小,K/Na和Cl/Na比值均较高,功能叶中盐分离子尤其是Na 积累较少,植株生物量较高。说明根系对Na 的截留能力较强且向上位叶运输Na 的选择性较低,是“长春密刺”耐盐性较强的主要原因之一。     

NaCl胁迫下黄瓜幼苗体内K+、Na+和Cl-分布及吸收特性的研究

采用营养液水培法,研究了不同浓度NaCl胁迫对黄瓜幼苗不同器官K 、Na 和Cl-含量的影响。结果表明,NaCl胁迫下黄瓜植株体内K 含量下降,Na 和Cl-含量升高,变化幅度随NaCl浓度的增加而增大;NaCl处理4 d后,各器官中K 含量下降幅度剧增,叶片中Na 和Cl-含量快速升高;3种离子在器官间呈区域化分布,Na 主要积累在根和茎部,K 和Cl-主要积累在茎部,而且K 的含量下降幅度由根向叶递减。在低浓度NaCl胁迫或高浓度NaCl短期胁迫下,黄瓜植株对K 的吸收选择性以及向地上部运输的选择性提高,离子区域化分布的能力增强,有利于避免离子代谢紊乱,减轻NaCl胁迫的伤害。可见,离子在器官水平的区域化分布是黄瓜植株耐盐性的重要机理之一。     

外源亚精胺对盐胁迫下黄瓜(Cucumis sativus L.)叶绿体活性氧清除系统和结合态多胺含量的影响

采用营养液水培,研究了外源亚精胺(Spd)对NaCl胁迫下抗盐能力不同的两个黄瓜品种幼苗生长、叶绿体中活性氧清除系统、转谷酰胺酶(TGase)活性、结合态多胺含量及植株光合速率的影响.结果表明,外源Spd能提高NaCl胁迫下叶绿体中TGase活性、叶绿体结合态腐胺(Put)、Spd、精胺(Spm)及总多胺含量;提高超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性,提高抗坏血酸(AsA)、类胡萝卜素(Car)、还原型谷胱甘肽(GSH)含量及还原型谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽(GSH/ GSSG)比值,降低脱氢抗坏血酸/抗坏血酸(DAsA/AsA)比值;同时显著降低叶绿体过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量,提高植株净光合速率,缓解NaCl胁迫对幼苗生长的抑制.表明Spd对黄瓜盐害的缓解作用之一可能是通过提高叶绿体结合态多胺含量和叶绿体活性氧清除能力,从而缓解盐胁迫对叶绿体膜的伤害.     

盐胁迫对黄瓜幼苗根系脯氨酸和多胺代谢的影响

以2个黄瓜品种‘长春密刺’(抗盐性较强)和‘津春2号’(抗盐性较弱)为材料,采用营养液栽培,研究了盐胁迫对幼苗根系脯氨酸(Pro)和多胺(PAs)代谢的影响。结果表明,盐胁迫能提高黄瓜幼苗根系吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)活性,抑制脯氨酸脱氢酶(ProDH)活性,从而显著增加Pro含量,且‘长春密刺’变化幅度显著大于‘津春2号’;盐胁迫下,‘长春密刺’根系精氨酸脱羧酶(ADC)、鸟氨酸脱羧酶(ODC)和S-腺苷蛋氨酸脱羧酶(SAMDC)活性升高幅度显著大于‘津春2号’,而多胺氧化酶(PAO)活性升高幅度显著低于‘津春2号’,引起其根系内亚精胺(Spd)和精胺(Spm)含量显著增加;盐胁迫下,2品种根系腐胺(Put)含量呈先上升后下降的变化趋势,随着Put积累降低,Pro含量显著增加。可见,盐胁迫诱导根系较高的Pro、Spd和Spm积累有利于提高黄瓜幼苗对盐胁迫逆境的适应能力,盐胁迫下PAs代谢和Pro代谢密切相关,Put的积累一定程度上促进了Pro含量的增加。     

