2种鼠尾草对NaCl胁迫的耐受性比较及其生理机制研究

以具有较高药用和观赏价值的美丽鼠尾草和贵州鼠尾草为实验材料,分析2种鼠尾草在NaCl(0、200、300、400、500、600mmol·L-1)胁迫下的生长、叶绿素含量、保护酶活性和有机渗透调节物质含量的变化,以明确2种鼠尾草对NaCl胁迫的耐受性差异及其生理机制。结果显示:(1)在实验NaCl浓度范围内,美丽鼠尾草的受害程度均高于贵州鼠尾草;(2)随着NaCl浓度的提高,贵州鼠尾草叶片叶绿素含量无显著变化,而美丽鼠尾草叶绿素含量逐渐显著降低;(3)当NaCl浓度从0增加到500mmol·L-1时,2种鼠尾草叶片的POD、CAT活性以及可溶性糖、可溶性蛋白质和脯氨酸含量逐渐升高,且美丽鼠尾草叶片的SOD活性也逐渐升高;(4)当NaCl浓度达到600mmol·L-1时,美丽鼠尾草叶片可溶性糖、可溶性蛋白质和脯氨酸含量继续增加,SOD、POD和CAT活性开始降低但仍显著高于对照,而贵州鼠尾草叶片的POD和CAT活性继续增加,可溶性糖、可溶性蛋白质和脯氨酸含量开始降低但仍显著高于对照。研究表明,贵州鼠尾草在NaCl胁迫下具有较高的渗透调节物质含量,而且随着NaCl浓度的增加能够维持较高的保护酶活性,因此对NaCl胁迫的耐受性强于美丽鼠尾草。     

短期盐胁迫对苦苣菜幼苗叶片抗逆生理指标的影响

采用蛭石中浇灌Hoagland营养液的基质培养方法,以苗期苦苣菜为实验材料,设置5个NaCl处理浓度(0(CK)、66、133、200、250、300mmol·L~(-1)),分别在处理1、2、3d采集苦苣菜叶片,测定其Na~+、K~+、丙二醛(MDA)、可溶性糖,可溶性蛋白质及游离脯氨酸含量,以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,探讨短期盐胁迫下苦苣菜叶片生理指标的变化特征,为进一步研究野生物种的耐盐性及耐盐机制提供理论依据。结果表明:(1)盐胁迫1d和2d、NaCl浓度为66~200mmol·L~(-1)时,苦苣菜叶片Na~+含量无显著变化,K~+含量和K~+/Na~+较对照显著增大,并在200mmol·L~(-1) NaCl处理下达到最大值;盐胁迫3d时,叶片K~+含量与胁迫前2d的变化趋势相似,Na~+含量随盐浓度升高显著增大,K~+/Na~+除66mmol·L~(-1) NaCl处理外均随盐浓度升高而显著减小。(2)盐胁迫1~3d时,苦苣菜叶片可溶性蛋白质、可溶性糖含量均随盐浓度升高而先增后减,可溶性蛋白质含量在胁迫1~2d、可溶性糖在胁迫2~3d时均在200mmol·L~(-1) NaCl下达到最大值;游离脯氨酸含量在盐胁迫前2d时与可溶性蛋白质、可溶性糖的变化趋势相似,在胁迫3d时随盐浓度升高而显著增大且绝大部分与对照差异显著。(3)苦苣菜叶片SOD、POD、CAT活性在盐胁迫1~3d时均随盐浓度升高而先增后减;在胁迫1~2d时,3种酶活性均在250mmol·L~(-1) NaCl下达到最大值且所有盐浓度下均显著大于对照;在盐胁迫3d时,SOD、POD活性在200mmol·L~(-1) NaCl下达到最大值,CAT活性在133mmol·L~(-1) NaCl下达到最大值且除250、300mmol·L~(-1) NaCl外均与对照差异显著。研究发现,苦苣菜具有较强的耐盐性,能够在盐胁迫(66~300mmol·L~(-1))处理1~3d内进行一系列有效的生理调节,增强自身渗透调节能力及抗氧化能力,表现出较强的吸钾拒钠的特性,基本缓解了Na~+的毒害及渗透压力,但是NaCl浓度超过200mmol·L~(-1)后其渗透调节能力和抗氧化能力均显著降低。     

