低温胁迫对麻竹叶片和根系抗性生理指标的影响

采用室内人工低温处理,研究了麻竹(Dendrocalamus latiflorus)叶片及根部质膜透性、丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖含量,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性和膜脂脂肪酸组成的变化,寻找与竹类植物耐寒性关系最密切的抗性生理指标。结果表明:低温预处理(8℃)15d后,麻竹叶片中可溶性糖、可溶性蛋白含量、POD活性显著提高,根部可溶性糖含量、POD活性显著升高;低温胁迫处理(-2℃)72h后,经低温预处理的麻竹叶片可溶性糖、可溶性蛋白质含量、SOD、POD活性显著高于未经低温预处理,而质膜透性显著低于未经低温预处理,但膜脂过氧化程度显著高于-2℃处理前;经低温预处理的麻竹根部SOD、POD活性及膜脂不饱和脂肪酸相对含量显著高于未经低温预处理,而质膜透性、膜脂过氧化程度较-2℃处理前无显著差异。说明剧烈降温对麻竹生理特征造成严重影响,叶片通过提高可溶性蛋白、可溶性糖含量,维持较高的POD活性以减轻低温伤害;根系则通过维持较高的SOD、POD活性以减轻低温下膜脂过氧化水平,并通过提高膜脂不饱和脂肪酸比例降低质膜透性来抵御低温对膜的伤害。     

青霉素对老化香瓜种子萌发和酶活性的影响

以人工老化的香瓜种子为材料,用浸种预处理的方法,研究不同浓度青霉素对老化香瓜种子萌发及酶活性的生理生化效应,摸索了种子吸涨时间,萌发时间,萌发率,可溶性糖,可溶性蛋白含量及POD和SOD活性随青霉素浓度变化的特点和规律,结果表明：200～300mg/L青霉素可显著促进种子吸胀,缩短萌发时间：300～400mg/L青霉素处理可显著提高发芽率,发芽率和发芽指数的提高均达到极显著水平;300mg/L浓度对膜系统的稳定性最强,300～400mg/L浓度范围内,SOD,POD活性最高,故300mg/L青霉素是促进老化香瓜种子萌发和幼苗生长的最佳处理浓度。     

人工老化处理对小麦种子生理生化特性的影响

为探明小麦种子在贮藏过程中的生理生化变化规律及合适的老化处理条件,本研究采用高温高湿人工加速老化的方法,对5个非糯小麦和5个糯小麦品系的种子在50℃和90%相对湿度条件下分别处理0、2、4、6、8 d。结果表明:种子发芽率随着老化处理时间的延长而逐渐降低,电导率呈先降后升的趋势;非糯小麦种子的可溶性糖含量随着处理时间的延长呈先降后升、最后下降的趋势,糯小麦种子的可溶性糖含量随着处理时间的延长而逐渐上升;CAT、POD和SOD活性在处理2 d时降到最低,之后保持不变;可溶性蛋白质含量在处理2 d时有所增加,此后随处理时间的延长呈下降趋势;MDA含量随着处理时间的延长呈先降后升、最后降低的趋势。     

低温胁迫对苜蓿幼苗存活及生理生化指标的影响

用秋眠级为2级至9级的11个苜蓿品种,每品种被随机分为对照组和5个处理组,研究低温胁迫和苜蓿品种对幼苗存活和叶片生理生化指标的影响。结果表明:低温胁迫和苜蓿品种对幼苗存活率、叶片生理生化指标的影响均极显著,而且二者对它们的互作效应也极显著。子叶期幼苗在-7.5℃下处理12 h,存活率仅为3.26%。幼苗在-5℃下处理12 h,存活率为54.73%,但叶片游离脯氨酸含量、过氧化物酶活性、质膜相对透性和根系活力极显著提高;每天把幼苗置于-5℃下2 h至3 h锻炼7天,幼苗存活率可提高到95%以上,叶片游离脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白质含量,超氧化物歧化酶活性、根系活力和质膜相对透性均极显著提高。结果表明:4级至9级品种的存活率极显著低于2级至3级的品种;6级至9级品种叶片游离脯氨酸含量、过氧化物酶活性、质膜相对透性极著显低于2级至3级的品种。     

