环境气体对植物种子萌发影响的作用过程研究进展

种子萌发受多种外界环境因素诱导和调控，且一旦种子萌发启动，胚将不可避免的生长或死亡，是一个不可逆的过程，决定着植物种群的繁衍、进化和农林业生产。大气和土壤中的多种气体对植物种子萌发具有重要影响，与固液物质相比，环境气体扩散速度快、影响范围大，是影响植物种子萌发的重要生态因子。目前，已知影响植物种子萌发的气体物质有环境气体分子、植物燃烟和植物挥发物3大类，其中环境气体分子包括氧气(O₂)和二氧化碳(CO₂)，以及一氧化氮(NO)、一氧化碳(CO)、硫化氢(H₂S)、二氧化硫(SO₂)、乙烯(C₂H₄)和氢气(H₂)等气体信号分子；植物燃烟包括纤维素衍生的karrikins和木质素衍生的丁香醛及多种植物源燃烟；植物挥发物包括烯类和烷类物质及多种植物组织挥发物。本文综述了环境气体对植物种子萌发影响的作用过程研究进展，分析了这些气体物质对植物种子萌发的影响作用方式，并提出了今后开展研究的建议，以期为气体物质调控种子萌发技术研发，实现种子萌发时...     

2012年第2期《遗传》封面说明

盐碱胁迫是影响植物生长、发育的重要环境限制因素,严重影响作物的产量和品质。应用分子生物学和基因工程技术手段培育耐盐碱的作物品种,为开发利用盐碱地资源、增加耕地面积,展示了美好的前景。而挖掘盐碱胁迫相关的新基因,阐明其调控植物耐盐碱的分子机理,是实现上述目标的重要前提条件。本研究从前期的野生大豆(Glycine soja     

珍稀濒危植物种子休眠的成因及解除方法研究进展

珍稀濒危植物为人类提供了稀缺的化工、医药、生活原料等产品，还是地质变迁、植物进化和系统发育等的见证者，是维护地球生物多样性不可或缺的重要成员之一。然而，部分珍稀濒危植物的种子因休眠作用难以萌发，这是导致它们濒临灭绝的主要原因之一。为探究珍稀濒危植物种子休眠的原因，本文综述了近年来造成珍稀濒危植物种子休眠的外因和内因，特别归纳了引起种子休眠的关键基因、miRNAs和转录因子，并从物理和化学两个层面综述了解除休眠的方法，最后讨论了未来研究的重点方向，将为濒危植物种子休眠与萌发的分子调控和其它难以打破休眠的植物苗木工程化繁育技术体系的建立奠定理论基础和科学依据。     

Effects of mosaic biological soil crusts on vascular plant establishment in a coastal saline land of the Yellow River Delta,China

黄河三角洲滨海盐碱地镶嵌式分布的生物土壤结皮对维管植物建植的影响 滨海盐碱地生物土壤结皮对维管植物影响研究,鲜见报道。本研究旨在探讨黄河三角洲滨海盐碱 地镶嵌式分布的生物土壤结皮是否以及如何影响两种典型草本植物的种子萌发,以深入理解基质异质性对 植物群落动态的影响。通过室内萌发实验,研究裸斑、芦苇(Phragmites australis)、碱蓬(Suaeda glauca) 和柽柳(Tamarix chinensis)生境下发育的生物土壤结皮和无结皮表土对多年生草本植物芦苇和一年生草本植物碱蓬种子的萌发率和平均萌发时间的影响,并从基质理化性质角度探讨其对种子萌发的影响机制。研究结果发现,与无结皮表土相比,生物土壤结皮提高了含水量、养分积累和大部分盐离子浓度,但降低了 土壤pH值。苔藓生物结皮可直接降低土壤pH值和Mg²⁺浓度,间接提高碱蓬种子的萌发率。较低的土壤pH值也间接降低了芦苇种子在其自身生境中的萌发速度。与有植被生长的生境相比,裸斑生境加剧Cl⁻的积累,间接降低了芦苇种子的萌发速度。结果表明,芦苇生境分布的苔藓结皮为碱蓬种子的萌发提供了一个机会窗口。生物土壤结皮类型和生境类型的共同作用可通过影响维管植物种子的萌发和建植,最终影响植物群落结构。     

