RNAi-mediated suppression of the abscisic acid catabolism gene Os ABA8ox1 increases abscisic acid content and tolerance to saline–alkaline stress in rice(Oryza sativa L.)

Saline–alkaline(SA) stress is characterized by high salinity and high alkalinity(high p H), which severely inhibit plant growth and cause huge losses in crop yields worldwide. Here we show that a moderate elevation of endogenous abscisic acid(ABA) levels by RNAi-mediated suppression of Os ABA8 ox1(Os ABA8 ox1-kd), a key ABA catabolic gene, significantly increased tolerance to SA stress in rice plants. We produced Os ABA8 ox1-kd lines in two different japonica cultivars, Dongdao 4 and Nipponbare. Compared with nontransgenic control plants(WT), the Os ABA8 ox1-kd seedlings accumulated 25.9%–55.7% higher levels of endogenous ABA and exhibited reduced plasmalemma injury, ROS accumulation and Na;/K;ratio, and higher survival rates, under hydroponic alkaline conditions simulated by 10, 15, and 20 mmol L-1 of Na;CO;. In pot trials using SA field soils of different alkali levels(p H 7.59, 8.86, and 9.29), Os ABA8 ox1–kd plants showed markedly higher seedling survival rates and more vigorous plant growth, resulting in significantly higher yield components including panicle number(85.7%–128.6%), spikelets per panicle(36.9%–61.9%), branches(153.9%–236.7%), 1000–kernel weight(20.0%–28.6%), and percentage of filled spikelets(96.6%–1340.8%) at harvest time. Under severe SA soil conditions(p H = 9.29, EC = 834.4 μS cm-1),Os ABA8 ox1-kd lines showed an 194.5%–1090.8% increase in grain yield per plant relative to WT plants.These results suggest that suppression of Os ABA8 ox1 to increase endogenous ABA levels provides a new molecular approach for improving rice yield in SA paddies.

Nucleus-Encoded Thylakoid Protein,OsY3IP1,Confers Enhanced Tolerance to Saline and Alkaline Stresses in Rice

Abiotic stress confers serious damage to the photosynthetic machinery,often resulting in plant growth inhibition.Hypothetical chloroplast open reading frame 3(Ycf3)-interacting protein 1(Y3IP1)is a nucleus-encoded thylakoid protein and plays an essential role in the assembly of photosystem I.The full-length cDNA over-expresser(FOX)gene-hunting system is an approach using systemically generated gain-of-function mutants.Among the FOX-rice lines,a line CE175 overexpressing rice Y3IP1gene(Os Y3IP1)displayed less inhibition of root growth under saline(NaCl)stress.The expression of Os Y3IP1 was up-regulated under saline and alkaline(Na2CO3)stresses in the rice variety Kitaake.After saline and alkaline treatments,transgenic Kitaake overexpressing OsY3IP1-GFP(OsY3IP1-GFPox/Kit)displayed higher levels of chlorophyll content compared to Kitaake.Under the stress conditions,the maximum quantum yield of photosystem II photochemistry levels was higher in OsY3IP1-GFPox/Kit than in Kitaake.The increased tolerance conferred by OsY3IP1 overexpression correlated with reduced reactive oxygen species accumulation.Our data provide new insights into the possible role of OsY3IP1 in the pathway suppressing photooxidative damage under stress conditions.These features can be further exploited to improve saline and alkaline tolerances of rice plants in future.

The soybean GmPUB21-interacting protein GmDi19-5 responds to drought and salinity stresses via an ABA-dependent pathway

Drought-induced protein 19(Di19) is a Cys2/His2 zinc-finger protein that functions in plant growth and development and in tolerance to abiotic stresses.Gm PUB21,an E3 ubiquitin ligase,negatively regulates drought and salinity response in soybean.We identified potential interaction target proteins of Gm PUB21by yeast two-hybrid c DNA library screening,Gm Di19-5 as a candidate.Bimolecular fluorescence complementation and glutathionine-S-transferase pull-down assays confirmed the interaction between Gm Di19-5 and Gm PUB21.Gm Di19-5 was induced by Na Cl,drought,and abscisic acid(ABA) treatments.Gm Di19-5 was expressed in the cytoplasm and nucleus.Gm Di19-5 overexpression conferred hypersensitivity to drought and high salinity,whereas Gm Di19-5 silencing increased drought and salinity tolerance.Transcripts of ABA-and stress response-associated genes including Gm RAB18 and Gm DREB2A were downregulated in Gm Di19-5-overexpressing plants under drought and salinity stresses.ABA decreased the protein level of Gm Di19-5 in vivo,whereas Gm PUB21 increased the decrease of Gm Di19-5 after exogenous ABA application.The accumulation of Gm PUB21 was also inhibited by Gm Di19-5.We conclude that Gm PUB21 and Gm Di19-5 collaborate to regulate drought and salinity tolerance via an ABA-dependent pathway.

