外源褪黑素对养分胁迫下苹果砧木幼苗氮代谢相关酶活性及基因表达的影响

【目的】探究外源褪黑素对养分胁迫下苹果砧木幼苗内源褪黑素合成、氮代谢关键酶活性及氮代谢和氮转运相关基因表达的影响。【方法】水培试验材料为7~8片叶的平邑甜茶(Malus hupehensis Rehd.)幼苗。幼苗在1/2 Hoagland营养液中生长12天,然后分为两组,一组营养液中添加褪黑素(0.1μmol/L),一组不添加作为对照。第15天时,两组幼苗的营养液浓度又分为1/2和1/20 Hoagland营养液两个养分水平,形成4个处理:1/2 Hoagland营养液(CK)、1/2 Hoagland营养液+0.1μmol/L褪黑素(MCK)、1/20 Hoagland营养液(ST)、1/20 Hoagland营养液+0.1μmol/L褪黑素(MST)。第35天时(处理20天),取平邑甜茶幼苗叶片和根系样品,测定褪黑素含量、氮代谢相关酶活性、褪黑素合成关键酶和氮转运代谢相关基因的相对表达量。【结果】与CK相比,养分胁迫(ST)上调了平邑甜茶幼苗叶片中褪黑素合成相关基因MdTDC、MdT5H、MdAANAT和MdASMT的表达,显著增加了内源褪黑素含量,降低了幼苗叶片及根中的硝酸还原酶(NR)、亚硝酸还原酶(NiR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、Fd-谷氨酸合成酶(Fd-GOGAT)和NADH-谷氨酸合成酶(NADH-GOGAT)活性(P<0.05),下调了5个氮代谢相关基因NR、NiR、GS、Fd-GOGAT和NADH-GOGAT的表达量,但上调了叶片中氮转运基因MdNRT1.1、MdNRT2.5、MdNRT2.7、MdAMT1.2、MdAMT1.5和MdAMT2.1的表达量。与ST相比,MST处理苹果幼苗叶片中4个褪黑素合成基因的表达上调,内源褪黑素含量显著升高了3.10%(P<0.05),叶片中NR、NiR、GS和Fd-GOGAT活性分别升高65.62%、51.49%、59.63%和17.53%,根系中NiR、GS和Fd-GOGAT活性分别显著升高19.52%、52.09%和12.72%;叶片中5个氮代谢相关基因NR、NiR、GS、Fd-GOGAT和NADH-GOGAT的表达水平显著升高至ST处理的2.16、2.08、2.22、1.71和1.19倍,根系中4个氮代谢相关基因NiR、GS、Fd-GOGAT和NADH-GOGAT表达水平升高至ST处理的1.31、1.41、1.74和1.54倍,并显著上调了苹果幼苗叶片中氮转运基因MdNRT2.4、MdNRT2.5、MdNRT2.7、MdAMT1.2和MdAMT2.1的表达水平。【结论】养分胁迫下,平邑甜茶幼苗通过上调褪黑素合成相关基因表达水平提高内源褪黑素含量,进而促进氮代谢酶活性,上调氮转运代谢相关基因的表达水平,最终促进氮的代谢和吸收转运,起到缓解苹果砧木养分胁迫的作用。不论是否养分胁迫,外源添加褪黑素均有助于提升植物体内的褪黑素含量,提高氮代谢水平,提升作物对养分胁迫的抗性。

