4个北美冬青品种对干旱胁迫的应激反应及耐旱性比较

为研究北美冬青(Ilex verticillata)品种的耐旱性,以4个北美冬青品种‘Red Sprite’(Rp)、‘Gray’(Gr),‘Oosterwijk’(Os)、‘Winter Gold’(Gd) 2年生扦插苗为试验材料,分别干旱处理6 d(轻度干旱)和12 d(重度干旱),研究北美冬青对干旱胁迫的生理反应及抗氧化机制,并通过主成分分析法综合评价4个北美冬青品种的耐旱性。结果表明:随着干旱胁迫强度的增加,4个北美冬青品种的叶片含水量、光合色素质量分数均逐渐降低,相对电导率和丙二醛质量分数均逐渐增加。干旱强度大,这些指标的变化幅度也大,其中,Os的相对电导率、Gd的丙二醛质量分数的增幅最大。干旱胁迫也导致了活性氧的激增,特别是重度干旱情况时,4个品种体内的活性氧质量分数(超氧阴离子自由基、H_(2)O_(2))显著增加,其中,Gr的H_(2)O_(2)与Os的超氧阴离子自由基质量分数增幅最大。干旱情况,各品种的抗氧化酶(超氧化物歧化酶、过氧化物酶和谷胱甘肽还原酶)活性显著增强,抗氧化物(抗坏血酸和还原型谷胱甘肽)质量分数也都出现显著增加,其中,Gr的谷胱甘肽还原酶活性、还原型谷胱甘肽、抗坏血酸质量分数3个指标在严重干旱情况时,上升幅度更加显著,分别比对照提高了225.4%、274.3%、174.8%,说明Gr的AsA-GSH循环在抗氧化系统中起着更重要的作用,能够使其体内的应激反应与活性氧清除处于动态平衡状态,因而,Gr更加耐旱些。通过主成分分析进行耐旱性综合评价,4个品种的耐旱性从强到弱依次为Gr、Rp、Os、Gd。

抗氧化途径下大豆GmbHLH130转录因子增强植物耐旱性研究

为了探究大豆GmbHLH130基因参与植物耐旱性调控的分子机制,分析了转基因拟南芥在干旱处理下的表型并测定活性氧含量和抗氧化酶活性,同时检测了拟南芥叶中干旱应答相关基因的表达模式以及转录因子GmbHLH130对下游基因启动子的结合作用。结果显示,GmbHLH130基因过表达拟南芥的耐旱性明显增强。干旱处理下,过表达株系鲜质量和叶片相对含水量均高于WT,而MDA含量和失水率则较低。此外,干旱处理导致拟南芥过表达株系积累更多的可溶性糖和脯氨酸、更少的活性氧以及更高的抗氧化酶活性;同时,干旱胁迫应答基因AtCAT、AtPOD、AtSOD、AtNCED3、AtP5CS1和AtRD29A的表达水平在过表达株系中显著上调。GmbHLH130蛋白则可结合到靶基因的启动子区激活GUS报告基因的表达。本研究初步证明GmbHLH130转录因子通过结合干旱胁迫应答基因启动子激活基因表达,增加转基因植株体内渗透调节物质含量、激活抗氧化途径和提高ROS清除能力,最终缓解干旱胁迫对植株的损伤。

生菜LsMYB4基因在拟南芥中异位表达并提高其耐旱性的研究

MYB转录因子家族是植物中较大的转录因子家族之一,它们以含有保守的MYB结构域为共同特征,广泛参与植物非生物胁迫的应答。前期工作中,作者从紫色生菜(Lactuca sativa L.)申选5号基因组中分离了LsMYB4全长基因。该研究构建了LsMYB4过量表达载体并转化拟南芥,利用潮霉素多代筛选获得了遗传稳定的T3代纯合株系。培养基实验表明,LsMYB4转基因拟南芥对ABA超敏感,而对甘露醇表现出明显抗性。土壤实验证实LsMYB4基因的超量表达可以显著提高转基因拟南芥的耐旱性。生理生化及扫描电镜结果也进一步证明LsMYB4在植物抗旱方面具有正向调控作用。