壳聚糖对蝴蝶兰幼苗耐热性的诱导作用

为了评价壳聚糖对蝴蝶兰幼苗耐热性的诱导效应,分别采用0(以无壳聚糖为对照)、25、50、100、200和400 mg·L~(-1)壳聚糖溶液处理蝴蝶兰幼苗,并置于42℃下胁迫3 d,测定了蝴蝶兰幼苗的生理指标变化。结果表明:当壳聚糖浓度由25 mg·L~(-1)增大到100mg·L~(-1)时,蝴蝶兰幼苗叶片的SOD、POD、CAT活性、脯氨酸、可溶性糖、叶绿素和类胡萝卜素含量不断增加,而质膜透性和丙二醛含量不断下降,但可溶性蛋白含量没有显著变化;特别是在100 mg·L~(-1)时,SOD、POD和CAT活性、脯氨酸、可溶性糖、叶绿素和类胡萝卜素含量增加到最大值且极显著高于对照,而质膜透性和丙二醛含量下降至最小值且极显著低于对照,蝴蝶兰幼苗遭受了轻微的高温伤害;随着壳聚糖浓度由200 mg·L~(-1)增大至400mg·L~(-1),SOD、POD和CAT活性、脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖、叶绿素和类胡萝卜素含量极显著下降,而质膜透性和丙二醛含量极显著上升,蝴蝶兰幼苗的受害趋于加重;由此可见,100 mg·L~(-1)壳聚糖处理能显著提高蝴蝶兰幼苗的耐热性。     

人工老化对老芒麦种子活力和生理生化变化的影响

以4份老芒麦种子为试验材料,利用100%RH高温高湿老化法(AA)对老芒麦种子进行不同梯度的老化处理,探讨老化后老芒麦种子活力和种子内部生理生化的变化。结果表明:随着老化程度的加深,4份老芒麦种子的各项活力指标均出现明显下降趋势;生理生化指标中,种子浸出液电导率出现先下降后缓慢上升、可溶性糖含量呈现先减少后增加的现象,而丙二醛含量则出现整体一致的上升趋势,POD活性变化无规则,SOD活性出现先增加后减小的现象,CAT活性则发生整体下降的趋势。本研究结果将为老芒麦种质资源的保护和遗传完整性的研究提供基础理论依据。     

人工老化处理对结球甘蓝种子生理生化特性的影响

以结球甘蓝品种‘冬升’种子为材料,研究高温(40℃)高湿(相对湿度100%)人工老化处理过程中种子的萌发特性、种子浸出液相对电导率和丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖含量以及抗氧化酶活性的变化,以揭示种子劣变的机理。结果表明:(1)人工老化处理甘蓝种子的含水量和不正常苗率均随着老化时间的延长逐渐增加,而种子发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数的增加均逐渐降低。(2)随着处理天数的延长,老化处理甘蓝种子的浸出液电导率显著增大,浸出液可溶性糖含量逐渐升高,可溶性蛋白含量表现出显著下降趋势,而种子MDA含量呈先升高后逐渐下降的趋势。(3)在结球甘蓝种子老化进程中,其种子中SOD、POD、CAT活性变化的趋势相似,均随老化程度的加深而逐渐降低;而APX活性在老化处理的最初2d显著增加,第6天显著降低。研究发现,在结球甘蓝种子老化进程中,种子活力和萌发率显著降低,其种子浸出液电导率、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、保护酶活性变化与种子老化及劣变程度密切相关,膜脂过氧化作用可能是引起或加剧种子老化劣变的重要原因之一。     