水杨酸对高温胁迫下铁皮石斛幼苗耐热性的影响

为研究不同浓度水杨酸对铁皮石斛幼苗耐热性的诱导效应,以移栽半年的铁皮石斛幼苗为实验材料,对不同浓度水杨酸诱导高温胁迫下铁皮石斛幼苗的耐热性进行外观评价及叶绿素、可溶性蛋白质、可溶性糖、丙二醛(MDA)、游离脯氨酸(Pro)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的动态测定,观察其动态变化趋势并筛选最佳施用浓度.结果显示:在高温胁迫环境下,随着胁迫时间的延长,不同浓度SA处理均能有效缓解高温对铁皮石斛植株伤害;1.5～2.0 mmol·L1SA处理使铁皮石斛叶片中SOD、POD活性显著提高,0.5～1.5 mmol·L-1 SA处理叶片中CAT、APX活性显著提高;1.5～2.0 mmol·L-1SA处理可显著促进叶片Pro、可溶性糖和可溶性蛋白的积累,有效抑制MDA含量的增加,且不同浓度处理之间差异显著.研究表明,适宜浓度水杨酸处理能提高铁皮石斛幼苗的耐热性,并以1.5 mmol·L-1浓度处理效果最好.     

NaCl胁迫对姜黄组培苗生理特性的影响

以姜黄组培苗为试验材料,在继代培养基中分别添加0、25、50、75、100、125、150mmol·L-1NaCl进行盐胁迫处理,研究NaCl胁迫下姜黄幼苗生长和生理特性的变化。结果表明:NaCl胁迫下,姜黄组培苗的脯氨酸和丙二醛含量逐渐上升,而叶绿素和类胡萝卜素含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性逐渐下降。25 mmol·L-1NaCl时姜黄幼苗的基径、株高和鲜重与对照差异不显著,50 mmol·L-1NaCl时则显著下降;表明姜黄组培苗的生长可以耐受25~50 mmol·L-1NaCl胁迫。随着NaCl浓度增加,姜黄幼苗的可溶性糖和蛋白质含量、过氧化物酶(POD)活性先升高后降低,75 mmol·L-1NaCl时均达到最大值。50~100 mmol·L-1NaCl胁迫下姜黄叶片的苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性和姜黄素含量得到显著提高,表明50~100 mmol·L-1NaCl胁迫对姜黄素的合成有促进作用。可见,25~50 mmol·L-1NaCl能够促进姜黄植株的生长,而75 mmol·L-1NaCl显著提高次生代谢产物姜黄素的含量。     

氯化胆碱对盐胁迫黄瓜幼苗渗透调节物质及活性氧代谢系统的影响

以盐敏感型黄瓜品种津春4号为材料,采用水培方法研究了叶面喷施不同浓度(0.5、1.0和1.5 mmol·L-1)氯化胆碱(CC)对NaCl胁迫(75 mmol·L-1)下黄瓜幼苗鲜重、叶片叶绿素、渗透调节物质含量及活性氧代谢系统的影响.结果表明:(1)单独CC处理可提高黄瓜叶片的叶绿素、可溶性糖和可溶性蛋白含量以及过氧化氢酶(CAT)与过氧化物酶(POD)活性,降低O2·-产生速率,但对植株鲜重及超氧化物岐化酶(SOD)活性影响不大;(2)NaCl胁迫处理增加了黄瓜幼苗叶片中可溶性糖和可溶性蛋白含量,增强了SOD、POD和CAT活性,提高了O2·-产生速率及丙二醛(MDA)的含量,但同时降低了叶绿素含量与植株鲜重;(3)盐胁迫前CC预处理可缓解黄瓜幼苗叶绿素含量和植株鲜重的下降、以及MDA含量和O2·-产生速率的上升趋势,且进一步提高了盐胁迫下黄瓜叶片中SOD、POD和CAT活性.因此,适宜浓度的氯化胆碱可显著提高盐胁迫下黄瓜叶片的抗氧化酶活性,提高清除活性氧的能力,缓解盐胁迫对黄瓜幼苗细胞膜的伤害,增强黄瓜幼苗的耐盐性.     

