干旱胁迫对水稻水分利用效率的影响

通过特殊自然干旱胁迫的方法,研究不同干旱胁迫对水稻的水分利用效率（ＷＵＥ）的影响,在一定供水量时,水稻的ＷＵＥ随供水量的增加而下降,但水稻旱种时,却因供水量过低,干旱胁迫严重,ＷＵＥ值为最低。不同品种的水稻ＷＵＥ存在较大的差异,抗旱性强的品种具有较高ＷＵＥ,因此选用具有较高ＷＵＥ的品种,是水稻节水栽培的关键。     

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。     

干旱、盐和低温胁迫对水稻幼苗脯氨酸含量的影响

以三叶期的水稻幼苗为材料,研究了干旱（－０．６ＭＰａ ＰＥＧ模拟）、盐（０．１５ｍｌ／Ｌ ＮａＣｌ）和低温（６℃）胁迫下,不同水稻品种脯氨酸积累的变化。结果表明,干旱、盐和低温胁迫下稻苗均可积累脯氨酸,且随着胁迫时间的处长而加剧。在同一胁迫条件下,耐性强的品种脯氨酸积累较少,而敏感品种脯氨酸积累则较多。脯氨酸的积累不宜作为稻苗抗逆性的筛选指标。     

花生ASR基因家族特性及其对干旱和盐胁迫的响应

【目的】探究花生ASR基因家族特性及在干旱和盐胁迫响应中的作用,为花生抗旱抗盐新品种的培育提供潜在的基因位点。【方法】通过生物信息学方法对花生ASR家族进行全基因组水平鉴定以及基本特性分析,并借助转录组数据分析其在200 mmol/L NaCl及模拟干旱PEG处理下的表达变化。【结果】（1）通过分析花生栽培种狮头企参考基因组,鉴定到7个花生ASR基因,pI为5.34~6.98,蛋白脂肪系数为23.77~56.84,GRAVY值均为负值,表明这7个蛋白均是亲水性蛋白;（2）AhASR3与AhASR7基因表达模式相似,转录水平较高,基因结构及蛋白结构域和保守基序的位置和数量较相似,motif 5、6、9仅存在于AhASR3与AhASR7蛋白中;（3）AhASR1、AhASR5及AhASR2的启动子区域有干旱诱导MYB转录因子的结合位点,AhASR1、AhASR2及AhASR4的启动子区发现有ABA响应元件;（4）花生盐胁迫处理转录组分析结果显示AhASR2、AhASR3及AhASR7在200 mmol/L NaCl处理后根部出现较明显转录上调;（5）模拟干旱PEG处理转录组数据分析结果显示AhASR1、AhASR3、AhASR4及AhASR7在PEG处理4 h和8 h后,转录水平出现2倍以上上调。【结论】明确花生ASR家族基因和蛋白的基本特性,并鉴定可能参与盐胁迫和干旱胁迫响应的ASR基因,为进一步培育耐盐耐旱花生品种提供重要的目标基因。     

酸枣生理生化特性对干旱胁迫的响应

以3年生酸枣为试材,通过盆栽控水试验法研究干旱胁迫条件下酸枣生理生化特性的响应规律.结果表明:随着干旱胁迫梯度的加大、干旱时间的延长,酸枣叶中可溶性糖、游离脯氨酸(PRO)、超氧阴离子自由基及抗坏血酸(AsA)含量累积,呈现持续上升的变化趋势;重度干旱下可溶性糖积累量高于CK 171.74％,且差异显著(P＜0.05);超氧阴离子自由基含量增加了5.77倍(P＜0.05),对细胞膜的氧化损伤加剧;PRO含量在重度干旱时最高,达到1 733.23 μg/g,是CK组的12.68倍(P＜0.01);抗坏血酸含量最高为813.10mg/100g.FW,增加了158.07％(P＜0.01).可溶性蛋白含量呈现先上升后下降的变化趋势,在中度干旱时含量最高9.99 mg/g,增加了2.11倍(P＜0.05);叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)及叶绿素总量呈下降的变化趋势,Chl a降低了31.08％ (P ＜0.05),Chl b降低了37.99％ (P ＜0.01),叶绿素总量降低了33.68％(P＜0.05);干旱对Chl a、Chl b的影响程度不同,导致Chl a/Chl b变化异常;类胡萝卜素含量在干旱胁迫前期上升,增加了37.72％,后期下降,降低了18.94％ (P ＜0.05).     

