水稻耐苏打盐碱性鉴定方法的研究进展

盐碱胁迫是影响水稻正常生长发育和产量形成的主要非生物因素之一。我国是世界第三大盐碱土国家,研究水稻耐盐碱性对于保障国家粮食安全具有重要战略意义。本文综述了国内外对水稻耐盐碱性鉴定和分级评价方法,系统介绍了苏打盐碱地分布及类型、苏打盐碱胁迫对水稻产量和品质的影响、水稻耐盐碱性鉴定方法等方面的研究进展,并进一步对水稻耐盐碱鉴定研究和标准规范进行了展望,以期为水稻耐盐碱性研究和耐盐碱水稻选育提供理论依据。

苏打盐碱胁迫对汉麻生长发育的影响

为明确苏打盐碱胁迫下汉麻的生长发育特性,以引进汉麻品种‘格列西亚’(V1)‘、金刀15’(V2)为试验材料,研究不同生育时期不同苏打盐碱胁迫下汉麻出苗率、株高、叶面积指数、干物质量及麻皮产量的变化。结果表明,不同生育时期不同苏打盐碱胁迫对出苗率影响不显著,但对汉麻的株高、茎粗、叶面积指数、叶干重、茎干重、根干重及麻皮产量影响较大,重度和中度苏打盐碱胁迫处理与对照之间达差异显著水平,其中麻皮产量与CK相比降低了12.43%~35.27%。从整体来看,不同生育时期不同苏打盐碱胁迫对汉麻的生长发育均有抑制作用,苗期的抑制程度高于其他生育时期,V1耐苏打盐碱胁迫能力大于V2。

短芒大麦草对盐碱胁迫的耐受特性

分析耐性植物短芒大麦草(Hordeum brevisubulatum)的耐受特性.为模拟松嫩平原苏打盐碱胁迫环境,采用NaCl,NaHCO_(3),Na_(2)CO_(3)3种盐对短芒大麦草进行胁迫处理,并在一定比例的田土与盐碱斑表土复配胁迫下栽培短芒大麦草,结合其生物学特性及相关生理指标进行研究分析.结果表明,短芒大麦草对中度碱性盐具有一定的耐受性,且对中度苏打盐碱胁迫处理的适应性较强.因此,认为短芒大麦草是耐中度苏打盐碱的植物,是在苏打盐碱地的植被恢复与重建中具有一定应用价值的耐性资源.

龙牧苜蓿种质资源耐混合苏打盐碱能力综合分析

以5种龙牧苜蓿种子为试验材料,研究不同浓度(10,20,30,40和50mmol·L^(-1))混合苏打盐碱(NaHCO_3∶Na_2CO_3=9∶1)对龙牧系列苜蓿种子萌发影响。结果表明:苜蓿种子在不同混合苏打盐碱浓度下其发芽率(Germination rate,GR)、发芽势(Germination potential,GP)、发芽指数(Germination index,GI)、活力指数(Vigor index,VI)、干重(Dry weight,DW)、鲜重(Fresh weight,FW)、含水量(Water content,WC)、胚芽长(Embryo length,EL)、胚根长(Radicle length,RL)等9项指标均表现出不同的变化趋势,对9项指标的主成分分析共筛选出GR,GP,GI,VI,DW,WC,EL等指标与龙牧苜蓿品种的抗盐碱性有关,利用隶属函数、权重系数和综合评价D值分析可知,5种龙牧苜蓿品种耐盐碱性强弱依次为:龙牧807>龙牧808>龙牧806>龙牧803>龙牧801。

苏打盐碱胁迫下不同来源苜蓿品种抗盐性综合评价

用不同浓度的Na_2CO_3,NaHCO_3混合液对10种紫花苜蓿(Medicago sativa)种子进行盐碱胁迫,研究不同胁迫浓度下种子的萌发特性和芽苗的生长情况,分析盐胁迫对不同苜蓿品种种子萌发的影响。结果显示:低浓度(30mmol·L^(-1))胁迫对种子发芽有促进作用,随着浓度的升高苜蓿种子发芽率、根长、芽长和活力指数呈现先上升后下降的变化趋势,但不同品种降低幅度不同。利用隶属函数法对苜蓿种子的抗盐性进行综合排序,由强到弱依次为:‘WL343HQ’>‘WL903HQ’>‘驯鹿’>‘WL525HQ’>‘肇东’>‘赛特’>‘标杆’>‘惊喜’>‘龙牧801’>‘中苜1号’。