高温干旱跨代效应对小麦芽期耐旱性和耐盐性的影响

选用生长于新疆吐鲁番地区高温胁迫(HT)、石河子地区花后干旱胁迫(DT)以及正常灌溉(NW)环境下收获的‘SDWW-7’、‘津农6号’和‘金石农1号’小麦种子,分别用不同浓度的PEG-6000和NaCl溶液模拟干旱胁迫和盐胁迫,研究来自3种环境条件下收获种子的耐旱性和耐盐性。结果表明:(1)高温干旱胁迫导致父代小麦籽粒千粒重降低,下降幅度为23.55%~46.15%;高温干旱胁迫对‘SDWW-7’和‘金石农1号’的淀粉含量影响存在显著差异(P<0.05)。(2)子代小麦材料在遭受干旱胁迫时,经过高温锻炼后的‘SDWW-7’、‘津农6号’及经过干旱锻炼后的‘金石农1号’长势更好,其相对盐害率的均值仅为1.24%~2.72%。(3)子代小麦材料在遭受盐胁迫时,通过发芽势、发芽率、相对盐害率等筛选指标发现‘SDWW-7’、‘津农6号’、‘金石农1号’在经历高温锻炼后的子代表现最优;两种锻炼方式对子代小麦耐盐性的影响程度表现为‘SDWW-7’>‘津农6号’>‘金石农1号’。(4)子代小麦抗旱性综合评价表明在15%PEG-6000(D1)、20%PEG-6000(D2)干旱胁迫处理下,均为DT环境收获的‘津农6号’、‘金石农1号’子代材料耐旱性最好,位次分别为第1和第7。(5)子代小麦抗盐性综合评价表明在50 mmol·L^(-1)(S1)、100 mmol·L^(-1)(S2)、200 mmol·L^(-1)(S3)盐胁迫处理下,均为HT环境收获的‘SDWW-7’、‘津农6号’、‘SDWW-7’子代小麦耐盐性最好,位次分别为第1、5、11。综上所述,父代经过高温和干旱胁迫锻炼,子代小麦在遭受逆境胁迫时具有更大的发芽优势,表现为父代进行干旱胁迫锻炼可增强子代抗旱性,进行高温胁迫锻炼可增强子代耐盐性,说明该效应能够传递给下一代并且可以增强子代小麦对逆境胁迫的抗性。

山西44份谷子地方品种农艺性状与芽期耐旱性评价

对山西不同地区的44份谷子地方品种(系)进行了田间农艺性状调查、品质鉴定,调查了不同遗传背景谷子材料的叶鞘色、幼苗叶色、主茎长度、主茎直径、主茎节数、主穗长度、穗松紧度、穗形、粒色、米色、全生育期、千粒重等12个农艺性状,测定了成熟籽粒淀粉含量和蛋白质含量两个品质相关性状。利用PEG-6000模拟干旱胁迫,以-0.5 MPa渗透势的PEG溶液测定了各谷子材料芽期的萌发指数、发芽率、根长、芽长、根芽比等耐旱相关指标。试验结果表明:各数量性状中主茎直径变异系数最大(22.31%),淀粉含量变异系数最小(1.32%)。相关性分析结果显示,主茎节数与主茎长度呈显著正相关,与主茎直径呈显著负相关;千粒重与主茎直径和主穗长度均呈显著正相关,与主茎节数呈显著负相关;蛋白质含量与主茎长度和淀粉含量均呈显著负相关。在干旱处理下萌发指数变异系数最大(22.86%),根长变异系数最小(13.7%);在对照下根芽比变异系数最大(17.82%),根长变异系数最小(10.92%)。相关性分析结果表明,萌发耐旱指数(GDRI)与相对发芽率、相对根长及相对芽长互为显著正相关关系;相对根芽比与相对根长呈显著正相关关系,与相对芽长呈显著负相关关系。通过萌发耐旱指数结合聚类分析对各谷子材料的芽期耐旱性进行了评价并分为5个等级,筛选出‘长脖谷’等1级耐旱资源17份。

