钠盐和氯盐胁迫下胡杨木质部汁液ABA、离子浓度和叶片气体交换的变化

研究了渗透胁迫和盐胁迫下一年生胡杨(Populus euphratica Oliv.)幼苗的木质部汁液脱落酸(ABA)、离子浓度及叶片气体交换的变化.PEG 6000 (溶液渗透势 -0.24 MPa)、50 mmol/L含钠离子的盐溶液 (NaNO3∶NaHCO3∶NaH2PO4=5∶4∶1, pH 6.8, 渗透势 -0.24 MPa)和50 mmol/L含氯离子的盐溶液 (KCl∶NH4Cl=1∶1, 渗透势 -0.24 MPa) 3种处理都显著降低了苗木的净光合速率(Pn)和蒸腾速率(TRN),但盐处理植株的TRN高于PEG处理的苗木.木质部汁液ABA的浓度在PEG处理后1 h达到峰值,之后开始下降,降到对照水平后又逐渐回升.盐处理苗木的ABA也是在处理开始后就迅速升高,但之后ABA水平明显高于PEG处理的植株.结果显示,渗透胁迫和离子胁迫都能提高胡杨木质部汁液ABA的浓度: 盐处理开始后ABA的迅速升高主要是渗透胁迫的作用,而此后离子胁迫(Na+和Cl-)对ABA水平的提高具有重要作用.钠盐处理对胡杨净光合速率和蒸腾速率的抑制作用高于氯盐处理,其木质部汁液中较高水平的ABA和盐离子(Na+和Cl-)是可能的原因.钠盐处理苗木的盐离子(Na+和Cl-)水平高于氯盐处理,主要是由以下两方面的原因所致: (1)细胞膜上的Ca2+被Na+所取代, 增加了膜的透性; (2)胡杨根细胞液泡对Na+的区隔化能力较弱(与区隔Cl-相比).另外,盐胁迫下胡杨能保持对营养元素K+、Ca2+和Mg2+的吸收,这也是其抗盐性强的重要原因.     

盐胁迫条件下杨树盐分与甜菜碱及糖类物质变化

以抗旱耐盐性强的胡杨（Populus euphratica) 和非抗盐的群众杨（P.popularis 35-44'）为实验材料,研究了盐胁迫条件下盐分与甜菜碱,还原糖,蔗糖以及水溶性糖等细胞相容溶质的动态变化,两种杨树在盐处理期间表现出明显差异;群众杨下部叶片首先表现出盐害症状,处理后两周苗木上部叶片也出现盐害并脱落,而胡杨在试验期间仅下部叶片发黄脱落,盐处理15天后落叶量仅为16％,群众杨盐害症状的出现主要是由叶片中盐离子的大量累积所致。与之比较,胡杨拒吸Na^ 的能力及控制Cl^-转运的能力均优于群众杨。另外,胡杨的耐盐性强于群众杨也与其有机溶质的变化有关,受到盐胁迫后胡杨根叶中甜菜碱浓度显著提高,在处理后15天达到最高值,特别是叶片中甜菜碱的浓度提高了243倍,达到1899．8umol/L,根中甜菜碱含量也增加了9倍,此外,盐处理后胡杨叶和根中的还原糖,水溶性糖和蔗糖含量均呈明显上升趋势,分别在第4天和第15天达到峰值,与胡杨相反,耐盐性弱的群众杨在盐胁迫期间,叶中甜菜碱和糖含量并无显著提高,根中糖分水平还明显降低,由此可以得出结论,胡杨渗透调节能力高于群众杨,是其耐盐性强的重要生理基础之一。     

NaCl胁迫下胡杨(Populus euphratica)和群众杨(P.popularis)抗氧化能力及耐盐性

在盐浓度逐渐提高的胁迫条件下,对抗盐的胡杨(Populus euphratica)和盐敏感的群众杨(P.popularis35~44)1年实生苗木叶片中Na 、Cl-水平、O2-.产生速率以及抗氧化酶:超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽还原酶(GR)的动态变化以及抗盐性进行了研究。结果表明,在盐浓度不断提高的胁迫条件下,群众杨叶片中Na 、Cl-浓度持续增加,盐胁迫18d时,群众杨叶中Na 、Cl-含量分别达到对照的17.8和14.6倍,此时O2-.产生速率也达到最高水平。而在盐胁迫期间,群众杨叶片SOD活性没有明显提高,CAT活性维持在对照水平以下,只有APX和GR活性在盐胁迫13~18d,即盐害症状出现前才有所上升,属于典型的盐害反应。胡杨与群众杨明显不同:在盐胁迫初期,胡杨叶片Na 、Cl-含量虽然没有明显的变化,但胡杨叶片中O2-.产生速率在盐胁7d时明显提高,SOD、APX、CAT活性也都先后相应上升,表明胡杨能响应盐胁迫并上调SOD、APX和CAT等保护酶类,降低盐诱导的膜脂过氧化,从而减少了电解质外渗,最终提高了树木的抗盐性。     

