6个棉花品种幼苗对低温胁迫的响应

4 ℃低温条件处理6个不同熟性棉花品种幼苗,测定供试材料叶片中SOD活性、POD活性、超氧阴离子含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、MDA、相对电导率以及根系活体染色等8项指标,比较不同棉花品种苗期抗冷性差异.对测定指标进行综合评价结果显示：4 ℃低温胁迫1 d后,6个品种耐冷性由强到弱依次为中50＞N203＞N52＞K-1＞N181＞N177;4 ℃低温胁迫2 d后,耐冷性顺序为中50＞N177＞N52＞K-1＞N203＞N181;4 ℃低温胁迫3d后N52＞中50＞N203＞K-1＞N177＞N181.各生理指标综合评判结果为早熟品种中50和N52耐受性较强.     

生物膜组分对膜功能和膜相变的调控 Ⅱ、膜脂组分对水稻线粒体α-酮戊二酸氧化酶活力的影响

以四种抗冷性不同的水稻芽鞘为材料,分析了它们的线粒体膜脂脂肪酸成分和含量、线粒体α-酮戊二酸氧化酶活力,并在线粒体上添加含油酸酯的吐温80和清洗吐温80之后测定了α-酮戊二酸氧化酶活力的变化。 四种抗冷性不同的水稻种子,其干胚膜脂脂肪酸成分相同,但是它们的脂肪酸不饱和指数(IUFA)有明显差异,这种差异与品种抗冷性成正相关。品种间芽鞘线粒体膜脂脂肪酸成分相同,它们的脂肪酸不饱和指数也有明显差异,与品种抗冷性也成正相关。四个水稻品种的芽鞘线粒体α-酮戊二酸氧化酶活力在10～42℃间存在着两个温度折点,其中低温折点可能与品种抗冷性有关。秈稻“二九青”芽鞘线粒体添加吐温80和清洗吐温80后,线粒体α-酮戊二酸氧化酶活力的温度折点均比对照线粒体低。证明增加膜脂中不饱和脂肪酸能降低膜结合酶活力的温度折点,膜脂脂肪酸不饱和度与膜结合酶活力和水稻抗冷性密切相关。     

低温弱光对黄瓜和菠菜类囊体跨膜质子梯度的影响

以典型冷敏性植物黄瓜和典型抗冷性植物菠菜为材料 ,研究了 5℃ 1 0 0μmol pho-tons· m-2 · s-1 低温弱光处理对 2种植物的活体和离体叶绿体类囊体耦联度的影响。结果显示 ,与 5℃黑暗处理相比 ,5℃下弱光 (1 0 0 μmol photons·m-2· s-1 )分别照射黄瓜和菠菜的叶片和离体叶绿体悬浮液 ,都使叶绿体毫秒延迟发光慢相强度以及类囊体耦联度显著降低。表明无论是冷敏性作物黄瓜 ,还是抗冷性植物菠菜 ,低温弱光处理叶片和离体叶绿体悬浮液 ,均可导致类囊体跨膜质子梯度显著降低     

低温对耐寒与不耐寒玉米线粒体膜的影响

线粒体是一种比较敏感的细胞器。很多环境因素的影响都能迅速引起线粒体发生变化。不耐寒植物受低温影响后线粒体膜的功能也会发生一定的改变。我们前曾报道玉米黄化幼苗经低温处理后(4℃,24小时)线粒体的耗氧率显著增加,呼吸控制率和氧化磷酸化效率明显下降,抗氰氧化途径基本失活。与此同时,电镜观察表明,线粒体的超细微结构也发生明显变化。本文比较低温对耐寒与不耐寒玉米线粒体膜的影响。实验的初步结果表明,与不耐寒品种不同,耐寒玉米品种的黄化幼苗经同样低温条件处理后其线粒体的氧化活性,呼吸控制,氧化磷酸化效率以及抗氰氧化途径都没有发生明显的变化。这提示,玉米经低温处理后线粒体膜的变化与耐寒性能之间具有一定的内在联系,从而根据线粒体膜的变化情况可能为鉴别玉米品种耐寒性提供一些生化指标。     

