外源茉莉酸甲酯对盐胁迫下小桐子幼苗渗透调节和脯氨酸代谢的影响

以小桐子幼苗为材料,采用人工气候箱内水培试验,设置不同浓度(0、20、40、60、80、100μmol·L^(-1))茉莉酸甲酯(MeJA)和150 mmol·L^(-1)NaCl胁迫处理,分析不同处理条件下小桐子幼苗叶片的组织活力、MDA含量、水势、含水量和叶片渗透调节物质脯氨酸、甜菜碱和可溶性糖的含量,以及脯氨酸代谢关键酶P5CS、OAT和甜菜碱合成关键酶BADH活性和相关基因表达水平,探讨外源茉莉酸甲酯对盐胁迫下小桐子幼苗渗透调节能力的影响及其机制。结果表明:(1)外源MeJA处理可提高盐胁迫下小桐子幼苗叶片的组织活力和叶片含水量,降低小桐子幼苗叶片的MDA含量和水势,且60μmol·L^(-1)浓度处理效果最佳。(2)外源MeJA处理可提高盐胁迫下小桐子幼苗叶片的脯氨酸、甜菜碱和可溶性糖的含量,且60μmol·L^(-1)MeJA处理显著提高了盐胁迫下小桐子幼苗内源茉莉酸、脯氨酸和甜菜碱的含量。(3)60μmol·L^(-1)MeJA也提高了盐胁迫下小桐子BADH、P5CS和OAT的活性,并上调了JcBADH、JcP5CS、JcOAT基因的表达水平,但MeJA降低了脯氨酸降解酶ProDH的活性,下调了JcProDH基因的表达。研究发现,在盐胁迫条件下,外源MeJA通过活化脯氨酸生物合成的谷氨酸和鸟氨酸途径,尤其是鸟氨酸途径,以及抑制脯氨酸降解途径来促进小桐子幼苗脯氨酸的积累,同时MeJA也激活了幼苗体内甜菜碱的生物合成过程,从而强化了盐胁迫下幼苗的渗透调节作用和耐盐性,表明MeJA诱导的渗透调节在小桐子耐盐性形成过程中发挥着重要作用。     

外源ABA对低温胁迫下小桐子幼苗脯氨酸积累及其代谢途径的影响

本文以小桐子为材料,研究了外源脱落酸（ABA）对低温胁迫下小桐子幼苗脯氨酸积累的影响。结果表明,低温胁迫（5℃）可促进小桐子幼苗体内脯氨酸的积累,上调脯氨酸合成关键酶Δ¹-吡咯琳-5-羧酸合成酶（P5CS）和鸟氨酸转氨酶（OAT）的活性,上调P5CS基因（JcP5CS）的表达,及抑制脯氨酸降解酶脯氨酸脱氢酶（Pro DH）的活性。用外源ABA处理低温胁迫下的小桐子幼苗,发现150μmol·L^-1的ABA可显著提高其低温胁迫下的脯氨酸含量,上调P5CS的活性和JcP5CS的表达水平,及抑制ProDH的活性。表明外源ABA可通过活化脯氨酸合成的谷氨酸途径和抑制脯氨酸的降解途径来促进低温胁迫下小桐子幼苗脯氨酸的积累。     

外源甜菜碱对低温胁迫下香蕉内源甜菜碱合成的影响

以巴西香蕉(MusaAAA Giant Cavendish cv.Brazil)幼苗为试验材料,用不同浓度外源甜菜碱(BT)预处理香蕉幼苗后,置于人工气候箱中模拟低温(7℃)胁迫,分别测定香蕉叶片和根系内源甜菜碱的含量和甜菜碱合成关键酶甜菜碱醛脱氢酶(BADH)活性,以探讨外源甜菜碱对香蕉叶片和根系内源甜菜碱合成的影响.结果显示:7℃低温胁迫16 h后,10 mg/L外源甜菜碱即可极显著提高香蕉幼苗叶片BADH活性,叶片内源BT含量也同步极显著增加,低温胁迫24h后根系内源甜菜碱的含量虽显著高于常温对照,其BADH活性却无显著提升.同时,香蕉幼苗叶片内源BT含量的积累与叶片BADH活性的提高具有显著正相关关系,与根系内源BT含量的增加呈极显著正相关关系,与外源BT浓度无显著相关性.研究表明,外源甜菜碱可促进低温胁迫下香蕉内源甜菜碱的合成和积累,叶片和根系均具有合成内源BT的能力.     

