不同年龄油蒿抗旱性的研究

油蒿(Artemisia ordosica)是植物固定沙丘的优良植物之一。进一步研究不同年龄油蒿的抗旱性具有重要的意义。本研究于1988年9月底和1989年10月初,在腾格里沙漠东南缘包兰铁路沙坡头站植物固沙区进行。分别选择在1964年秋(25A),1981年秋(8A)和1988年春(2A)栽的三种年龄油蒿生长区,定点定株,测定以下生理指标:用压力泵法测定当年生枝水势Ψ,用 F-M4冰冻     

植物抗旱性中的补偿效应及其在农业节水中的应用

在论述植物补偿效应存在类型和研究范畴的基础上,详细评述了植物抗旱性中根系形态结构功能及地上部干物质积累、产量和水分利用效率方面的补偿效应及其影响因素,并对植物抗旱作用中补偿生长的可能生理学机制作了探讨。同时,对补偿效应在提高农业水分利用效率中的应用进行了讨论     

Genetic Transformation of Tobacco with the Trehalose Synthase Gene from Grifola frondosa Fr. Enhances the Resistance to Drought and Salt in Tobacco

Trehalose is a non-reducing disaccharide of glucose that functions as a protectant in the stabilization of biological structures and enhances the tolerance of organisms to abiotic stress. In the present study, we report on the expression of the Grifolafrondosa Fr. trehalose synthase (TSase) gene for manipulating abiotic stress tolerance in tobacco (Nicotiana tabaccum L.). The expression of the transgene was under the control of two tandem copies of the CaMV35S promoter and was transferred into tobacco by Agrobacterium tumefaciens EHA105. Compared with non-transgenic plants, transgenic plants were able to accumulate high levels of products of trehalose, which were increased up to 2.126-2.556 mg/g FW, although levels were undetectable in non-transgenic plants. This level of trehalose in transgenic plants was 400-fold higher than that of transgenic tobacco plants cotransformed with Escherichia coli TPS and TPP on independent expression cassettes, twofold higher than that of transgenic rice plants transformed with a bifunctional fusion gene (TPSP) of the trehalose-6-phosphate (T-6-P) synthase (TPS) and T-6-P phosphatase(TPP) of E. coil, and 12-fold higher than that of transgenic tobacco plants transformed the yeast TPS1 gene.It has been reported that transgenic plants with E. coil TPS and/or TPP were severely stunted and had morphological alterations of their roots. Interestingly, our transgenic plants have obvious morphological changes, including thick and deep-coloured leaves, but show no growth inhibition; moreover, these morphological changes can restore to normal type in T2 progenies. Trehalose accumulation in 35S-35S:TSase plants resulted in increased tolerance to drought and salt, as shown by the results of tests on drought, salt tolerance, and drought physiological indices, such as water content in excised leaves, malondialdehyde content, chlorophyll a and b contents, and the activity of superoxide dismutase and peroxidase in excised leaves. These results suggest that transgenic plants transformed with the TSase gene can accumulate high levels of trehalose and have enhanced tolerance to drought and salt.     

抗逆调节转录因子DREB1B基因转化多年生黑麦草的研究

以逆境诱导型启动子rd29B为驱动,分别构建了含有抗逆调节转录因子DREB1B基因的表达载体pBAC123、pBAC128,选择标记为bar基因.用高压氦气基因枪PDS1000/He分别将表达载体和p35SIH3导入多年生黑麦草(Lolium perenne)品种Topgun成熟胚的愈伤组织.经除草剂Bialaphos抗性筛选和植株再生,获得了62株转基因植株.经PCR、Dot-blotting分子检测,DREB1B基因已整合到多年生黑麦草部分转基因株系的基因组中.用5种不同浓度的除草剂涂抹黑麦草叶片,非转基因植株表现为不抗,而转基因植株最高可以抗135~200 mg/L.脯氨酸含量测定表明,使用15%PEG8000处理后,转基因植株的叶片脯氨酸含量比非转基因植株提高1倍左右.经25 d人工温室干旱处理,有5棵转基因植株存活;复水后,有3棵植株恢复正常生长.结果表明,利用逆境诱导型启动子(rd29B)来增强外源DREB1B基因的表达,能显著改良黑麦草的抗旱能力.     

