微管的冷稳定性与植物抗寒性关系的研究

利用间接免疫荧光的细胞化学技术对番茄、黄瓜、菠菜、甜菜及小麦等不同抗寒性植物微管的冷稳性进行了比较研究。结果指出,不抗寒的喜温性植物番茄和黄瓜的气孔保卫细胞的微管在0℃—1℃冷处理3小时即解聚;属于中等抗寒性植物的菠菜和甜菜幼苗经秋季低温锻炼后,其气孔保卫细胞的微管在0℃和—5℃低温处理3小时,均不发生解聚;具有较强抗寒性的冬小麦品种农大139幼苗在2—3℃低温锻炼期间,微管结构保持完整,经过15天低温锻炼的幼苗在-8℃冰冻处理3小时,微管也不受破坏。这些结果表明,微管的冷稳性与植物的抗寒性成正相关。     

极端低温分布模型在邓恩桉抗寒性标准定量化应用的研究

依据闽北建阳市1971~2005年的极端低温资料构建极值分布数学模型, 用电导率指标确定邓恩桉(Eucalyptus dunnii)优株的半致死温度,预测0~5年、5~10年和10年以上可能出现的极端临界低温分别是-7.47℃、-7.47~-8.5℃和-8.68℃。首次提出利用极端低温分布模型结合电导率指标的方法定量划分林木的抗寒性, 称为“抗寒性极端低温分布法”, 该方法可广泛应用于不同区域、树种的抗寒适应性定量评价和林木个体的抗寒适应性筛选。     

低温胁迫对柳杉不同无性系的影响及抗寒性评价

通过分析柳杉不同无性系抗寒性的差异,评价柳杉不同无性系抗寒能力,为柳杉的引种栽培及抗寒育种提供理论依据。以生长一致的10个柳杉无性系的2年生枝条为试验材料,分别在4℃、0℃、-4℃、-8℃、-12℃、-16℃和-20℃目标低温下处理12 h,对其叶片的丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性及叶绿素荧光参数进行测定,结合主成分分析及隶属函数计算对测定的指标进行综合评价和抗寒性排序。结果表明,低温胁迫下随着温度逐渐降低,MDA含量在一定温度范围内具有一定的波动性,但总体上呈现先上升后下降再上升的趋势;SOD活性在低温初期先出现短暂的下降后经抗寒锻炼呈现出上升又下降的趋势;柳杉不同无性系PS II最大光化学效率(Fv/Fm)和PS II的实际光合量子产量(Y(II))表现出相似的变化趋势,其值在0℃达到最高,0℃之后持续降低;光化学淬灭系数(qP)在低温初期无明显变化,0℃后随着低温胁迫的加剧而降低。柳杉不同无性系抗寒性具有显著差异,其中57#、68#和32#无性系抗寒性较强,3#、25#和42#无性系抗寒性较弱。     

贵州野生柑橘的抗寒性测定和综合评价

以贵州3个野生柑橘种类宜昌橙、酸橙、白黎檬和栽培品种‘默科特’的一年生枝条为试材,人工设置4℃(CK)、0℃、-5℃、-10℃、-15℃、-20℃、-25℃低温冷冻处理24h,研究了4个柑橘种类枝条膜脂过氧化作用、抗氧化酶活性和有机渗透调节物质的变化,并应用Logistic方程建立回归模型确定其半致死温度(LT50),应用隶属函数法综合评价野生柑橘种类的抗寒性。结果表明:(1)随着温度的降低,4个柑橘种类枝条的电解质外渗率均呈"S"型上升,SOD、POD活性以及可溶性蛋白、可溶性糖含量均先升后降,MDA含量在宜昌橙枝条中逐渐缓慢上升,在其余材料枝条中则先升高后下降;栽培品种‘默科特’枝条的保护酶活性、渗透调节物质含量在0℃或者-5℃达到峰值,而宜昌橙则在-15℃或者-20℃达到最大值,两者的MDA含量则分别在-15℃和-25℃达到最大值。(2)利用电解质外渗率拟合Logistic方程推算的宜昌橙、酸橙、白黎檬和‘默科特’的低温半致死温度分别为-14.86℃、-7.28℃、-8.45℃和-5.88℃;用隶属函数法与Logistic方程分析所得各柑橘种类的抗寒性强弱结果基本一致,4个柑橘种类的抗寒性强弱顺序为:宜昌橙酸橙白黎檬‘默科特’。研究认为,抗寒性强的柑橘枝条的保护酶活性、渗透调节物质和MDA含量达到峰值的温度更低,具有更强的抗氧化胁迫能力和渗透调节能力,且野生柑橘的抗寒性较栽培种强;半致死温度和隶属函数法均可有效评价柑橘种类的抗寒性。     

