用渗透剂胁迫鉴定谷子芽期耐旱性的方法研究

采用PEG-6000、甘露醇2种渗透剂7种渗透势模拟水分胁迫,以谷子芽期发芽率、芽长、根长的相对值作为鉴定评价指标,研究谷子芽期耐旱性鉴定的水分胁迫条件。结果表明：在胁迫强度较弱时,40％谷子品种萌发、80％谷子品种胚芽、胚根的生长表现促进作用;在胁迫强度较强时,表现出抑制作用。在PEG-6000、甘露醇胁迫下,萌发耐旱指数与种子千粒重呈负相关。与相对发芽势主要表现为中度正相关,与相对根／芽比主要表现为负相关（PEG-6000胁迫）,与相对芽长、相对根长相关系数很小;相对芽长与相对根长的相关关系主要表现为中度正相关。种子萌发耐旱指数与相对根长两个指标宜作为谷子芽期耐旱性鉴定指标,-0.75MPa PEG-6000、-1.00MPa甘露醇处理可以作为谷子芽期耐旱性鉴定的水分胁迫条件。     

用渗透胁迫鉴定小麦种子萌发期抗旱性的方法分析

本以聚乙二醇(PEG)-6000、甘露醇和蔗糖作为渗透剂模拟水分胁迫,胁迫溶液渗透势范围在-0．25MPa到-1．50MPa,分析适于进行小麦种子水分胁迫萌发试验的条件,以鉴定小麦萌发期的抗旱性。结果表明,蔗糖溶液易诱发霉茵,胚芽不能正常生长。渗透势为-0．25MPa的PEG-6000及-0．50MPa的甘露醇胁迫已经显抑制了胚芽伸长;-0．50MPa的PEG-6000及-1．00MPa的甘露醇显抑制种子萌发,随着胁迫强度增加,种子相对发芽率及胚芽长度减小,主要是因为渗透胁迫降低了种子吸水速度,胚芽的相对含水量和渗透势均低。在渗透势相同的胁迫条件下,PEG-6000对小麦种子萌发各项检测值的抑制作用均大于甘露醇。如果目的是通过鉴定小麦种子在高渗溶液中的萌发情况,评价萌发期的抗旱性。选用-0．50MPa的PEG-6000或-1．00MPa的甘露醇较为理想,若同时考虑降低试验成本,则应首选-0．50MPa的PEG-6000。     

盐对夏至草种子萌发以及盐胁迫解除后种子萌发能力恢复的影响

检测NaCl、Na2SO4,Na2CO3和3种盐的混合盐对夏至草种子的发芽率、发芽势、发芽指数、胚根和胚轴生长以及解除盐胁迫后的这些生理指标变化的结果表明,随着Na2CO3和混合盐溶液浓度的增加,夏至草种子的发芽率、发芽势、发芽指数、胚根、胚轴生长均呈下降趋势。低浓度（25～50mmol·L^-1）NaCl和（4-10mmol·L^-1）Na2SO4促进种子萌发,高浓度（200mmol·L^-1）NaCl和（150mmol·L^-1）Na2SO4抑制种子萌发;Na2CO3和混合盐溶液对夏至草种子萌发有明显的抑制作用。盐胁迫解除后,夏至草种子的发芽率随着原盐浓度的增加呈升高趋势。除75mmol·L^-1Na2CO3处理的以外,其它处理的胚根长度都大于未经盐处理的。中性盐处理的胚轴长度都大于未经盐处理的。     

谷子品种抗旱性的苗期快速鉴定

报道了在苗期快速鉴定谷子品种抗旱性的实验结果.通过比较种子在甘露醇渗透胁迫条件下的相对萌发率和芽生长抑制率、幼苗在适度控水条件下的相对含水量和水势、幼苗严重失水恢复供水后的存活率等几个指标,对5个谷子品种(鲁7060、羊角黄、豫谷5号、Jun 24和Mar 51)的苗期抗旱性进行鉴定.结果表明,Mar 51在所鉴定的品种中具有相对的抗旱优势,可以作为谷子苗期抗旱性研究的代表性材料.谷子种子在甘露醇渗透胁迫条件下的相对萌发率与幼苗在适度控水条件下相对含水量的变化趋势一致,初步认为这两个指标可以作为苗期快速鉴定谷子抗旱性的筛选指标.     

