葡萄VvWRKY13介导乙烯生物合成调控果实发育

果实发育是决定葡萄产量和质量的关键时期,WRKY家族转录因子在调节植物生长发育和环境适应过程中发挥重要作用。乙烯是调控果实发育的重要植物激素,ACC合成酶是调节乙烯合成的关键酶。为研究葡萄WRKY家族转录因子VvWRKY13在果实发育过程中的作用及其与乙烯之间的作用关系,以葡萄品种左优红、VvWRKY13过表达葡萄愈伤组织以及转VvWRKY13番茄株系为材料,利用植物生理生化方法及分子生物学技术进行研究。结果表明,在葡萄果实发育早期VvWRKY13、ACC合成酶基因VvACS2和VvACS7表达量均显著上调;VvWRKY13过表达葡萄愈伤组织中VvACS7表达量显著高于对照,VvACS2与对照差异不显著;酵母单杂交试验证明,VvWRKY13可与VvACS7启动子直接结合,与VvACS2无直接作用。同时,异源过表达VvWRKY13番茄中乙烯含量与合成酶基因ACS家族一些成员,如SlACS1b、SlACS4和SlACS6,表达量显著高于野生型,番茄开花—果实转色的时间比野生型缩短3~6 d。以上结果表明,VvWRKY13能够通过促进ACC合成酶基因表达调控乙烯合成,进而促进果实发育。

拮抗菌株混合发酵液对烟草黑胫病和青枯病的防治作用

黑胫病和青枯病是危害烟草生长的主要土传病害,解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)菌株F012和F028对烟草黑胫病和青枯病等多种植物致病菌具有较强拮抗作用。用平板对峙法和盆栽试验研究F012和F028混合发酵液对烟草黑胫病和青枯病的防治作用及机制。结果表明:平板对峙试验中混合发酵液对烟草黑胫病病原菌抑菌率为77.91%,对烟草青枯病病原菌的抑菌圈直径为31.7 mm;盆栽试验中对烟草黑胫病和青枯病防效分别为74.49%和77.27%;混合发酵液能显著上调烟草叶片抗病关键基因NtPAL、NtEDS1、NtPR1和NtPR2的表达,提高苯丙氨酸解氨酶、几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶和多酚氧化酶等保护酶活性。由以上结果可知,F012和F028混合发酵液可以激活烟草防御系统,提高烟草对黑胫病和青枯病的抵抗能力。F012和F028菌株将是研制复合微生物菌剂的理想原料。

一种耐盐复合菌剂的制备和促生作用研究

土壤盐渍化是影响作物生长发育和产量的主要环境因素,利用土壤有益微生物治理盐渍化土壤是盐碱地改良的有效途径。本实验室前期从盐渍化土壤中筛选到两株耐盐菌株氧化微杆菌(Microbacterium oxydans)C8和嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)B4。菌株C8具有解钾、溶有机磷和无机磷及产生长素的能力,菌株B4具有溶有机磷和产生长素的功能。本文研究了C8和B4混合发酵对其功能的影响,结果表明,C8和B4混合培养后,其解钾、溶磷及产生长素的能力显著高于单一菌株。利用正交试验和响应面优化试验对其混合发酵培养基和培养条件进行优化,C8和B4混合发酵最适培养基配方为:葡萄糖10 g/L,酵母膏10 g/L,NaCl 4.5 g/L;最适培养条件为:pH 7.4,温度28.8℃,转速129 r/min,接种量2%,装瓶量20%,培养时间23 h。以烟草为材料,检测复合菌剂对植株生长的作用,结果显示,盐胁迫下C8和B4复合菌剂处理显著促进植株生长。