低温胁迫下6种木兰科植物的生理响应及抗寒相关基因差异表达

分析了6种木兰科植物对低温胁迫的生理响应及耐寒相关调控基因HSP90和WRKY33的差异表达,为木兰科植物抗寒机理的研究和抗寒品种的选育提供理论基础。结果表明,6种木兰科植物的低温LT50在-10.64—-22.06℃,从高到低依次为红花深山含笑、峨眉含笑、杂交含笑、阔瓣含笑、六瓣含笑和乐东拟单性木兰;低温过程中,6种木兰科植物叶片可溶性蛋白(SP)、游离脯氨酸(Pro)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物歧化酶(POD)活性呈先升高后降低的趋势,可溶性糖(SS)和丙二醛含量(MDA)则不断积累;筛选出REC、MDA、SP、SS和Pro作为6种木兰科植物抗寒性评价的关键指标;聚类分析将6种木兰科植物在抗寒性能上分为强、中、弱三类,分别为乐东拟单性木兰和六瓣含笑,阔瓣含笑、杂交含笑和峨眉含笑,以及红花深山含笑。对HSP90、WRKY33基因的差异表达分析表明,2个基因在6种木兰科植物中的相对表达量呈先升高后降低的趋势,在临近各树种LT 50时,2个基因的表达被强烈抑制且后期表达量不可逆。0℃时,2个基因的表达量差异不显著;-5℃时,2个基因开始被激活,表达量增加;-10℃时,HSP90、WRKY33基因在红花深山含笑叶片中的表达量较-5℃时分别下调了0.76倍和0.68倍,而在其他5个树种中的表达被进一步激活;-15℃时,HSP90和WRKY33基因在抗寒性中等的阔瓣含笑、杂交含笑、峨眉含笑中亦被强烈抑制,较-10℃时分别下调了0.38倍、0.33倍、0.32倍和0.71倍、0.72倍、0.74倍,在抗寒性强的乐东拟单性木兰和六瓣含笑中的表达被进一步激活;-20℃以后,2个基因在6个树种中的表达均被强烈抑制,但在抗寒性最强的乐东拟单性木兰中的表达量仍高于其他5个树种。抗寒基因的激活与表达是影响植物抗寒性的重要因素,抗寒性不同的树种对低温的应答机制明显不同。抗寒性越强的树种越能快速启动低温应答机制,激活抗寒相关基因的表达,进而调整生理生化活动以抵御和适应冷应力。不抗寒树种中抗寒基因的表达则受到抑制,降低了其对低温逆境的耐受能力。     

火龙果抗寒性检测初探

以电导法检测低温胁迫、低温持续时间以及渗透时间对不同火龙果幼苗及二年生成熟火龙果抗寒性的影响。结果表明,用蒸馏水渗透6h的火龙果,其电解质渗出率基本上达到稳定。温度越低,低温时间越长,电解质渗出率受到的影响越大。在0℃低温下持续处理20d后,不同品系的火龙果幼苗全部死亡。室内低温处理火龙果的抗寒性与低温后田间调查、生长恢复的结果基本上一致。     