燃烧植物产生烟与热的生理生态效应

燃烧植物产生的烟与热对植物的生理生态功能有重要的影响,相关研究已成为生态学研究的热点之一。植物源烟对一些植物种子的萌发和幼苗生长有促进作用,这种促进作用与GA和细胞分裂素的作用相似。在植物烟水溶液中分离得到了具有促进植物种子萌发作用的化合物丁烯羟酸内酯,该物质具有热稳定性、挥发性和有效浓度范围广等特点。丁烯羟酸内酯可以通过纤维素加热产生,因而几乎所有的植物燃烧产生的烟中都可以产生丁烯羟酸内酯。热因子对植物种子萌发有利作用表现为打破种子休眠、清除限制种子萌发的物理、化学因素和减轻种子病原体等方面。大量研究显示,不同植物对烟与热的响应机理存在显著的差异,这是植物群落过火后物种组成改变的重要原因之一。烟与热因子对植物生理生态作用的研究我国开展较少．这与我国是一个森林、草原火灾频繁的国家是不相称的,加强这方面的研究很有必要。另外,今后我国可以在烟与热因子对植物作用的机理,揭示传统用烟火处理土壤促进农林业植物生长的物理和化学本质,以及这些机理在发展有机农业中运用等方面开展深入的研究。     

芒和荻种子对复合盐碱胁迫的生理响应

土壤盐碱化在世界范围内普遍存在,日益严峻的盐碱化形势严重威胁着植物的生长发育。芒(Miscanthus sinensis)和荻(Miscanthus sacchariflora)作为能源植物具有良好的经济效益和生态效益,并且在城市园林中已得到广泛应用。该研究以引种自辽宁省本溪阿家岭的芒和哈尔滨市太阳岛的荻为对象,模拟我国东北大庆盐碱地的低(浓度1、2)、中(浓度3)、高(浓度4、5)浓度土壤环境,分别对芒和荻的种子进行复合盐碱胁迫处理,对芒和荻的种子萌发情况进行研究。结果表明：(1)复合盐碱胁迫处理下,芒种子的发芽率随着复合盐碱浓度的升高而降低,发芽势、活力指数、发芽指数、胚根长度、胚芽长度、胚根鲜重、胚芽鲜重和耐盐碱指数均先升高后降低;荻种子的发芽率、发芽势、活力指数、发芽指数、胚根长度、胚芽长度、胚根鲜重、胚芽鲜重和耐盐碱指数均随着复合盐碱浓度的升高而降低。(2)芒和荻的种子能够抵抗低、中浓度的复合盐碱胁迫处理,当高浓度的复合盐碱胁迫处理时,各项指标均下降明显,且芒种子的各项指标均优于荻种子,说明芒种子比荻种子更耐盐碱。该研究结果基本界定芒荻种子的复合盐碱耐受范围,为今后芒荻类能源植物的耐盐碱性筛选和在园林中的应用提供了理论依据。     

光对种子萌发的影响机理研究进展

种子萌发是植物成功实现天然更新的关键环节, 需要适宜的温度、水分或光照条件。对于需光性种子, 光照是决定其萌发与否或萌发率高低的主要因素。光对植物种子萌发的影响不仅是一个复杂的生理过程, 也是受到调控的信号传递和基因表达过程。该文系统总结了影响种子萌发的光照属性、光与水/热耦合作用和种子的光属性(光敏色素)与种子萌发的关系, 明确了光调控种子萌发的生态意义; 重点综述了种子内光敏色素调控种子萌发的生理反应模式和光敏色素的光信号转导途径。试图为全面评估光对种子萌发的影响和将来开展更深入的研究提供参考。     

