干旱高温复合胁迫下sHSPs基因在不同耐旱性玉米中的表达差异及其对ABA和H2O2的响应

以4个玉米(Zea mays L.)品种——‘郑单958’(耐干旱)、‘浚单20’(耐高温)、‘隆玉602’(耐干旱高温复合胁迫)和‘驻玉309’(对3种胁迫均敏感)为实验材料,分别采用脱落酸(ABA)及其抑制剂氟定酮(F)、H2O2及其清除剂碘化钾(I)和丙酮酸钠(P)预处理,探讨干旱高温复合胁迫下小热休克蛋白(sHSPs)在不同耐旱性玉米品种中的表达以及ABA和H2O2对其表达的影响。结果显示:(1)高温、干旱高温复合胁迫诱导的sHSP16.9、sHSP17.2、sHSP17.4、sHSP17.5、sHSP22和sHSP26等6个sHSPs基因表达增加量明显高于干旱和对照。(2)在6个sHSPs中,sHSP17.2基因仅在‘郑单958’中表达;sHSP16.9、sHSP17.4和sHSP26基因在‘隆玉602’中表达增加量最高,在‘驻玉309’中表达增量最低;sHSP17.5和sHSP22基因在‘郑单958’中表达增加量最高,在‘驻玉309’中最低。(3)ABA、F、I和P预处理后,对干旱高温复合胁迫诱导的6个sHSPs基因表达增加量仅有略微影响,但显著影响了sHSP26的蛋白表达。研究表明,sHSPs在不同耐旱性玉米品种中的表达存在显著差异,ABA和H2O2仅稍微提高了sHSPs基因表达,但显著提高了sHSP26蛋白表达,这些结果为进一步研究植物在多胁迫条件下耐逆机理奠定了基础。     

过氧化氢预处理增强敏感型黑豆抗铝能力的生理机制

以铝敏感型黑豆(简称SB)幼苗为实验材料,在水培条件下进行不同浓度过氧化氢(H2O2)和AlCl3处理,考察其生长和相关生理指标变化,探讨H2 O2预处理缓解黑豆铝毒害的生理以及分子机理.结果显示:(1)黑豆幼苗根的相对生长量在0.1和1.0 μmol·L-1 H2O2处理下始终得到显著促进,并以后者效果更好,而在10.0和100.0 μmol·L1 H2O2处理下先表现促进后受到显著抑制.(2)经过1.0 μmol·L-1 H2O2预处理的SB幼苗在不同程度Al3+胁迫(50～400 μmol·L 1)3周后,其叶片和根中总蛋白含量分别显著增加了16.7％～41.2％和10.0％～25.0％,MDA含量减少了近50％;而其同期的SOD和POD活性显著增加.(3) H2 O2预处理可诱导SB根和叶中的SOD基因(Mg/Fe-SOD和Mn-SOD)的表达水平明显提高.研究表明,低浓度H2O2能显著促进铝胁迫下铝敏感型黑豆幼苗生长,且主要是通过增加植株抗氧化酶活性和相关基因表达水平来提高其对铝胁迫的抗性.     

棉花幼苗对不同程度低温逆境的生理响应

以‘新陆早33号'(冷敏感)和‘中棉所50号’(高耐寒)棉花品种为材料,采用人工模拟低温方法,研究不同温度和时间处理下棉花幼苗叶片抗氧化酶活性和渗透调节物质含量的响应特征,探讨不同温度胁迫下棉花的抗逆机制.结果显示:(1)随胁迫温度降低、胁迫时间延长,两参试棉花品种幼苗遭受低温伤害的程度逐渐加剧,尤以5℃和0℃处理表现最为明显.(2)经15℃及10℃处理后,植株叶片REC、POD活性、SP和Pro含量总体上随胁迫时间延长而提高,MDA含量、APX活性和SS含量则先升后降,并均于处理24 h时达峰值;而在5℃及0℃处理下,REC和SOD、POD活性以及MDA、SS、SP含量迅速上升,APX活性、Pro含量则呈先升后降的变化趋势.(3)与‘新陆早33号,相比,‘中棉所50号’在各处理水平下均可保持更大的抗氧化酶活性和渗透调节物质含量上升幅度.研究表明,在不同程度低温逆境中,棉花幼苗可通过调节抗氧化酶活性和渗透调节物质含量,启动相应抗逆调节方式来维持代谢平衡,增强抗逆性;高耐寒性品种在低温逆境中具有更灵敏、高效的活性氧清除能力和渗透调节响应机制,从而有效抵御低温逆境伤害.     