水分胁迫和杀真菌剂对黄顶菊生长和抗旱性的影响

利用盆栽试验研究水分胁迫下AM真菌对黄顶菊生长和抗旱性的影响,揭示黄顶菊入侵过程中的微生物学机制。以苯菌灵为杀真菌剂,在土壤相对含水量为120%、80%、40%和20%条件下,分别设灭菌和不灭菌两种处理。结果表明,水分胁迫显著降低了黄顶菊株高、干重和主根长,而对AM真菌侵染率无显著影响。施用苯菌灵显著降低了菌根侵染率、叶片保水力、保护酶活性、可溶性糖和可溶性蛋白含量,提高了MDA含量。不灭菌处理下黄顶菊植株对土壤有效N和有效P的利用率较高,且植株全N、P含量显著高于灭菌处理,菌根贡献率随土壤相对含水量降低而逐渐提高,重度胁迫分别是渍水条件下的1.84和1.88倍。土壤水分状况和AM真菌的交互作用对黄顶菊生物量和生理指标影响显著。AM真菌共生能够促进黄顶菊根系对土壤水分和矿质营养吸收,改善植物代谢活动,提高抗旱性。实验结果为黄顶菊合理防控措施的制定提供了依据,同时作为丛枝菌根的基础性研究也具有重要的意义。     

宁夏10种观赏灌木叶片解剖结构及其抗旱性综合评价

采用显微制片技术,对宁夏10种主要灌木树种叶片的解剖结构进行了观察,分别测定了叶片厚度、上下角质层厚度、栅栏组织、海绵组织、气孔密度等15个与抗旱性相关的指标,并对15个指标进行主成分分析,用隶属函数法对10种灌木的抗旱性进行了综合评价。结果表明:10种灌木的叶片具有典型的旱生结构,大多数具有表皮毛,且具有明显的角质层结构;上、下表皮细胞及叶肉细胞排列紧密。15个指标在各灌木树种间的差异均极显著,其中叶片厚度、上角质层、栅栏组织厚度、气孔密度和主脉维管束直径为叶片旱性结构的主要因子。通过5个主要因子的综合评价,10种灌木的抗旱性大小顺序依次为:沙冬青>花棒>蒙古莸>金叶莸>互叶醉鱼草>蒙古扁桃>鞑靼忍冬>葱皮忍冬>金花忍冬>台尔曼忍冬。     

不同苗龄沙地柏抗旱生理特性比较研究

以相同来源的1、3、5年生沙地柏幼苗为材料,采用室内生长池人工控水模拟不同干旱胁迫条件,对10个抗旱相关生理指标进行考察,探讨沙地柏苗龄对其抗旱特性影响。结果表明:（1）沙地柏叶片的保水力、细胞膜透性、RuBP羧化酶活性在胁迫前不同苗龄间差异显著,而叶片相对水分亏缺、气孔导度等指标不同龄苗间差异不显著。（2）在干旱胁迫条件下,随土壤含水量的降低,不同苗龄沙地柏的叶片水分亏缺、气孔导度差异一直不显著,而其净光合速率、蒸腾速率、水分利用率、胞间CO₂浓度在6.78%土壤水分含量时出现显著差异;当土壤水分含量降低到4.52%时,不同苗龄的叶片光量子效率也出现显著差异。（3）各苗龄组随着干旱胁迫的加剧,5年生沙地柏净光合速率、RuBP羧化酶活性、光量子效率显著低于1年生沙地柏,而其胞间CO₂浓度显著高于1、3年生沙地柏,并且其气孔导度、蒸腾速率随土壤水分含量降低而下降的幅度最大,水分利用率增加幅度比1、3年生的更多。研究表明,不同苗龄沙地柏幼苗抗旱性指标对干旱胁迫的响应程度存在差异,抗旱指标对苗龄的稳定性不同;干旱胁迫条件下低苗龄沙地柏比高苗龄的生长势更强,更有生命活力,但高苗龄沙地柏对水分胁迫的适应能力强于低苗龄;另外,在进行抗旱鉴定时,试验苗木年龄最好一致,抗旱鉴定指标选取也需考虑其对材料年龄的敏感性及稳定性。     

枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）cspB基因转化烟草（Nicotiana tabacuum）的研究

细菌冷休克蛋白cspB是原核生物RNA的分子伴侣,含有原始型的冷休克结构域,具有与核酸结合功能,可以防止RNase对mRNA的降解,也能纠正mRNA的折叠错误.为了寻找作物改良的潜在基因资源,从枯草芽孢杆菌XS-01基因组中克隆出cspB基因,并与pBI121构建成pBI121-cspB植物表达载体.利用叶圆盘转化法转化烟草,通过卡那霉素筛选和PCR、Southern杂交鉴定5个转化体株系.除TN010外,其他转基因株系在外观形态与野生亲本的没有差别,但TN001和TN011育性降低,TN010和TN012则完全丧失育性.干旱处理结果表明,转基因植株在土壤水分恢复后10d,其平均单株干物质质量较之野生亲本的显著增加;叶片光合速率测定结果表明,在干旱处理时,转基因植株和对照亲本叶片光合速率均显著下降,在土壤水分恢复后,转基因植株的光合速率能快速恢复,但对照亲本的恢复缓慢.实验结果说明,cspB能够促进植物细胞从逆境伤害中快速恢复功能.     

平欧杂种榛叶片解剖结构的抗旱性研究

为研究平欧杂种榛在新疆干旱地区的生态适应性,以新疆伊犁察布查尔县种质资源汇集圃内的38个品种(系)平欧杂种榛为试验材料,采用石蜡制片法,应用光学显微技术测定了叶片上表皮厚度、下表皮厚度、叶片厚度、主脉厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、栅栏组织厚度/海绵组织厚度(栅海比)、栅栏组织结构紧密度和海绵组织结构疏松度等9个抗旱相关的解剖结构特征参数,并进行统计分析和抗旱性综合评价。结果表明:(1)不同品种(系)主脉厚度、上下表皮厚度、叶片厚度、栅栏组织厚度和海绵组织厚度均表现出极显著水平差异,叶片上表皮厚度、下表皮厚度、叶片厚度、栅栏组织厚度和海绵组织厚度之间呈极显著相关和显著相关关系。(2)主成分分析表明,第1、2、3主成分的特征值分别为3.109、2.614和1.884,前3个主成分的累计贡献率达84.52%,基本能概括所有指标的主要信息。(3)采用聚类分析法将38个材料分成5大类;隶属函数法综合评价抗旱能力显示,材料84-48、81-21、84-310、F-03、B-11、85-162的抗旱性较强,材料85-127、85-88、B-21、80-4的抗旱性较差。     

籼粳稻杂交衍生RIL系的苗期抗旱性评价

为鉴定籼粳稻杂交衍生系的苗期抗旱性,以课题组自育的高代抗逆品系ZD15为母本、籼稻品种IR29为父本,以及杂交衍生的重组自交系群体120份为试验材料,利用PEG-6000对各材料苗期进行干旱胁迫处理,测定根长、根冠比、地上部鲜重、地下部鲜重、地上部干重和地下部干重;利用PEG-6000对各材料芽期进行干旱胁迫处理,测定芽鞘长和芽长。采用主成分分析和隶属函数法对各材料的抗旱性进行综合评价,根据综合抗旱D值可将122份材料分成3类,D值在0.201～0.400之间的有33份,属于不抗旱材料;D值在0.401～0.600之间的有79份,属于中等抗旱材料;D值在0.601～0.800之间的有10份,属于抗旱材料。利用D值进行逐步回归分析,结果表明根长、根冠比、地上部鲜重、地下部鲜重、地上部干重、地下部干重、芽鞘长和芽长8个性状均可作为水稻苗期抗旱性的评价指标。本研究筛选出的抗旱材料,可作为育种中间材料进一步培育,或作为育种资源加以利用,以丰富本区水稻育种的资源库。