水稻木质部伤流液响应镉胁迫的蛋白组鉴定

【目的】镉(Cd)的长距离转运决定了水稻对Cd的积累能力,木质部是这一过程的重要场所,鉴定木质部伤流液中参与Cd运输过程的蛋白质组,可以为水稻Cd积累调控提供理论基础。【方法】水培试验供试材料包括野生型水稻ZH11,野生型拟南芥Col-0,以及带有CAB2启动子驱动CAL1(Cd-accumulation in leaf 1)表达的拟南芥转基因植株CDM-4和CDM-12。水稻幼苗在Yoshida水稻营养液(Yoshida solution)生长28天后,转入含有0、10μmol/L Cd的营养液中处理3天,利用根压法收集木质部伤流液,对所得伤流液进行蛋白组质谱鉴定。将拟南芥材料进行了水培试验及平板试验,水培试验方法为拟南芥幼苗在1/4 PNS营养液(plant nutrient solution)中培养20天后,用10μmol/L Cd处理3天,测定Cd含量、植株生物量以及基因表达量;平板试验方法为拟南芥幼苗在0、50μmol/L Cd的1/2 MS平板上培养生长14天后,进行表型鉴定拍照。【结果】在Cd处理与正常条件所得水稻的木质部伤流液中共检测到616个蛋白,分子量在6~158.1 KDa。正常条件下鉴定到463个蛋白,Cd处理条件下鉴定到503个蛋白,其中有153个蛋白属于Cd处理所特异存在,这些Cd特异蛋白分别与植物抗氧化胁迫、细胞壁代谢和发育等相关,包括鉴定到的植物防御素CAL1蛋白,已有其参与Cd长距离转运的报道。在拟南芥地上部异源特异表达CAL1基因增加了地上部Cd的积累量,而对Cd耐受性没有显著影响,表明CAL1基因在植物修复土壤Cd污染过程中具有一定的应用前景。RNA-Seq分析了水稻苗期木质部伤流液Cd特异蛋白中与细胞壁代谢相关的基因的表达模式,这些基因对水稻Cd积累耐受的影响仍需进一步研究。【结论】通过对水稻木质部伤流液蛋白组的分析,鉴定了Cd处理条件下水稻木质部伤流液特异存在的蛋白组,为Cd的长距离转运提供了新的研究基因。

不同供氮模式对水稻根系形态及生理特征的影响

【目的】为明确氮素优化管理模式(OPTs)下水稻根系形态和生理特征及其与氮素吸收和产量形成的关系。【方法】以镇稻11为材料,采用营养液培养,通过三种氮素供应模式分别模拟农民习惯施肥(FFP)、高效施肥(HE)及高产高效施肥(HEHY),研究了不同供氮模式对水稻主要生育期生物量和氮素累积、根系形态和生理特征以及产量形成的影响。【结果】与FFP相比,HE和HEHY(OPTs)通过提高每穗粒数、结实率和千粒重而使水稻籽粒产量分别增加5.7%和16.0%。与FFP相比,OPTs增加了生育期内水稻根系生物量、根系长度、根系总表面积、根系体积以及单个分蘖不定根数目,并提高了灌浆期根系活力、根系氮素同化能力以及叶片光合速率。相关分析表明,开花期根系生物量、总表面积、根体积、单个分蘖平均不定根数目、伤流液流速和谷氨酰胺合成酶活性均与总氮素累积量及产量显著正相关。【结论】因此,OPTs通过养分调控,可促进水稻根系的生长、优化根系形态结构,并能维持水稻生育后期较高的根系活力,从而促进了水稻对氮素的累积以及产量的形成。

