二氧化硫增强拟南芥植株对干旱的适应性

以模式植物拟南芥为材料,研究SO_2对植物干旱适应性的影响。采用分光光度法检测植物干旱生理指标的变化,并用半定量RT-PCR技术分析了拟南芥热激基因和干旱响应基因的转录水平。研究发现:4周龄拟南芥植株暴露于30mg/m3的SO_2后,6—72h间叶面气孔开度显著低于对照并逐渐减小,在暴露48h和72h时,热激转录因子HsfA2和热激基因Hsp17.7、Hsp17.6B、Hsp17.6C转录上调,干旱响应基因DREB2A、DREB2B和RD29A表达增强;在SO_2熏气72h后进行干旱胁迫,干旱期间SO_2预暴露植株的叶片相对含水量高于非熏气干旱处理组,植株萎蔫程度比后者明显减轻,且SO_2预暴露植株的地上组织中可溶性糖和脯氨酸含量升高,超氧化物歧化酶活性提高,丙二醛含量降低。结果表明:SO_2能降低气孔开度、提高抗氧化能力、上调热激基因和干旱响应基因转录,并能促进干旱期间植物细胞内渗透调节物质的合成和积累,促使抗氧化酶活性提高,从而降低干旱胁迫对植株造成的氧化损伤,增强拟南芥对干旱的适应性。植物通过基因转录应答、酶活性改变、渗透调节物质积累等,在适应环境高浓度SO_2的同时,提高了对干旱的适应性。     

AhAO2转基因拟南芥植株抗旱生理分析

目的:研究AhAO2基因对拟南芥抗旱生理的影响.方法:以转AhAO2基因拟南芥(AO2 -1 -4、AO2 -3 -7、AO2 -8 -1)为实验材料,通过植物根长、相对含水量、气孔开度和抗氧化酶比活力指标的综合评定,分析超表达AhAO2基因对拟南芥抗旱生理的影响.结果:在PEG胁迫下,AO2 -1 -4、AO2 -3 -7、AO2 -8 -1植株体内相对含水量分别比野生型高2.1％、1.3％和1.6％;超表达植株AO2 -1 -4、AO2 -3 -7、AO2 -8 -1抗氧化酶POD酶比活力较野生型提高73.1％、66.2％和74.4％,SOD酶比活力较野生型提高64.6％、80.5％和43.1％.而野生型的气孔开度在正常生长和PEG胁迫的条件下均低于超表达拟南芥株系.AhAO2转基因植株可能通过提高抗氧化酶活性提升了抗旱能力.     

叶面喷施腐殖酸对小麦临界期干旱的生理调节作用的初步研究

临界期干旱使小麦后期分蘖不能成穗,总穗数减少,每穗的不孕小穗数增加,穗粒数减少,产量明显降低。临界期干旱时喷施腐殖酸类物质能使小麦叶片气孔开张度减小,蒸腾降低,水分消耗速度减慢,从而使小麦体内水势提高,叶片含水率上升,水分亏缺程度减轻;同时,叶绿素含量提高,下层叶片衰老推迟,根系活力保持较高,每穗粒数及千粒重都有增加。叶面喷施腐殖酸类物质有抗旱增产的作用。     

不同砧穗组合葡萄植株对部分根区干旱的生理生化响应

利用自制木箱对嫁接在3309C、420A和110R砧木上的玛瓦斯亚葡萄（M）进行双侧根区交替灌溉（AI）和单侧灌溉（UI）两种水分胁迫处理,以探讨不同葡萄砧穗组合对干旱的适应能力.结果表明：水分胁迫导致葡萄叶片ABA浓度大幅度增加,AI和UI的3种组合平均分别提高了267.5％和394.7％,而气孔导度和蒸腾速率显著下降.UI处理的3种组合叶片SOD和CAT活性显著增加,脯氨酸（Pro）含量极显著增加,且均以M/110R增幅较大,M/3309C增幅较小;而AI处理的SOD和CAT活性增加较小,但Pro含量显著增加.干旱胁迫导致葡萄叶片质膜透性、MDA和H₂O₂含量极显著增加,以M/3309C增加最多,M/110R增加较少.不同砧穗组合适应干旱逆境的能力主要取决于砧木品种,110R适应干旱逆境的能力强于420A和3309C,其对应的嫁接植株的生长量亦呈同样趋势.与根区单侧灌溉相比,双侧根区交替灌溉对植株造成的伤害较小,是可推广的节水灌溉方式.     

