厚植“三农情怀”,建设“四有”课程——在新农科背景下的植物生理学课程教学创新探索

《植物生理学》是研究植物生命活动规律及其代谢机理与发展趋势的一门学科,是高等农林院校一门重要的专业基础课和必修课。在教学过程中,发现学生专业自信不足、课程内容过于冗杂滞后、学生缺乏学习的主观能动性以及教学中缺少对实践能力、探究力的培养等课程“痛点”“难点”。课程团队通过加强思政建设,厚植“三农”情怀;更新教学内容,重构、完善课程体系;强化科技创新师资队伍建设;开展多元化的教学方法;强化科技创新实践活动及完善考核体系等措施,有效地解决了目前课程教学存在的问题,有助于课程质量和学生学习效果的持续提升,为培养符合新农科背景下的新型复合型人才奠定了基础。

藜麦SOD家族基因的鉴定及其对混合盐碱胁迫的响应

超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)是植物抗氧化系统的关键酶,在保护植物免受生物和非生物胁迫方面发挥重要作用。以拟南芥SOD为基础,通过序列比对在藜麦基因组中鉴定出12个SOD基因,分别定位于细胞核、微体及线粒体,在11条染色体上不均匀分布,其编码蛋白质三级结构显示Cu/Zn-SODs与Fe-SODs为同源二聚体,Mn-SODs为同源四聚体。CqSOD基因内含子/外显子分布模式不尽相同,内含子数介于4~7个,保守基序差异明显。系统发育关系显示,SOD蛋白可分为Cu/Zn-SODs、Fe-SODs及Mn-SODs 3个亚族。此外,所有的CqFe-SODs及CqMn-SODs启动子区都含有脱落酸激素反应顺式元件,CqSOD12与11个CqSOD蛋白及4个CqCAT蛋白存在相互作用。表达谱分析表明,12个CqSOD基因对混合盐碱及硝普钠均有较强响应。研究结果为SOD基因在植物发育和胁迫响应中的作用及分子机制研究奠定基础。

荒漠-绿洲过渡带不同生境芦苇根际土壤真菌多样性及群落结构分析

以沙漠-绿洲边缘4种不同生境(湿地生境、盐渍生境、盐渍-沙地过渡生境和沙地生境)芦苇群落为研究对象,基于高通量测序法探究芦苇根际土壤真菌多样性及群落结构。结果表明,4种生境芦苇根际真菌共检测出3门18纲51目98科128属145种。在门分类水平,子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)分别为盐渍-沙地过渡生境、湿地生境主要优势菌门,而毛霉门(Mucoromycota)在盐渍生境中相对丰度最高。在属分类水平,湿地生境、盐渍生境、盐渍-沙地过渡生境和沙地生境的优势物种分别为棉革菌属(Tomentella)、古根菌属(Archaeorhizomyces)、梨孢属(Pyricularia)和小脆柄菇属(Psathyrella)。4种生境间真菌多样性和物种组成存在显著差异,有益菌与有害菌共存。湿地生境真菌物种丰富度和多样性最高,沙地生境和盐渍-沙地过渡生境主要优势物种更多,沙地生境和盐渍-沙地过渡生境的菌群组成相似,但真菌群落与环境因子关系尚不明确。上述研究结果对于认识河西走廊不同生境芦苇根际微环境具有一定参考价值。

巴丹吉林沙漠南缘沙地与盐碱地芦苇根际土壤真菌多样性研究

对巴丹吉林沙漠南缘沙地与盐碱地芦苇根际土壤真菌多样性及其影响因素进行了研究,在甘肃省张掖市临泽县沙漠边缘选用典型的沙地和盐碱地,采集4种样地土壤(分别为盐碱地芦苇根际土壤,记作YL;盐碱地裸地土壤,记作YD;沙地芦苇根际土壤,记为SL;沙地裸地土壤,记作SD)作为试验材料,运用高通量测序技术测定并分析各样地土壤真菌的多样性及其影响因素。结果表明:沙地土壤真菌群落物种丰度明显高于盐碱地;子囊菌门、担子菌门为所有样地共有优势菌门,其中子囊菌门为绝对优势菌门,担子菌门为亚优势菌门,毛囊菌门为盐碱地第三优势菌门,油壶菌门仅存在于YL,为其第四优势菌门;真菌群落物种多样性表现为YL>YD>SL>SD;真菌群落均匀度表现为YL>YD>SD>SL,说明YL真菌物种更为均衡,SL真菌优势物种占比更高。整体上看,各样地真菌群落组成高度特化,优势菌群差异明显。各样地土壤含水量为YL>YD>SL>SD,土壤速效磷含量、电导率为YD>YL>SD>SL;土壤肥力相关酶活性为YD>YL>SL>SD。典型相关分析(CCA)表明土壤营养因子、土壤肥力相关酶活性与土壤微生物丰度关系密切,其中土壤碱解氮含量和p H对真菌群落影响最为显著。芦苇根际分布能有效改善盐碱地及沙地土壤理化性质和微生物群落结构。

