外源抗坏血酸(AsA)对干旱与盐胁迫下唐古特大黄种子萌发的影响

为探究PEG-6000和NaCl溶液模拟干旱和盐胁迫对唐古特大黄种子萌发的影响,以及外源AsA对干旱和盐胁迫的缓解效应,本研究采用质量分数5%、10%、15%、20%、25%PEG-6000溶液和0.05、0.10、0.15、0.20、0.25 mol/L NaCl溶液培养唐古特大黄种子,筛选对种子萌发抑制作用最强的PEG-6000溶液和NaCl溶液浓度;同时,施加不同浓度的AsA,通过测定种子的发芽率、发芽势和发芽指数,揭示外源AsA对模拟干旱和盐胁迫下唐古特种子萌发的影响。结果表明,随着模拟干旱和盐胁迫的PEG-6000溶液和NaCl溶液浓度的增加,唐古特大黄种子的发芽率、发芽势、发芽指数等指标呈下降趋势,其中25%的PEG-6000和0.25 mol/L NaCl溶液对种子萌发的抑制作用最强(P<0.05);应用0.2、0.5、1.0 mmol·L^(-1) AsA处理25%PEG-6000溶液干旱胁迫的种子,发现T3组(施加25%PEG-6000和1.00 mmol·L^(-1) AsA)种子的发芽率、发芽势和发芽指数与CK2组(仅施加25%PEG-6000)相比,种子的发芽率、发芽势和发芽指数分别提高53.33%(P<0.05)、40.00%(P<0.05)和105.32%(P<0.01);利用0.2、0.5、1.0 mmol·L^(-1) AsA处理0.25 mol/L NaCl溶液盐胁迫的种子,发现T5组(施加0.25 mol/L NaCl和1.00 mmol·L^(-1) AsA)种子的发芽率、发芽势和发芽指数与CK5组(仅施加0.25 mol/L NaCl)相比,种子的发芽率、发芽势和发芽指数分别提高40.00%(P<0.05)、34.45%(P<0.05)和27.51%(P<0.05)。PEG-6000和NaCl溶液模拟干旱和盐胁迫对唐古特种子萌发有显著的抑制作用,外源AsA能促进PEG-6000和NaCl溶液模拟干旱和盐胁迫种子的萌发,起到良好的缓解干旱和盐胁迫作用,这为今后干旱和盐渍环境下唐古特大黄的引种驯化和人工栽培提供了重要技术支撑。

干旱胁迫对猕猴桃叶片及光合作用的影响

为探明猕猴桃在生长期对干旱胁迫的响应机制,以嫁接三年生“翠玉”猕猴桃为试材,调查研究了4个不同程度的干旱胁迫对猕猴桃叶片叶绿素含量、叶片光合指标、叶片生理性状及农艺性状的影响。结果表明:随胁迫程度的加深与胁迫时间的延长,猕猴桃叶片的叶绿素相对含量、净光合速率、蒸腾速率、干物质含量、失水率值均下降,叶片长宽比、叶面积均降低,猕猴桃叶片的受害率、叶片厚度有显著增加,抗坏血酸中在中度干旱胁迫也有显著增加。通过盆栽模拟干旱胁迫表明,猕猴桃植株在轻度干旱胁迫下可以一直维持基本生长需求,一旦胁迫超过轻度干旱胁迫后出现叶片黄化枯萎、脱落,而重度干旱胁迫15d则会出现各项指标降低。

