耐非生物胁迫转基因水稻的培育——现在和未来

环境胁迫严重降低了作物产量,日益减少的耕地和膨胀的人口对世界粮食安全造成了威胁。长期以来,改善作物的抗逆性一直是农业生产的主要目标。水稻是重要的粮食作物之一,培育具有抗逆性的水稻品种对全球的粮食生产将产生重要影响。在改善水稻的抗逆性方面,转基因比传统方法更有发展潜力。近年来,已有许多抗逆相关基因转入水稻并获得了一些提高抗逆性的转基因植株,文章重点讨论了耐非生物胁迫转基因水稻的研究进展。     

植物铝离子胁迫的研究方法综述

酸性土壤上,植物的生长受到很大的抑制,铝对植物的毒害是最主要的问题。为了揭示植物铝离子胁迫反应及其耐铝性的机理,科学家们进行了大量研究,取得了许多喜人的进展。根据前人研究,对植物铝离子胁迫的研究方法进行了综述。在试验材料的处理方面介绍了大田栽培、室外盆栽、室内盆栽、营养液栽培等方法;在耐铝性鉴定方面介绍了受害症状、根相对伸长率等直接鉴定法和化学染色、有机酸分泌量等间接鉴定法;在铝离子胁迫基因研究方面,介绍了基因定位技术、基因差异表达研究技术、蛋白质差异表达研究技术及转基因技术等研究方法。     

模拟氮沉降和干旱对准噶尔盆地两种一年生荒漠植物生长和光合生理的影响

氮素和水分是荒漠生态系统的两个主要限制因子, 研究两者对荒漠植物的效应有助于深入了解荒漠生态系统对全球变化的响应。该文选择准噶尔盆地荒漠地区两种常见的一年生植物涩荠(Malcolmia africana)和钩刺雾冰藜(Bassia hyssopifolia), 设置0、0.18和0.72 g N·m ^-2·week ^-13个施氮浓度和湿润与干旱两个土壤水分处理, 研究模拟氮沉降增加和干旱对其生长和光合生理的影响。结果表明: (1)两种植物的根长、根重、叶片数、叶面积、总生物量和冠根比均随着施氮浓度的增加而增加, 干旱能够抑制氮对植物生长的促进作用, 但是, 氮的增加同时也能部分缓解干旱对植物生长的影响。与钩刺雾冰藜相比, 涩荠的根长、生物量和冠根比更易受氮增加和干旱的影响。(2)两种植物的最大净光合速率、叶绿素含量、可溶性蛋白含量随着氮浓度增加而增加, 但涩荠和钩刺雾冰藜对氮增加和干旱的生理响应也有所不同, 涩荠的响应更加敏感。两种植物对氮沉降和干旱胁迫响应的差异可能是其生活型等生物学特性差异所引起。通过对两种一年生植物的生长和光合生理分析表明, 在古尔班通古特沙漠, 春季丰富的降水和氮素增加将有利于涩荠和钩刺雾冰藜的生长和生产力的增加, 相对地下生长, 地上部分增加更显著。当干旱季节来临时, 氮的增加又能够在一定程度上降低干旱对这两种植物的负效应, 说明其对干旱具有一定的生态补偿作用。     

猪肺表面活性物质对海水淹溺性肺损伤大鼠治疗的量效关系

目的:探讨猪肺表面活性物质(PPS)对海水淹溺肺损伤大鼠的治疗效果及量-效关系.方法:24只SD大鼠气管内注入海水观察120min,建立海水淹溺肺损伤模型后,随机等分为4个治疗组(n=6):生理盐水对照组,100mg/kgPPS组,150mg/kgPPS组和200mg/kgPPS组.分别监测4组大鼠给药后30min、60min、120min的BR和Pa02,120min后放血处死,计算大鼠存活率及支气管肺泡灌洗液(BALF)中TNF-α浓度和TP含量,取肺观察肺组织形态学改变.结果:各剂量PPS治疗组与对照组比较在治疗后各时间点的BR、TNF-α浓度和TP含量均有不同程度下降(P＜0.05),Pa02及存活率上升(P＜0.05),肺脏的病理形态学有明显改变.结论:单独应用PPS能明显减轻海水淹溺肺损伤.并且存在量-效关系.     

