鹰嘴豆种质资源对Ascochyta rabiei的抗性评价及遗传多态性分析

以25 个鹰嘴豆品系为试验材料,通过叶面喷雾的方式进行Ascochyta rabiei菌悬液室内外人工接种,评价不同鹰嘴豆种质资源的抗病性;同时利用RAPD方法进行基因型鉴定,采用NTSYSpc 2.10t软件对分子标记结果进行遗传相似性的统计分析并建立各品系间的亲缘关系聚类图,探讨不同鹰嘴豆品系对A.rabiei抗性与遗传多态性间的关系。通过室内和田间鹰嘴豆抗A.rabiei鉴定结果综合分析表明：在25个鹰嘴豆供试品系中,“系选 03”和“216”品系均表现出稳定抗性特性;北园春品系表现出稳定中抗特性。通过RAPD多态性引物对这25 个供试品系进行PCR扩增,共获得129 个扩增条带,其中多态性条带共有67 条,多态性比例达51.94%,遗传相似系数为0.3731-0.9254。结合抗病性和遗传多态性,经方差分析表明,本研究所采用的鹰嘴豆品系对A.rabiei的抗性强弱与其遗传相似性之间无显著相关性。     

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.     

小麦盐胁迫相关基因的克隆与表达分析

采用RT-PCR方法,从小麦中克隆获得1个盐诱导小麦MYB类转录因子基因TaSIM（Triticum aestivum salt-induced MYB）,该基因cDNA全长1 213bp,具有1个831bp的开放阅读框,编码276个氨基酸,预测分子量约为29.903kD,等电点为10.12,推测的氨基酸序列中含有2个高度保守的SANT结构域。系统发生树分析表明,TaSIM与二穗短柄草XP₀03576185亲缘关系最近。半定量RT-PCR检测结果显示,TaSIM基因受盐胁迫诱导表达。亚细胞定位结果显示,TaSIM-hGFP融合蛋白定位于细胞核中。研究结果表明,小麦TaSIM基因编码的蛋白可能在细胞核内参与小麦对盐胁迫的应答反应。     

种衣剂对低温下棉花幼苗光合特性的影响

为研究种衣剂对低温下棉花幼苗光合特性的影响,以"新陆早57号"为材料,采用室内盆栽培养法,温度设置为10℃和18℃,胁迫时间为0、1、2、3d,分别从光合色素、光合气体交换参数以及叶绿素荧光动力学三方面探讨种衣剂对棉花幼苗低温伤害的缓解作用。结果表明:(1)与未包衣棉苗相比,种衣剂可提高低温胁迫下棉花幼苗的叶绿素a、b及类胡萝卜素含量,但在常温下种衣剂对棉苗的光合色素含量均无显著影响。(2)与未包衣棉苗相比,包衣棉苗在10℃和18℃处理3d后,净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)分别依次提高33.71%、52.00%、96.63%和38.57%、55.17%、103.42%,胞间二氧化碳浓度(C_i)分别降低了15.15%、11.12%。(3)与未包衣棉苗相比,包衣棉苗在10℃和18℃处理3d后,单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)分别增加了0.41%、1.56%,捕获用于还原Q_A的能量(TR_o/RC)和捕获用于电子传递的能量(ET_o/RC)分别增加了2.97%、0.47%和4.27%、1.67%,反应中心用于电子传递的激子与用来推动Q_A还原激子的比率(ψ_o)分别增加了0.18%、2.16%,吸收的光能用于电子传递的量子产额(Φ_(Eo))和性能指数(PI_(ABS))分别增加了2.25%、2.42%和19.32%、5.94%。研究认为,种衣剂包衣处理可以提高低温下棉花幼苗的光合色素含量、调节气孔开度,增强CO_2的固定能力和利用率,提高光合吸收及捕获的能量,并诱导光合能量合理分配,维持光合器官对光能的吸收、捕获、转化状况,从而减轻低温胁迫带来的伤害。     

