甘草叶片形态结构和光合作用对干旱胁迫的响应

叶片结构在植物防御生物和非生物胁迫方面起着重要的作用,可通过合成、储存和分泌次生代谢产物提高植物抗性。以甘草幼苗为试材,采用盆栽控水自然干旱法,探讨叶片光合作用、气孔微形态和腺体形态对干旱胁迫的响应。结果表明:①随着干旱胁迫程度的加剧,叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均呈先升高后降低的趋势;其中胞间CO2浓度(Ci)在重度干旱胁迫(severe stress,SS)时迅速增高。②随着干旱胁迫程度的加剧,叶片总气孔密度和气孔开张比呈先增大后减小的趋势;而气孔开张宽度呈逐渐减小的趋势。③随着干旱胁迫程度的加剧,叶片上表皮和下表皮腺体密度总数整体上呈增大的趋势,腺体颜色随着干旱胁迫程度的加剧逐渐加深,形状出现不规则褶皱和内陷。总之,甘草叶片表面的腺体特征参与抗旱逆境调节,从而避免干旱胁迫对甘草植株的伤害;在SS下,胁迫程度加速了气孔细胞的程序性死亡(PCD),甘草幼苗失去抗旱能力。     

DNA折纸纳米载体在药物递送中的应用

DNA纳米技术是基于沃森克里克碱基配对原则产生可编程核酸结构的技术。因其具有高精度的工程设计、前所未有的可编程性和内在的生物相容性等特点,运用该技术合成的纳米结构不仅可以与小分子、核酸、蛋白质、病毒和癌细胞相互作用,还可以作为纳米载体,递送不同的治疗药物。DNA折纸作为一种有效的、多功能的方法来构建二维和三维可编程的纳米结构,是DNA纳米技术发展的一个里程碑。由于其高度可控的几何形状、空间寻址性、易于化学修饰,DNA折纸在许多领域具有巨大的应用潜力。本文通过介绍DNA折纸的起源、基本原理和目前进展,归纳总结了运用DNA折纸进行药物装载和释放的方式,并基于此技术,展望了今后的发展趋势以及所面临的机遇和挑战。     

油菜对3种作物种子萌发和幼苗生长的化感作用

油菜是我国重要的绿肥作物,除增加土壤肥力外,对后茬作物也有一定的化感作用.本文研究了不同浓度油菜浸提液(0.025、0.05和0.1 g·mL-1)对3种作物(燕麦、玉米和向日葵)种子萌发、幼苗生长及生理生化的影响.结果表明:油菜浸提液对3种作物种子发芽率的影响不显著,但对燕麦有\"低促高抑\"的趋势,对向日葵有抑制的趋势...     

植物内生固氮菌及其固氮机理研究进展

氮素是植物生长必不可少的元素,植物内生固氮菌不仅能够在植物体内产生氮素以供植物利用,而且在自然界氮素循环过程中发挥积极作用,对农业可持续发展具有重要意义。近年来,植物内生固氮菌逐渐成为研究热点。由植物内生固氮菌的发现、作物共生、侵入途径、固氮机理、促生作用机制等方面系统地综述了植物内生固氮菌的研究进展,探讨了植物内生固氮菌新的研究思路以及一些尚未解决的问题,以期为植物内生固氮菌及生物固氮研究提供参考。     

