极端低温分布模型在邓恩桉抗寒性标准定量化应用的研究

依据闽北建阳市1971~2005年的极端低温资料构建极值分布数学模型, 用电导率指标确定邓恩桉(Eucalyptus dunnii)优株的半致死温度,预测0~5年、5~10年和10年以上可能出现的极端临界低温分别是-7.47℃、-7.47~-8.5℃和-8.68℃。首次提出利用极端低温分布模型结合电导率指标的方法定量划分林木的抗寒性, 称为“抗寒性极端低温分布法”, 该方法可广泛应用于不同区域、树种的抗寒适应性定量评价和林木个体的抗寒适应性筛选。     

长白落叶松无性系抗寒性比较研究

以58个长白落叶松无性系1年生枝条为材料,对其进行低温胁迫处理,探讨不同无性系抗寒差异,结果表明：不同温度和时间的处理条件下,4个落叶松无性系电导率不同,随着低温胁迫时间的延长和温度的降低,不同无性系电导率呈上升趋势。在相同温度及时间处理条件下（-40℃、12 h）,58个长白落叶松无性系相对电导率差异达极显著水平（P<0.01）。以-40℃、12 h处理下各无性系电导率与对照的差值为指标,利用聚类法进行分析,初步筛选出9个抗寒性较强的无性系（L5、L16、L21、L23、L27、L40、L73、L78和L90）,这些无性系可作为抗寒优良无性系进行考察,本研究为落叶松抗寒良种选育提供基础。     

火龙果抗寒性检测初探

以电导法检测低温胁迫、低温持续时间以及渗透时间对不同火龙果幼苗及二年生成熟火龙果抗寒性的影响。结果表明,用蒸馏水渗透6h的火龙果,其电解质渗出率基本上达到稳定。温度越低,低温时间越长,电解质渗出率受到的影响越大。在0℃低温下持续处理20d后,不同品系的火龙果幼苗全部死亡。室内低温处理火龙果的抗寒性与低温后田间调查、生长恢复的结果基本上一致。     

不同油橄榄品种对低温胁迫的生理响应及抗寒性综合评价

为了明确油橄榄的抗寒机理,对甘肃陇南地区主栽的6个油橄榄品种离体叶片进行低温胁迫(5℃、0℃、-5℃、-10℃)处理,并以18℃常温培养为对照,测定与抗寒性相关的生理生化指标,并采用隶属函数法对不同品种抗寒性进行综合评价。结果显示:(1)各油橄榄品种离体叶片相对电导率随处理温度的降低而呈"S"型曲线变化,结合Logistic方程得出不同品种油橄榄半致死温度介于-6.687℃~-3.706℃之间,且各品种的半致死温度顺序为‘皮肖利’<‘配多灵’<‘莱星’<‘阿斯’<‘鄂植8号’<‘佛奥’,其抗寒性大小依次为‘皮肖利’>‘配多灵’>‘莱星’>‘阿斯’>‘鄂植8号’>‘佛奥’。(2)随着胁迫温度降低,各油橄榄品种离体叶片叶绿素含量逐渐降低,可溶性糖含量基本呈逐渐增加趋势,而可溶性蛋白质含量、脯氨酸含量、丙二醛含量、SOD活性、POD活性和CAT活性则呈先升后降的趋势。(3)在-10℃低温胁迫下,油橄榄品种‘皮肖利’和‘配多灵’的叶片叶绿素含量比常温对照降幅较小,渗透调节物质含量和保护酶活性相对增幅较大,丙二醛含量增幅较小,而此时品种‘佛奥’和‘鄂植8号’各指标的变化趋势与之相反。(4)根据不同油橄榄品种的平均隶属度(抗寒性综合评价值)确定的品种抗寒能力大小顺序(‘皮肖利’>‘配多灵’>‘莱星’>‘阿斯’>‘鄂植8号’>‘佛奥’)与品种半致死温度的抗寒性表现顺序完全一致。研究表明,在低温胁迫条件下,‘皮肖利’和‘配多灵’等油橄榄品种能通过提高渗透调节物质含量和增强保护酶活性来缓解胁迫造成的过氧化伤害,从而表现出较强的抗寒能力;基于相对电导率的半致死温度和隶属函数法的综合评价均能准确鉴定油橄榄的抗寒性。     