菌株C8和B4的分离鉴定及其耐盐促生效果和机制

土壤盐渍化是影响农业生产的主要环境因素,合理使用根际促生菌是改良修复盐渍化土壤的有效途径。本研究从东营地区盐渍化土壤中分离筛选到两株耐盐促生菌株C8和B4,经形态学特征、生理生化特性、16S rDNA和gyrB基因序列分析,分别鉴定为氧化微杆菌(Microbacterium oxydans)和嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)。含盐LB培养基上检测结果显示,菌株C8耐6%NaCl,具有解钾、溶有机磷、溶无机磷和分泌生长素的功能;菌株B4耐8%NaCl,具有溶有机磷和分泌生长素的功能。C8和B4单独施用及配施对盐胁迫下番茄的促生作用及机制的试验结果表明,C8和B4单独施用及配施均显著促进盐胁迫下番茄种子萌发和幼苗生长,提高过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性,上调过氧化氢酶基因CAT1和CAT2表达量,增加植株K+含量,降低Na+含量和Na+/K+,上调液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白基因NHX1和NHX3的表达量。C8和B4配施具有增效作用。以上结果表明,C8和B4通过调节抗氧化酶及Na+转运蛋白基因表达,提高植株抗氧化能力,维持体内离子稳态,提高植株耐盐性。

一氧化氮对盐胁迫下玉米幼苗叶绿素荧光参数和光合特性的影响

以玉米幼苗为材料,研究一氧化氮(NO)供体硝普钠(Sodium Nitroprusside,SNP)对盐胁迫下玉米幼苗叶片叶绿素荧光参数(Fv/Fm、φPSⅡ、qP和NPQ)和光合参数(Pn、Gs和Ci)的影响。结果表明,0.1mmol/LSNP能够显著缓解NaCl胁迫导致的玉米幼苗叶片Fv/Fm、φPSⅡ、qP、NPQ、Pn和Gs的下降及Ci的升高,在一定程度上防止NaCl胁迫对玉米幼苗叶片PSⅡ反应中心的损伤,维持玉米幼苗叶片较高的光合活性。

酿酒葡萄品种耐盐性的研究

以引进的11个酿酒葡萄品种为试材,研究了不同葡萄品种在不同浓度NaCl条件下的盐害指数、株高和根数等指标,从中筛选出4个耐0.4%NaCl的品种,以其中耐盐性较强、中等和较弱的3个品种进一步分析了其在不同盐胁迫下脯氨酸和丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量及超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和过氧化物酶(peroxidase dismutase,POD)活性的变化。结果表明:在盐胁迫下,3个葡萄品种叶片MDA含量均有不同程度升高,耐盐性较弱的品种‘Dechaunac’叶片中MDA含量增加幅度大于抗盐性较强的‘Vidal Blanc’和‘Villard Blanc’品种;在0.2%NaCl条件下,3个品种SOD和POD活性都有不同程度提高,当盐浓度为0.4%时,耐盐性较弱的品种‘Dechaunac’叶片中SOD、POD活性开始下降,而‘Villard Blanc’和‘Vidal Blanc’品种SOD、POD活性继续上升,表明维持较强的抗氧化能力是其抵御盐分胁迫的重要方式。盐胁迫下3个品种脯氨酸含量均有不同程度升高,但与抗盐性无严格相关性。

海稻86响应碱胁迫调节氮代谢的生理与分子机制

海稻86是原生长于沿海滩涂的水稻品种,具有强耐碱性。为探究海稻86耐碱胁迫的生理和分子机制,本研究以海稻86和对碱敏感的水稻品种珍汕97为材料,采用pH值9.0的碱处理液处理水稻幼苗,并检测其根和叶中含氮物质含量、氮代谢相关酶活性和基因表达量。结果表明,碱胁迫下,海稻86根和叶中硝态氮和可溶性蛋白含量降幅低于珍汕97,而珍汕97根中氨态氮的积累量显著大于海稻86。碱胁迫下,海稻86根部硝酸还原酶(NR)活性以及根和叶片谷氨酰胺合成酶(GS)活性与非胁迫下对照(CK)相比均无显著变化,叶片NR活性以及根部谷氨酸合成酶(GOGAT)活性降低,叶片GOGAT活性升高;珍汕97根和叶片NR和GS以及根部GOGA活性均显著降低,降幅明显大于海稻86;碱胁迫对海稻86的GDH活性无显著影响,但珍汕97的GDH活性显著升高。此外,碱胁迫下,海稻86和珍汕97的NR以及GDH基因表达量与酶活性变化较一致,NADH-GOGAT基因表达变化与酶活性变化存在差异,OsNADH-GOGAT1和NADH-GOGAT2表达量显著升高,海稻86的NR和GOGAT基因表达量高于珍汕97,GDH基因表达量低于珍汕97。综上表明海稻86具有强耐碱胁迫能力,与其具有较稳定的氮代谢关键酶活性有关。本研究为深入了解水稻耐碱机理和培育耐碱水稻品种提供了重要的理论依据。