‘锦苗标靶’诱抗剂抑制列当寄生向日葵的机制研究

该研究通过对2个向日葵品种(LD5009 和JK103)根系浇灌‘锦苗标靶’诱抗剂,于浇灌处理后0、24、48 和72 h分别对根系取样进行组织化学分析,测定根系H₂O₂含量、ROS清除酶活性以及抗性相关基因表达,并于浇灌处理后20 d检测向日葵生长指标和根瘤结数量,以明确‘锦苗标靶’对向日葵抑制列当寄生的诱抗机制。结果显示：(1)与对照(施用清水)相比,LD5009在‘锦苗标靶’处理后,列当瘤结数减少了95.5个,寄生率降低了98.20%;瘤结的鲜质量和干质量分别降低了94.60%和81.63%,而向日葵株高和茎粗分别相应增加了2.09 cm和0.52 mm,增长率分别为14.92%和15.29%;JK103在‘锦苗标靶’处理后,列当瘤结数较对照减少了37.5个,寄生率降低了98.04%,瘤结的鲜质量和干质量也分别降低了97.06%和82.69%,而向日葵的株高和茎粗分别增加了2.07 cm和0.39 mm,增长率分别为12.26%和9.70%。(2)‘锦苗标靶’诱抗剂浇灌处理后,2个向日葵品种根系中胼胝质的沉积量均有增加,但以JK103在处理48 h后增加幅度最为明显;JK103和LD5009中H₂O₂含量在处理24 h后均达到最大值,分别为3.53和2.68 μmol·g^-1,与对照相比,LD5009的H₂O₂含量增幅较大,为208.05%。(3)2个品种的ROS清除酶活性在处理后均呈先升高后降低的趋势,且均在处理48 h后达到最大值;JK103+锦苗标靶处理较清水对照的SOD、POD、CAT、PPO活性分别增加了69.77 U·g^-1、5.44 U·g^-1·min^-1、1.88 U·g^-1·min^-1和527 U·g^-1·min^-1,而LD5009+锦苗标靶处理后,上述4种酶的活性分别增加了25.91 U·g^-1、13.16 U·g^-1·min^-1、0.50 U·g^-1·min^-1和313 U·g^-1·min^-1。(4)抗性相关基因转录水平的检测结果显示,施用诱抗剂后2个品种抗性基因的转录水平都不同程度地被诱导,但以LD5009+锦苗标靶样本中被诱导的幅度最为明显,特别是CAT、Mn SOD和XTH6基因,其转录水平比对照均上调了50倍之多。研究表明,诱抗剂‘锦苗标靶’对向日葵列当的寄生有显著的抑制效果,且在向日葵列当寄生前(瘤结未形成)施用效果更佳;‘锦苗标靶’可促进向日葵根系细胞中胼胝质的沉积量增加,在结构水平上抵御列当对向日葵根系的侵染,并能够诱导向日葵根系ROS清除酶活性以及CAT、PAL、Mn SOD和XTH6等基因表达的提高,从而建立向日葵对列当寄生的获得性抗性,但诱导的程度由于品种不同而存在一定的差异。     

深畦栽培对干旱胁迫下葡萄叶幕微气候和光合作用的影响

试验以‘京亚’和‘红地球’葡萄品种2年生苗木为材料,在田间遮雨棚内考察了自然干旱胁迫下深畦栽植和平畦栽植葡萄根际土壤湿度、叶幕微气候因子、光合作用参数变化特征,探讨根际土壤湿度与叶幕气候互作对葡萄光合作用的影响。结果显示:(1)在干旱逆境下,葡萄根际土壤湿度和叶幕微气候因子交互作用能通过影响水分条件来影响葡萄的光合作用;土壤湿度阀值是葡萄进行光合作用时水分利用最有效的土壤湿度点值,土壤湿度阀值存在“阀值漂移”现象,与叶幕空气湿度呈明显负相关关系,维持较高的叶幕空气湿度有利于实现在较低的土壤湿度下达到更高的光合效率。(2)在干旱逆境下,与平畦栽植相比,深畦栽植在改善葡萄根际土壤水分和叶幕微气候方面具有明显的优势,在该模式下葡萄具有更强的保水能力和更高的水分利用效率,从而具有更强的光合效率。(3)采用深畦栽植模式时,根际土壤相对含水量30%~50%是显著影响葡萄光合作用的土壤湿度区间;根际土壤相对含水量分别在43.32%~50.00%和40.19%~50.00%是‘京亚’和‘红地球’光合作用适宜的土壤湿度范围,在43.32%和40.19%时分别为2种葡萄光合作用水分利用效率达到最高的最适土壤湿度。研究发现,干旱逆境条件下,葡萄根际土壤湿度和叶幕微气候因子交互作用能改善葡萄的光合作用效率;深畦栽植葡萄光合作用对土壤湿度的需求较低,在相对较低的土壤湿度即可达到相对较高的光合能力;深畦栽植模式可以协调葡萄光合作用和水分消耗之间的关系,具有较高的水分利用效率和光合能力,是干旱地区进行葡萄抗旱节水生产的理想模式。     

