盐生植物海滨锦葵幼苗盐胁迫下基因差异表达分析

利用cDNA-AFLP技术对海滨锦葵幼苗盐胁迫下叶片和根部的基因差异表达模式进行分析和比较,并对部分盐胁迫应答的转录衍生片段进行了回收、测序和功能推测,以从转录水平分析海滨锦葵的耐盐分子机制。结果显示:(1)盐胁迫下海滨锦葵幼苗叶片和根部的基因差异表达多以量的变化为主,包括盐胁迫下基因表达上调、下调或随盐处理浓度高低和胁迫时间长短而波动的差异表达模式;只有少量基因的差异表达表现出质的变化,如盐胁迫下基因沉默或诱导表达;(2)仅在盐胁迫处理2h的海滨锦葵幼苗根部,基因的差异表达以质的变化为主的类型比例略高于量的变化类型比例;(3)盐胁迫应答基因在不同组织中上调、下调、诱导或沉默的比例随胁迫处理时段而动态变化,在刚胁迫时基因表达的差异加剧,而后随胁迫处理时段的延长而渐趋稳定。结果预示,从基因表达水平探讨植物的耐盐分子机理,尽管有一定的规律可循,但由于不同组织对盐胁迫的应答是动态变化的过程,海滨锦葵不同组织在盐胁迫不同阶段的基因时、空、序表达特征并没有固定的程式。对部分盐胁迫下上调或诱导表达的转录衍生片段(Trivially distributed file system,TDFs)进行的序列分析和功能推测表明,苗期海滨锦葵在盐胁迫下应答基因至少涉及3类:(1)离子平衡重建或减少胁迫损伤相关基因(特别是运转蛋白类);(2)恢复盐胁迫下植物生长和发育相关基因:如参与能量合成和激素调节途径相关基因等;(3)信号转导相关基因及功能未确定的新基因。文章并对盐胁迫应答基因的差异表达模式与海滨锦葵的耐盐性关系进行了讨论。

NaCl胁迫下海滨锦葵种子萌发和幼苗生长过程的生理特性变化

以1／4 Hoagland溶液为基础培养液，研究了0．5％、1．0%、1．5％、2．0％和2．5％NaCl处理对海滨锦葵[Kostelezkya rirginica（L．）Presl．]种子萌发和幼苗生长的影响，发现随着培养液中NaCl浓度的增加，海滨锦葵种子萌发率逐渐降低；当NaCl浓度达2．5％时种子不萌发，但NaCl胁迫解除后，种子的萌发率水平与对照相当。幼苗在含0．5％～1．0%NaCl的培养液中生长状况良好，叶绿素含量和根系活力明显增高；但当NaCl浓度达1．5％-2．0％时，叶绿素含量和根系活力逐渐下降；与对照相比，NaCl胁迫下幼苗的MDA水平降低。结果表明，NaCl胁迫对海滨锦葵种子萌发和幼苗牛长有一定的影响，但海滨锦葵可通过种子休眠、增加根系活力、降低体内MDA水平来缓解一定的盐害效应．以适应盐胁迫的生长环境．

NaCl对海滨锦葵活性氧清除能力的影响

采用沙配法,以海滨锦葵为实验材料,研究0、100、200、300mmol/LNaCl处理下,海滨锦葵活性氧清除酶系统中超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)等酶活性的变化,以及谷胱甘肽(GSH)、抗坏血酸(AsA)等活性氧清除物质含量的变化.结果表明,NaCl处理15天后,SOD、APX活性较对照明显升高;AsA、GSH含量均显著上升,且升幅相对较大.CAT的活性略有增加,但未见明显上升.这表明:较强的活性氧清除能力是盐胁迫下海滨锦葵的一个重要保护机制.

海滨锦葵光合作用对盐胁迫的响应

分别用含有0、100、200和300mmol/LNaCl的Hoagland培养液处理海滨锦葵(KosteletzkyavirginicaL.Presl),在处理的第0、1、3、5、7、9、11天分别测定其光合作用参数,同时对海滨锦葵的CO2补偿点进行测定.结果发现,盐处理下海滨锦葵叶片的光合速率在处理的初期均下降,而且盐浓度越高下降越明显,当其下降至最低点后又会有一定程度的回升,而后随着处理时间的延长,又会出现持续的下降,处理盐度越高光合速率下降得越明显.在处理的初期使光合降低的主要因素是气孔限制因素,在后期非气孔限制因素逐渐开始起作用;实验同时发现盐处理能明显提高海滨锦葵的CO2补偿点,且盐度越高上升的幅度越大.

