Ca2+-CaM对过氧化氢诱导玉米幼苗耐冷性的影响

H2O2预处理可提高玉米幼苗的耐冷性及其体内钙调素(CaM)活性。阻断胞内Ca2 库的动员(钌红处理)、降低细胞中Ca2 水平(EGTA处理)及抑制CaM活性(TFP和CPZ处理)均可完全消除H2O2诱导的玉米幼苗的耐冷性。阻止胞外Ca2 跨膜进入胞内(La3 处理)并不抑制、甚至还能轻微地提高H2O2诱导的耐冷性。高Ca2 (20mmol.L^-1)处理削弱H2O2诱导的耐冷性。这些结果表明,CaM及胞内Ca2 库在H2O2诱导的玉米幼苗耐冷性的形成过程中起重要作用,而质外体中高浓度Ca2 和跨膜进入胞内会削弱H2O2诱导的耐冷性。     

玉米耐冷性的数值分类研究

1928年,Sellschop和Salman研究了起源于热带的若干农作物的耐冷性反应,将其分为抗冷类型、中间类型和敏感类型。玉米是喜温作物,玉米种植受温度制约。随玉米耐冷性研究不断深入,运用多因子试验综合评估玉米耐冷性,为选育耐冷玉米品种提供依据。我们研究了8个玉米自交系的52个耐冷特征,结果表明,玉米自交系可分为耐冷性强、中等和弱三种类型。     

茶陵野生稻苗期耐冷性研究

以耐冷性强弱不同的栽培稻为参比,通过自然冷胁迫与(或)人工冷处理,比较了茶陵野生稻与不同类型栽培稻经冷胁迫后的秧苗成活率、净光合速率和光系统Ⅱ光化学量子效率的变化,对茶陵野生稻苗期耐冷性作出评估.结果表明:经冷胁迫后,茶陵野生稻上述指标值的变化小于典型籼稻和爪哇稻,大于典型粳稻.说明茶陵野生稻苗期耐冷性强于籼稻和爪哇稻,但弱于粳稻.     

用基因操作技术培育耐冷性植物,并应用于其他作物

冈崎国立共同研究机构基础生物学研究所教授村田纪夫等和麒麟基础技术研究所用从耐冷性拟南芥(Arabidopsis thaliana)和对低温敏感的南瓜分离的3-磷酸甘油酰化酶(ATase)基因转化烟草,使耐冷性发生变化获得成功。利用基因操作控制耐冷性在90年报道用原核生物已获成功。但是用高等植物成功还是首次。如利用这项成果,给予易受冷害的甘薯和黄瓜、圆辣椒等低温敏感性作物耐冷性,能开发在寒冷地栽培的品种。ATase基因已由村田申请专利,麒麟啤酒公司91年1月申请了用基因工程培育出耐冷性植物的方法     

黄瓜的冷害及耐冷性

随着蔬菜反季节栽培面积的不断扩大,如何提高黄瓜(Cucumis sativus L.)耐冷性已成为选育新品种的研究重点。系统地综述近几年黄瓜耐冷性的鉴定、获得途径、冷害机理以及遗传和分子遗传学等方面的研究,以促进对黄瓜冷害机制的研究, 加速耐冷品种的培育。耐冷性鉴定时要从耐冷指数、低温发芽能力、MDA (丙二醛)含量和电解质渗漏率等几个方面综合鉴定。耐冷性的获得途径主要有冷驯化、激素处理、热激处理和培育耐低温品种,最重要的途径是耐冷品种选育。黄瓜冷害机理包括细胞膜的流动性降低及透性增加,光合作用被抑制,根系吸收减弱,可溶性糖含量减少,淀粉粒积累增加,微管的稳定性受到破坏等。黄瓜低温发芽能力由非加性基因决定,而幼苗时期主要由加性基因控制。黄瓜 耐冷的分子遗传学研究进展缓慢,目前已克隆出在低温锻炼中特异表达的功能未知的基因CCR18。今后还应研究黄瓜低温胁迫时的信号转导系统,以进一步揭示黄瓜的冷害机理;利用野生资源的抗逆性状,拓宽栽培黄瓜的遗传基础,选育适于保护地栽培的耐低温品种。     