枣和酸枣AsA积累特点及关键功能基因鉴定

【目的】分析枣和酸枣的抗坏血酸(ascorbic acid,AsA)积累差异特点。【方法】以金丝4号和泰山酸枣分别作为枣和酸枣的代表,研究不同发育阶段的AsA积累差异;以26个枣品种和42个不同酸枣类型为试材,测定枣和酸枣群体AsA含量,分析其中5个枣和5个酸枣不同类型果实的转录组数据,解析影响枣和酸枣抗坏血酸积累的关键基因;参考前期完成的白熟期和半红期枣果实在中度干旱胁迫和重度胁迫后果实转录组数据,研究果实干旱胁迫后,响应干旱逆境胁迫的AsA代谢关键基因。【结果】枣和酸枣各时期AsA含量积累曲线一致,均表现为白熟期达到最高,成熟期逐渐下降,且酸枣除幼果期外各时期AsA含量均高于栽培枣;枣和酸枣群体AsA含量测定表明,酸枣AsA平均含量显著高于栽培枣,且酸枣群体AsA含量变异丰富,而栽培枣AsA含量分布相对集中。热图聚类表明,基因LGalDH、MIOX4、GME-2、VTC2在酸枣中表达比在枣中丰富,为影响枣和酸枣AsA积累差异的重要候选基因;而AsA氧化基因APX1、APX2、APXT在栽培枣果实中更丰富。加权基因共表达网络分析(WGCNA)表明,AsA积累趋势和有机酸积累趋势一致,推测酸性环境影响AsA的稳定性。干旱胁迫后转录组数据表明,白熟期和半红期的枣果实在受到逆境胁迫后,均表现为MDAR5、MIOX4、MIOX1表达水平显著上调,推测肌醇代谢通路及再循环通路对干旱胁迫发挥重要作用。【结论】明确了枣和酸枣AsA积累特点,解析了影响枣和酸枣AsA积累差异的候选关键基因,提出酸性环境影响AsA积累的假设,明确了响应干旱胁迫的关键代谢通路;该研究为枣抗性品质育种、酸枣资源的挖掘利用提供分子基础。

水稻幼苗叶绿体保护系统对干旱的反应

干旱条件下水稻耐旱品种湘中籼２号比不耐旱品种湘早籼１２号具有较低的质膜相对透性、叶绿素含量降低较少，表明耐旱品种受伤害较轻，两个品种的抗坏血酸。过氧化物酶（ＡｓＡ－ＰＯＤ）均降低，但耐旱品种降低较少。耐旱品种的谷胱甘肽还原酶（ＧＲ）活性在干旱初期提高，不耐旱品种的则变化不大。０．０１ｍｍｏｌ／Ｌ的百草枯和０．１ｍｍｏｌ／Ｌ的Ｈ２Ｏ２亦能诱导耐旱品种的ＧＲ活性，但对不耐旱品种的ＧＲ活性不受影响，说明可能是干旱诱导的氧化胁迫诱导了ＧＲ活性。干旱条件下两品种的抗坏血酸（ＡｓＡ）和还原型谷胱甘肽（ＧＳＨ）含量均是先升后降，但耐旱品种提高幅度较大。结果表明，耐旱品种的叶绿体保护系统的活性比不耐旱品种的高。

不同抗性苹果砧木叶片抗坏血酸代谢对干旱胁迫的响应

以抗旱性强的苹果砧木新疆野苹果[Malus sieversii (Ledeb.) Roem.]和抗旱性弱的平邑甜茶[M.hupehensis (Panlp.) Reld.]叶片为试材,在20%PEG-6000模拟干旱胁迫条件下,研究了抗坏血酸(AsA)含量、氧化还原状态、合成和代谢相关酶活性对干旱胁迫的响应。结果显示,在正常水分条件下,新疆野苹果和平邑甜茶叶片间AsA含量及代谢相关酶活性差异不显著。干旱胁迫过程中,二者之间叶片AsA、谷胱甘肽(GSH)、总谷胱甘肽和总抗坏血酸含量变化趋势基本一致,但新疆野苹果叶片中的含量增加幅度明显大于平邑甜茶;且与平邑甜茶相比,新疆野苹果叶片具有较高的L-半乳糖酸-1,4-内酯脱氢酶(GalLDH)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性及AsA/DHA(脱氢抗坏酸)和GSH/GSSG(氧化型谷胱甘肽)比率。研究表明,干旱胁迫下,新疆野苹果能够维持较高的AsA合成和再生能力,并具有维持高AsA水平特性,这可能与其具有较强的抗旱性相关。

干旱胁迫下结缕草叶片抗坏血酸与相关生理指标变化的品种差异研究

通过盆栽试验,以日本结缕草与细叶结缕草为材料,研究了干旱胁迫下结缕草叶片AsA含量与相关生理指标的品种差异。结果表明,干旱胁迫下日本结缕草和细叶结缕草叶片中AsA含量与相关生理指标的动态变化规律基本相似,但品种间差异显著。干旱胁迫下2个品种的AsA含量和AsA/DHA均呈现先上升后下降的变化趋势,但日本结缕草下降的时间更早。干旱胁迫下叶片相对含水量、POD活性在2个品种中均呈下降趋势,但日本结缕草的下降趋势更明显,尤其在干旱胁迫后期。胁迫后日本结缕草叶绿素a与叶绿素b含量下降明显,而细叶结缕草变化不大。胁迫后两者的相对电导率和MDA含量均呈上升趋势,但日本结缕草增加的幅度更为显著。干旱胁迫后日本结缕草和细叶结缕草叶片Rubisco的含量均在第3天开始下降,胁迫后期日本结缕草Rubisco含量恢复到对照水平,而细叶结缕草Rubisco含量在胁迫后期显著高于对照。本研究结果表明,干旱胁迫下结缕草可以通过增加和维持叶片中AsA含量与POD活性来减缓Rubisco及叶绿素的降解,降低干旱胁迫对植株造成的氧化胁迫伤害程度,进而改善其抗旱能力。本研究结果进一步证实结缕草抗旱能力有品种差异,其中日本结缕草抗旱能力弱于细叶结缕草。