外源水杨酸对酸雨胁迫后龙眼幼苗生理特性恢复的影响

以龙眼幼苗为材料,研究酸雨胁迫(pH 3.0)后不同浓度外源水杨酸(0、0.1、0.5、1.0和2.0 mmol·L-1)对龙眼幼苗生理特性的影响.结果表明:酸雨胁迫后龙眼幼苗叶片中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性降低,叶绿素、蛋白质和可溶性糖含量下降,丙二醛含量升高,龙眼幼苗显示出毒害效应.0.1 ～1.0mmol·L-1外源水杨酸显著提高龙眼幼苗叶绿素、可溶性糖和蛋白质的含量,增强SOD、POD和CAT活性,降低丙二醛含量,减少幼苗所受氧化伤害的程度;其中0.5 mmol· L-1水杨酸处理效果最好,叶绿素、可溶性糖和蛋白质的含量分别比单独酸雨胁迫处理植株增加了62％、105％和177％,SOD、POD和CAT活性分别提高144％、440％和132％,丙二醛含量降低了35％;而2.0 mmol·L-1水杨酸却起到相反的作用.可见,低浓度水杨酸(0.1～1.0 mmol·L-1)能通过刺激龙眼抗氧化酶活性,减轻氧化胁迫,缓解酸雨胁迫后的毒害作用,而高浓度水杨酸(2.0 mmol·L-1)对龙眼幼苗的缓解作用下降.     

外源GSH对盐胁迫下番茄幼苗生长及抗逆生理指标的影响

采用营养液栽培法,研究外源谷胱甘肽(GSH)对NaCl胁迫下番茄幼苗生长、根系活力、电解质渗透率和丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)、可溶性糖含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性的影响,为利用外源物质减轻盐胁迫伤害提供理论依据。结果显示:(1)NaCl胁迫显著抑制了番茄幼苗的生长、根系活力和SOD、POD、CAT活性,提高了电解质渗透率及MDA、Pro、可溶性糖含量;(2)外源喷施GSH能够诱导NaCl胁迫下番茄幼苗叶片抗氧化酶SOD、POD、CAT活性上调,电解质渗透率及MDA含量下降,Pro和可溶性糖含量恢复至对照水平;(3)外源喷施还原型谷胱甘肽抑制剂(BSO)使NaCl胁迫下番茄幼苗的根系活力以及抗氧化酶SOD、POD、CAT活性下降,脯氨酸含量提高;(4)喷施GSH可诱导BSO和NaCl共处理番茄植株的根系活力、SOD、POD、CAT活性提高,MDA和Pro含量降低。研究表明,外源GSH可通过提高促进盐胁迫下番茄幼苗植株渗透调节能力及清除活性氧的酶促系统的防御能力、降低细胞膜脂过氧化程度、保护膜结构的完整性,从而有效缓解NaCl胁迫对番茄幼苗生长的抑制,提高其耐盐性。     

药用红花幼苗对盐胁迫的生理响应机制

以红花为材料,研究了不同浓度NaCl(0、50、100和150 mmol·L-1)胁迫对红花幼苗叶片中的可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)及抗氧化酶系(T-AOC、SOD、CAT)的影响。结果表明:盐分对红花幼苗生长的抑制作用随NaCl浓度增加而加剧,且对地上部分的抑制作用大于根部。胁迫初期(10 d),各处理红花幼苗中的T-AOC的活性没有明显变化;但高盐胁迫显著提高了CAT的活性。与对照相比,盐胁迫明显提高了红花中的SS、SP的含量及SOD的活性,但各盐处理之间没有明显差异。胁迫中期(20 d),各处理间SOD的活性无明显变化;SS的含量随盐浓度的增加而明显增加,且处理间差异显著;SP的含量和CAT、T-AOC的活性与对照相比均有所增加。盐胁迫后期(30 d),SP和SS的含量在叶片中有积累的趋势,但T-AOC和SOD却相反,其活性较对照处理均有所下降,而盐处理的CAT的活性较对照处理无明显差异。因此,供试红花幼苗在盐胁迫初期主要是通过合成渗透调节物质和活性氧清除机制共同作用来抵御盐分胁迫,随着胁迫时间的延长则主要通过合成渗透调节物质来抵御盐害,其中可溶性糖对盐浓度的响应起到关键作用。     

盐胁迫对大米草幼苗某些生理指标的影响

研究了大米草幼苗在不同培养盐度(0、20、30、50、100mmol/LNaCl)下,MDA、游离脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白质含量以及保护酶(SOD、POD、CAT)活性等生理指标的变化情况。结果表明:保护酶(SOD、POD、CAT)活性在盐胁迫40d前逐渐上升且达显著差异。随着胁迫时间延长,MDA含量与CK相比逐渐降低。随着盐分胁迫浓度的增加及盐胁迫时间延长,大米草叶片中游离脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白质含量呈上升趋势。在盐胁迫下,渗透调节物质的积累作用是大米草对盐胁迫的主要响应过程,其体内的抗氧化保护酶在此过程中也发挥了重要的作用。     