长期水淹对‘中山杉118’幼苗呼吸代谢的影响

中山杉(Taxodium ‘Zhongshansha’)具有极强的耐淹性, 但其耐淹机理仍没有明确。该研究以‘中山杉118’ (Taxodium ‘Zhongshansha 118’)幼苗为对象, 在经过93天不同水淹处理(对照、水浸、浅淹、深淹)后测定中山杉叶片和根系的无氧呼吸酶活性、淀粉及可溶性糖含量、生物量以及根系活力, 从能量消耗的角度初步探索了中山杉的耐淹性。结果表明: 长期水淹使中山杉叶片与根系中3种无氧呼吸酶(乙醇脱氢酶、丙酮酸脱羧酶、乳酸脱氢酶)活性显著增加, 且叶片与根系的乙醇脱氢酶活性均高于乳酸脱氢酶活性, 中山杉的根系和叶片是通过加强以酒精发酵为主的无氧呼吸适应长期缺氧环境; 不同水淹处理的叶片中3种无氧呼吸酶活性均高于根系, 叶片对缺氧环境更加敏感; 中山杉叶片和根系淀粉、可溶性糖含量均随水淹深度的增加显著增加, 根系淀粉含量显著高于叶片, 可溶性糖含量低于叶片; 中山杉根系淀粉含量高是其能够长期忍受水淹的重要原因, 且中山杉适应长期水淹的策略为忍耐型; 经受长期水淹后中山杉根茎结合部长出气生根及茎基部膨大, 同时根系外壁的木质化能将根系与外部水淹环境隔离, 具有很强的耐淹性, 可作为湿地生态修复、消落带生物治理的优良植物材料。     

星星草质膜型Na+/H+逆向转运蛋白基因的克隆和特性分析

用RT-PCR及RACE方法从盐生植物星星草中分离了Na^＋／H^＋逆向转运蛋白基因的cDNA（PtSOS1,GenBank登录号EF440291）,PtSOS1的cDNA长度为3775bp,5’非翻译区为69bp,3’非翻译区为292bp,开放阅读框为3414bp,编码1137个氨基酸。氨基酸同源性分析表明,PtSOS1与小麦、水稻和拟南芥质膜型Na^＋／H^＋逆向转运蛋白的一致性分别为88％、79％和66％。预测分析表明,PtSOS1具有11个跨膜结构区域,基因组DNA的Southern分析表明PtSOS1是单拷贝基因。半定量RT-PCR结果显示,PtSOS1的mRNA受盐胁迫上调表达,暗示PtSOS1可能在星星草较强的抗盐碱能力中起作用。     

铜或镉胁迫对海洋青鳉生理生化指标及产卵量的影响

通过研究海水中不同浓度重金属胁迫对海洋青鳉(Oryzias melastigma)生理生化的影响, 探讨与分析各指标间的相互关系, 为海洋重金属污染的生物监测提供参考。按海水水质标准分别设定铜(Cu)和镉(Cd)离子各3个浓度梯度, 测定海洋青鳉中乳酸(LA)、乳酸脱氢酶(LDH)、睾酮(T)、促卵泡素(FSH)、促黄体生成素(LH))及产卵量的动态变化。海洋青鳉中的LA含量随铜胁迫时间的延长而显著降低, 随镉胁迫浓度的增加而升高; LDH活性在铜胁迫下变化不大, 而随镉胁迫时间的延长略有上升; T含量在短期铜胁迫下有所升高, 但随胁迫时间的延长呈显著下降趋势, 却随镉胁迫浓度升高及胁迫时间延长而上升; FSH与LH含量随铜胁迫浓度增加呈显著下降, 随镉胁迫浓度增加呈先降后升趋势, 两者的含量变化与T的动态密切相关。与此同时, 随铜胁迫时间的延长和胁迫浓度的增加, 青鳉的产卵量也呈显著下降趋势。综合表明, 铜或镉胁迫均能显著影响雌性青鳉的LA含量, 增加能量消耗, 进而影响性激素水平, 最终影响到产卵量, 但两类离子的影响存在较大的差异性。因此, 一定浓度的铜或镉胁迫会导致海洋青鳉鱼体内生理生化的变化, 且存在两性差异性, 雌鱼对铜或镉胁迫的响应敏感强, 可选择雌鱼开展相关污染监测。     