沙地云杉生态型对干旱胁迫的生理生态响应

采用干旱胁迫处理不同生态型沙地云杉幼苗,对其主干高生长、丙二醛(MDA)、脯氨酸和叶绿素含量进行了测定．结果表明,沙地云杉幼苗高生长明显受到干旱胁迫的抑制,绿果型沙地云杉在水分条件良好的情况下,高生长迅速,明显高于紫果型沙地云杉．随着干旱胁迫强度的增强,其高生长受抑制的程度高于紫果型沙地云杉．红果型沙地云杉处于二者之间．同时干旱胁迫也影响沙地云杉生长进程,使得其封顶时间提前一个多月．MDA含量无论在叶还是根中呈上升趋势,只是在土壤含水量在10％左右出现轻度胁迫时略有下降;叶片中MDA含量明显高于根中;从不同生态型来看,紫果型沙地云杉体内MDA含量高,绿果型低且具有较大的变化幅度．脯氨酸含量随干旱胁迫强度增加而增加;绿果型沙地云杉根部脯氨酸含量在处理4之前高于另外两种生态型．叶绿素的变化规律,紫果型和红果型沙地云杉基本相同,只是红果型含量略微低于紫果型．其叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量都是开始逐渐升高;随着胁迫强度增加,叶绿素含量下降;绿果型沙地云杉叶绿素含量总体上都呈下降趋势,只有叶绿素b含量在胁迫初期有所增加．从叶绿素a／b值出现下降趋势,但不同生态型表现不一样．绿果型沙地云杉由最高下降到最低,紫果型沙地云杉下降幅度较小,红果型介于二者之间．表明不同生态型沙地云杉抗旱能力不同,紫果型>红果型>绿果型．     

拟南芥转录因子GRAS家族基因群响应渗透和干旱胁迫的初步探索

GRAS家族是一类植物特有的转录调控因子,已有报道表明该家族基因在植物生长发育和光信号转导过程中具有重要作用.目前在拟南芥(Arabidopsis thaliana)基因组中已鉴定了33个GRAS家族基因.利用功能基因组学和生物信息学手段,通过基因芯片数据挖掘和基因功能预测,对拟南芥GRAS家族基因在渗透和干旱胁迫过程中的应答模式进行了初步探索,提出了一类响应渗透胁迫和干旱胁迫的拟南芥GRAS家族基因.以SCL13为例,利用基因芯片相关性和GO分析,对其在渗透胁迫信号转导过程中可能的调控机制进行了预测和分析.这一研究将为阐明GRAS家族基因参与水分胁迫的分子机制提供新的思路,同时也为植物抗逆分子育种提供候选基因.     

换锦花和中国石蒜对干旱胁迫的生理响应

以2种春出叶石蒜属植物中国石蒜和换锦花为材料,通过盆栽控水试验,以适宜水分(最大持水量的75%~80%)为对照,设置干旱胁迫(最大持水量的35%~40%)处理,研究干旱胁迫对其幼苗生理生化指标的影响,以明确2种植物的耐旱特性。结果显示:(1)换锦花和中国石蒜幼苗叶片相对含水量(RWC)和叶绿素a、b含量均随着干旱胁迫时间的延长而降低。(2)换锦花可溶性糖含量和脯氨酸含量均随着干旱时间的延长表现出持续增加的趋势,而中国石蒜则表现出先升高后降低的趋势。(3)换锦花和中国石蒜幼苗叶片TBARS含量和相对电导率总体上呈增大趋势,并在干旱末期达到最大值;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均呈现出先上升后下降趋势。(4)换锦花和中国石蒜幼苗叶片净光合速率(Pn)、胞内二氧化碳浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)随着干旱胁迫时间延长均有不同程度下降。研究表明,在土壤干旱胁迫条件下,换锦花和中国石蒜幼苗叶片在水分生理、光合特性、渗透调节物质和抗氧化酶活性等方面表现出一定的差异,其中换锦花较中国石蒜表现出较强的耐旱性,且具有明显的优势。     

外源一氧化碳对干旱胁迫下水稻幼苗抗氧化系统的影响

以水稻(Oryza sativa L.) 品种‘D奇宝优1号'幼苗为材料,采用20%聚乙二醇(PEG-6000)模拟水分胁迫,研究外源一氧化碳(CO)对干旱胁迫下水稻幼苗抗氧化能力的影响,以探索CO提高水稻幼苗抗旱性的机制.结果显示,CO供体高铁血红素(Hematin,H)显著降低干旱胁迫下水稻幼苗叶片质膜相对透性和丙二醛(MDA)含量,提高脯氨酸和可溶性蛋白的含量,不同程度地促进叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的活性,而CO清除剂血红蛋白(Hemoglobin,Hb)则逆转CO供体对干旱胁迫下水稻幼苗氧化损伤的缓解效应.由此表明,外源CO能通过调整保护酶活性和渗透调节物质含量来提高水稻幼苗的抗氧化能力,有效增强其抗旱性.     