H_2S参与植物气孔运动调节与逆境响应过程研究进展

H_2S是近年来确认的植物气态信号分子,内源H_2S介导了乙烯和ABA等激素诱导气孔关闭的过程,参与植物对盐、干旱及重金属胁迫等多种非生物逆境的应答过程。H_2S与Ca^(2+)、H_2O_2和NO等信号分子相互作用调节气孔运动;外源H_2S通过调节抗氧化酶活性及其基因表达,促进脯氨酸等渗透调节物质积累,提高植物的抗逆性。就近年来有关植物体内H_2S的来源,其在气孔运动调控和胁迫应答中的作用及机制进行阐述。

盐地碱蓬在不同盐度和发育阶段离子含量的变化

在温室盆栽条件下对生长至第二级分枝时的盐地碱蓬 (Suaedasalsa)进行不同浓度NaCl处理 ,以研究不同发育阶段不同部位的离子含量及植株的生长情况。结果表明 ,NaCl浓度为 1 0 0mmol/L时对盐地碱蓬的生长有促进作用 ,植株含水量明显提高 ;NaCl浓度为 30 0mmol/L、6 0 0mmol/L时则对其生长有抑制 ,6 0 0mmol/L时植株含水量明显下降 ;植株各部位Na+ 、Cl- 含量随外界盐度升高而增大 ,但无线性关系 ;Na+ 、Cl- 主要分布于叶片中 ,其中老叶中Na+ 、Cl- 含量显著高于幼叶 (P <0 .0 5 ) ,种子含量很低 ,根和茎基部Na+ 、Cl- 含量显著低于叶片 (p <0 .0 5 ) ,各部位的K+ 、Ca2 + 、Mg2 + 含量随外界盐度升高而下降 ,不同发育阶段的幼叶以及花中NO3- 含量显著高于其它部位 (P <0 .0 5 )。可以看出盐地碱蓬对Na+ 、K+ 、Ca2 + 、Mg2 + 、NO3- 等离子的吸收和分配表现出一定调节控制作用。

葡萄品种贝达和赤霞珠碳氮同化特性的研究

以"贝达"和"赤霞珠"葡萄品种1 a生开花枝条功能叶片为材料,研究其开花后叶片碳氮代谢特性。结果表明:"贝达"与"赤霞珠"1 a生开花枝条功能叶片的硝态氮含量均呈先升高后降低的趋势,氨基酸氮含量则呈现先降低后升高的趋势,硝态氮含量与氨基酸氮含量呈显著负相关;贝达NR活性与氨基酸氮积累量变化较一致,而GS活性较平稳;赤霞珠NR活性最低值出现在花后45 d左右,而氨基酸氮含量在花后75 d时降至最低值;2个葡萄品种总碳含量和总氮含量均在中期最高,其硝态氮在中期积累,而氨基酸氮中期下降。

NO缓解玉米幼苗盐胁迫伤害的生理机制

以玉米幼苗为材料,通过NO的供体硝普纳(SNP)的合成抑制剂L-NAME和NaN3、清除剂cPTIO组合处理,分析外源NO和IAA对盐胁迫下玉米幼苗生长,以及NO对盐胁迫下玉米幼苗叶片和根尖IAA含量、IOD和POD活性的影响,以探讨NO与IAA在提高植物抗盐性中的关系。结果表明,盐胁迫下,SNP和IAA均能显著促进玉米幼苗株高、主根长和侧根数的增加;SNP能显著提高玉米幼苗叶片和根尖IAA含量,降低IOD和POD活性;L-NAME和NaN3及cPTIO均能有效减弱SNP诱导的IAA含量的增加。由此可见,在盐胁迫条件下,NO信号可能位于IAA信号的上游,它通过促进玉米幼苗內源IAA的积累缓解盐胁迫对其生长的抑制。