外源脱落酸对小麦幼苗抗镉胁迫能力的影响

以小麦(Triticum aestivum L.)为试材,采用水培法研究了100mg/L镉(Cd2+)胁迫条件下施用外源脱落酸(ABA)对小麦幼苗生长及某些生理生化指标的影响。结果表明:(1)100mg/L Cd2+胁迫下,小麦叶片膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量显著提高,植株生长受到抑制;(2)外源ABA能够明显提高Cd2+胁迫小麦幼苗的根系活力,增加其叶片SOD、CAT和POD活性,促进其脯氨酸积累,降低MDA的含量,并以5.0μmol/L ABA的效果最明显;(3)1.0～5.0μmol/L外源ABA不同程度地缓解Cd2+胁迫对小麦幼苗生长的抑制作用,且5.0μmol/L时效果最明显,其株高、根长、总干重分别比单一Cd2+胁迫处理显著提高6.73%、149%和10.52%,而10.0μmol/LABA反而加重了Cd2+对小麦幼苗生长的伤害。因此,适宜浓度的外源ABA能够通过增加体内保护酶活性和脯氨酸含量来缓解Cd2+胁迫对小麦幼苗生长的抑制作用,增强小麦幼苗的抗Cd2+胁迫能力,并以5.0μmol/L ABA处理效果最好。     

外源硒对低温胁迫下铁皮石斛幼苗的缓解效应及其抗氧化生理特征变化

以3个不同品系的铁皮石斛幼苗为材料,分别于叶面喷施不同浓度的亚硒酸钠溶液处理,并结合人工控温生长条件下的低温胁迫试验,探讨外源硒对铁皮石斛幼苗耐冷性和恢复生长能力的影响作用及其与有关抗氧化生理指标间的关系。结果表明:(1)耐冷性表现较强的品系其幼苗在低温胁迫下的叶绿素、MDA及脯氨酸含量变化幅度相对小于耐冷性较弱的品系。(2)适量浓度(0.05～0.10mg.L-1)外源硒处理对低温胁迫下铁皮石斛幼苗叶绿素降解具有缓解效应,可降低MDA含量,增加脯氨酸含量,同时显著提高GSH-AsA循环活性,从而提高铁皮石斛幼苗的耐冷性,但过高浓度的外源硒处理(>0.20mg.L-1)则效果相反。(3)低温胁迫解除后,0.10mg.L-1的外源硒处理能引起铁皮石斛‘ZD-1’幼苗中AsA含量显著下降并促进其GSH合成积累,有效提升铁皮石斛幼苗在恢复生长期的综合抗氧化防御能力。     

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。     

外源水杨酸对盐胁迫下小桐子幼苗脯氨酸代谢的影响

以小桐子幼苗为材料,设置盐胁迫(200mmol·L-1 NaCl)和外源水杨酸处理(0~2.0mmol·L-1 SA)水培试验,通过检测幼苗叶片脯氨酸含量、脯氨酸代谢关键酶活性及相关代谢酶基因的表达水平,研究了外源水杨酸对盐胁迫下小桐子幼苗脯氨酸代谢机理的影响。结果显示:(1)外源0.9mmol·L-1 SA处理可显著提高盐胁迫下小桐子幼苗的脯氨酸含量,上调脯氨酸合成关键酶Δ1-吡咯琳-5-羧酸合成酶(P5CS)和鸟氨酸转氨酶(OAT)活性,以及上调JcP5CS和JcOAT基因的表达水平。(2)SA也显著抑制了脯氨酸降解酶ProDH的活性及JcProDH基因的表达水平。(3)SA处理还显著提高了盐胁迫下小桐子幼苗的组织活力,降低了叶片电解质渗漏率和丙二醛(MDA)含量。研究发现,外源SA可通过活化脯氨酸合成的谷氨酸途径和鸟氨酸途径,以及抑制脯氨酸的降解途径来促进盐胁迫下小桐子幼苗脯氨酸的积累;外源SA处理也可提高小桐子幼苗的耐盐性,且这种提高可能与SA诱导脯氨酸的积累密切相关。     