生物膜组分对膜功能和膜相变的调控——Ⅳ.膜脂组分对水稻根端氧化酶活力和透性的影响

水稻根端的呼吸强度,线粒体氧化酶活力和膜脂脂肪酸不饱和度均随低温处理时间的延长而持续下降,抗冷品种下降速率比不抗冷品种慢。质膜透性随低温处理时间的延长而持续上升,抗冷品种的上升速率比不抗冷品种慢。因之,低温下根端质膜透性、呼吸强度、线粒体氧化酶活力和膜脂脂肪酸不饱和度的变化与品种抗冷性有关。低温下根端质膜透性与呼吸强度和膜脂脂肪酸不饱和度间呈负相关关系。但是,在添加氰化物或不饱和脂肪酸的试验中证明,低温下质膜透性与呼吸强度间、质膜透性与膜脂脂肪酸不饱和度间却呈正相关。说明低温下质膜透性与呼吸强度和膜脂脂肪酸不饱和度无直接的内在联系。低温下根端膜脂脂肪酸不饱和度与呼吸强度和线粒体氧化酶活力伺呈正相关,经添加不饱和脂肪酸的试验证明,脂肪酸不饱和度与根端呼吸强度和线粒体氧化酶活力间仍呈正相关,说明两者间确有内在联系。     

环境胁迫对库拉索芦荟叶片超微结构影响研究

对1年生库拉索芦荟分别用盐(1.8%的NaCl)、低温(10℃)、干旱[25%(w/v)的聚乙二醇-6000]3种胁迫条件处理7d后,对其叶肉细胞超微结构进行观察.结果发现:3种胁迫处理均可使库拉索芦荟细胞膜系统、叶绿体、线粒体、细胞核等结构受到不同程度的破坏,叶绿体周围出现许多小泡,导致细胞内膜系统紊乱,细胞器结构稳定性降低;盐胁迫下高尔基体在细胞质中解体;盐和低温胁迫下均可见线粒体膜与叶绿体膜发生融合、线粒体嵌在叶绿体当中的现象.另外,本研究发现,盐胁迫、低温胁迫比干旱胁迫对库拉索芦荟细胞膜的损伤更严重,而水分胁迫对其的伤害程度较小,表明库拉索芦荟的抗旱性较其抗盐性更强.     

低温胁迫下枇杷幼叶细胞内Ca2+水平及细胞超微结构变化的研究

用焦锑酸钾沉淀的电镜细胞化学方法 ,研究了低温胁迫下枇杷幼叶细胞内 Ca2 水平变化。研究结果表明 ,枇杷幼叶细胞未经低温处理时 ,Ca2 定位分布的沉淀颗粒大量出现在细胞壁、细胞间隙、质膜和液泡 ;叶绿体、细胞质和细胞核中也有一些 Ca2 沉淀颗粒分布。枇杷幼叶经 44h、4℃低温处理后 ,在质膜和液泡膜上 Ca2 的沉淀增多 ,细胞质和细胞核中的Ca2 水平增加。不抗寒品种在低温胁迫条件下可见核孔开口较大 ,有时可观察到核内容物外漏。抗寒品种在低温胁迫条件下核孔未见明显开口 ,叶绿体中类囊体不形成基粒 ,少数片层结合重叠后伸展在整个叶绿体中。而不抗寒品种类囊体则堆积形成明显的颗粒状基粒 ,类囊体片层数量较多。在 2个叶绿体之间还常可见到线粒体紧夹其间 ,但线粒体的内膜模糊不清。不抗寒品种内质网和高尔基体也较多见 ,内膜系统比较发达 ,但低温胁迫条件下膜系统易受破坏 ,膜结构模糊不清。     

