PEG胁迫及复水对不同抗旱性小麦幼苗脯氨酸代谢关键酶活性的影响

以两种不同抗旱性小麦品种幼苗为试验材料,采用PEG模拟干旱胁迫处理,探究干旱胁迫及复水对小麦幼苗叶片与根系脯氨酸累积及关键酶活性的影响。结果显示:(1)PEG胁迫下抗旱品种‘普冰143’根长和根干重下降不大,而水敏感品种‘郑引1号’根长和根干重下降显著;且于胁迫处理36h时‘普冰143’根系脯氨酸含量增加(75.0%)显著大于‘郑引1号’(37.7%),复水24h后均恢复至对照水平。(2)PEG胁迫下‘普冰143’叶片中谷氨酸合成途径关键酶P5CS和鸟氨酸合成途径关键酶δ-OAT活性均显著增加,且‘普冰143’叶片脯氨酸两条合成途径关键酶活性均得以加强;PEG胁迫处理36h时,‘郑引1号’叶片中P5CS活性增加显著,δ-OAT活性变化较小,且‘郑引1号’叶片脯氨酸合成可能以谷氨酸途径为主;但在PEG胁迫下两个不同抗旱性品种的根中P5CS、δ-OAT活性均变化较小。(3)PEG胁迫处理36h时‘普冰143’叶片脯氨酸降解酶PDH活性显著下降,而‘郑引1号’叶片PDH活性显著增加,复水后抗旱品种叶片该酶活性显著增加,水敏感品种恢复至对照水平;但PEG胁迫处理下两个不同抗旱性品种的根中PDH活性均显著下降。研究表明,PEG胁迫下小麦叶片是合成脯氨酸的主要部位,抗旱品种‘普冰143’根系脯氨酸持续积累与叶片中高的脯氨酸合成关键酶活性及脯氨酸转运有关。     

外源一氧化碳对小麦幼苗耐盐性以及根中脯氨酸含量的影响

小麦幼苗经饱和度为50％的一氧化碳（C0）溶液预处理24h可以缓解随后以200mmol·L^-1NaCl处理所导致的小麦幼苗生长的受抑程度和相对含水量的下降。CO预处理还可有效提高盐胁迫下小麦幼苗根中吡咯啉-5-羧酸合成酶（P5CS）活性及其基因的表达,同时抑制脯氨酸脱氢酶（ProDH）活性,从而诱导脯氨酸的大量合成,缓解盐胁迫对小麦幼苗的伤害。     

外源水杨酸对盐胁迫下小桐子幼苗脯氨酸代谢的影响

以小桐子幼苗为材料,设置盐胁迫(200mmol·L-1 NaCl)和外源水杨酸处理(0~2.0mmol·L-1 SA)水培试验,通过检测幼苗叶片脯氨酸含量、脯氨酸代谢关键酶活性及相关代谢酶基因的表达水平,研究了外源水杨酸对盐胁迫下小桐子幼苗脯氨酸代谢机理的影响。结果显示:(1)外源0.9mmol·L-1 SA处理可显著提高盐胁迫下小桐子幼苗的脯氨酸含量,上调脯氨酸合成关键酶Δ1-吡咯琳-5-羧酸合成酶(P5CS)和鸟氨酸转氨酶(OAT)活性,以及上调JcP5CS和JcOAT基因的表达水平。(2)SA也显著抑制了脯氨酸降解酶ProDH的活性及JcProDH基因的表达水平。(3)SA处理还显著提高了盐胁迫下小桐子幼苗的组织活力,降低了叶片电解质渗漏率和丙二醛(MDA)含量。研究发现,外源SA可通过活化脯氨酸合成的谷氨酸途径和鸟氨酸途径,以及抑制脯氨酸的降解途径来促进盐胁迫下小桐子幼苗脯氨酸的积累;外源SA处理也可提高小桐子幼苗的耐盐性,且这种提高可能与SA诱导脯氨酸的积累密切相关。     