硅肥对干旱胁迫下冬小麦旗叶抗坏血酸-谷胱甘肽循环系统及产量的影响

为从抗坏血酸-谷胱甘肽循环的抗氧化角度提示硅元素的抗旱机理,以冬小麦品种豫麦49-198为材料,研究了硅肥对不同干旱胁迫(对照、轻度胁迫、重度胁迫)下小麦旗叶抗坏血酸-谷胱甘肽循环系统中关键基因表达、抗氧化物质含量及产量的影响。结果发现,在轻度和重度胁迫持续10d时,施用硅肥与不施用硅肥比较,小麦旗叶抗坏血酸分别提高了16.57%和8.39%,小麦旗叶中抗坏血酸-谷胱甘肽循环系统关键酶基因TaAPX、TaGR、TaGS相对表达量分别提高了60.23%、73.61%、11.35%和87.97%、25.70%、114.64%;在轻度胁迫和重度胁迫持续20d时,施用硅肥与不施用硅肥比较,小麦旗叶抗坏血酸含量分别提高了18.03%和6.81%,小麦旗叶中抗坏血酸-谷胱甘肽循环系统关键酶基因TaAPX、TaGR、TaGS相对表达量分别提高了124.54%、44.42%、56.80%和118.19%、41.42%、269.21%;小麦籽粒产量分别提高了29.23%和33.31%。以上结果说明,施用硅肥可以增强小麦旗叶抗坏血酸-谷胱甘肽循环系统功能,提高小麦植株的抗旱性,增加籽粒产量。

NaCl和PEG6000胁迫下枣组培苗中ZjAPX的表达

为了探索枣树遭遇盐、干旱胁迫时抗坏血酸过氧化物酶基因(ZjAPX)在抗氧化系统中的响应,以枣树组织培养植株为试材,进行了NaCl和PEG6000(模拟干旱)胁迫,观察受胁迫后植株外观形态变化,并从植株叶片中提取RNA进行反转录。根据ZjAPX的cDNA序列设计特异性引物,以反转录产物为模板,对ZjAPX基因在胁迫条件下的表达情况进行了定量分析。结果表明,ZjAPX基因受NaCl和PEG6000诱导表达,而且在一定浓度和时间范围内,随着浓度的增大和胁迫时间的延长表达量增高,说明ZjAPX基因参与了植株抵抗盐和干旱带来的伤害。

转GST和CAT1基因水稻根系抗氧化系统对干旱高温胁迫的响应(英文)

以携带谷胱甘肽转移酶(GST)和过氧化氢酶(CAT1)的转基因水稻和非转基因水稻(Oryza sativa L.)品种‘中花11’的根系为材料,比较分析了二者在PEG6000、38℃及PEG6000和38℃复合胁迫下抗氧化系统特别是抗坏血酸-谷胱甘肽循环系统的变化。结果显示,6%PEG处理时,转基因水稻的CAT、GST、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽还原酶(GR)和脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)的活性都显著高于非转基因水稻;38℃处理时,前者的CAT、GST、SOD和GR的活性则显著低于后者;6%PEG和38℃复合处理时,前者的CAT、GST、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和DHAR的活性也都显著高于后者,但前者的SOD和GR活性则显著低于后者。6%PEG诱导的转基因水稻根系的抗坏血酸氧还状态显著低于非转基因水稻,但二者的谷胱甘肽氧还状态无显著差异;而6%PEG和38℃同时处理时,转基因水稻的谷胱甘肽氧还状态则显著高于非转基因水稻,但二者的抗坏血酸氧还状态差异不显著。研究发现,干旱和高温复合胁迫时,转基因水稻和非转基因水稻的抗氧化组分的变化均不等于这2种单一胁迫的叠加;GST和CAT1基因的转入对水稻抗氧化系统内源功能相关组分尤其是抗坏血酸-谷胱甘肽循环系统产生了一定的影响,两种水稻的根系可能利用不同的抗氧化组分调节机制对这些胁迫做出应答。

