紫薇响应盐胁迫和碱胁迫的代谢组分析

为探究‘红叶’紫薇(Lagerstroemia indica ‘Pink Velour’)对盐胁迫和碱胁迫的代谢响应机制,对‘红叶’紫薇1年生无性扦插苗分别进行盐胁迫(NaCl,pH=7.02)和碱胁迫(NaHCO₃和Na₂CO₃的Na⁺摩尔比为2:1,pH=9.52)处理,采用液相色谱质谱(LC-MS)分析叶片代谢组学变化,并比较2个处理组与对照(CK)之间的代谢差异。结果表明：与CK相比,盐处理组共筛选出156个差异代谢物,碱处理组共筛选出176个差异代谢物,2个对比组共有23个差异代谢物,其余均为特有差异代谢物。KEGG富集分析表明,次生代谢产物生物合成、氨基酸代谢、糖类代谢、脂肪酸代谢和植物激素合成是响应盐胁迫和碱胁迫的主要代谢通路;甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸合成代谢、ABC转运蛋白和维生素B₆合成代谢是盐胁迫组的特有代谢通路;缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、精氨酸和脯氨酸生物合成代谢、叶酸合成代谢,以及戊糖和葡萄糖醛酸相互转化和抗坏血酸合成代谢是碱胁迫组的特有代谢通路。这些差异...     

低氮胁迫对不同苦荞品种苗期生长和根系生理特征的影响

以2个耐低氮苦荞品种(‘迪庆苦荞’、‘广苦1号’)和2个不耐低氮苦荞品种(‘西荞1号’、‘黑丰1号’)为材料,采用盆栽试验研究了低氮胁迫对苦荞苗期生长和根系生理特性以及氮素利用的影响,以揭示苦荞耐低氮胁迫的生理响应机制。结果显示:(1)与正常供氮处理(15mmol/L)相比,低氮(0.5mmol/L)和极低氮(0.05mmol/L)胁迫处理下,苦荞幼苗的株高、茎粗、叶面积、地上部干重、根系平均直径、根系体积及根系表面积均呈下降趋势,主根长和根冠比呈升高趋势,但在低氮(0.5mmol/L)条件下各品种根系干重均有所增加,且耐低氮品种增加幅度较大(13.69%、19.26%)。(2)低氮胁迫使苦荞叶片的叶绿素含量、最大荧光产量(Fm)和最大光化学效率(Fv/Fm)以及根系活力、硝酸还原酶(NR)活性和可溶性蛋白含量显著降低,而叶片初始荧光产量(Fo)及根系超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)、可溶性糖及游离脯氨酸含量呈升高趋势。(3)低氮胁迫使苦荞植株全氮含量及氮积累量显著降低,却使氮素吸收效率显著升高。研究表明,不同耐低氮苦荞品种对低氮胁迫的响应存在显著差异,在低氮胁迫下,耐低氮品种(‘迪庆苦荞’、‘广苦1号’)具有明显的生长优势,不仅农艺性状、叶片光合作用及根系活性受低氮胁迫影响小,而且具有较高的根系保护酶活性、渗透调节物质含量以及全氮量和氮积累量。     

硅对盐胁迫下西葫芦幼苗水分代谢及光合特性的影响

【目的】探究外源硅对盐胁迫下西葫芦幼苗水分代谢及光合作用的保护机制,可为西葫芦抗盐栽培提供理论参考。【方法】以西葫芦品种‘寒绿7042’为试材,通过水培试验,共设置对照、硅处理(0.3 mmol/L Na₂SiO₃·9H₂O)、盐胁迫(150 mmol/L NaCl)、盐胁迫+硅等4个处理,处理10 d后测定幼苗的根系形态和活力,叶片含水量、水势、光合气体交换参数、叶绿素含量、叶绿素荧光参数及根系质膜水通道蛋白基因的表达等指标。【结果】盐胁迫显著抑制了西葫芦幼苗根系的生长,降低了根系活力、叶片含水量、叶片水势和蒸腾作用,还破坏了植株的光合系统,导致净光合速率、气孔导度、叶绿素含量和PSⅡ光化学效率显著降低。外源硅显著改善了盐胁迫下西葫芦幼苗的根系形态,提高了根系活力,并通过促进根系质膜水通道蛋白基因PIP1;2、PIP1;3、PIP1;5、PIP1;7、PIP2;1、PIP2;4、PIP2;6、PIP2;8、PIP2;9和PIP2;12的表达改善植株体内的水分状况,提高叶片含水量和水势,增强蒸腾作用;外源硅还通过提高叶片...     

