盐碱胁迫对植物的影响及抗性机制研究进展

盐碱胁迫是仅次于干旱胁迫抑制植物生长发育的主要非生物胁迫之一,不仅影响植物的生长发育,而且对农业生产和生态环境造成严重威胁。研究植物的耐盐碱机制,对耐盐碱作物选育及盐碱地的开发利用具有重要的现实意义。结合近年来国内外的相关研究总结性阐述了盐碱胁迫对植物代谢的伤害(包括离子伤害、膜系统伤害、诱导渗透伤害等)机制,并从膜系统保护以及诱导基因表达方面综述了植物对盐碱胁迫的缓解机制,进而提出外源物质的导入、生物技术手段、耐盐碱品种培育是解决植物抗盐碱的主要手段。最后就植物适应盐碱胁迫方面的研究进行了展望,指出了当前研究者需要解决的问题和突破口,旨在为提高植物耐盐碱能力、增加作物产量提供一定的理论依据。

盐碱胁迫下薄皮木苗期生理响应分析

以薄皮木组培苗为试材,采用不同浓度(50、100、150、200、250 mmol·L^(-1))盐碱胁迫,以不加盐碱溶液为对照,测定薄皮木叶片丙二醛(MDA)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)及叶绿素含量的动态变化,研究盐碱胁迫对薄皮木幼苗生理特性的影响,确定薄皮木幼苗耐盐碱能力,以期为其引种栽培提供参考依据。结果表明:随着盐碱胁迫浓度的增加和胁迫时间的延长,丙二醛含量变化呈上升趋势;随着盐碱浓度的增加和胁迫时间的延长,CAT活性均呈先上升后下降趋势;随着盐浓度的增加和胁迫时间的延长,POD活性呈先升后降趋势,盐胁迫峰值为50 mmol·L^(-1),随着碱浓度的增加和胁迫时间的延长,POD活性变化不一致;随着盐碱胁迫浓度的增加和胁迫时间的延长,叶绿素含量呈下降趋势,碱胁迫下,50、100 mmol·L^(-1)与对照无显著差异,说明薄皮木幼苗具有一定的耐盐碱能力。在盐碱浓度50 mmol·L^(-1)时,可以通过自身生理生化变化来保护植株对环境的适应性,在盐碱浓度大于150 mmol·L^(-1)时,薄皮木幼苗会受到伤害,影响植株正常生长过程。

辣椒EIL基因家族的鉴定及其在盐碱胁迫下的表达分析

EIL(Ethylene-insensitive 3-like)基因在参与植物乙烯信号通路的转导和生长发育过程中发挥着重要作用。为了解辣椒EIL基因家族成员信息,利用生物信息学手段对辣椒EIL基因家族成员的理化性质、蛋白质结构、系统进化、基因结构、保守域、启动子顺式作用元件及CaEILs基因在不同组织部位和不同非生物胁迫条件下的表达模式进行分析。同时使用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)对辣椒叶片中CaEILs在盐碱胁迫下的表达模式进行研究。结果表明,辣椒9个CaEILs分布在6条染色体上,氨基酸数目、蛋白质理论分子质量和脂肪系数分别介于209~677、23.77~76.07 ku和63.10~87.75,且主要为酸性、亲水的不稳定性核蛋白。系统进化分析显示,CaEILs被分成了4个亚家组,9个CaEILs在根、茎、叶、花蕾、花中具有不同程度的表达,而低温、高温、高盐、干旱胁迫下均能诱导CaEILs的表达,其对以上非生物胁迫均具有不同程度的响应。此外,利用qRT-PCR对盐碱胁迫下辣椒叶片中CaEILs进行了检测,结果发现,随着处理时间的延长,CaEIL1、CaEIL2、CaEIL4、CaEIL5、CaEIL8的表达量整体呈上升趋势,而CaEIL3、CaEIL6、CaEIL7、CaEIL9的表达量整体呈下降趋势。