过表达EuCuZnSOD提高巨尾桉的耐寒性研究

铜锌超氧化物歧化酶(CuZnSOD)是一种清除超氧阴离子自由基的金属酶,与多种抗逆性相关。该研究利用CaMV35S启动子融合巨尾桉EuCuZnSOD1基因通过根癌农杆菌介导的叶盘转化法导入巨尾桉中,经卡那霉素初步筛选和PCR鉴定,得到10株转基因阳性植株。结果表明:通过-13.1℃暗处理5 h的抗寒性实验,发现40和41号植株在低温下无叶片萎蔫现象,组培室培养100 d后全株存活无白化叶片,说明这两株转基因巨尾桉的抗低温和冻害后恢复能力较强。在4℃低温胁迫下跟踪监测转基因温室苗的SOD酶活性发现,与对照相比转基因植株的SOD酶比活力无规律性且变化不大,但是相同条件下实时定量PCR检测结果表明抗寒性较强的40和41号植株在常温下EuCuZnSOD1的表达量较对照增加了约9倍,4℃处理36 h后EuCuZnSOD1的表达量相比对照植株分别增加了16倍和36倍,说明EuCuZnSOD1在低温胁迫下的表达量增加提高了巨尾桉的耐寒性。分析转基因组培苗全株的硫酸木质素含量,表明EuCuZnSOD1高表达不影响甚至降低了巨尾桉的木质素含量,40号植株的木质素含量与对照相同,而41号整株植株的木质素含量相比对照降低了56%,其他检测转基因植株的木质素含量均有不同程度的降低。该研究结果表明巨尾桉中大量表达EuCuZnSOD1基因可以提高巨尾桉的抗寒能力以及寒害后的恢复能力,不影响甚至可能是负调控了转基因巨尾桉的木质素生物合成。     

提高植物抗寒性的机理研究进展

低温胁迫是世界范围内影响植物产量和品质的主要非生物胁迫.植物抗寒生理生态研究是比较活跃和发展很快的领域.文章综述了提高植物抗寒性机理的研究进展.大量科学研究和生产实践表明,气象因素与植物自身因素是影响植物抗寒性的关键因素,前者主要是温度、光周期和水分,后者主要是植物的遗传学基础、生长时期、发育水平以及低温胁迫下细胞的抗氧化能力.保证植物抗寒基因充分表达对提高植物抗寒性有重要意义.植物抗寒性的遗传机制与调控主要通过5条路径实现:丰富多样的植物低温诱导蛋白,低温转录因子DREB/CBF可同时调控多个植物低温诱导基因的表达,DREB/CBF与辅助因子相互作用调控下游基因表达,Ca2+、ABA及蛋白质磷酸化上游调控低温诱导基因表达,以及不饱和脂肪酸酶基因的表达.基因工程改良植物抗寒性已获重要进展,但距产业化尚有许多开创性的工作要做,目前主要通过导入抗寒调控基因和抗寒功能基因而实现,后者主要是导入抗渗透胁迫相关基因、抗冻蛋白基因、脂肪酸去饱和代谢关键酶基因、SOD等抗氧化系统的基因以及与植物激素调节有关的基因.农林技术对提高植物抗寒性有重大实用价值,其中的不少技术蕴涵着深刻的科学机理,重点评述了抗寒育种、抗砧嫁接、抗寒锻炼、水肥耦合及化学诱导五大技术提高植物抗寒性的作用机理.展望了提高植物抗寒性的研究.     

4种中原牡丹在哈尔滨地区的抗寒性研究

通过低温胁迫处理哈尔滨地区的中原牡丹品种‘豆绿’、‘洛阳红’、‘首案红’和‘姚黄’,分别测定4个品种根、枝的相对电导率、丙二醛、可溶性糖和可溶性蛋白含量,得出生理指标的动态变化规律,并观察了根部解剖结构。结果表明:低温胁迫下,‘豆绿’抗寒性最强,‘洛阳红’抗寒性最弱。相对电导率、丙二醛、可溶性糖和可溶性蛋白含量四者显著相关。根部解剖结构自外而内由表皮、皮层和中柱三部分组成。根部组织切片显示出深度休眠期与生长期相比,韧皮部中淀粉粒增加较多,与植物抗寒有一定关系。该研究可为中原牡丹在寒地的推广和应用提供重要理论依据。     