干旱胁迫对小麦幼苗抗氰呼吸和活性氧代谢的影响

研究了干旱胁迫对抗旱性强弱不同的两种小麦幼苗的抗氰呼吸和活性氧代谢的影响。干旱胁迫导致了两种小麦抗氰呼吸活性及基因转录水平的下降,但抗旱品种在轻度干旱胁迫下表现出一定的适应能力,其抗氰呼吸活性及基因转录水平均高于不抗旱品种。干旱胁迫下,对干旱敏感的小麦幼苗叶片中活性氧含量高于抗旱小麦;3种抗氧化酶的活性低于抗旱小麦的3种抗氧化酶的活性。据此认为,严重的干旱胁迫引起活性氧含量的增加扰动了活性氧与抗氰呼吸之间的应答平衡,但抗氰呼吸可能通过清除活性氧等机制而起了抗旱的作用。     

施氮时期对酿酒葡萄叶片氮代谢酶及相关基因表达的影响

以10年生‘蛇龙珠’葡萄为材料,在萌芽期(S1)、新梢旺长期(S2)、开花期(S3)、果实第一次膨大期(S4)、副梢生长旺期(S5)和果实第二次膨大期(S6)分别一次性施入尿素300kg·hm-2,以不施氮肥为对照(CK),分析了花前5d(DBF5)、花后25d(DAF25)、花后55d(DAF55)和花后85d(DAF85)叶片的各项指标,以明确氮素施用时期对葡萄叶片氮代谢的调控与影响。结果表明:(1)S1和S2处理葡萄叶片中总氮及可溶性蛋白含量在DAF25时显著增加。(2)S3和S4处理的NR及GS活性在DAF85时显著高于其他处理;在DAF25时,S1和S2处理的GOGAT活性,以及S3和S4处理的GDH活性均显著高于同期对照和其他施肥处理。(3)各施肥处理叶片VvNR表达水平在不同时期均高于同期对照,S3处理VvNR表达水平在DAF25和DAF85时分别为对照的3.4倍和2.7倍;S3和S4处理的VvGS表达水平分别在DAF55和DAF85时达到最高值,S3处理的VvGOGAT和S4处理的VvGDH表达水平在DAF55和DAF85均显著高于其他处理,S3处理的VvGDH表达水平在DAF55和DAF85仅次于S4处理。研究表明,氮素通过诱导叶片氮素代谢基因的响应,从而调控叶片中氮素代谢酶活性增加,促进了氮素的积累,S3和S4处理在不同时期氮代谢酶活性和对应的基因表达水平均较高,更有利于叶片中氮素的转化和代谢。     

外源脯氨酸对镉胁迫下小麦幼苗生长的影响

以高蛋白小麦品种“北农9549”为试材,研究喷施不同浓度脯氨酸(0、1.0、5.0和10.0 mmol·L^-1)对镉胁迫下小麦幼苗生长和重金属吸收的影响.结果表明： 以不施镉为对照,1.0 mmol·L^-1CdCl₂胁迫下,小麦幼苗的根长、株高和干质量分别显著下降24.0%、15.0%和27.5%,叶绿素a、b和类胡萝卜素含量分别显著下降23.3%、6.7%和30.8%,超氧化物歧化酶(SOD)活性降低了18.4%,内源脯氨酸、抗坏血酸和丙二醛(MDA)含量分别显著上升78.6%、31.5%和17.9%,细胞膜相对透性显著升高24.8%,过氧化物酶(POD)活性为对照的2.4倍,并且促进对铜的吸收,抑制锌的吸收.随外源脯氨酸浓度的增加,小麦幼苗的根长、株高、干质量、叶绿素和类胡萝卜素含量均逐渐恢复到对照水平,抗坏血酸、内源游离脯氨酸含量和SOD活性均上升,可溶性蛋白含量先上升后下降,POD活性、MDA含量和细胞膜相对透性下降,而锌积累量升高,镉、铜积累量下降.叶面喷施外源脯氨酸可缓解镉对小麦幼苗生长的胁迫,以喷施5.0～10.0 mmol·L^-1外源脯氨酸效果最佳.     