盐碱胁迫对赤霞珠葡萄幼苗生长及相关生理指标的影响

【目的】了解不同盐分配比和不同浓度梯度复合盐碱胁迫对‘赤霞珠’葡萄（Vitis vinfera ‘Cabernet Sauvignon’）幼苗生长和抗逆生理指标的影响，确认其耐盐碱性范围及其耐盐碱能力。【方法】 以1年生‘赤霞珠’自根苗为试材，用NaCl、Na2SO4、NaHCO3、Na2CO3按不同比例混合配置中性盐、弱碱性盐、强碱性盐3组复合盐溶液，每组各设置50、100、150 mmol/L3个浓度梯度，以不做处理的溶液作为对照，于幼苗生长期间进行定期浇灌处理，通过室内盆栽试验来模拟不同类型、不同程度盐碱胁迫，在处理后不同时期测定幼苗生长形态、生理及光合指标。【结果】（1）茎粗和叶面积随盐胁迫浓度增大，呈现先增大后减小的趋势， 而‘赤霞珠’幼苗的株高基本呈现下降趋势。其中，中性、弱碱性、强碱性盐胁迫组间相比，‘赤霞珠’幼苗株高在强碱性盐胁迫组150 mmol/L处理10 d、150 mmol/L处理40 d都较同期中性、弱碱性组相应浓度显著降低；（2）随着盐浓度的增大，SOD活性及MDA含量呈先增大后减小的趋势，而‘赤霞珠’幼苗叶片的POD活性呈现缓慢增加的趋势，强碱性盐胁迫组叶片POD活性在处理30-50d时均高于相同浓度的中性、弱碱性盐胁迫处理组，但随着时间处理延长，到处理60 d后逐渐低于同浓度其他两处理组，其中150 mmol/L浓度表现得更明显。；（3）‘赤霞珠’葡萄幼苗胞间CO2浓度、净光合速率、蒸腾速率随着盐碱浓度的增加主要呈下降趋势，其胞间CO2浓度与净光合速率均为50 mmol/L浓度处理时较高。在同期相同盐浓度处理下，叶片净光合速率在强碱性盐胁迫150 mmol/L浓度处理75 d时显著低于同期中性、弱碱性处理组。（4）在相同浓度条件下，强碱性盐胁迫处理的幼苗株高及最大叶面积都显著低于中性盐和弱碱性盐处理组；叶片SOD活性在50 mmol/L中性盐胁迫处理下较CK显著提高了27%；叶片MDA含量在150 mmol/L强碱性盐胁迫下随着时间延长显著逐渐增加。【结论】‘赤霞珠’幼苗生长在盐碱胁迫下受到一定限制，但其株高、叶面积、胞间CO2浓度、净光合速率、蒸腾速率在50 mmol/L浓度处理下均呈现较好的增长趋势，而其株高及茎粗在强碱性盐胁迫150 mmol/L盐碱溶液处理下均增长最不明显；在一定低浓度浓度范围内50 mmol/L盐碱处理有利于赤霞珠葡萄幼苗生长。     

亚精胺浸种对番茄幼苗抗盐碱的生理特性研究

以番茄耐盐碱品种‘金鹏一号’和盐碱敏感品种‘中杂9号’为试验材料,采用营养液水培的方法,设置正常营养液栽培(对照CK)、100mmol/L盐碱溶液胁迫、100mmol/L盐碱溶液胁迫+0.1mmol/L亚精胺(Spd)浸种、100mmol/L盐碱溶液胁迫+0.25mmol/L Spd浸种4种处理,研究外源Spd对番茄幼苗株高和茎粗的相对生长率、叶片和根系含水量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性以及丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)、叶绿素含量的影响。结果显示:(1)单独盐碱胁迫下,两品种番茄幼苗叶绿素含量、株高和茎粗的相对生长率、叶片和根系相对含水量较对照均降低,而其MDA、Pro含量、SOD和POD活性显著增加。(2)外源Spd浸种处理较盐碱胁迫下能够增加番茄幼苗的株高和茎粗的相对生长率、叶片和根系的相对含水量、Pro及叶绿素含量,进一步提高SOD和POD的活性,降低其MDA含量,能有效缓解盐碱胁迫对番茄幼苗的伤害。(3)在100mmol/L盐碱胁迫条件下,0.25mmol/L Spd浸种处理对番茄幼苗受到的盐碱胁迫伤害的缓解效果更佳,并且这种缓解作用对盐碱敏感品种‘中杂9号’幼苗的效果更加明显。研究表明,在盐碱胁迫下,番茄幼苗的生长受到一定程度的抑制,但外源Spd浸种能够通过调节渗透调节物质含量、增强抗氧化酶活性来减轻盐碱胁迫的伤害,维持植物体的正常生理代谢功能,从而提高番茄幼苗抵抗盐碱胁迫能力,有效缓解盐碱胁迫的伤害,并以0.25mmol/L Spd浸种处理缓解效果更佳,且这种缓解作用对盐碱敏感品种‘中杂9号’幼苗效果更明显。     