低温胁迫下枇杷幼果种子膜脂过氧化、保护酶活性及显微结构的变化

枇杷(Eriobotrya japonica)开花结果正值冬季低温期,易受低温影响,因此寒害成为抑制枇杷健康生长、发育的重要因素之一。种子作为产生多种内源激素的中心,其健康程度与枇杷果实正常发育息息相关。该研究以四川省成都市龙泉驿区柏合镇的‘早钟六号’枇杷幼果种子为材料,经不同低温(6、3、0、-3℃)胁迫不同时间(12、24、36、48 h)后,对其相对电导率、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的变化进行测定以及细胞解剖结构分析,旨在探究枇杷幼果种子抗寒机制,为提高四川地区枇杷抗寒栽培新技术提供理论和实践依据。结果表明:低温胁迫下,枇杷幼果种子相对电导率及MDA含量随着处理温度的降低整体呈上升趋势;保护酶SOD、CAT活性在低温胁迫前期不同程度升高,至某个低温后呈下降趋势;而POD活性总体呈升-降-升趋势;相对电导率、MDA含量、SOD活性、CAT活性、POD活性的变化临界温度均为6℃,胁迫临界时间分别为12、24、48、36 h,而MDA含量变化临界温度为3℃,胁迫临界时间为36 h;显微结构表明枇杷幼果种子6℃低温开始受冻,最先受冻部位为种皮,其次为种胚真叶原始体或真叶,最后到细胞破裂,说明枇杷幼果种子随着处理温度降低,细胞结构受损越严重。综上,枇杷幼果种子受冻临界温度为6℃,受冻临界时间为12 h。     

越冬期间库尔勒香梨不同器官抗寒指标随气温的变化

以越冬期间库尔勒香梨花芽、树干、枝条等器官为材料,测定了不同器官形成层组织抗氧化酶(SOD、CAT、POD)活性、可溶性蛋白含量、相对电导率等抗寒指标,同时监测了果园气温和树干阳阴面形成层温度,并采用隶属函数评价不同器官抗寒性,分析越冬期气温对新疆库尔勒香梨不同器官抗寒指标和抗寒性的影响。结果表明:(1)在库尔勒香梨越冬期间,不同器官同一抗寒指标和同一器官不同抗寒指标随气温、树干阳阴面形成层温度差的变化趋势有所不同,但总体上抗寒指标均与气温呈负相关关系,而与树干阳阴面形成层温度差均呈正相关关系。(2)各器官形成层可溶性蛋白含量与其抗氧化酶活性呈正相关关系,SOD、CAT活性与POD活性呈正相关关系,并以CAT与POD活性相关性最强。(3)利用隶属函数法综合分析结果显示,贡献率最大的是CAT活性和可溶性蛋白含量,不同器官抗寒性强弱顺序为花芽组织树干阴面形成层枝条形成层树干阳面形成层。研究发现,库尔勒香梨各器官形成层POD和CAT活性在越冬期间较低气温和较强烈形成层温度变化时较高,并以SOD对低温伤害和形成层温度变化最敏感;整个越冬期抗寒性强的器官表现出较高的可溶性蛋白含量和较低的相对电导率;形成层温度变化与抗寒生理指标变化之间具有较好的相关性,在一定范围内能够反映机体受到的低温冻害程度。     

蛋白质的变化与植物抗寒性的关系研究进展

蛋白质的变化在植物抗寒生理研究中一直被广泛关注。低温胁迫期间在蛋白质含量变化的同时,还可能发生质的变化,合成新的蛋白质——低温诱导蛋白。综述了低温胁迫期间植物体内蛋白质的变化,重点阐述了抗冻蛋白、脱水蛋白和热激蛋白等3种低温诱导蛋白的特性及其与植物抗寒性的关系,并对该领域今后的研究做了展望,为进一步阐明植物抗寒的分子机制、提高植物的抗寒力提供了新的思路。     

北京市平原造林常见观叶树种抗寒性的比较

以北京市平原造林常见的8种观叶树种为试验材料,‘测定不同低温胁迫下叶片相对电导率及伤害率,并通过Logistic方程估算出各树种叶片半致死温度,据此对被测树种的抗寒性进行初步评价。结果表明：不同树种叶片相对电导率及伤害率均随着处理温度的降低而升高,且二者趋势一致;通过不同树种抗寒性的聚类分析,可将8个检测树种分为4类。综合测定结果显示,各树种抗寒性顺序为：栾树〉元宝枫〉金焰绣线菊〉珍珠梅〉黄栌〉红宝石海棠〉金叶榆〉紫叶小檗。     

Influence of different temperatures on bud break and 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid content of young peach trees

Effects of different temperatures on bud break and 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC) content were determined by using potted two-year-old ‘Akatsuki’ peach trees. One group of trees were subjected to 1°C for four weeks and then transferred to a growth chamber at 24°C, while the other was kept at 24 °C throughout the experiment. After four-week temperature treatments floral and vegetative bud break were evaluated weekly and bud break percentage was calculated. Bud break was greater under 1 °C than 24 °C in both November and December. The time required to release buds from dormancy was shorter in December than November. In November ACC content in peach buds increased after one and two weeks, then decreased in the forth week under both treatments. However, in December ACC content after two and four weeks showed a similar trend under 1 °C and a reverse trend under 24 °C. It was higher under low temperature treatment. These data indicate that chilling requirements for bud break of peach seems to be associated with the promotion of ethylene biosynthesis caused by low temperature stress.     