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。

盐碱胁迫下苹果矮化砧木M9-T337对外源柠檬酸(CA)的响应

【目的】探究不同浓度外源柠檬酸(CA)对盐碱胁迫下苹果(砧木)幼苗生理特性的影响。【方法】以1年生苹果砧木M9-T337为试材,采用盆栽试验法,设置清水浇灌(CK1)、盐碱胁迫(CK2)、盐碱胁迫+0.2 mmol·L^(-1)CA(T1)、盐碱胁迫+0.6 mmol·L^(-1)CA(T2)、盐碱胁迫+1.0 mmol·L^(-1)CA(T3)、盐碱胁迫+1.4 mmol·L^(-1)CA(T4)6个处理,测定各处理叶片的光合荧光参数、叶绿素含量、根系形态、相对电导率(REC)、Na^(+)含量、K^(+)含量、抗氧化酶活性和渗透调节物质含量,并结合主成分分析对结果进行综合分析。【结果】喷施不同浓度柠檬酸可有效降低盐碱胁迫下M9-T337叶片电导率(REC)、胞间二氧化碳浓度(C_(i))以及Na^(+)含量的升高幅度,显著降低叶片相对含水量(RWC)、根系活力、根鲜质量比、叶绿素a(Chl a)含量、叶绿素b(Chl b)含量、叶绿素a+b(Chla+b)含量、净光合速率(P_(n))、气孔导度(G_(s))、蒸腾速率(T_(r))、初始荧光(F_(0))、最大荧光(F_(m))、光化学淬灭系数(qP)、非调节性能量耗散Y(NO)、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性与过氧化物酶(POD)活性的下降幅度,以及显著增加脯氨酸(Pro)含量,并在T3处理下达到峰值;根据主成分得分排名可知,外源CA对M9-T337盐碱胁迫缓解能力由高到低为:CK1>T3>T2>T4>T1>CK2。【结论】1.0 mmol·L^(-1)的外源CA可更好地增强盐碱胁迫下M9-T337的光合能力,提高抗氧化酶活性,增强生物膜的稳定性以及促进Na^(+)外排、K^(+)区隔化和抑制K~+外排,从而起到缓解盐碱胁迫的作用。

Research progress on plant tolerance to soil salinity and alkalinity in sorghum

Sorghum is an important source of food, feed and raw material for brewing, and is expected to be a promising bioenergy crop. Sorghum is well known for its strong resistance to abiotic stress and wide adaptability, and salt tolerance is one of its main characteristics. Increasing sorghum planting acreage on saline-alkalien land is one way to effectively use this kind of marginal soil. In this paper, domestic and overseas research on plant tolerance to soil salinity and alkalinity in sorghum, including salt-tolerant genetics and breeding, physiology, cultivation, and identification of tolerant germplasms, are reviewed. Suggestions for further studies on salinity and alkalinity tolerance in sorghum are given, and the prospects for sorghum production in saline-alkalien land are discussed.

外源γ-氨基丁酸对盐碱胁迫下甜瓜种子萌发的影响

以盐碱敏感甜瓜(Cucumis melo L.)"一品天下208"种子为材料,研究摩尔浓度50 mmol/L在盐碱胁迫条件下(NaCl、Na_2SO_4、NaHCO_3和Na_2CO_3按摩尔比1∶9∶9∶1),不同外源γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)摩尔浓度0、5、10、50 mmol/L浸种处理对甜瓜种子发芽指标及胚根内抗氧化酶活性和GABA代谢的影响。结果表明:盐碱胁迫显著抑制了甜瓜种子的萌发与胚根和胚芽的生长;不同摩尔浓度GABA浸种处理部分缓解了盐碱胁迫对甜瓜种子萌发的抑制作用。5 mmol/L GABA浸种处理能显著增加胚根内超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性;10 mmol/L GABA浸种处理能显著提高可溶性蛋白质含量及内源GABA含量和谷氨酸脱羧酶(glutamate decarboxylase,GAD)活性;50 mmol/L GABA浸种处理能显著提高种子的发芽率、发芽势、活力指数、总鲜质量、胚根和胚芽长,并且能提高过氧化物酶(peroxidase,POD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)和GABA转氨酶(GABA transaminase,GABA-T)活性,且显著降低丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量。不同摩尔浓度GABA浸种处理效果有差别,但总体而言50 mmol/L GABA浸种有利于缓解盐碱胁迫对甜瓜种子萌发的抑制作用,提高甜瓜种子耐盐碱能力。

