植物非生物胁迫研究的知识图谱分析

植物非生物胁迫影响农作物的产量和品质,其研究对农业生产和粮食安全意义重大。植物非生物胁迫领域的学术积累丰厚,但鲜有系统性的梳理和总结。本文基于Web of Science平台的科学引文索引(Science Citation Index Expanded, SCIE)数据库,利用书目共现分析系统Bicomb和知识图谱可视化工具CiteSpace,对2000—2020年SCIE收录的植物非生物胁迫相关文献进行科学计量分析。规模数量上,2000—2020年,该领域大致经过了缓慢增长期、稳定增长期、快速增长期和爆发增长期4个时期,累计产出13567篇相关文献;研究水平上,该领域产出的论文水平在相应学科和时间阶段内处于较高水平;研究实力上,中国是论文发表数量最多的国家,农业院校和科研院所是科研产出的主力,且机构间合作紧密,但跨国合作研究较少;主题分布上,该领域的研究主题多样且兴起较早,主要集中在植物科学和生化与分子生物学领域,具有多学科性的特点,但近年来新兴主题较少。目前,植物非生物胁迫领域的研究已经深入基因和蛋白水平,未来研究者应重视活性氧和转录因子方向的研究。

富氢水浸种增强黄瓜幼苗耐冷性的作用及其生理机制

【目的】氢气(H2)是近年来发现的一种新型气体信号分子,它参与植物对高温、干旱、盐害、重金属等多种逆境胁迫的响应。探讨外源氢气(H_2)对黄瓜幼苗耐冷性的调控作用及其生理机制,为增强日光温室黄瓜对低温的适应能力提供技术指导。【方法】以‘津优35号’黄瓜品种为试材,用饱和富氢水(HRW,H_2供体)浸种,蒸馏水浸种作对照(CK),常温下育苗。幼苗长至2叶1心时转移至光照培养箱中进行低温(昼/夜温度8℃/5℃)处理,分别于处理后0、1、3和5 d后测定相关生理指标。【结果】低温胁迫可使黄瓜幼苗叶片的电解质渗漏率(EL)、冷害指数、过氧化氢(H_2O_2)和丙二醛(MDA)含量及超氧阴离子(O_2^-)产生速率持续升高,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性及还原型谷胱甘肽(GSH)、抗坏血酸(As A)、脯氨酸和可溶性糖含量先升高后降低,相对含水量呈下降趋势。与CK相比,低温胁迫下HRW处理的EL和冷害指数的增加幅度较小,H_2O_2和MDA含量及O_2^-产生速率较低,而SOD、POD、CAT、APX和GR活性及GSH和As A含量较高。胁迫结束时(5 d),HRW处理的EL比CK低11.3个百分点,冷害指数较CK低15.9%,H2O2和MDA含量分别比CK低29.4%和9.9%,O_2^-产生速率较CK低54.3%;而SOD、POD、CAT、APX和GR活性分别比CK高12.6%、20.1%、20.9%、53.0%和58.1%,GSH和As A含量分别较CK高24.0%和17.6%。低温下HRW处理的黄瓜幼苗叶片的相对含水量降低幅度明显小于CK,而脯氨酸和可溶性糖含量始终高于CK。胁迫5 d时,HRW的相对含水量比CK高6.4个百分点,脯氨酸和可溶性糖含量分别比CK高23.0%和41.5%。【结论】富氢水浸种可增强黄瓜幼苗耐冷性,其主要作用机理是:(1)增强低温下黄瓜幼苗抗氧化系统活性,减少活性氧(ROS)积累,从而减轻膜脂过氧化伤害;(2)通过提高低温下黄瓜幼苗叶片的渗透调节能力,减缓幼苗失水速度,以较长时间地维持生理功能。