不同老化程度的不结球白菜种子活力指标变化及其相关分析

以不结球白菜品种‘高梗白’种子为材料,采用高温(42℃)高湿(相对湿度100%)人工加速老化处理,研究不同老化程度下种子活力指标的变化及其相关性。结果显示:(1)发芽指标(除不正常苗率)和出苗指标均随种子老化程度的加深而显著下降,不正常苗率显著上升。(2)随老化程度的加深,种子中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性显著下降;种子的超氧阴离子(O2.-)产生速率先增高后降低,过氧化氢(H2O2)含量逐渐增加,丙二醛(MDA)含量下降,种子浸出液相对电导率升高;种子的可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和脱氢酶活性下降,α-淀粉酶活性先升高后降低。(3)老化种子的发芽势、发芽率、SOD活性、H2O2含量、相对电导率和可溶性糖含量与出苗指标间均存在极显著相关性。研究表明,不结球白菜种子的发芽势、发芽率、SOD活性、H2O2含量和可溶性糖含量随老化程度加深的变化规律一致,且指标间以及与出苗指标均有极显著相关性,可以作为检验不结球白菜种子活力的候选指标。     

外源精胺对水分胁迫下小麦幼苗保护酶活性的影响

通过营养液培养试验,研究了水分胁迫下外源精胺(Spm)对抗旱性不同的小麦品种幼苗叶片质膜相对透性及保护酶活性的影响.结果表明:水分胁迫下,小麦叶片的质膜相对透性、M DA含量增加、SOD、CAT和POD活性上升,外源精胺处理可延缓水分胁迫下小麦叶片质膜相对透性和M DA含量上升,提高了SOD、CAT、POD酶活性的上升幅度;并且对抗旱性弱的品种保护酶活性增幅高于抗旱性强的品种.因此,外源精胺处理对抗旱性弱的品种缓解水分胁迫作用大于抗旱性强的品种.     

外源芦丁预处理对水分胁迫下玉米幼苗的生理效应

以玉米(Zeamays L.)品种'郏单958'为材料.采用营养液水培法,研究了外源芦丁(Rutin)对聚乙二醇(PEG)胁迫下幼苗叶片质膜相对透性、脯氨酸、可溶性糖含量及保护酶活性的影响.结果显示:(1)在15%PEG-6000胁迫下,玉米叶片的MDA含量、质膜相对透性、脯氨酸和可溶性蛋白质含量均显著增加,保护酶SOD、CAT、POD活性显著升高.(2)一定浓度芦丁(>0.40 g/L)预处理可显著抑制水分胁迫下玉米幼苗叶片MDA含量的上升,降低叶片质膜相对透性,并诱导SOD、POD和CAT活性提高.降低脯氨酸和可溶性蛋白质含量.说明外源芦丁能够提高玉米幼苗的抗氧化作用,缓解水分胁迫引起的膜脂过氧化,保护细胞膜免受或减少损伤·达到提高植物抗旱性的目的.     

不同微生境下齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)生理生化特性对不同季节的响应

齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)作为典型的耐旱藓类,在古尔班通古特沙漠的藓类结皮中占优势地位。该沙漠的季节气候差异较大,冬季低温湿润,春季干旱,夏季高温且干旱。荒漠藓类植物叶片仅具单层细胞,对外界环境的变化十分敏感。而有关荒漠藓类植物在生理上如何适应这种剧烈环境变化还不得而知。研究测定了生长于两种不同微生境下的齿肋赤藓,经由低温湿润的冬季到干旱的春季再到高温干旱的夏季过程中生理生化变化特征,以探究不同微生境下齿肋赤藓在水热变化剧烈的不同季节的适应机制。研究发现:季节、微生境及二者的交互作用能够显著影响齿肋赤藓的游离脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白及丙二醛(MDA)含量、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性。夏季的高温干旱使齿肋赤藓的脯氨酸、可溶性糖、MDA含量及3种抗氧化酶活性均显著高于冬季及春季,而可溶性蛋白含量却呈相反趋势。干旱的春季齿肋赤藓脯氨酸及可溶性糖显著高于冬季。而在低温湿润的冬季,齿肋赤藓丙二醛含量及过氧化氢酶活性均显著高于春季。表明夏季齿肋赤藓所受胁迫最大,脯氨酸、可溶性糖含量及抗氧化酶活性大幅度提高。同时,在具有积雪覆盖的冬季,两种微生境下的齿肋赤藓生理生化特性无显著差异;而在无积雪覆盖的春夏季节,灌丛的遮阴作用为齿肋赤藓提供了水含量相对较高的良好生活环境,其下齿肋赤藓的渗透调节物质含量和抗氧化酶活性均显著低于裸露地。表明生长在裸露地的齿肋赤藓较活灌丛拥有更强的胁迫耐受性。     