抗盐胡杨Na+/H+逆向转运蛋白基因PeNhaD1的功能

将胡杨Na /H 逆向转运蛋白基因PeNhaD1,分别转入对盐敏感的缺失质膜和缺失液泡膜Na /H 逆向转运蛋白基因的酵母突变菌株ANT3和GX1中。结果表明,在pH6.0、Na 浓度为80mmol/L(固体培养基)或400mmol/L(液体培养基)的条件下,转化具有目的基因的酵母ANT3具有更高的耐盐性,而将目的基因转化到突变株GX1时,却不能提高其耐盐性。实验结果说明PeNhaD1可能是通过编码质膜Na /H 逆向转运蛋白而提高酵母的耐盐性的,推测其在胡杨耐盐机制中的作用可能是提高拒盐性。     

秋茄KcRD22基因的克隆与功能分析

本文以用200 mmol/L NaCl处理24 h后的秋茄幼苗为材料提取秋茄叶片总RNA,利用RT-PCR方法克隆获得KcRD22基因的全长cDNA,通过构建pCAMBIA-2300-KcRD22过表达载体,利用农杆菌侵染的方式获得过表达KcRD22的烟草转基因株系,并对转基因株系的耐盐性做出初步分析.实验结果显示:KcRD22基因的ORF长1 131 bp,编码1个等电点为9.07、分子量为39.8 kD、由375个氨基酸组成的蛋白.PCR及RT-PCR鉴定结果表明,KcRD22基因已经分别整合到8株烟草的染色体中,并在两个株系中获得表达.对转基因烟草进行光合作用测定,结果显示100 mmol/L NaCl处理显著降低了野生型烟草的净光合速率,而转基因植株叶片的光合作用受到的影响较小.盐浓度达到200 mmol/L时,转基因植株及野生型烟草净光合速率都明显降低,但盐胁迫解除后,转基因烟草光合作用的恢复情况明显好于野生型烟草,说明KcRD22的过表达提高了烟草的抗盐性.本文初步确定了KcRD22基因对植物耐盐性的贡献,这为进一步深入研究该基因在耐盐机制中的功能奠定了良好基础.     

ATPase与植物抗盐性

本文综述了高等植物细胞ATPase在盐胁迫下的活性变化及其调控机制。V型H+_ATPase与细胞离子区隔化和植物抗盐性密切相关。盐胁迫提高抗盐植物液泡膜H+_ATPase活性,主要是通过增加V型H+_ATPase主要功能亚基的基因表达以及蛋白质合成。盐胁迫通常降低质膜H+-ATPase活性,很可能是由于酶蛋白质合成受阻,质膜H+-ATPase活性的变化与盐胁迫的强度和时间长短有关。此外,本文还对ABA和Ca2+-CaM等胁迫信号物质对ATPase活性的调控及其与植物抗盐性的关系进行了总结。研究ATPase对盐胁迫的响应和调控机制,有助于阐明植物的盐生境适应机制,也有利于植物的抗盐育种工作。     