盐碱胁迫对骏枣养分吸收、积累及运转的影响

为揭示基于树体养分吸收、利用与积累特征的骏枣耐盐碱适应性生理机制,通过测定不同浓度盐碱处理下10年生骏枣各器官中N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、Na等矿质元素的含量,分析养分在骏枣不同器官中的吸收、积累与运输分配特征。结果表明:矿质离子在盐碱胁迫下主要集中在主根、多年生枝,有无盐碱胁迫时Na^(+)都主要聚集在主根中,K+浓度在叶片中最高,可以保持较高的K+/Na^(+)。在低浓度盐碱胁迫(60 mmol·L^(-1))下Mg、Ca的运输能力增强;高浓度盐碱胁迫(180 mmol·L^(-1))下须根至叶片的Mg、Ca运输能力分别显著下降44.7%和33.1%,叶片中Ca^(2+)/Na^(+)、Mg^(2+)/Na^(+)值分别显著降低72.8%和71.6%,但仍大于1;其他器官中K+/Na^(+)、Ca^(2+)/Na^(+)、Mg^(2+)/Na^(+)保持稳定且大于1。相较于CK,高浓度盐碱胁迫下当年生枝中的Mn、Fe含量与多年生枝中的Mg含量分别升高了14.01%、11.11%、10.52%,Cu、Zn、Mn、Fe在须根中的含量分别升高了117.53%、25.65%、84.98%、26.19%,主根中N、P、Zn、Mn、Fe、Ca的含量分别下降了23.07%、15.38%、80.48%、49.58%、8.82%、30.44%。结果表明成年骏枣树的盐适应机制主要是通过根对Na^(+)的聚积作用,以及叶对K、Mg和Ca的选择性吸收能力增强来实现的。

遮荫对盐胁迫下油葵生长和光合生理的影响

盐碱地光伏系统下作物生长受到盐分和遮荫的双重影响,研究双重逆境下作物的生理响应对该系统内作物种植有重要指导意义。本研究以油葵(Helianthus annuus L.)为试验材料,采用盆栽试验,设3个盐分水平(在初始含盐量的基础上外加NaCl含量0 g·kg^(−1)、3 g·kg^(−1)和5 g·kg^(−1))和4个遮荫水平(0%、30%、60%和90%),探究遮荫对盐胁迫下油葵生长、光合特性、叶片解剖结构、生物量积累和分配及籽粒产量等的影响,为盐碱地光伏系统下开展作物种植提供理论依据。结果表明,不同盐分水平下,与不遮荫(遮荫水平0%)处理相比,遮荫会破坏油葵叶片光合反应中心,降低光能转换效率,减小叶片厚度和栅栏组织层,减少光合产物积累,进而抑制茎粗和花盘的生长,影响光合产物分配方向,最终降低籽粒产量;但适度遮荫下油葵会通过增加株高、增大叶面积、提高核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco酶)和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC酶)活性等方式提高叶片的光捕获能力,促进光合作用进行。不同遮荫水平下,与无盐分处理相比,轻(3 g·kg^(−1)NaCl)、重(5 g·kg^(−1)NaCl)度盐胁迫均会降低油葵的光合效率,抑制株高、茎粗、花盘和叶片的生长,减少光合产物的积累,最终降低籽粒产量,且不同盐胁迫浓度下油葵生长和光合生理特性在不同遮荫水平的变化规律不一致。其中,30%遮荫水平能显著提高轻度盐胁迫下油葵叶片的Rubisco酶和PEPC酶活性,减小叶片厚度,增大栅栏组织层,提高水分利用效率,进而提高油葵光合效率,促进油葵生长。研究表明弱光环境下油葵会通过改变自身形态、光合酶活性、光合产物分配等方式来应对环境胁迫,且遮荫能在一定程度上缓解盐胁迫对油葵造成的负面影响。其中,30%遮荫水平对缓解轻度盐胁迫引起的油葵光合能力降低和生长抑制的效果较好。