NaCl胁迫对2个菊属野生种幼苗体内K+、Na+和Cl-分布及生长的影响

采用营养液水培,研究了不同浓度NaCl处理下耐盐性不同的2个菊属物种幼苗的生长变化及体内K+、Na+、Cl-在器官间的区域化分布和吸收、运输特性,以揭示其耐盐差异机制。结果表明,NaCl胁迫下,2个物种的新生叶面积比率减小,受害叶面积比率增加,叶电解质外渗率增加;大岛野路菊受胁迫影响较轻。2个物种体内Na+和Cl-含量随NaCl浓度的升高而增大,且地上部的Na+、Cl-积累量大于根系,成熟叶是2个物种Na+、Cl-积累的主要器官。新生叶、茎的K+含量也随NaCl浓度的升高而增加。与耐盐性强的大岛野路菊相比,NaCl胁迫下萨摩野菊各器官积累的Na+和Cl-量均显著高于前者,其生长对其体内含有的Na+和Cl-比大岛野路菊更为敏感。除高盐胁迫下的根以外,大岛野路菊各器官的K+/Na+均显著高于萨摩野菊。大岛野路菊根向茎运输的SK,Na值远高于萨摩野菊,茎向中位成熟叶运输的SK,Na值较低,高盐胁迫时茎向上位新生叶运输的SK,Na值较高。说明NaCl胁迫下大岛野路菊对Cl-、Na+的累积能力弱、维持K+、Na+平衡的能力强,且根系对Na+的截留能力强,茎向上位新生叶运输Na+的选择性较低,是其耐盐性强的主要原因,而茎向中位成熟叶运输Na+的选择性较高是其对盐胁迫的适应。多元回归分析结果还表明,Cl-对萨摩野菊的影响强于Na+。     

钙对低氧胁迫下黄瓜幼苗体内多胺及多胺氧化酶的影响

以‘中农8号’黄瓜品种为实验材料,采用营养液栽培法研究了钙对根际低氧胁迫下黄瓜幼苗体内多胺(PAs)含量及多胺氧化酶(PAO)活性的影响。结果表明:(1)各处理黄瓜幼苗根系和叶片中的PAs含量以及3种形态的腐胺(Put)、亚精胺(Spd)、精胺(Spm)含量均表现为低氧高钙(8 mmol.L-1Ca2 )>低氧常钙(2 mmol.L-1Ca2 )>低氧缺钙(0 mmol.L-1Ca2 )>通气常钙(2 mmol.L-1Ca2 )处理,而PAO活性却表现出相反的趋势(通气常钙>低氧缺钙>低氧常钙>低氧高钙),且处理间大多存在显著差异(P<0.05);根系中的PAs含量明显高于叶片,而PAO活性明显低于叶片。(2)黄瓜幼苗体内3种形态的PAs以游离态含量最高,其次是结合态,最低为束缚态;游离态和结合态PAs在叶片中均以Spd为主,在根系中均以Put为主,束缚态PAs含量在根系和叶片中均为Spd>Put>Spm。研究表明,在低氧胁迫下,营养液加钙引起黄瓜幼苗体内多胺含量的上升和PAO活性下降,钙参与了黄瓜幼苗体内多胺的代谢过程,对缓解低氧胁迫有重要作用。     

多胺对盐胁迫下黄瓜SOS2基因家族表达的影响

该研究基于黄瓜基因组数据库,利用生物信息学和荧光定量PCR等方法,对黄瓜SOS2基因家族进行全基因组鉴定,并对其表达特性进行系统分析。结果表明:(1)在黄瓜基因组中,共鉴定到15个SOS2基因(CsSOS2-1～CsSOS2-15),且不均匀分布在5条染色体上;亚细胞定位显示SOS2蛋白主要位于细胞质膜。(2)系统进化分析显示,CsSOS2-2和CsSOS2-6与AtSOS2亲缘关系更近。(3)顺式作用元件预测显示,SOS2基因启动子序列主要含有干旱诱导和防御应激响应元件。(4)结构分析显示,SOS2蛋白所含保守基序的排列顺序完全一致,且主要含有STKc和NAF保守结构域,这些结构可能在基因响应盐胁迫过程中起调控作用。(5)荧光定量试验表明,SOS2基因家族主要在黄瓜的根和叶片响应盐胁迫时上调表达,其中,盐胁迫处理1 d时有5个基因上调表达,并随处理时间延长盐胁迫下的基因表达有所下调;增施多胺显著上调了CsSOS2-1～CsSOS2-5、CsSOS2-8、CsSOS2-9、CsSOS2-12和CsSOS2-15在不同组织中的表达,说明盐胁迫下多胺能诱导黄瓜SOS2基因家族的表达,进而参与植物耐盐分子网络的调控。     

盐分胁迫条件下甜菜碱对小麦幼苗体内Na+、K+和Cl-的含量及其分布的影响

以抗盐品种茶淀红和盐敏感品种中国春等两种小麦为实验材料,研究甜菜碱对盐分胁迫条件下小麦（ＴｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍＬ．）幼苗Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｃｌ－的吸收、分配的影响。结果表明：外源甜菜碱能够在一定程度上限制幼苗对Ｎａ＋、Ｃｌ－的吸收,阻滞其向地上部分运输的数量和速度,同时提高体内Ｋ＋含量、向上运输效率,降低地上部分对Ｎａ＋、Ｋ＋的选择性（ＳＮａ＋、Ｋ＋）,从而提高小麦幼苗抗盐性和对盐分胁迫的适应性。     