一株耐盐碱乳酪短杆菌G20响应盐碱胁迫的差异代谢物分析

【目的】探究耐盐碱乳酪短杆菌G20响应盐碱胁迫的代谢物组成以及代谢物合成潜力,为潜在功能分子和盐碱诱导的快速稳定响应逻辑门基因线路的挖掘提供参考。【方法】利用液相色谱-质谱联用技术(LC-MS)检测乳酪短杆菌G20盐碱环境与正常环境下4个生长时期的代谢产物。着重对富含高差异变化倍数代谢物的适应期与指数期进行分析。【结果】乳酪短杆菌G20可以在pH 10.0、9%NaCl环境中正常生长,同时环境pH值会随菌株生长逐步下降。综合正负离子2种模式,乳酪短杆菌G20在盐碱环境下各生长时期间差异代谢物数量分别为正常环境的0.69、0.75和0.81倍。盐碱胁迫诱导下适应期与指数期差异代谢物主要为苯环型化合物、有机酸及其衍生物与有机杂环类化合物。其中上调的有机酸化合物吲哚-3-乙酸、犬尿酸和葡萄糖酸指数期质谱信号强度低于适应期。菌株中可能存在的渗透保护剂有L-瓜氨酸、L-脯氨酸、N-乙酰鸟氨酸和左旋肉碱等。适应期变化倍数较大或质谱信号强度较高的差异化合物有毛果芸香碱、植物鞘氨醇和柠檬酸等,指数期有组胺、L-脯氨酸和硫胺素等。菌株差异代谢通路集中在氨基酸代谢与碳水化合物代谢。菌株代谢物中存在甜菜碱和...     

基于GC-MS的野生和‘鲁赫’刺蔷薇叶片代谢差异研究

为探究野生刺蔷薇（Rosa acicularis）和‘鲁赫’刺蔷薇（Rosa acicularis ‘Luhe’）叶片的代谢物和代谢通路差异，对2种刺蔷薇叶片进行了GC-MS非靶向代谢组学试验，共检测出6种氨基酸、12种糖类、4种烷烃类化合物、17种有机酸、5种酯类和7种其他类化合物，共计51种代谢物。PCA模型符合预期，OPLS-DA模型筛选出19种显著差异代谢物，差异代谢通路分析共分析出5条主要的差异代谢通路。综合各项结果，2种刺蔷薇叶片在部分有机酸和糖类的代谢上有显著差异，同时也在ABC转运蛋白、苯丙烷的生物合成、苯甲酸的降解和丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸的代谢上有显著差异，推测2种植物可能在叶片光合效率和抗胁迫能力上有显著不同，但仍需进一步结合基因组、蛋白质组、转录组和其他方法进行深入研究。     