黄瓜的冷害及耐冷性

随着蔬菜反季节栽培面积的不断扩大,如何提高黄瓜(Cucumis sativus L.)耐冷性已成为选育新品种的研究重点.系统地综述近几年黄瓜耐冷性的鉴定、获得途径、冷害机理以及遗传和分子遗传学等方面的研究,以促进对黄瓜冷害机制的研究,加速耐冷品种的培育.耐冷性鉴定时要从耐冷指数、低温发芽能力、MDA(丙二醛)含量和电解质渗漏率等几个方面综合鉴定.耐冷性的获得途径主要有冷驯化、激素处理、热激处理和培育耐低温品种,最重要的途径是耐冷品种选育.黄瓜冷害机理包括细胞膜的流动性降低及透性增加,光合作用被抑制,根系吸收减弱,可溶性糖含量减少,淀粉粒积累增加,微管的稳定性受到破坏等.黄瓜低温发芽能力由非加性基因决定,而幼苗时期主要由加性基因控制.黄瓜耐冷的分子遗传学研究进展缓慢,目前已克隆出在低温锻炼中特异表达的功能未知的基因CCRl8.今后还应研究黄瓜低温胁迫时的信号转导系统,以进一步揭示黄瓜的冷害机理;利用野生资源的抗逆性状,拓宽栽培黄瓜的遗传基础,选育适于保护地栽培的耐低温品种.     

黄瓜萌芽期和苗期耐冷性评价

选用13份黄瓜材料,研究萌芽期和苗期共12个指标与黄瓜耐冷性的关系,对材料进行耐冷性评价.结果表明:17℃下的相对发芽率、相对发芽势、相对胚根长和相对活力指数在13份黄瓜材料中差异显著(P＜0.05),并与黄瓜耐冷性的相关关系显著;苗期4℃处理2d时各材料之间生理差异明显,冷害指数与恢复后成活率的相关性显著,而与总蛋白、电导率、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的相关性不显著.通过聚类分析将黄瓜材料耐冷性分为3个等级,通过逐步回归分析建立了两个生育期黄瓜耐冷性方程,可根据置信区间估计值对黄瓜的耐冷性进行较好的评价.     

广西水稻地方品种耐冷性鉴定及相关分析

对419份广西水稻地方品种初级核心种质进行芽期、苗期的耐冷性鉴定及相关分析,结果表明:广西水稻地方品种芽期、苗期耐冷性主要集中在7级和9级,总体耐冷性较弱。芽期、苗期极强耐冷种质(1级)分别为24份和27份,占参试总数的5.73%和6.44%,其中10份种质芽期和苗期均表现极强耐冷(1级)。芽期、苗期耐冷性呈极显著正相关(r=0.66)。粳稻芽期、苗期耐冷性均显著高于籼稻;粘糯稻之间耐冷性差异是由籼粳稻类型的耐冷差异引起的;来自高寒山区稻作区的品种芽期和苗期平均耐冷表现最强。利用34个SSR标记与芽期、苗期耐冷性进行Pearson相关分析,在第7和第9染色体上,各鉴定出1个同时与芽期和苗期耐冷性相关联的位点。本研究为水稻芽期、苗期耐冷育种提供新的抗源材料,并为水稻耐冷基因定位及机理研究奠定基础。     

水稻耐冷性鉴定评价方法

水稻耐冷性是我国东北和西南高海拔地区、日本、韩国和朝鲜等国水稻育种的重要研究目标,至今许多学者对水稻耐冷性进行了广泛的研究,并且目前所采用的耐冷性鉴定评价方法已基本成熟,但国内还没有对其进行技术规范化.本文汇总了国内外至今所采用的水稻耐冷性鉴定方法和耐冷指标及分级标准等,将为水稻耐冷性种质资源鉴定和育种以及我国水稻耐冷性鉴定评价技术规范的制定提供参考依据.     

茶陵野生稻苗期耐冷性与抗氧化系统的关系

为探讨茶陵野生稻苗期耐冷的生理机制,以耐冷性强弱不同的栽培稻及东乡野生稻为对照,研究了茶陵野生稻苗期冷胁迫后抗氧化系统的变化.结果表明,茶陵野生稻经冷胁迫后,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性以及抗坏血酸(AsA)、还原型谷胱甘肽(GSH)含量增加幅度大于冷敏感对照,而稍小于或相当于耐冷对照;超氧阴离子(O2)产生速率和丙二醛(MDA)含量低于冷敏感对照品种,而稍高于或相当于耐冷对照.说明茶陵野生稻苗期耐冷性与其抗氧化系统冷胁迫后的适应性变化密切相关.     