Ca^(2+)和抗坏血酸对水分胁迫下杉木无性系生理特性的影响

为研究水分胁迫对杉木造成的伤害及外源物质对杉木抗旱性能的影响,采用人工模拟干旱胁迫下添加外源Ca2+和As A的方法,研究渗透胁迫下不同浓度Ca2+和As A对杉木幼苗质膜透性、MDA含量、可溶性糖含量和可溶性蛋白含量的影响。结果表明:水分胁迫严重影响叶片质膜系统的稳定和渗透调节物质的含量,造成杉木叶片质膜透性和MDA含量上升,可溶性糖含量先上升后下降,可溶性蛋白含量先上升再下降后又上升,均与对照达到极显著差异(P<0.01);适宜浓度的外源Ca2+和As A可保护质膜系统,抑制质膜透性增加,降低电导率和MDA含量,提高可溶性糖和可溶性蛋白含量,提高杉木幼苗的抗逆境能力,有效增强杉木的抗旱性。

三唑酮对大豆花期干旱胁迫下根系AsA-GSH循环的影响

为研究干旱胁迫下喷施三唑酮对大豆花期根系耐旱性的影响,以大豆品种南农99-6为材料,通过盆栽试验,在初花期喷施三唑酮后,开始干旱胁迫处理,土壤相对含水量逐渐降至45%,干旱持续21 d后复水,研究干旱胁迫下喷施三唑酮对大豆根系膜脂过氧化程度、活性氧和抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环系统的影响。结果表明:相较于第21天的干旱(D)处理,干旱喷施三唑酮(TD)处理使整个花期干旱胁迫下根系中MDA含量降低了18.75%;O-2·产生速率和H2O2含量分别减少了10.05%和8.55%。TD处理增加了整个花期干旱胁迫下APX和GR活性;干旱胁迫后期增加了MDHAR活性并延缓了GPX和DHAR活性的降低。TD处理的第21天的AsA和GSH含量分别高于D处理17.67%和18.12%。在干旱复水后7 d TD比D处理维持了较高的抗氧化酶活性和抗氧化剂含量。以上结果表明:喷施三唑酮提高了干旱胁迫下大豆根系中抗氧化酶的活性,增强了AsA和GSH的再生能力,增加了抗氧化物质的含量,促进了大豆根系中活性氧的清除,减轻了膜脂过氧化程度。而复水后较高的抗氧化酶活性和抗氧化剂,促进了根系向正常生理状态的恢复。因此TD处理增强了大豆的抗旱性。

外源H_(2)O_(2)对不同水分条件下垂盆草线粒体稳态、生长及品质的调控作用

目的为揭示外源H_(2)O_(2)叶面预处理对不同水分条件下垂盆草Sedum sarmentosum线粒体稳态、生长和黄酮类成分积累的调控作用。方法设置4个处理即适宜水分、适宜水分+1 mmol/L H_(2)O_(2)、干旱、干旱+1 mmol/L H_(2)O_(2)处理,测定不同处理垂盆草叶肉细胞超微结构及其线粒体抗氧化系统、垂盆草生长指标、生物量、指标性成分含量及多种体外抗氧化能力。结果在干旱胁迫条件下外源喷施1 mmol/L H_(2)O_(2)可以显著提高垂盆草线粒体超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)和抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)活性,显著降低线粒体超氧阴离子产生速率及丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量,减轻线粒体膜结构破坏。在干旱条件下叶片喷施H_(2)O_(2)处理的垂盆草鲜质量和干质量分别比干旱处理提高51.53%和38.78%,总黄酮、总酚含量分别提高13.37%和6.50%,但槲皮素和异鼠李素含量显著低于其他处理。适宜水分条件下喷施H_(2)O_(2)处理有利于提高生物量和异鼠李素含量。垂盆草ABTS、DPPH、OH·自由基清除能力与抗脂质过氧化能力均以适宜水分+喷施H_(2)O_(2)处理最高,干旱+喷施H_(2)O_(2)处理次之。结论喷施1 mmol/L H_(2)O_(2)可以缓解干旱胁迫对垂盆草的氧化伤害,维持线粒体稳态,提高垂盆草药材产量和品质,从而协调干旱逆境下垂盆草产量和品质之间的矛盾;适宜水分条件下喷施H_(2)O_(2)亦有助于提升垂盆草产量和品质。