逆境胁迫下多胺与乙烯代谢的相关性及其对细胞膜保护系统影响的研究进展

多胺与乙烯是植物体内广泛存在并具有重要生理作用的两类生长调节物质,具有共同的前体S-腺苷蛋氨酸。在逆境胁迫下,多胺的含量与乙烯的产生速率一般会发生显著的变化并相互影响,具体影响取决于植物的种类、器官、组织及胁迫的程度、方式等。在逆境胁迫下多胺对细胞膜系统具有显著的保护作用,而乙烯则可增加细胞膜的透性,二者代谢上的变化对细胞膜保护系统,特别是对植物体内活性氧、自由基的产生与清除体系具有重要的影响。

两个海拔分布下红砂叶片对渗透胁迫的生理响应

探讨了2个海拔分布红砂叶片对渗透胁迫的生理响应的差别及其机制,结果表明,在渗透胁迫逐渐加强的条件下,山下的红砂叶片持水力较强,渗透调节物质含量较高,活性氧水平和脂质过氧化产物丙二醛含量较低,可见山下红砂叶片耐渗透胁迫的能力强于山上的红砂;渗透胁迫下红砂各项生理指标变化的相关性分析显示,叶片相对含水量、水势及自由水/束缚水均与MDA含量、O2-.产生速率显著负相关,SOD活性与O2-.产生速率呈显著正相关。可见,对于九州台山上和山下生长的2组材料,在PEG胁迫加深的条件下,山下的红砂叶片具有较强的渗透调节能力和抗氧化能力,脂质过氧化的水平也较低,产生这些生理响应差别的主要因素可能为2组材料水分状况的不同,即山下红砂叶片束缚水含量较高,在深度胁迫下的保水性较好,且在通常情况下山下红砂叶片较低的相对含水量和水势也可能是其抗渗透胁迫能力较强的重要原因。

S3307在葡萄试管苗生长和保存中的作用(简报)

0．1～0．5mg·L－1的S3307可显著抑制葡萄试管苗茎叶的生长而促进根系的加粗，提高根冠比；0.5～5.0mg·L－1则可引起根的负向地性生长．适宜浓度的S3307可使试管中扦插的葡萄茎段产生茎叶极度缩小的微型枝条，宜于试管中长期保存。不同葡萄品种保存所需S3307的浓度不同，一般在0．5～2.5mg·L－1之间。

葡萄试管苗炼苗过程光合特性的变化

葡萄试管苗叶片在炼苗过程中气孔阻力、叶绿素含量和净光合速率增加。蒸腾速率和胞间ＣＯ＿２浓度降低，通过炼苗可以加强其对环境的适应，并提高光合能力。

小麦叶片亚精胺含量对乙烯产生速率及蛋白酶活性间的影响

用外源ＳＰＤ处理根系可以显著提高小麦叶内ＳＰＤ的含量，抑制乙烯的产生和蛋白酶的活性，提高蛋白质的含量并降低细胞膜的相对透性。ＰＣＭＢ处理根系可以显著降低小麦叶片ＳＰＤ的含量，促进乙烯的产生，增加蛋白酶的活性和细胞膜的相对透性，降低蛋白质和叶绿素的含量。可见小麦叶片ＳＰＤ含量可能与乙烯产生间存在负的相关性。较高的亚精胺含量及较低的乙烯产生速率可能对叶片的衰老过程具有阻抑作用。反之则可能表现为促进衰老的作用。