植物的养分利用效率(NUE)及植物对养分胁迫环境的适应策略

提高养分利用效率 ( N UE)是植物适应贫瘠生境的一种重要的竞争策略。养分利用效率的概念从提出到现在 ,曾用多个参数描述 ,其间经历了一个不断完善的发展过程。通过综述近年来相关的研究结果 ,可以初步得出以下结论 :( 1 )不同种 ,不同生活型植物 ,乃至同株植物不同器官的 N UE存在不同程度的差异。( 2 ) N UE受多种因素影响。其中 ,养分有效性的影响研究较多 ,但争议较大 ,综合考虑 ,它对 NUE的影响不甚显著 ;叶片脱落持续时间的影响强烈 ,逐步落叶物种的NUE比在较短时间内即全部落叶的物种低 ;高的土壤湿度能提高 N素利用效率 ,但对 P、Ca的影响不大 ;遮荫或改变库 -源关系会显著降低植物的 NUE;地形条件对 NUE存在显著影响 ;植物体内的次生化学代谢过程会降低 N UE和凋落物分解速率。 ( 3 )养分再吸收与植物的适应性存在密切的相关关系 ,为了应付养分胁迫生境 。

养分胁迫对籽粒灌浆期水稻叶片衰老影响的蛋白质组学分析

采用蛋白质组学分析技术,对养分胁迫下杂交水稻威优916功能叶片蛋白质组差异表达进行研究,以揭示养分胁迫影响籽粒灌浆期水稻衰老的分子机理。经双向电泳分离,从功能叶中获得34个差异表达蛋白质,其中26个蛋白质功能得到鉴定,包括11个参与光合作用蛋白质,4个参与呼吸作用蛋白质,10个参与抗氧化及信号传导蛋白质和1个未知功能蛋白质。分析结果表明,养分胁迫下,灌浆期水稻叶片光合作用及呼吸作用显著下降;清除活性氧类蛋白质表达量下调,活性氧生成蛋白质及胁迫信号传导蛋白质表达量上调,水稻抗性减弱,叶片中活性氧积累,水稻衰老加剧。

养分胁迫对水稻籽粒灌浆充实影响的蛋白质组学研究

以杂交早稻威优916为试验材料,采用水培方式栽培,生育后期设置养分胁迫和全营养液两种处理,从蛋白质组学角度研究后期持续的养分胁迫对水稻籽粒灌浆的影响,以期为水稻高产栽培提供科学依据。籽粒蛋白质经双向电泳分离后共获得了37个发生差异表达的蛋白质,经串联质谱分析(ESI-Q MS/MS),27个蛋白质功能得到鉴定,包括4个参与光合作用的蛋白质、13个与籽粒充实发育相关的蛋白质、9个逆境相关的蛋白质及1个呼吸代谢相关的蛋白质。分析结果表明,养分胁迫下,逆境相关蛋白质在籽粒灌浆的前中期大量上调表达,籽粒光合作用减弱,后期呼吸作用增强,籽粒的氮代谢受到显著影响,谷蛋白及胚蛋白表达相对滞后,蛋白质和脂肪合成减少,从而造成籽粒灌浆不足,产量降低。

养分胁迫对威优916生育后期根系衰老影响的蛋白质组学分析

采用蛋白质组学分析技术,对养分胁迫下杂交水稻威优916根系蛋白质组差异表达进行研究,以揭示养分胁迫对水稻生育后期根系衰老影响的分子机理。根系蛋白质经双向电泳分析及差异检测,获得了23个发生差异表达蛋白质,经串联质谱分析(ESI-Q MS/MS),17个蛋白质功能得到鉴定,包括2个呼吸代谢相关蛋白质、7个根系生长发育相关蛋白质、6个逆境相关蛋白质及2个未知功能蛋白质。差异表达蛋白质功能分析结果表明:最初的养分胁迫能够刺激根系的分化生长;但持续的养分胁迫诱导根系大量逆境应答蛋白质上调表达,呼吸代谢减弱,根系生长发育受阻,木质化程度增加,根系衰老加剧。