光对拟南芥微管蛋白基因表达的负调节作用

白光处理后拟南芥白化苗中的微管蛋白基因mRNA都有不同程度降低。白化苗中TUBI的mRNA量很高,连续用白光处理由化苗2－6h,TUB1mRNA降低。分析拟南芥幼苗根、下胚轴中的RNA发现根中TUBI基因转录水平不受白光影响。具子叶的下胚轴中TUB1基因转录水平受白光抑制。白先对TUB1基因表达的负调节具有组织特异性。     

湿度对变色秋海棠植株生长的调节作用

以变色秋海棠为材料,观测在不同空气湿度条件下栽培对植株生长的影响。结果表明:在平均湿度 75%的栽培环境,变色秋海棠的根系不太发达,茎的伸长生长明显,叶片大、质薄色浅、毛被较疏,叶柄长,以至 株高、冠幅增加;而在相对湿度60%以下略为胁迫的条件下,变色秋海棠的营养生长与上述指标对应相反。 由于相对湿度在变色秋海棠生长过程中的调节作用,导致变色秋海棠植株开展型和紧凑型两种观赏效果,可 根据需求,因地制宜采取不同的湿度调控进行栽培管理。     

二氧化硫胁迫导致拟南芥防护基因表达改变

研究SO2熏气对拟南芥细胞中mRNA和蛋白质表达的影响,分析植株对逆境胁迫的响应机制.结果表明,30 mg·m-3 SO2 熏气72 h后拟南芥地上组织中差异表达1倍以上的基因有494个,其中抗氧化酶、谷胱甘肽硫转移酶(GST)、硫氧还蛋白等多种与逆境生理关系密切的基因表达上调;2.5～30 mg·m-3 SO2 熏气可导致超氧化物岐化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)和GST的活性诱导性增高,SOD、CAT同工酶谱带特征改变.研究结果表明,SO2 胁迫能够诱导拟南芥中防护基因在mRNA和蛋白质表达水平的改变,这些基因的差异性表达可能对逆境生理过程有益.     

南方红豆杉对二氧化硫胁迫的生理响应

为探究南方红豆杉(Taxus chinensis var.mairei)对SO2污染的抗逆机理,本实验以1年生盆栽幼苗为材料,采用密闭箱静态熏气法,研究了不同质量浓度SO2(5、10、20和40mg·m-3)下对南方红豆杉主要逆境生理特性的影响。结果表明,随着SO2浓度的增加和熏气时间的延长,叶片受到不同程度的伤害,同时伴随着叶绿素a和叶绿素b的迅速下降,叶片质膜透性的急剧增加,丙二醛含量大幅度上升,可溶性糖和脯氨酸升高。在同一熏气时间下,随着SO2浓度的增加,SOD、POD、CAT、和APX活性呈现先升高后下降的趋势。在整个熏气时间段内,在5 mg·m-3SO2胁迫下,SOD和APX活性首先被诱导,而POD和CAT在10mg·m-3SO2下被诱导;在40 mg·m-3SO2浓度下,与对照相比,SOD、CAT、APX和POD活性显著下降。可以推断,在低于10 mg·m-3SO2浓度下,南方红豆杉通过自身的应激保护系统来提高对SO2的抗性,维持正常生长;南方红豆杉适用于SO2污染区的园林绿化。     