盐碱胁迫对两个葡萄品种光合作用-光响应特性的影响

在3种不同盐碱胁迫:低度、中度、重度盐碱胁迫条件下,分析了葡萄品种"克瑞森"和"青提"2a生叶片的光合作用-光响应特性、叶绿素含量及长势情况。结果表明:"克瑞森"、"青提"光合作用-光响应曲线符合非直角双曲线模型。盐碱胁迫没有降低2个葡萄品种的光合能力,而是增强其光合能力,表观量子效率AQY值的上升表明盐碱胁迫下2个葡萄品种对光的响应敏感性较强,对弱光的利用能力较高。净光合速率(Pn)、暗呼吸速率(Rd)、叶绿素含量及长势情况说明"青提"较"克瑞森"具有更强的盐碱适应性能力。同时,2种葡萄在受到盐碱胁迫后其净光合速率的降低不是由于气孔的关闭引起CO2供应不足造成的,而是受强光下光抑制的加强等非气孔限制因素的影响,包括叶肉阻力增大、羧化酶活性和RuBP再生速率降低等。

盐碱胁迫对M-81E甜高粱种子萌发及幼苗生长的影响

以M-81E甜高粱为材料,分别用0.3%～2.4%的NaCl溶液和pH值7.0～9.6的NaOH溶液对其种子进行单盐、碱胁迫,测定其发芽率,并用0.3%～0.9%的NaCl溶液,pH值7.0～9.6的NaOH溶液对其苗期进行盐碱混合胁迫处理,测定其存活率、相对生长率、相对含水量、束缚水含量、叶绿素含量。结果表明:M-81E甜高粱种子耐单盐、单碱胁迫能力极强;M-81E甜高粱种子发芽率与盐质量分数相关极显著,发芽率随着盐质量分数下降而下降,耐盐极限为1.8%～2.1%;在pH值7.0～9.6时,M-81E甜高粱种子发芽率与碱度相关不显著。M-81E甜高粱苗期耐盐碱能力很强,在盐质量分数0.9%、pH值9.0胁迫下苗期存活率很高,达94.44%;相对生长率、叶绿素含量、相对含水量随盐碱度增强而降低,且盐碱混合胁迫越强下降越快;束缚水含量随盐碱度增强而增高,且盐碱混合胁迫使束缚水含量增加更快;相关分析表明,随盐质量分数升高高粱各指标与pH值相关指数增大,相关性增强;盐碱胁迫影响幼苗生长,盐碱胁迫之间具有协同效应。

拟南芥磷脂酸荧光探针的构建及应用

【目的】磷脂酸(PA)是甘油脂生物合成的前体,又是参与植物生长发育调节和各种逆境响应的重要信使物质,然而目前对植物细胞中PA含量动态变化的了解十分有限。本研究试图构建一种能有效监测植物细胞PA含量变化的荧光探针,并用之测定盐碱胁迫过程中胞内PA含量的变化。【方法】将Spo20p蛋白中高度专一的PA结合域相对应的核苷酸序列与绿色荧光蛋白基因融合,经遗传转化获得携带该融合基因的转基因拟南芥Arabidopsisthaliana株系,其表达受组成型启动子UBQ10驱动,产生的融合蛋白成为专一结合PA的荧光探针。随后,运用该荧光探针监测盐碱胁迫下胞内PA含量的变化。【结果】构建获得7个不同的纯合、单插入位点转基因拟南芥株系。实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析显示:不同株系中融合基因的表达量存在差异。不同浓度外源PA处理试验显示:随着表达量的升高,PA探针可有效监测到2μmol·L^(-1) PA处理根尖10 min后细胞中PA含量的变化;而当PA探针表达量较低时,对PA监测灵敏度显著下降,表明在一定程度上荧光探针对PA监测的灵敏度与其表达量相关联。运用PA荧光探针发现:盐碱胁迫处理根尖5 min即可诱导质膜上或胞内PA的积累,暗示PA在植物早期盐碱胁迫响应中可能产生重要作用。【结论】本研究构建了一种可对细胞内PA含量进行有效监测的荧光探针,该探针可用于监测植物盐碱胁迫早期响应过程中胞内PA水平的变化,从而为早期逆境响应研究提供新工具。