低温和水分亏缺对常绿果树成花作用研究进展(综述)

本文综述了低温和水分亏缺对常绿果树成花作用的最新研究结果,包括不同果树成花对胁迫过程中树体发生的生理变化,以及可能的作用机理等,提出了低温和水分亏缺对成花作用的模式图,展望了研究方向.     

低温胁迫后抗寒茶树品种‘紫阳圆叶’的基因差异表达分析

采用DDRT—PCR技术,对低温（4℃）胁迫处理不同时间（0、8、12、24和48h）后茶树[Camellia sinensis（Linn．）O．Ktze．]抗寒品种‘紫阳圆叶’（‘Ziyangyuanye’）叶片中差异表达的基因进行分离和测序,并采用半定量RT-PCR对差异表达基因的表达特性进行了比较。结果表明：有12个引物对扩增出有明显差异的cDNA片段,其中3个片段是与抗寒性相关的差异片段,分别被命名为Csgsf．Cscafl和Cscaf2,碱基数分别为217、316和232bp。比对结果显示：Cscaf与茶树品种‘安吉白茶’（‘Anjibaicha’）和‘龙井43’（‘Longjing43’）的谷氨酰胺合成酶基因的同源性分别为96％和91％,与菜豆（Phaseolus vulgaris Linn．）、蒺藜苜蓿（Medicago truncatula Gaertn．）、油棕（ElaeisguineensisJacq．）、西洋参（Panax quinquefolius Linn．）和水稻（Oryza sativa Linn．）等植物的谷氨酰胺合成酶的基因序列同源性均达到90％以上,因此,Cscafl应为茶树谷氨酰胺合成酶基因片段;Cscaf2与干旱胁迫条件下茶树表达的cDNA的同源性为100％,为茶树应答干旱和低温胁迫的基因片段;Cscafl未检索出同源序列,推测其为与冷胁迫相关的未知基因片段。半定量RT—PCR分析结果表明：Cscafl和Cscafl在低温胁迫的初始期即开始表达且表达量随低温胁迫时间延长逐渐下调;而Cscaf2的表达量随低温胁迫时间延长逐渐上调并在胁迫48h后达到最大,3个片段的表达特性均与差异扩增结果相符。     

赤霉素、钙和甜菜碱对小桐子种子萌发及幼苗抗低温和干旱的影响

小桐子(Jatropha curcas L.)属大戟科( Euphorbiaceae)麻疯树属(Jatropha L.)的能源植物。分别以小桐子种子和幼苗为实验材料,研究了不同浓度的赤霉素和CaCl₂单独处理,以及不同浓度的赤霉素、CaCl₂和甜菜碱组合处理对小桐子种子萌发及幼苗抗低温和干旱的影响。结果表明:分别用10 mg/L赤霉素和10 mmol/L CaCl₂处理小桐子种子,不仅可以提高其在正常萌发条件(26℃)、低温(18℃)和干旱胁迫(5% PEG6000)下的发芽率,还可缓解小桐子幼苗在低温(2℃)或干旱胁迫(25% PEG6000)下电解质渗漏率的增加和丙二醛(MDA)的积累。用10 mg/L赤霉素、5 mmol/L CaCl₂和15 mmol/L甜菜碱组合处理小桐子种子,也可进一步增强其在正常萌发(26℃)、低温(18℃)和干旱胁迫(5% PEG6000)条件下种子的发芽率,以及缓解小桐子幼苗在低温(2℃)或干旱胁迫(25% PEG6000)下电解质渗漏率的增加和MDA的积累,表明10 mg/L赤霉素和10 mmol/L CaCl₂分别处理或10 mg/L赤霉素、5 mmol/L CaCl₂和10 mmol/L甜菜碱组合处理可提高小桐子种子在低温和干旱胁迫下的发芽率,以及提高小桐子幼苗对低温和干旱胁迫的抵抗能力。     

Hormonal Regulation of Morphogenesis and Cold-resistance: I. MODIFICATIONS BY ABSCISIC ACID AND BY GIBBERELLIC ACID IN ALFALFA (MEDICAGO SATIVA L.) SEEDLINGS.