植物对盐碱胁迫的响应机制研究进展

盐碱胁迫是制约植物生长发育的主要非生物胁迫之一,也是制约农作物生产和生态环境建设的严峻问题。研究作物的耐盐碱机理,对开发和有效利用盐碱地有重要的现实意义。许多研究将盐碱胁迫笼统称为盐胁迫,实际上这是两种不同的非生物胁迫,且碱胁迫对植物的伤害要大于盐胁迫。总结性阐述了盐碱胁迫对植物的危害。从生物量、光合作用、离子平衡和膜透性等方面分析了植物对盐碱胁迫的响应机制,并结合最新研究从多角度综述了植物的抗盐碱机理,包括合成渗透调节物质、提高抗氧化酶活性、对离子的选择性吸收及p H平衡和诱导抗盐碱相关基因表达。提出了抗盐碱性的途径,即外源物质的加入、与真菌的协同效应、利用生物技术手段、培育耐盐碱品种和抗性锻炼。最后针对植物适应盐碱逆境方面的研究进行了展望,提出了当前研究需要解决的问题和突破口,旨在为提高植物耐盐碱能力、增加作物产量提供一定的理论依据。     

MicroRNA在种子发育、休眠与萌发过程中的作用

植物microRNA(miRNA)是一类小分子非编码RNA,对植物的生长发育发挥着重要调控作用。种子发育、休眠与萌发是植物生命进程中的重要阶段。在这一阶段内,种子受各种环境因子及内源激素调控,并且不同植物种子具有不同发育及休眠特性。随着人们对种子发育、休眠及萌发机理的探究,越来越多miRNA被鉴定,它们能够基于植物激素信号传导、抗氧化作用、关键转录因子调控等途径参与种子形态建成、物质代谢及各种胁迫响应。本文主要综述了近年来植物miRNA的形成及调控机理,以及在种子发育、休眠及萌发过程中发挥的调控作用,旨在为今后的研究方向提供参考。     

盐胁迫下花生种子萌发期代谢组学分析

盐碱地高盐分会降低种子活力、抑制萌发出苗,严重制约盐碱地区花生生产和产业发展。种子萌发过程中物质代谢对种子发芽及植株形态建成至关重要,逐渐成为评价种子活力和品质的重要指标。以不同萌发期花生种子为研究对象,利用生理指标和高效液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）分析方法,研究了盐胁迫下花生种子不同萌发期主要营养物质含量和差异代谢物的变化。种子吸水萌发促进了脂肪、蛋白质、可溶性糖代谢,随萌发时间延长,脂肪和可溶性糖含量逐渐降低,可溶性蛋白质含量呈先降后升的变化趋势。主成分分析和偏最小二乘法判别分析表明盐胁迫与对照组间代谢物差异较大,暗示盐胁迫对花生种子萌发期物质代谢影响较大。利用VIP值分析和KEGG pathway预测分析显示：正常条件下,花生种子吸水膨胀期的差异代谢物较少,未鉴定到富集的KEGG pathway;而胚根伸长期差异代谢物主要富集于12个KEGG pathway,表明萌发后期物质代谢较前期旺盛。盐处理显著提高多种差异代谢物表达水平,其中渗透保护物甜菜碱和脯氨酸差异明显;另外,盐胁迫下吸水膨胀和胚根伸长两时段的差异代谢物显著增多,分别富集到26和31个KEGG pathway。盐胁迫显著促进了能量代谢、甘油磷脂代谢、谷胱甘肽代谢以及芥子油苷生物合成途径等相关通路,推测其与盐胁迫下花生种子萌发期抗逆有关。甜菜碱和脯氨酸可能是花生种子萌发期适应盐胁迫的关键代谢物,甘油磷脂代谢、谷胱甘肽代谢以及芥子油苷生物合成等途径可能是重要的代谢调控通路。试验结果可为促进盐胁迫下花生种子萌发出苗探索新途径、新方法,以及提高盐碱地花生出苗率提供理论依据和参考价值。     