H_2S与Ca^(2+)互作提高黄瓜幼苗耐冷性

硫化氢(hydrogen sulfide,H_2S)是一种新型气体信号分子,钙离子(calcium,Ca^(2+))为重要的第二信使,两者在调控植物生长发育及多种逆境胁迫中分别起着重要作用。然而,H_2S和Ca^(2+)信号在调控植物耐冷性中的作用关系并不十分清楚。本研究针对以上问题以‘津优35号’黄瓜为试材进行研究,结果表明,低温胁迫可诱导H_2S信号的产生,且这种信号可被外源Ca^(2+)增强;低温胁迫可诱导Ca^(2+)信号转导相关基因CaM、CIPK5的mRNA表达,且外源H_2S能够上调低温下CaM、CIPK5的表达量;进一步研究发现,外源H_2S和Ca^(2+)可显著增强植株的抗氧化能力,减少活性氧积累,从而降低低温胁迫对黄瓜幼苗的损伤,且加入Ca^(2+)螯合剂乙二醇二乙醚二胺四乙酸(ethylene glycol tetraacetic acid,EGTA)或钙调素拮抗剂氯丙嗪(chlorpromazine,CPZ)后,H_2S对黄瓜幼苗抗氧化能力的促进效应明显减弱,同样的,H_2S清除剂次牛磺酸(hypotaurine,HT)也会降低Ca^(2+)的作用。以上结果表明H_2S与Ca^(2+)信号间存在着复杂的联系,而且他们可以通过相互作用调控黄瓜幼苗的抗氧化系统,从而增强植株耐冷性。

南方小花蝽的发育与繁殖研究

研究了在27℃条件下,南方小花蝽取食蚕豆蚜的发育和繁殖情况,并组建了实验种群生命表和繁殖特征生命表,计算了生命表的有关参数。结果表明,南方小花蝽取食蚕豆蚜时的未成熟期平均为21.02d,雌成虫平均寿命为7.55d,其平均产卵量为35.55粒,日产卵量为6.29粒,平均产卵期5.6d。南方小花蝽的种群趋势指数为7.17,净生殖率为6.57;内禀增长能力为0.074 9,周限增长率为1.077 4,种群加倍时间为9.257 6d。

优秀农耕文化融入农林高校文化育人的探究

农耕文化是中国传统文化的根基与源头,是中华民族生生不息的精神食粮。优秀农耕文化保护与传承创新对农林高校文化育人、培育优秀“三农”人才具有重要价值。本文阐述了优秀农耕文化融入农林高校文化育人工作的意义和困难,并结合农林高校的办学特色,从校史文化、教学方法、资源保障、知识产权保护等4个方面提出了优秀农耕文化融入农林高校育人的实施路径,以期让优秀农耕文化在高校育人工作中真正“活”起来。

信息素养教育嵌入本科生学科服务的实践与探索

在教育信息化和“双一流”建设背景下,高校图书馆需要改革创新信息素养教育模式,促进学科服务纵深发展。文章对山东农业大学园艺科学与工程学院本科生信息素养教育及学科服务现状和需求进行调研,总结了本科生信息素养教育和学科服务中存在的问题与挑战,结合山东农业大学图书馆信息素养教育嵌入本科生学科服务的实践经验,寻求改革创新高校图书馆信息素养教育,促进学科服务纵深化发展的新途径。

高温胁迫对不同果型辣椒生理生化特性的影响

以野生辣椒小米辣(M)和不同果型辣椒代表性品种为试材,在人工控制环境下,研究了高温对辣椒幼苗(5叶1心)内部生化指标的影响。结果表明:高温胁迫下,小米辣(M)热害指数最小,丙二醛(MDA)含量最低,渗透调节物质可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨酸含量和抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性最高,耐热性最强;朝天椒(HZ),灯笼椒(431)和牛角椒(419)耐热性依次降低。较高的渗透调节能力和抗氧化能力可能是小米辣(M)耐热性较强的原因。

知识产权强国建设下高校图书馆素养教育现状与改革探究

知识产权强国战略下,高校图书馆素养教育模式需要优化改革,迎接新挑战,促进知识产权文化教育。文章运用网络调研法,分析我国高校图书馆知识产权素养教育的研究现状;以9所“双一流”建设农林高校为例,分析知识产权教育存在的主要问题,并从知识产权教育的管理制度、宣传教育、人才培养、教学模式4个方面对图书馆素养教育改革提出建议,以期更好地服务于我国知识产权强国建设。