聚乙二醇对盐碱胁迫下花楸胚胎萌发及幼苗生理指标的影响

采用室内培养皿发芽法,研究外源添加聚乙二醇、碳酸钠、碳酸氢钠对花楸胚胎萌发及幼苗生理指标的影响。结果表明,聚乙二醇处理花楸胚胎后使萌发率提高15%~25%,碳酸钠、碳酸氢钠处理使花楸胚胎的萌发率分别降低了88%和85%。聚乙二醇可缓解盐碱胁迫对花楸胚胎萌发的抑制,使胁迫下胚胎的萌发率提高1~2倍。聚乙二醇可提高盐碱胁迫下花楸胚胎中抗氧化酶活性,使胁迫下胚胎中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶活性(CAT)分别提高16.45%、75%、80%。聚乙二醇使胁迫下胚胎中的丙二醛(MDA)含量降低41.44%。研究显示,聚乙二醇能够有效缓解盐碱胁迫对花楸胚胎的抑制作用,并提高花楸胚胎中的抗氧化酶活性,增强花楸的抗逆性,为建立PEG引发促进花楸胚胎萌发技术提供科学依据。

盐碱胁迫下2,4-表油菜素内酯和褪黑素对百合幼苗光合生理的影响

以‘西伯利亚’百合种球为试材,采用室内盆栽试验的方法,研究了中度(150 mmol·L^(-1))盐碱胁迫下叶施2,4-表油菜素内酯(EBR)、褪黑素(MT)及其复合处理对百合幼苗生长、光合和叶绿素荧光参数、离子转运及抗氧化系统的影响,以期为二者缓解百合盐碱胁迫提供参考依据。结果表明:盐碱胁迫下百合株高、叶表面积以及生物量显著下降,施用EBR和/或MT可以缓解百合受到的生长抑制。150 mmol·L^(-1)盐碱胁迫下,与喷施清水对照(CK)处理相比,EBR+MT处理的SPAD值增加37.2%,百合地上部和地下部N含量分别增加83.6%和40.7%,叶绿素荧光参数中PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)和光化学淬灭系数(qP)分别增加14.6%、42.9%和50.0%,而非光化学淬灭系数(NPQ)下降9.2%,净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)分别增加56.3%、29.7%和42.7%,胞间二氧化碳(Ci)下降19.3%。150 mmol·L^(-1)盐碱胁迫下,百合地上部和地下部Na^(+)含量增加,而K^(+)含量下降,EBR+MT处理后百合地上部和地下部K^(+)/Na^(+)值分别增加110.9%和98.8%;同时,施用EBR和/或MT处理能够促进百合Cu/Zn-SOD、POD以及CAT基因的表达,激活抗氧化酶SOD、POD以及CAT活性。综上所述,施用EBR和/或MT处理均能够不同程度的提高百合SPAD值,减缓盐碱胁迫对PSⅡ光系统的抑制,维持植物体内Na^(+)和K^(+)的平衡,激活SOD、POD和CAT等抗氧化酶基因表达并提高酶活性,促进百合株高和生物量的增加,其中以复合喷施EBR+MT处理下百合幼苗的抗盐碱性效果更好。

盐碱胁迫对水稻生长特性及产量的影响

为了有效利用并改良盐碱地及改善生态环境,以8份水稻种质资源为材料,设置轻度盐碱胁迫、中度盐碱胁迫、重度盐碱胁迫进行田间耐盐碱性分析,对植株存活率、株高、分蘖、叶绿素相对含量、每穗粒数、结实率以及千粒重等指标进行了比较,分析不同程度盐碱胁迫对水稻生长发育特性及产量的影响。结果表明,水稻品种间耐盐碱特性存在差异,水稻存活率表现为轻度盐碱胁迫>中度盐碱胁迫>重度盐碱胁迫,水稻品种从返青期至成熟期植株存活率呈下降趋势。盐碱胁迫导致水稻株高变矮、穗长变短,随着盐碱胁迫程度增加株高和穗长受到的抑制作用变强,同一品种株高和穗长数值表现为轻度盐碱胁迫>中度盐碱胁迫>重度盐碱胁迫,且3种盐碱胁迫处理间差异显著(P<0.05)。齐穗期SPAD值范围为42.5~55.6,各处理与对照间差异不显著。重度盐碱胁迫下水稻产量抑制率高达81.0%~93.7%,中度盐碱胁迫下产量抑制率为10.4%~81.3%,轻度盐碱胁迫下为5.6%~77.9%,产量及产量构成因素相对抑制率主要表现为重度盐碱胁迫>中度盐碱胁迫>轻度盐碱胁迫,盐碱化程度越高对水稻产量及产量构成因素造成的损失也越大。相关分析表明,产量相对抑制率与单位面积穗数相对抑制率极显著相关,与实粒数相对抑制率和结实率相对抑制率正相关。说明,盐碱胁迫抑制水稻生长发育,导致产量降低,但合理开发和利用中度、轻度盐碱化土地可以扩大水稻种植面积。