种子老化的生理生化与分子机理研究进展

种子作为植物遗传资源的有效保存体以及重要的种质创新原料,其老化或者劣变将直接导致发芽率、活力、生活力降低,抑制种胚正常发育以及幼苗生长,由此造成植物生产水平及其品质大幅下降。这也将进一步涉及因种质资源匮乏、土壤种子库系统功能紊乱所引发的全球生物多样性减小、草地退化和荒漠化加剧等生态危机问题。对种子老化生理生化特性和分子机理等研究进行了综述。总结了近年来关于种子老化涉及的理化反应包括保护酶活性的改变、核酸以及蛋白质的分解、内源激素的消长、质膜完整性降低等相关研究;并从蛋白代谢、核酸代谢、种子含水量以及基因重组等多角度总结和阐述了与老化机理有关的最新研究观点,以期为种子老化、种子活力修复和种子寿命延长等机理研究提供基础理论参考。目前对种子老化的研究多集中于传统的生理生化过程和内外影响因子相对独立变化的片段性研究,缺乏系统综合的多层面体系研究。种子作为生命体,随着探讨生命衰老机理的生物技术日新月异,通过蛋白组学、酶学、基因工程技术、转录组测序等新技术的应用,必将对未来种子老化机理机制的揭示有突破性推进作用。     

NaCl胁迫对烤烟K326种子萌发及幼苗生理生化特性的影响

以烤烟品种K326为材料,研究不同浓度NaCl胁迫处理下种子萌发及幼苗生理生化指标的变化。结果表明,低浓度NaCl处理对幼苗生长具有一定的促进作用,而高浓度NaCl胁迫处理具有显著或极显著抑制作用;随着NaCl处理浓度的增加,发芽势、发芽指数、简单活力指数、形态指标、钾离子含量、单株干鲜重均呈明显下降趋势,而钠离子含量则相反;随着NaCl处理浓度的增加以及胁迫时间的延长,K326幼苗叶片中丙二醛、游离脯氨酸、可溶性糖含量及电解质渗透率均呈上升趋势,而可溶性蛋白、叶绿素含量及根系活力变化则相反。     

茉莉酸甲酯对水稻幼苗抗冷性的影响

测定茉莉酸甲酯（MJ）对冷胁迫条件下水稻幼苗生长和与抗冷性相关生理生化指标影响的结果表明：较高浓度的MJ（10^-3mol·L^-1）明显抑制冷胁迫下的水稻幼苗生长,增加细胞膜的渗透性;浓度低一些的MJ（10^-4、10^-5、10^-6、10^-7mol·L^-1）对冷胁迫下水稻幼苗的生长和细胞膜有不同程度的保护作用,其中以10～mol·L^-1MJ的效果为佳。10～mol·L^-1 MJ处理的叶中叶绿素降解程度小,可溶性糖、可溶性总蛋白和脯氨酸的含量以及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）的活性均增加,丙二醛（MDA）含量降低,因而水稻幼苗的抗冷性提高。     

