盐胁迫下野菊离子的吸收转运情况及相关基因的表达

明确抗盐能力不同的野菊(Chrysanthemum indicum)株系在盐胁迫情况下的离子分布运输情况及相关基因的变化规律,从更深层次上认识野菊的抗盐机理。以前期筛选的2个高抗株系(H1、H2)、2个中抗株系(M1、M2)和2个低抗株系(L1、L2)的扦插苗为试验材料,置于含有NaCl(浓度为150 mmol/L)的霍格兰营养液中进行盐胁迫处理。测定6个离子指标(根、茎、叶的钠、钾离子的质量分数),并计算各株系中根、茎、叶钾钠离子质量分数比值(w(K^(+))∶w(Na^(+)))和不同部位离子选择性运输能力(S_((K^(+),Na^(+)))),分析盐胁迫对抗盐能力不同的野菊株系各部位离子质量分数、比例及运输情况的影响。采用生物信息学方法对野菊进行Na^(+)和H^(+)逆向转运蛋白基因(NHX)家族成员和高亲和性钾离子转运蛋白基因(HKT)的鉴定。并利用qRT-PCR技术,测定盐胁迫下抗盐能力不同的野菊株系在根、茎、叶中NHX、HKT基因不同时间点的表达水平。研究结果表明:与对照组相比,野菊各株系根、茎、叶的Na^(+)质量分数显著增加(P<0.05),K^(+)质量分数及w(K^(+))∶w(Na^(+))值均显著降低(P<0.05);多数情况下,野菊高、中抗株系各部位间的S_((K^(+),Na^(+)))值高于对照组。随着株系抗盐能力的降低,根、茎和叶中的Na^(+)质量分数呈持续上升趋势,而K^(+)质量分数及w(K^(+))∶w(Na^(+))值则呈持续下降趋势,各部位间的S_((K^(+),Na^(+)))值均呈现先升高后下降的趋势。共鉴定出6个野菊NHX家族成员(CiNHX1-6),1个野菊HKT基因(CiHKT1)。在盐胁迫后,野菊CiNHX2基因在高抗株系根部的表达上调幅度明显高于低抗株系,而该基因在H1、H2株系根、茎部中有着相同的表达模式。同样,CiNHX4基因在高抗株系根、叶部的相对表达量也大幅上调,该基因在H1、H2株系根、叶部中有着相同的表达模式。CiNHX1、CiNHX3、CiNHX5、CiNHX6在各株系的根、茎、叶中的表达水平并无显著变化,且总体上表达水平较低,其中CiNHX3在根部的表达量略高,CiNHX1、CiNHX6在叶部的表达量略高。野菊CiHKT1基因在根、叶部的表达受盐胁迫的影响较为明显,高抗株系的相对表达量上调幅度明显。野菊抗盐能力越强,其离子吸收、转运、分布情况受盐胁迫影响越小;盐胁迫下高抗株系能有效地外排Na^(+)并选择性地吸收K^(+),稳定体内的离子质量分数与分布;中抗株系受胁迫影响相对较大,但可以通过选择性运输K^(+)来防止Na^(+)的过量对地上部分造成毒害。CiNHX2、CiNHX4、CiHKT1与野菊株系抗盐能力强弱密切相关,是野菊抵御盐胁迫的关键基因。

野菊抗盐株系筛选与抗盐机理初探

为发掘抗盐性强的野菊(Chrysanthemum indium L.)株系并揭示野菊抗盐的部分生理机制,以150 mmol/L NaCl水培作为胁迫方式,基于表型变化结合聚类分析对207个引种野菊株系进行抗盐性筛选,从得到的高、中、低抗3类中分别选择2个株系,使用霍格兰营养液(对照)、150 mmol/L NaCl(处理)两种方式对各株系进行分组处理,72 h后进行表型观察与相关生理指标测定。结果表明,引种野菊可根据抗盐性分为高、中、低抗3类,高抗株系111个,中抗株系44个,低抗株系52个。处理组与对照组在表型上差异明显,且处理组中抗盐性越弱的株系出现的胁迫症状越严重。处理组中除高抗株系的水分利用效率,高抗与中抗株系的气孔限制值,低抗株系的胞间CO_(2)浓度高于对照组外,其余的光合指标均低于对照组。处理组的光合色素含量均低于对照组。处理组的渗透调节相关物质含量均高于对照组。处理组中,株系A到株系F的胞间CO_(2)浓度均为先降后升趋势,表观叶肉导度、气孔限制值为先升后降趋势,丙二醛含量为上升趋势,叶绿素a/b的趋势不具明显规律,其余指标均为下降趋势。综上,引种207个野菊株系中有111个株系对盐有较强的抗性,抗盐性较强的野菊株系在盐胁迫下较强的渗透调节能力与水分代谢能力使其表型未发生明显变化。