胡杨PeMAX2调控拟南芥耐旱性

【目的】MAX2能抑制植物的分枝,且是独角金内酯信号传导途径的关键调控因子。MAX2同时还参与多种激素间的交叉互作,在植物抵御生物和非生物胁迫中发挥至关重要的作用。前期研究发现胡杨PeMAX2能调控拟南芥的离子平衡和耐盐性,但对于PeMAX2的耐旱功能还知之甚少,本文将探索胡杨PeMAX2调控拟南芥耐旱性的作用机制。【方法】将胡杨PeMAX2在拟南芥中异源表达,进行渗透胁迫和干旱胁迫,研究过表达PeMAX2拟南芥的生理和分子响应机制。【结果】(1)在长期干旱胁迫下,胡杨叶片PeMAX2基因表达水平升高。(2)甘露醇处理后,PeMAX2转基因拟南芥的种子萌发率和根长均高于野生型拟南芥(WT)和max2突变体,并且转基因株系细胞膜受损较轻。渗透胁迫后,转基因株系超氧化歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性及其编码基因上调表达的升高幅度均显著高于拟南芥WT和max2突变体,转基因株系调控根细胞H_(2)O_(2)水平的能力更强。(3)土壤干旱处理10 d后,转基因株系叶绿素含量下降幅度低于WT和max2突变体,而且过表达株系在干旱胁迫下能维持较高水平的PSⅡ最大光化学效率、相对电子传递效率和实际光合量子产量;在碳同化和气孔导度方面,转基因拟南芥叶片的净光合速率和气孔导度均高于WT和突变体,说明过表达PeMAX2提高了拟南芥转基因植株在干旱条件下光合作用的能力。土壤复水后WT和突变体叶绿素含量、荧光和光合作用的恢复程度也明显低于转基因株系。【结论】过表达胡杨PeMAX2可以提高拟南芥的耐旱性,主要是由于过表达Pe MAX2提高了转基因拟南芥活性氧平衡的调控能力,减弱了干旱胁迫对生物膜的氧化损伤和光合作用的抑制。

拟南芥中异源过表达CsLOX6和CsHPL2基因提高植株耐盐性和耐旱性

探究CsLOX6基因和CsHPL2基因对拟南芥(Arabidopsis thaliana)生长以及对干旱和盐胁迫抗性的影响,以野生型拟南芥(WT)、转基因型拟南芥(OE-CsLOX6、OE-CsHPL2)、突变体型拟南芥(TB-Atlox5)为材料,通过表型观察、转录组和代谢组学分析等方法评估4种拟南芥的耐旱性、耐盐性。结果表明,OE-CsLOX6的地上部鲜重和根长均显著高于其他基因型植株,地下部鲜重明显高于其他基因型植株;OE-CsHPL2的地上部鲜重、地下部鲜重和根长明显低于其他基因型植株。OE-CsLOX6、OE-CsHPL2和WT的代谢物含量存在较大差异,OE-CsLOX6和WT有64个差异代谢物,其中有6个上调,58个下调;OE-CsHPL2和WT有63个差异代谢物,其中有9个上调,54个下调。过表达CsLOX6基因和CsHPL2基因可以提高拟南芥对盐胁迫和干旱胁迫的抗性。在盐胁迫和干旱胁迫下,OE-CsLOX6、OE-CsHPL2的丙二醛含量要显著低于野生型植株,膜质过氧化程度低,SOD、POD和CAT活性要明显高于野生型,提高了植株的抗氧化能力,叶片长势明显优于野生型植株。