甘草叶片渗透调节物质及蔗糖代谢相关酶对干旱胁迫的响应特性

该研究以甘草幼苗为试材,采用盆栽自然干旱方法,设计对照(CK)、轻度(LS)、中度(MS)、重度(SS)干旱胁迫处理,测定分析甘草叶片的渗透调节物质及蔗糖代谢相关酶[蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶合成方向(Ss+)、蔗糖合成酶分解方向(Ss-)、中性转化酶(NI)、酸性转化酶(AI)、淀粉磷酸化酶(SP)]活性的变化,以探讨甘草的渗透调节特性以及糖分调节的酶学机制,揭示甘草对干旱胁迫的响应机理。结果显示:(1)随着干旱胁迫程度的加剧,甘草叶片可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量呈逐渐增加的趋势,束缚水/自由水的比值呈先增加后降低的趋势。(2)随着干旱胁迫程度的加剧,甘草叶片蔗糖、葡萄糖、果糖含量均呈先升高后降低的趋势,但不同胁迫强度出现峰值的时间不同;其中在CK和LS干旱胁迫时蔗糖含量淀粉含量葡萄糖含量果糖含量,在MS和SS干旱胁迫时淀粉含量葡萄糖含量蔗糖含量果糖含量,表明随着干旱程度的增加,甘草叶片中蔗糖转化成了淀粉。(3)随着干旱胁迫程度的加重,甘草叶片的SPS活性呈先升高后降低的趋势,Ss活性和Inv(蔗糖转化酶)活性呈逐渐升高的趋势,SP活性呈逐渐降低的趋势;各胁迫处理的Ss+活性与CK差异不显著,而Ss-活性与CK差异显著,并且Ss-活性在各胁迫处理下远大于Ss+活性,表明甘草叶片Ss-活性在蔗糖代谢过程中占主导作用。(4)相关分析结果显示,在LS中,NI与蔗糖呈负相关关系,Ss-与淀粉呈显著正相关关系、与蔗糖呈负相关关系;在MS中,蔗糖和葡萄糖与SPS、Ss+、Ss-、NI和AI均呈正相关关系,与SP呈负相关关系;在SS中,SP和NI与蔗糖呈正相关关系,而与淀粉呈负相关关系;表明在轻度干旱处理下,Ss参加了蔗糖的分解,继而合成淀粉;在中度和重度干旱条件下,SP主要催化淀粉的分解来增加蔗糖含量以此平衡蔗糖代谢。     

Ce3+和La3+对人工老化沙葱种子活力及生理特性的影响

以未老化和人工老化后的沙葱（Allium mongolicum Regel.）种子为材料,采用氯化铈(Ce³⁺)和氯化镧(La³⁺)浸种,测定种子萌发和生理指标,探讨Ce³⁺和La³⁺浸种对种子萌发、老化种子活力和生理特性的影响。结果显示:（1）在老化0～5 h时,Ce³⁺和La³⁺处理可显著促进沙葱种子萌发,提高种子活力;在老化5 h后,Ce³⁺和La³⁺处理对种子萌发无明显促进作用。（2）在老化0～15 h时, Ce³⁺和La³⁺处理的沙葱种子中抗氧化酶活性和抗坏血酸（AsA）含量提高,其超氧阴离子自由基■产生速率、过氧化氢（H₂O₂）含量和丙二醛（MDA）含量显著降低;在老化15 h后,Ce³⁺和La³⁺处理的种子抗氧化酶活性提高、AsA含量降低,■产生速率和MDA含量提高。（3）在老化5 h时,沙葱种子呼吸速率发生跃变达到最大, Ce³⁺和La³⁺处理显著降低了种子呼吸速率。（4） Ce³⁺和La³⁺处理在老化0～5 h时提高了沙葱种子超弱发光（UWL）强度,但在老化5 h后沙葱种子的UWL强度降低。研究认为,在沙葱种子人工老化初期,Ce³⁺和La³⁺浸种处理可以诱导增强种子抗氧化酶活性和提高AsA含量,有效清除因老化产生积累的过量活性氧（ROS）,减轻过氧化伤害,提高种子活力;种子老化中后期,其内部ROS产生与清除系统发生紊乱,加剧了ROS对种子结构的损伤,Ce³⁺和La³⁺浸种处理的缓解效应丧失。     