CoCl_2对Na_2CO_3胁迫下苜蓿幼苗叶片细胞膜的保护作用

本研究报道了CoCl2对Na2CO3胁迫下苜蓿幼苗叶片细胞膜的保护作用及机制，研究结果表明,在120mmol／LNa2CO3胁迫的前期，苜蓿幼苗叶片多胺含量及抗氧化酶活性显著升高，过氧化物酶除外，而活性氧水平、脂质过氧化程度和细胞膜相对透性无显著变化；当120mmol／LNa2CO3胁迫延长至24-28d时，乙烯产生速率大幅度上升，多胺氧化酶及二胺氧化酶活性显著升高，精胺、亚精胺和腐胺含量显著下降；抗氧化酶活性显著下降，活性氧水平与脂质过氧化程度显著提高，细胞膜稳定指数大幅度下降。在120mmol／LNa2CO3溶液中加入CoCl2至50μmol／L，在胁迫的整个过程中乙烯产生被显著抑制，同时相对提高了抗氧化酶的活性，并在胁迫后期显著减轻了多胺氧化酶活性升高、多胺含量下降及脂质过氧化程度的增加，减缓了细胞膜稳定指数的下降，从而对Na2CO3胁迫下苜蓿幼苗叶片细胞膜表现出一定的保护作用。

Co^（2＋）对渗透胁迫下小麦幼苗叶片乙烯产生率及蛋白酶活性的影响

在－１．０ＭＰａＰＥＧ渗透胁迫下，小麦幼苗叶片乙烯产生速率和蛋白酶活性随胁迫时间延长递增，蛋白质和叶绿素含量递减。在－１．０ＭＰａＰＥＧ溶液中加入２ｍｍｏｌ／ＬＣｏＣｌ２处理可以抑制乙烯的产生及蛋白酶的活性，对蛋白质和叶绿素起到保护作用。同时还观察到，渗透胁迫过程中乙烯的产生速率与叶片的衰老过程具有正相关性，加入Ｃｏ２＋能一定程度的减轻渗透胁迫造成的伤害。

甘草试管苗炼苗过程中气孔行为、叶片蒸腾及光合能力的研究(英文)

对甘草试管苗炼苗过程中气孔行为、叶片蒸腾及光合能力的变化规律及特点进行了研究,并分析了试管苗炼苗过程中出现的叶片蒸腾及气孔导度的波动现象。甘草试管苗的炼苗过程设计为4个阶段:试管苗、蛭石苗、营养袋苗和土壤苗,在高光强及低湿度的自然条件下测定,气孔导度(gs)、叶片蒸腾速率(E)及胞间CO2浓度(CO2.int)随着炼苗的进展逐渐下降,净光合速率(Pn)逐渐增加,可见通过炼苗提高了叶片保水能力及光合能力。将各炼苗阶段的甘草幼苗在各自炼苗阶段的具体条件下连续测定,发现在炼苗开始的前几天,蛭石苗和营养袋苗叶片的蒸腾速率及气孔导度具有显著的波动,而胞间CO2浓度和净光合速率则比较稳定。这种蒸腾速率及气孔导度的波动可能与炼苗过程中湿度下降所引起的水分平衡的破坏密切相关,并具有防止水分过度散失的作用。

黄腐酸浸种对PEG模拟干旱胁迫下紫花苜蓿种子萌发及幼苗生长的影响

以紫花苜蓿(Medicago sativa L.)为研究对象,采用不同PEG模拟干旱处理(CK、10%PEG、0.03%FA+10%PEG和0.05%FA+10%PEG)方法,探讨黄腐酸(FA)浸种对紫花苜蓿种子萌发、幼苗生长及抗逆性生理生化指标的影响。结果显示:(1)在PEG模拟干旱胁迫下,紫花苜蓿种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、以及幼苗叶绿素含量、膜稳定指数(MSI)和根系活力较对照均呈下降趋势,株高和生物量的增长速率均显著低于对照;而幼苗叶片丙二醛(MDA)、过氧化氢(H2O2)、脯氨酸、可溶性糖含量均随处理时间呈上升趋势,过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性则呈下降-升高-下降的趋势,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性及超氧阴离子(O-·2)产生速率则均呈先升高后降低的趋势。(2)经黄腐酸浸种处理后,模拟干旱胁迫下紫花苜蓿种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数和幼苗株高、生物量、脯氨酸和可溶性糖含量均显著升高,并显著减小了模拟干旱胁迫引起的叶绿素含量、根系活力和MSI下降的幅度,相对提高了SOD、POD、CAT、GR活性,降低了MDA、H2O2含量和活性氧水平。研究表明,10%PEG模拟的干旱胁迫使紫花苜蓿的种子萌发及幼苗生长发育受到显著抑制,而黄腐酸浸种处理可通过提高渗透调节物质含量和保护酶活性来有效缓解干旱胁迫对紫花苜蓿幼苗造成的氧化伤害,增强植株的整体抗旱性,维持其正常生长发育,并以0.05%黄腐酸浸种对干旱胁迫下紫花苜蓿种子萌发及幼苗生长的保护效应较为显著。