外源γ-氨基丁酸缓解燕麦幼苗盐碱胁迫的生理效应

为探究外源γ-氨基丁酸(GABA)对燕麦耐盐碱性的影响,以燕麦白燕2号为试验材料,在混合盐碱(NaCl∶Na_(2)SO_(4)∶NaHCO_(3)∶Na_(2)CO_(3)摩尔比为1∶9∶9∶1)胁迫下叶面喷施不同浓度GABA,测定燕麦幼苗叶绿素含量、荧光参数、渗透调节物质及抗氧化酶活性的变化,同时对幼苗生长缓解效应进行综合评价。结果表明,外源喷施4~6 mmol·L^(-1) GABA可显著提高盐碱胁迫下燕麦幼苗的叶绿素含量和光系统Ⅱ反应活性,促进光合作用;在盐碱胁迫下,与喷施清水相比,燕麦幼苗叶面喷施不同浓度GABA后,脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)和可溶性糖(SS)含量分别下降了14.7%~29.7%、28.2%~54.4%和1.8%~11.8%,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性分别提高了17.9%~58.3%、4.4%~33.4%和8.3%~19.1%。经隶属函数法综合评价得出,叶面喷施GABA提高燕麦幼苗耐盐碱性的最佳浓度为6 mmol·L^(-1)。以上结果说明,叶面喷施适宜浓度的GABA能够提高燕麦幼苗光合能力和抗氧化酶活性,降低渗透调节物质含量,提高燕麦幼苗的抗盐碱能力,有效缓解盐碱胁迫对幼苗生长带来的伤害。

盐碱胁迫对牛至种子萌发和幼苗生理生化特性的影响

以牛至(Origanum vulgare L.)种子为试验材料,研究盐(25,50,75,100,125 mmol·L^(-1)):碱(25,50,75,100,125 mmol·L^(-1))胁迫对牛至种子萌发特性和幼苗生长的影响,为牛至种子育苗和栽培提供依据。结果表明:随着盐碱胁迫浓度升高,牛至种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数逐渐降低;牛至幼苗中丙二醛含量升高,脯氨酸和可溶性蛋白含量升高,可溶性糖的含量先升高后降低;超氧化物歧化酶(Superoxide dismulase,SOD)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性均为先升高后降低,SOD,CAT活性盐碱浓度均在75 mmol·L^(-1)时达到最大。碱胁迫对牛至种子及幼苗的相对盐害程度大于盐胁迫,在25 mmol·L^(-1)浓度下,碱胁迫对牛至种子的相对盐害率是盐胁迫的2.8倍。综上,盐碱胁迫显著影响牛至种子萌发和幼苗生长,牛至种子萌发和幼苗生长对碱胁迫更为敏感,建议牛至种子盐碱育苗时应选择盐碱度较低的土地(盐浓度<50 mmol·L^(-1)_、碱浓度<25 mmol·L^(-1))。