PEG-6000处理下3种薹草种子萌发期的耐旱性评价

以低矮薹草、矮丛薹草、大披针薹草的种子为试验材料,分别用质量分数0%(CK)、5%、10%、15%、20%、25%PEG-6000溶液进行处理,通过测定发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数,评价3种薹草种子在萌发期的耐旱性。结果表明:随着PEG-6000质量分数的升高,3种薹草种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数均受到不同程度的影响。3种薹草种子耐旱性由强到弱依次为:大披针薹草>矮丛薹草>低矮薹草。

基质接种贝莱斯芽孢杆菌对番茄穴盘苗耐旱性的影响

为探究贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)对番茄穴盘苗耐旱性的作用,选用番茄品种中杂302,通过基质接种贝莱斯芽孢杆菌(L-S60、L-H15、LPL^(-1)17),发现在干旱胁迫条件下,与未接种对照相比,番茄穴盘苗株高提高8.95%~13.05%,存活率提高6百分点以上,3株贝莱斯芽孢杆菌之间未存在显著差异;L-S60、L-H15和LPL^(-1)17处理茎叶中Mn和Zn含量增幅分别超过30.94%、7.59%,Ca、Mg含量降幅分别大于9.48%、15.93%;干旱胁迫第3天时,L-S60、L-H15和LPL^(-1)17处理叶片脯氨酸含量分别增加62.86%、78.27%、40.29%,干旱胁迫第8天时,丙二醛含量分别降低2.34%、18.96%、7.94%。表明基质接种贝莱斯芽孢杆菌可以有效提高番茄穴盘苗耐旱性,促进幼苗生长发育。

13个玉米品种萌发期耐旱性鉴定与筛选

种子萌发期的抗旱能力可在一定程度上反映该作物的耐旱性,种子萌发期是评价作物耐旱性的一个重要时期。为筛选出耐旱玉米品种,以清水作对照,用高渗溶液PEG-6000模拟干旱胁迫,对13个玉米品种进行发芽培养试验。结果表明:综合考虑发芽率、芽长、根长、须根数4个指标,以鑫禾528的抗旱性最强,其次为珍棒511和中科玉509。该结果可以有效反映其在后期生长过程中的抗旱性,为生产上选用抗旱品种提供参考依据。

干旱区四种灌木树种的耐旱性对比研究

为探究不同植物抗旱性差异,以四翅滨藜、沙枣、互叶醉鱼草、红花岩黄芪一年生幼苗为试验材料,采用经典称重法和PV技术对其饱和渗透势(Ψssat)、膨压为零时渗透势(Ψstlp)、初始失膨点总体相对含水量(RWCtlp)、初始失膨点总体相对渗透水含量(ROWCtlp)、组织细胞最大弹性模量(εmax)五个水分参数及日耗水量进行测定,并用隶属函数法对四种灌木树种耐旱性进行综合评价。结果表明不同水分参数下四种灌木树种的抗旱性排列顺序不同。四翅滨藜维持膨压和抗脱水能力最强,具有较强的原生质忍耐干旱能力;互叶醉鱼草忍耐水分胁迫能力最弱;四翅滨藜细胞弹性最大,细胞壁最柔软,在干旱条件下渗透调节能力最强。综合分析得出四种灌木的抗旱性顺序为:四翅滨藜>红花岩黄芪>沙枣>互叶醉鱼草。