转GsCa^(2+)-ATPase基因大豆主要农艺性状调查与分析

为对转基因大豆新株系的主要农艺性状进行科学评价,对已获得耐盐碱性状显著的转GsCa2+-ATPase基因大豆的3个株系HF50-CA-1、HF55-CA-1、HF55-CA-2的T3植株进行种子萌发率、种子落粒性、产量性状、品质性状和形态性状的调查与分析。结果表明:在种子萌发率、种子落粒性、形态性状和产量性状上,3个转基因大豆株系与对照相比无显著差异。在品质性状上,3个转基因株系的蛋白含量与对照差异不显著。表明没有因导入耐盐碱基因而导致上述性状产生不良变化。油分含量与对照相比,株系HF50-CA-1和HF55-CA-1分别显著下降1.01%和0.56%,而HF55-CA-2株系则差异不显著。

亚麻类萌发素蛋白基因LuGLP1-13的克隆及表达分析

类萌发素蛋白(Germin-like proteins,GLPs)是一类防御应答蛋白,在植物抗病过程中发挥重要作用。前期研究工作发现一个类萌发素蛋白基因(Lus10003267)在亚麻盐碱胁迫下数字基因表达谱(DGE)数据中显著上调,推测该基因可能与亚麻盐碱应答胁迫有关。本研究利用亚麻Lus10003267基因序列和RT-PCR方法克隆了亚麻类萌发素蛋白基因,命名为LuGLP1-13,其CDS长687bp,编码228个氨基酸。生物信息学分析表明,该蛋白质分子量为24.3ku,等电点为5.77,不稳定系数为23.64,是一种较稳定的酸性蛋白。该蛋白具有信号肽序列,是一种胞外分泌蛋白。多序列比对及进化分析表明,该蛋白具有典型的GLPs家族特征,与蓖麻、毛果杨及胡杨的GLPs家族蛋白亲缘关系相对最近。荧光定量PCR结果表明,亚麻Lu GLP1-13基因在盐碱胁迫下被显著诱导表达(尤其在碱性盐胁迫下),推测该基因可能参与亚麻应答盐碱胁迫的过程,这一结果为进一步研究亚麻LuGLP1-13基因的功能和耐盐碱分子机制提供了理论依据。

青海湖裸鲤颗粒蛋白基因克隆及其参与盐碱适应机制研究

【目的】探究青海湖裸鲤颗粒蛋白A基因(GrnA)和颗粒蛋白B基因(GrnB)的生物学功能,为揭示颗粒蛋白(Grn)在青海湖裸鲤耐盐碱过程中的作用机制提供理论依据。【方法】以青海湖裸鲤为研究对象,通过RACE和PCR克隆青海湖裸鲤GrnA基因cDNA序列和GrnB基因编码区(CDS)序列,利用实时荧光定量PCR检测青海湖裸鲤GrnA和GrnB基因在各组织中的表达情况及在盐碱耐受过程中的表达变化,并分析二者与成骨分化特异性转录因子基因(Runx2)和补体基因C8g间的相关性。【结果】青海湖裸鲤GrnA基因cDNA序列全长653 bp,其开放阅读框(ORF)465 bp,共编码159个氨基酸残基;青海湖裸鲤GrnB基因CDS序列长1560 bp,共编码519个氨基酸残基。青海湖裸鲤与银鲫的GrnA氨基酸序列相似性高达89.61%,基于GrnA氨基酸序列相似性构建的系统发育进化树显示青海湖裸鲤与鲤和鲫的亲缘关系较近;青海湖裸鲤与多鳞白甲鱼的GrnB氨基酸序列相似性高达89.69%,基于GrnB氨基酸序列相似性构建的系统发育进化树显示青海湖裸鲤与多鳞白甲鱼和虎皮鱼的亲缘关系较近。GrnA和GrnB基因在青海湖裸鲤不同组织中均有表达,且以脾脏中的相对表达量最高,显著高于其他组织(P<0.05,下同)。青海湖裸鲤鳃组织中的GrnA基因对盐胁迫浓度增加的响应速度最快,其次是脾脏和肾脏;GrnB基因则表现为在肾脏中的响应速度最快,其次是脾脏和鳃组织,但在鳃组织中能持续响应。在碱胁迫下,青海湖裸鲤GrnA基因在3个组织中呈不规律性表达变化;GrnB基因表现为在鳃组织中的响应最强,其次是肾脏。在盐碱混合胁迫下,GrnA基因在鳃组织中的响应强于脾脏,在肾脏中也有响应;GrnB基因在鳃组织中最先响应盐碱混合胁迫,其次是肾脏和脾脏。在青海湖裸鲤鳃组织中,GrnA和GrnB基因在盐胁迫或碱胁迫下与Runx2基因呈正相关;在脾脏中,GrnA基因与C8g基因在盐胁迫下呈极显著正相关(P<0.01),碱胁迫下GrnA和GrnB基因与C8g基因呈正相关。【结论】青海湖裸鲤GrnA和GrnB基因除了在脾脏中高表达外,在鳃组织和肾脏中也有相应表达,参与青海湖裸鲤的盐碱适应过程,且表现为GrnA基因对盐胁迫的响应更明显,而GrnB基因对碱胁迫的响应更明显。此外,青海湖裸鲤GrnA和GrnB基因在鳃组织中可能是通过调控Runx2基因影响鳃弓的生物矿化过程,在脾脏中可能是通过激活免疫调节过程,共同协助青海湖裸鲤适应高盐碱环境。

