Ni胁迫对不同基因型谷子幼苗生长及氮素代谢的影响

采用盆栽土培法,研究了不同浓度Ni2+(0、25、50、100、150、200 mg/kg)对4种基因型谷子(13-36、B-7、晋谷51号、晋谷52号)幼苗生长,Ni2+富集与转运能力,叶片中硝态氮、氨态氮、可溶性蛋白质、脯氨酸含量及氮代谢相关酶硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)、谷氨酸脱氢酶(GDH)活性的影响。结果表明:Ni2+胁迫下,4种基因型谷子幼苗的根长、苗长、生物量随Ni2+浓度增加逐渐降低,体内Ni2+含量逐渐增加,与对照组差异显著(P0.05)。在所试浓度范围内,4种基因型谷子幼苗叶片中的硝态氮含量、NR、GS、GOGAT活性表现为低浓度(25—50mg/kg)增高和高浓度(50—200 mg/kg)降低,而GDH活性在Ni2+浓度为100mg/kg以上时下降,氨态氮含量在50—150 mg/kg处理组中为对照的1.14—3.02倍。不同浓度Ni2+处理后,4种基因型谷子幼苗叶片中的脯氨酸含量均有不同程度的提高,而可溶性蛋白质含量呈明显下降趋势。实验结果证明,Ni2+胁迫抑制了谷子幼苗对硝态氮的吸收,降低了叶片中NR、GS、GOGAT活性,影响了氨的同化作用,使谷子幼苗的氮素代谢发生紊乱,不同基因型谷子对Ni2+胁迫的毒性效应存在差异。4种基因型谷子对Ni2+的耐性顺序为13-36B-7晋谷51晋谷52。     

水分胁迫条件下谷子抗旱生理特性的研究

水分胁迫条件下谷子抗旱生理特性的研究程林梅阎继耀张原根张和（山西省农业科学院作物遗传研究所,太原０３００３１）ＳＴＵＤＹＯＮＤＲＯＵＧＨＴＲＥＳＩＳＴＡＮＴＰＨＹＳＩＯＬＯＧＩＣＡＬＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣＳＯＦＦＯＸＴＡＩＬＭＩＬＬＥＴＵＮＤ...     

Pb-Cu复合胁迫对马蔺幼苗生长和生理指标的影响

采用营养液培养法,研究了不同质量浓度Pb-Cu复合胁迫对马蔺[Iris lactea Pall. var. chinensis (Fisch.)Koidz.]幼苗生长和一些生理指标的影响. 结果表明, 处理35 d后, 在50.00 mg·L-1Pb与0.10、 1.00、 10.00 mg·L-1Cu组成的3个复合胁迫处理组中,马蔺幼苗的株高、根长、地上部分和地下部分的鲜质量和干质量、叶片叶绿素a(Chla)和叶绿素b(Chlb)的含量均低于对照组(0.00 mg·L-1Pb-0.01 mg·L-1Cu),叶片SOD和POD活性则显著高于对照组;其中,50.00 mg·L-1Pb-10.00 mg·L-1Cu处理组幼苗的株高、根长、Chla和Chlb含量及SOD和POD活性均最高,地上部分和地下部分的鲜质量和干质量也较高.在100.00 mg·L-1Pb与0.10、1.00、10.00 mg·L-1Cu组成的3个复合胁迫处理组中,100.00 mg·L-1Pb-0.10 mg·L-1Cu处理组幼苗的株高、根长、地上部分和地下部分的鲜质量及干质量、Chla和Chlb含量以及SOD和POD活性基本上都显著高于对照组,100.00 mg·L-1Pb-1.00 mg·L-1Cu处理组中幼苗的株高、地上部分鲜质量和干质量以及叶片的SOD和POD活性也均显著高于对照组;而在100.00 mg·L-1Pb-10.00 mg·L-1Cu处理组中幼苗的株高、根长以及地上部分和地下部分的鲜质量和干质量均最低,Chla和Chlb的含量则显著低于对照组.研究结果表明, 50.00 mg·L-1Pb与较高质量浓度Cu(10.00 mg·L-1)复合处理可在一定程度上缓解Pb胁迫对马蔺幼苗的伤害;而100.00 mg·L-1Pb与较低质量浓度Cu(0.10 mg·L-1)复合处理不但能减轻Pb胁迫对马蔺幼苗的伤害,还有一定的刺激生长的作用;但较高质量浓度的Pb-Cu复合胁迫则加剧了对马蔺幼苗的生长和生理代谢的抑制作用.     