外源亚精胺对盐胁迫下黄瓜幼苗游离态多胺含量和多胺合成酶基因表达的影响

以黄瓜品种‘津春2号’（Cucumis sativusL.cv.Jinchun No.2）为材料,采用营养液栽培,研究了外源亚精胺（Spd）对NaCl胁迫下黄瓜幼苗叶片游离态多胺含量和多胺合成酶基因表达的影响。结果表明,75 mmol/LNaCl胁迫下,幼苗株高、茎粗和干鲜重显著降低,外源喷施1 mmol/L Spd处理可明显缓解盐胁迫对幼苗生长的抑制。盐胁迫下叶片游离态多胺含量显著增加,外源Spd进一步促进了游离态Spd和精胺（Spm）的积累,降低了游离态腐胺（Put）的积累。多胺合成酶基因表达分析表明,盐胁迫上调了adc、odc、samdc和spds基因的表达,施用外源Spd后进一步上调了samdc基因,下调了adc、odc、spds基因的表达。表明外源Spd参与了黄瓜幼苗体内多胺代谢的调节,通过下调盐胁迫下adc、odc基因的表达,抑制游离态Put的积累,上调samdc基因的表达促进游离态Spd和Spm的积累,进而缓解盐胁迫对植物生长的抑制。     

盐胁迫下大麦幼苗多胺的种类和状态与多胺氧化酶活性的关系

200 mmol/L的NaCl胁迫8 d大麦幼苗叶片和根系中的三种形态多胺都有不同程度地下降,其中游离态多胺含量的下降幅度最大;高氯酸不溶性结合态多胺含量变化较小.根系中PAO的活性先上升后下降,而叶片中PAO的活性先下降后上升.游离态多胺中,亚精胺和精胺(Spd Spm)的含量变化与相应部位PAO的活性变化趋势相反,表明PAO在盐胁迫下可能调节了游离态多胺的含量从而影响高氯酸可溶结合态与高氯酸不溶结合态多胺的含量.     

盐胁迫下杨树根际系统盐分离子分布特性

在温室条件下,采用盆栽根箱培养的方法研究盐胁迫下I 69杨(PopulusdeltoidesBartr.cv.'Lux')和NL 1381杨〔PopulusdeltoidesBartr.cv.'Lux'×P.euramericana(Dode)GeninierCL'I 45 51'〕根际、非根际土壤盐分分布特征。盐处理浓度共设3个水平:CK(NaCl0g kg)、处理A(NaCl1g kg)和处理B(NaCl2g kg),采用完全随机设计。结果表明,2个杨树无性系根际水溶性K+亏缺,水溶性Na+、Ca2+和Mg2+富集。K+的亏缺率及Na+的富集率随NaCl处理浓度的增大而减小,Ca2+和Mg2+的富集率在非盐渍条件下最低,处理A达最高,处理B较处理A略有下降。在盐胁迫下,无性系NL 1381杨根际土壤Na+的浓度和电导率均低于无性系I 69杨,可以有效减轻盐分对根系的渗透胁迫,相对而言具有较强的抗盐性。     

硅提高黄瓜幼苗抗盐能力的生理机制研究

为了明确硅提高黄瓜幼苗抗盐能力的机制,该试验采用水培方法,以黄瓜品种‘津优一号’为材料,对幼苗进行中度盐胁迫,研究在盐胁迫下硅对黄瓜幼苗生长、光合特性、渗透调节物质和离子吸收的影响。结果显示:(1)正常条件下,硅对黄瓜幼苗生长及相关生理指标无明显影响;单独盐处理降低了幼苗叶片叶绿素含量、光合速率、气孔导度、蒸腾速率和叶片含水量,导致幼苗生长受抑。(2)盐胁迫下加硅显著提高了幼苗光合速率和叶片含水量,增加了生物量的积累;在盐胁迫初期,硅加盐处理黄瓜叶片渗透势略低于单独盐处理,此后均高于单独盐处理;硅加盐处理显著提高了叶片可溶性糖含量,尤其是蔗糖含量,而降低了其脯氨酸含量,但对可溶性蛋白含量无显著影响。(3)盐胁迫下黄瓜植株Na+含量大幅上升,K+含量下降,K+/Na+比大幅降低;硅加盐处理降低了黄瓜叶片中Na+含量,提高了K+含量和K+/Na+比。研究表明,盐胁迫条件下,硅能通过减轻叶片离子毒害和增加水分吸收,改善叶片水分状况,从而维持较高的光合能力,提高其抗盐能力;而渗透调节只在盐胁迫初期有轻微缓解作用,不是硅提高黄瓜幼苗抗盐性的主要途径。     