盐碱胁迫下紫花苜蓿叶片蛋白组的初步分析

以紫花苜蓿(Medicago sativa)品种“WL343HQ”为材料,对其幼苗进行150mmol·L-1的Na2CO3和NaHCO3混合盐碱胁迫,采用iTRAQ技术结合反相液相色谱与液相串联色谱,分析盐碱胁迫叶片中蛋白表达的变化,并对获得的差异蛋白进行生物信息学分析。结果表明,在盐碱胁迫处理下共鉴定到318个显著差异蛋白,包括172个上调蛋白和146个下调蛋白,这些差异蛋白的功能涉及多种代谢途径,其中与光合作用相关的蛋白质表达量总体下调,与苯丙素生物合成、苯丙氨酸代谢和类黄酮生物合成相关的蛋白质表达量总体上调。通过蛋白组学分析技术可有效筛选紫花苜蓿叶片中差异表达蛋白,可为深入研究紫花苜蓿应对盐碱胁迫的分子机制提供一定的理论基础。

ABA对紫花苜蓿幼苗抗苏打盐碱渗透调节和氧化性损伤的影响

【目的】探究不同浓度ABA对苏打盐碱胁迫下紫花苜蓿幼苗生理效应的影响。【方法】以WL343HQ紫花苜蓿为试验材料,对其幼苗进行150mmol/L苏打盐碱胁迫和不同浓度的ABA缓解处理,测定不同处理幼苗叶片的生理生化变化,采用隶属函数法对ABA缓解效应进行综合分析。【结果】苏打盐碱胁迫紫花苜蓿幼苗喷施ABA后,紫花苜蓿叶片的可溶性糖、甜菜碱、脯氨酸、可溶性蛋白含量以及POD、PAL、CAT、AXP活性均随着ABA浓度的增加呈现先增后降的趋势,4种渗透调节物质和4种抗氧化酶活性在ABA浓度为50或100μmol/L时达最大值。【结论】通过隶属函数值综合分析,在ABA浓度为25~100μmol/L时对苏打盐碱胁迫均有一定缓解作用,且在ABA浓度为50~75μmol/L时对苏打盐害缓解效果最佳。

ABA浸种对混合苏打盐碱胁迫下苜蓿种子萌发受阻的缓解作用

本研究以WL343HQ和龙牧807苜蓿(Medicago sativa L.)品种种子为试验材料,对其种子进行20,25,30,35,40,45,50,55和60 mmol·L^-1苏打盐碱胁迫和25,50,75和100μmol·L^-1脱落酸(Abscisic acid,ABA)缓解处理,测定了不同苏打盐碱浓度对苜蓿种子发芽率和ABA缓解苏打盐碱胁迫对苜蓿种子萌发指标的影响。结果表明:2种苜蓿种子发芽率均随苏打盐碱胁迫浓度增加呈下降趋势,ABA缓解WL343HQ和龙牧807苏打盐碱胁迫浓度分别为40 mmol·L^-1和35 mmol·L^-1,WL343HQ抗苏打盐碱能力高于龙牧807;随ABA浓度的增加,2种苜蓿种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数和芽苗的胚芽长、胚根长、鲜重、干重均呈先升后降趋势。不同ABA浓度对苏打盐碱胁迫下的紫花苜蓿种子萌发均产生一定的缓解作用,特别是ABA浓度为75μmol·L^-1时缓解作用最明显。本研究结果可为苏打盐渍化土壤苜蓿种植提供一定参考。

混合苏打盐碱胁迫对苜蓿幼苗叶片可溶性蛋白和酶活性的影响

以苜蓿幼苗叶片为材料,对其进行50,100,150,200,250 mmol·L-1混合苏打盐碱胁迫,分析苏打盐碱胁迫对苜蓿幼苗叶片可溶性蛋白和5种酶活性的变化,并利用隶属函数法综合分析苜蓿幼苗适宜的模拟混合苏打盐碱浓度.结果表明,随着混合苏打盐碱浓度增加,幼苗叶片中可溶性蛋白含量、苯丙氨酸解氨酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶活性呈先升后降的趋势,过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶活性呈逐渐上升的趋势,150 mmol·L-1混合苏打盐碱浓度为LM807幼苗模拟最适处理浓度.

苏打盐碱胁迫对汉麻光合特性的影响

以乌克兰引进汉麻品种格列西亚、金刀15为试验材料,研究了不同苏打盐碱胁迫下,不同生育时期汉麻的光合参数、叶绿素相对含量及叶绿素荧光特性的变化。结果表明,苏打盐碱胁迫对汉麻光合特性的影响大小因汉麻品种和生育时期而异,生育前期苏打盐碱的胁迫浓度越大对其影响越大,格列西亚耐苏打盐碱能力强于金刀15;苗期至工艺成熟期,中度和重度苏打盐碱胁迫对汉麻光合参数、叶绿素相对含量及叶绿素荧光参数均有不同程度的抑制作用,并促进光合相关指标的峰值提前,苗期的抑制作用高于其他生育时期;而轻度苏打盐碱胁迫在苗期至快速生长期对光合速率、气孔导度、叶绿素相对含量、最大荧光有轻微的促进作用,在现蕾至工艺成熟期有显著的抑制作用。研究表明,在黑龙江省西部地区,轻、中苏打盐碱田种植汉麻,除选择合适的耐盐碱品种外,还应考虑种植效益和生态效益。