铜胁迫对狭叶香蒲生长及生理特性的影响

采用水培法,研究不同浓度Cu~(2+)胁迫对狭叶香蒲生长及生理特性的影响。结果表明:狭叶香蒲叶宽、株高的增长量及整株干物质累积量在较低浓度Cu~(2+)处理时均未受影响,此后随Cu~(2+)浓度升高显著下降。Cu~(2+)浓度为o～30 mg·L~(-1)时,叶绿素含量显著上升,此后随Cu~(2+)浓度增加其含量显著下降。在Cu~(2+)浓度0～5 mg·L~(-1)范围内根系活力显著上升,此后随Cu~(2+)浓度升高则大幅下降。根系和叶片SOD、POD、CAT、活性随Cu~(2+)浓度增加均呈先显著升高后显著降低的趋势,根系SOD、POD活性在30 mg·L~(-1)时出现最大值,叶片SOD、POD活性在55 mg·L~(-1)时出现最大值,根系和叶片CAT活性均在80 mg·L~(-1)时出现最大值;同一Cu~(2+)浓度下,根系SOD、POD、CAT活性明显高于叶片,说明根系比叶片对Cu~(2+)胁迫反应更敏感。从根系和叶片SOD/POD、SOD/CAT的比值变化上看出,在Cu~(2+)为1 mg·L~(-1)和5 mg·L~(-1)时起主要保护作用的酶是SOD、POD,后来CAT起到主要作用。MDA含量自Cu~(2+)浓度为30 mg·L~(-1)时开始持续上升。说明在Cu~(2+)为30～55 mg·L~(-1)时狭叶香蒲表现为积极的生理响应。     

重金属镍胁迫对向日葵幼苗生理生化特性的影响

为揭示向日葵对镍胁迫的响应机制,该文以向日葵幼苗为材料,采用营养液培养法探索了重金属镍胁迫对其生理生化指标的影响。结果表明:低浓度的镍胁迫(≤10 mg·L~(-1))有利于幼苗的生长,高浓度的镍胁迫(≥50 mg·L~(-1))对幼苗具有明显的抑制作用。随着镍胁迫浓度的逐渐增加,向日葵幼苗各项生理生化指标的变化较大,其中叶绿素、可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)、过氧化物酶(POD)活性、游离脯氨酸(Pro)的含量均在1～10 mg·L~(-1)时呈现上升趋势,在50～100 mg·L~(-1)时呈下降的趋势,丙二醛(MDA)含量则呈现持续上升趋势。这表明向日葵幼苗对低浓度(1～10 mg·L~(-1))镍胁迫能够通过自身调节,增加POD、Pro和MDA等物质的含量来提高对生态环境的抗逆能力,说明向日葵幼苗对重金属镍具有一定抗性;而高浓度(50～100 mg·L~(-1))镍胁迫会破坏其自身防御系统,从而影响幼苗的生长发育。     

