草莓种苗壮苗指数模型的构建与质量评价

随着我国草莓栽培面积逐年增加,草莓种苗需求量越来越大,为了确保种苗育苗质量,亟需开展壮苗评价的研究。本研究以生长40 d的‘红颜’穴盘苗为对象,在测定地上部和地下部生长、鲜重、干重等16项指标的基础上,分别构建单项指标隶属函数,使用加权模糊评判法计算种苗综合评价指数;利用主成分分析筛选的关键指标组成多个壮苗指数模型,与种苗综合评价指数进行相关性分析后,确定最佳草莓壮苗指数模型并进行验证。结果表明: 随机选取的320株草莓种苗16项指标存在显著差异,综合评价指数为0.165～0.817,可作为壮苗指数模型构建和种苗质量评价的依据。主成分分析将16项指标划分为地上部相关指标、地下部相关指标和色素指标3个主成分,累计贡献率达到79.7%;从每个主成分中选择贡献值最大的3个指标随机组成27种壮苗指数模型,通过相关性分析筛选出与综合评价指数相关性最大的5个壮苗指数模型,其中“地上干重×根系表面积×叶绿素a”的相关性最高,用‘红颜’、‘香野’和‘甜查理’种苗验证相关系数均最大,分别为0.879、0.924和0.975,确定可作为草莓壮苗指数计算模型。以综合评价指数为种苗质量分级依据,可将种苗健壮程度分为3个等级:等级Ⅰ(综合评价指数≥0.5,壮苗指数≥4.0)为优质苗,等级Ⅱ(综合评价指数0.3～0.5,壮苗指数0.5～4.0)为合格苗,等级Ⅲ(综合评价指数≤0.3,壮苗指数≤0.5)为弱苗。研究结果可为草莓或其他种苗壮苗指数计算和种苗健壮程度评价提供理论依据与科学方法。     

γ-氨基丁酸对低氧胁迫下甜瓜幼苗多胺代谢的影响

以‘西域一号’甜瓜为试验材料,采用营养液水培法,研究了低氧胁迫下外源添加γ-氨基丁酸(GABA)对甜瓜幼苗多胺代谢的影响.结果表明:与通气对照相比,低氧胁迫处理的甜瓜幼苗谷氨酸脱羧酶(GAD)活性和GABA含量显著提高,同时多胺合成酶活性提高诱导多胺含量显著增加,但二胺氧化酶(DAO)和多胺氧化酶(PAO)活性也显著提高;根系精氨酸脱羧酶(ADC)活性提高幅度较大,导致根系游离态腐胺含量较高,而叶片乌氨酸脱羧酶(ODC)和S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶(SAMDC)活性提高幅度较大,导致叶片游离态亚精胺(Spd)含量较高;根系游离态DAO和PAO活性显著低于叶片,其细胞壁结合态PAO活性显著高于叶片.与低氧胁迫处理相比,低氧胁迫下外源添加GABA处理的甜瓜幼苗叶片和根系中GABA和谷氨酸含量均显著提高,而GAD活性显著降低;精氨酸、鸟氨酸、甲硫氨酸含量的提高促使多胺合成酶活性显著提高,从而诱导多胺含量显著增加,DAO和PAO活性显著降低.     

外源γ-氨基丁酸对低氧胁迫下甜瓜幼苗活性氧代谢的影响

以甜瓜品种‘西域一号’幼苗为材料,采用营养液水培方法,设置正常通气(对照)、正常通气+GABA(5mmol.L-1)、低氧胁迫、低氧胁迫+GABA(5mmol.L-1)4个处理,研究了外源γ-氨基丁酸(GABA)对正常通气和低氧胁迫下甜瓜幼苗活性氧代谢的影响。结果表明:与正常通气处理相比,低氧胁迫处理导致甜瓜幼苗体内O2.-产生速率和H2O2、MDA含量显著增加,同时SOD、POD、CAT、APX、GR等抗氧化酶活性和抗氧化物质AsA、GSH含量显著提高。低氧胁迫下外源GABA能显著提高甜瓜幼苗叶片SOD、CAT、APX、GR等酶活性和AsA、GSH含量,降低了植株体内O2.-产生速率和H2O2、MDA含量;而正常通气条件下添加外源GABA处理对甜瓜幼苗活性氧代谢的影响较小,仅CAT、GR活性和AsA、GSH含量显著提高,而H2O2、MDA含量显著降低。结果证明,添加外源GABA可以通过显著提高低氧胁迫下抗氧化酶活性和抗氧化物质含量来降低甜瓜幼苗活性氧积累,维持其细胞膜结构稳定性,从而有效减轻低氧胁迫对甜瓜幼苗的伤害。     