黄瓜富氢水浸种对低温下幼苗光合碳同化及氮代谢的影响

为探明外源氢气(H2)对低温下黄瓜幼苗光合碳同化及氮代谢的影响,以‘津优35号’黄瓜为试材,将种子分别用饱和富氢水(HRW,H2供体)和去离子水(对照,Control)浸种8h,常温下育苗,幼苗长至两叶一心时移至光照培养箱中进行低温(昼/夜温度8℃/5℃)处理。结果表明:低温抑制黄瓜幼苗的生长,造成叶片光合色素含量、光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、光下实际光化学效率(ΦPSⅡ)、PSⅡ。最大光化学效率(Fv/Fm)、光下最大天线转换效率(Fv′/Fm′)、核酮糖–1,5–二磷酸羧化酶(RuBPCase)活性和根系活力逐渐降低,而胞间CO2浓度(Ci)和初始荧光(F0)趋于升高。此外,低温胁迫诱导了黄瓜幼苗碳代谢关键酶蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性,总糖、蔗糖含量有所升高,淀粉含量显著下降,同时发现,低温下叶片的硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)和谷氨酸脱氢酶(GDH)活性及总氮、铵态氮含量先升高后降低,硝态氮含量略有升高。富氢水浸种的黄瓜幼苗各指标的变化趋势与对照一致,但低温胁迫过程中除Ci和F0显著低于对照外,其余指标多显著高于对照,说明外源H2可以通过提高黄瓜幼苗光合关键酶活性,减轻光抑制,维持较高的碳、氮代谢水平,进而增强对低温胁迫的耐性。

黄瓜幼苗光合作用对高温胁迫的响应与适应

以‘津优35号'黄瓜幼苗为试材,研究高温(HT:42℃/32℃)和亚高温(SHT:35℃/25℃)胁迫对黄瓜幼苗光合作用及生长量的影响.结果表明:高温、亚高温明显抑制幼苗生长.随着胁迫时间的延长,黄瓜幼苗叶片的光合速率(P_n)逐渐降低,胞间CO_2浓度(C_i)趋于升高,气孔导度(g_s)、蒸腾速率(T_r)、光呼吸速率(P_r)和暗呼吸速率(D_r)先上升后下降,高温、亚高温引起P_n降低的主要原因是非气孔限制.高温、亚高温可使黄瓜幼苗叶片的暗下光系统Ⅱ最大光化学效率(F_v/F_m)、光下实际光化学效率(Φ_(PSⅡ))、光化学猝灭系数(q_p)和电子传递效率(ETR)显著降低,初始荧光(F_o)和非化学猝灭系数(NPQ)逐渐升高.随着胁迫时间的延长,HT处理的RuBP羧化酶(RuBPCase)和Rubisco活化酶(RCA)活性及其mRNA表达量逐渐降低,而SHT处理的胁迫初期变化不大,3d后趋于降低;HT和SHT处理的景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶(SBPase)和果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)活性与mRNA表达均呈先升高后降低趋势.可见,适宜光强下短时亚高温处理黄瓜幼苗不会产生明显光抑制,高温胁迫会对其PSⅡ反应中心造成严重损伤;光合酶受高温胁迫诱导,但其诱导效应与温度升高幅度和高温持续时间有关.

有色膜覆盖对春大白菜光合特性及产量的影响

以早春拱棚栽培‘菊锦’大白菜为试材,无色棚膜为对照,研究有色棚膜对春大白菜光合特性、生长量及产量的影响。结果表明,在相同光量子通量密度(PFD)下,紫膜和红膜处理的气温较高,空气湿度较低;蓝膜和绿膜的气温较低,而空气湿度略高。各处理大白菜叶片光合速率(P_n)日变化呈单峰曲线型,紫膜和红膜的P_n显著大于对照,而蓝膜和绿膜与对照差异不显著;早春棚栽大白菜的光饱和点(LSP)为1133.4~1217.5μmol·m^(-2)·s^(-1),紫膜和红膜的明显高于对照,蓝膜和绿膜与对照无显著差异。各处理大白菜的光补偿点(LCP)、表观量子效率(AQY)、CO_2补偿点和饱和点差异不大,但紫膜的羧化效率(CE)显著高于对照,绿膜的明显低于对照。晴天中午红膜和紫膜的光呼吸速率(P_r)低于对照,光能利用率(LUE)高于对照。核酮糖–1,5–二磷酸羧化酶(RuBPCase)、果糖–1,6–二磷酸酶(FBPase)、景天庚酮糖–1,7–二磷酸酶(SBPase)和转酮醇酶(TK)的活性多以紫膜和红膜较高,绿膜较低。与对照相比,紫膜和红膜的生长量较大,而绿膜的较小,蓝膜与对照差异不显著。紫膜和红膜的经济学产量分别比对照高15.1%和7.8%,而蓝膜和绿膜的比对照低6.4%和15.5%。可见,紫膜和红膜可提高大白菜叶片的光能利用效率,增强光合碳同化能力,从而促进植株生长,产量明显提高;绿膜处理的结果相反。