Pb胁迫对路易斯安那鸢尾幼苗生长和生理生化特性的影响

采用液体培养法研究了0（CK）、200、400、600和800 mg·L-1Pb胁迫条件下路易斯安那鸢尾（Louisiana Iris）品种‘Professor Neil’幼苗生长,叶片叶绿素含量,叶片和根系的丙二醛（MDA）和脯氨酸（Pro）含量、超氧阴离子自由基（O-·2）产生速率以及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性的变化。结果表明：随Pb质量浓度的提高,幼苗的株高、根长、叶片和根系干质量以及耐性指数总体呈逐渐下降的趋势,且总体上显著低于对照（P〈0.05）,但各处理组间差异不显著。幼苗叶片的叶绿素a和b含量均随Pb质量浓度提高而缓慢下降,但仅在800 mg·L-1Pb胁迫条件下叶绿素a含量显著低于对照（P〈0.05）,其余处理组的叶绿素a和b含量及叶绿素a/b比值均与对照无显著差异。叶片和根系的MDA和Pro含量及POD活性均随Pb质量浓度提高逐渐增加,根系的SOD活性则随Pb质量浓度提高逐渐降低;而叶片的SOD活性以及叶片和根系的CAT活性和O-·2产生速率均在200~600 mg·L-1Pb胁迫条件下随Pb质量浓度提高逐渐增加,但在800 mg·L-1Pb胁迫下均不同程度降低,表明路易斯安那鸢尾可通过体内抗氧化酶和相关物质的诱导及合成缓解低浓度Pb胁迫对其造成的毒害作用,而高浓度Pb胁迫对路易斯安那鸢尾的伤害较重。综合分析结果表明：路易斯安那鸢尾具有一定的耐Pb特性和修复Pb污染水体的潜能。     

嫁接对铜胁迫下甜瓜幼苗生理特性的影响

以南瓜‘京欣砧三号’为砧木、薄皮甜瓜‘IVF09’为接穗,以自根苗为对照,研究了嫁接对铜胁迫下甜瓜幼苗生理特性的影响.结果表明: 在铜胁迫条件下,甜瓜幼苗的生理特性受到抑制.与自根苗相比,嫁接苗的生物量、叶片中光合色素、葡萄糖和果糖含量及光合参数,蔗糖磷酸合成酶、中性转化酶、酸性转化酶活性均显著提高.嫁接改善了养分吸收,有效增加了K、P、Na等的含量,减少了Cu含量,在800 μmol·L^-1 Cu²⁺胁迫下,嫁接苗叶片和根部Cu含量分别比自根苗降低31.3%和15.2%;嫁接改善了植株内源激素平衡,嫁接苗叶片中生长素含量、过氧化物酶活性高于自根苗,脱落酸、丙二醛含量、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性低于自根苗.表明嫁接减弱了铜胁迫对甜瓜幼苗生理特性的抑制作用,从而提高了幼苗对铜胁迫的抵抗能力.     

盐胁迫对海岛棉不同基因型幼苗生长及生理生态特征的影响

采用水培试验,分析了不同浓度的NaCl(0、50、100、150、200、250 mmol.L-1)处理对两个海岛棉品种新海28号(XH28,耐盐基因型)和新海21号(XH21,盐敏感基因型)植株生长、生物量分配、蛋白质含量、脯氨酸(Pro)含量以及过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)等生理生态指标的影响。研究发现:(1)盐胁迫对海岛棉幼苗鲜重的影响大于干重,对茎叶的影响大于根系;(2)盐处理引起海岛棉幼苗根叶脯氨酸含量的增加;(3)低浓度NaCl处理(≤50 mmol.L-1)显著增加耐盐品种XH28的根长、株高及单株鲜干重;(4)盐胁迫引起海岛棉幼苗根系中可溶性蛋白质含量下降,相反叶片中可溶性蛋白质含量上升;(5)盐胁迫下耐盐品种XH28幼苗中的POD、CAT、APX酶活性明显高于盐敏感品种XH21,但GR活性显著低于XH21。研究表明,低浓度NaCl处理刺激了棉株生长,增加了生物量;盐胁迫下叶内蛋白质、脯氨酸含量明显增加,POD、CAT、APX酶活力升高是海岛棉耐盐品种XH28的基本特征。     