山黧豆抗逆性研究进展

山黧豆是一种栽培历史悠久、种植广泛的豆科作物,具有很高的蛋白质含量和极强的耐旱能力,因而成为一些干旱、贫困和人口众多地区的主要饲料和粮食作物,且被考虑作为可持续发展农业的模式作物。随着人类对粮食、蛋白质和新型食物资源需求的日益增长,山黧豆的研究引起了世界各国学者的重视。该文对国内外近年来有关山黧豆在干旱、盐、重金属及生物胁迫下抗逆性方面的研究进展作了概述,同时简要介绍了山黧豆与干旱相适应的形态特征,并对亟需重点研究的几个方向作了展望。     

水淹对枫杨幼苗光合生理特征的影响

通过设置对照(CK)、连续性水淹(CF)和间歇性水淹(PF)3个水分处理,模拟三峡库区库岸带土壤水分变化,研究乡土树种枫杨当年实生幼苗的生理生态适应机制.结果表明: 不同水分处理均显著影响枫杨幼苗的光合作用、生物量积累和生长.与CK相比,CF和PF组枫杨幼苗除胞间CO₂浓度升高,净光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)均显著降低.其变化趋势是枫杨幼苗的P_n、g_s在试验初期下降,然后逐渐恢复或趋于稳定.随着处理时间的延长,CF和PF组枫杨幼苗的总生物量、根生物量、茎生物量、叶生物量、株高和地径均呈现上升趋势.CF和PF组的总生物量、根生物量、叶生物量和株高,以及PF组的茎生物量均显著低于CK,而CF组的茎生物量与CK无显著差异,其地径还高于CK.枫杨幼苗具有耐受水湿而不耐水淹-干旱交替的生理生态特征.     

不同土壤水分下山杏光合作用CO2响应过程及其模拟

在半干旱黄土丘陵区,以2年生盆栽山杏为材料,应用CIRAS-2型光合作用系统,测定了8个土壤水分梯度下山杏光合作用的CO₂响应过程,并采用直角双曲线模型、指数方程和直角双曲线修正模型对其CO₂响应数据进行拟合,分析了山杏光合作用与土壤水分的定量关系.结果表明: 山杏CO₂响应过程对土壤水分有明显的阈值响应特征.维持山杏叶片较高的光合速率(P_n)和羧化效率(CE)的土壤相对含水量(RWC)在46.3%～81.9%,在此水分范围内,光合作用没有发生明显的CO₂饱和抑制现象;当RWC超出此范围,土壤水分升高或降低均明显降低山杏叶片的光合能力(P_{n max})、CE和CO₂饱和点(CSP).在不同土壤水分条件下,3个模型对山杏CO₂响应数据的模拟效果有明显差别.在46.3%～81.9%土壤水分范围内,3个模型均能较好地拟合山杏CO₂响应过程及其特征参数CE、CO₂补偿点(Γ)和光呼吸速率(R_p),其拟合精度均表现为直角双曲线修正模型＞指数方程＞直角双曲线模型;当土壤水分含量过高(RWC＞81.9%)或过低(RWC＜46.3%)时,只有直角双曲线修正模型能较好地拟合山杏CO₂响应过程及其特征参数.RWC在46.3%～81.9%范围内,山杏具有较高的光合作用效率;与传统直角双曲线模型和指数方程相比,直角双曲线修正模型具有更好的适用性.     

