盐分、变温和激素处理对盐生植物异子蓬异型性种子萌发及成苗的影响

利用培养皿种子萌发及土壤盆栽方法对新疆特有藜科1年生盐生植物异子蓬(Suaeda aralocaspica)在不同盐分(NaCl和Na2SO4)、变温(4～30℃)和激素(GA3)处理下的种子萌发及成苗行为进行了研究.结果表明:异子蓬2种种子在NaCl和Na2SO42种盐胁迫下的萌发和休眠特性表现出明显差异,其中黑色种子的萌发率比褐色种子低;黑色种子属于非深度生理休眠,可分别通过15/30℃变温处理、4℃低温层积30 d及用800mg·L-1赤霉素处理促进其萌发;盐处理及温度变化对褐色种子的出苗率和成苗率影响显著,对黑色种子则不明显,说明黑色种子萌发存在着持续性的缓萌机制,有利于其形成持久种子库,以上特性均显示出其对初春盐生环境的适应性.     

藜磷酸肌醇5-磷酸酶基因(CaP5P)的表达分析和胁迫响应检测

植物通过多种信号途径感知外界环境变化,从而引发一系列的信号级联反应,其中磷脂信号途径起着重要的作用。本研究从藜盐胁迫差减文库中获得了一个EST05序列,利用RT-PCR检测了其在非生物胁迫下表达趋势,显示EST05序列在非生物胁迫下的表达有升高。随后利用RACE技术获得其全长编码序列,测序结果显示其与蓖麻(Ricinus communis) 的磷酸肌醇5-磷酸酶基因(P5P)的同源性达56%,遂将其命名为CaP5P。最后过量表达CaP5P在拟南芥中初步验证了功能,转基因植株表现对盐胁迫耐受性降低的趋势,呈现负调控的特征。本研究对磷酸肌醇5-磷酸酶基因功能的初步研究为磷脂信号途径中负调控组分的分析提供了参考依据。     

藜异型性种子后代植株盐响应生理机制

种子异型性是植物适应异质生境的重要策略,异型性对后代植株的影响值得深入研究。以具有种子异型性的荒漠植物藜为材料,测定了异型种子后代植株在不同浓度(0,50,300 mmol/L)Na Cl胁迫下的表型及与耐盐相关的生理指标变化,探讨了异型种子后代植株之间对盐胁迫生理响应机制的差异。结果显示,褐色种子后代植株在各浓度盐胁迫下的表型(株高、分枝数)均优于黑色种子。对其生理指标测定结果显示,褐色种子植株除电导率显著低于黑色种子植株外,氧化损伤指标(氧自由基、丙二醛含量)及抗氧化酶(SOD、CAT、POX)活性、抗氧化剂(Car、As A)含量、渗调物质(可溶性糖、脯氨酸、甜菜碱)含量等在两者之间无明显差异。研究结果暗示,藜异型性种子后代植株的早期生长表型在盐胁迫下所产生的差异可能是由种子胚的大小及萌发快慢差异所导致,而这种差异并未引起盐胁迫下两种植株抗氧化系统响应的差异。     

大麦与油菜种皮特异启动子表达模式的比较

启动子位于转录起始位点上游并能特异性地结合RNA聚合酶,其作为调控序列驱动外源基因在异源植物中表达,从而实现转基因的高效性,具有时空表达特异性的启动子对获得有效转基因植物及产物具有重要意义。为了解种皮特异启动子的表达模式,该研究基于前期报道的序列,通过同源克隆的方法分别从大麦和油菜中克隆获得Gerb和Bntt两个种皮特异性启动子,并对其进行生物信息学分析,构建了Gerb::GUS和Bntt::GUS植物表达载体并转化拟南芥,通过组织化学染色观察了GUS的表达情况。结果表明:两种启动子序列中都含有多拷贝种皮特异表达启动子元件以及多种胁迫诱导响应元件;转基因拟南芥幼苗期,大麦Gerb种皮特异启动子驱动GUS全株表达且子叶和下胚轴较真叶和根中表达量高;油菜Bntt种皮特异启动子表达较弱;成株期,Gerb在不同组织(叶片、茎、花序和角果)中均有表达,未显示组织特异性;Bntt仅在叶片及角果维管束中有微弱表达。在各种非生物胁迫下,Gerb表达模式未发生显著变化,而Bntt仅在盐胁迫下显示很强的角果和种子特异性表达,其他胁迫未见明显表达。以上结果显示,大麦种皮特异性启动子Gerb和油菜种皮特异性启动子Bntt在时间和空间表达模式上存在差异,这对今后选择种皮特异启动子具有参考作用,但其具体机制仍需进一步研究验证。     

盐胁迫下盐桦生理响应的变化分析

对组织培养获得的盐桦（Belula halophila）苗在盐胁迫下的生理指标和解剖结构进行了分析,结果显示,随着盐浓度的增加,植物叶片相对含水量逐渐降低;脯氨酸（Pro）含量逐渐增加;叶片丙二醛（MDA）含量和过氧化氢酶（CAT）活性大小存在相关性,在50～200mmol／L盐胁迫下,植物的CAT活性是递增的,200mmol／LNaCl处理时达到最高,同时叶片MDA含量在50～200mmol／L盐处理时变化不明显;CAT活性在300mmol／LNaCl处理时突然降低,此时叶片MDA含量大;植物叶片和根的离子含量测定表明,在盐胁迫下K^＋／Na^＋比值逐渐降低,叶片中K^＋含量始终高于Na^＋含量;石蜡切片和扫描电镜发现盐桦茎、叶中有晶体状物质存在,通过X-ray分析表明这种晶体含有C,O,Ca元素,相关的细胞成分化学实验进一步确定其结晶体的成分。     

