盐胁迫下导入外源DNA小麦新品系生理特性与呼吸途径的变化

测定了将高粱（Sorghum vulgare Pers.）DNA导入小麦（Triticum aestivum L.）“陇春13号”后得到的耐盐新品系根和叶中不同盐浓度胁迫条件下呼吸途径、脯氨酸、Na^ 和K^ 含量的变化,并以“陇春13号”作为对照进行比较。结果表明：K^＋含量均随盐浓度的提高而不断下降,但新品系与对照相比,叶的下降速率明显低于根;脯氨酸和Na^ 的含量则均呈持续上升趋势,且对照叶和根中脯氨酸增加幅度不及新品系,但其叶和根中Na^ 积累显地高于新品系;抗氰呼吸实际运行均不 同程度地加强了,但对照的叶和根的运行程度分别强于新品系,且在整个胁迫过程中细胞色素途径仍是线粒体呼吸中电子传递的主要途径。     

Physiological Characteristics and Alternative Respiratory Pathway under Salt Stress in Two Wheat Cultivars Differing in Salt Tolerance

Changes in respiratory pathway, dry weight, contents of proline, ATP, Na⁺and K⁺were investigated under five salinity treatments in the leaves of plants of spring wheat (Triticum aestivumL.). Two cultivars differing in salt resistance, namely, 89122 (salt-tolerant) and Longchun13 (salt-sensitive), were used. The decrease in dry weight and K⁺content was observed with the increasing NaCl concentrations, but more in cv. 89122 plants than in Longchun13 plants. Contents of proline and Na⁺in both cvs increased greatly, but the former increased more in 89122 while the latter more in Longchun13 plants. In all salinity treatments tested, a salt-induced increase in the activity of the alternative pathway was found, although cytochrome pathway (CP) still remained the main electron transport pathway. ATP production changed in parallel with CP operation. Cv. 89122 plants could produce more ATP than cv. Longchun13 plants exposed to each salinity treatment and their ATP generation could even be stimulated in contrast to its rapidly decline in Longchun13 plants with increased salinity stress. The possible relationship between respiration metabolism and above mentioned physiological changes is discussed.     

外源H2O2对盐胁迫下小麦幼苗生理指标的影响

以‘郑麦-004’小麦幼苗为供试材料,采用Hoagland营养液培养方法,通过添加H2O2的清除剂过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸(ASA),研究0.05μmol/L外源H2O2处理对150mmol/L NaCl胁迫下小麦幼苗生长和抗氧化系统活性的影响,探讨低浓度外源H2O2对盐胁迫下小麦幼苗伤害的防护作用及其生理机制。结果显示:外源H2O2能缓解盐胁迫对小麦幼苗生长的抑制效应,降低丙二醛(MDA)含量和超氧自由基(O2.-)的产生速率,使小麦幼苗的株高、根长和干重均显著增加,并能提高超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、CAT、抗坏血酸氧化酶(APX)等保护酶活性和抗氧化物质谷胱甘肽(GSH)的含量;而H2O2清除剂(CAT和AsA)能够逆转外源H2O2对盐胁迫下小麦幼苗生长的促进作用。研究表明,低浓度外源H2O2处理能促进小麦幼苗中的酶类和非酶类抗氧化剂的产生,减少脂质过氧化物的含量,提高小麦幼苗的耐盐性。     

外源海藻糖对小麦幼苗耐盐性的影响

以盐敏感小麦品种鲁麦15为材料,分别用完全Hoagland营养液、150mmol／L NaCl和150mmol／L NaCl 10mmol／L海藻糖处理小麦幼苗,测定小麦幼苗生长、离子含量、根系质膜H^ -ATPase、SOD活性、MDA含量等指标,旨在探讨外源海藻糖在抗盐性中的作用。结果表明：外源海藻糖可明显缓解盐胁迫对小麦幼苗生长的抑制作用;明显提高NaCl胁迫条件下小麦幼苗叶片中K^ 的含量,降低Na^ 的含量,降低其Na^ ／K^ ;提高NaCl胁迫条件下小麦幼苗SOD活性,降低MDA的含量,降低细胞质膜透性,缓解根系质膜H^ -ATPase活性抑制。以上结果表叫外源海藻糖可能通过增加活性氧清除能力、缓解质膜伤害、维持胞质离子稳态提高植物抗盐性。     

在盐胁迫下光抑制及其恢复进程对冬小麦光合功能的影响(英文)