盐胁迫下施肥对棉花生长及氮素利用的影响

利用海水配制不同含盐量(0、0.15%、0.3%)的土壤盆栽棉花,在可移动遮雨棚内研究了不同施肥(N、NK、NP、NPK)处理对棉花生长、氮素吸收与利用的影响.结果表明: 盐胁迫和施肥均影响棉花生物产量、棉株氮素农学利用效率、氮素生物利用效率和氮素积累量,且两者存在显著的互作效应.施肥能提高盐胁迫下棉株氮素利用效率及氮素积累量,并显著增产,不同施肥处理中以N、P、K肥料配合施用的效果最好;施肥效果受盐胁迫程度的影响,低盐胁迫(0.15%)下的施肥效果好于中度盐胁迫(0.3%).     

食细菌线虫对热或铜胁迫下土壤功能稳定性的影响

在室内模拟重金属铜的持续胁迫或者短期加热(18 h,40℃)的瞬时胁迫条件下,以大麦叶粉短期分解过程代表土壤功能,研究了土壤食细菌线虫对土壤生态功能稳定性(抗性和恢复力)的影响.结果表明,在未施加任何胁迫对照处理中和铜胁迫条件下,食细菌线虫在一定程度上有促进土壤微生物活性的趋势.在施加铜胁迫后第15天,接种食细菌线虫导致土壤基础呼吸显著增加,并且接种食细菌线虫处理的土壤功能抗性显著高于未接种线虫处理.而在热胁迫条件下,接种食细菌线虫对土壤基础呼吸和土壤微生物活性没有显著影响,且接种食细菌线虫处理的土壤功能抗性低于未接种线虫处理.在两种胁迫条件下,接种食细菌线虫反而降低了土壤功能的恢复力.     

土壤干旱胁迫对九头狮子草和圆苞金足草幼苗形态和生理特性的影响

采用称重控水法控制土壤相对含水量分别为(85.0±2.5)％(对照)、(67.5±2.5)％(轻度干旱)、(50.0±2.5)％(中度干旱)和(32.5±2.5)％(重度干旱),对土壤干旱胁迫条件下九头狮子草[Peristrophe japonica (Thunb.)Bremek.]和圆苞金足草(Goldfussia pentstemonoides Nees)2年生苗的植株形态及生理特性变化进行了研究.结果表明:经土壤干旱胁迫处理30 d后供试2种植物的外部形态均有一定变化,其中九头狮子草主要变化为叶片失绿、变薄且萎蔫、枝条下垂;圆苞金足草主要变化为茎干倒伏、叶片变软且叶柄低垂.随土壤干旱胁迫程度的增加,供试2种植物叶片的自然饱和亏、临界饱和亏、需水程度、束缚水含量、束缚水与自由水的含量比值、脯氨酸含量和可溶性糖含量均呈逐渐增加的趋势且均高于对照,而自由水含量、最高水势、最低水势和可溶性蛋白质含量均逐渐降低且总体上低于对照.总体上看,在重度干旱胁迫条件下供试2种植物各生理特性均与对照有极显著或显著差异,而在轻度或中度干旱胁迫条件下部分指标与对照无显著差异.供试2种植物各生理指标的变化幅度有明显差异,在同一干旱胁迫条件下九头狮子草叶片的自然饱和亏、需水程度、自由水含量、最高水势和最低水势的降幅、脯氨酸含量和可溶性蛋白质含量的降幅均高于圆苞金足草,其临界饱和亏、束缚水含量、束缚水与自由水的含量比值和可溶性糖含量均低于圆苞金足草.综合分析结果表明:供试2种植物对土壤干旱胁迫均具有一定的耐性,但圆苞金足草具有更强的抵御干旱的生理机制.