外源GSH对盐胁迫下番茄幼苗生长及抗逆生理指标的影响

采用营养液栽培法,研究外源谷胱甘肽(GSH)对NaCl胁迫下番茄幼苗生长、根系活力、电解质渗透率和丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)、可溶性糖含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性的影响,为利用外源物质减轻盐胁迫伤害提供理论依据。结果显示:(1)NaCl胁迫显著抑制了番茄幼苗的生长、根系活力和SOD、POD、CAT活性,提高了电解质渗透率及MDA、Pro、可溶性糖含量;(2)外源喷施GSH能够诱导NaCl胁迫下番茄幼苗叶片抗氧化酶SOD、POD、CAT活性上调,电解质渗透率及MDA含量下降,Pro和可溶性糖含量恢复至对照水平;(3)外源喷施还原型谷胱甘肽抑制剂(BSO)使NaCl胁迫下番茄幼苗的根系活力以及抗氧化酶SOD、POD、CAT活性下降,脯氨酸含量提高;(4)喷施GSH可诱导BSO和NaCl共处理番茄植株的根系活力、SOD、POD、CAT活性提高,MDA和Pro含量降低。研究表明,外源GSH可通过提高促进盐胁迫下番茄幼苗植株渗透调节能力及清除活性氧的酶促系统的防御能力、降低细胞膜脂过氧化程度、保护膜结构的完整性,从而有效缓解NaCl胁迫对番茄幼苗生长的抑制,提高其耐盐性。     

4种化学调控剂对烟草幼苗耐冷性及其光合特性的效应研究

通过对烟草幼苗喷施不同浓度的CaCl2、赤霉素(GA3)、水杨酸(SA)和多效唑(PP333)进行预处理,比较分析4种化学调控剂处理对10℃低温胁迫下烟草幼苗耐冷性及其光合生理特性的影响。结果表明:(1)与喷施蒸馏水对照相比,4种化学调控剂预处理均可提高烟草幼苗的干物质积累量、根系活力、脯氨酸含量及光合效率,降低丙二醛(MDA)含量,总体上提高了烟草幼苗素质。(2)在10℃低温胁迫下,4种化学调控剂预处理可使烟草幼苗保持比对照更高的单株干重、相对生长速率、干物质积累速率、根系活力、脯氨酸含量、叶绿素含量、净光合速率、胞间CO2浓度、气孔导度和蒸腾速率,并减缓了低温诱导的MDA积累和相应的膜脂过氧化作用,最终提高烟草幼苗的耐冷性。(3)4种化学调控剂处理提高烟草幼苗耐冷性的程度不同,在该研究中以SA综合效果最好。     

复合外源物质对玉米幼苗抗寒性的影响

该研究采用不同浓度的水杨酸(SA)、脱落酸(ABA)、磷酸二氢钾(KH2PO4)以及抗坏血酸(VC)进行正交组合获得不同浓度组合的复合外源物质,同时以蒸馏水处理作为对照,将其喷施于玉米幼苗后进行低温胁迫处理,在胁迫结束后使幼苗恢复生长,并测定叶片相关生长指标及生理生化指标的变化。结果表明:(1)与对照组相比,9种复合外源物质处理均可显著提高玉米幼苗的相对生长速率、干物质积累速率及脯氨酸含量,降低相对电导率,总体上提高了玉米幼苗的素质。(2)在4℃低温胁迫下,9种复合外源物质处理下幼苗相对生长速率、干物质积累速率、根系活力、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量及可溶性糖含量,均显著高于对照,并减缓了丙二醛的积累和相应的膜脂过氧化,降低了相对电导率,提高了玉米幼苗的耐冷性。低温胁迫条件下,水杨酸、脱落酸、磷酸二氢钾和抗坏血酸四种物质组成的复合物可以提高玉米幼苗的耐冷性,其中以SA0.14 g·L~(-1)+ABA 0.015 g·L~(-1)+KH_2PO_4 3.0 g·L~(-1)+V_C 3.0 g·L~(-1)的复合物效果最好。该研究结果为新型复合抗寒剂的应用推广提供了技术支持。     

水杨酸诱导的玉米幼苗适应高温和低温胁迫的能力与抗氧化酶系统的关系

玉米种子经水杨酸(SA)预处理后其幼苗的耐热性与耐冷性提高.其中以300μmol·L-1SA预处理的玉米幼苗对46℃高温胁迫2 d的耐热性提高最大,150μmol·L-1SA预处理的玉米幼苗对1℃低温胁迫5 d的耐冷性提高最大.在高温和低温胁迫过程中,SA预处理过的玉米幼苗中过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化物酶(GPX)、超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽还原酶(GR)的活性水平均高于未经SA处理的.     