金属离子胁迫对Sphingomonas sp. Y2降解壬基酚聚氧乙烯醚特性的影响

壬基酚聚氧乙烯醚（NEPOs）是全球应用量最大的非离子型表面活性剂之一,具有环境雌激素毒性。NPEOs的中间代谢产物种类多、难降解,且毒性远高于其母系化合物。为研究金属离子对功能微生物Sphingomonas sp. Y2降解NPEOs特性的影响,分析了金属离子的最低抑制浓度（MIC）、细菌形态、NPEOs降解效率及代谢产物组成等变化。结果显示,菌株Y2对多种金属离子具有耐受性,在重金属培养基中对Mn²⁺、Zn²⁺具有较高的耐受性,MIC分别为500、90 mg/L;在500 mg/L Mn²⁺胁迫下,菌株Y2对NPEOs降解率为100.00%（3 d）;在90 mg/L Zn²⁺胁迫下,菌株Y2对NPEOs的降解率为20.62%（5 d）;两种离子双重胁迫下NPEOs降解率为15.65%（5 d）;Mn²⁺胁迫下菌株Y2细胞表面结构和形态发生明显变化,且改变了NPEOs代谢产物中组分的含量组成,其中短链NPEOs与短链壬基酚聚氧乙烯酸（NPECs）的比例为0.68,与对照相比,抑制/减缓了短链NPEOs的羧化反应。结果表明,菌株Sphingomonas sp. Y2对多种金属离子具有耐受性,Mn²⁺胁迫对细胞表面超微结构及NPEOs中间代谢产物组分组成产生显著影响。该研究将为表面活性剂类污染物的生物降解及相应代谢产物在环境中的毒性评价提供理论依据。     

Eco-physiological responses of linseed (Linum usitatissimum) to salt and alkali stresses

AimsEffects of salt and alkali stresses (NaCl-Na₂SO₄ and NaHCO₃-Na₂CO₃) were compared on growth, photosynthesis characters, ionic balance and osmotic adjustment of linseed (Linum usitatissimum), to elucidate the mechanisms of salt and alkali stress (high pH value) damage to plants, and their physiological adaptive mechanisms to the stresses. MethodsThe experiment was carried out in an artificial greenhouse. Plants grew at approximately 700 mmol·m^-2·s^-1 photosynthetic photon flux density (PPFD) in greenhouse under photoperiod of 15 h in light and 9 h in dark. In each plastic pot (17 cm diameter) which contained 2.5 kg of washed sand, 20 linseed seeds were sown. The seedlings were exposed to stresses lasting 14 days after 2 months.Important findingsThe inhibitory effects of alkali stress on linseed growth were more remarkable than those of salt stress, indicating that alkali and salt represent two distinct forms of stress. The alkali stress increased the Na⁺ content in shoots, damaged the photosynthetic system, and highly reduced the net photosynthetic rate and C assimilation capacity. Under salinity stress, the Na⁺ content increased, the K⁺ content decreased with increasing stress. Greater changes were observed under alkali than under salt stress. Alkali stress caused the massive influx of Na⁺, which probably explained that the harmful of alkali stress on plants was stronger than that of salt stress. Under alkali stress, Ca²⁺ and Mg²⁺ decreased in roots, showing that high pH value around roots hindered the absorption of them. Fe²⁺ and Zn²⁺ had little effects on the osmotic adjustment, mainly because of they had a low ion content. Under salt stress, anion increased in order to balance the sharp increase of Na⁺. However, alkali stress made severe deficit of negative charge, broke the intracellular ionic balance and pH homeostasis, and caused a series of strain response. Our results showed that linseed enhanced the synthesis of soluble sugars to balance massive influx of Na⁺ under salt stress, but linseed enhanced the synthesis of organic acids to compensate for the shortage of inorganic anions, which might be a key pathway for the pH adjustment. In conclusion, the alkali stress (high pH value) clearly inhibited the growth, element absorption, ion homeostasis reconstruction of plants. Organic acid concentration is possibly a key adaptive factor for linseed to maintain intracellular ion balance and regulate high pH value under alkali stress.     

不同浓度NaCl处理对黑果枸杞叶片性状的影响

通过黑果枸杞叶片性状对盐处理的响应来探讨其耐盐特征。以格尔木1年生黑果枸杞苗为实验材料, 采用不同浓度NaCl处理(50、100、150、200、250 mmol·L-1), 并设置短期(15 d)与长期(30 d)两个时间段, 测定并分析黑果枸杞叶片性状不同指标对盐处理的响应。结果表明, 当黑果枸杞在NaCl处理30 d时, 叶片含水量、叶片体积、叶片数和叶片生物量均表现出先增大后减小的趋势, 且与对照差异显著, 而处理15 d则变化不明显。当黑果枸杞受到NaCl处理时, 随着NaCl浓度的增大, 鲜叶密度和干叶密度则表现出先增后减再增的趋势。同时, 叶片含水量、叶片体积、叶片数和叶片生物量各指标均表现出在NaCl为中浓度(150 mmol·L-1)时, 对应各指标值均达到最大值, 相反低浓度(50 mmol·L-1)和高浓度(250 mmol·L-1)下相比对照均有所下降。在生物量与叶片各指标回归分析中可知, 叶片含水量、叶片体积和叶片数与叶片生物量之间显著相关, 其余各指标与叶片生物量间相关性不显著。通过主成分分析筛选出叶片体积、干叶密度、鲜叶密度和叶片含水量作为评价盐胁迫对黑果枸杞叶片影响的参考指标, 为黑果枸杞耐盐新品种选育提供形态学方面的依据。