高产水稻幼苗耐冷性

1998年早季在广东省农业科学院水稻研究所的人工气候箱内对5个不同类型的高产水稻幼苗作耐冷性比较,结果表明两系法杂交稻培矮64s/E32的耐冷性最强,培矮64s/9311次之;两系法杂交稻组合粤杂122和常规水稻品种粤香占、特三矮2号耐冷性稍差。     

水稻RIL群体苗期耐冷性QTL分析

水稻苗期冷害是影响早春季节和高纬度地区水稻成苗和秧苗生长的重要限制因素之一。为了鉴定控制水稻苗期耐冷性的QTL,研究采用了1个水稻“粳籼交”重组自交系(RIL)群体,结合1张高密度分子遗传图谱,对3叶期幼苗经过10℃冷处理3d、恢复培养2d和4d时的秧苗存活率进行复合区间作图。亲本Lemont和特青的苗期耐冷性具有极显著差异,Lemont的苗期耐冷性很强,而特青对低温敏感。在重组自交系群体中,苗期耐冷性表现为连续变异,在两个方向上均出现大量超亲分离。共检测到5个水稻苗期耐冷性QTL,分别位于水稻1、3、8和11号染色体上,单个QTL对性状的贡献率为7％～21％。其中,4个QTL的增效基因来源于亲本Lemont,另1个QTL的增效基因来源于亲本特青。2个主效QTL(qSCT-3和qSCT-8)分别位于3号染色体标记区间RM282-RM156和8号染色体标记区间RM230—RM264,对性状的贡献率达到或接近20％,被检测到的LOD值显著较高,其增效基因均来自于耐冷性亲本Lemont。研究结果进一步揭示了水稻苗期耐冷性QTL具有丰富的位点多样性,表明耐冷性普遍较强的粳稻是发掘苗期耐冷性优异基因的主要稻种资源。     

普通野生稻染色体片段代换系的孕穗期耐冷性研究

为筛选出在苗期和孕穗期都具有强耐冷性的种质以供水稻耐冷研究与育种利用,本研究利用人工低温胁迫的方法,对20份苗期耐冷的普通野生稻染色体片段代换系进行了孕穗期耐冷性鉴定评价。结果表明:(1)在20份代换系材料中,孕穗期耐冷性表现强(3级)、中(5级)和弱(7级)级别的材料为2份、15份和3份,分别占供试材料的10%、75%和15%;(2)水稻苗期和孕穗期的耐冷性呈显著正相关(p0.05),所鉴定出的2份抗性3级材料(DC907和DC866)不但可以作为苗期耐冷性抗源,同时也可以作为孕穗期耐寒性抗源;(3)可溶性蛋白、可溶性糖、游离氨基酸、脯氨酸、丙二醛和超氧化物歧化酶等各项生理指标与相对结实率之间均无显著的相关关系,因此均不适宜作为孕穗期耐冷性的鉴定评价指标。     

人工环境鉴定小豆芽苗期耐冷性研究

对来自中国北京187份、天津33份、河北25份、山西16份、山东6份、河南1份、安徽1份、江苏22份、四川2份、陕西3份、辽宁18份、吉林33份、黑龙江5份,日本31份和韩国1份共384份小豆种质资源进行发芽期耐冷性鉴定,并以31份资源和18个品种为试验材料,进行三叶期耐冷性鉴定研究.结果表明:筛选出发芽期耐冷性较好(耐冷指数>0.80)的资源31份;在三叶期低温8～5℃胁迫7d,资源G-I-34、JN95-0和E0064等表现出较强的耐冷性.采用三叶期低温8～5℃胁迫7d,只统计生长正常苗的方法进行小豆苗期耐冷性鉴定评价是可行的;小豆发芽期与三叶期耐冷性存在差异;苗期持续耐冷性存在差异.     

水稻种质资源芽期耐冷性的鉴定与评价

对新收集的879份水稻种质资源进行了水稻芽期耐冷性的鉴定与评价,从中筛选出芽期耐冷性极强的水稻种质资源39份,均为贵州地方粳稻品种.供试粳稻品种61.23%具有强芽期耐冷性(3级),而籼稻品种只有13.77%具有强芽期耐冷性(3级 ),粳稻品种的芽期耐冷性显著强于籼稻品种.无论籼稻,还是粳稻,贵州地方稻种的芽期耐冷性显著强于来自其他地区的品种,从贵州地方稻种中挖掘极强耐冷种质资源的潜力较大 .     

粳稻芽期耐冷性鉴定方法研究

利用22个粳稻品种,在不同低温胁迫、不同处理天数下进行水稻芽期耐冷性鉴定,并提出了适合于粳稻芽期耐冷性的鉴定方法.研究结果表明,在低温胁迫和不同天数的处理中,以2℃/6d低温胁迫下的22个粳稻品种死苗率的方差和变异范围表现为最大,并且死苗率的分布比较合理,据此认为该低温胁迫对于粳稻芽期耐冷性鉴定是比较合适的胁迫条件.在2℃/6d低温胁迫下,靖粳7号、辐优1号、合系15、沈农15、东农422、滇系1号等品种芽期耐冷性属3级,为强耐冷性品种;云南省粳稻品种的芽期耐冷性普遍好于东北三省的粳稻品种.     