H2S作为下游信号参与SA对低温弱光下黄瓜幼苗光合作用的调控

水杨酸(SA)和硫化氢(H_2S)在调控非生物胁迫下植物生长发育和生理代谢中均起着非常重要的作用,但二者作为信号分子在调控低温弱光下黄瓜光合作用中的互作关系还不清楚。本试验以黄瓜幼苗为试材,分别用SA和硫氢化钠(NaHS,H_2S供体)及其清除剂或抑制剂喷撒叶面,以适宜温光下去离子水处理为对照(CK),研究低温(8℃/5℃,昼/夜)弱光(100μmol·m^(-2)·s^-1)下SA和H_2S对黄瓜幼苗光合作用的调控及互作关系。结果表明:SA可明显增强L-/D-半胱氨酸脱巯基酶(LCD、DCD)活性及其mRNA表达,促进内源H_2S产生;NaHS对苯丙氨酸解氨酶和异分支酸合成酶活性、mRNA表达量及内源SA含量影响不大。SA和NaHS可使低温弱光下黄瓜幼苗的光合速率、气孔导度和蒸腾速率明显提高,胞间CO_2浓度显著降低;同时增强核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶、Rubisco活化酶、景天庚酮糖-1,7-二磷酸酯酶和果糖-1,6-二磷酸醛缩酶活性及其mRNA表达,促进光合碳同化;提高光下PSⅡ实际光化学效率和暗下PSⅡ最大光化学效率,从而减轻低温弱光胁迫对黄瓜幼苗的光合机构的损伤和生长量的影响。H_2S清除剂次牛磺酸(HT)可使SA对低温弱光下黄瓜幼苗的光合作用和生长促进效应明显减弱,而SA抑制剂多效唑和氨基茚磷酸对H_2S诱导的黄瓜幼苗光合机构对低温弱光的耐受性无显著影响,说明H_2S作为SA的下游信号,参与调控低温弱光下黄瓜幼苗的光合作用。

H2S与ABA缓解低温胁迫对黄瓜幼苗氧化损伤的交互效应

为了探明硫化氢(H_2S)与脱落酸(ABA)在提高植物耐冷性中的互作关系,以黄瓜幼苗为试材,叶面分别喷施1.0 mmol·L^(-1)硫氢化钠(NaHS,H_2S供体)、0.15 mmol·L^(-1)次牛磺酸(HT,H_2S清除剂)、50μmol·L^(-1)ABA、3 mmol·L^(-1) Na_2WO_4(钨酸钠,ABA合成抑制剂)、3 mmol·L^(-1) Na2WO4+1.0mmol·L^(-1) NaHS、0.15 mmol·L^(-1) HT+50μmol·L^(-1) ABA及去离子水(H_2O),研究低温(8℃昼/5℃夜)胁迫下H_2S和ABA对黄瓜幼苗活性氧积累及抗氧化系统的影响。结果表明,低温胁迫48 h,NaHS和ABA预处理的幼苗冷害指数显著降低。ABA可以提高L–/D–半胱氨酸脱巯基酶(LCD/DCD)活性及其基因表达量,促进内源H_2S产生;NaHS处理的9–顺式–环氧类胡萝卜素双加氧酶(NCED)活性及其基因相对表达也明显增加,内源ABA含量快速升高。低温下NaHS和ABA处理均可减少活性氧积累,提高超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性与基因相对表达量,增加抗坏血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)含量及还原型/氧化型抗坏血酸(AsA/DHA)和还原型/氧化型谷胱甘肽(GSH/GSSG)比例,从而减轻低温胁迫对黄瓜幼苗的过氧化伤害。ABA合成抑制剂Na_2WO_4处理后,H_2S对黄瓜幼苗抗氧化能力的促进效应明显减弱;同样,ABA对黄瓜幼苗活性氧的调控作用也被H_2S清除剂HT所逆转。可见,H_2S和ABA可诱导黄瓜幼苗耐冷性,二者在信号转导过程中存在交互效应和"对话"机制。