黄腐酸改善连作马铃薯生长发育及抗性生理的研究

研究了黄腐酸对连作马铃薯幼苗生长发育、块茎营养和抗性生理的影响。结果表明,连作马铃薯幼苗生长发育受到显著抑制,而黄腐酸处理对连作马铃薯的生长发育表现出显著的促进作用;黄腐酸处理相对提高了马铃薯块茎的淀粉含量、Vc含量和可溶性蛋白含量;黄腐酸处理显著减小了连作引起的叶片叶绿素、脯氨酸和可溶性糖含量下降的幅度,相对提高了SOD和CAT活性,并降低了MDA含量和活性氧水平。黄腐酸处理减轻了连作所造成的生理障碍,从而提高了马铃薯幼苗对连作障碍的整体抗性,促进了连作马铃薯的生长发育,改善了马铃薯块茎营养。

外源NO供体SNP对PEG模拟干旱胁迫下高羊茅种子萌发及幼苗抗性生理的影响

以高羊茅为研究对象,采用不同PEG模拟干旱处理(CK、10%PEG、0.1 mmol/L SNP+10%PEG、1.0 mmol/LSNP+10%PEG等)方法,就外源NO供体SNP对高羊茅种子的萌发、幼苗生长及抗逆性的影响进行了探讨。结果表明,在PEG模拟干旱胁迫下,高羊茅种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数和幼苗叶绿素含量较对照呈下降趋势,而幼苗丙二醛(MDA)、脯氨酸、可溶性糖、超氧阴离子(O2.-)和过氧化氢(H2O2)含量呈上升趋势,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性则呈现先升高后降低的趋势。上述结果说明PEG模拟的干旱胁迫,使得高羊茅在种子萌发及幼苗生长过程中遭受逆境胁迫,且生长发育受到显著抑制。经外源NO供体SNP处理后,模拟干旱胁迫下的高羊茅种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数和幼苗叶片叶绿素、脯氨酸、可溶性糖含量及SOD、POD、CAT活性均显著升高,而幼苗叶片MDA、O2.-和H2O2含量显著下降,说明外源NO供体SNP处理后使PEG模拟干旱胁迫下高羊茅的生长发育得到了促进,减轻了干旱胁迫对高羊茅造成的伤害,提高了植株的整体抗旱性。通过对比几种不同SNP浓度,结果说明0.1 mmol/L SNP对PEG模拟干旱胁迫下高羊茅种子萌发及幼苗的保护效应较为显著。

外源水杨酸对连作马铃薯生长发育及抗性生理的影响

探讨了不同浓度外源水杨酸处理对连作马铃薯幼苗生长发育、耐连作障碍、抗氧化能力以及块茎营养的影响。结果表明:5年连作导致马铃薯幼苗叶片中叶绿素含量、净光合速率、细胞膜稳定指数、渗透调节物质含量、抗氧化剂含量、抗氧化酶活性显著下降,块茎产量和硬度降低,块茎淀粉、Vc、可溶性蛋白含量下降,叶片MDA含量、活性氧水平显著增加,植株生长发育受到显著抑制;在施用外源水杨酸处理后,马铃薯幼苗的相对含水量增高,叶绿素含量、净光合速率、根系活力和细胞膜稳定指数增强,生长得到促进,植物叶片内渗透调节物质含量、抗氧化剂含量、抗氧化酶活性提高,块茎产量、硬度以及块茎淀粉、Vc、可溶性蛋白含量增高,叶片MDA含量、活性氧水平显著降低;比较不同浓度的外源水杨酸处理,以20μmol·L-1和30μmol·L-1对促进马铃薯连作幼苗生长发育及缓解连作伤害效果最佳,其中对于连作5年的马铃薯,30μmol·L-1外源水杨酸处理相比于对照块茎产量相对增加64.4%,而叶片净光合速率相对增加287.0%。可见,适宜浓度的外源水杨酸处理显著减轻了连作障碍造成的伤害,促进了马铃薯植株的生长发育,提高了马铃薯块茎的产量,并改善了块茎的营养与品质。