油菜耐盐碱种质鉴定与品种选育研究进展

盐碱地作为有效的耕地后备资源,其整治和利用尤为重要。油菜是世界上重要的油料作物,也是用于开发利用盐碱地的重要作物之一。从渗透调节物质、抗氧化酶活性、光合作用参数以及盐碱胁迫相关基因报道等方面分析了油菜响应盐碱胁迫的生理生化和分子机制,全面阐述了油菜苗期、营养生长期和成熟期耐盐碱种质的鉴定方法和优异资源筛选,概述了耐盐碱油菜品种选育和推广利用的最新状况,并对未来的研究方向进行了展望,为油菜耐盐碱新品种培育提供理论基础和育种思路。     

一年生盐生植物耐盐机制研究进展

盐生植物是一类能够在盐土上完成生活史的天然植物, 在与盐土协同演化过程中形成了一系列适应盐生环境的特殊生存策略。其中一年生盐生植物因其生活史短、方便培养和观察、易于基因转化和后代繁殖, 已成为耐盐机制研究的主要对象。一年生盐生植物面临多变的生境胁迫, 具有更大的生存风险, 所以具有不同于多年生盐生植物的更稳妥的适应机制, 主要体现在种子的高盐休眠、复水速萌、形态和萌发的多态性、存在持久种子库及调节资源分配等方面。种子萌发后的生长、发育和繁殖等生活史的各阶段都要经受严峻的盐生胁迫环境。通常所说的耐盐机理是指成株对盐分的调控, 按照植物种类不同而分为稀盐、泌盐和拒盐3种耐盐形式。该文在对国内外相关文献进行分析归纳的基础上, 首先介绍了一年生盐生植物的常见类型, 然后分别从种子特征、形态结构、生理生化和生态习性等方面综述了一年生盐生植物的耐盐机制。     

田菁根际促生菌的筛选及其促生耐盐效果

【目的】为探究盐生植物田菁及其根际功能微生物改良盐碱地的效果,本研究从黄河三角洲盐碱区田菁根际土壤中分离促生菌,并明确其耐盐促生效果。【方法】采用选择培养方法从田菁根际土壤中分离固氮菌、解磷菌以及解钾菌,并进行16S rRNA分子生物学鉴定。之后对菌株的耐盐及促生特性进行测定,筛选性状优良菌株进行玉米促生作用研究。【结果】共分离得到105株根际促生菌,其中N102兼具多种促生特性且耐盐性达15%。田菁种子发芽试验表明,N102可显著提高田菁发芽率(47%,P0.05)、芽长(48.5%,P0.05)和根长(60%,P0.05);玉米盆栽试验结果表明,N102对盐胁迫下玉米的株高、根长、叶绿素含量、地上部干重以及根干重具有显著的促进作用。经系统发育分析,N102与Enterobacter soli ATCC BAA-2102 (NR117547)序列相似度为99.30%,鉴定属于Enterobacter属。【结论】菌株N102具有多种植物促生耐盐特性,具有开发成有效促进盐碱地作物生长的微生物肥的良好前景。     

Salinity Stress in Wheat: Effects,Mechanisms and Management Strategies

Salinity stress is a major threat to global food production and its intensity is continuously increasing because of anthropogenic activities. Wheat is a staple food and a source of carbohydrates and calories for the majority of people across the globe. However, wheat productivity is adversely affected by salt stress, which is associated with a reduction in germination, growth, altered reproductive behavior and enzymatic activity, disrupted photosynthesis, hormonal imbalance, oxidative stress, and yield reductions. Thus, a better understanding of wheat (plant) behavior to salinity stress has essential implications to devise counter and alleviation measures to cope with salt stress. Different approaches including the selection of suitable cultivars, conventional breeding, and molecular techniques can be used for facing salt stress tolerance. However, these techniques are tedious, costly, and labor-intensive. Management practices are still helpful to improve the wheat performance under salinity stress. Use of arbuscular mycorrhizal fungi, plant growth-promoting rhizobacteria, and exogenous application of phytohormones, seed priming, and nutrient management are important tools to improve wheat performance under salinity stress. In this paper, we discussed the effect of salinity stress on the wheat crop, possible mechanisms to deal with salinity stress, and management options to improve wheat performance under salinity conditions.     