不同熟期玉米干物质积累、分配与转运特征

本文以9个不同熟期玉米品种为试验材料,于2014和2015年在哈尔滨市开展田间试验,研究不同熟期玉米品种干物质积累、分配与转运特征,为玉米全程机械化生产合理选用品种提供依据。结果表明:品种熟期越长,其穗粒数与产量越高,但中早熟品种与中晚熟品种产量差异不显著;品种熟期越长,其花前与花后干物质积累量越多,中早熟与中晚熟品种花后干物质积累量差异不显著;成熟期干物质主要分配在籽粒,各器官所占比重依次为籽粒茎叶穗轴苞叶叶鞘;中早熟品种收获指数最高,比极早熟和中晚熟品种高4个百分点;不同营养器官其花后干物质转运量不同,3种熟期品种仅叶片有稳定的干物质输出,极早熟品种叶鞘干物质没有转运,中早熟和中晚熟品种叶鞘不同年度间均有少量干物质输出;3种熟期类型品种花后干物质积累率在56%~69%,花后物质积累对籽粒产量贡献率高达89%~98%。可见,在哈尔滨地区,无论是极早熟品种、中早熟品种还是中晚熟品种,玉米产量的形成主要依靠花后同化物积累,而非营养器官的物质转运;花前、花后干物质积累量与出苗至吐丝期间≥10℃有效积温呈显著正相关,与吐丝至成熟期间≥10℃有效积温呈显著负相关。     

低温对不同耐寒力的黄瓜幼苗子叶的各细胞器中NAD~+-苹果酸脱氢酶的影响

NAD~+-MDH在黄瓜子叶中的定位是细胞溶质中占总活性的55～59％,线粒体为38～35％,叶绿体为7％。其同工酶谱亦为细胞溶质中带数最多,全青为5条,粤早3号为4条,线粒体和叶绿体均为1条,品种间无明显差异。黄瓜幼苗随低温胁迫的加剧,伤害逐步加重,子叶电解质渗出率明显增加,NAD~+-MDH活性亦不断下降,其中叶绿体的NAD~+-MDH对低温最敏感,1±1℃处理就能反映品种间耐寒力的差异。叶绿体和线粒体的NAD~+-MDH同工酶对低温的反应与活性变化一致,谱带数没有差异,只是活性降低。细胞溶质部分酶带较多,各条酶带对低温的反应不同。     

寒地不同熟性品种水稻产量对CO_2浓度和温度升高响应的模拟

选择黑龙江省作为研究区域,根据主栽水稻生育期内所需积温选取3个代表性品种,重点分析增温和大气CO_2肥效作用对不同熟性品种水稻产量的影响.采用2013年的逐日气象资料及开顶式气室(OTC)(3个CO_2浓度:390、450和550μmol·mol~(-1))试验资料对品种的遗传参数进行调试;然后采用经验证的CERES-Rice作物模型分别模拟了3个CO_2浓度水平下,伴随温度升高1、2、3和4℃时早、中、晚熟品种水稻产量.结果表明:随CO_2浓度升高,不同品种水稻产量均上升;随温度升高,早熟品种产量持续下降,中、晚熟品种产量先上升再下降.若不考虑CO_2肥效作用,除了中熟和晚熟品种在增温1℃时会有3.1%和0.27%的小幅增产外,其余均表现为减产,其中早熟品种减产幅度最大,增温4℃时减产高达57.7%,而中熟和晚熟品种减产10%左右.若考虑CO_2肥效作用,450μmol·mol~(-1)CO_2浓度下,中熟和晚熟品种在增温2℃时仍增产0.75%和3.2%;550μmol·mol~(-1)CO_2浓度下,中熟品种在增温3℃时仍增产4.5%,晚熟品种在增温4℃时仍增产0.39%.而无论是否考虑CO_2肥效作用,早熟品种在增温作用下均表现大幅度减产.与不考虑CO_2肥效相比,大气CO_2肥效作用有效提高了水稻产量,但CO_2肥效对增产的贡献率在不同品种间差异不明显,且贡献率均小于10%.     