籽用美洲南瓜叶片对白粉病菌的抗逆生理响应

以籽用美洲南瓜(Cucurbita pepo L.)白粉病抗病品系F2和感病品系M3为试材,在人工气候箱内接种白粉病生理小种2US孢子悬浮液,考察在接种白粉病菌后南瓜幼苗植株与白粉病菌的互作、叶片活性氧代谢及保护酶活性的变化,探讨南瓜抵御白粉病的生理机制。结果表明：(1)与感病品系M3相比,接种白粉病菌后,抗病品系F2叶片上病原菌发育缓慢,较难侵染叶片。(2)抗病品系F2在感病初期叶片H₂O₂、O₂^-·含量迅速升高后逐渐下降,而感病品系在感病初期H₂O₂、O₂^-·含量上升缓慢,在达最大值后始终保持较高水平,且感病品系叶片MDA含量始终高于抗病品系;组织化学染色分析发现,抗病品系叶片着色比感病品系快,之后着色面积有所减少并趋于较低水平。(3)抗病品系F2和感病品系M3叶片抗氧化酶CAT、SOD、POD活性及PAL、PPO活性在接种白粉病菌后均显著增加,但抗病品系的活性及其增幅均高于感病品系。研究发现,籽用美洲南瓜抗病品系叶片上白粉病菌发育缓慢,较难受到侵染,生成菌丝体后叶片上粉状斑点较小;抗病品系在被白粉病菌侵染初期依靠活性氧的增加抵御病原菌的入侵,随着活性氧含量增加抗病品系通过迅速增加自身抗氧化酶活性来防止氧化胁迫;与感病品系相比,抗病品系在受病原菌侵染后能迅速增加PAL、PPO活性以抵御病原菌侵染。     

巴氏新小绥螨对同一栖息地枸杞瘿螨的捕食功能反应

枸杞瘿螨Aceria pallida Keifer（Acari: Eriophyoidae）是枸杞上为害最严重的有害生物之一。近期在内蒙古地区发现植绥螨巴氏新小绥螨Neoseiulus barkeri Hughes（Acari: Phytoseiidae）与枸杞瘿螨可同时发生在野生枸杞上。为评价巴氏新小绥螨对枸杞瘿螨的捕食潜力,本研究在室内25±1℃、RH 65%±10%、16 L∶8 D的条件下,研究了巴氏新小绥螨对不同密度枸杞瘿螨成螨（30、50、70、90、110、130、150、170头）的捕食功能反应及搜寻效应。结果表明,巴氏新小绥螨的雌、雄成螨对枸杞瘿螨成螨的捕食功能反应均为Holling-II型,即巴氏新小绥螨雌、雄成螨的捕食量随着猎物密度的增加而增加,一直到猎物密度较高时趋于稳定;而巴氏新小绥螨雌、雄成螨的搜寻效应随着猎物密度的增加而降低。巴氏新小绥螨雌成螨对相同密度下的枸杞瘿螨成螨的捕食量均高于雄成螨,而且雌成螨的搜寻效应也强于雄成螨。巴氏新小绥螨雌成螨的攻击率（α=4.4121）高于雄成螨（α=2.4403）,而雌成螨的处理时间（Th =0.0094 d）短于雄成螨（Th=0.0196 d）;雌、雄成螨的理论最大日捕食量（T/Th）分别为106.61头和51.02头。研究结果显示巴氏新小绥螨对枸杞瘿螨有较好的捕食潜力,性别对巴氏新小绥螨捕食枸杞瘿螨的功能反应有显著影响。