根施甜菜碱对镍胁迫下小麦幼苗生长生理的影响

以普通小麦品种‘轮选988’为材料,采用溶液培养法,研究了根施不同浓度甜菜碱(1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、10.0、15.0、20.0mmol·L~(-1))对镍(100μmol·L~(-1) NiSO_4)胁迫下小麦根系生长的影响,以及4.0mmol·L~(-1)甜菜碱处理镍胁迫幼苗根系相关抗逆生理生化指标的变化。结果表明:(1)与不施加镍对照相比,镍胁迫下小麦幼苗的根长、株高、鲜重和干重分别显著降低了14.7%、11.7%、15.0%和16.7%。(2)与单独镍胁迫处理相比,小麦幼苗的根长、株高、鲜重和干重均随着根施甜菜碱的浓度逐渐增加且呈先升后降的趋势,并以4.0mmol·L~(-1)外源甜菜碱处理效果较佳。(3)与单独镍胁迫处理相比较,在4.0mmol·L~(-1)外源甜菜碱处理下,小麦幼苗根系超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性分别升高了284.7%、40.3%、82.9%和20.4%,超氧阴离子自由基(O-·2)含量、过氧化氢(H_2O_2)含量和丙二醛(MDA)含量分别显著降低了50.6%、38.4%和40.6%,可溶性糖含量及游离脯氨酸(Pro)含量分别显著降低了19.2%、45.4%,而根系活力大幅上升了358.0%。研究认为,根施适宜浓度外源甜菜碱可显著增强小麦幼苗根系的抗氧化能力,恢复根系活力,从而有效减弱镍胁迫对小麦幼苗生长的伤害。     

转BADH基因水稻幼苗抗盐性研究

以转甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因水稻品系52-7的受体亲本中花8号、旱作品种开系7和陆稻白珍珠为对照,分别用含0、5、7 g?L-1NaCl的水稻专用营养液培养水稻幼苗,对转BADH基因水稻品系52-7的抗盐性及其机理进行研究.结果表明:在正常培养条件下,转基因水稻幼苗比对照品种长势旺,根系活力强,可溶性糖和叶绿素含量高,抗氧化酶SOD和POD活性高.在盐胁迫条件下,水稻幼苗生长减慢,根冠比值减小,根系活力增强;膜透性和丙二醛(MDA)含量增加,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性提高;脯氨酸和可溶性糖含量升高,叶绿素含量下降,蛋白质分解加强;且随着盐浓度的升高各指标变化幅度增加.与对照品种比较,转基因水稻幼苗在盐胁迫下的生长量和根冠比较大,电解质相对渗出率和MDA含量较低,蛋白质和叶绿素分解较少,表现出较强的抗盐性.盐胁迫下转基因水稻幼苗比对照品种具有更高的脯氨酸和可溶性糖含量以及SOD和POD活性,使其抗盐性强.     

小桐子JcLEA4基因克隆及表达和功能分析

LEA蛋白是一类跟抗逆性紧密相关的蛋白,在不同物种中都有大量发现。基于前期对小桐子叶片在干旱锻炼和干旱胁迫下的RNA-seq分析,本研究分离出一个LEA编码基因(XM_012232372.1),经序列分析可知该蛋白基因CDS序列全长为459 bp,编码蛋白由152个氨基酸组成。多重序列比对和进化分析显示该蛋白属于第四组典型亲水性LEA蛋白,暂命名为Jc LEA4。荧光定量PCR分析发现,幼苗叶片中Jc LEA4转录本的积累受到空气干旱胁迫和外源ABA处理的显著诱导。在酿酒酵母中异源表达分析显示,Jc LEA4的过表达提高了转基因酵母对PEG模拟干旱胁迫的存活率和生长速率,表现出增强的耐受性。本研究初步证实了Jc LEA4基因与抗旱性紧密相关,为以后小桐子的抗旱性遗传改良提供了良好的基因资源。     

低温弱光下外源褪黑素对黄瓜幼苗生长及抗氧化系统的影响

以黄瓜品种‘津优4号’为材料,利用人工气候箱进行低温弱光处理(昼/夜,18℃/10℃),研究外源褪黑素(MT)对低温胁迫下黄瓜幼苗生长和抗氧化系统等生理指标的影响。结果显示:低温弱光下,与对照相比,外源褪黑素处理显著提高了黄瓜幼苗株高、茎粗、植株鲜重和干重,叶绿素和根系活力分别显著提高了13.3%和18.8%,抗氧化物质GSH及ASA的含量分别显著增加了39.3%和24.7%,保护酶SOD、POD、CAT、APX活性均显著升高;同时,外源褪黑素处理还显著提高了黄瓜叶片质膜及液泡膜H+-ATP酶的活性,从而使黄瓜幼苗叶片MDA含量和电解质渗漏率分别显著降低了28.7%和29.7%。研究表明,低温弱光下外源褪黑素可通过提高黄瓜幼苗保护酶活性、抗氧化物质的含量、细胞膜ATP酶活性等来降低质膜过氧化水平,保持细胞膜的完整性和功能,从而增强黄瓜幼苗对低温弱光的适应性,维持其正常生长,并以200μmol·L-1褪黑素处理效果较好。     