水稻叶绿体抗坏血酸过氧化物酶在干旱和高盐胁迫中的作用

逆境条件下植物积累大量包括过氧化氢(H_2O_2)在内的活性氧。抗坏血酸过氧化物酶(APX)能分解H_2O_2,被认为在植物逆境胁迫中发挥着重要作用。水稻APX家族有8个成员,有关叶绿体APX7(基质型)、APX8(类囊体型)在逆境中的功能鲜见报道。本研究以从水稻T-DNA插入突变库中筛选出的Osapx7和Osapx8突变体为材料,在停止浇水和150 mmol·L-1NaCl处理14 d后,与野生型相比,Osapx7和Osapx8的生长均受到抑制,叶片萎蔫严重,但难以从直观上辨别出两者之间的区别。干旱条件下,与野生型相比,突变体植株叶片内H_2O_2含量升高,叶片DAB染色加深,叶绿素含量和相对水含量下降;而在150 mmol·L^(-1) NaCl条件下,突变体与野生型之间这些指标区别不大。除干旱条件下Osapx8的相对含水量低于Osapx7外,两者的形态与其他生理指标的变化基本相当。这些结果表明,水稻叶绿体APXs,特别是APX8在水稻对抗干旱逆境中发挥着重要的作用。

黄土高原冰草叶片抗坏血酸和谷胱甘肽合成及循环代谢对干旱胁迫的生理响应

通过盆栽实验,对干旱胁迫下黄土高原地区冰草(Agropyron cristatum)叶片的抗坏血酸和谷胱甘肽合成及循环代谢相关酶及物质含量进行了研究。结果表明:冰草可以通过增强叶片的抗坏血酸和谷胱甘肽合成及循环代谢酶:抗坏血酸过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶、脱氢抗坏血酸还原酶、单脱氢抗坏血酸还原酶、L-半乳糖酸-1,4-内酯脱氢酶和γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶活性,维持植物体内抗坏血酸和谷胱甘肽水平及氧化还原状态,从而抵御干旱造成的氧化胁迫。但叶片抗坏血酸和谷胱甘肽合成及循环代谢对不同水平干旱胁迫的响应,随胁迫时间的延长而不同。在胁迫24天以前,严重干旱下叶片的抗坏血酸和谷胱甘肽合成及循环代谢增强较显著;在胁迫24天后,由于该胁迫下植物所遭受的氧化胁迫较为严重,叶片中上述6种酶的活性均呈降低趋势。而在中度干旱下叶片抗坏血酸和谷胱甘肽合成及循环代谢相关的6种酶在整个胁迫过程中均保持较高的活性。这说明,冰草能够长时间有效地抵御中度干旱所造成的氧化胁迫,但只能在一定时间范围内有效地抵御严重干旱所造成的氧化胁迫,胁迫时间延长则会降低其抵御严重干旱的能力。

干旱胁迫对沙芥和斧形沙芥抗坏血酸含量及其代谢相关酶的影响

以沙芥和斧形沙芥为试材,采用盆栽控水干旱法,研究不同干旱胁迫强度对其根和叶的抗坏血酸含量及其代谢相关酶活性的影响,探讨沙芥属植物抗坏血酸代谢对干旱胁迫的响应机制,揭示沙芥属植物抗坏血酸代谢方面的抗旱机理,评价沙芥和斧形沙芥抗旱性强弱。实验结果表明:随着干旱胁迫强度的加剧,沙芥和斧形沙芥的根和叶中抗坏血酸(ASA)、总抗坏血酸(T-ASA)含量均先增加后减少,脱氢抗坏血酸(DHA)、谷胱甘肽(GSH)、氧化型谷胱甘肽(GSSG)以及总谷胱甘肽(T-GSH)含量逐渐增加, ASA/DHA、GSH/GSSG比值逐渐降低; ASA合成途径的L-半乳糖脱氢酶(GalDH)和L-半乳糖-1,4-内酯脱氢酶(GalLDH)以及再生途径的脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)、抗坏血酸氧化酶(AAO)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性均先升高后降低。不同干旱胁迫下斧形沙芥根和叶中ASA含量、GalLDH、MDHAR活性以及叶中GSH含量、GalDH、GR活性和根中DHAR活性均高于沙芥,根中GSH含量、GalDH、AAO、GR活性和叶中DHAR、AAO活性均与沙芥相近,说明干旱胁迫下斧形沙芥能够维持较高的ASA合成和再生能力,其抗坏血酸代谢能清除更多的活性氧物质,抗旱性强于沙芥。