外源EBR对NaCl胁迫下燕麦幼苗无机离子吸收、运输和分配的影响

为了探讨外源2,4-表油菜素内酯(2,4-epibrassinolide,EBR)诱导燕麦(Avena sativa L.)幼苗抗盐性的效果及其生理调节机制,以"青引2号"和"加燕2号"燕麦为材料,研究NaCl胁迫下施用外源EBR对燕麦幼苗无机离子吸收、运输和分配的影响。结果表明:100mmol·L-1NaCl胁迫下,"青引2号"和"加燕2号"燕麦幼苗叶片和根系中的Na+、Cl-含量均显著升高,对阳离子的吸收产生了拮抗作用,导致燕麦幼苗叶片和根系中的K+、Ca2+、Mg2+、Mn2+、Fe2+、Zn2+、Cu2+含量显著降低,离子稳态平衡被打破;100 mmol·L-1NaCl胁迫下,施用0.01μmol·L-1外源EBR后,"青引2号"和"加燕2号"燕麦幼苗叶片和根系中的Na+和Cl-含量显著降低,促进了燕麦幼苗根系对K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Cu2+和Zn2+的吸收,叶片和根系中K+/Na+、Cl-/Na+、Ca2+/Na+、Mg2+/Na+、Fe2+/Na+、Mn2+/Na+、Cu2+/Na+和Zn2+/Na+显著升高,并且有效调控燕麦幼苗体内无机离子的运输比和阳离子的运输选择性比率,离子稳态重新达到平衡状态;说明外源EBR能够缓解NaCl胁迫下Na+和Cl-对燕麦幼苗所造成的离子毒害作用,有效调控燕麦幼苗对无机离子的选择性吸收、运输和分配,对维持燕麦幼苗体内的离子稳态平衡具有正向调控作用。     

油菜对3种作物种子萌发和幼苗生长的化感作用

油菜是我国重要的绿肥作物,除增加土壤肥力外,对后茬作物也有一定的化感作用。本文研究了不同浓度油菜浸提液(0.025、0.05和0.1 g·mL^-1)对3种作物(燕麦、玉米和向日葵)种子萌发、幼苗生长及生理生化的影响。结果表明: 油菜浸提液对3种作物种子发芽率的影响不显著,但对燕麦有“低促高抑”的趋势,对向日葵有抑制的趋势。油菜浸提液高浓度处理对燕麦幼苗根和茎长、玉米幼苗茎长以及向日葵幼苗根长起抑制作用,低浓度处理对玉米幼苗根茎长起促进作用。燕麦和向日葵幼苗在浸提液浓度为0.05 g·mL^-1时蛋白质含量最大,玉米在0.025 g·mL^-1时蛋白质含量最大,显著高于对照。3个浓度下,向日葵脯氨酸含量均显著降低,玉米脯氨酸含量在浓度为0.05 g·mL^-1时显著高于对照。玉米过氧化物酶(POD)活性在浸提液浓度为0.05 g·mL^-1时最大,向日葵POD活性在浓度为0.025 g·mL^-1时最大,与对照有显著差异,其余浓度处理与对照无显著差异。油菜浸提液浓度为0.025 g·mL^-1时显著降低了燕麦超氧化物歧化酶(SOD)活性,3种作物幼苗过氧化氢酶(CAT)活性与对照均无显著差异。加入油菜浸提液后,向日葵幼苗丙二醛(MDA)含量在浓度为0.1 g·mL^-1时显著增加,玉米幼苗MDA含量在不同浓度处理下均显著低于对照。综合分析,油菜浸提液对向日葵的化感抑制作用最强,其次为玉米、燕麦。     