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。

盐碱胁迫对‘赤霞珠’葡萄幼苗生长及相关生理指标的影响

【目的】了解不同盐分配比和不同浓度梯度复合盐碱胁迫对‘赤霞珠’葡萄(Vitis vinfera‘Cabernet Sauvignon’)幼苗生长和抗逆生理指标的影响,确认其耐盐碱性范围及耐盐碱能力。【方法】以1年生‘赤霞珠’自根苗为试材,用NaCl、Na_(2)SO_(4)、NaHCO_(3)、Na_(2)CO_(3)按不同比例混合配制中性盐、弱碱性盐、强碱性盐3组复合盐溶液,每组各设置50,100,150 mmol/L 3个浓度梯度,以不做处理的溶液作为对照,于幼苗生长期间进行定期浇灌处理,通过室内盆栽试验模拟不同类型、不同程度盐碱胁迫,在处理后不同时期测定幼苗生长形态、生理及光合指标。【结果】(1)‘赤霞珠’幼苗茎粗和叶面积随盐碱胁迫浓度增大呈现先增大后减小的趋势,而株高基本呈现下降趋势。幼苗株高在强碱性盐组150 mmol/L胁迫处理10 d和40 d时都较同期中性、弱碱性组相应浓度显著降低。(2)随着盐碱浓度的增大,‘赤霞珠’幼苗叶片的SOD活性及MDA含量呈先增大后减小的趋势,而POD活性呈现缓慢增加的趋势;强碱性盐组叶片POD活性在胁迫处理30~50 d时均高于相应浓度的中性、弱碱性盐组,但到处理60 d后逐渐低于相应浓度其他两处理组,并以150 mmol/L浓度表现得更明显。(3)‘赤霞珠’幼苗叶片胞间CO_(2)浓度、净光合速率、蒸腾速率随着盐碱浓度的增加主要呈下降趋势,其胞间CO_(2)浓度和净光合速率均为50 mmol/L浓度处理时较高;在同期相同盐碱浓度处理下,叶片净光合速率在强碱性盐150 mmol/L胁迫处理75 d时显著低于中性、弱碱性处理组。【结论】‘赤霞珠’幼苗株高、叶面积、胞间CO_(2)浓度、净光合速率、蒸腾速率在50 mmol/L浓度处理下均呈现较好的增长趋势,而其株高及茎粗在150 mmol/L强碱性盐胁迫处理下增长不明显;一定范围内低浓度(50 mmol/L)盐碱胁迫有利于‘赤霞珠’葡萄幼苗生长。

混合盐碱胁迫对骏枣叶片结构和光合荧光特性的影响

为进一步探究骏枣对混合盐碱胁迫的生理响应机制,在骏枣盛果期分别设计0、60、120、180、240、300 mmol·L^(-1)的NaCl和NaHCO_(3)混合盐溶液来模拟土壤盐碱复合胁迫环境,分析不同胁迫水平下骏枣叶片的显微结构、超微结构及光合、荧光参数的变化。结果表明,在混合盐碱胁迫下,骏枣叶片的厚度、角质层厚度、表皮厚度和栅栏组织厚度均随着胁迫水平的增加呈先上升后下降趋势;海绵组织厚度和细胞结构疏松度呈逐渐下降趋势。在混合盐溶液高于180 mmol·L^(-1)时,叶绿体内的嗜锇颗粒数量明显增多,且体积变大,基质片层结构松散;同时,随着胁迫水平的增加,叶片的净光合速率、气孔导度与蒸腾速率逐渐降低,胞间CO_(2)浓度升高,光合限制以非气孔因素为主。在240、300 mmol·L^(-1)高胁迫水平处理下,叶片初始荧光(F_(0))显著升高,而最大荧光(F_(m))、F_(v)/F_(m)、F_(v)/F_(0)显著降低,单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)、用于还原QA的能量(TR_(o)/RC)、热耗散的能量(DI_(o)/RC)均呈先下降后上升趋势,而用于电子传递的能量呈持续下降趋势。综上,较高水平的盐碱胁迫会使骏枣叶片的超微结构发生明显变化,抑制其光合能力,使嗜锇小体增多、变大,并出现淀粉粒。以上结果为深入研究枣的耐盐机制提供了理论基础。

大豆混合盐碱胁迫应答基因GmDUF247-1的克隆及功能分析

我国盐碱地分布广、面积大,是重要的后备耕地资源、粮食增产的“潜在粮仓”。挖掘负调控大豆耐混合盐碱性的基因,通过基因敲除创制耐混合盐碱大豆新品种,是合理开发利用盐碱地,提高我国大豆产量的有效途径之一。课题组前期筛选到1个混合盐碱胁迫下调表达的基因Glyma.02g271000(GmDUF247-1)。其编码的GmDUF247-1蛋白包含1个DUF247结构域和1个跨膜结构域,利用烟草叶片瞬时表达发现GmDUF247-1-GFP融合蛋白定位在细胞膜上。荧光定量PCR显示,GmDUF247-1基因在大豆根中表达量最高,在混合盐碱处理下显著下调。为研究GmDUF247-1在大豆混合盐碱胁迫下的功能,利用大豆毛状根系统过表达GmDUF247-1基因,发现混合盐碱胁迫处理后,GmDUF247-1过表达大豆毛状根复合植株叶片萎蔫程度明显高于空载体对照,存活率、根长和株高显著低于对照。对GmDUF247-1基因在大豆自然群体中的单倍型分析发现,其启动子区有8个SNPs和4个InDels,可能导致与逆境应答和生长发育相关的转录因子识别元件序列发生改变;CDS区存在3种单倍型,GmDUF247-1^(H1)基因型受到了明显的人工选择。本研究初步明确了GmDUF247-1基因负调控大豆混合耐盐碱性,为系统研究GmDUF247-1基因功能和育种利用奠定了研究基础。