西双版纳30个橡胶树品种的低温半致死温度及低温对抗氧化系统的影响

采用低温恒温槽处理离体叶片后测定其电解质外渗率,并结合Logistic方程得出低温半致死温度的方法,评价农业部景洪橡胶树种质资源圃中的30个橡胶树品种的抗寒性。结果表明,品种‘RRIM712’、‘云研80-1983’、‘云研77-4’、‘PR107’、‘RRIM524’抗寒性强,低温半致死温度在-4～0℃之间;品种‘云研76-398’、‘RRIM523’抗寒性弱,低温半致死温度在4~7℃之间;其他品种抗寒性居中。橡胶树在低温胁迫下,超氧阴离子的产生速率与橡胶树的抗寒性无直接关系,但不同温度下的变化幅度越小,抗寒性越高;SOD活性随温度降低迅速提高,CAT随温度降低表现出活性降低的趋势。     

6种含笑属植物抗寒性分析与综合评价

以6种含笑属植物为试材,进行田间冻害调查,拟合Logistic方程计算其低温半致死温度,采用石蜡切片技术,测定9项叶片解剖结构指标,运用隶属函数法对各树种的抗寒性进行综合分析与评价.结果表明: 6种含笑属植物叶片的相对电导率与0～25 ℃低温处理3 h的半致死温度之间呈显著正相关.6种含笑属植物低温半致死温度在-20.48～-8.67 ℃,高低顺序为深山含笑>红花深山含笑>峨眉含笑>杂交11-8>阔瓣含笑>六瓣含笑;叶片表皮细胞1～2层,垂周壁略呈波浪状,栅栏组织细胞1～3层,9项叶片解剖结构指标差异显著,栅栏组织厚度、栅海比和主脉厚度是影响抗寒性的主要叶片解剖结构指标.电导法和隶属函数法对6种含笑属植物的抗寒性评价结果与田间调查结果基本一致.6种含笑属植物抗寒性强弱顺序为:六瓣含笑>阔瓣含笑>杂交11-8>峨眉含笑>红花深山含笑>深山含笑.     

马占相思树苗对低温冻害的抗性研究

以盆栽马占相思PNG17868家系树苗为材料,研究了低温胁迫下树苗生长发育有关的生理生化指标的变化及其抗冻害的关系。结果表明:随着低温胁迫程度的加深和时间延长,植株细胞电导率显著升高,细胞膜ATPase活性呈下降趋势,而可溶性糖、脯氨酸和可溶性蛋白质含量亦不断升高,表现出耐寒植物较典型的生理特点,说明该植物有明显的渗透调节能力和抗寒性。在零下低温(0～6℃)胁迫下,植物细胞防御系统的保护酶类(CAT、POD、SOD)的活性先是升高,然后有所下降,但下降幅度不大。这表明了马占相思PNG17868家系对低温有较强的适应能力,在温度日益降低(0～6℃)条件下体内保护酶仍能维持较高的活性水平,减轻了由膜脂过氧化引起的膜伤害,是植物提高抗寒性、免遭低温冻害的重要原因。     

植物抗寒基因工程的研究进展

植物在低温情况下一般会遭到不同程度的损伤,每年由于低温引起的作物损失巨大,人们寻找一种有效的方法来提高植物的抗寒性,其中最有效的方法之一是抗寒育种。随着生物技术的发展和广泛应用,利用基因工程使植物获得抗寒性成为最有效的途径。植物抗寒基因工程与其它抗性...     

针叶福禄考(Phlox subulata)抗寒基因的克隆及分析

低温影响着植物的生长、发育并限制着农业生产,因此,植物抗寒性的提高与分子育种具有实际意义。抗寒性植物的基因资源发掘能够为非抗寒性植物的抗性分子育种提供帮助。针叶福禄考(Phlox subulata)作为多年生草本花卉,具有很强的抗寒性。本研究利用转录组测序方法从针叶福禄考中筛选获得了6个重要冷调控相关基因,包括冷相关转录因子Ps ICE1和Ps CBF/DREB基因;冷调控基因Ps COR413pm和Ps COR413im以及抗氧化酶基因Ps SOD和Ps POD。PCR扩增与测序显示实际克隆的基因序列与测序结果相似性高达99%以上,说明转录组测序作为基因资源发掘方法的可靠性。此外,不同低温处理下的差异基因表达显示6个基因的表达量都随温度的降低而增加,说明它们与低温胁迫存在直接的应答关系并在植物应对冷胁迫中发挥着重要的功能。     