油菜FBA基因克隆、表达分析及其与抗旱性的关系

为了解果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(fructose-1,6-bisphosphate aldolase,FBA)在油菜抗旱中的作用,揭示油菜干旱胁迫下FBA基因表达量、光合指标、产量等之间的关系,为油菜等作物抗旱性鉴定和抗旱性改良提供依据。以抗旱性强的甘蓝型油菜94005为材料,在初花期进行干旱胁迫处理,以正常浇水作为对照;测定叶片光合参数和FBA酶活性,通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析FBA基因的表达量;采用RACE方法对FBA基因进行全长克隆,并对测序结果进行生物信息学分析;复水后生长至成熟期测定产量,分析产量、光合指标、FBA基因表达量等之间的关系。结果表明,随着干旱的加剧,油菜叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、产量均下降,FBA活性和FBA基因的表达量上升。在轻度、中度和重度干旱胁迫下,油菜叶片胞间CO_2浓度(Ci)显著下降,水分利用率(WUE)上升;极度胁迫下,Ci上升,WUE下降;油菜产量、净光合速率与FBA活性和FBA表达量呈显著负相关。FBA基因全长序列1440bp,ORF(开放阅读框)位于60—1172区域,编码370个氨基酸;蛋白分子量为38.51 KDa,等电点6.92;同源性对比显示,甘蓝型油菜FBA基因与拟南芥FBA基因的一致性在87%以上。二级结构预测结果表明FBA蛋白由α-螺旋、无规则卷曲、延伸链以及β-转角组成,4种二级结构元件所占比例分别为43.85%、31.28%、17.60%、7.26%。因此,干旱胁迫下油菜的净光合速率下降、产量降低,随着胁迫的加剧,降低幅度增大。FBA基因与干旱胁迫密切相关,干旱胁迫下,FBA基因主要通过抑制光合、降低蒸腾、促进糖酵解和有氧呼吸等途径来提高植物对干旱胁迫的适应性。     

基于BSA-seq法的油菜野芥胞质雄性不育恢复基因的分析

细胞质雄性不育是利用杂种优势创制油菜杂交种的重要途径之一。而恢复系的选育及恢复基因的研究有利于提高细胞质雄性不育系的应用价值。该研究以甘蓝型油菜细胞质雄性不育系1193A和恢复系15-R1为亲本,以F_2群体构建了2个极端性状混池,采用BSA-seq技术方法,对恢复基因进行定位分析。结果表明:(1)不育系1193A与恢复系15-R1之间共获得非同义突变的SNPs共33 883个,混池间共有7 996个非同义编码突变。(2)InDel检测与注释结果表明,亲本间引起移码突变的有2 918个,混池间引起移码突变的有840个。(3)综合SNP和InDel的关联分析结果,将恢复基因定位于C09染色体上的0～880000区域,总长度为880 kb。(4)对候选区域的SNP和InDel注释发现,亲本间存在非同义突变的SNP共40个,混池间存在非同义突变的SNP共65个,亲本间存在移码突变的InDel共7个,混池间存在移码突变的InDel共11个;对候选区间内的编码基因进行注释,结果共注释到162个基因,其中存在非同义突变基因11个,移码突变基因5个,这些基因可能与育性恢复有关。     

油菜类型和品种对外来入侵杂草小子虉草的替代控制作用

外来入侵植物小子虉草（Phalaris minor Retz.）是世界公认的冬季农田恶性杂草,掌握农作物对其替代控制作用具有重要的研究价值。前期研究表明,油菜是替代控制小子虉草的优良农作物,然而,目前尚不清楚油菜类型与品种对其控制能力的影响。为此选取与小子虉草同域发生的不同类型（白菜型油菜、芥菜型油菜和甘蓝型油菜）油菜品种各3种,通过田间小区实验和室内化感作用测定,对比研究其对小子虉草的生长、繁殖、表型以及化感作用的影响。田间实验显示：竞争方式（种内或种间竞争）和油菜类型对小子虉草的地上生物量、种子数、株高、分枝数、叶面积和比叶面积存在极显著（P=0.0001）影响;而油菜品种对小子虉草的地上生物量（P=0.6064）、种子数（P=0.3577）、株高（P=0.4279）、分枝数（P=0.6357）、叶面积（P=0.8839）和比叶面积（P=0.3424）均无显著影响。3种类型油菜对小子虉草生长、繁殖以及表型的影响存在明显差异,其中芥菜型油菜对小子虉草的上述指标的影响最强,而白菜型油菜的影响最弱。室内生物测定显示,油菜对小子虉草具有化感抑制作用,当供试油菜叶片水提液浓度为0.1 g/mL时,小子虉草种子的萌发和幼苗的株高、根长、生物量均被显著抑制;研究也表明不同类型油菜对小子虉草的化感作用显著不同,同等条件下,芥菜型油菜对小子虉草的化感抑制作用最强。综上所述,油菜类型对外来入侵小子虉草的控制作用存在显著差异,其中芥菜型油菜对植物小子虉草的替代控制作用明显优于白菜型油菜和甘蓝型油菜,而其强的化感抑草特性或许是其强控草能力的原因之一。另外,本研究也为进一步利用油菜替代控制入侵植物小子虉草提供了参考。     