DELLA蛋白缺失对拟南芥干旱胁迫耐受性的影响

为探索DELLA蛋白缺失对拟南芥耐旱能力的影响,对拟南芥野生型Ler和DELLA蛋白缺失突变体della进行干旱处理,测定存活率、萌发率、离体叶片的失水率、脯氨酸、可溶性糖和丙二醛含量,并对发挥植物细胞脱水保护功能的胚胎晚期丰富蛋白编码基因LEA和ABA应答基因LOX3、COR15b、COR413的表达量进行了检测。结果表明:(1)干旱21d后复水,della突变体的存活率明显高于野生型Ler;(2)della突变体在含甘露醇的固体培养基上的萌发率显著高于Ler;(3)della突变体离体叶片的失水速率明显低于Ler;(4)干旱胁迫后,della突变体脯氨酸、可溶性糖和丙二醛含量的积累低于Ler;(5)干旱胁迫后,della突变体的LEA基因上调表达程度高于Ler,而ABA应答基因上调表达程度低于Ler。研究表明,DELLA蛋白的缺失有助于提高植物抗旱能力。     

黄连木对干旱胁迫的生理响应

研究了自然干旱条件下黄连木（Pistacia chinensis Bunge）的生理变化。结果表明,随土壤含水量的减少,叶绿素b含量、光合速率、叶片相对含水量与叶水势均下降;叶绿素a和可溶性糖含量、叶绿素a和b的比值及总叶绿素含量呈现上升的趋势;超氧化物歧化酶活性先升后降;丙二醛含量干旱胁迫前期升高,后期变化不明显;净光合速率、气孔导度和蒸腾速率随土壤含水量的减少逐步降低。气孔和可溶性糖含量都是影响黄连木光合速率的关键因子,干旱胁迫前12d光合速率主要受气孔限制,之后为非气孔限制。干旱胁迫前期渗透调节物质以可溶性糖为主,干旱胁迫较重时脯氨酸含量急剧升高,与可溶性糖同时起渗透调节作用。     

3种地被植物对二氧化硫胁迫的生理响应

该研究以3种地被植物蜂斗菜、峨眉附地菜和绵毛水苏为材料,采用人工模拟熏气方法,在0、5.71、11.43和17.14mg·m-3 SO2浓度水平下,测定了参试植物的外观受害症状以及和生理生化指标对SO2的反应,明确供试植物对大气污染的反应特性,为选择景观效果良好同时具有更好生态效应的地被植物提供依据。结果表明:(1)随着SO2浓度的增加,3种地被植物受伤害症状从重到轻依次为绵毛水苏峨眉附地菜蜂斗菜,它们的叶片叶绿素含量、叶液pH值不同程度下降,丙二醛含量、相对叶片电导率、可溶性糖含量、游离脯氨酸含量均不同程度上升,同时其SOD、POD、CAT活性被激活并显著增强。(2)隶属函数和主成分分析综合评定结果显示,3种地被植物对SO2抗性能力由强到弱的顺序为:蜂斗菜峨眉附地菜绵毛水苏,与其受伤害症状顺序相反。(3)依据SO2胁迫下叶片含硫量的分析发现,各植物对SO2的净化能力由高到低的顺序为:蜂斗菜绵毛水苏峨眉附地菜。研究表明,3种地被植物中的蜂斗菜对SO2的抗性及净化能力最强,能够通过自身应激保护系统来提高对SO2的抗性,维持正常生长,适宜在城市园林绿化中推广。     

拟南芥CBF1与植物对低温和干旱的抗性

对冷驯化过程中基因表达差异的认识,使抗冻基因(COR)的克隆及其功能的分析成为研究冷驯化过程的主要目标。在拟南芥和其他抗冻植物中,分离了许多COR基因,这些基因对植物抗冻起着非常重要的作用。在拟南芥COR调控的研究中,发现了CBF转录因子的基因家族,其中CBF1能调控一组COR基因的表达。近年来,在冷敏植物如番茄和玉米中也发现了CBF类似基因,拟南芥CBF1基因在转基因番茄中的过量表达提高了植株的抗寒和抗旱性。这一研究结果展示了拟南芥CBF1类似基因的应用可能为冷敏植物抗寒和抗旱性的品种改良提供一条新的途径。     