胡杨果糖-1,6-二磷酸醛羧酶基因PeALD的克隆及耐盐性分析

胡杨(Populus euphratica Oliv)是优良的抗逆树种,有很强的耐盐碱性.前期胡杨转录组研究结果显示盐胁迫可诱导果糖-1,6-二磷酸醛羧酶基因(PeALD)转录上调,提示该基因可能对胡杨耐盐性方面有某种贡献.为分析PeALD基因在胡杨耐盐性中的作用,本研究以胡杨为材料,利用RT-PCR方法克隆了胡杨果糖-1,6-二磷酸醛羧酶基因的全长cDNA,通过基因转化法尝试在烟草中过量表达该基因,并对转基因株系的耐盐性进行初步分析.研究结果显示,克隆的cDNA编码果糖-1,6-二磷酸醛羧酶,ORF为1 177 bp,是由247个氨基酸编码的疏水性蛋白,理论等电点为6.84,分子量为26.79 kD.PCR与RT-PCR检测结果表明,外源的PeALD基因通过转化已经整合到烟草的染色体中,并在4个株系中得到较强的表达.转化株系表型筛选实验表明,在200 mmol/L NaCl的MS培养基中培养15 d后,野生型烟草植株无明显高生长,叶片全部黄化并萎缩;而转基因烟草高生长基本没有受到抑制,植株生长良好.说明在烟草中过表达PeALD使转化植株的耐盐性显著提高.光合数据结果显示,ALD基因能够降低盐胁迫对烟草叶片净光合速率的影响,可能是PeALD过表达加速了卡尔文循环的运转,提高了CO2的固定速率,进而促进了光合活性,通过光合作用促进碳的积累,利于呼吸作用和氧化磷酸化产生ATP,为维持跨膜质子浓度梯度提供能量,从而有可能促进质膜上的Na+/H+逆向转运,利于细胞质膜保持拒盐性.这些结果初步验证了PeALD基因的耐盐性功能,为进一步深入研究该基因在耐盐机制中的作用奠定了良好基础.     

NaCl胁迫下胡杨（Populus euphratica）和群众杨(P.popularis)抗氧化能力及耐盐性

在盐浓度逐渐提高的胁迫条件下,对抗盐的胡杨（Populus euphratica）和盐敏感的群众杨（P.popularis 35~44）1年实生苗木叶片中Na⁺、Cl^-水平、O₂^-•产生速率以及抗氧化酶：超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽还原酶（GR）的动态变化以及抗盐性进行了研究。结果表明,在盐浓度不断提高的胁迫条件下,群众杨叶片中Na⁺、Cl^-浓度持续增加,盐胁迫18d时,群众杨叶中Na⁺、Cl^-含量分别达到对照的17.8和14.6倍,此时O₂^-•产生速率也达到最高水平。而在盐胁迫期间,群众杨叶片SOD活性没有明显提高,CAT活性维持在对照水平以下,只有APX和GR活性在盐胁迫13~18d,即盐害症状出现前才有所上升,属于典型的盐害反应。胡杨与群众杨明显不同：在盐胁迫初期,胡杨叶片Na⁺、Cl^-含量虽然没有明显的变化,但胡杨叶片中O₂^-•产生速率在盐胁7d时明显提高,SOD、APX、CAT活性也都先后相应上升,表明胡杨能响应盐胁迫并上调SOD、APX和CAT等保护酶类,降低盐诱导的膜脂过氧化,从而减少了电解质外渗,最终提高了树木的抗盐性。     

反相HPLC离子对色谱法测定植物组织中的甜菜碱

A reverse phase ion-pair HPLC assay has been developed for screening glycinebetaine content in plant tissues in studies of its relation to salinity tolerance. Separation was performed on a 250 mm×4.6 mm stainless steel column (packed with 10 μm irregular-H) eluted with 50　mmol/L KH 2PO4 (pH 4.45) containing ion-pair agent 0.1% PIC B-8 (1-octane sulfonic acid, Waters). Detection was performed by UV absorbance at 192 nm. The recovery rate of glycinebetaine in tissue extracts ranged from 85% to 96%. Glycinebetaine concentrations in leaf and root of Populus euphratica and P.`popularis 35-44' varied between 0.06 and 0.75 μg/g fresh weight (FW) with higher values in leaf tissue. Glycinebetaine level in suspension cells of P. euphratica increased from 0.45 to 0.77 μg/g FW following NaCl stress. The main assay procedure described here offers a number of advantages over other methods of estimating betaines: a) It increases precision and accuracy as compared with the periodide. b) Using a reverse HPLC column thus it decreases the expense for purchasing special equipment (such as strong cation-exchange columns). c) It avoids the need to generate derivatives thus allows rapid assay for betaines. This technique is not, however, suitable for use on crude, unpurified extracts and an ion-exchange clean up procedure is required. In the author's experiment, the extracts were passed through a 5 mL column of Dowex 1×8 (100-200 mesh, OH- form, Sigma) in series with a second column of a 5 mL Dowex 50W×2 (50-100 mesh, H+ form, Serva). Bound betaine was recovered from Dowex 50W×2 with 10mL of 2mol/L NH4OH and the eluate was evaporated to dryness at 65℃ in vacuum. 1 mL solution for the HPLC elution was used for dissolving betaine samples before separation on column. 