生菜硝酸还原酶基因的克隆及高氮水平下外源γ-氨基丁酸对其表达和叶片硝酸盐含量的影响

硝酸还原酶(NR)是硝酸盐代谢的关键酶。该研究在成功克隆生菜NR基因的同时,进行了高氮水平下外源γ-氨基丁酸(GABA)对生菜叶片NR基因表达和NO3--N含量的研究。结果表明:(1)生菜NR基因(GenBank登录号为KP122207)序列长1 791bp,编码585个氨基酸残基,蛋白保守结构域含钼辅蛋白超家族、细胞色素b5超家族和FNR超家族;生菜NR基因与菊苣NR基因亲缘关系最近,序列一致性为93%,与烟草、甜菜、黄瓜、大豆等NR序列的一致性均在80%以上。(2)高氮水平下外源2.5mmol/L GABA处理生菜可诱导NR基因上调表达,并显著提高了生菜叶片NR、亚硝酸还原酶(NiR)、谷氨酸脱羧酶(GAD)活性和NH4+-N含量,降低了NO3--N、NO2--N含量;虽然NO3--N含量与NR、GAD、NiR活性、NO2--N、NH4+-N含量均呈显著相关关系,但与NR活性的相关系数最高且达极显著水平。研究认为,高氮水平下外源GABA可通过诱导NR基因上调表达、增强相关酶活性来影响无机氮代谢,从而降低了生菜叶片硝酸盐含量,其中NR在该过程中发挥着至关重要的作用,为生产中GABA的施用及降低叶菜类蔬菜硝酸盐含量提供了理论依据。     

NaCl胁迫下外源γ-氨基丁酸对黄瓜幼苗生长和活性氧代谢的影响

以黄瓜(Cucumis sativusL.)品种津绿3号为材料,采用营养液水培法,研究了外源γ-氨基丁酸(GABA)对NaCl胁迫下幼苗生长和活性氧(ROS)代谢的影响.结果表明,NaCl胁迫处理显著抑制了幼苗的生长,叶片抗氧化酶活性、活性氧含量显著提高;营养液添加GABA处理不但缓解了NaCl胁迫对幼苗生长的抑制作用,且叶片SOD、POD和CAT活性显著高于NaCl处理,而O-·2产生速率、MDA含量却显著低于NaCl处理;5 mmol·L-1GA-BA处理缓解NaCl胁迫对幼苗伤害的效果好于2.5 mmol·L-1GABA处理.表明NaCl胁迫下,GABA参与了黄瓜幼苗活性氧的代谢过程,对增强幼苗耐盐性有重要作用.     

γ-氨基丁酸对低氧胁迫下甜瓜幼苗多胺代谢的影响

以‘西域一号’甜瓜为试验材料,采用营养液水培法,研究了低氧胁迫下外源添加γ-氨基丁酸(GABA)对甜瓜幼苗多胺代谢的影响.结果表明：与通气对照相比,低氧胁迫处理的甜瓜幼苗谷氨酸脱羧酶(GAD)活性和GABA含量显著提高,同时多胺合成酶活性提高诱导多胺含量显著增加,但二胺氧化酶(DAO)和多胺氧化酶(PAO)活性也显著提高;根系精氨酸脱羧酶(ADC)活性提高幅度较大,导致根系游离态腐胺含量较高,而叶片鸟氨酸脱羧酶(ODC)和S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶(SAMDC)活性提高幅度较大,导致叶片游离态亚精胺(Spd)含量较高;根系游离态DAO和PAO活性显著低于叶片,其细胞壁结合态PAO活性显著高于叶片.与低氧胁迫处理相比,低氧胁迫下外源添加GABA处理的甜瓜幼苗叶片和根系中GABA和谷氨酸含量均显著提高,而GAD活性显著降低;精氨酸、鸟氨酸、甲硫氨酸含量的提高促使多胺合成酶活性显著提高,从而诱导多胺含量显著增加,DAO和PAO活性显著降低.     

低剂量激光处理促进神经干细胞增殖

神经干细胞(neural stem cell,NSC)是脑内新生细胞的源泉,周期性地在脑内两个重要区域分裂:脑室和海马。当中枢神经系统(central nervous system,CNS)损伤后,受损神经元胞外微环境含有大量阻止神经再生的因子,导致神经干细胞增殖能力下降。低剂量激光处理(low-level laser treatment,LLLT)作为一种无损伤的新型物理疗法,能调节机体的多种生物学功能,为神经干细胞增殖提供一种潜在的治疗方法。我们研究发现低剂量弱激光处理可以促进小鼠海马区的神经干细胞增殖,并且促进神经干细胞分化为新生的神经元,这一研究可以成为神经再生的一种新手段,将为低剂量激光处理治疗阿尔兹海默症在临床上的应用奠定基础。     