γ-氨基丁酸对盐碱胁迫下甘草种子萌发的影响

为提高甘草种子及幼苗的耐盐碱性,本实验采用培养皿纸上发芽法,以甘草种子(Glycyrrhiza uralensis Fisch.)为试验材料,研究γ-氨基丁酸(GABA)对盐、碱和盐碱胁迫下甘草种子萌发特性和抗氧化酶活性的影响。结果表明,0.1 mmol·L^(-1)的GABA显著提高盐胁迫下种子的活力指数,促进胚轴长度;0.2 mmol·L^(-1)的GABA可有效提高碱胁迫下种子的发芽势,0.5 mmol·L^(-1)的GABA提高胚根长;盐碱胁迫下,胚根和鲜重在0.3 mmol·L^(-1)的GABA处理下显著增加。GABA也可显著提高3种胁迫下的抗氧化酶活性,其中,0.05 mmol·L^(-1)的GABA可显著提高3种胁迫下的过氧化物酶(POD)活性。0.2 mmol·L^(-1)的GABA提高盐胁迫下超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性。0.3 mmol·L^(-1)的GABA提高碱和盐碱胁迫下的CAT活性,0.5 mmol·L^(-1)的GABA可提高其SOD活性。综上,GABA可通过提高种子发芽势、活力指数和抗氧化酶活性来缓解盐碱胁迫对甘草种子萌发的影响,提高甘草幼苗的耐盐碱能力。

Eco-physiological Characteristics of Alfalfa Seedlings in Response to Various Mixed Salt-alkaline Stresses

Soil salinization and alkalization frequently co-occur in nature, but little is known about the mixed effects of salt-alkaline stresses on plants. An experiment with mixed salts （NaCI, Na2SO4, NaHCO3 and Na2CO3） and 30 salt-alkaline combinations （salinity 24-120 mmollL and pH 7.03-10.32） treating Medicago sativa seedlings was conducted. The results demonstrated that salinity and alkalinity significantly affected total biomass and biomass components of seedlings. There were interactive effects of salt composition and concentration on biomass （P 〈 0.001）. The interactions between salinity and alkalinity stresses led to changes in the root activity along the salinity gradient （P 〈 0.001）. The effects of alkalinity on seedling survival rate were more significant than those of salinity, and the seedlings demonstrated some physiological responses （leaf electrolyte leakage rate and proline content） in order to adapt to mixed salt-alkaline stresses. It was concluded that the mixed salt-alkaline stresses, which differ from either salt or alkali stress, emphasize the significant interaction between salt concentration （salinity） and salt component （alkalinity）. Further, the effects of the interaction between high alkalinity and salinity are more severe than those of either salt or alkali stress, and such a cooperative interaction results in more sensitive responses of ecological and physiological characteristics in plants.