氯化钾对干旱胁迫下马铃薯幼苗抗旱性的影响及其机制研究

探究了KCl对干旱胁迫下马铃薯幼苗抗旱性的影响及其机制。研究结果表明:增施KCl(0.70g·株-1)显著缓解干旱胁迫下马铃薯幼苗叶片相对含水量和叶绿素含量的降低,抑制叶片MDA含量和相对电导率的升高,相对提高叶片脯氨酸含量、可溶性糖含量、抗氧化酶(SOD、CAT)活性、净光合速率和水分利用效率;增施KCl还相对提高了马铃薯的株高、基径、单株匍匐茎数量和单株产量,增施氯化钾使干旱胁迫条件下马铃薯植株株高、茎粗、单株匍匐茎数和单株产量分别相对提高6.32%、18.28%、13.75%和29.45%。由此可以认为,在干旱条件下增施氯化钾可通过提高马铃薯幼苗的保水能力,缓解干旱胁迫造成的抗氧化酶活性下降并相对提高渗透调节物质含量,减轻干旱胁迫对光合作用和生长发育的不良影响,从而显著提高马铃薯幼苗的抗旱性。

钴对干旱胁迫下大豆幼苗叶片的保护作用及其机理

报道了钴对干旱胁迫下大豆幼苗叶片多胺含量、活性氧水平、抗氧化酶活性及细胞膜透性的影响，揭示了钴对干旱胁迫下大豆幼苗叶片的保护作用及机制．结果表明，CoCl2（30μmol·L^-1）可以显著抑制干旱胁迫下乙烯的产生．在干旱胁迫0～12d，CoCl2对叶片丙二醛（MDA）含量和叶绿素含量无显著影响．当干旱胁迫持续15～21d，CoCl2显著抑制叶片多胺氧化酶及二胺氧化酶活性的提高，使腐胺、精胺和亚精胺含量的下降幅度减小．CoCl2显著提高了抗氧化酶的活力，有效抑制了胁迫后期（15～21d）MDA含量的增加，减轻了叶绿索含量和细胞膜稳定指数的下降．可以认为，当大豆幼苗叶片由于持续干旱而遭受较为严重的细胞伤害时，CoCl2通过抑制乙烯产生、抑制多胺含量下降以及提高抗氧化酶的活性，缓解了活性氧的累积和细胞膜透性的破坏，对干旱胁迫下大豆幼苗叶片具有一定的保护作用．

NaCl胁迫对藜麦种子萌发和幼苗生理特性的影响

本研究报道了不同浓度NaCl处理对藜麦种子萌发及幼苗生理特性的影响,以确定藜麦的耐盐阈值,为藜麦在盐渍土地种植提供理论依据。结果表明,不同浓度NaCl处理对藜麦种子萌发和幼苗生理特性均产生显著影响,主要表现为,1)随着NaCl浓度的升高,藜麦种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均呈逐渐降低的趋势,当NaCl浓度达到3.0%时,藜麦种子几乎不发芽;2)幼苗叶片含水量逐渐降低,可溶性糖、脯氨酸、丙二醛含量、相对电导率及O_2^-·产生速率呈逐渐升高的趋势,叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性在NaCl浓度为1.8%时达到最大值,而后随着NaCl浓度的升高呈降低的趋势;3)NaCl胁迫显著抑制了藜麦幼苗株高、茎粗的增加,根长的生长随着NaCl浓度的升高呈先增加后减少的趋势,在NaCl浓度为1.8%时根长最长,达到11.73cm。说明低浓度(≤1.8%)NaCl处理对藜麦幼苗生长具有促进作用,而高浓度的NaCl处理则对其有抑制作用。藜麦耐盐阈值为1.8%。

连作障碍对干旱地区不同马铃薯品种的影响

通过田间试验研究了连作障碍对干旱地区8个马铃薯品种的影响.结果表明:连作总体上抑制了8个品种马铃薯的株高、茎粗、商品率、单株产量和总产量,但抑制程度因马铃薯品种不同而异,其中‘青薯2号’的平均总产量和平均单株产量最高,分别为518.07kg和5.11kg;‘大西洋’的平均商品率最高为75.01%;‘费乌瑞它’的平均总产量最低为276.74kg;‘陇薯3号’的平均单产最低为3.56kg;‘青薯9号’商品率最低为62.69%.综合评价8个马铃薯品种,‘青薯2号’抗(耐)连作障碍能力相对最强,‘费乌瑞它’最弱.