谷子孕穗期抗旱指标筛选

为研究谷子孕穗期在干旱环境的形态、生理、生化性状变化趋势,筛选谷子孕穗期抗旱性鉴定指标,以20个谷子品种为试验材料,在模拟干旱棚中分析了谷子孕穗期干旱胁迫条件下形态和生理、生化指标的变化。试验表明:单穗重、单穗粒重、株高、穗下茎长、千粒重与抗旱指数的相关性显著,可作为孕穗期抗旱性的形态指标;叶绿素含量、可溶性糖、丙二醛含量和超氧化岐化酶活性(SOD)4个指标与抗旱指数的相关性显著,可作为孕穗期的生理、生化指标。通过主成分分析确立了千粒重、单穗重、叶绿素和SOD等4个指标的相对值为谷子孕穗期抗旱性综合指标,以抗旱指数为因变量,4个综合指数为自变量建立的回归方程对供试品种的抗旱性进行预测具有高的准确性。     

谷子全生育期抗旱性鉴定及抗旱指标筛选

作物全生育期抗旱性对发掘和利用抗旱品种和抗旱基因至关重要,但谷子全生育期抗旱鉴定至今未有报道,抗旱鉴定缺乏鉴定指标。本试验在干旱池模拟干旱条件下,对苗期抗旱性表现不同的谷子品种进行了全生育期抗旱性研究,调查分析了根干重等形态和生理性状在干旱胁迫条件下的变化;采用相关和灰色关联度等方法,分析这些指标与抗旱性(DRI)的关系。结果表明,相对根冠比、相对单穗粒重和灌浆期光合速率、蒸腾速率同抗旱性表现极显著相关,可以作为谷子全生育期抗旱性鉴定的指标;而相对根干重、相对单穗重、相对株高和气孔导度则可以作为谷子全生育期抗旱性鉴定的参考指标;在供试的品种中,红根谷和大齐头白表现了良好的综合抗旱性。本文还讨论了抗旱性的复杂性以及不同性状对干旱胁迫的反应,所建立的指标对谷子全生育期抗旱鉴定具有指导意义。     

谷子逆境相关基因家族研究进展

植物抗逆分子机制是当前的热点研究问题之一,研究目的在于从分子水平上解释植物适应逆境的机制、获得各种抗逆基因并通过遗传工程提高植物抗逆性。介绍了植物响应逆境的分子机制,重点概述了近年来抗旱耐瘠典型作物谷子的抗逆相关基因家族的研究进展,同时展望了谷子基因功能研究的发展前景,以期为今后培育高效抗逆作物新品种提供思路。     

大豆种质资源萌发期耐旱性评价

随着全球气候的变化,干旱已成为限制大豆产量的重要环境因素之一,大豆种质资源耐旱性鉴定对大豆耐旱品种的培育及大豆耐旱机理的研究具有重要的意义。本研究首先选择4份耐旱性不同的材料,以PEG-6000作为渗透胁迫剂,研究了大豆种质在0%、10%、15%、16%、18%、20%、30%的PEG-6000溶液的胁迫下,相对发芽率、相对发芽势、相对胚根长度、萌发耐旱指数的变化。结果表明15%~18%PEG-6000溶液是大豆萌发期耐旱鉴定的适宜浓度范围。本研究采用16%PEG-6000溶液对568份大豆资源进行大豆种子萌发期耐旱鉴定,以相对发芽势、相对发芽率、相对胚根长度、相对苗高、萌发耐旱指数、活力指数作为评价指标,应用平均隶属函数评价法对大豆种质萌发期耐旱性进行综合评价,筛选出耐旱种质4份,较耐旱种质18份,中间型种质110份,较敏感种质194份,敏感型种质242份。     