Seedlings of alfalfa (Medicago saliva L.) cv. Ranger and cv.Hairy Peruvian were grown under conditions of long day and hightemperatures or short day and low temperatures. Under long daysand high temperatures, both varieties developed an elongatedshoot and exhibited relatively low cold-resistance, as measuredby the extent of leakage of cellular substances, after beingexposed to sub-zero temperature. Under short days and low temperatures,Ranger seedlings developed a rosette growth and exhibited animproved response to sub-zero temperature. In contrast, HairyPeruvian seedlings developed an elongated shoot and did notacquire cold-resistance. Hairy Peruvian grown in a nutrientsolution containing abscisic acid, however, developed a rosetteand acquired an improved response to sub-zero temperature, likecv. Ranger under short days and low temperatures. Addition ofgibberellic acid to Ranger seedlings grown under these conditionsnullified the environmental effects, since they developed anelongated shoot and did not acquire cold-resistance. It is concludedthat abscisic acid and gibberellic acid are involved in theinterrelationship between morphogenesis and cold-resistancein the seedlings of the two alfalfa cultivars.     

不同钙离子浓度对低温下降香黄檀幼苗生长及生理特性的影响

以降香黄檀（Dalbergia odorifera T.Chen）为材料,通过人工控制温度的方法,探讨在不同温度条件下施加不同浓度Ca²⁺对降香黄檀幼苗生长及生理特性的影响。结果显示：常温条件下,施加不同浓度的Ca²⁺对降香黄檀的茎高、叶长、净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）和光合色素含量均有显著影响;而对叶片相对含水量、露点水势、相对电导率、丙二醛（MDA）和可溶性蛋白含量影响较小;促进生长发育的最适Ca²⁺浓度为5 mmol/L。低温对降香黄檀上述生理指标以及水分利用效率（WUE）均有显著影响;低温条件下施加不同浓度的Ca²⁺能使上述指标得到不同程度的缓解,提高降香黄檀低温胁迫耐受性的最适浓度为5 mmol/L。隶属函数分析结果表明,常温和低温条件下,外源Ca²⁺浓度对降香黄檀的调控影响依次为5、10、15、2.5 mmol/L。     

Tree Height-Related Hydraulic Strategy to Cope with Freeze-Thaw Stress in Six Common Urban Tree Species in North China

Urban trees are sensitive to extreme weather events under climate change. Freeze-thaw induced hydraulic failure could induce urban tree dieback and nullify the services they provide. Plant height is a simple but significant trait for plant ecological strategies. Understanding how urban trees with different heights adapt to freeze-thaw stress is increasingly important under climate change. We investigated the relationship between tree height and stem hydraulic functional traits of six common urban tree species in North China to explore tree height-related hydraulic strategies to cope with freeze-thaw stress. Results showed that tall trees had wider vessels, higher hydraulic conductivity, more winter embolism, but lower vessel and wood densities. Positive relationships were found between tree height and vessel diameter, hydraulic conductivity, and freeze-thaw induced embolism, and negative relationships were found between tree height and vessel and wood densities, which implied that short trees employ more conservative ecological strategies than tall trees. Tall and short tree species were well separated by multiple stem hydraulic functional traits; this is consistent with the fact that tall and short trees occupy different niches and indicates that different hydraulic strategies for freeze-thaw stress exist between them. Tall trees might face more pressure to survive under extreme cold weather caused by climate change in the future. Therefore, more attention should be paid to tall urban tree management in North China to cope with extreme cold weather.     

Absence of intrinsic electric conductivity in single dsDNA molecules

The intrinsic dc conductivity of long, individual lambda phage dsDNA molecules has been investigated by ultrasensitive low current-voltage-spectroscopy (IV) under ambient conditions and controlled low humidity inert gas atmosphere on microfabricated metal-insulator-metal gap structures. We found a strong dependence of the measured conductivity on the apparent humidity, which we attribute to capillary condensation of water to the immobilized DNA molecules, giving rise to additional ionic currents. Additional IV-spectroscopy experiments under controlled argon atmosphere always revealed a significant drop in electrical conductivity to 4 x 10(-15)AV(-1)microm(-1), indicating almost no considerable contribution of electrical long range charge transport.