三个葡萄品种叶片中激素变化与抗寒性关系的研究

以贝达(抗寒性较强)、赤霞珠(抗寒性中)和梅鹿辄(抗寒性较弱)3个葡萄品种的1 a生枝条为材料,测定不同低温胁迫(-15、5℃)下叶片中4种内源激素ABA、IAA、GA、iPA含量及比值的变化。结果表明:低温条件下,3个葡萄品种叶片中ABA呈现先升高后降低的趋势,而IAA、GA、iPA则显示出先降低后有所升高的变化;ABA与IAA、GA、iPA的比值总体表现出先升高后降低的趋势,并且其变化数值与温度呈负相关。抗寒性强的品种贝达叶片中ABA/GA、ABA/IAA均大于抗寒性差的品种梅鹿辄,其中ABA/GA和ABA/IAA的变化与抗寒性关系最为密切。据此推断,ABA/GA和ABA/IAA可以作为判断葡萄品种抗寒性的指标。

ABA和JA等激素参与葡萄对低温胁迫的应答

以抗寒性不同的2个葡萄品种(贝达和梅鹿辄)一年生枝条叶片为材料,研究不同温度(25℃、5℃、-15℃)下葡萄叶片中IAA、GA、iPA、ABA和JA几种内源激素含量及比值的变化。结果表明,常温条件下(25℃),抗寒性强的贝达叶片中ABA、JA和iPA含量均高于抗寒性弱的梅鹿辄,而IAA、GA含量则低于梅鹿辄;低温(5℃、-15℃)下,2个葡萄品种叶片中均出现ABA和JA的猝发,而IAA、GA、iPA则显示出先降低后有所升高的变化;其中ABA和JA分别与IAA和GA的比值随品种抗寒性的增强及温度的降低而显著增大,与品种抗寒性呈负相关。

低温胁迫对葡萄品种梅鹿辄和贝达活性氧代谢的影响

以抗寒性不同的2个葡萄品种梅鹿辄和贝达为材料,研究不同温度下其1年生枝条叶片的细胞膜相对透性、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)等抗氧化酶活性变化,并用组织化学定位方法检测氧自由基(O2·-)和H2O2水平,以期分析各指标与葡萄抗寒性之间的关系并了解其抗寒机制。结果表明,随温度降低,两个葡萄品种叶片的细胞膜相对透性、MDA、O2·-和H2O2含量显著升高,并且抗寒性弱的梅鹿辄增大幅度显著大于抗寒性强的贝达;贝达叶片中SOD、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性随温度降低显著提高且POD和CAT活性增大幅度显著高于梅鹿辄。推测POD和CAT活性及O2·-和H2O2形成速度与葡萄品种的抗寒性关系密切。

NO参与γ-氨基丁酸促进白三叶种子的萌发过程

白三叶种子用不同浓度γ-氨基丁酸(GABA)处理后,低浓度GABA处理的白三叶种子萌发速率和一氧化氮(NO)含量显著提高;NO清除剂cPTIO和硝酸还原酶(NR)抑制剂叠氮钠(NaN_3)显著抑制GABA促进的白三叶种子萌发过程,而一氧化氮合酶(NOS)抑制剂L-NAME对GABA促进白三叶种子萌发的影响不显著。据此推测,GABA促进白三叶种子萌发过程中可能有NO参与,并且NO的产生主要依赖于硝酸还原酶途径。

四种植物提取物对抵御葡萄霜霉病菌的影响

以对霜霉病具有抗性的葡萄品种‘左优红’和‘Fredonia’、委陵菜、无花果为试材,制备丙酮和2种乙醇提取物,研究4种植物的不同提取物在感病葡萄品种‘霞多丽’抵御霜霉病侵染中的作用,观测其对‘霞多丽’葡萄叶片多酚氧化酶(PPO)和β-1,3葡聚糖酶(Glu)活性的影响。结果表明:4种植物的提取物100倍稀释液均可在一定程度上降低葡萄霜霉病菌对‘霞多丽’叶片的侵染率,提取物作用效果强弱依次为70%乙醇委陵菜叶片提取物(60℃提取3h)>50%丙酮的‘Fre-donia’叶片提取物>70%乙醇的‘左优红’的提取物(50℃水浴提取5h),而无花果提取物作用最差;有效提取物均能不同程度地提高‘霞多丽’葡萄叶片的PPO和Glu活性。