外源脯氨酸对镉胁迫下小麦幼苗生长的影响

以高蛋白小麦品种“北农9549”为试材,研究喷施不同浓度脯氨酸(0、1.0、5.0和10.0 mmol·L-1)对镉胁迫下小麦幼苗生长和重金属吸收的影响.结果表明:以不施镉为对照,1.0 mmol·L-1CdCl2胁迫下,小麦幼苗的根长、株高和干质量分别显著下降24.0％、15.0％和27.5％,叶绿素a、b和类胡萝卜素含量分别显著下降23.3％、6.7％和30.8％,超氧化物歧化酶(SOD)活性降低了18.4％,内源脯氨酸、抗坏血酸和丙二醛(MDA)含量分别显著上升78.6％、31.5％和17.9％,细胞膜相对透性显著升高24.8％,过氧化物酶(POD)活性为对照的2.4倍,并且促进对铜的吸收,抑制锌的吸收.随外源脯氨酸浓度的增加,小麦幼苗的根长、株高、干质量、叶绿素和类胡萝卜素含量均逐渐恢复到对照水平,抗坏血酸、内源游离脯氨酸含量和SOD活性均上升,可溶性蛋白含量先上升后下降,POD活性、MDA含量和细胞膜相对透性下降,而锌积累量升高,镉、铜积累量下降.叶面喷施外源脯氨酸可缓解镉对小麦幼苗生长的胁迫,以喷施5.0～10.0 mmol·L-1外源脯氨酸效果最佳.     

外源ABA对低温胁迫下小桐子幼苗脯氨酸积累及其代谢途径的影响

本文以小桐子为材料,研究了外源脱落酸（ABA）对低温胁迫下小桐子幼苗脯氨酸积累的影响。结果表明,低温胁迫（5℃）可促进小桐子幼苗体内脯氨酸的积累,上调脯氨酸合成关键酶Δ¹-吡咯琳-5-羧酸合成酶（P5CS）和鸟氨酸转氨酶（OAT）的活性,上调P5CS基因（JcP5CS）的表达,及抑制脯氨酸降解酶脯氨酸脱氢酶（Pro DH）的活性。用外源ABA处理低温胁迫下的小桐子幼苗,发现150μmol·L^-1的ABA可显著提高其低温胁迫下的脯氨酸含量,上调P5CS的活性和JcP5CS的表达水平,及抑制ProDH的活性。表明外源ABA可通过活化脯氨酸合成的谷氨酸途径和抑制脯氨酸的降解途径来促进低温胁迫下小桐子幼苗脯氨酸的积累。     

干旱、盐和低温胁迫对水稻幼苗脯氨酸含量的影响

以三叶期的水稻幼苗为材料,研究了干旱（－０．６ＭＰａ ＰＥＧ模拟）、盐（０．１５ｍｌ／Ｌ ＮａＣｌ）和低温（６℃）胁迫下,不同水稻品种脯氨酸积累的变化。结果表明,干旱、盐和低温胁迫下稻苗均可积累脯氨酸,且随着胁迫时间的处长而加剧。在同一胁迫条件下,耐性强的品种脯氨酸积累较少,而敏感品种脯氨酸积累则较多。脯氨酸的积累不宜作为稻苗抗逆性的筛选指标。     