活性焦对晋北盐碱地土壤性质和两种植物生长的影响

固废基改良剂是盐碱地改良的有效手段之一。活性焦作为一种多孔废弃物,应用于盐碱地预期可以起到改善土壤性质、减缓植物盐碱胁迫的作用。为了阐明活性焦对晋北盐碱地的改良效应,本研究设置不同用量活性焦(CK, 0 g·kg^-1;A₁₀, 10 g·kg^-1;A₂₀, 20 g·kg^-1;A₅₀, 50 g·kg^-1),分析其对盐碱地土壤性质和植物生长的影响。结果表明: 施用活性焦能显著提高土壤的水稳性团聚体含量,并降低土壤盐分含量、pH值和电导率。与CK相比,种植碱茅和玉米土壤的团聚体平均重量直径增加5.1%～32.2%,pH值降低0.4%～4.1%,钠吸附比(SAR)降低4.8%～18.7%,电导率降低7.4%～8.2%。施用适量活性焦能够降低植物细胞的质膜损伤,提高叶片叶绿素和Ca²⁺含量,从而有效促进植物生长,碱茅和玉米的生物量均在A₂₀处理达到最大。表明盐碱土施用20 g·kg^-1活性焦(A₂₀)可改善根际土壤环境,提高植物对Ca²⁺等的选择性吸收,从而降低盐分对植物细胞的损伤,促进盐碱生境中植物的生长。     

基于叶片生理指标的小麦芽期耐盐性评价

土壤盐渍化严重影响小麦生产,提高小麦耐盐性是应对土壤盐渍化的主要生物途径之一.小麦芽期亦是对盐分较为敏感的时期,小麦芽期耐盐性的强弱对盐碱地小麦种植至关重要.为探讨利用叶片生理指标进行小麦芽期耐盐性评价的可行性,该文以沧麦6005及其73个叠氮化钠诱变家系为试验材料,在超纯水和40％人工海水条件下,对芽期叶片中脯氨酸、...     

基于CSCD的盐生植物研究文献计量评价

以中国科学引文数据库（CSCD,477篇）为主线,以维普、万方和CNKI数据库（3329篇）为基础数据,采用文献计量分析的方法,对盐生植物研究文献进行统计分析,分别从文献的年代、机构、作者、来源期刊、学科类别、高被引论文和文献的关键词这7个方面,对盐生植物研究文献的分布规律和研究现状进行总体回顾与评价。全面概括、总结和分析该研究领域研究热点、区域、内容、技术和方法,优秀人才、领先机构和主要团队,揭示中国盐生植物研究的进展情况。结果表明：1956年有盐生植物论文发表,2007年文献总量340篇为最高记录;在CSCD,1991年有盐生植物论文发表,至2011年62篇为最高,均呈逐年上升趋势。中国在盐生植物研究方面已经形成了引领该研究方向的4个主要科研团队,分别是山东师范大学、中国科学院新疆生态与地理研究所、中国农业大学和南京大学。盐生植物的研究呈现明显的地域相关性,热点地区包括新疆、山东、北京、南京、东北、内蒙古、宁夏、兰州等地。盐生植物研究热点是：耐盐性（耐盐机制）、盐胁迫、盐碱地、基因克隆、土壤盐分、植物生长、开发利用、渗透调节、生理指标、种子萌发、脯氨酸、基因工程（基因表达）和植物群落等。