水稻发芽期和幼苗前期耐碱性的鉴定方法研究

通过采用4种不同浓度的Na2CO3模拟碱胁迫,以水稻发芽期发芽势和发芽率的相对碱害率以及幼苗前期的根数、根长和苗高的相对碱害率为鉴定评价指标,研究水稻发芽期和幼苗前期耐碱性鉴定的碱胁迫条件。结果表明,水稻发芽势对碱胁迫的反应较发芽率更为敏感;根长对碱胁迫的反应较苗高和根数更为敏感;幼苗前期对碱胁迫的反应较发芽期更为敏感。在0．15％或0．20％Na2CO3胁迫下水稻发芽势和发芽率的相对碱害率平均值、方差和变异幅度较大。且其分布均匀合理,可作为水稻发芽期耐碱性鉴定的碱胁迫条件;而在0．10％或0．15％Na2CO3胁迫下,幼苗前期根数、根长和苗高的相对碱害率以及综合相对碱害率的平均值、方差和变异幅度较大,且分布相对均匀合理,可作为水稻幼苗前期耐碱性鉴定的碱胁迫条件。在碱胁迫下,水稻发芽势、发芽率、根数、根长和苗高的表型值分别与它们自身的相对碱害率呈极显著的负相关;发芽率的相对碱害率与根数、根长和苗高的相对碱害率呈显著的正相关;发芽期的综合相对碱害率与幼苗前期的综合相对碱害率呈显著的正相关;因此,以水稻发芽期的耐碱性可间接判断水稻幼苗前期的耐碱性。     

H2S巯基化修饰蛋白质调节谷子响应逆境胁迫

气体信号分子硫化氢（H2S）通过对蛋白质巯基化修饰参与动物体内许多重要的生理活动,但是在植物中该方面的报道甚少. 本论文证明,H2S信号提高蛋白质的巯基化水平参与谷子（foxtail millet）对低温、高温、盐、渗透和紫外胁迫的响应. 用5种方式4℃、42℃、NaCl、PEG和UV处理,引起谷子H2S产生速率和内源H2S含量的升高. 实时荧光定量PCR检测上述5种处理后谷子幼苗H2S产生酶基因Lcd1、Lcd2、Dcd1、Dcd2和Des的表达,Lcd1受盐、低温和渗透胁迫诱导;Lcd2受高温、低温和渗透胁迫诱导;Dcd1受盐诱导;Dcd2和Des受低温诱导;UV处理后5个酶基因表达均下降. Western 印迹检测表明,外源H2S熏蒸和5种胁迫处理引起谷子幼苗蛋白质巯基化水平升高. 上述结果证明,H2S信号通过提高蛋白质的巯基化水平参与谷子对低温、高温、盐、渗透和紫外胁迫的响应.     

Foxtail Millet CBL4 (SiCBL4) Interacts with SiCIPK24, Modulates Plant Salt Stress Tolerance

The calcineurin B-like (CBL) protein and the CBL-interacting protein kinase (CIPK) signaling pathway play important roles in plant abiotic stress tolerance. To investigate the molecular mechanism of salt stress tolerance of foxtail millet, SiCBL4 and SiCIPK24 were identified and functionally characterized. Both SiCBL4 and SiCIPK24 were induced by salt, abscisic acid (ABA), methyl viologen (MV), and heat shock stress in foxtail millet seedlings. Yeast two-hybrid and bimolecular fluorescence complementation assay showed that SiCBL4 interacted with SiCIPK24. The mutation of the N-myristoylation site of SiCBL4 changed the sub-cellular localization of SiCBL4 and directed the SiCBL4-SiCIPK24 protein complex from plasma membrane to cytoplasm, and disrupted its function in plant salt stress tolerance. Overexpression of SiCBL4 or SiCIPK24 in Arabidopsis sos3-1 or sos2-1 mutant plants rescued the mutant salt hypersensitivity phenotype. In addition, overexpression of SiCIPK24 also enhanced the salt stress tolerance of Arabidopsis wild-type plants. This work helps to understand the structure and function of the foxtail millet CBL and CIPK genes and confirmed that the foxtail millet CBL-CIPK pathway can be manipulated to enhance the plant salt stress tolerance.