Comparative Effects of Salt Stress and Extreme pH Stress Combined on Glycinebetaine Accumulation,Photosynthetic Abilities and Growth Characters of Two Rice Genotypes

Glycinebetaine （Glybet） accumulation, photosynthetic efficiency and growth performance in indica rice cultivated under salt stress and extreme pH stress were investigated. Betaine aldehyde dehydrogenase （BADH） activity and Glybet accumulation in the seedlings of salt-tolerant and salt-sensitive rice varieties grown under saline and acidic conditions peaked after treatment for 72 h and 96 h, respectively, and were higher than those grown under neutral pH and alkaline salt stress. A positive correlation was found between BADH activity and Glybet content in both salt-tolerant （P=0.71） and salt-sensitive （P=0.86） genotypes. The chlorophyll a, chlorophyll b, total chlorophyll and total carotenoids contents in the stressed seedlings significantly decreased under both acidic and alkaline stresses, especially in the salt-sensitive genotype. Similarly, the maximum quantum yield of PSII （Fv/Fm）, photon yield of PSII （ФPSII）, non-photochemical quenching （NPQ） and net photosynthetic rate （Pn） in the stressed seedlings were inhibited, leading to overall growth reduction. The positive correlations between chlorophyll a content and Fv/Fm, total chlorophyll content and ФPSII, and Pn as well as Pn and leaf area in both salt-tolerant and salt-sensitive genotypes were found. Saline acidic and saline alkaline soils may play a key role affecting vegetative growth prior to the reproductive stage in rice plants.

氮素与盐碱胁迫互作对羊草-丛枝菌根共生体根系离子与有机酸含量的影响

为明确氮沉降与盐碱胁迫互作对羊草—丛枝菌根共生体根系渗透调节与离子转运的影响,利用盆栽试验分析了羊草根系中无机离子与有机酸含量的变化。结果表明:随着盐、碱胁迫浓度的增加,羊草根中积累了大量的Na^+,Ca^(2+)和Mg^(2+),并抑制了对K^+的吸收,与此同时盐胁迫下积累了大量的Cl^-来维持根部的渗透与离子平衡,而碱胁迫下Cl^-含量变化不大。接种AM真菌一定程度上降低了Na^+的积累,并缓解了K^+含量的降低,提高NO^-_3含量从而改善羊草根部的离子平衡。在氮沉降下,Na^+含量有所增加,且K^+含量降低,使羊草—丛枝菌根共生体对盐碱胁迫抵抗能力减弱。盐胁迫对羊草根中有机酸含量变化影响很小,而碱胁迫则使有机酸含量大幅提高,接种AM真菌使羊草根中有机酸含量呈下降趋势。上述研究结果表明,接种AM真菌可以显著提高羊草根的抗盐碱能力,而氮沉降的增加对丛枝菌根共生体的耐盐碱能力产生了一定程度的削弱,且铵态氮抑制作用更为显著。研究结果为探求羊草—丛枝菌根共生体对氮沉降及盐碱胁迫的响应和反馈提供一定的理论依据。

急性低盐度胁迫对可口革囊星虫存活、Na^+/K^+-ATP酶及磷酸酶活力的影响

为探讨低盐度急性胁迫对可口革囊星虫(Phascolosoma esculenta)的影响规律,研究可口革囊星虫对急性低盐度胁迫的响应机制,本试验先通过急性毒性试验确定可口革囊星虫96 h 内对低盐度的耐受范围,再选取96 h 最小死亡率盐度,研究该盐度急性胁迫下可口革囊星虫(平均体质量0.85±0.07 g)体质量、体壁含水量、Na^+/K^+-ATP 酶活力以及酸碱磷酸酶活力在96 h 内的动态变化。结果表明:在本试验盐度3.0~7.0 范围内,可口革囊星虫24 h 的最大死亡率盐度是3.0,可口革囊星虫96 h 的最小死亡率盐度为7.0;可口革囊星虫死亡率随盐度降低逐渐升高,但相同盐度下随着时间延长,可口革囊星虫死亡率基本不变,可口革囊星虫96h 内能耐受的最低盐度是7.0;在低盐度7.0 胁迫下,可口革囊星虫体质量和体壁含水量在12 h 内显著增大(P<0.05), 12 h 后趋于平稳(P>0.05);Na^+/K^+-ATP 酶活力也在6 h 内显著升高至最大值(P<0.05), 6 h 至12h 又显著降低(P<0.05),此后稳定在高于对照组水平;酸性磷酸酶和碱性磷酸酶活力变化趋势与Na^+/K^+-ATP 酶活力类似,均是先显著升高(P<0.05)后显著降低(P<0.05),最后稳定在高于对照组水平。以上研究表明,可口革囊星虫能够通过Na^+/K^+-ATP 酶、酸碱磷酸酶等渗透和免疫相关的生理调节机制,迅速响应低盐度环境,其对低盐度有很强的适应力和耐受力。