水分和盐分胁迫对海滨锦葵生长的效应

分别用含有0、100、200mmol/LNaCl和等渗PEG的Hoagland培养液处理海滨锦葵幼苗,10天后测定植株的生长、水分状况、Na、K离子含量、渗透调节能力及光合特性的变化.结果发现:NaCl和等渗PEG均引起生长的下降,但等渗PEG对海滨锦葵的影响比NaCl的影响大,说明海滨锦葵对盐胁迫的适应能力较强,而对渗透胁迫的适应能力较差.

氮、磷肥对苏北沿海滩涂海滨锦葵生长及品质的影响

以海滨锦葵为材料,在沿海滩涂上研究了不同施氮水平(0、75、1502、25 kg/hm2)与施磷水平(0、30、60、90 kg/hm2)对海滨锦葵生长及品质的影响。结果表明:施用氮磷肥对海滨锦葵生长、籽粒产量及品质影响显著。N2(75 kg/hm2)-N4(225 kg/hm2)、P2(30 kg/hm2)-P4(90 kg/hm2)水平的氮磷肥可促进海滨锦葵生长,株高最大增幅为48.6%;在150 kg/hm2(N3)的施氮量3、0 kg/hm2(P2)的施磷量下,海滨锦葵籽粒产量最高,达到148 kg/hm2,比不施肥处理(N1P1)增加了53.6%,蛋白含量达到28.2%,比不施肥处理(N1P1)增加了25.5%。影响海滨锦葵籽粒产量及品质的主要因素是氮肥,磷肥次之。150 kg/hm2的施氮量3、0 kg/hm2的施磷量最有利于海滨锦葵籽粒产量的增加和品质的积累。

^(60)Co-γ射线辐射对NaCl胁迫下海滨锦葵种子萌发的影响

为了探寻有助于提升海滨锦葵种子耐盐性能的辐射剂量,为发展其在盐碱地中的种植提供建议,应用辐射诱变技术,研究经不同剂量的^(60)Co-γ射线辐射处理的海滨锦葵种子在不同浓度NaCl胁迫条件下的萌发特性,比较不同处理下的种子在NaCl胁迫下的发芽率、发芽势和发芽指数。结果表明,在未经NaCl胁迫下,辐照处理可以提高海滨锦葵种子发芽率,但在NaCl胁迫下,辐照处理降低了种子的发芽率;适宜剂量的辐射可以提高盐胁迫下海滨锦葵种子的发芽势和发芽指数,即提高海滨锦葵种子在盐胁迫条件下的发芽速度和整齐度。

水涝胁迫下海滨锦葵幼苗根尖细胞内Ca^(2+)分布与变化

采用醋酸双氧铀染色与透射电镜技术,以海滨锦葵为试验材料,连续观测水涝胁迫下及涝后恢复期间海滨锦葵根尖细胞内Ca^(2+)的分布与变化特性。结果显示:随着水涝时间延长,海滨锦葵根尖细胞间隙与细胞核、液泡中钙离子沉积密度逐步降低,质体外膜上存在Ca^(2+)分布,但低于对照组,而Ca^(2+)向细胞质移动,在局部区域聚集,导致细胞质钙离子增加。水涝去除20 d后,细胞壁中出现钙离子沉积,细胞间隙、质体外膜上与液泡中所分布钙离子增加,细胞质所聚集的Ca^(2+)逐步分散,基本不存在Ca^(2+)沉积。研究认为,水涝胁迫下,海滨锦葵根尖细胞内Ca^(2+)浓度迅速上升;涝后恢复期间,Ca^(2+)浓度逐渐下降,起着外界信号传递的作用。

盐胁迫对海滨锦葵叶绿素荧光参数的影响

分别利用0、100、200、300—ml·L^-1NaCl处理盐生植物海滨锦葵（Kosteletzkya virginica L．presl），处理两周后分别测定叶绿素荧光参数及叶片光合速率．结果表明：海滨锦葵的净光合速率随盐处理浓度的升高而下降；叶绿素荧光参数PSⅡ的最大光能转换效率Fv/Fm值随盐处理浓度的升高而降低，初始荧光而变化不大，PSⅡ的量子传递效率ФPSⅡ、远红光下天线能量转换效率ФPSⅡR都是先升高后下降，且差异显著，只是ФPSⅡ的最大值出现在200mmol·L^-1NaCl处理，而ФPSⅡR则出现在100mmol·L^-1NaCl处理；光化学猝灭系数护值先升高后下降，而非光化学猝灭系数NPQ值先下降后升高，最大值和最小值都出现在100mmol·L^-1NaCl处理，且差异显著．这表明200mmol·L^-1NaCl以上的盐胁迫降低了天线色素的能量转换效率，使PSⅡ的电子传递受阻，还原态QA再氧化的量减少，PQ库变小，不利于激发能从天线色素向PSⅡ的传递，影响电子的传递，但并没有破坏光合作用中心．

