干旱与条锈病复合胁迫对小麦的生理影响

以抗旱性和抗病性不同的小麦为材料,以正常生长为对照,观察了病原菌和水分复合胁迫对小麦叶片相对含水量、活性氧代谢以及对抗氰呼吸的发生、运行的影响。讨论了在干旱与病原菌侵染复合胁迫下,抗氰呼吸在植物抗逆机制中所扮演的角色。复合胁迫下,抗病小麦显然具备更强的水分调控能力,而感病品种不能有效控制病叶水分散失。水分胁迫能引起抗氰呼吸的下降,但不能抵消因病原菌侵染引起的抗氰呼吸的增强,条锈菌侵染对小麦抗氰呼吸的影响远远大于水分胁迫。病原菌侵染和水分复合胁迫下,活性氧产生的速率表现出累加效应,而抗氰呼吸表现出和基质抗氧化酶的活性互补。植物交替氧化酶在干旱与病原菌侵染复合胁迫中具有重要的抗氧化功能,并可能调节着逆境下物质与能量需求间的矛盾。     

玉米抗旱突变体edt1抗旱机制的初步解析

为了选育玉米抗旱新品种,并进一步探究玉米应对干旱胁迫的分子调控机制,本研究采用田间抗旱筛选得到的抗旱突变体edt1,分别进行中度和重度2种干旱胁迫处理,并测定相关参数。结果表明:在中度干旱胁迫下,edt1的净光合速率(P_n)显著高于野生型‘郑58’,PSII基因psb A、lhcb3和lhcb4的表达与‘郑58’相比显著增强;在重度干旱胁迫下,edt1的质膜受损程度较轻,PSⅡ的最大光化学效率(F_v/F_m)、叶片相对含水量及活性氧清除均显著高于‘郑58’,抗氧化酶活基因Mn-sod3、apx、cat2及cat3的表达较‘郑58’中均显著增加。以上结果说明,干旱胁迫下,edt1具有较强的光合能力与活性氧清除能力,这与PSII反应中心、捕光复合体及抗氧化酶基因的表达调控密切相关。     

PEG胁迫及复水对不同抗旱性小麦幼苗脯氨酸代谢关键酶活性的影响

以两种不同抗旱性小麦品种幼苗为试验材料,采用PEG模拟干旱胁迫处理,探究干旱胁迫及复水对小麦幼苗叶片与根系脯氨酸累积及关键酶活性的影响。结果显示:(1)PEG胁迫下抗旱品种‘普冰143’根长和根干重下降不大,而水敏感品种‘郑引1号’根长和根干重下降显著;且于胁迫处理36h时‘普冰143’根系脯氨酸含量增加(75.0%)显著大于‘郑引1号’(37.7%),复水24h后均恢复至对照水平。(2)PEG胁迫下‘普冰143’叶片中谷氨酸合成途径关键酶P5CS和鸟氨酸合成途径关键酶δ-OAT活性均显著增加,且‘普冰143’叶片脯氨酸两条合成途径关键酶活性均得以加强;PEG胁迫处理36h时,‘郑引1号’叶片中P5CS活性增加显著,δ-OAT活性变化较小,且‘郑引1号’叶片脯氨酸合成可能以谷氨酸途径为主;但在PEG胁迫下两个不同抗旱性品种的根中P5CS、δ-OAT活性均变化较小。(3)PEG胁迫处理36h时‘普冰143’叶片脯氨酸降解酶PDH活性显著下降,而‘郑引1号’叶片PDH活性显著增加,复水后抗旱品种叶片该酶活性显著增加,水敏感品种恢复至对照水平;但PEG胁迫处理下两个不同抗旱性品种的根中PDH活性均显著下降。研究表明,PEG胁迫下小麦叶片是合成脯氨酸的主要部位,抗旱品种‘普冰143’根系脯氨酸持续积累与叶片中高的脯氨酸合成关键酶活性及脯氨酸转运有关。     