外源氯化镧对干旱胁迫下水稻幼苗生长及生理特性的影响

为了探究LaCl_3对干旱胁迫下水稻幼苗生长及生理特性的影响,采用15%PEG6000模拟干旱胁迫,研究不同浓度LaCl_3对干旱胁迫下水稻幼苗生物量、壮苗指数、根系形态、抗氧化系统、丙二醛含量等的影响。研究结果表明,喷施外源LaCl_3后,干旱胁迫下水稻幼苗的各项指标呈现低促高抑的浓度效应,其中,1μmol/L的LaCl_3可以显著促进植株鲜重及地上部分干重;100μmol/L的LaCl_3可以显著提高地下干重和壮苗指数、叶片和根系SOD活性、叶片CAT活性,降低根系MDA含量。本研究为LaCl_3调控水稻幼苗耐旱机制研究奠定了基础。     

渗透胁迫和外源脱落酸对梭梭幼苗生理特性的影响

水分、渗透胁迫和外源脱落酸（ＡＢＡ）对旱生植物梭梭幼苗的某些生理特性存在显著影响。梭梭幼苗有很强的吸水能力,渗透胁迫下脯氨酸含量增加,其细胞膜相对透性对渗透胁迫不敏感,在脱水过程中具有较强的持水能力,外源ＡＢＡ加强了梭梭幼苗的抗渗透胁迫和抗脱水的能力。     

Genome-wide development of transposable elements-based markers in foxtail millet and construction of an integrated database

Transposable elements (TEs) are major components of plant genome and are reported to play significant roles in functional genome diversity and phenotypic variations. Several TEs are highly polymorphic for insert location in the genome and this facilitates development of TE-based markers for various genotyping purposes. Considering this, a genome-wide analysis was performed in the model plant foxtail millet. A total of 30,706 TEs were identified and classified as DNA transposons (24,386), full-length Copia type (1,038), partial or solo Copia type (10,118), full-length Gypsy type (1,570), partial or solo Gypsy type (23,293) and Long- and Short-Interspersed Nuclear Elements (3,659 and 53, respectively). Further, 20,278 TE-based markers were developed, namely Retrotransposon-Based Insertion Polymorphisms (4,801, ∼24%), Inter-Retrotransposon Amplified Polymorphisms (3,239, ∼16%), Repeat Junction Markers (4,451, ∼22%), Repeat Junction-Junction Markers (329, ∼2%), Insertion-Site-Based Polymorphisms (7,401, ∼36%) and Retrotransposon-Microsatellite Amplified Polymorphisms (57, 0.2%). A total of 134 Repeat Junction Markers were screened in 96 accessions of Setaria italica and 3 wild Setaria accessions of which 30 showed polymorphism. Moreover, an open access database for these developed resources was constructed (Foxtail millet Transposable Elements-based Marker Database; http://59.163.192.83/ltrdb/index.html). Taken together, this study would serve as a valuable resource for large-scale genotyping applications in foxtail millet and related grass species.     

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。     

谷子幼苗对土壤铅、铬的生长响应及吸收积累的差异性

采用盆栽土培试验,研究了谷子幼苗对土壤中不同含量铅（Pb）、铬（Cr）的生长响应和吸收积累的差异性。结果表明,在所试浓度（50～800 mg·kg^-1）范围内,Pb、Cr在谷子幼苗地上部和地下部的积累量存在较大差异,幼苗重金属的吸收富集和转运系数均为Pb大于Cr、Pb、Cr胁迫对幼苗生物量的影响表现为低浓度的促进和高浓度的抑制作用,但Cr对生物量的影响比Pb更强。相同处理条件下,幼苗茎叶中可溶性蛋白质、DNA含量和增色效应对Pb、Cr的响应也有明显差别,Cr对幼苗的生理毒性和DNA损伤效应的作用强度大于Pb。     