植物的抗性生理（二）

2植物的抗寒性低温会使作物受到不同程度的伤害以至死亡,按照低温的不同程度,植物受到的伤害可分为冻害和冷害2大类。冻害是气温下降到冰点以下,植物体内结冰所致。我国北方地区晚秋和早春,寒流入侵,气温骤降,常常造成越冬作物和果木的严重冻害。冷害是零度以上低温对植物的伤害。常会引起喜温植物的生理障碍,代谢失调,受伤以至死亡。植物的抗寒性研究对于农林业生产十分重要。那么,具备抗寒性特点的植物是如何感知寒冷,又是如何产生对寒冷的适应性呢？2．1植物对寒冷信号的感受和传导抗寒基因表达为抗寒力的过程,也就是植物体内…     

低温天气对厦门姜目植物危害调查

2016年1月22~27日厦门地区出现近二十多年来未遇的极端低温天气,厦门植物园的姜目植物受到不同程度的危害。将姜目植物受害程度划分为6个受害等级,调查园内38种姜目植物的受害情况。结果表明,38种姜目植物中有34种受不同等级冻害,未受害仅4种;姜科和旅人蕉科表现较为耐寒,蝎尾蕉科和闭鞘姜科抗寒性差;山姜属抗寒能力强,蝎尾蕉属、闭鞘姜属抗寒能力弱。研究表明,原产地纬度与姜目植物抗寒能力显著相关,原产于低纬度的姜目植物易受低温危害;原产地海拔也影响姜目植物抗寒能力。     

五种植物抗寒性的比较研究

采用电导法对五种植物(四种美国引进的植物和一种乡土植物)进行不同低温处理,研究其在各温度下的细胞膜透性改变情况,并配以Logistic方程求拐点值确定低温半致死温度LT50。结果表明:低温处理下各种植物组织电解质渗透率增加,并呈"S"形曲线增长,各种植物的低温半致死温度分别为:沙地柏为-46.58℃,四翅滨藜-1,四翅滨藜-2分别为-42.44℃和-40.09℃,黑油脂木为-27.7℃,伏地肤为-22.18℃。故其抗寒性从强到弱的顺序为沙地柏>四翅滨藜-1>四翅滨藜-2>驼绒藜>黑油脂木>伏地肤。     

春季白皮松实生苗的脱锻炼与再锻炼

春季测定二年生白皮松实生苗脱锻炼期间针叶和茎的抗寒性和估测脱锻炼结束后经低温(4℃)处理1周后幼苗的再锻炼能力,以及测定低温处理前后不同器官干物质含量的结果表明:脱锻炼后,一年生针叶的最小抗寒性为-10.4℃,一年生茎为-6.7℃.在低温诱导下,白皮松苗具有再锻炼能力,一年生针叶和茎的抗寒性分别增强约7和9℃;一年生针叶和茎的抗寒性均高于当年生的.再锻炼期间,一年生针叶和茎的抗寒性与干物质含量呈正相关.     

外源脱落酸对湿地植物美人蕉抗寒性的影响

低温时植物枯萎导致人工湿地运行效率降低,研究将脱落酸应用于湿地植物,以期提高其抗寒性。采用0、5、10、15、20和25 mg/L的脱落酸(ABA)对美人蕉(Canna indica L.)幼苗叶面进行喷施并进行阶段性降温培养,评价各组在0℃时的抗寒性,筛选出最适ABA处理浓度。结果表明:在低温条件下,经过适宜浓度外源脱落酸预处理组的丙二醛(MDA)、相对电导率显著性低于对照组;脯氨酸、可溶性糖和蛋白质含量显著高于对照组,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性也有所提高。综合以上指标,认为15 mg/L脱落酸处理为最佳。随后将其应用于人工湿地,对其冬季净化效果进行评估。结果发现, 15 mg/L脱落酸预处理可使人工湿地的冬季TP、TN和COD去除率显著高于对照组(P<0.05)。由此可见,一定浓度的脱落酸预处理能够有效提高美人蕉的抗寒性,并提高人工湿地冬季净化效果。     