腐植酸浸种对盐碱胁迫下小麦幼苗抗氧化系统的影响

对龙麦26和克旱16两种不同基因型春小麦品种进行腐植酸浸种处理,研究了腐植酸对盐(NaCl)、碱(Na CO3)两种胁迫下小麦幼苗抗氧化系统的影响.结果表明:盐碱胁迫下小麦幼苗叶片脯氨酸含量增加,膜透性增强,地上部鲜质量降低;盐胁迫下,过氧化氢酶(CAT)活性升高,过氧化物酶(POD)活性降低,超氧化物歧化酶(SOD)活性先升后降,而碱胁迫下CAT和POD活性均升高,SOD活性降低;碱胁迫处理的小麦幼苗叶片抗氧化酶系统活性高于同浓度的盐胁迫处理;腐植酸浸种提高了小麦叶片谷胱甘肽含量,提高了SOD和CAT活性,有效缓解了盐碱胁迫对幼苗生长的影响.不同基因型小麦品种在抵御盐碱胁迫的能力和机制上存在一定差异,且与盐离子组成、浓度间存在一定互作,并受浸种方式调控.     

干旱胁迫对不同抗旱性棉花品种抗氧化酶活性及基因表达的影响

为明确不同抗旱性棉花品种对干旱胁迫的适应性差异,该研究选用‘新陆早50号’(耐旱型)和‘新陆早27号’(干旱敏感型)为材料,分析干旱及复水处理下两材料的活性氧产生、电解质渗漏、抗氧化酶活性变化,并分析部分抗氧化酶基因、渗透调节基因和转录因子在干旱胁迫下的表达谱。结果显示:(1)棉花叶片的电导率和MDA含量随着干旱胁迫的加强逐渐增加,复水后恢复;在干旱胁迫处理6和8d,耐旱型品种‘新陆早50号’的抗氧化酶活性显著高于干旱敏感型品种‘新陆早27号’。(2)基因表达谱分析显示,棉花超氧化物歧化酶基因(GhSOD)仅在干旱胁迫下表达,且2个品种间差异不显著,GhBADH、GhNCED和GhP5Cs及转录因子GhPHD1、GhPHD5、GhPHD6和GhPHD10在‘新陆早50号’叶片中的表达量均高于‘新陆早27号’。研究表明,耐旱型棉花品种较干旱敏感型在干旱胁迫下其体内的活性氧含量、电导率和MDA含量较低,抗氧化酶活性较高,并且其抗旱相关基因表达量也更高。     

控水干旱及PEG模拟干旱胁迫对谷子生理生化指标和SiVamp7基因转录水平的影响

为探讨控水干旱胁迫与聚乙二醇(polyethylene glycol, PEG)胁迫模拟干旱对谷子的影响，以5个不同地区的谷子品种陇谷16、晋谷21、冀谷39、大同40和济谷22为材料，使用控水干旱或PEG6000溶液模拟干旱处理植株，对逆境中苗期谷子的生理生化指标变化，特别是活性氧(reactive oxygen species, ROS)相关指标变化进行比较。同时，在分子生物学水平，比较了两种胁迫下，晋谷21中SiVamp7家族基因转录水平变化。结果表明，2种胁迫下，抗旱性由弱到强分别为陇谷16、晋谷21、冀谷39、大同40、济谷22。干旱胁迫下，抗旱品种的叶绿素含量维持较高水平(P<0.05),干旱敏感品种陇谷16抗氧化酶活性较低(P<0.05),导致氧化损伤严重，影响生长。对晋谷21中SiVamp7基因的转录水平检测表明，该基因家族对2种不同胁迫的响应不同。进一步研究表明，SiVAMP7蛋白与SiKAT3钾离子通道存在选择性互作，提示胁迫下，SiVamp7基因表达水平变化可能通过对钾通道调控，进而参与影响谷子干旱胁迫耐受。以上结果表明，PEG模拟干旱胁迫与控水干旱胁...     