外源γ-氨基丁酸（GABA）对低氧胁迫下甜瓜幼苗根系GABA代谢及氨基酸含量的影响

采用水培法,通过准确控制营养液溶氧浓度,研究了外源γ-氨基丁酸（GABA）对低氧胁迫0~8 d ‘西域一号’甜瓜幼苗根系GABA代谢及氨基酸含量的影响.结果表明：与通气对照相比,低氧处理的甜瓜幼苗正常生长受到严重抑制,其根系谷氨酸脱羧酶（GAD）、谷氨酸脱氢酶（GDH）、谷氨酸合成酶（GOGAT）、谷氨酰胺合成酶（GS）、丙氨酸氨基转移酶（ALT）、天门冬氨酸氨基转移酶（AST）活性以及GABA、丙酮酸、丙氨酸、天冬氨酸含量均显著提高,而谷氨酸和α 酮戊二酸含量在处理4~8 d均显著降低.与低氧处理相比,外源GABA处理有效缓解了低氧胁迫对幼苗根系生长的抑制作用,同时甜瓜根系内源GABA、谷氨酸、α-酮戊二酸、天冬氨酸含量显著提高,但GAD、GDH、GOGAT、GS、ALT、AST活性在整个处理过程中均显著降低,丙酮酸和丙氨酸含量也显著降低.低氧同时添加GABA和γ-乙烯基 γ-氨基丁酸（VGB）处理显著降低了低氧胁迫下GABA的缓解效应.低氧胁迫下外源GABA被植物根系吸收后,通过反馈抑制GAD活性维持较高的Glu含量,保持植物体内碳、氮代谢平衡,维持正常生理代谢,从而缓解低氧胁迫对甜瓜幼苗的伤害.     

γ-氨基丁酸浸种对番茄种子及幼苗耐盐性调节的生理机制

以番茄‘金棚一号’为材料,研究了外源γ-氨基丁酸(GABA)浸种处理对NaCl胁迫下种子萌发及幼苗生长和生理代谢的影响。结果显示:(1)NaCl胁迫显著抑制了番茄种子的萌发和胚根生长,同时导致番茄幼苗体内活性氧(O2.-、H2O2)大量积累,膜脂过氧化程度加重,幼苗叶片光合系统Ⅱ活性显著降低,幼苗的生长受到严重抑制。(2)外源GABA浸种能够显著提高盐胁迫下番茄种子的萌发和胚根的生长,并以10.00mmol.L-1 GABA浸种处理效果最好。(3)外源GABA浸种处理显著提高了NaCl胁迫下番茄幼苗根系和叶片抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性,降低了活性氧(O2.-、H2O2)的产生和膜脂过氧化程度,通过维持较高的光合系统Ⅱ活性,促进了幼苗的生长及生物量积累,但GABA的缓解效应存在较大的浓度差异,其中以10.00mmol.L-1 GABA处理效果较好。研究表明,10.00mmol.L-1 GABA浸种处理能够通过促进番茄种子萌发和幼苗生长来缓解盐胁迫的伤害。     

盐胁迫下番茄砧木对嫁接苗生物量、氨基酸含量和活性氧代谢的影响

为探讨砧木对提高番茄嫁接苗耐盐性的作用机理,以耐盐性较敏感的‘中杂9号’(S)为接穗,耐盐性较强的‘OZ-006’(R)为砧木,采用劈接法形成嫁接苗(RS)以及接穗自嫁接苗(SS)、砧木自嫁接苗(RR)3个试验材料,在175 mmol·L^-1 NaCl处理下测定植株生长、Na⁺积累、氨基酸含量和活性氧代谢的变化。结果表明: NaCl胁迫导致番茄幼苗的盐害指数和Na⁺含量均显著提高,幼苗生长速率和叶绿素含量显著降低,但不同嫁接苗的类型差异显著,在盐害表型上表现为SS>RS>RR的规律。NaCl胁迫诱导嫁接苗的叶片和根系总氨基酸含量显著提高,其中RR、RS叶片有9种、根系有8种氨基酸含量显著高于对照,以脯氨酸含量变化最为显著,而SS叶片中仅有2种、根系中仅有4种氨基酸含量显著高于对照;幼苗间的氨基酸含量呈现RR>RS>SS的规律,RR、RS叶片的氨基酸含量分别比SS叶片上升了32.8%、16.6%,根系分别比SS上升了53.1%和32.5%。NaCl胁迫造成活性氧代谢的变化,幼苗叶片和根系的抗氧化酶活性、超氧阴离子产生速率、丙二醛含量均显著提高,以RR叶片和根系中抗氧化酶活性的增幅最大,其次为RS;SS和抗氧化酶活性的增幅最小,品种间活性氧水平表现为SS>RS>RR。综上,砧木通过抑制Na⁺向上运输、提高氨基酸水平和抗氧化酶活性缓解了盐胁迫对嫁接苗的伤害,但不同砧穗组合的耐盐性差异较大,以RR的耐盐性最强,其次为RS,SS最弱。因此,番茄嫁接苗的耐盐性主要受砧木耐盐性的影响,其次为接穗,同时,其与番茄体内的氨基酸和活性氧代谢调控密切相关。