混合盐碱胁迫对紫花苜蓿幼苗生理和基因表达的影响

本研究以‘ZN-1’和‘保定’苜蓿(Medicago sativa L.‘Baoding’)为试验材料,以浓度梯度为0 mmol·L^(-1),40 mmol·L^(-1)和80 mmol·L^(-1),pH值为9.3的混合盐碱溶液(NaCl∶Na_(2)SO_(4)∶NaHCO_(3)∶Na_(2)CO_(3)摩尔比为1∶1∶1∶1)进行胁迫处理,比较2个紫花苜蓿幼苗的生长指标、生理指标和基因表达(ROS清除、离子转运和光合调控3类基因)差异,以期为解析紫花苜蓿耐混合盐碱胁迫响应机制提供理论依据。结果表明,随着混合盐碱胁迫浓度的增加,2个紫花苜蓿的株高、干重、叶绿素含量、光合速率以及Fv/Fm等均出现明显的损伤(P<0.05)。其中,‘ZN-1’的耐混合盐碱性显著高于‘保定’苜蓿,主要表现为‘ZN-1’的株高和生物量更高、叶绿素含量和抗氧化酶的活性更高,净光合速率更强,脯氨酸和可溶性糖含量更高,叶片ROS积累量和地下部Na+积累更少,ROS清除、脯氨酸生物合成、Na+液泡区隔化以及叶绿素维持相关编码基因的表达水平更高。因此,脯氨酸生物合成、Na+液泡区隔化、叶绿素维持以及抗氧化酶可能在‘ZN-1’耐混合盐碱胁迫中发挥重要作用。

耐盐碱根际促生细菌对盐碱胁迫下紫花苜蓿生长和根系生理特性的影响

通过室外盆栽试验,以紫花苜蓿为对象,并选择实验室前期筛选得到的耐盐碱且具有促生能力的根际促生细菌嗜麦芽寡养单胞菌(JT4)和普城沙雷氏菌(JG1)作为供试菌株,试验设置了盐碱胁迫处理以探究两种根际促生细菌对紫花苜蓿生长和根系生理特性的影响,发现在盐碱胁迫条件下,与CK相比,紫花苜蓿接种JT4和JG1后,增加了株高、根长、茎粗、根鲜重和根干重等;同时接种降低了丙二醛含量、脯氨酸含量、过氧化氢酶活性和抗坏血酸过氧化物酶活性,提高了根系活力、可溶性蛋白含量和可溶性糖含量。表明耐盐碱根际促生细菌JT4和JG1能有效缓解盐碱胁迫对紫花苜蓿根系的损伤,为耐盐碱根际促生细菌JT4和JG1在植物抗盐碱材料的筛选和盐碱地改良中的应用提供了理论依据。

盐碱胁迫对苜蓿种子萌发性状的影响及耐盐碱性评价

为了研究不同苜蓿品种在硫酸钠盐碱胁迫下的耐受性,筛选抗性强的苜蓿品种,以4种紫花苜蓿品种为试材,研究50,100,150,200和250 mmol·L^(-1)硫酸钠胁迫对紫花苜蓿种子耐盐碱性的影响,并运用隶属函数法对种子萌发期的耐盐碱能力进行综合评价。结果表明,4种苜蓿品种种子在不同浓度硫酸钠胁迫下种子萌发指标(发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数)和芽苗生长指标(胚根长度、胚轴长度、单株鲜重和单株干重)均表现出不同的变化趋势,100 mmol·L^(-1)的盐碱浓度能较好地反映苜蓿品种间的耐盐碱性差异,其中WL343HQ苜蓿种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数的耐盐碱系数最高,分别为44.08,20.00,20.73和20.55,WL343HQ苜蓿芽苗胚根长度、胚轴长度和龙牧806苜蓿芽苗单株鲜重和单株干重的耐盐碱系数最高,分别为49.93,29.38,48.55和69.23。对种子萌发期各指标耐盐碱系数的隶属函数值和综合评价D值分析可知,4种苜蓿品种的耐盐碱性依次为WL343HQ>WL525HQ>龙牧806>龙牧807,本研究选择的4个苜蓿品种对硫酸钠的抗性有较大差异,其中WL343HQ抗盐碱能力最强。