不同氮素水平辣椒幼苗对低温响应的差异

为研究低温对不同氮素水平辣椒幼苗生长的影响,在2228℃条件下分别用0.00g·L-1,2.00g·L-1和3.00g·L-13个浓度尿素水溶液培养的3个品种辣椒4叶1心期幼苗在人工气候箱内进行低温处理。结果显示:3个辣椒品种幼苗对相同低温的响应存在差异,其受低温危害由轻到重依次为中椒四号、市祥206和红龙。3个氮素水平下培养的3个品种辣椒幼苗进行连续3d11.0/5.0℃(Ⅲ)低温处理后,均危害严重,各项生理指标与对照差异显著,不能恢复正常生长,危害的程度因品种和氮素水平高低存在差异,氮素水平愈低受害愈重。连续3d15.0/9.0℃(Ⅰ)或13/7℃(Ⅱ)对辣椒幼苗处理后,受危害的程度仍因品种和氮素水平高低存在明显差异,但各项生理指标与对照差异显著减小,均能恢复生长,且氮素水平愈高,与对照的差异愈小。氮素水平影响辣椒幼苗对低温的响应,浓度较高时(3.00g·L-1)辣椒幼苗抵御低温的能力较强,较高的氮素水平虽能减轻低温对辣椒幼苗的影响程度,却不能完全抵消低温的危害。     

籼稻颖花分化与退化对不同播期温光的响应

试验以三系杂交籼稻‘五优308’和‘天优华占’以及常规籼稻‘黄华占’为材料,在大田条件下,设置10个播期,研究田间不同温光条件对籼稻生育期天数、颖花分化和退化数的影响.结果表明: 温度对3个籼稻品种生育期的影响比日照长度大,平均温度升高1 ℃,播种-穗分化始期天数平均减少1.5 d,而穗分化历期天数与光照和温度的关系均不密切.不同播期间每穗颖花数和颖花分化数存在显著差异.穗分化期间平均温度、最高温度和最低温度升高,有效积温增加,昼夜温差扩大,光辐射增强,有利于穗分化期干物质积累和颖花分化,各品种趋势一致.穗分化期间有效积温增加50 ℃,颖花分化数增加10.5朵,昼夜温差扩大1 ℃,颖花分化增加14.3朵,总光辐射量增加50 MJ·m^-2,颖花分化数增加17.1朵.颖花退化率与温度呈现二次项相关,极端高温或极端低温的自然条件不利于颖花形成,但低温天气对颖花退化的影响大于高温.温度低于临界温度,颖花退化率大幅增加,穗分化期临界积温为550～600 ℃,日平均温度为24.0～26.0 ℃,日最高温度为32.0～34.0 ℃,日最低温度为21.0～23.0 ℃.适宜高温、昼夜温差大、光照辐射强的自然条件利于颖花分化,并减少颖花退化.     

Identification of microRNAs involved in drought stress responses in early-maturing cotton by high-throughput sequencing

Drought stress is one of the most important abiotic stresses. Cotton is classified as drought tolerant crop but the regulatory mechanism is unknown. MicroRNAs (miRNAs) have been implicated important roles in stress responses in many plants. However, the study of miRNAs in cotton responsive to drought stress is limited, especially in early-maturing cotton. In this study, we performed deep sequencing of small RNAs to identify known and novel miRNAs involved in the regulation of drought stress and understand the expression profile of miRNAs in early-maturing cotton. Three cotton small RNA libraries: non-stressed Shizao1 (early-maturing cotton variety) library (NSS), drought-stressed Shizao1 library (DSS) and non-stressed Jimian958 (medium-maturing cotton variety) library (NSJ) were constructed for deep sequencing. As a result, we identified a total of 64 known and 67 novel miRNAs in the 3 libraries and 88 of them were dramatically differentially expressed (greater than twofold) during drought stress. In addition, we found the expression of 41 miRNAs increased or reduced more than twofold in early-maturing cotton variety compared with that in medium-maturing cotton variety. Our results significantly increased the number of miRNAs in cotton and revealed for the first time the expression profile of miRNAs for early-maturing cotton.     