活性氧引起的DNA合成抑制与小麦的抗旱性

用不同浓度的 PEG60 0 0对两个抗旱性不同的小麦品种进行干旱胁迫 ,抗旱品种的DNA合成抑制程度明显低于干旱敏感品种 ,单独增加 3种主要活性氧 · O- 2 、HO· 、H2 O2 之一 ,结果亦然 ,其中以 HO· 抑制 DNA合成作用最强。加入活性氧清除剂 VC或 DMSO可部分抵消干旱胁迫或单独增加活性氧引起的 DNA合成抑制。结果表明小麦的抗旱性与干旱胁迫后 DNA合成水平具有密切联系。     

24-表油菜素内酯预处理对干旱胁迫下葡萄幼苗抗氧化系统和渗透调节物质的影响

以酿酒葡萄‘雷司令’(Riesling)一年生营养袋扦插苗为材料,采用人工气候室水培试验,考察在聚乙二醇6000(PEG)模拟干旱条件下,不同浓度(0.05、0.10和0.20mg/L)24-表油菜素内酯(EBR)预处理对‘雷司令’幼苗活性氧、抗氧化物质、渗透调节物质含量和抗氧化酶活性的影响,以揭示EBR预处理对干旱胁迫下葡萄幼苗的抗旱机理。结果显示:(1)与正常生长(对照)相比,干旱胁迫显著提高葡萄幼苗叶片中超氧阴离子自由基(■)、过氧化氢(H_2O_2)和丙二醛(MDA)含量;与干旱胁迫处理(PEG)相比,不同浓度EBR预处理均可降低叶片中■、H_2O_2和MDA的含量。(2)与对照相比,PEG处理显著降低葡萄幼苗叶片的抗坏血酸(AsA)和还原型谷胱甘肽(GSH)含量;与PEG处理相比,各浓度EBR预处理均可显著提高葡萄叶片AsA与GSH的含量,且以0.10mg/LEBR处理效果最好。(3)随着干旱胁迫时间的延长,葡萄幼苗叶片中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)与抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性均呈先上升后下降的变化趋势,而在正常生长条件下酶活性基本保持不变;EBR预处理的葡萄叶片SOD、CAT、POD和APX活性均始终高于同期PEG处理。(4)PEG处理条件下,渗透调节物质脯氨酸和可溶性蛋白的含量整体高于对照;与PEG处理相比,不同浓度EBR预处理在干旱胁迫中后期均能显著提高葡萄叶片中脯氨酸和可溶性蛋白含量。研究表明,在干旱胁迫下,外源EBR预处理能够提高葡萄叶片抗氧化系统酶活性和渗透调节物质含量,有效降低干旱胁迫诱导的活性氧过度积累及膜脂过氧化程度,提高葡萄幼苗的抗旱能力,且以0.10mg/L EBR处理效果最佳。     

高温干旱复合胁迫对构树幼苗抗氧化酶活性和活性氧代谢的影响

近年来,全球气温不断升高,亚热带部分地区夏季高温和临时性干旱现象日益显著,高温与干旱严重威胁着植物的生存与生长。采用盆栽和人工气候室方式模拟不同的温度和土壤水分梯度,研究了高温与干旱复合胁迫对构树幼苗超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)与过氧化氢酶(CAT)活性、活性氧代谢和丙二醛(MDA)含量的影响。结果表明:(1)高温或干旱单一胁迫下,构树幼苗SOD、POD、CAT活性增加,复合胁迫下,SOD和POD酶活性高于单一胁迫,且随着复合胁迫时间延长而升高。SOD活性受温度和土壤水分双因素影响极其显著,复合胁迫对SOD活性有一定程度的叠加效应;(2)复合胁迫下,活性氧代谢物与MDA含量均显著高于单一胁迫,表明复合胁迫加剧对植物的伤害。通过改变抗氧化酶活性以减轻膜脂过氧化的伤害作用是有限的。     