干旱高温胁迫下转基因水稻的生理变化

用PEG-6000、38℃及PEG-6000+38℃胁迫处理携带谷胱甘肽转移酶(GST)和过氧化氢酶(CAT1)的转基因水稻和非转基因水稻(Oryza sativa L.cv中花11), 并比较分析了二者在胁迫下的生理指标和抗氧化酶活性变化.结果显示,在单一PEG及PEG和高温复合胁迫下,植株生长、光合参数和相对含水量的降低幅度及H2O2和MDA(malon dialdehyde)的积累量在非转基因水稻与转基因水稻之间都有显著差异.在这2种胁迫下,转基因水稻的可溶性糖含量及CAT和POD (Peroxidase) 活性与非转基因水稻也有显著差异.这些结果表明,谷胱甘肽转移酶(GST)和过氧化氢酶(CAT1)的表达减轻了转基因水稻在单一干旱及干旱+高温复合胁迫下的伤害.     

Retracted: Screening of candidate genes and fine mapping of drought tolerance quantitative trait loci on chromosome 4 in rice (Oryza sativa L.) under drought stress

Due to severe water resource shortage, genetics of and breeding for DT (drought tolerance) in rice (Oryza sativa L.) have become one of the hot research topics. Identification of grain yield QTLs (quantitative trait loci) directly related to the DT trait of rice can provide useful information for breeding new drought‐resistant and water‐saving rice varieties via marker‐assisted selection. A population of 105 advanced BILs (backcross introgression lines) derived from a cross between Zhenshan97B and IRAT109 in Zhenshan97B background were grown under drought stress in a field experiment and phenotypic traits were investigated. The results showed that in the target interval of RM273‐RM255 on chromosome 4, three main‐effect QTLs related to panicle length, panicle number, and spikelet number per panicle were identified (LOD [logarithm of the odds] > 2.0). The panicle length‐related QTL had two loci located in the neighboring intervals of RM17308‐RM17305 and RM17349‐RM17190, which explained 18.80% and 20.42%, respectively, of the phenotypic variation, while the panicle number‐related QTL was identified in the interval of RM1354‐RM17308, explaining 11.47% of the phenotypic variation. As far as the spikelet number per panicle‐related QTL was concerned, it was found to be located in the interval of RM17308‐RM17305, which explained 28.08% of the phenotypic variation. Using the online Plant‐GE query system, a total of 13 matched ESTs (expressed sequence tags) were found in the target region, and of the 13 ESTs, 12 had corresponding predicted genes. For instance, the two ESTs CB096766 and CA765747 were corresponded to the same predicted gene LOC_Os04g46370, while the other four ESTs, CA754286, CB000011, CX056247, and CX056240, were corresponded to the same predicted gene LOC_Os04g46390.     

络合型含铁材料对砷胁迫下水稻生理生化特性及砷累积的影响

土壤重金属与农产品质量息息相关.本研究通过设置砷胁迫条件下水稻种植盆栽试验,分析络合型含铁材料不同施用时期和不同施用量对水稻SPAD值、抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性以及水稻砷吸收、累积的影响.结果表明,砷胁迫对水稻SOD、POD、CAT活性有着不同程度的抑制作用,添加络合型含铁材料可以降低水稻MDA含量,缓解砷对水稻光合作用和SOD、POD、CAT活性的抑制;同时能减少水稻对土壤砷的吸收和累积.与移栽前添加络合型含铁材料相比,选择水稻孕穗期前添加络合型含铁材料,水稻砷吸收的抑制效果较好;水稻植株地上部砷含量与络合型含铁材料的添加浓度呈显著负相关,孕穗期前添加0.2 g·kg-1络合型含铁材料对水稻植株砷的吸收抑制效果最好,水稻植株地上部砷含量降低59.22%.     