NaHSO3对盐胁迫下小麦幼苗氮同化酶及脯氨酸含量的影响

以普通小麦(Triticum aestivumL.)为材料,研究了NaHSO3对不同盐度胁迫下小麦幼苗氮素同化酶和脯氨酸含量的调节。结果表明,盐胁迫降低了叶片中硝酸还原酸(NR)的活性,加入NaHSO3之后,NR活性表现出进一步的降低。谷氨酰胺合成酶(GS)在低浓度盐胁迫下活性增加,在高浓度盐胁迫下活性降低;NaHSO3加入时,即便在低盐浓度下GS活性也降低。依赖于NADH的谷氨酸脱氢酶(NADH-GDH)和依赖于NADP的异柠檬酸脱氢酶(NADP-ICDH)的变化趋势一致,在盐胁迫下它们的活性都明显增加;NaHSO3加入促进了它们活性的进一步增加,尤其对NADH-GDH活性的促进更为明显。游离脯氨酸在高浓度盐胁迫下大量积累,在低浓度盐胁迫下含量增加不明显;NaHSO3促进了盐胁迫下脯氨酸的积累,提示了NaHSO3促进了盐胁迫下小麦幼苗碳氮营养元素的贮存。     

一氧化氮参与调节盐胁迫下脱落酸诱导的小麦幼苗叶片脯氨酸的累积

不同浓度(0.01～5.00mmol/L)的外源一氧化氮(NO)供体硝普钠(SNP)以浓度依赖性的性式诱导150mmol/L NaCl胁迫下小麦(Triticum aestivum L.cv.Yangmai 158)幼苗叶片脯氨酸的累积。其中0.1 mmol/L的SNP效果最明显,而结合采用NO清除剂c-PTIO和血红蛋白的处理均分别逆转了该效应。研究结果还发现:0.1 mmol/L SNP诱导的脯氨酸累积还可能有利于盐胁迫下小麦幼苗的保水性;0.1 mmol/L的SNP显著激活了内源ABA的合成,而结合血红蛋白的处理则证实,在外源ABA诱导脯氨酸累积的过程中NO可能作用于ABA信号分子的下游,但NO和ABA信号分子在此诱导反应中不存在累积效应。进一步研究脯氨酸合成和降解的酶促反应途径,发现外源NO处理前4天内可能主要是通过提高Δ~1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)的活性来促进脯氨酸的合成,以后直至第8天主要是通过抑制脯氨酸脱氢酶(ProDH)的活性来抑制脯氨酸的降解;ABA对于P5CS和ProDH活性的调节能力弱于NO。此外,Ca~(2 )在NO诱导的盐胁迫下小麦叶片脯氨酸累积的信号分子途径中起重要的介导作用。     

一氧化氮参与调节盐胁迫下脱落酸诱导的小麦幼苗叶片脯氨酸的累积

不同浓度(0.01～5.00mmol/L)的外源一氧化氮(NO)供体硝普钠(SNP)以浓度依赖性的性式诱导150mmol/LNaCl胁迫下小麦(Triticum aestivum L.cv.Yangmai 158)幼苗叶片脯氨酸的累积.其中0.1 mmol/L的SNP效果最明显,而结合采用NO清除剂c-PTIO和血红蛋白的处理均分别逆转了该效应.研究结果还发现:0.1 mmol/L SNP诱导的脯氨酸累积还可能有利于盐胁迫下小麦幼苗的保水性;0.1 mmol/L的SNP显著激活了内源ABA的合成,而结合血红蛋白的处理则证实,在外源ABA诱导脯氨酸累积的过程中NO可能作用于ABA信号分子的下游,但NO和ABA信号分子在此诱导反应中不存在累积效应.进一步研究脯氨酸合成和降解的酶促反应途径,发现外源NO处理前4天内可能主要是通过提高△'-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)的活性来促进脯氨酸的合成,以后直至第8天主要是通过抑制脯氨酸脱氢酶(ProDH)的活性来抑制脯氨酸的降解;ABA对于P5CS和ProDH活性的调节能力弱于NO.此外,Ca2 在NO诱导的盐胁迫下小麦叶片脯氨酸累积的信号分子途径中起重要的介导作用.     