IAA、GA和iPA参与SNP缓解盐胁迫对玉米幼苗生长的抑制作用

研究了NO供体SNP对盐胁迫下玉米幼苗生长及内源生长素(indole acetic acid,IAA)、赤霉酸(gibberellic acid,GA3)和异戊烯基腺苷(isopentenyl adenosine,iPA)含量的影响。结果表明,SNP能促进玉米幼苗的生长、根的伸长及须根的发生,缓解盐胁迫对玉米幼苗生长的抑制。盐胁迫下玉米幼苗内源IAA、GA3和iPA含量显著下降,外施SNP能够提高玉米幼苗叶片和根尖中IAA、GA3和iPA的水平。推测,NO通过调控IAA、GA3和iPA的积累,减缓盐胁迫对玉米幼苗生长的抑制作用。

H_2O_2参与AM真菌与烟草共生过程

以烟草((Nicotiana tabacum,品种CF90NF)为寄主,苗期接种丛枝菌根(AM)真菌摩西球囊霉(Glomus mosseae,G.m),测定G.m与烟草共生过程中烟草根部H2O2含量以及多胺氧化酶(PAO)和过氧化物酶(POD)活性;研究外源H2O2对G.m侵染烟草的影响以及H2O2清除剂和合成抑制剂对烟草侧根H2O2含量及烟草侧根和菌丝中H2O2荧光强度的影响,以探究H2O2在AM真菌侵染烟草过程中的作用。结果表明,接种G.m 20d后烟草侧根中出现H2O2含量的猝发,一定浓度的外源H2O2促进G.m对烟草的侵染,而H2O2清除剂抗坏血酸(AsA)显著削弱烟草侧根和菌丝中的H2O2荧光强度,降低G.m对烟草的侵染率,表明H2O2参与G.m与烟草共生过程;在G.m与烟草共生过程中,PAO和POD活性显著升高,PAO抑制剂二氨基十二烷(DADD)和POD抑制剂水杨羟肟酸(SHAM)显著降低烟草侧根中H2O2荧光强度,对菌丝中H2O2荧光强度无显著影响,表明烟草根部和G.m均可产生H2O2,PAO和POD参与烟草侧根中H2O2的合成,菌丝中可能存在其他来源的H2O2。

11个酿酒葡萄品种在胶东半岛地区的引种表现

山东胶东半岛是中国近代葡萄酒工业的发祥地,葡萄酒产量占我国葡萄酒总产量的40%以上。随着葡萄酒产业发展,葡萄种类单一、产品质量不高、无区域特色等问题也逐渐暴露出来。本文以引进的11个酿酒葡萄品种为材料,观察其在胶东半岛地区的生长情况,记录了各品种生长物候期和测定了关键时期的光合指标,发现A、C和J品种在本地区生长发育不良,落花落果严重,有的甚至不能挂果;H和K两个品种生长旺盛,结实率高;且H品种果实糖含量最高,达220.4g·L-1,糖酸比例最佳,可能具有酿造优质葡萄酒的潜力。另D品种果实具有糖度高、酸度低的特点,可能不易酿酒,但可用于鲜食或制汁;K品种果实花色苷含量丰富,或可能作为染色酿酒葡萄品种。

H_2O_2位于ABA的上游参与葡萄对低温的应答

以抗寒性较强的葡萄品种(砧木)贝达1 a生枝条叶片为材料,研究低温胁迫下贝达叶片中H2O2与ABA含量的变化及外源H2O2和抗坏血酸(AsA)对贝达叶片中ABA含量的影响。结果表明:低温胁迫下贝达叶片中H2O2与ABA含量先增加后降低,具有猝发现象,H2O2猝发时间早于ABA;外施一定浓度的H2O2可以促进贝达内源ABA的积累,缓解5℃低温对膜的伤害;而外施H2O2的清除剂AsA显著降低内源ABA的含量。表明H2O2与ABA参与了贝达对低温胁迫的应答,H2O2可能位于ABA的上游。