高温胁迫对海岛棉光合生理及棉铃发育的影响

该试验于2018和2019年在新疆阿克苏地区阿瓦提县新疆农业科学院试验基地进行,采用田间搭设增温棚的方式于盛花期进行为期 3 d(H3)、6 d(H6)和 9 d(H9)的增温处理,以大田自然状态为对照(CK),研究花铃期增温对海岛棉光合生理及棉铃发育的影响。结果显示：(1)花铃期不同天数高温胁迫均导致棉铃对位叶蒸腾速率(T_r)、胞间 CO₂浓度(C_i)上升, 净光合速率(P_n)下降。(2)随着高温处理时间的延长,棉铃对位叶PSⅡ 的最大量子效率(F_v/F_m)、PSⅡ 的实际光量子产量(Φ_PSⅡ)、光化学淬灭(qP)、光合电子传递的相对速率(ETR)呈规律性降低趋势,而初始荧光(F_o)、非光化学淬灭(NPQ)呈上升趋势,且H3、H6和 H9 处理较CK差异显著(P<0.05),其中各参数快速上升或下降的阶段大多发生在高温持续3～6 d。(3)随着高温胁迫时间的增加,棉籽、纤维干物质量降低趋势明显;单株结铃数、单铃重、衣分、皮棉产量均呈显著下降趋势;高温还影响了棉铃发育,造成棉铃长度、体积减小。研究表明,在短期高温胁迫下,海岛棉铃对位叶光合能力的显著下降,主要是由非气孔因素导致的;持续高温胁迫导致PSⅡ的开放程度减小,电子传递能力下降,光合作用受到抑制,棉铃发育和产量构成因素均受到负面影响,最终导致产量降低。     

外源水杨酸对NaCl胁迫下棉花幼苗生长生理特性的影响

以‘中棉所41号’(耐盐品种)和‘中棉所49号’(中等耐盐品种)为试验材料,采用水杨酸(SA)浸种+叶面喷施复合处理,通过温室盆栽试验探究了0.60%NaCl胁迫下外源SA对棉花幼苗生长、渗透调节能力和抗氧化能力的影响。结果表明:(1)NaCl胁迫显著抑制了棉花幼苗的生长,外源SA处理下棉花幼苗的株高、叶面积、干物质质量、根系活力、根冠比均有升高,叶片中丙二醛(MDA)、可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)和脯氨酸(Pro)含量增加,叶片和根系中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性显著提高,且棉花幼苗根系的SOD、POD和CAT活性小于叶片,SA处理对棉花幼苗根系酶活力的提高幅度大于叶片。(2)SA浸种+叶面喷施复合处理对0.60%NaCl胁迫的缓解作用优于单独SA浸种处理,尤以0.05mmol·L~(-1)浸种+0.2mmol·L~(-1)叶面喷施处理最好。(3)两品种比较,SA对‘中棉所49号’的盐胁迫缓解作用大于‘中棉所41号’,且以棉花幼苗根系生长发育的表现最为显著;外源SA使‘中棉所41号’的根系活力提高10.58%~57.56%,‘中棉所49号’提高15.08%~80.48%。研究发现,外源SA能通过调控棉花幼苗的渗透调节和抗氧化能力来减轻细胞膜损伤,提高其耐盐性,但缓解效应在不同耐性品种和处理方式间存在明显差异。     

盐碱胁迫对海岛棉幼苗生物量分配和根系形态的影响

为探求海岛棉幼苗生物量分配和根系生长对混合盐碱胁迫的响应,探索海岛棉幼苗对混合盐碱胁迫的适应特点,以新疆阿克苏地区主栽海岛棉品种新海31号(XH31)、新海35号(XH35)、新海43号(XH43)及新海48号(XH48)为试材,采用NaCl、Na_2SO_4和NaCl、NaHCO_3以物质的量1∶1混合分别模拟中性盐混合盐(中性盐)和碱性盐混合盐(碱性盐)2种盐类型,总盐浓度(Na~+)0(CK)、120、180、240、300、360 mmol/L,对2种盐胁迫下不同浓度海岛棉幼苗生物量、根系长度、根系体积以及根系表面积等海岛棉幼苗根系形态特征指标变化差异以及不同茎级的根系形态特征进行了分析。结果表明,中性盐下,盐浓度在0—180 mmol/L时,对海岛棉幼苗的根系总长度、总表面积、总体积、总根尖数有显著的促进的作用或不显著的抑制作用,尤其盐浓度为120 mmol/L对海岛棉幼苗细根(0d0.5 mm)的长度有显著的促进作用;大于180 mmol/L后,随着盐浓度的增加各项根系参数均显著减小;碱性盐下,除新海31号的总根尖数、细根及中根根尖数在120 mmol/L的盐浓度下比CK增加,其余处理均随着盐浓度的增加再减小;地上部生物量、根系生物量及根冠比在两种盐下随着盐浓度的增加逐渐减小,减小程度也由小变大。低盐(120 mmol/L)环境能促进细根的伸长,使海岛棉幼苗可以更加多的吸收养分和水分,这是根系接触低盐环境时做出的响应,高盐环境对海岛棉幼苗造成较大的损伤。     