低磷营养胁迫下水稻化感抑草潜力的变化特性及其作用机理

在低磷(0.5 mg·L^-1) 营养胁迫下,运用生理生化方法分析了化感水稻PI312777（PI）与非化感水稻Lemont (Le) 对稗草抑制作用潜力的变化特性及其内在机理.结果表明,在低磷营养胁迫下,化感水稻品种PI对受体稗草根干重的抑制能力明显提高,在处理后的5 、10和15 d,其对稗草地下部干重的抑制率分别增加了5.64%、3.89%和12.13%,增加幅度比非化感水稻品种Le显著.生理生化分析结果表明,与正常营养条件相比,用低磷营养下生长的化感水稻PI的根系分泌物处理稗草5、10和15 d,受体稗草叶片中POD活性的促进率分别提高了20.19%、15.47%和6.68%,吲哚乙酸氧化酶活性的促进率分别提高了18.08%、17.71%和12.50%,硝酸还原酶活性的抑制率分别增加了13.89%、18.60%和2.10%. 在低磷营养胁迫下,化感水稻通过抑制受体植物的硝酸还原酶活性,影响其对氮营养的吸收,同时显著提高了吲哚乙酸氧化酶活性,减缓了受体稗草的生长速度,提高了其抑草作用潜力.     

栽培稻旱胁迫叶片相关性状的遗传解析

利用籼稻窄叶青8号(ZYQ8)和粳稻京系17(JX17)衍生的加倍单倍体(DH)群体127个株系,2002年在杭州采用田间断水法栽培,在水分胁迫下,对叶片的卷叶、相对含水量和电导率3个性状进行了评价和QTL分析。结果表明,3个性状在DH群体中均存在双向超亲分离,接近正态分布,受数量性状基因的控制;检测到影响这些性状的6个QTL,其中卷叶3个(qLR—1,qLR—5和qLR—11)、相对含水量2个(qRWC—1和qRWC—6和电导率1个(qERC—6）。旱胁迫时,目测卷叶方便易行,适于对大批品种或资源筛选,对抗旱栽培稻品种的筛选和利用具有一定的指导意义。     

水稻对低剂量UV-B辐射胁迫的分子应答研究

采用mRNA差异显示技术,分析了水稻幼苗受低剂量UV-B辐射的mRNA表达丰度差异,获得了18个差异片段,其中15个差异片段在表达水平上有差别,1条为被抑制表达,而UV—B诱导特异表达的为2条．将这2条片段进一步回收、重扩增发现确为特异带型．对其中的一个差异片段RUVB2进行序列测定和国际互联网查询结果表明,该序列位于Oryza sativa第10染色体的OSJNBb0091N21BAC上(登录号：AC091122),且该cDNA片段与水稻的3个EST序列有95％以上的同源性,而与其它序列同源性较低．     

Calcineurin B-like interacting protein kinase OsCIPK23 functions in pollination and drought stress responses in rice （Oryza sativa L.）

Droughtis very harmful to grain yield due to its adverse effect on reproduction,especially on pollination proeess in rice.However,the molecular basis of such an effect still remains largely unknown.Here,wereport the role of amember of CBL(Calcineurin B-Like)Interacting Protein Kinase(CIPK)family,OsCIPK23,in pollination and stress responses in dee.Molecular analyses revealed that it is mainly expressed in pistil and anther but up-regulated by pollination,as well as by treatments of various abiotic stresses and phytohormones.RNA interference-mediated suppression of OsCIPK23 expression significantly reduced seed set and conferred a hypersensitive response to drought stress,indicating its possible roles in pollination and drought stress.In consistent,overexpression of OsCIPK23 induced the expression of seVeral drought tolerance related genes.Taken together,these results indicate that OsCIPK23 is a multistress induced gene and likely mediatesa signaling pathway commonly shared by both pollination and drought stress responses in rice.     

Intergeneric somatic hybridization of rice (Oryza sativa L.) and barley (Hordeum vulgare L.) by protoplast fusion

An intergeneric somatic hybrid was obtained upon fusion of protoplasts of rice and barley. Protoplasts isolated from suspension cultures of rice cells were fused by electrofusion with protoplasts that had been isolated from young barley leaves. Some of the resultant calli formed green spots and shoots. Only one shoot formed roots, and it was subsequently successfully transferred to soil in a greenhouse. Its morphology closely resembled that of the parental rice plant. Cytological analysis indicated that the plant had both small chromosomes from rice and large chromosomes from barley. Southern hybridization analysis with a fragment of the tryptophan B (trpB) gene revealed both a rice-specific band and a barley-specific band. Mitochondrial (mt) and chloroplast (cp) DNAs were also analyzed using the same method. The plant was shown to contain novel mitochondrial and chloroplast sequence rearrangements that were not detected in either of the parents. Received: 5 March 1997 / Revision received: 4 September 1997 / Accepted: 13 September 1997     