外源亚精胺对低氧胁迫下黄瓜根系多胺含量和呼吸代谢酶活性的影响

采用营养液水培,研究了根际低氧胁迫下外源亚精胺对2个抗低氧能力不同的黄瓜品种(‘中农八号’和‘绿霸春四号’)根系中多胺含量和呼吸代谢相关酶活性的影响.结果表明,单纯低氧处理下,黄瓜幼苗根系中腐胺、亚精胺和精胺含量显著提高,异柠檬酸脱氢酶(IDH)和琥珀酸脱氢酶(SDH)活性显著降低,乳酸脱氢酶(LDH)、乙醇脱氢酶(ADH)和丙酮酸脱羧酶(PDC)活性显著提高.同时,与抗低氧能力弱的‘中农八号’相比,抗低氧能力强的‘绿霸春四号’根系LDH活性增加幅度较低,ADH活性增加幅度较高,IDH和SDH活性降幅也较小;外源亚精胺能显著提高低氧胁迫下黄瓜幼苗根系中亚精胺和精胺含量,降低腐胺含量;根系中LDH、ADH和PDC活性降低,IDH和SDH活性升高,说明黄瓜幼苗根系中较高的亚精胺、精胺含量可能有利于提高根系有氧呼吸能力,缓解低氧胁迫对植株的伤害.     

外源腐胺对根际低氧胁迫下黄瓜幼苗多胺和抗氧化系统的影响

采用营养液栽培,研究了外源腐胺(Put)对根际低氧胁迫下黄瓜幼苗体内多胺含量和抗氧化系统的影响.结果显示,低氧胁迫显著刺激了黄瓜幼苗体内活性氧(ROS)和内源多胺含量的增加,提高了抗氧化酶活性;外源Put进一步提高了低氧胁迫下黄瓜幼苗体内多胺的含量和抗氧化酶活性,降低了ROS含量,从而缓解了低氧胁迫的伤害作用;Put合成抑制剂D-精氨酸(D-Arg)不仅显著抑制黄瓜幼苗体内多胺的合成,而且抑制抗氧化酶活性,同时ROS大量积累,进一步抑制黄瓜幼苗的生长;而外源Put可缓解D-Arg的抑制作用;Put转化抑制剂甲基乙二醛-双(脒基腙)(MGBG)和Put降解抑制剂氨基胍(AG)的混合施用造成游离态Put的过量积累,以及亚精胺(Spd)、精胺(Spm)含量和抗氧化酶活性的显著降低,造成ROS大量积累,进一步加重了低氧胁迫对植株的伤害.结果表明,低氧胁迫下外源Put可提高黄瓜幼苗体内游离态Put含量,促进游离态Put向Spd和Spm转化,Spd、Spm含量的增加以及(free-Spd free-Spm)/free-Put比值的升高有利于提高植株抗氧化酶活性,增强清除ROS的能力,降低膜脂过氧化的伤害,从而增强植株的低氧胁迫耐性.     

Spermine accumulation under salt stress

Polyamines have long been recognized to be linked to stress situations, and it is generally accepted that they have protective characteristics. However, little is known about their physiological relevance in plants subjected to long-term salt stress. In order to precise their importance, two rice (Oryza sativa) cultivars differing in their salt tolerance were salinized for 7, 14 and 21 days. The activities of some of the enzymes involved in polyamine metabolism, free polyamines and proline contents were evaluated. Arginine decarboxylase and S-adenosyl-L-methionine decarboxylase activities were reduced in both cultivars as a consequence of salt treatment. However, spermidine synthase activity was reduced in the salt tolerant cultivar (var Giza) but not in the salt sensitive (var El Paso), while no polyamine oxidase activity was detected. During the salinization period, putrescine and spermidine levels decreased in both cultivars, although less dramatically in Giza. Simultaneously, spermine accumulations occur in both varieties, while proline accumulation was major in the sensitive one. However, spermine accumulation induced by treatment with spermidine synthase inhibitor cyclohexylamine, determined no reduction in leaf injury associated with salt stress in both cultivars. The data presented suggest that spermine accumulation is not a salt tolerance trait.