抗氧化系统参与不同抗性烟草品种幼苗对干旱和低温综合抗性的形成

以对干旱和低温胁迫具不同抗性的两个烟草品种MSK326和云烟203为材料,研究了抗氧化系统在不同抗性烟草品种幼苗对干旱和低温综合抗性形成中的作用。在干旱和低温胁迫下,MSK326的存活率均显著高于云烟203,并具较低的叶片电解质渗漏率和丙二醛含量,显示了较强的综合抗性。对细胞抗氧化剂和抗氧化酶的测定显示,在干旱和低温胁迫下,MSK326幼苗中还原型抗氧化剂AsA、GSH含量及其在总抗氧化剂中的比例,以及重要的抗氧化酶SOD、CAT、POD、APX的活性均高于云烟203,并且在胁迫后期差异尤为明显。上述结果表明,MSK326在胁迫下具较强的氧化还原能力,有助于减轻干旱和低温胁迫引发的氧化损伤,抗氧化系统参与了两个抗性不同的品种对干旱和低温胁迫综合抗逆性的形成。     

渗透胁迫下小麦根系渗透调节与根冠淀粉水解的研究

用不同浓度的PEG—600对抗旱性不同的小麦幼苗进行渗透胁迫处理,研究了小麦幼苗根系的淀粉酶活性、可溶性糖含量、渗透势、渗透调节能力和根冠淀粉的水解状况。结果表明,随着渗透胁迫程度的加重,抗旱性强的小麦品种昌乐5号和北农2号根系渗透势和饱和渗透势的降低程度大于抗旱性弱的小麦品种鲁麦5号和921842,并且抗旱性强的小麦品种根系的渗透调节能力大于抗旱性弱的小麦品种。随着渗透胁迫程度的加重．各品种小麦根冠淀粉粒均有不同程度的减少。而抗旱性强的品种根冠淀粉粒的减少程度小于抗旱性弱的品种;抗旱性强的小麦品种根系淀粉酶活性显著高于抗旱性弱的小麦品种,但是,随着渗透胁迫程度的加重,抗旱性弱的品种淀粉酶活性增加的幅度远高于抗旱性强的品种。可溶性糖含量的变化趋势与淀粉酶活性的变化趋势一致．即渗透胁迫下根冠淀粉水解程度大的小麦品种,可溶性糖的含量高。但根冠淀粉水解在根系的渗透调节以及在小麦适应水分胁迫中的作用还有待于进一步探讨。     

小麦叶片光合作用与其渗透调节能力的关系

在缓慢干旱条件下,小麦叶片渗透调节能力在一定范围内随胁迫程度的加剧而增加,而在快速干旱下,渗透调节能力丧失。小麦叶片通过渗透调节使光合速率和气孔导度对水分胁迫的敏感性降低,叶片维持较高的电子传递能力、RuBP羧化酶活性和叶绿体光合能量转换系统活性,并推迟了小麦叶片光合速率受气孔因素限制向叶肉细胞光合活性限制转变的时间。     

Signals Regulating the Expression of the Nuclear Gene Encoding Alternative Oxidase of Plant Mitochondria

Suspension cells of tobacco (Nicotiana tabacum L. cv Bright Yellow) were used to investigate signals regulating the expression of the nuclear gene Aox1 encoding the mitochondrial alternative oxidase (AOX) protein responsible for cyanide-resistant respiration in plants. We found that an increase in the tricarboxylic acid cycle intermediate citrate (either after its exogenous supply to cells or after inhibition of aconitase by monofluoroacetate) caused a rapid and dramatic increase in the steady-state level of Aox1 mRNA and AOX protein. This led to a large increase in the capacity for AOX respiration, defined as the amount of salicylhydroxamic acid-sensitive O2 uptake by cells in the presence of potassium cyanide. The results indicate that citrate may be an important signal metabolite regulating Aox1 gene expression. A number of other treatments were also identified that rapidly induced the level of Aox1 mRNA and AOX capacity. These included short-term incubation of cells with 10 mM acetate, 2 [mu]M antimycin A, 5 mM H2O2, or 1 mM cysteine. For some of these treatments, induction of AOX occurred without an increase in cellular citrate level, indicating that other signals (possibly related to oxidative stress conditions) are also important in regulating Aox1 gene expression. The signals influencing Aox1 gene expression are discussed with regard to the potential function(s) of AOX to modulate tricarboxylic acid cycle metabolism and/or to prevent the generation of active oxygen species by the mitochondrial electron transport chain.     