研究了盐和强光双重胁迫以及在弱光下恢复对冬小麦 (TriticumaestivumL .)光合功能的影响。结果表明 ,单纯用低浓度盐 (2 0 0mmol/LNaCl)胁迫时 ,对反映PSⅡ光合功能的Fv/Fo、Fv/Fm和qP等参数没有什么影响 ,但已十分明显地抑制光合碳同化能力 ,而高盐 (4 0 0mmol/LNaCl)胁迫损伤PSⅡ功能 ,从而加剧对碳同化功能的抑制 ,说明光合作用对不同盐浓度的响应不同。研究结果还表明 ,盐胁迫能加剧强光对光合功能的损伤 ,使之受到更加严重的光抑制。在低盐浓度下 ,光抑制初期形成的QB_非还原性PSⅡ反应中心 ,在随后的光抑制进程和弱光下恢复期间 ,能有效的被用来合成有活性的PSⅡ和修复可逆性失活的PSⅡ反应中心。而高盐和强光双重胁迫使PSⅡ遭受严重破坏 ,QB_非还原性PSⅡ反应中心只有在光抑制初期可部分地用于修复可逆性失活的PSⅡ ,随着光抑制的进程 ,它们不能用于合成有活性PSⅡ和修复受严重破坏的PSⅡ ,结果导致它们的含量在弱光下恢复时继续增加     

Effects of Photoinhibition and Its Recovery on Photosynthetic Functions of Winter Wheat Under Salt Stress

Effects of photoinhibition and its recovery on photosynthetic functions of winter wheat ( Triticum aestivum L.) under salt stress were studied. The results showed that several parameters associated with PSⅡ functions, e.g. Fv/Fo 、 Fv/Fm and qP were not influenced by lower salt concentration (200 mmol/L NaCl) while CO2 assimilation rate decreased significantly. When exposed to higher salt concentration (400 mmol/L NaCl), PSⅡ functions were significantly inhibited which led to the decrease of carbon assimilation. These results suggest that different concentrations of salt stress affected photosynthesis by different modes. Salt stress made photosynthesis more sensitive to strong light and led to more serious photoinhibition. Under lower concentration of salt stress, the QB-non-reductive PSⅡ reaction centers formed at the beginning of photoinhibition could be effectively used to compose active PSⅡ reaction center (RC) and repair the reversible inactivated PSⅡ RC. Under higher concentration of salt stress, PSⅡ reaction centers were seriously damaged during photoinhibition, the QB-non-reductive PSⅡ RC could only be partly effective at the early time of photoinhibition, thus led to the accumulation of QB-non-reductive PSⅡ RC in the course of restoration under dim light.     

镧浸种对盐胁迫下小麦幼苗生长及其生理特征的影响

通过水培方式研究了0、25、50和100 mg/L硝酸镧浸种对盐胁迫条件下小麦品种临抗11和临优2069根系及幼苗生长的影响.结果表明:(1)与对照组相比,盐胁迫处理小麦幼苗植株矮,根系短,叶片叶绿素含量、根系活性吸收面积以及SOD和CAT活性明显降低,叶片MDA与Pro含量水平显著上升;在钠离子浓度相同的情况下,Na2CO3对小麦生长的影响大于NaCl.(2)适当浓度硝酸镧浸种处理增加了盐胁迫下小麦幼苗的株高、总根长、根系活性吸收面积及SOD和CAT活性,且各指标在盐胁迫下增加幅度高于正常水分处理.(3)2个小麦品种对镧处理的敏感程度存在差异,不同小麦品种及不同盐胁迫下最适的镧浸种浓度不同.研究发现,适当浓度镧浸种能有效缓解盐胁迫对小麦幼苗的伤害,具有显著促进小麦根系生长、培育壮苗的作用.     

盐胁迫下小麦甜菜碱和脯氨酸含量变化

运用高效液相色谱-质谱(HPLC-MS)联用技术分析了耐盐性强、中、弱3个小麦品种SW12、宁春4号和中国春苗期5个NaCl浓度胁迫下甜菜碱和脯氨酸含量的变化.方差分析表明盐胁迫下3个小麦品种之间甜菜碱的含量差异达到极显著水平(P＜0.01),SW12的含量最高,宁春4号次之,中国春最低,与小麦耐盐性表现相一致;脯氨酸在叶片中的含量差异不显著,在根中宁春4号和中国春的含量有显著差异(P＜0.05).结果表明:小麦叶和根中甘氨酸甜菜碱含量与小麦盐胁迫呈正相关,是小麦体内抵御盐胁迫的渗透调节物质之一,可作为小麦耐盐性鉴定指标.     