NaCl胁迫下高纬度移植桐花树幼苗的生理生态效应

通过砂培试验,研究了不同浓度NaCl(0、100、200、300和400 mmol·L-1)处理对高纬度移植桐花树幼苗生物量、离子吸收、碳氮代谢、叶片光合色素和叶片抗氧化系统的影响.结果表明:100 mmol·L-1NaCl处理对桐花树生长有轻微的促进作用,当NaCl浓度达到300mmol·L-1时,桐花树根、茎、叶器官的干鲜质量、根冠比、株高和基径均显著下降.高盐胁迫抑制了叶片抗氧化系统中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的活性,提高了丙二醛含量,降低了叶片中叶绿素、类胡萝卜素总量以及根茎叶的可溶性总糖和游离氨基酸总量.不同浓度NaCl胁迫下,桐花树根茎叶中Na+含量快速上升,K+含量相对下降,K+/Na+快速下降,导致各器官中离子平衡失调.当NaCl浓度高于300 mmol·L-1时,桐花树根茎叶的碳氮代谢运转失调,抑制了植株的正常生长,导致各器官的生物量显著下降.     

The role of small RNAs in abiotic stress

It was recently discovered that plants respond to environmental stress not only with a specific gene expression programme at the mRNA and protein level but also small RNAs as response modulators play an important role. The small RNAs lead to cleavage or translational inhibition of mRNAs via complementary target sites. Different examples are described where small RNAs have been shown to be involved in stress responses. A link between hormonal action and small RNA activities has frequently been observed thus coupling exogenous factors with endogenous transmitters. Using the CDT-1 gene from the desiccation tolerant plant Craterostigma plantagineum as an example, it is discussed that generation of novel small RNAs could be an evolutionary pathway in plants to adapt to extreme environments.     

逆境胁迫下向日葵的耐受机制

向日葵作为我国五大油料作物之一,具有极高的食用价值和油用价值。向日葵在我国的种植分布集中在东北、西北和华北地区,时常面临着干旱、盐碱、温度和重金属胁迫的问题。主要综述了近年来向日葵面临的几种主要逆境胁迫的最新研究进展,以及在不同逆境胁迫下向日葵的耐受机制,并根据不同逆境胁迫筛选出了相应的抗逆向日葵品种,同时进行了生理差异和基因信息分析。通过阐明向日葵在逆境胁迫下的耐受机制,以期对向日葵高产育种及耐逆育种提供理论依据和指导方向。     

Patterns of variation in desiccation resistance in a set of recombinant inbred lines in Drosophila melanogaster

Desiccation, resulting from extremely dry environmental conditions, is a serious obstacle to the survival of organisms. Water is vital for the maintenance of intracellular structure and prevents the irreversible formation of aggregates, an occurrence leading to loss of cellular function. To characterize genetic variation in desiccation stress resistance (DSR) in Drosophila melanogaster Meigen, an intercontinental set of recombinant inbred lines (RIL) is used. Flies are exposed to a low humidity environment (<10% relative humidity) at a constant temperature of 25 °C. Desiccation stress resistance is higher in RIL derived from a backcross to the parental stock sensitive to heat stress (from Denmark) than in RIL derived from the reciprocal backcross to the heat‐stress resistant stock (from Australia). Composite interval mapping reveals significant quantitative trail loci (QTL) for DSR in the set of RIL. Both major and minor effects QTL are detected, suggesting a complex genetic architecture. When compared with a previous investigation performed on the same set of RIL, the present study indicates that not all traits of resistance to environmental stressors are affected in the same direction by segregating co‐localized QTL.     

A cytosolic class I small heat shock protein, RcHSP17.8, of Rosa chinensis confers resistance to a variety of stresses to Escherichia coli, yeast and Arabidopsis thaliana

Among the heat shock proteins (HSPs) of higher plants, those belonging to the small HSP (sHSP) family remain the least characterized in functional terms. To improve our understanding of sHSPs, we have characterized RcHSP17.8 from Rosa chinensis . Sequence alignments and phylogenetic analysis reveal this to be a cytosolic class I sHSP. RcHSP17.8 expression in R. chinensis was induced by heat, cold, salt, drought, osmotic and oxidative stresses. Recombinant RcHSP17.8 was overexpressed in Escherichia coli and yeast to study its possible function under stress conditions. The recombinant E. coli and yeast cells that accumulated RcHSP17.8 showed improved viability under thermal, salt and oxidative stress conditions compared with control cultures. We also produced transgenic Arabidopsis thaliana that constitutively expressed RcHSP17.8. These plants exhibited increased tolerance to heat, salt, osmotic and drought stresses. These results suggest that R. chinensis cytosolic class I sHSP (RcHSP17.8) has the ability to confer stress resistance not only to E. coli and yeast but also to plants grown under a wide variety of unfavorable environmental conditions.     