混合盐碱胁迫对花生种子萌发及幼苗生长的影响

【目的】研究混合盐碱胁迫对花生种子萌发及幼苗生长的影响,为盐碱地的有效利用与耐盐品种的培育提供依据。【方法】以花生品种花育25号为材料,人工模拟混合盐碱胁迫条件,测定花生种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、盐害率及花生幼苗的根长和茎长。【结果】(1)高浓度胁迫下,Cl^(-)和SO_(4)^(2-)组成的混合盐碱溶液对花生种子萌发产生强抑制效果;当混合盐碱溶液的pH值>10时,对花生种子初生幼苗生长产生强抑制效果;(2)不同浓度的混合盐碱胁迫对发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、盐害率、根长、茎长均产生了不同程度的影响,高浓度的混合盐碱会对花生种子萌发产生抑制作用;(3)花生对各处理的耐盐碱性从大到小依次为B>C>D>E>A。【结论】不同的混合盐碱成分及浓度对花生种子的影响不同,而种子萌发期是植物对盐碱胁迫最敏感的时期。

盐碱胁迫下湖南稷子苗期根系分泌物代谢组学

盐碱胁迫下植物根系分泌物包含丰富生化信息并具有重要生态作用。为了探讨耐盐碱牧草湖南稷子(Echinochloa frumentacea)在盐碱胁迫下根系分泌物组成,揭示其在盐碱胁迫下的生理及生态作用,以湖南稷子为试验对象,在人工气候室开展水培试验,并在苗期分别进行中性盐(NaCl+Na_(2)SO_(4)100 mmol/L)、碱性盐(NaCl+NaHCO_(3)100 mmol/L)和碱(Na_(2)CO_(3)+NaHCO_(3)50 mmol/L)处理。在处理3 d后,利用液质联用仪(LC⁃MS/MS)检测对照组和处理组根系分泌物的化合物成分。结果表明,盐碱胁迫下湖南稷子根系分泌物共有334种化合物。依据正交偏最小二乘法判别分析(OPLS、|DA),重要值(VIP)得分及t检验的P值,发现对照比SaSo100(碱性盐处理100 mmol/L),对照比Soda50(碱处理50 mmol/L)和对照比Salt100(中性盐处理100 mmol/L)分别有22、15和21个差异根系分泌物。其中碱性盐和碱处理下根系分泌物组成相近,包括脂质、酚酸,生物碱,苯酞类,氨基糖,萜类,醌类,氨基酸及其衍生物;中性盐处理下有脂质、酚酸,生物碱,苯酞类,萜类。京都基因与基因组百科全书注释及富集发现,盐碱胁迫下根系分泌物不仅含有三羧酸循环代谢产生的碳水化合物、核苷酸,氨基酸,脂肪酸,类脂和维生素等物质,而且与瓦博格效应、膜运输,信号传导以及遗传信息处理等途径有关。研究表明,湖南稷子通过根系分泌物渗出,调节自身代谢物浓度,加强或改变碳同化、呼吸作用、信号传导等提高对盐碱胁迫的适应性。