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.     

Coronatine Alleviates Water Deficiency Stress on Winter Wheat Seedlings

With the aim to determine whether coronatine(COR) alleviates drought stress on wheat,two winter wheat(Triticum aestivum L.) cultivars,ChangWu134(drought-tolerant) and Shan253(drought-sensitive) were studied under hydroponic conditions.Seedlings at the three-leaf stage were cultured in a Hoagland solution containing COR at 0.1 μM for 24 h,and then exposed to 20% polyethylene glycol 6000(PEG6000).Under simulated drought(SD),COR increased the dry weight of shoots and roots of the two cultivars significantly;the root/shoot ratio also increased by 30% for Shan253 and 40% for ChangWu134.Both cultivars treated with COR under SD(0.1COR+PEG) maintained significantly higher relative water content,photosynthesis,transpiration,intercellular concentration of CO2 and stomatal conductance in leaves than those not treated with PEG.Under drought,COR significantly decreased the relative conductivity and malondialdehyde production,and the loss of 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl scavenging activity in leaves was significantly alleviated in COR-treated plants.The activity of peroxidase,catalase,glutathione reductase and ascorbate peroxidase were adversely affected by drought.Leaves of plants treated with COR under drought produced less abscisic acid(ABA) than those not treated.Thus,COR might alleviate drought effects on wheat by reducing active oxygen species production,activating antioxidant enzymes and changing the ABA level.     

不同CO2浓度下渗透胁迫对小麦膜伤害的影响

研究了常规CO     

干旱期间春小麦叶片多胺含量与作物抗旱性的关系

使用两种抑制剂MCBG(抑制SAMDC活性)和AOA(抑制ACC合成酶活性)研究了干旱期间两个春小麦品种8139(抗旱性较弱)和504(抗旱性较强)叶片多胺(Put、Spd和Spm)含量、RWC水平、SOD和POD活性以及MDA含量的变化,并由此探讨了不同类别多胺与作物抗旱性的关系以及多胺与乙烯在作物对干旱胁迫响应过程中对共同前体SAM的竞争趋向及其生理意义。     

Genome-Wide Functional Analysis of Cotton (Gossypium hirsutum) in Response to Drought

Cotton is one of the most important crops for its natural textile fibers in the world. However, it often suffered from drought stress during its growth and development, resulting in a drastic reduction in cotton productivity. Therefore, study on molecular mechanism of cotton drought-tolerance is very important for increasing cotton production. To investigate molecular mechanism of cotton drought-resistance, we employed RNA-Seq technology to identify differentially expressed genes in the leaves of two different cultivars (drought-resistant cultivar J-13 and drought-sensitive cultivar Lu-6) of cotton. The results indicated that there are about 13.38% to 18.75% of all the unigenes differentially expressed in drought-resistant sample and drought-sensitive control, and the number of differentially expressed genes was increased along with prolonged drought treatment. DEG (differentially expression gene) analysis showed that the normal biophysical profiles of cotton (cultivar J-13) were affected by drought stress, and some cellular metabolic processes (including photosynthesis) were inhibited in cotton under drought conditions. Furthermore, the experimental data revealed that there were significant differences in expression levels of the genes related to abscisic acid signaling, ethylene signaling and jasmonic acid signaling pathways between drought-resistant cultivar J-13 and drought-sensitive cultivar Lu-6, implying that these signaling pathways may participate in cotton response and tolerance to drought stress.