4种路易斯安那鸢尾对干旱胁迫的生理响应及耐旱性评价

为给路易斯安那鸢尾在陆地栽植提供科学依据,对新引路易斯安那鸢尾的耐旱性进行评价。在基质含水量(40±1)%、(30±1)%、(20±1)%干旱胁迫条件下,测定不同品种路易斯安那鸢尾的植株生长状况,调查叶片相对含水量、MDA含量、游离脯氨酸含量、相对电导率、叶绿素含量等生理响应指标,利用模糊数学隶属函数法综合评价不同品种路易斯安那鸢尾的耐旱性。结果表明,从鸢尾植株外部形态的变化来看,'Noble Moment'Pastiche'的耐旱性均优于'Colorific'Sea Knight';利用模糊数学隶属函数法对叶片相对含水量、MDA含量、游离脯氨酸含量、相对电导率、叶绿素含量等生理响应指标进行综合评价,耐旱性由强到弱表现为:'Noble Moment'>'Pastiche'>'Sea Knight'>'Colorific'。说明新引路易斯安娜鸢尾'Noble Moment'Pastiche'具有一定的耐旱性,正常管理条件下可以进行陆地栽培;相比之下,'Sea Knight'Colorific'的耐旱性较弱,陆地栽植时较前者要有较多的水分供应。

大豆耐旱性研究进展

大豆是一种重要的农作物,但其生产受到气候变化和干旱等环境压力的影响,从而降低了大豆的产量和质量。综述了大豆耐旱性的生理特征、遗传调控及分子调控等过程,指出了大豆耐旱性改良的潜在途径,即遗传改良和育种策略、基因编辑和转基因技术、农艺措施和管理实践等。

大豆耐旱性数量性状基因座定位研究进展

目前,我国大豆产需差距过大,迫切需要提高大豆产量。现代分子育种技术是可以提高大豆产量的重要技术之一。干旱是制约大豆产量提高的重要因素之一,因此提升大豆耐旱性对提高大豆产量起到关键作用。在概述数量性状基因座定位技术和干旱胁迫对大豆生长的影响的基础上,对大豆耐旱性数量性状基因座定位研究进展进行总结,为选育出具有耐旱性的大豆品种提供参考。

新疆玉米苗期耐旱性状全基因组关联分析

干旱是制约新疆玉米生产的首要因素。本研究以包含384个玉米杂交种(F_(1))的群体为试验材料,开展F_(1)群体田间耐旱性鉴定,然后从F_(1)群体中选择耐旱性优异的材料,用各自骨干亲本进行回交,采用FarmCPU(fixed and random model circulating probability unification)进行全基因组关联分析。结果表明:与常规灌溉相比,干旱胁迫条件下玉米开花—吐丝间隔期(ASI)变长、株高变低、穗长变短,差异达到极显著水平;利用全基因组关联分析,共鉴定到16个耐旱性状(REC)关联的位点。

干旱条件下水稻幼苗的保护酶活性及其与耐旱性关系

对干旱条件下３种不同耐旱性的水稻幼苗相对含水量（ＲＷＣ）、丙二醛含量及保护酶活性进行了比较研究。耐旱品种超氧物歧化酶（ＳＯＤ）活性在水分胁迫下降低幅度较小，不耐旱品种酶活性降低幅度较大。在轻度水分胁迫下耐旱品种过氧化物酶（ＰＯＤ）活性提高，不耐旱品种ＰＯＤ活性无变化，３个品种的过氧化氢酶（ＣＡＴ）活性均提高，耐旱性越强，活性提高幅度越大。严重水分胁迫下ＰＯＤ和ＣＡＴ活性均降低，耐旱性越强，活性降低幅度越小。