不同甘蔗品系对养分胁迫响应的差异研究

为了评价割手密、斑茅与甘蔗杂交后的后代材料在养分缺乏情况下的养分利用特性,在砂培条件下,以斑茅、割手密和甘蔗杂交后代品系及甘蔗栽培种为材料,研究了低氮、低磷和低钾胁迫对甘蔗各品系的植株生长及甘蔗养分含量、积累量的影响。结果表明:低氮、低磷和低钾胁迫均显著影响甘蔗植株生长,表现出植株株高、茎粗、地上部分干重及根系干重下降,以YC10-29在低钾胁迫下、YC06-92在低磷胁迫下降幅较小;在养分胁迫下,甘蔗植株的根冠比增加,低磷和低钾胁迫降低了根茎粗,而总根长增加,以YC06-92在低钾胁迫下总根长增加最多,约为对照的2.67倍;3种养分胁迫均影响植株对其他两种养分的吸收利用,表现出低钾胁迫下植株的磷含量增加,而低氮胁迫下植株钾含量和磷含量增加、且低氮胁迫下磷和钾的累积量分别高于在低磷和低钾胁迫下的磷和钾的积累量,其中以ROC22最为明显。含有割手密和斑茅血缘的品系YC10-29和YC06-92具有较高的耐低钾和低磷胁迫特性,而ROC22具有较高的耐低氮胁迫特性。

养分胁迫条件下石斛兰叶片表面结构的电镜观察

本文运用扫描电镜（ＳＥＭ）技术，对石斛兰在养分胁迫条件下叶片的表面结构作了扫描观察。发现当养分胁迫时，叶表面角质层花纹发生改变，叶片气孔形状，数量均受养分营养状况的制约。缺Ｓ时叶片角质层被剥蚀，缺Ｋ

黄栌幼苗根系构型对土壤养分胁迫环境的适应性研究

【目的】通过研究黄栌幼苗根系构型对土壤养分胁迫环境的适应性,探讨黄栌根系构型在土壤养分供应不足环境中的适应对策。【方法】试验材料为一年生黄栌幼苗,采用盆栽模拟控制试验,设置养分充足(即全土,土壤含沙比例0,CK),轻度养分胁迫(土壤含沙比例30%,N1),中度养分胁迫(土壤含沙比例50%,N2),重度养分胁迫(土壤含沙比例70%,N3)和极度养分胁迫(即全沙,土壤含沙比例100%,N4)5个梯度,分别在移栽后第31、38、45、52和59天取样,研究幼苗根系分枝模式、几何特征和不同径级细根形态在上述养分环境中的变化规律。【结果】(1)CK处理幼苗的根系拓扑指数(TI和DBI)最大,最长链接路径的链接数(a)、根系外部链接数(μ)以及所有链接路径的链接总数(Pe)最小。N1环境中,幼苗的TI和DBI最小,a、μ和Pe最大,分别比CK高53.2%、131.6%和194.7%。(2)N1、N2、N3和N4处理中:幼苗比根长(SRL)、比表面积(SRA)和分枝密度(RBI)逐渐增大,其中,N4处理幼苗的SRL、SRA和RBI分别比CK高67.7%~157.4%、52.3%~120.7%和14.7%~42.1%;根尖数量(RT)、根链接数量(RLN)、根链接总长度(RLTL)和分枝数量(RF)逐渐减小,以N1处理为最大,分别比CK高95.0%~279.6%、104.3%~247.4%、77.4%~193.5%和102.6%~235.0%;根链接平均长度(RLAL)、根链接平均直径(RLAD)和根组织密度(RTID)均呈减小趋势,以N4处理最小,分别比CK低15.2%~22.7%、9.3%~21.4%和32.4%~42.7%。(3)CK环境中,SRL和SRA的正相关系数最大(0.951),N4环境中,RF与RLN之间和RLAL和RLAD之间的正相关系数最大(分别为0.989、0.904)。N1、N2和N3处理的RBI和RLAL之间的负相关系数分别为-0.915、-0.889和-0.893。(4)N3和N4处理中,0~0.50 mm范围内细根的平均长度比例、平均表面积比例、平均体积比例和平均根尖数量比例均高于其他处理,分别达86.3%和86.1%、67.6%和66.7%、40.2%和38.1%、98.6%和98.4%,而上述指标在CK处理中均为最低,分别为80.9%、59.4%、32.2%和97.2%。【结论】(1)土壤养分充足时,黄栌根系最接近分枝少且结构相对简单的鲱鱼骨分枝模式,具有向土壤深处延伸生长的倾向。轻度胁迫环境中,黄栌构建了分枝多、次级根重叠度高的叉状分枝模式,主、侧根尽可能地主动向距离根基较远的土壤中拓展以吸收更大范围内的养分。中度、重度和极度胁迫环境中,幼苗为减少碳消耗而采取相对简单化的根系结构对策,根系通过形成短而细的密集横向分枝(以细根为主)而加强原位利用养分能力。(2)改变根系构型几何特征参数间的协同或权衡关系、实现自身资源利用的经济化,也是黄栌应对不同土壤养分环境的重要方面。(3)从全土到极端严重胁迫环境,0~0.50 mm范围细根的分化明显增强。重度胁迫逆境时,0~0.50 mm的细根是幼苗吸收养分的重要活跃位点。极度胁迫逆境时,黄栌通过促进产生一定数量的寿命相对较长、周转速率相对较慢的细根(0.50~2.00 mm)以减少细根周转对碳的消耗,从而维持根系资源利用效率。