导入小麦DNA的水稻变异系抗逆生理研究

导入小麦ＤＮＡ的水稻品种洛伊的三个Ｆ４代变异系ＭＤ１１－２、ＭＤ２０－４和ＭＤ１８－４,其寒,旱抗性的相关生理性状有明显差异,且与ＤＮＡ供体和受体（亲本）的明显不同,在４℃低温时,ＭＤ１１－２和ＭＤ１８－４和亲本细胞膜透性没明显变化,ＭＤ２０－４的细胞膜透性则增大;在脱水过程中,三个变异系的电导率曲线的转折变化与洛伊相似,但其值均比它高。在低温下,ＭＤ２０－４和ＭＤ１８－４的游离氨基酸和可溶性糖含     

盐胁迫激活大麦幼苗脯氨酸合成的鸟氨酸途径

２００mmol/L NaCl处理结合^14C-Ｇlu和^14C-Arg叶面饲喂６d龄大麦（Ｈordeum vulgareL.)幼苗,结果证明６d龄大麦幼苗体内普遍存在Ａrg（谷氨酸）→Ｏｍ（鸟氨酸）→Ｐro(脯氨酸）途径。直 迫明显激活了Ａrg→Ｏｍ→Ｐro途径,胁迫处理７d,大麦幼苗叶片和根系中该途径对Pro含量上升的贡献是Glu→Pro途径的１．０－１．５倍。而盐的“鉴４”品种Ａrg→Ｏｍ→Ｐro途径对Pro含量上升的贡献是对盐敏感的“科品７号”的１．７－２．０倍,结果表明盐胁迫下Ａrg→Ｏｍ→Ｐro途径的激活对大麦幼苗耐盐性的提高具有重要意义。     

Ornithine Pathway in Proline Biosynthesis Activated by Salt Stress in Barley Seedlings

14 C-glutamate and 14 C-arginine were spreaded on leaves of six-day old barley ( Hordeum vulgare L.) seedlings that were treated with NaCl 200 mmol/L. The result showed that the pathway of arginine→ornithine→proline existed in the six-day old barley seedlings and was provoked remarkably by NaCl treatment. After seven days, proline accumulation contributed via the arginine→ornithine→proline pathway was 1.0-1.5 folds of that via the glutamate→proline pathway. The activation of arginine→ornithine→proline pathway by salt stress in the salt-tolerant cultivar “Jian 4" was 1.7-2.0 folds of that in the salt-sensitive cultivar “KP 7", which suggested that the activation of arginine→ornithine→proline pathway in barley seedlings played an important role in improving salt tolerance of plants.     

5-azaC对小麦幼苗生长及盐胁迫后DNA甲基化变异的影响

DNA甲基化是调节植物生长发育,调控逆境基因表达的表观遗传机制之一。该研究采用不同浓度的DNA甲基化抑制剂5-azaC处理耐盐性不同的春小麦种子,分析其对种子萌发及盐胁迫后叶片基因组DNA甲基化的影响,探究DNA甲基化与小麦耐盐性之间的相关性。结果表明:(1)5-azaC显著抑制幼苗根长伸长,降低根系鲜重和干重。(2)甲基化敏感扩增多态性(MSAP)分析发现,单独盐胁迫后甲基化水平上升, 5-azaC预处理材料经盐胁迫后甲基化水平呈下降趋势。(3)盐胁迫后基因组同时发生DNA去甲基化和DNA甲基化。敏盐品种‘新春6号’DNA去甲基化比率上升,DNA甲基化增加的比率下降;耐盐品种‘新春11号’DNA去甲基化比率和DNA甲基化增加的比率均上升,但去甲基化比率大于DNA甲基化增加的比率,说明盐胁迫引起的基因组DNA去甲基化为主,5-azaC预处理提高了盐胁迫下DNA去甲基化的比率。(4)DNA甲基化修饰位点序列分析发现,在核糖体亚基蛋白、蛋白激酶和转座子序列均存在DNA甲基化修饰现象,说明存在多种代谢途径共同参与了盐胁迫调控。     

NaCl处理下黄花补血草幼苗生理特性的变化

以荒漠盐生植物黄花补血草(Limonium aureum(Linn.) Hill)为材料,研究不同浓度NaCl处理下渗透调节物含量、活性氧产生和抗氧化酶活性的变化。结果显示：NaCl处理诱导黄花补血草幼苗脯氨酸、可溶性糖和H2O2含量升高及超氧阴离子（O₂^-·）产生速率增大,可溶性蛋白含量在25和50 mmol·L^-1 NaCl处理时低于对照,而100和150 mmol·L^-1 NaCl处理时显著增加;不同浓度NaCl处理下,黄花补血草超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性显著升高,过氧化物酶活性与对照比呈现先增加后减小的变化,而过氧化氢酶活性表现为先降低后升高的变化趋势,但均低于对照。结果表明,黄花补血草在盐胁迫下通过积累渗透调节物和提高SOD、APX活性,使其具有较强的渗透调节能力和抗氧化能力,从而增强对盐环境的适应性。     

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。     

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.