L-阿拉伯糖对尿酸的调节作用

转录因子是一类在生物生命活动过程中起到调控作用的重要因子,参与了各种信号转导和调控过程,可以直接或间接结合在顺式作用元件上,实现调控目标基因转录效率的抑制或增强,从而使植物在应对逆境胁迫下做出反应。 WRKY转录因子在大多数植物体内都有分布,是一类进化非常保守的转录因子家族,参与植物生长发育以及响应逆境胁迫的生理过程。众多研究表明,WRKY转录因子在植物中能够应答各种生物胁迫,如细菌、病毒和真菌等;多种非生物胁迫,包括高温、冷害、高光和高盐等;以及在各种植物激素,包括茉莉酸( JA)、水杨酸( SA)、脱落酸( ABA)和赤霉素( GA)等,在其信号传递途径中都起着重要作用。 WRKY转录因子家族蛋白至少含有一段60个氨基酸左右的高度保守序列,被称为WRKY结构域,其中WRKYGQK多肽序列是最为保守的,因此而得名。该转录因子的WRKY结构域能与目标基因启动子中的顺式作用元件W￣box( TTGAC序列)特异结合,从而调节目标基因的表达,其调控基因表达主要受病原菌、虫咬、机械损伤、外界胁迫压力和信号分子的诱导。该文介绍了植物WRKY转录因子在植物应对冷害、干旱、高盐等非生物胁迫与病菌、虫害等生物胁迫反应中的重要调控功能,并总结了WRKY转录因子在调控这些逆境胁迫反应过程中的主要生理机制。     

E.coli中表达马铃薯OSM-3b基因对增强渗透胁迫抗性的分析

旨在揭示马铃薯OSM-3b基因表达对胁迫的响应。分离获得了OSM-3b的cDNA,构建OSM-3b的重组菌株DH-OSM,实现OSM-3b在大肠杆菌中的表达,RT-PCR检测了NaCl和PEG6000不同浓度梯度下OSM-3b的表达。结果显示,NaCl浓度在1%以上随盐浓度升高,OSM-3b mRNA的表达逐渐下降;在PEG6000浓度从0.25%升至4.0%时,OSM-3b的mRNA表达明显上升;在NaCl胁迫和PEG6000浓度梯度渗透胁迫下,重组菌株DH-OSM菌的菌落存活数统计分析结果显示,在不同NaCl浓度下重组菌的菌落存活数与对照趋势一致,重组菌菌落存活数峰值出现在的PEG6000浓度2.0%时,而对照菌DH-28c峰值则出现在PEG6000浓度1.0%时。结果表明,OSM-3b在大肠杆菌中表达对NaCl胁迫没有响应,但可缓冲渗透胁迫对其存活的影响。     

The role of phytochrome in stress tolerance

It is well-documented that phytochromes can control plant growth and development from germination to flowering. Additionally, these photoreceptors have been shown to modulate both biotic and abiotic stress. This has led to a series of studies exploring the molecular and biochemical basis by which phytochromes modulate stresses, such as salinity, drought, high light or herbivory. Evidence for a role of phytrochromes in plant stress tolerance is explored and reviewed.     

盐碱混合生态条件的人工模拟及其对羊草胁迫作用因素分析

将中性盐NaCl和Na2SO4,碱性盐NaHCO3和Ｎa2CO3按不同比例混合,模拟出３０种盐度和pH各不相同的盐碱生态条件,并对羊草苗进行盐碱混合胁迫处理,测定其日相对生长率（ＲＧＲ）等７项胁变指标,用数学方法分析盐度,缓冲量等各种胁迫因素与诸项胁变指标间的相互关系,结果表明：30种处理均匀覆盖了总盐度50-350mmol/L,pH7.14-10.81范围内的各种盐碱条件,用盐度,缓冲量,pH和[Cl^-]即可代表盐碱混合胁迫的所有胁迫作用因素,诸胁变指标与这4因素间均具有高度线性相关性,4因素对胁变的贡献明显不同,其中缓冲量和盐度是决定性的主导因素,pH和[Cl^-]的作用明显次之,有时甚至可以忽略,不同胁变指标与各因素的关系也有不同。分析结果表明,对于盐碱混合胁迫来说,以盐度加缓冲量代表总胁强较为合理。