谷子对干旱胁迫的生理生态响应

干旱少雨严重限制了我国西北地区谷子的产量,为明确谷子响应干旱的生理特征,以干旱敏感谷子品种安04和不敏感品种豫谷1号以及xiaomi为材料,通过盆栽试验,研究了谷子不同生育期叶片光合参数、叶绿素含量、非结构性碳、β-淀粉酶基因表达对水分亏缺的响应。结果表明,正常水分条件下安04产量高于豫谷1号,干旱胁迫严重限制了两个谷子品种的产量形成,安04和豫谷1号分别减产71.2%和56.0%,豫谷1号产量显著高于安04。正常水分条件下,安04具有比豫谷1号更高的净光合速率（P<0.05）,干旱胁迫下,豫谷1号叶片净光合速率显著高于安04;叶片蒸腾速率结果同光合结果一致。干旱条件下,豫谷1号具有更高的叶片相对含水量。干旱胁迫显著降低了两个谷子品种花期的叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素含量,且安04降低幅度均大于豫谷1号。干旱胁迫均显著增加了豫谷1号拔节期和开花期的叶片可溶性糖含量,而安04叶片可溶性糖含量并没有发生显著性变化,同时干旱胁迫显著增加了豫谷1号β-淀粉酶基因SiBAM1的表达水平。施用β-淀粉酶活性抑制剂α-环糊精,xiaomi叶片可溶性糖及脯氨酸含量显著降低,进一步加重了干旱对xiaomi的生长抑制。综上所述,干旱胁迫诱导谷子β-淀粉酶基因表达和β-淀粉酶活性升高从而水解淀粉形成可溶性糖,高可溶性糖含量对谷子提高抗旱性起重要作用。     

藜对干旱胁迫的生理生化反应

干旱是植物最易遭受的胁迫之一,每年由于干旱胁迫给农业造成损失几乎相当于其他所有环境因子胁迫所造成的损失的总和。通过人工控制水分模拟干旱来研究生长期的藜对干旱胁迫的生理生化反应,以期望为干旱农业的高效生产提供理论依据。以盆栽的藜为材料,用控制浇水的方法分对照、轻度胁迫、中度胁迫、重度胁迫4个组,研究了不同程度干旱胁迫对藜叶片的水分状况、渗透调节物质、活性氧代谢以及内生保护系统的影响。结果表明:在干旱胁迫下,藜叶片相对含水量(RW C)、自由水含量(FW C)下降,束缚水含量(BW C)上升;可溶性糖、脯氨酸、K 、C a2 含量增加,表现出藜对适度干旱有一定的适应性。但重度干旱胁迫,O2.产生速率和丙二醛(M DA)含量显著提高,导致膜损伤,质膜透性上升;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性先上升,后下降;抗坏血酸(A SA)含量降低。过分干旱胁迫对藜会造成一定伤害。     

岩溶木本植物对干旱的生理生态适应

受全球气候变暖和季风气候影响,西南岩溶区年降水量及其在季节间的分配发生明显变化,无雨期频率和持续时间增加,且基岩风化严重,基质储水能力差,致使岩溶木本植物面临的季节性和地质性干旱加剧。该文通过参考相关文献分析结构性状和生理调节探讨岩溶木本植物如何适应地质性和季节性干旱。结果表明岩溶木本植物应对干旱的策略与其他干旱、半干旱区的植物大体一致,主要有抗旱和避旱两种策略:抗旱性植物一般具有比叶面积小、叶肉多汁、储水组织发达、细胞液浓度高等适应干旱的特征,可通过增加木材密度、增强木质部导管的抗栓塞性和提高水分利用效率以适应干旱; 避旱植物则可通过小而密的气孔和叶脉、发达的表皮毛、栅栏组织和维管束鞘等结构特征减少水分丧失,并可通过落叶、深根吸收深层水源和脱落酸(ABA)介导提早关闭气孔以适应干旱。虽然关于岩溶植物形态结构和生理调节对干旱适应机制的研究取得了一定进展,但仍然存在一些亟待解决的问题,例如:深入研究岩溶地区基岩水分状况及其对植物的贡献; 加强岩溶木本植物根系结构和生物量分配、树木构型及根际微生物与木本植物干旱适应的协同关系研究; 同时探索如何将岩溶植物生态适应研究成果应用于生产实践中,科学指导石漠化治理与生态修复。     