盐胁迫对海岛棉和陆地棉幼苗生长及生理特性的影响

采用盆栽法,以海岛棉(Gossypium barbadense)品种新海21号、新海34号和陆地棉(G.hirsutum)品种新陆早50号、新陆早57号为材料,探讨了盐胁迫下海岛棉和陆地棉植株的生长、叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率、抗氧化酶活性、渗透调节物质及丙二醛含量变化的差异。结果显示,随着盐浓度的增加,4个供试品种幼苗的生长、叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率均呈不同程度的下降,而过氧化物酶、超氧化物歧化酶及可溶性糖含量随着盐浓度的增加呈先增后降的趋势,脯氨酸和丙二醛含量均上升。不同品种之间,新海21号和新海34号受胁迫的影响程度小于新陆早57号和新陆早50号。在0.6%Na Cl胁迫下,海岛棉和陆地棉品种均表现出较好的耐盐性。而0.8%和1.0%的Na Cl胁迫对4个供试品种的生长抑制作用大,导致新陆早57号和新陆早50号幼苗生长缓慢、叶面积小、干物质积累少甚至死苗。在较高浓度的盐胁迫下,棉花品种幼苗第1片真叶展开受到显著抑制,可以作为棉花耐盐品种的筛选指标。     

棉花幼苗叶片光合特性对低温胁迫及恢复处理的响应

为研究低温逆境及恢复处理下棉花幼苗光合特性响应机制, 丰富棉花苗期在不同胁迫水平下的抗寒机制及为应对自然条件下突发的低温冷害提供理论依据, 以‘新陆早33号’ (冷敏感)及‘中棉所50号’ (高耐寒)两个品种为试材, 采用人工模拟低温方法, 研究不同温度和处理时间下棉花幼苗光合气体交换参数、光能转化及传递的表现和恢复能力, 并通过测定胁迫解除后叶片的光合光响应曲线来分析叶片对光环境的适应能力。结果表明, 在较低强度低温逆境(15 ℃或24 h胁迫)中, 叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、气孔限制值、胞间CO₂浓度、最大光化学效率、光适应下最大光化学效率、实际光化学效率、相对电子传递速率变化幅度较小, 且胁迫解除后可恢复正常, 此时叶片光系统II (PSII)光反应中心受损可逆, P_n下降主要因气孔闭合引起。随着胁迫强度增加, 各测试指标变化显著, 且恢复表现较差, 此时叶片PSII光反应中心光能吸收、转化和电子传递受到严重阻碍, P_n下降原因由气孔限制因素转变为非气孔限制因素。低温胁迫导致叶片对光辐射的利用能力下降, 随着胁迫温度降低, 叶片最大净光合速率、表观量子效率及光饱和点快速下降, 光补偿点及暗呼吸速率则呈上升趋势。低温胁迫可导致棉花幼苗叶片对光环境适应能力降低, PSII反应中心对激发能捕获、活跃化学能转化及光合电子传递速率快速下降, CO₂固定能力降低, 最终导致光合能力下降。强耐寒品种则能在低温逆境中保持较高的光能转化、电子传递和弱光利用效率, 亦可通过减少暗呼吸消耗和调整G_s降低幅度和速度来保持较高的光合速率, 提高恢复能力, 增强植株抗逆性。