养分胁迫对不易早衰类型水稻生育后期叶片影响的蛋白质组学分析

为揭示不易早衰水稻耐养分胁迫机理,应用蛋白质组学分析技术,对养分胁迫下不易早衰水稻隆平001生育后期叶片蛋白质组差异表达进行了研究。叶片蛋白质图谱经软件Imagemaster 2D Elite 5.0分析,有26个蛋白质发生差异表达,其中17个蛋白质功能经质谱分析(ESI-Q MS/MS)得到鉴定。差异表达蛋白质功能分析显示,养分胁迫下,隆平001叶片中光合及养分再利用相关蛋白质表达量增强,从而满足养分胁迫下植株生长发育的需要,是其具有较强抗养分胁迫的内在机理,而参与活性氧清除及逆境保护相关蛋白质表达量增强,可以保护光合机构免受胁迫伤害,从而对养分胁迫有更强的耐性、不易发生早衰。

养分胁迫对威优916生育后期叶鞘衰老影响的蛋白质组分析

从蛋白质组学角度,对养分胁迫下杂交水稻威优916早衰过程中叶鞘的蛋白质差异表达进行分析,以揭示叶鞘衰老的分子机理。水稻生育后期设清水及常规营养液培养两种处理,分4个时期提取叶鞘蛋白质,经双向电泳分离得到电泳图谱8张,应用Imagemaster 2D Elite 5.0软件对其进行蛋白质差异表达分析,共得到27个发生差异表达蛋白质点,其中19个经质谱分析功能得到鉴定。综合分析相关蛋白质的功能及其表达量变化,结果显示,养分胁迫诱导叶鞘中大量的抗性及胁迫应答蛋白质发生差异表达,叶鞘的光合性能降低,呼吸消耗增强,干物质积累减少,导致叶鞘的早衰发生。

6-BA对养分胁迫下水稻幼苗根系生长影响的蛋白质组学分析

为了揭示养分胁迫下6-BA维持水稻幼苗根系生长的分子机理,本研究采用蛋白组学分析技术,对养分胁迫下6-BA培养的水稻幼苗根系的蛋白质组差异表达进行比较分析。经过双向凝胶电泳分离,从水稻幼苗根系中获得20个响应6-BA的差异表达蛋白质,其中14个蛋白质得到质谱鉴定,这14个蛋白质按其功能可以分为四大类:包括7个参与呼吸代谢的蛋白质,4个参与生长发育的蛋白质,2个参与逆境胁迫的蛋白质以及1个未知功能的蛋白质。分析结果表明,养分胁迫下,6-BA诱导了根系中参与呼吸代谢及生长发育相关蛋白质的表达量上调,增强根系的呼吸作用,促进根系的生长。