不同轻型可再生基质对盆栽菊花生长的影响

以盆栽菊花糖果粉为植物材料,用腐叶和椰糠为基质原料,按不同体积比替代泥炭配制成复合基质,共设置T1[V(泥炭)∶V(珍珠岩)∶V(腐叶)∶V(椰糠)=6∶2∶1∶1]、T2[V(泥炭)∶V(珍珠岩)∶V(腐叶)∶V(椰糠)=2∶1∶1∶1]、T3[V(泥炭)∶V(珍珠岩)∶V(腐叶)∶V(椰糠)=2∶2∶3∶3]、T4[V(珍珠岩)∶V(腐叶)∶V(椰糠)=1∶2∶2]、T5[V(腐叶)∶V(珍珠岩)=4∶1]、T6[V(椰糠)∶V(珍珠岩)=4∶1]、对照[CK,V(泥炭)∶V(珍珠岩)=4∶1]7个处理,通过分析各基质理化性质及菊花的形态和生理指标,筛选出适宜菊花生长的基质配方。结果表明:添加农林废弃物可以使基质容重与碱解氮含量降低,使总孔隙度、pH值、EC值、有效磷与速效钾含量提高;除T6处理外,盆栽菊花在各配方基质上成活率超过83.33%;定植120 d前,盆栽菊花在T5处理中的株高和冠幅高于CK,但定植120 d后,盆栽菊花在T1—T6处理组的株高、茎粗、冠幅等形态指标均低于CK,其中T5处理的株高最接近CK,T1处理的茎粗和冠幅最接近CK,盆栽菊花在T1、T2、T5处理中分别比CK提前6.33、19.00、18.00 d进入盛花期并使花期延长21.67、17.33、11.33 d,提高了观赏价值;且在T1与T5处理中根冠比与壮苗指数接近或高于CK。采用隶属函数法对各栽培基质下菊花的生长效果进行综合评价,T1处理的综合评价系数最高,最适宜盆栽菊花生长,T5与T2处理略低于CK但与CK接近,也可作为理想栽培基质。

光强对4种鸭跖草科植物叶片生理特性和超微结构的影响

为探究鸭跖草科植物对不同光强的适应能力,本研究以紫鸭跖草(Commelina purpurea)、‘花叶’水竹草(Tradescantia flurnuensis‘Variegata’)、吊竹梅(Tradescantia zebrina)和‘绿叶’水竹草(Tradescantia flurnuensis‘Vairidia’)为试验材料,通过遮光网设置5种光强梯度进行试验,研究不同光强对4种植物生理生化指标以及叶肉细胞超微结构的影响。结果表明:随光强的降低,4种植物的可溶性蛋白含量显著降低,可溶性糖和脯氨酸含量呈不同的变化趋势;4种植物的O2^·-,H2O2以及丙二醛含量在100%自然光强下最高;4种植物的超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶活性在100%自然光强下保持较高水平,随光强的降低,则呈不同的变化趋势。对叶肉超微结构的研究发现,100%自然光强对4种植物造成了强光伤害,导致质膜结构破损,叶绿体和线粒体数量显著减少,淀粉粒和嗜锇颗粒数量增加。综上可得,强光对4种植物造成的伤害远大于弱光伤害,4种植物光适能力的强弱的顺序为:吊竹梅>紫鸭跖草>‘花叶’水竹草>‘绿叶’水竹草。

不同光强下4种鸭跖草科植物的生物量分配、水分生理及光响应特征

以紫鸭跖草、‘花叶’水竹草、吊竹梅和‘绿叶’水竹草为试验材料,利用遮光网人工模拟5个光强梯度,研究不同光强对4种鸭跖草科植物生物量分配、水分生理以及光响应曲线特征的影响。结果表明:随光强的降低,4种植物的地上生物量均呈先升后降的趋势,并在遮光度25%至75%期间显著升高(P<0.05),除紫鸭跖草的总生物量无显著变化外,其他3种植物的总生物量也呈先升后降趋势;不同光强对4种植物的物质分配规律及冠根比的影响不同,但4种植物的茎贡献率均呈上升趋势;正午水势随光强的降低而增加,且与失水速率的变化趋势具有较高的一致性,其中紫鸭跖草和吊竹梅的失水速率较低;在不同光强处理下,4种植物的光响应曲线均呈现出随着光合有效辐射(PAR)的增加而先增加后趋于平缓的趋势;随着光强的降低,4种植物的最大净光合速率、表观量子效率和光饱和点均呈现出先升后降的趋势;紫鸭跖草和吊竹梅具有较高的最大净光合速率、表观量子效率、光饱和点以及较低的暗呼吸速率,且水分利用效率在不同处理间无显著差异,均表现出较高的水平。综上所述,4种植物在适当的弱光环境中(遮光度25%~75%),可以通过调整形态、物质分配规律及光响应特征的方式去更有效的利用弱光资源,但不同种植物的应对能力呈现出一定的差异性,其中紫鸭跖草和吊竹梅的光适应性较强。