24-表油菜素内酯对干旱胁迫下辣椒叶片快速叶绿素荧光诱导动力学曲线的影响

以辣椒品种“超辣九号”为试材,采用15%的PEG6000模拟干旱,研究了0.1μmol·L^-1外源24-表油菜素内酯(EBR)处理对干旱胁迫下辣椒叶片快速叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP)的影响。结果表明:干旱胁迫降低了辣椒叶片的光化学效率和光合性能,导致干旱光抑制的发生。干旱胁迫既损伤了辣椒叶片PSⅡ供体侧放氧复合体(OEC),同时也对PSⅡ反应中心和受体侧造成伤害,阻碍了光合电子传递;干旱胁迫还导致单位叶面积有活性反应中心数目(RC/CS)的下降,并降低了单位叶面积吸收的光能(ABS/CS)、捕获的光能(TRo/CS)和进行电子传递的能量(ETo/CS),同时诱导了单位叶面积热耗散(DIo/CS)的增加。这说明辣椒遭受干旱胁迫后启动了相应的防御机制,一方面通过PSⅡ的可逆失活减少光能吸收与传递,另一方面通过促进热耗散减少过剩激发能的积累。EBR处理改善了干旱胁迫下辣椒叶片PSⅡ受体侧的电子传递,缓解了单位叶面积有活性反应中心数目的减少,优化了光合电子传递的进行,并维持相对较高的热耗散能力,从而减轻了干旱光抑制程度,对干旱胁迫下辣椒叶片光合机构和光合性能起到保护作用。     

外源ATP对油菜幼苗耐寒性的影响

以“陇油7号”油菜为实验材料,研究了外源ATP对油菜幼苗耐寒性的影响。结果表明:与单独低温胁迫相比,外源ATP预处理再进行低温胁迫后,油菜幼苗MDA含量、O₂^-.含量均显著降低,而叶绿素含量、抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT、APX)和RBOHD、RBOHF、CPK4、CPK5基因表达均增加;与外源ATP+低温相比,EGTA+外源ATP+低温处理下,MDA含量显著增加,总叶绿素含量、T-AOC酶活性、RBOHD、RBOHF基因表达均显著下降,DMTU+外源ATP+低温处理下,MDA含量显著增加,总叶绿素含量、Ca²⁺-ATPase酶活性、CPK4、CPK5基因表达均下降,表明外源ATP通过Ca²⁺和H₂O₂依赖性机制影响油菜幼苗的耐寒性。     

转ChIFN-γ基因油菜植株的建立

干扰素(interferons, IFNs)是一类抗病毒、抗肿瘤、抗细胞增殖等作用的高活性、多功能诱生性糖蛋白.采用农杆菌介导法将含鸡γ 干扰素 (chicken interferon-γ, ChIFN-γ) 基因的植物表达载体pSW NGN导入油菜下胚轴和子叶柄. 经筛选和分化,获得了62株抗性再生植株, 通过葡糖醛酸酶GUS (β-glucuronidase,GUS)活性检测、PCR检测及Southern杂交检测,确定获得2株单拷贝转ChIFN-γ 基因油菜. ELISA定量检测转基因植株中的ChIFN-γ 蛋白.结果表明,转基因植株ChIFN-γ 蛋白表达量最高可达1 120 pg/g鲜重.该研究为植物生物反应器生产ChIFN-γ 口服疫苗蛋白的开发及应用奠定了基础.     

低温下抗氧化酶活性与冬油菜根细胞结冰关系的初步研究

以4个抗寒性不同的油菜品种的根为材料,于低温试验箱内连续降温处理(4℃/24 h,0℃/24 h,-3℃/24 h,-6℃/24 h,-9℃/24 h,-15℃/24 h,-21℃/24 h),检测其抗氧化酶(POD、CAT)活性,并结合POD同工酶电泳和冷冻前后幼苗的形态变化特征,探讨油菜根部抗氧化酶活性变化与细胞冰冻状态间的相关性以及油菜根的抗冻机理.结果显示:(1)弱抗寒性油菜品种(‘临油7号’和Vision)在低温冷冻后,叶面出现大量水渍,之后叶片萎缩直至焦枯,根部出现水渍后软化直至干枯死亡;强抗寒性品种(‘陇油6号’和‘陇油8号’)在冷冻后不产生水渍或水渍极少,其根在冻后损伤也较轻微.(2)在连续冷冻条件下,弱抗寒性油菜根部POD和CAT活性在降温初期有较大幅度的变化,之后就保持恒定,说明根部细胞已完全结冰;而强抗寒性油菜根部POD和CAT活性在降温初期变化较小,后期持续大幅增加,表明根部细胞仍保持溶液状态;POD同工酶分析也反映出类似的变化规律.研究表明,低温下冬油菜根部抗氧化酶活性变化和细胞冰冻状态之间存在相关性;细胞结冰通常会给植物造成致死性伤害,强抗寒油菜品种能安全越冬的关键就是能通过某种机制避免细胞内结冰,其结冰温度越低,抗寒性越强.