HCO_(3)^(−)和灌溉方式对水稻铁吸收和利用的交互影响

【目的】膜下滴灌水稻是一项兼顾高产和节水潜力的水稻栽培技术。然而,在石灰性土壤上膜下滴灌水稻经常表现出缺铁(Fe)黄化症状。前期研究发现,在滴灌条件下HCO_(3)^(−)对水稻Fe吸收的抑制强度弱于淹灌,但内在机制并不清楚。本文主要探讨HCO_(3)^(−)对两种灌溉型水稻土壤DTPA-Fe浓度、水稻木质部伤流液pH值、Fe吸收和利用的影响。【方法】在两种灌溉水稻[淹灌(FI)和覆膜滴灌(DI-PFM)]处理下设四种灌溉水HCO_(3)^(−)浓度处理(0,2,10和40 mmol/L HCO_(3)^(−),分别表示为BC-0,BC-2,BC-10和BC-40)。【结果】DI-PFM土壤DTPA-Fe含量显著低于FI。随着HCO_(3)^(−)浓度增加,土壤pH增加,而土壤DTPA-Fe浓度呈降低趋势。水稻木质部伤流液pH值随灌溉水中HCO_(3)^(−)浓度的增加而增加,FI处理水稻木质部汁液pH值显著高于DI-PFM。水稻叶片和根系质外体铁浓度均随HCO_(3)^(−)浓度的上升表现为先减少后增加的趋势,在BC-40处理下最高。两种灌溉型水稻叶片活性铁浓度、共质体铁浓度、水稻生物量和全铁积累量均随HCO_(3)^(−)浓度的上升而降低,但DI-PFM处理下这些参数的降幅小于FI。水稻根系和叶片中共质体Fe与质外体Fe浓度比值随HCO_(3)^(−)浓度的增加而降低,FI处理水稻根系和叶片中共质体Fe与质外体Fe浓度比值大于DI-PFM。【结论】HCO_(3)^(−)引起水稻木质部伤流液pH升高影响水稻铁吸收和利用,但HCO_(3)^(−)并不是造成滴灌水稻缺铁的主要因子。石灰性土壤上滴灌水稻缺铁的主要原因可能仍是因为土壤铁有效性低引起的。

三氯乙烯和三氯苯在水-玉米-空气系统中的传输过程研究

采用水培实验及光照培养箱培养方法,通过测量玉米木质部伤流液及露珠中三氯乙烯(TCE)和1,2,3-三氯苯(TCB)两种有机污染物的浓度,对比探讨了两种有机污染物在水-玉米-空气系统中的传输过程和机制。结果表明,露珠中TCE与TCB均主要来源于随水蒸气的叶面挥发过程;水培条件下TCB在玉米木质部伤流液中的浓度与根外部水溶液中TCB浓度呈正相关,而露珠中TCB浓度与外部水溶液浓度呈负相关,蒸腾流浓缩系数(TSCF)值由暴露时间决定。实验条件下,根外部溶液浓度较低时,露珠中TCB浓度远大于木质部伤流液中TCB浓度;而高浓度时,木质部伤流液中TCB浓度远大于露珠中浓度。露珠中TCE浓度远大于木质部伤流液中TCE浓度,且与根外部水溶液浓度呈正相关;而木质部伤流液中TCE浓度随营养液中TCE浓度增加而减小。

ALA Altered ABA Content of Winter Oilseed Rape(Brassica napus L.)Seedling

[Objective] The paper was to explore the impact of 5-aminolevunic acid（ALA）treatment on growth of winter oilseed rape（Brassica napus L.）seedlings and its mechanism.[Method] The effects of ALA on abscisic acid（ABA）contents in plant organs and xylem saps were investigated through hydroponic experiment.Four treatments including seed soaking with 0,25,50 and 75 mg/L ALA solutions（CK,A1,A2 and A3）for 6 h were set in the test.[Result] In addition to A3 treatment which made the dry weights of oilseed rape seedlings slightly decrease,after seed soaking with ALA,dry weights,net photosynthetic rate（Pn）,transpiration rate（Tr）and stomatal conductance（Gs）of plants significantly increased compared with control.ABA concentrations in plant shoots and xylem saps increased in different levels after seed soaking with ALA.[Conclusion] The increasing endogenous ABA contents might be an explanation for promotion effect of ALA application on the growth of winter oilseed rape seedling.

株行距配置对玉米根系性状及产量的影响

以郑单958为材料,采用田间试验方法,在50 025株/hm2、67 500株/hm2、100 050株/hm2密度下分别设两种株行距配置,探讨增密条件下调控株行距配置对玉米根系性状及产量影响。结果表明,3个种植密度下总体表现为小行距种植方式在0～60 cm土层内的根重密度、根长密度及根表面积密度均高于大行距处理。50 025株/hm2下吐丝期时0～60 cm土层内的根重密度和根长密度在两个株行距配置间差异显著(P<0.05),两个株行距配置的根表面积密度在10叶展、吐丝期和吐丝后25 d差异显著(P<0.05);67 500株/hm2下不同时期两个株行距配置根重密度差异显著(P<0.05),根长密度和根表面积密度在10叶展和吐丝后25 d差异显著(P<0.05);100 050株/hm2下,两个株行距配置间根重密度和根长密度在10叶展和吐丝后25 d差异显著(P<0.05),不同时期根表面积密度差异显著(P<0.05)。同一密度下缩行增株后单株木质部伤流液体积增大,根系供应能力增强,产量增加,50 025株/hm2、67 500株/hm2下产量分别提高了6.76%和4.89%。不同时期0～60 cm土层内根重密度、根长密度和根表面积密度与产量呈正相关,其中10叶展时各根系性状均与产量呈显著正相关。