蒙古黄芪响应反复干旱胁迫的代谢机制

【目的】蒙古黄芪是黄芪药材的重要基原植物,其主要种植地内蒙古、山西、甘肃等地均属于干旱半干旱地区,不定期的间歇式降雨造成了植物干旱复水循环。研究黄芪在干旱及复水过程中代谢产物的变化特征对于了解其响应自然间歇降雨的干旱胁迫机制非常关键。【方法】试验以一年生蒙古黄芪种苗为材料,进行反复干旱胁迫及复水处理后,测定盆栽土壤养分及其根长、根粗,采用基于NMR的代谢组学技术分析蒙古黄芪的初生差异代谢物,并进行差异代谢物筛选及代谢通路分析;采用亚硝酸钠-硝酸铝-氢氧化钠法、香草醛-冰醋酸比色法和苯酚-硫酸比色法测定反复干旱胁迫处理下蒙古黄芪根中总黄酮、总皂苷及多糖物质含量。【结果】（1）蒙古黄芪在面临干旱胁迫时会呈现根粗减小,根长和须根密度增加的趋势;（2）干旱及复水处理下,代谢组共检测到42种代谢产物,主要是氨基酸及其衍生物、有机酸、胺类及氨类化合物和糖类等;代谢通路分析发现,植株在反复干旱胁迫过程中主要会影响体内的氨基酸代谢途径,通过增加天冬氨酸、丙氨酸、谷氨酸、脯氨酸及精氨酸的含量,降低天冬酰胺、色氨酸和4-氨基丁酸和含量来增强自身抗旱性,具体表现为丙氨酸、谷氨酸、脯氨酸等代谢物增加1～3倍,色氨酸和4-氨基丁酸等代谢物下降约1～2倍。（3）在第1轮干旱胁迫下黄芪总皂苷积累,而第2轮干旱胁迫后黄芪皂苷、总黄酮类、多糖3种活性物质的生成量减少,均呈现下降趋势。【结论】氨基酸及其衍生物类与蒙古黄芪响应水分胁迫的机制密切相关,同时植株本身也会调节自身的次生代谢产物以响应环境变化。     

复合茶树接穗与接穗母本的代谢物差异分析

以两个通过群体选育获得的云南普洱茶优良品种‘云瑰’和‘福云6号’为接穗,均以茶树品种‘短节白毫’为砧木所形成的嫁接复合茶树为研究对象,通过代谢组学技术,对两个品种的接穗与接穗母本的代谢物进行分析,考察嫁接前后茶树品种‘云瑰’和‘福云6号’的差异代谢物和共同代谢物的种类、数量变化特征。结果发现：(1)两品种茶树嫁接后比嫁接前的农艺性状均有所改善,嫁接优势明显。(2)相对于‘云瑰’,‘福云6号’的接穗与接穗母本茶叶中差异代谢物的数量与种类都比较少,说明‘福云6号’嫁接在‘短节白毫’上时,接穗能最大程度地保留母本的特点。(3)‘云瑰’的接穗和接穗母本茶叶中检测和定量了115个差异代谢物,且含量表现上调的代谢物数量低于下调的数量;‘福云6号’的接穗和接穗母本茶叶中共检测和定量了47个差异代谢物,且含量表现上调的代谢物数量高于下调的数量。(4)‘云瑰’的接穗和接穗母本茶叶中差异代谢物在38条KEGG通路中富集,大多数已经鉴定的差异代谢物存在于苯丙氨酸代谢等相关途径中;‘福云6号’的接穗和接穗母本茶叶中差异代谢物在21条KEGG通路中富集,大多数已经鉴定的差异代谢物存在于与嘌呤代谢等相关途径中。该研究结果对充分发挥茶树嫁接技术在茶叶生产中的作用提供了理论依据。     

盐胁迫对3种平欧杂种榛幼苗叶片解剖结构及离子吸收、运输与分配的影响

研究盐胁迫下3个品种平欧杂种榛幼苗叶片解剖结构和离子代谢特征,以揭示盐胁迫响应与适应机制及不同品种的耐盐性差异。以‘达维’、‘辽榛7号’、‘玉坠’2年生压条苗为材料,在盆栽条件下经轻度、中度、重度(分别为50、100、200 mmol/L NaCl)盐胁迫处理,设对照为0,研究幼苗叶片显微解剖结构参数和Na~+、K~+、Cl~-、Ca²⁺含量的变化及其在根、茎、叶中的吸收、运输和分配特征。不同品种平欧杂种榛叶片厚度、上表皮厚度、下表皮厚度、栅栏组织和海绵组织厚度随着盐胁迫程度的增强呈现出先增加后降低的特点,轻度和中度胁迫下各参数显著高于对照。中度盐胁迫显著提高了各品种叶片结构紧密度。盐胁迫导致平欧杂种榛根、茎、叶Na~+和Cl~-含量明显高于对照。盐胁迫下,Na~+和Cl~-在叶中的绝对含量明显高于茎和根,但二者的增幅以根中最大,叶中最小,表明平欧杂种榛根系首先会吸收并截留一定数量的Na~+和Cl~-,然后将其运输至茎和叶中。与对照相比,轻度和中度盐胁迫下根、茎对K~+和Ca²⁺的吸收保持稳定或减少,叶对K~+和Ca²⁺...