养分胁迫对冬作马铃薯SPAD值及矿质养分的影响

为完善冬作马铃薯养分诊断及平衡施肥技术,通过砂培盆栽试验,以完全营养液处理为对照,研究高氮低镁硼胁迫对冬作马铃薯叶片SPAD值和矿质养分及其相关关系的影响。结果表明:高氮胁迫下倒3、4、5、6叶叶片SPAD值均高于完全营养液,并与叶片含氮量呈显著正相关关系,倒3叶尤为显著。高氮低镁硼胁迫下马铃薯叶片、地上茎、地上部、地下部的氮含量高于完全营养液,且叶片>地上部>地上茎>地下部,叶片及地上部镁含量降低。MDRIS诊断结果说明氮相对高,镁相对低。养分胁迫导致养分相对失衡,叶和地上部表现明显。结合叶片SPAD值和M-DRIS诊断可更全面准确地进行冬作马铃薯氮素养分的诊断和推荐施肥。

养分胁迫对桉树幼苗叶片营养吸收的影响

通过设置Ca、Mg、Cu、Zn和B等中微量元素不同的浓度梯度（缺乏、低量和过量）,调查养分胁迫对桉树幼苗矿质营养吸收的影响。试验结果表明：（1）各元素养分胁迫对桉树幼苗叶片营养元素含量的影响不同;（2）CK（未浇灌营养液）处理桉树营养元素总量最低,浇灌营养液各处理比CK（未浇灌营养液）处理提高36.03~43.55倍;Ca、Mg、Cu、Zn和B元素的0（缺乏）、1/2（低量）、1（完全营养液）处理桉树叶片营养元素总量差异不显著,随浓度提高到4（过量）处理时,Mg、Zn和B元素其值显著降低,Ca元素则显著提高;Cu元素各处理桉树叶片营养元素总量差异不显著;（3）桉树叶片N、P和K等大量元素与Ca呈极显著正相关,而与Zn呈显著负相关,不同种类微量元素间大多无显著的相关性,与P、K、Ca、Mg等大中量元素间大多也无显著性相关。

养分胁迫引起自由基对植物细胞膜伤害的机理

本文简述了各种营养胁迫引起植物细胞膜伤害的机理,重点讨论了营养胁迫对植物体生钧自由基产生和清除系统的影响过程,以及这些过程与养分胁迫的关系。

养分胁迫对油菜碳酸酐酶活性的影响

对养分胁迫下油菜中碳酸酐酶活性和叶绿素含量的变化进行了研究。结果表明:缺乏氮磷钾素时,油菜的碳酸酐酶活性和叶绿素含量均有所下降;氮磷钾缺乏对油菜的生长也有不同程度的影响。

6-BA对养分胁迫下水稻叶片蛋白质组影响的图谱分析

从蛋白质组学角度分析了在养分胁迫下用6-BA培养的水稻的叶片蛋白质组变化,以揭示6-BA维持养分胁迫下水稻生长的分子机理。分别提取用6-BA和蒸馏水培养的水稻叶片的蛋白质,经双向电泳进行分离,应用Image MasterTM 2D platinum 5.0软件对所得到的双向电泳图谱进行分析比较,共得到24个明显的差异表达蛋白质点。蛋白质是细胞功能的执行者,受细胞功能或细胞环境变化的影响,因此,上述蛋白质发生变化应与在养分胁迫下6-BA维持水稻叶片生长的作用有关。

养分胁迫对荔枝叶片矿质营养的影响研究

[目的]为了给荔枝营养与平衡施肥提供一些参考。[方法]通过养分胁迫诱导荔枝植株缺素砂培试验,分析养分胁迫对荔枝叶片矿质营养特性的影响。[结果]结果表明:缺钾处理的叶片全钾含量显著低于对照、缺磷、缺钙、缺镁、缺铜、缺锌和缺硼处理,但与缺氮处理没有显著差异;除了缺钾处理外,其他处理与对照之间差异不显著;缺锌处理的叶片含锌量除了显著低于对照(完全营养液)外,其他处理与对照之间差异不显著。但缺硼处理的叶片含硼量显著低于对照,其他处理与对照之间差异不显著。[结论]除了相应缺素处理对叶片该元素含量产生显著影响外,缺钾处理显著降低了叶片镁含量外,其他缺素处理对叶片矿质元素没有产生显著影响。