光地拟南芥微管蛋白基因表达的负调节作用

白光处理后拟南芥白化苗中的微管蛋白基因ｍＲＮＡ都有不同程度降低。白地中ＴＵＢ１的ｍＲＮＡ量很高,连续用白光处理白化苗２￣６ｈ,ＴＵＢ１ｍＲＮＡ降低。分析拟南芥幼苗根、下胚轴中的ＲＮＡ发现根中ＴＵＢ１基因转录水平不受白光影响。具子叶的下胚轴中ＴＵＢ１基因转录水平受白光抑制。白光对ＴＵＢ１基因表达的负调节具有组织特异性。     

拟南芥AtR8 lncRNA对盐胁迫响应及其对种子萌发的调节作用

长链非编码RNA (lncRNA)是一类长度大于200个核苷酸且不编码蛋白质的非编码RNA, 主要由RNA聚合酶II转录生成, 大量存在于生物体内并具有多种生物学功能。AtR8 lncRNA是拟南芥(Arabidopsis thaliana)中RNA聚合酶III转录的长链非编码RNA。前期研究发现, 水杨酸(SA)处理诱导萌发种子中AtR8 lncRNA的表达, AtR8 lncRNA缺失抑制SA胁迫下的种子萌发。进一步研究发现, AtR8 lncRNA转录区域内存在保守的盐胁迫响应元件(TCTTCTTCTTTA); NaCl处理抑制萌发种子中AtR8 lncRNA的表达; 与野生型相比, 高浓度NaCl处理明显抑制了atr8 (AtR8 lncRNA部分缺失型拟南芥)种子萌发。研究结果表明, AtR8 lncRNA在拟南芥种子萌发期的盐胁迫中起重要作用。     

拟南芥AtR8 lncRNA对盐胁迫响应及其对种子萌发的调节作用

长链非编码RNA(lncRNA)是一类长度大于200个核苷酸且不编码蛋白质的非编码RNA,主要由RNA聚合酶II转录生成,大量存在于生物体内并具有多种生物学功能。AtR8 lncRNA是拟南芥(Arabidopsis thaliana)中RNA聚合酶III转录的长链非编码RNA。前期研究发现,水杨酸(SA)处理诱导萌发种子中AtR8 lncRNA的表达, AtR8 lncRNA缺失抑制SA胁迫下的种子萌发。进一步研究发现, AtR8 lncRNA转录区域内存在保守的盐胁迫响应元件(TCTTCTTCTTTA); NaCl处理抑制萌发种子中AtR8 lncRNA的表达;与野生型相比,高浓度NaCl处理明显抑制了atr8 (AtR8 lncRNA部分缺失型拟南芥)种子萌发。研究结果表明, AtR8 lncRNA在拟南芥种子萌发期的盐胁迫中起重要作用。     

转ZjAPX基因拟南芥对NaCl、干旱胁迫的耐性研究

旨在探讨枣树抗坏血酸过氧化物酶基因ZjAPX在植物渗透胁迫中的作用。将ZjAPX基因转入到模式植物拟南芥,以野生型(WT)、转ZjAPX拟南芥株系T2为试材,进行不同浓度NaCl胁迫和干旱胁迫。结果表明,转基因株系的种子萌发、植株生长均优于野生型株系;荧光定量PCR检测转基因拟南芥植株在干旱和盐胁迫处理10 d后目的基因ZjAPX的表达量显著高于野生拟南芥,表明ZjAPX的高表达明显提高了植株的抗旱和耐盐性。