薯蓣皂素对小麦幼苗抗旱性的影响

用不同浓度的薯蓣皂素喷施处理小麦幼苗叶片,研究薯蓣皂素在干旱胁迫下对小麦幼苗影响。结果表明,喷施一定浓度的外源薯蓣皂素,在干旱胁迫下可保持小麦幼苗叶片相对含水量,提高SOD和POD活性,降低MDA含量,对小麦幼苗抗旱有一定的作用。且薯蓣皂素最佳质量浓度为0.5 mg.L-1。     

Proline Accumulation and Varietal Adaptability to Drought in Barley: a Potential Metabolic Measure of Drought Resistance

A reliable laboratory test for drought resistance in crops would be invaluable in breeding programmes. Experience so far has been disappointing, however, due to either a lack of differentiation between genotypes¹, or poor correlation between the results of the test and field experience^2–4.     

冬小麦幼苗根系适应土壤干旱的生理学变化

采用盆栽试验对冬小麦幼苗根系适应土壤干旱的生理学变化进行了初步研究。结果表明，随干旱胁迫的加剧，洛麦9133和济麦21幼苗根水势、根相对含水率和根系活力均降低，饱和亏、可溶性糖含量、脯氨酸含量、质膜透性以及SOD、POD活性均呈增加趋势。这说明，在干旱胁迫下，冬小麦幼苗根系通过降低水势、相对含水率和根系活力，增加渗透调节物质可溶性糖、脯氨酸含量和增强SOD、POD活性等生理上的变化以提高抗旱性，从而使冬小麦幼苗适应干旱逆境。     

Effects of Cold and Salicylic Acid Priming on Free Proline and Sucrose Accumulation in Winter Wheat Under Freezing Stress

Journal of Plant Growth Regulation - This study aims to investigate the effects of cold and salicylic acid (SA) priming on osmolytes accumulation in wheat leaves under freezing stress and its...     

Effects of Low Temperature on Winter Wheat and Cabbage Leaves

Contents of soluble proteins, proline and chlorophyll in winter wheat (Triticum aestivum cv. Doğu-88) and cabbage leaves (Brassica oleracea convar. acephala) during acclimation to low temperature were investigated. When both of the plants species were cold acclimated, soluble proteins, proline and chlorophyll contents were higher than in the controls (non-acclimated). Also protein patterns differed between the plants at control and cold conditions. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

外源ABA对冬小麦越冬期蔗糖代谢的影响

以抗寒品种‘东衣冬麦l号’和冷敏感品种‘济麦22’为试验材料,在三叶期时对叶片喷施ABA。在冬小麦越冬期间对叶片和分蘖节取样,研究外源ABA对越冬期低温下冬小麦的蔗糖含量及蔗糖代谢相关酶活性的影响。结果表明,外源ABA处理使低温下2个冬小麦品种积累了更多的蔗糖,尤其是‘东农冬麦1号’的分蘖节。零上低温时外源ABA促进了尿苷二磷酸一葡萄糖焦磷酸化酶（UGP）在蔗糖的合成中起主要作用,在零下低温时外源ABA则促进了UGP在蔗糖分解中起作用;外源ABA提高了‘东农冬麦1号’叶片和分蘖节以及‘济麦22’分蘖节中蔗糖磷酸合成酶、蔗糖合成酶的活性,但‘济麦22’叶片中这两种酶的活性则受到ABA的抑制;外源ABA也不同程度地促进了2＋-小麦品种叶片和‘济麦22’分蘖节中酸性转化酶和碱性转化酶活性的提高,但却抑制了‘东农冬麦1号’分蘖节中两种酶活性的提高,表明抗寒性强的‘东农冬麦1号’对外源ABA可能更加敏感,其越冬器官分蘖节保持了较高的蔗糖水平,其蔗糖合成能力的提高将有利于冬小麦植株抵御低温,进而维持＋a＋k-的存活。