水分养分胁迫对冬小麦器官生长相关性影响研究

探讨作物各器官生长的相关性,对于调节它们之间的相对生长速率,使其向着有利于作物高产的方向发展和提高水肥利用效率具有重要作用。利用天津农学院灌溉试验基地对冬小麦进行了分阶段受旱试验,采用数理统计检验方法,对小麦在水分养分胁迫下各主要器官生长之间的相关性进行了分析。结果表明:①冬小麦返青后,水分、养分胁迫下对冬小麦的茎叶比有影响,对冬小麦的根冠比、茎粒比前期有影响,后期影响较小;②水分、养分胁迫下对冬小麦的根冠比、茎叶比、茎粒比随时间变化显著,地上部分和地下部分、茎和籽粒、茎和叶具有较好的相关性,各处理之间有显著差异;③水分胁迫、养分胁迫、水分养分双重胁迫会导致根冠比、茎叶比明显增大,而茎粒比明显减小。该冬小麦的各器官生长相关性定量关系可用于作物生长模型的改进,提高作物生长模型的机理性。

养分胁迫对降香黄檀幼苗生长及叶片养分状况的影响

设置氮、磷、钾缺乏和过量,钙、镁、硫缺乏以及全素等10个处理,采用砂培法研究大量元素缺失或过量对降香黄檀幼苗生长及叶片养分状况的影响。结果表明:处理约20 d时幼苗叶片开始出现不同症状,其中氮、磷、镁的影响最为明显;养分胁迫显著影响苗木生长,缺磷、磷过量和缺氮的苗高分别比对照下降64.5%、61.6%和56.0%,叶面积下降95.1%、92.8%和76.3%,生物量下降92.1%、93.0%和80.6%。向量分析结果表明,在大量元素缺乏的情况下,叶片营养元素间存在协同或拮抗作用,氮和钙之间具明显的协同作用,而磷过量和钾过量会降低钙的吸收。

川农16和川麦42在氮磷钾胁迫下养分积累、分配和利用

以四川地区代表性品种川农16和川麦42为材料,采用盆栽试验研究其在全营养、氮胁迫、磷胁迫和钾胁迫下的生长、养分积累、分配和利用。氮磷钾胁迫显著降低川农16和川麦42有效分蘖、籽粒产量和养分积累,氮胁迫影响最显著,其次是磷胁迫,然后是钾胁迫。氮磷钾胁迫会促进二者株高增加,磷胁迫最明显。川农16和川麦42在不同处理下部位间氮磷钾积累量差异明显。氮磷主要积累在籽粒,氮在籽粒中分配率为67.64%~77.30%;磷在籽粒中分配率为59.05%~69.41%,磷在穗部分配率为84.73%~92.46%;钾主要积累在茎中,分配率为46.87%~55.72%。氮胁迫提高二者氮钾利用效率,降低磷利用效率;磷胁迫提高氮磷利用效率和收获指数;钾胁迫提高钾收获指数,降低氮磷利用效率。川农16和川麦42在氮磷钾胁迫下生长、养分积累、养分分配和养分利用差异明显。川农16在4个处理下最大分蘖、有效分蘖显著好于川麦42,川麦42的穗长、穗粒重、穗粒数、千粒重,以及单分蘖根、茎、叶和颖壳重显著优于川农16。磷钾胁迫下川麦42单分蘖根、茎、叶、颖壳和籽粒中氮磷钾积累高于川农16。同时,川麦42在氮磷钾胁迫下籽粒中养分分配率较高,养分利用效率也较优。由此可推知,氮磷钾胁迫显著影响小麦的生长,小麦的穗数、穗重受遗传基因控制。川麦42在氮磷钾胁迫下的农艺性状、养分积累、养分分配和养分利用方面优于川农16。