接种菌根真菌对青冈栎幼苗耐旱性的影响

利用丛枝菌根真菌摩西球囊霉(Glomus mosseae)、根内球囊霉(Glomus intraradices)和外生菌根真菌彩色豆马勃(Pisolithus tinctorius)对石漠化地区造林树种青冈栎(Cyclobalanopsis glauca)幼苗进行接种试验。在大棚盆栽条件下模拟土壤干旱胁迫,研究菌根真菌对青冈栎生长和耐旱性的影响。结果表明:在土壤干旱条件下,接种菌根处理植株生物量显著高于未接种处理(P<0.05),菌根依赖性随土壤水分含量降低而升高;未接种处理植株叶绿素含量在土壤干旱条件下显著降低(P<0.05),除接种Pisolithus tinctorius处理外,其它接种处理叶绿素含量无显著变化。土壤干旱使植株体内脯氨酸和可溶性糖含量上升,在中度干旱条件下,接种处理可溶性糖含量均显著高于对照处理,接种Glomus intraradices、Pisolithus tinctorius处理脯氨酸含量显著低于对照(P<0.05);在重度干旱条件下,接种Glomus mosseae和Glomus intraradices处理可溶性糖含量显著高于对照处理(P<0.05),而相应的脯氨酸含量显著低于对照处理。当土壤水分含量在田间持水量55%—65%时,接种处理植株SOD、POD和CAT酶活性显著高于未接种处理(P<0.05),在土壤水分含量降至35%—45%时,Glomus mosseae和Glomus intraradices处理SOD酶活性显著高于对照,并且所有接种处理POD酶活性均显著高于对照。此外,在水分干旱条件下,植株全磷和全钾含量也显著高于未接种处理(P<0.05)。研究表明,丛枝菌根真菌和外生菌根真菌均能够侵染青冈栎幼苗根系;在干旱胁迫条件下,接种菌根真菌能够提高青冈栎植株生物量、抗氧化酶活性、增加植株可溶性糖含量和促进植株养分吸收,提高植株耐旱性,从而使青冈栎幼苗在岩溶干旱环境下更容易存活。

我国主要玉米自交系开花期耐旱性差异及改良

通过对 37份我国主要玉米自交系两年的开花期耐旱性鉴定 ,筛选出耐旱系 12份 (K2 2、SH15、X178、P138、中自 0 1、中自 4 5 1、金黄 96 B、齐 319、旱 2 3、东 91、临京 11、CA15 6 )。在干旱胁迫下 ,果穗吐丝延迟 ,雌雄开花间隔增大 ,结穗率下降 ,籽粒产量严重降低 ;雌雄开花间隔天数和结穗率与籽粒产量均呈极显著相关 ,是可供耐旱性选择利用的指示性状。用 SSR标记研究了 38份自交系的遗传多样性。 4 7对 SSR引物共检测出 15 6个等位基因变异 ,将供试自交系划为 6个类群。 9份耐旱系分散于 4个类群 (B、C、E、F) ,其中 E群被鉴定为耐旱种质群。

不同耐旱性水稻幼苗对氧化胁迫的反应

干旱条件下水稻(Oryza sativa L.)耐旱性较强的“湘中籼2号”比耐旱性较弱的“湘早釉12号”O_2^-的产生速率低。百草枯(0.01mmol/L)和H_2O_2(10mmol/L)处理促进干旱对水稻幼苗的伤害,但耐旱性较强的品种伤害较轻。单独用百草枯处理后,耐旱性较强的品种比耐旱性较弱的品种能更大幅度地提高超氧物歧化酶和过氧化物酶的活性;而H_2O_2处理后耐旱性较强的品种能提高过氧化氢酶活性。这些结果表明,耐旱性较强的水稻品种有较强的抗氧化胁迫能力。

从树木水力结构特征探讨植物耐旱性

于 2 0 0 1年 8月下旬在北京林业大学校园内选取油松、元宝枫等 10个树种为研究对象 ,测定 1年生枝条的水势和水力结构参数的昼夜变化 .结果表明 ,1年生枝条水势与水力结构参数的昼夜变化趋势呈明显的“单峰型”变化 .分别建立了水势与导水率、比导率、叶比导率关系的数学模型 :y =axb 和y =ax2 +bx +c ,探讨了模型中各参数的生理生态学意义 ,并比较了各供试树种木质部栓塞脆弱性的大小 ,依次如下 :刺槐 >皂荚 >元宝枫 >山桃 >红瑞木 >侧柏>雪松 >白皮松 >油松 >迎春 .木质部输水效率及空穴和栓塞化程度的大小 ,依次如下 :环孔材树种 >散孔材树种 >无孔材树种 .这说明植物输水结构的有效性和安全性不可完全兼得 .