陆地棉萌发至三叶期不同生育阶段耐盐特性

摘要：土壤盐渍化是一个世界性的资源问题和生态问题,盐分胁迫几乎会影响棉花所有重要的生命活动, 造成棉花的减产或其他不利影响。本试验通过对14个品棉花种（系）的萌发期耐盐性、芽期耐盐性以及两个耐盐性不同的品种（系）三叶期的耐盐性,对棉花不同时期的耐盐特性进行了研究,结果表明：棉花在不同生育阶段耐盐能力是不同的,棉花盐敏感时间是在萌发出苗期。随着生育期的延长,棉花的耐盐性是逐步提高的,进行耐盐性鉴定的最佳时期在是萌发出苗期。在三叶期,随着盐分浓度的提高,棉花苗受伤害程度逐渐增加,盐敏感性品种受伤害大于耐盐品种,在同样盐浓度胁迫条件下,耐盐性不同的品种各部分受到的伤害不同,耐盐品种（系）中棉所35受伤害程度由高到低依次为：真叶>上胚轴>子叶;盐敏感品种（系）Tamcot CAB-CS受伤害程度由高到低依次为：真叶> 子叶>上胚轴。     

低温对棉纤维比强度形成的生理机制影响

通过设置播期试验使棉纤维加厚发育过程(铃龄25~50 d)处于不同的温度条件下,研究低温对棉花纤维比强度形成的内在生理机制影响,为采取调控措施解决目前棉花(Gossypium)生产中存在的晚熟劣质问题提供理论依据。两年试验结果表明:棉纤维加厚发育期24.0 ℃左右的日均温是高强纤维形成的最佳温度,其内在生理机制表现为棉纤维蔗糖合成酶活性最高,β_1,3_葡聚糖酶活性最低,纤维素的累积量和累积速率均明显高于其它低温条件,纤维超分子结构取向参数角较小,处于优化状态,最终表现为纤维比强度亦最大;低于21.0 ℃时即对棉纤维加厚发育相关酶活性产生明显影响,纤维比强度降低。当温度降到15.0 ℃左右时,棉纤维蔗糖合成酶活性显著降低,而β-1,3_葡聚糖酶活性显著升高,同时纤维素累积量和累积速率均显著降低,纤维超分子结构取向参数角明显宽化,棉纤维不能正常发育,不利于高强纤维的形成(铃重仅为3.22 g,纤维比强度仅为15.73 cN·tex^-1)。     

PEG胁迫条件下41份陆地棉种质资源萌发特性研究及其抗旱性综合评价

摘要：干旱是一种广泛存在且严重影响作物及棉花的产量的一种自然灾害。本实验采用15%PEG6000竖直滤纸法对41份陆地棉种子进行萌发期抗旱性进行研究,分别测定在胁迫条件下及清水对照条件下的发芽势、发芽率、3天芽长、3天芽重、7天下胚轴长、7天胚根长、胚根长/胚芽长、芽长生长率等8个指标,结果表明,这8个指标在PEG6000胁迫条件下,均比对照降低,除3天芽重外,41个材料的变异系数均大大增加,说明陆地棉种子萌发受15%PEG6000的抑制,且材料间受抑制程度差异较大。同时计算出胁迫条件下与对照条件的相对值,通过对这8个指标的相对值进行方差分析和主成分分析,筛选出相对发芽势、相对发芽率、相对7天下胚轴长、相对7天胚根长、相对胚根长/胚芽长、芽长生长率等7个指标与陆地棉萌发期抗旱性有关。利用这7个指标对41个陆地棉材料进行隶属函数分析和相关性分析,并以平均隶属函数值代表抗旱性强弱,平均隶属函数值越大,抗旱性越强,结果表明,相对7天胚根长与平均隶属函数值存在着极显著的正相关（r=0.839**）,同时筛选出陆地棉萌发期抗旱性较强的材料有7份：冀668、鲁棉研21、9409选系、DP99B、创棉22、sGK中980、邯177,抗旱性中等的材料有10份：中23A-12、中23A抗棉F12、中棉所35、冀1286、GKZ19F6、双豫97-2067、光籽2、耐高温-2、中S9612、光籽1。 关键词：萌发期;棉花抗旱性;主成份分析;隶属函数法     