低温胁迫对水稻幼苗不同叶龄叶片叶绿素荧光特性的影响

以‘蜀恢162’(‘Shuhui 162’)、‘糯89-1’(‘Nuo 89-1’)、‘蜀恢162/糯89-1’(‘Shuhui 162/Nuo 89-1’)、‘奇妙香’(‘Qimiaoxiang’)和早黄矮(‘Zaohuang’ai’)5个水稻(Oryza sativa L.)品种(系)为研究对象,采用叶绿素荧光成像系统研究了低温(4℃)胁迫对水稻3叶期幼苗不同叶龄叶片叶绿素荧光特性的影响。结果表明:经低温胁迫处理后,5个水稻品种(系)幼苗3个叶龄叶片的各叶绿素荧光参数变化有明显差异,其中第一叶的各项参数均降至0。经低温处理后5个水稻品种(系)幼苗3片叶片的PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)均明显小于对照(25℃),其中第一叶的降低幅度最大、第三叶最小。经低温胁迫处理后,5个水稻品种(系)幼苗第三叶的非光化学淬灭系数(qN)均显著大于对照,耐冷性品种‘糯89-1’幼苗第二叶的qN较对照显著增大,而其他水稻品种(系)幼苗第二叶的qN均显著小于对照;‘糯89-1’幼苗第二叶的光化学淬灭系数(qP)较对照略有增大,第三叶的qP显著大于对照;‘早黄矮’幼苗第三叶的qP也大于对照但差异不显著,而其余水稻品种(系)幼苗第二叶和第三叶的qP均显著小于对照。经低温胁迫后5个水稻品种(系)幼苗3片叶片的PSⅡ最大相对电子传递速率(rETRmax)和半饱和光强(Ik)均显著小于对照;除‘糯89-1’幼苗第三叶外,5个水稻品种(系)幼苗3片叶片的快速光响应曲线初始斜率(α)也均显著小于对照,总体上第一叶的rETRmax、Ik和α下降幅度最大、第三叶最小。研究结果揭示:受低温胁迫后,叶片自身生理差异是导致水稻幼苗不同叶龄叶片受伤害程度不同的主要因素。     

水稻OsFAD2、OsFAD6的克隆及其家族成员对非生物胁迫的响应

植物中的不饱和脂肪酸由脂肪酸去饱和酶(Fatty acid desaturase, FAD)合成, 它在植物的生长发育以及植物非生物胁迫方面起着重要的作用。文章采用RT-PCR方法, 从水稻日本晴(Oryza sativa L.)中克隆了分别与FAD2、FAD6同源的脂肪酸脱氢酶序列, 命名为OsFAD2和OsFAD6。OsFAD2的ORF为1 167 bp, 推测其编码蛋白含有388个氨基酸, 等电点为8.17, 分子量为52.24 kDa, C端有内质网定位序列; OsFAD6的ORF长度为1 365 bp, 推测编码454个氨基酸的蛋白质序列, 分子量44.35 kDa, 等电点为9.24, 推测N端38个氨基酸为叶绿体导肽。两者都具有膜整合脂肪酸去饱和酶特有的3个组氨酸簇。RT-PCR分析表明, OsFAD2和OsFAD6在水稻所有器官中都表达, 在叶中表达量为最高。在水稻FAD基因家族中, 叶中OsFAD2、OsFAD6 的mRNA对低温不响应, 而OsFAD7和OsFAD8的 mRNA在低温下上升。水稻叶中OsFAD2、OsFAD6、OsFAD3和OsFAD7的mRNA表达具有昼夜节律性, 在光照下表达量低, 而在随后的黑暗中表达量高, OsFAD6和OsFAD7 mRNA表达的昼夜节律性可能与水稻幼苗叶片中NADPH量的改变有关。     

水稻类病斑突变体的生理与遗传分析

从全基因组水平上筛选获得了10个籼稻和8个粳稻类病斑(lesion resembling disease,lrd27-44)突变体.从突变体性状受环境影响敏感程度可以分为环境钝感型和环境敏感型.从发育进程可以分为全生育期类病斑型,营养生长阶段起始类病斑型和生殖生长阶段起始类病斑型.病斑的光诱导表明病斑由受光信号激发的程序性细胞死亡引起,而不受损伤诱导.对其中4个突变体lrd32,lrd39,lrd40和lrd42的遗传分析结果表明,这些类病斑性状由1或2对隐性基因控制.两个突变体lrd37和lrd40表现出对白叶枯病菌的广谱抗病性,有关基因定位克隆正在进行中.