两个大豆GmSBP基因的特征、亚细胞定位及对非生物胁迫的响应

我国南方春大豆种子发育过程中,常处于高温、高湿季节,加之种子本身富含蛋白(约40%)和脂肪(约20%),导致南方春大豆种子易劣变。本项目组前期差异蛋白质组学研究发现蔗糖结合蛋白在高温高湿胁迫168 h时在种子田间劣变抗性品种湘豆3号发育种子中呈下调表达。为进一步从分子水平了解Gm SBP基因表达以及响应高温高湿胁迫的特性,本研究利用RT-PCR技术从大豆扩增出两个Gm SBP基因(Gm SBP2和Gm SBPL)。两个基因编码的蛋白均为亲水性,不完整的膜蛋白。荧光定量PCR分析表明:在高温高湿条件下,种子田间劣变不抗品种宁镇1号和抗性品种湘豆3号发育种子中Gm SBP2和Gm SBPL基因表达量均受高温高湿胁迫影响,也会导致种子中蔗糖和可溶性糖含量变化。在籽粒发育过程中,Gm SBP2和Gm SBPL基因表达量在花后30 d左右达到最高,对应时期的蔗糖和可溶性糖含量也达到最大值。组织特异性显示Gm SBP和Gm SBPL基因在不同组织间存在差异表达。亚细胞定位结果表明Gm SBP2和Gm SBPL蛋白均定位在细胞膜和细胞质中。以上结果表明Gm SBP2和Gm SBPL基因可能参与了植物非生物胁迫的应答过程,这将从一个侧面丰富我们对大豆种子田间劣变性和劣变抗性的认识。     

Changes in oligosaccharide content and antioxidant enzyme activities in developing bean seeds as related to acquisition of drying tolerance and seed quality.

Seeds of bean (Phaseolus vulgaris cv. Vernel) were collected throughout their development on the plant and dried at 15 degrees C and 75% relative humidity to a final moisture content of about 16% (fresh weight basis) to determine whether the onset of tolerance to this drying condition was related to changes in soluble sugars or the activities of the main antioxidant enzymes, namely superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX), and glutathione reductase (GR). Measurements of soluble sugars and enzyme activities were made after drying the seeds, and drying tolerance was evaluated by the ability of dried seeds to germinate and to produce normal seedlings. Seeds became tolerant to drying at 45 d after anthesis, a time marking physiological maturity. At physiological maturity, the moisture content of seeds was about 50-55% (fresh weight basis) and seed dry matter reached about 190 mg per seed. Seed vigour, evaluated by controlled deterioration and conductivity measurements, continued to increase after seed mass maturity, but decreased when seeds remained thereafter for more than 7 d on the plant. Acquisition of drying tolerance was coincident with an accumulation of raffinose and stachyose. Dried-tolerant seeds were also characterized by a high amount of sucrose, the most abundant sugar, and by a low content of monosaccharides. The (raffinose+stachyose)/sucrose ratio increased during seed filling, reaching a value close to 1 when all the seeds became tolerant to drying, and maintaining this proportion during the final stages of maturation. Acquisition of drying tolerance was also related to a reorientation of the enzymatic antioxidant defence system. Drying-tolerant dried seeds displayed high CAT and GR activities and low SOD and APX activities, while the opposite condition was observed in immature dried seeds. The shift in antioxidant enzymes corresponded to the beginning of the maturation-drying phase. These results suggest that oligosaccharide metabolism and enzymatic antioxidant defences may be involved in acquisition of drying tolerance during bean seed development, but are not related to seed vigour.     

The Maillard reaction and oxidative stress during aging of soybean seeds

The chemical reactions that may lead to the loss of seed viability were investigated both during the accelerated aging and natural aging of soybeans ( Glycine max Merrill cv. Chippewa 64). Under conditions of accelerated aging (36°C and 75% RH), fluorescence of soluble proteins accumulated, which was closely correlated with the loss of seed germinability and vigor. We were able to show this correlation by using partially purified proteins for the assay. Fluorescence also increased in seeds under good storage conditions (5°C for up to 21 years), although there was a less significant correlation between seed viability and the accumulation of fluorescent products during the time of natural aging. The rise in protein fluorescence is interpreted as an increase of Maillard products. The carbonyl content of soluble proteins (a measure of the oxidative damage) did not change significantly during either accelerated aging or natural aging: however the elimination of carbonyls during germination seemed to be hindered in seeds that had poor germination. The Maillard reaction may be a consequence of the formation of reducing sugars through a gradual hydrolysis of oligosaccharides during aging. Preliminary evidence from the natural aging study showed that, when seeds were in the glassy state, the sugar hydrolysis was inhibited. These results suggest that the Maillard reaction and oxidative reaction may play an important role in seed deterioration.