海滨锦葵的耐冷性及低温弱光对其光系统的伤害

以海滨锦葵为实验材料，研究不同低温处理对海滨锦葵光合作用的伤害，探求海滨锦葵对低温胁迫的敏感温度，以及低温弱光对海滨锦葵的伤害．结果表明：在低温胁迫下，海滨锦葵的净光合速率（Pn）、光系统II实际光化学效率（ФPSII）、最大光化学效率（Fv／Fm）显著下降，说明随着温度的降低，海滨锦葵光化学活性受到抑制，13℃是其低温胁迫下的临界温度．低温弱光（6℃、200μmol·m^-2s^-1）处理4h后Fv/Fm下降了2．5％，而光系统I活性（△I／I0）下降了18．5％，说明在低温弱光条件下，海滨锦葵光系统I受到的伤害高于光系统II；在恢复过程中，光系统II在8h基本完全恢复，而光系统I和净光合速率在48h后仍没有恢复到正常水平，说明PSI的恢复速率成了光合作用的主要限制因素．

不同浓度INH对海滨锦葵光呼吸与光合特性的影响

研究叶面喷施不同浓度INH对海滨锦葵光呼吸速率(Pr)的抑制以及对其干鲜重、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和PSⅡ光化学特性的影响。结果表明:随着INH浓度的升高,海滨锦葵的Pr、用于电子传递的量子产额(φEO)、电子传递效率(φO)、单位面积内有活性的反应中心数量(RC/CSO)下降,在INH浓度为6 mmol/L时达到最小值;海滨锦葵的干鲜重、Pn、Gs、Ci、以吸收光能为基础的推动力(D.F.)逐渐下降,在INH浓度为4 mmol/L时,较CK差异显著;单位反应中心的热耗散(DIO/RC)增加,在INH浓度为6 mmol/L时,与CK差异显著。抑制植物光呼吸速率后,植物吸收的光能并未明显减少,过剩光能增加,植物出于自我保护增加热耗散。

海滨锦葵早期盐胁迫应答基因表达

利用cDNA扩增片段长度多态性(cDNA amplified fragment length polymorphism,cDNA-AFLP)对盐胁迫下海滨锦葵早期根和叶片的基因差异表达进行了分析.结果表明,海滨锦葵早期盐胁迫应答基因的表达模式可以分为4类:抑制表达、重新诱导、上调表达和下调表达.对38个差异表达的盐胁迫应答基因片段进行了回收测序和BLASTX比对,其中34个差异表达片段与其他物种有高度同源性,4个差异表达片段为新基因片段.进一步对其中的6个差异表达基因的转录水平进行的实时RT-PCR相对定量分析,Avp1,Nhx1和Oat在根和叶中都上调表达;Gapdh和Pmp在根中下调表达而在叶中却上调表达;Chx1在根中上调表达而在叶中却下调表达.盐生植物海滨锦葵在盐胁迫的早期阶段可能通过细胞离子区域化以调节离子平衡外,还可能在整株水平上把钠离子区域化到根部.

海滨锦葵提取物体外抗氧化作用研究

目的:研究海滨锦葵不同器官不同溶剂提取物的体外抗氧化作用。方法:利用超声辅助提取法分别得到海滨锦葵根、茎、叶、花、种子的正己烷、二氯甲烷、乙酸乙酯和甲醇提取物,采用亚硝酸钠-硝酸铝[Na2NO2-Al(NO3)3]显色法检测各提取物中总黄酮含量,采用FolinCiocalteu法检测各提取物中总酚含量,通过1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基(DPPH·)、羟基自由基(·OH)清除能力,对各提取物的体外抗氧化活性进行评价。结果:海滨锦葵不同器官不同溶剂提取物抗氧化活性有差异,其中根的乙酸乙酯提取物、茎的二氯甲烷提取物抗氧化活性相对较强,其总黄酮含量分别达到49.24、53.89 mg/g,总酚含量分别为50.39、43.46 mg/g。结论:海滨锦葵可作为天然的抗氧化物质资源,具有潜在的开发利用价值。