铃期增温对棉花产量、品质的影响及其生理机制

以泗棉3号棉花品种为材料,于2010和2011年在南京农业大学牌楼试验站设置铃期(7月13日-8月24日)增温试验,模拟全球增温条件下棉花产量、品质的变化趋势及其生理机制.结果表明: 在铃期增温2～3 ℃(日均温31.1～35.2 ℃)条件下,植株总生物量下降约10%,单株皮棉及籽棉产量降低30%～40%.棉纤维品质变化显著,且不同纤维品质指标对增温的响应程度存在较大差异:马克隆值和断裂比强度显著升高,纤维长度下降,而整齐度指数和伸长率无显著变化.棉株光合能力、干物质累积能力和光合产物输出能力显著下降;可溶性氨基酸、可溶性糖、蔗糖含量及碳氮比均显著下降,而淀粉含量显著上升;增温条件下营养器官干物质分配比例增多,生殖器官干物质分配比例相对减少,经济系数随之降低.棉株下部果枝受增温影响较小,中、上及顶部果枝受增温影响较大.表明在增温2～3 ℃条件下,棉株大部分时间处于热胁迫状态,不仅光合能力下降,而且光合产物向“库”端的转运能力下降,最终导致其减产.     

棉纤维发育响应高温胁迫的关键时间窗口

以温度弱敏感性棉花品种(科棉1号)和温度敏感性棉花品种(苏棉15)为材料,在人工气候室模拟自然温周期设置高温(34 ℃\[38/30 ℃\],HT)和对照(26 ℃\[30/22 ℃\],CK)2个温度处理,研究了花铃期不同时段进行高温胁迫后纤维发育重要相关物质的变化及其与纤维品质的关系.结果表明： 在花后不同时间开始高温胁迫持续处理5 d,苏棉15纤维长度、纤维比强度、马克隆值响应高温胁迫的关键时间窗口分别为花后0～18.3 d,花后10.9～26.1 d和花后10.5～34.0 d.因此,花后11～18 d左右是棉花综合纤维品质形成响应高温胁迫的关键时间窗口.在关键时间窗口对棉花进行高温处理5 d后,苏棉15纤维中的蔗糖含量相对常温条件下呈先降低后增加的变化趋势,胼胝质含量上升,纤维素含量下降4.2%,纤维长度变短(最大变幅为23.3%),纤维比强度上升(最大变幅为4.3%),马克隆值下降(最大变幅为10.5%)并偏离最适范围,纤维品质变差.科棉1号的上述纤维发育主要相关物质含量及纤维品质与苏棉15变化趋势一致、最敏感时间相近,仅变化幅度相对较小.     

温度对叶用莴苣春化的影响

为了探讨温度对叶用莴苣春化的影响,进而明确其春化类型,本试验选用两个易抽薹叶用莴苣品种GB-30和GB-31为试材,分别进行20 d的4、20和25 ℃处理,然后均进行高温胁迫促进抽薹,采用石蜡切片观察茎尖花芽分化进程,并结合后期抽薹开花情况来判断是否进行春化,并确定其春化类型.结果表明:两个品种在前期经过3种温度处理后,在高温胁迫第8天时均有不同程度的抽薹.两个品种不同温度处理下花芽均进行了分化,前期4 ℃处理并没有使其花芽分化明显提前,后期的高温胁迫可以明显促进花芽分化进程.两品种间在不同温度处理下完成各发育阶段所需天数存在差异,两品种各处理从催芽到开花以及从高温到开花的有效积温也存在差异.前期未经低温处理的叶用莴苣也进入花芽分化、抽薹、现蕾及开花阶段,表明叶用莴苣为非低温春化型植物,后期高温处理能明显促进其抽薹开花,而且从催芽开始只有有效积温达到约2500 ℃·d才能开花.