外源NO缓解蝴蝶兰低温胁迫伤害的生理机制研究

以蝴蝶兰品种‘台湾黄金’幼苗(苗龄15个月)为试验材料,通过叶面喷施200μmol·L-1的NO供体硝普钠(SNP),低温胁迫(昼/夜:12℃/7℃)处理5d和10d,分别测定叶片电解质渗漏率、丙二醛(MDA)含量、pH、渗透调节物质含量及几种保护酶活性,探讨外源NO缓解蝴蝶兰低温胁迫伤害的生理机制。结果表明:低温胁迫条件下,预施SNP处理可以有效抑制蝴蝶兰叶片电解质渗漏率、MDA含量和pH的上升,显著提高叶片可溶性糖、可溶性蛋白及脯氨酸(Pro)含量,显著延缓超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)等抗氧化酶活性的下降,增强多酚氧化酶(PPO)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性。研究认为,外源NO供体SNP可以通过保护蝴蝶兰幼苗的细胞膜系统,增加渗透调节物质含量,提高保护酶活性来减轻低温胁迫对蝴蝶兰幼苗的伤害,提高其抗低温胁迫的能力。     

一氧化氮对水分胁迫下玉米种子萌发及幼苗生理特性的影响

以0.4mol/L的甘露醇(M)模拟水分胁迫状况,研究了外源一氧化氮(NO)供体硝普钠(SNP)对水分胁迫下玉米种子萌发、幼苗生长和生理特性的影响。结果表明:(1)水分胁迫下,玉米种子萌发和幼苗生长受到抑制,叶片丙二醛(MDA)含量、质膜相对透性、脯氨酸含量均显著增加;(2)SNP能显著提高水分胁迫下玉米种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数,增加玉米幼苗的根长、茎长、根重和整株干重,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,降低脯氨酸含量。其中以100μmol/L和200μmol/LSNP对水分胁迫的缓解效果最佳。     

外源ABA对低温胁迫水稻过氧化物酶同工酶的影响

采用聚丙烯酰胺垂直板电泳法,就外源ABA对低温胁迫下水稻幼苗过氧化物酶（POD）同工酶的影响进行了研究。结果表明,低温胁迫下,水稻幼苗长势明显下降,与其相应的过氧化物酶同工酶也发生了变化,外施ABA(10^-5mol/L）提高了水稻幼苗的抗寒能力,其相应的过氧化物酶同工酶却表现为部分酶活性增强,说明：（1）过氧化物同工酶的变化将引起植物对低温的抗性反应;（2）外源ABA引起自由基清除酶（如POD）活力的升高,是植物抗寒性增强的原因之一。     

外源海藻糖对小麦幼苗耐盐性的影响

以盐敏感小麦品种鲁麦15为材料,分别用完全Hoagland营养液、150mmol／L NaCl和150mmol／L NaCl 10mmol／L海藻糖处理小麦幼苗,测定小麦幼苗生长、离子含量、根系质膜H^ -ATPase、SOD活性、MDA含量等指标,旨在探讨外源海藻糖在抗盐性中的作用。结果表明：外源海藻糖可明显缓解盐胁迫对小麦幼苗生长的抑制作用;明显提高NaCl胁迫条件下小麦幼苗叶片中K^ 的含量,降低Na^ 的含量,降低其Na^ ／K^ ;提高NaCl胁迫条件下小麦幼苗SOD活性,降低MDA的含量,降低细胞质膜透性,缓解根系质膜H^ -ATPase活性抑制。以上结果表叫外源海藻糖可能通过增加活性氧清除能力、缓解质膜伤害、维持胞质离子稳态提高植物抗盐性。     

ABA对水稻幼苗抗冷性的影响

水稻幼苗叶随着低温(8～10℃)时间越长,ABA含量就越多,抗冷性较强的品种(组合)叶片所积累ABA含量比不抗冷的要多。外施ABA大大提高了水稻幼苗的抗冷性,减少叶的电解质渗漏率、减慢叶褪色速率和阻止叶鲜重下降。低温期间,水稻幼苗的可溶性糖含量增加。外施ABA提高可溶性糖的含量,在低温第4天更为明显,因此,ABA与秧苗抗冷性有密切的关系。