粳稻孕穗期耐冷性NILs的形态评价和分子验证

2004年在海拔1916m昆明两种冷害（水温19.5±0.7℃,低田温冷泉水温17.8±1.1℃)、阿子营冷害(海拔2150m,水温18.2±0.22℃)条件下对5个亲本及其25个近等基因系进行耐冷性鉴定,用Statistica对17个农艺性状进行形态聚类和SSR分子标记聚类分析。结果表明：(1)已培育的穗期耐冷性NILs与轮回亲本十和田的形态极为相似,但与耐冷性相关的性状(穗颈长、实粒数、结实率、花药长和花药体积)有明显的差异;(2)从78个SSR标记筛选出了7个标记在十和田和NILs间存在多态性, 其中RM7452标记与耐冷基因连锁,各个近等基因系间遗传背景相似,但与十和田耐冷性差异大,证明了这些NILs是水稻穗期耐冷基因精细定位和克隆的理想材料。     

基于主成分-聚类分析构建甜瓜幼苗耐冷性综合评价体系

为了构建甜瓜(Cucumis melo)种质耐冷性的评价体系并筛选耐冷种质,以19份遗传背景差异明显的甜瓜种质为实验材料,测定低温胁迫下幼苗的9个形态指标和8个生理指标,利用主成分分析、聚类分析及回归分析等多元统计方法对各指标的耐冷系数(α值)进行综合评价。结果表明,低温胁迫下甜瓜幼苗的形态和生理指标发生了明显的变化,其α值的变异系数均大于10%,生理指标的α值变化更为明显。利用主成分分析将原有的17个指标转换为7个独立的综合指标,其累计贡献率达84.64%,以此计算各种质的隶属函数值,并以主成分的贡献率进行加权,最终获得所有种质耐冷性的综合评价值(D值)。基于D值的聚类分析将所有种质按耐冷性强弱划分为3类,其中Oujin为耐冷性最强的种质,Xujin1等11份种质具有中等耐冷性,Qiuxiang等7份种质耐冷性较弱。通过逐步回归分析建立了甜瓜幼苗耐冷性评价的数学模型:D=0.048+0.048POD–0.119SOD+0.097PRO+0.042CRI+0.084RDW+0.206OFW。模型的预测精度大于93.0%。该耐冷性评价体系可广泛用于不同甜瓜种质耐冷性的快速鉴定和预测。     

人工环境鉴定小豆芽苗期耐冷性研究

对来自中国北京187份、天津33份、河北25份、山西16份、山东6份、河南1份、安徽1份、江苏22份、四川2份、陕西3份、辽宁18份、吉林33份、黑龙江5份,日本31份和韩国1份共384份小豆种质资源进行发芽期耐冷性鉴定,并以31份资源和18个品种为试验材料,进行三叶期耐冷性鉴定研究。结果表明：筛选出发芽期耐冷性较好（ 耐冷指数＞0.80）的资源31份;在三叶期低温8～5℃胁迫7d,资源G-I-34、JN95-0和E0064等表现出较强的耐冷性。采用三叶期低温8～5℃胁迫7d,只统计生长正常苗的方法进行小豆苗期耐冷性鉴定评价是可行的;小豆发芽期与三叶期耐冷性存在差异;苗期持续耐冷性存在差异。     

粳稻地方品种孕穗期耐冷性鉴定及耐冷性状间相关分析

利用原产于中国18省的329份粳稻地方品种为试验材料,在自然低温和冷水胁迫下进行了孕穗期耐冷性鉴定和主要耐冷性状间相关分析。结果表明,自然低温和冷水胁迫下各粳稻地方品种间存在明显的耐冷性差异,共鉴定筛选出黑壳粘、红芒大足、红须贵州禾、冷水谷、须糯等31份孕穗期耐冷性强的粳稻地方品种。其中原产于贵州省的黑壳粘在自然低温和冷水胁迫下均表现出较强的孕穗期耐冷性。自然低温与冷水胁迫下孕穗期耐冷性鉴定结果呈极显著正相关。自然低温下结实率与穗颈长、穗长和秆长呈显著或极显著正相关,而与抽穗天数呈极显著负相关。在冷水胁迫下结实率与株高呈极显著正相关,而与抽穗天数呈极显著负相关;结实率的冷水反应指数(CRI)与株高CRI呈显著正相关,而与有效穗数CRI呈显著负相关。