低温逆境对不同核桃品种抗氧化系统及超微结构的影响

为揭示核桃抗寒机理,确定核桃抗寒性鉴定适宜的生化指标,以展叶期抗寒性不同的哈特雷、晋龙1号和晋龙2号3个品种1年生枝条的叶片为材料,测定了1℃低温下抗氧化酶活性及超氧阴离子(O2(-))含量的变化,并采用透射电子显微镜观察低温逆境对抗寒性差异大的哈特雷和晋龙2号叶肉细胞超微结构的影响.结果表明:低温胁迫前后抗寒性强的哈特雷叶片中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的活性最高,超氧阴离子含量最低,叶肉细胞超微结构较稳定,叶片没有明显冷害症状.抗寒性差的晋龙2号随着低温胁迫时间的延长,3种抗氧化酶活性的下降幅度最大,O2(-)含量始终处于高水平;胁迫72 h时细胞叶绿体普遍膨胀,基粒片层变薄,数目减少,部分叶绿体被膜及质膜清晰度下降,部分顶端小叶叶缘呈水浸状,表现出冷害症状.可见,低温逆境下核桃叶肉细胞超微结构的稳定性与其品种的抗寒性密切相关.SOD、POD活性以及O2(-)含量可作为展叶期核桃抗寒性鉴定的生化指标;低温胁迫下核桃叶片细胞内膜系统的损伤与活性氧积累之间可能存在一定的相互关系.     

提高植物抗寒性的机理研究进展

低温胁迫是世界范围内影响植物产量和品质的主要非生物胁迫.植物抗寒生理生态研究是比较活跃和发展很快的领域.文章综述了提高植物抗寒性机理的研究进展.大量科学研究和生产实践表明,气象因素与植物自身因素是影响植物抗寒性的关键因素,前者主要是温度、光周期和水分,后者主要是植物的遗传学基础、生长时期、发育水平以及低温胁迫下细胞的抗氧化能力.保证植物抗寒基因充分表达对提高植物抗寒性有重要意义.植物抗寒性的遗传机制与调控主要通过5条路径实现:丰富多样的植物低温诱导蛋白,低温转录因子DREB/CBF可同时调控多个植物低温诱导基因的表达,DREB/CBF与辅助因子相互作用调控下游基因表达,Ca2+、ABA及蛋白质磷酸化上游调控低温诱导基因表达,以及不饱和脂肪酸酶基因的表达.基因工程改良植物抗寒性已获重要进展,但距产业化尚有许多开创性的工作要做,目前主要通过导入抗寒调控基因和抗寒功能基因而实现,后者主要是导入抗渗透胁迫相关基因、抗冻蛋白基因、脂肪酸去饱和代谢关键酶基因、SOD等抗氧化系统的基因以及与植物激素调节有关的基因.农林技术对提高植物抗寒性有重大实用价值,其中的不少技术蕴涵着深刻的科学机理,重点评述了抗寒育种、抗砧嫁接、抗寒锻炼、水肥耦合及化学诱导五大技术提高植物抗寒性的作用机理.展望了提高植物抗寒性的研究.     

植物抗寒性研究进展

低温是限制植物生长和分布的一种非生物胁迫因素。因此,提高植物的抗寒性对农业具有十分重要的意义。综述了植物抗寒性的最新进展,包括植物抗寒性机理研究,提高植物抗寒力的方法研究和应用情况;提出了在植物抗寒性研究中存在的问题,并对未来工作重点进行了展望。     

木本植物抗寒性概述(综述)

抗寒性是植物适应和忍耐低温胁迫的能力,是复杂的多基因特征,其研究历史悠久。近些年的研究为理解植物如何响应外界低温并获得抗寒性提供了重要线索。本文概述了低温下木本植物冰核及其传播、深度过冷却与玻璃化形成、低温锻炼的生理学与遗传调控、低温锻炼的分子生物学与遗传工程等方面的进展,以期为人们在维持重要作物高产的同时提高其抗寒性提供参考。