增强UV-B辐射和氮对谷子叶光合色素及非酶促保护物质的影响

以谷子(Setaria italica(L)Beauv.)为对象,从拔节期开始持续给予低氮(1.875 mmol/L)和高氮(15 mmol/L)两种氮供应条件并从抽穗期开始进行26 d两种强度(4.29、7.12 kJ·m-2·d-1)的增强UV-B辐射处理,研究了谷子叶中光合色素含量、类黄酮含量和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的变化.结果表明:与高氮供应条件相比,低氮供应条件明显降低了谷子叶中光合色素含量但提高了类胡萝卜素/叶绿素含量比值;在开花期中段和灌浆期中段,高氮供应条件下谷子叶中光合色素含量对增强UV-B辐射比低氮供应条件下的谷子更敏感.从灌浆期开始到处理结束,两种影响因子对谷子叶中类黄酮含量均有显著影响,增强UV-B辐射导致谷子叶中类黄酮含量逐渐升高,且相同增强UV-B辐射强度下低氮供应条件下的谷子叶中类黄酮含量明显高于高氮供应条件下的谷子.谷子叶中PAL活性对两种影响因子的响应较类黄酮含量更加敏感,低氮供应条件使谷子叶中PAL活性明显提高.结合上述指标的相关性分析结果可知,低氮供应条件加强了处于繁殖期主要阶段的谷子叶中类黄酮的积累,并使谷子叶中的类胡萝卜素/叶绿素含量比值明显提高,进而有助于维持谷子叶中光合色素含量在增强UV-B辐射条件下的相对稳定性,对植株抵抗UV-B辐射伤害有利.     

增强UV-B辐射与不同水平氮素对谷子（Setaria italica (L.) Beauv.） 叶片保护物质及保护酶的影响

研究了生长在1.875 mmol·L-1和15 mmol·L-1硝态氮素水平条件下的谷子(Setaria italica(L.)Beauv.)开花期间在进行强度为7.12 kJ·m-2.d-1增强UV.B辐射处理时叶片类黄酮含量、苯丙氨酸解氨酶(PAL)和保护酶活性变化差异.主要结果表明在开花期无论是否进行增强UV-B辐射处理,较低水平氮素均比较高水平氮素更有利于提高谷子叶片PAL活性;叶片类黄酮含量除在进行增强UV-B处理时较低氮素条件下生长的谷子在开花末期显著高于较高氮素条件下生长的谷子外,受氮素水平影响不甚明显.而在开花期不进行与进行增强UV-B辐射处理,氮素水平对叶片保护酶的影响有所差异:不进行增强UV-B辐射处理,整个开花期氮素水平对谷子叶片SOD活性有显著影响而对ASP活性无显著影响,对CAT和POD活性则在开花期部分阶段有显著影响.进行增强UV-B辐射处理,整个开花期氮素水平对谷子叶片SOD与CAT活性有显著影响而对ASP、POD活性影响不显著.     

Development of 5123 Intron-Length Polymorphic Markers for Large-Scale Genotyping Applications in Foxtail Millet

Generating genomic resources in terms of molecular markers is imperative in molecular breeding for crop improvement. Though development and application of microsatellite markers in large-scale was reported in the model crop foxtail millet, no such large-scale study was conducted for intron-length polymorphic (ILP) markers. Considering this, we developed 5123 ILP markers, of which 4049 were physically mapped onto 9 chromosomes of foxtail millet. BLAST analysis of 5123 expressed sequence tags (ESTs) suggested the function for ∼71.5% ESTs and grouped them into 5 different functional categories. About 440 selected primer pairs representing the foxtail millet genome and the different functional groups showed high-level of cross-genera amplification at an average of ∼85% in eight millets and five non-millet species. The efficacy of the ILP markers for distinguishing the foxtail millet is demonstrated by observed heterozygosity (0.20) and Nei''s average gene diversity (0.22). In silico comparative mapping of physically mapped ILP markers demonstrated substantial percentage of sequence-based orthology and syntenic relationship between foxtail millet chromosomes and sorghum (∼50%), maize (∼46%), rice (∼21%) and Brachypodium (∼21%) chromosomes. Hence, for the first time, we developed large-scale ILP markers in foxtail millet and demonstrated their utility in germplasm characterization, transferability, phylogenetics and comparative mapping studies in millets and bioenergy grass species.