甘蓝型油菜转录因子BnHY5-2参与盐碱胁迫的响应

转录因子BnHY5-2与植物抗逆性相关。为揭示甘蓝型油菜转录因子BnHY5-2对盐碱胁迫的响应,主要通过瞬时转化过表达、qRT-PCR分析、亚细胞定位等方法,分析甘蓝型油菜转录因子BnHY5-2对光和盐碱的响应。结果表明,光照处理油菜后,在叶与茎中BnHY5-2基因的表达量均显著高于黑暗条件下,分别为黑暗条件下的29.22,3.15倍,叶片对光的敏感性大于茎,说明叶片是响应光转录因子BnHY5-2的主要部位。在光照条件下应用大连滨海盐碱土种植油菜,处理后BnHY5-2的表达在叶和茎中均显著下调,分别下调53.1%,31.0%;在黑暗条件下应用盐碱处理后BnHY5-2的表达在茎中下调48.2%,而在叶中的表达差异则不显著,表现出器官的差异性,说明叶片对光照条件要求更加严格。在油菜叶片中瞬时过表达BnHY5-2基因时,6个与盐碱相关的候选基因的表达中,有2个(BnNAC32、BnGS)上调表达,分别为原来的1.25,3.28倍;而有4个(Bnamy、BnAsp、BnNHX7、BnTPS)下调表达,分别下降24.8%,25.4%,71.0%,82.0%,同时甜菜碱含量由0.256 mg/g提升至0.573 mg/g,提高了1.24倍,说明过表达BnHY5-2基因会提高油菜的盐碱抗性。亚细胞定位结果显示,转录因子BnHY5-2定位于细胞核中,调控功能基因的表达。因此,BnHY5-2不仅与光信号有关,还参与油菜盐碱抗性。

黄微孢属真菌改善盐碱胁迫下绿豆生长作用分析

为探究来自中国东北森林凋落物的新发现黄微孢属(Parametarhizium)真菌改善盐碱胁迫下植物生长的作用,利用该属兴安黄微孢菌(P. hingganense)和长白黄微孢菌(P. changbaiense)处理绿豆(Vigna radiata)种子,并对处理后植株分别进行盐、碱胁迫,检测生长表型、光合作用、叶绿素荧光参数、渗透物质含量、活性氧水平、脂质过氧化程度及抗氧化酶活性变化。结果表明:与未处理植株相比,2种真菌处理后绿豆植株在无胁迫和盐、碱胁迫条件下均具有较高生物量。盐、碱胁迫下2种真菌处理植株能够维持较高光合活性,脯氨酸含量增加,丙二醛含量降低,抗氧化酶(POD、SOD、CAT)活性不同程度地升高。综上,黄微孢属的2种真菌通过维护光合系统功能、增加渗透调节物质和增强抗氧化能力来不同程度地改善盐碱胁迫下绿豆植株的生长,其中,兴安黄微孢菌处理能够较显著地减缓盐胁迫损伤,而长白黄微孢菌处理较显著地改善碱胁迫下绿豆生长。

盐碱胁迫下燕麦幼苗生长生理差异及耐盐碱阈值

为研究混合盐碱胁迫对燕麦幼苗生长、生理的影响,计算耐盐碱阈值,选用相对盐碱敏感品种‘白燕5号’和相对耐盐碱品种‘坝莜18号’为试验材料,设置不同浓度的盐碱胁迫处理,分析燕麦生长、生理指标的变化。结果表明:(1)不同浓度盐碱胁迫对‘白燕5号’和‘坝莜18号’幼苗的株高、根长和生物量有不同程度的抑制作用,分别在150 mmol/L和200 mmol/L胁迫时差异显著。(2)随着胁迫浓度的升高,‘白燕5号’SPAD值、P_(n)、G_(s)及T_(r)均呈下降趋势,在100 mmol/L胁迫时差异显著;‘坝莜18号’SPAD值、P_(n)、G_(s)、T_(r)则表现出先升后降的趋势,C_(i)呈先降后升的趋势,胁迫达到200 mmol/L时差异显著。(3)‘白燕5号’和‘坝莜18号’脯氨酸(Pro)和丙二醛(MDA)含量随着胁迫浓度的增加均呈上升趋势,过氧化氢酶(CAT)活性则呈相反趋势,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性呈先升后降的趋势,‘白燕5号’和‘坝莜18号’SOD活性分别在150 mmol/L和200 mmol/L胁迫时达到峰值且差异显著。(4)以株高较对照降低50%为标准,得‘白燕5号’和‘坝莜18号’幼苗对盐碱胁迫的耐受阈值分别为163.4 mmol/L和200.0 mmol/L。综上所述,燕麦幼苗混合盐碱耐受阈值的确定,可为盐碱地燕麦栽培与推广应用提供理论依据。