准噶尔盆地荒漠灌丛对融雪水空间分布的反馈初探

温带荒漠的积雪沿灌丛始融,并以灌丛为中心形成融雪漏斗,导致融雪水向灌丛基部汇集。观测资料表明:通过灌丛对融雪水分布的反馈,使灌丛周围的沙层含水量明显增加,为裸沙区的152.1-228.9％,从而提高融雪水的利用率并改善灌丛自身的供水条件,对荒漠植被的分布格局亦起一定影响。     

藜科植物藜和灰绿藜实时荧光定量PCR内参基因的选择

选择合适的内参基因是实时荧光定量PCR(qRT-PCR)研究的关键,目前对藜科耐盐(盐生)植物胁迫相关基因的表达分析中所用内参基因的报道较为有限.该研究利用GeNorm、NormFinder和BestKeeper 3个内参基因分析软件,对已选择过的β-TUBULIN、β-ACTIN、GAPDH 3个常用候选内参基因进行了比较分析,筛选出在NaCl和PEG胁迫下藜和灰绿藜中表达相对稳定的内参基因.结果表明:GeNorm、NormFinder内参软件分析在NaCl和PEG胁迫下,GAPDH是藜和灰绿藜中均共同稳定表达的内参基因,同时在藜和灰绿藜中也有各自表达较稳定的内参基因,β-ACTIN在藜中稳定表达,β-TUBULIN则在灰绿藜中稳定表达.对相同科不同种的植物内参基因表达差异进行比较,内参基因在相同科中具有相同稳定表达的内参;对相同胁迫下两种不同植物内参基因表达稳定性进行分析,内参基因的选择需根据实际的实验材料和实验条件而定.基于3个分析软件对以上3个常用内参基因的分析结果,初步确定了在藜科植物藜和灰绿藜中相对稳定的内参基因,为藜和灰绿藜胁迫相关基因的定量表达分析提供了参考依据.     

新疆短命植物小拟南芥耐盐性的初步研究

利用种子萌发及石蜡切片等方法对新疆短命植物小拟南芥(Arabidopsis pumila)在盐胁迫下种子的萌发率及植株生长发育的变化进行了研究,结果显示:(1)盐胁迫对小拟南芥种子萌发具有抑制作用,当去除盐分后,部分种子能够重新萌发.(2)盐分影响幼苗的形态及内部结构,低盐(50 mmol/L)时,幼苗基生叶较大且数量增加;叶中栅栏组织细胞大,排列舒展;根中导管数量明显增多,植株生长健壮而旺盛;而较高盐(150 mmol/L)时,叶片变小增厚,色深绿,底部叶变黄白色,叶中栅栏组织细胞窄小,排列紧密;根中导管数急剧下降,植株生长受到明显抑制.(3)盐胁迫对成株期植株的高度、花序轴长、角果数等性状都有显著影响,但在NaCl浓度达500 mmol/L时,植株仍然存活且有一定的结实率,显示此时的耐盐性比萌发期和幼苗期有显著提高.研究表明,小拟南芥从幼苗至成株期耐盐性逐渐增强,该特征与其对自然生存环境的适应相关.     

新疆短命植物小拟南芥(Arabidopsis pumila)种子萌发特性及其生态适应性

通过显微结构及不同处理条件下种子萌发率的观察,对早春短命植物小拟南芥(Arabidopsis pumila)种子萌发特性及影响因素进行了研究,并对其生态适应性进行了讨论。结果表明:(1)温度和光照变化对自然生境和温室收获种子的萌发率影响均不显著,说明此种群在前期萌发阶段对光、温不敏感;(2)自然生境中采收的小拟南芥种子萌发率显著低于温室收获种子,说明环境条件的变化对短命植物种子的发育具有重要作用,可显著改变种子的萌发行为;(3)赤霉素使自然生境收获种子胚活性增强从而对萌发有较大促进作用,可使萌发率增加50%以上;(4)对种皮进行各种机械损伤处理使得种皮松弛或透气,可以显著提高自然生境种子的萌发率(超过70%);(5)盐和干旱胁迫对种子萌发均具有明显的抑制作用,但复水后部分被抑制种子可重新萌发,显示盐和干旱胁迫可导致种子产生浅度休眠。结合小拟南芥自然生存环境及本研究的结果,显示其种子萌发特性与生境具有高度适应性。     

环境因素对短命植物抱茎独行菜抽薹开花节律的影响

以新疆十字花科典型早春短命植物抱茎独行菜(Lepidium perfoliatum L.)为材料,分别在不同环境、不同土壤基质及不同春化时间下栽培,以探讨环境因素对抱茎独行菜抽薹开花的影响。结果表明:抱茎独行菜种子在蛭石∶珍珠岩(3∶1)中的出苗率显著高于营养土和自然生境土壤,基质对抱茎独行菜植株是否抽薹无显著影响,但影响其抽薹的早晚及结实特性;人工4℃春化对3种不同栽培环境中于阳台生长植株的抽薹有明显促进作用,而对培养室及户外环境中栽培植株是否抽薹无显著影响;抱茎独行菜抽薹开花对光照和温度的响应最明显,光照时间由短变长与苗期一定时间的低温之间的相互作用是促使抱茎独行菜抽薹开花的关键因素。