冻融和冻融+苏打盐碱复合胁迫下苜蓿幼苗的生理响应

为了研究苜蓿(Medicago Sativa L.)幼苗在冻融和冻融+苏打盐碱胁迫下生理反应,以‘龙牧807’苜蓿幼苗为试材,对其进行冻融循环[10℃(T-F10)→5℃(T-F5)→0℃(T-F0)→—3℃→0℃(F-T0)→5℃(F-T5)→10℃(F-T10)]和冻融循环+苏打盐碱(150 mmol·L-1)胁迫,以常温未胁迫处理的幼苗为对照(CK),探讨冻融循环和苏打盐碱对苜蓿叶片生理生化的影响。结果表明:在冻融循环、冻融循环+苏打盐碱胁迫,苜蓿叶片可溶性糖、脯氨酸、可溶性蛋白含量和过氧化物酶、超氧化物歧化酶活性呈先升后降趋势,且在-3℃低温胁迫时达最大值;过氧化氢酶活性、抗坏血酸过氧化物酶活性和相对电导率呈逐渐上升趋势。采用隶属函数法对9项生理生化指标分析表明,冻融循环胁迫下隶属值由高到低依次为:—3℃>F-T0>F-T10>F-T5>T-F0>T-F5>T-F10>CK,冻融循环+盐碱胁迫下隶属值由高到低依次为:—3℃+盐碱>F-T0+盐碱>F-T10+盐碱>F-T5+盐碱>T-F0+盐碱>CK+盐碱>T-F5+盐碱>T-F10+盐碱>CK;冻融循环和冻融循环+盐碱胁迫与各指标综合关联度由高到低为脯氨酸>超氧化物歧化酶>过氧化氢酶>可溶性糖>抗坏血酸过氧化物酶>可溶性蛋白>丙二醛>过氧化物酶>相对电导率。

苏打盐碱胁迫对紫花苜蓿叶片渗透调节和膜透性的影响

为了探究苏打盐碱对紫花苜蓿幼苗叶片渗透调节物质和膜透性物质累积的影响,采用不同浓度的苏打盐碱对紫花苜蓿幼苗进行胁迫处理,测定苜蓿叶片的可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸、MDA含量以及相对电导率的变化.结果表明,可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量均随苏打盐碱浓度的增加呈先升高后降低的变化趋势,在150mmol·L^(-1)处理组达到最高,MDA含量和相对电导率随苏打盐碱浓度的增加呈逐渐上升的变化趋势,在250mmol·L^(-1)处理组达到最高.隶属函数综合分析,苏打盐碱浓度在150mmol·L^(-1)时,渗透调节物质大量积累,生物膜损伤最小.

碱胁迫对碱蓬种子萌发及幼苗生长的影响

种植适应生长条件的植物是改良和利用苏打盐碱地的重要措施。为探讨碱蓬的耐碱范围和耐碱特性,将Na HCO3和Na2CO3按9∶1的摩尔比混合,设0(CK)、50、100、150、200、250 mmol/L共6种处理浓度,分别以蒸馏水和苏打盐碱土为培养基质,比较碱蓬种子萌发和幼苗生长状况的差异。研究结果表明:在水培试验中,碱液浓度>150 mmol/L时,碱蓬种子的发芽势、发芽率和发芽指数显著低于CK;碱液浓度>100 mmol/L时,胚芽长、胚根长和种子活力指数显著低于CK。在土培试验中,碱液浓度>200 mmol/L时,碱蓬种子的发芽率和成苗率较CK分别显著降低19.36%和38.10%;50和100 mmol/L碱液处理条件下,碱蓬的幼芽长较CK分别显著增加23.82%和19.96%;当碱液浓度>50 mmol/L时,碱蓬的幼根长较CK显著降低。冗余分析结果表明,EC值和总碱度是影响碱蓬生长的主要因素,对其解释程度分别为48%和41.1%,且与碱蓬各生长指标存在显著的负相关。综上,碱蓬种子萌发和幼苗生长能够耐受一定程度的碱胁迫,以苏打盐碱土为培养基质的耐碱范围高于水培。

苏打盐碱胁迫对水稻光合特性及产量的影响

以水稻品种长白9和吉农大667为供试材料,采用盆栽法,设置普通黑土(CK)、轻度(LS)、中度(MS)和重度盐碱(SS)4个处理,测定水稻的干物质、叶面积、产量、叶片叶绿素含量、气体交换参数以及叶绿素荧光参数等指标,探究不同程度苏打盐碱胁迫下水稻光合生理的响应机制。结果表明,随着盐碱程度的加剧,水稻叶面积、叶绿素含量、光合气体交换参数中净光合速率(P_(n))、气孔导度(G_(s))、干物质和产量均显著下降,胞间CO_(2)浓度(C_(i))显著上升。叶绿素荧光动力学曲线中K点的WK和J点的VJ以及QA初始还原速度(Mo)均显著上升,水稻叶片性能指数(PIABS)显著降低,量子产额与效率(φPo、φRo、ψEo)随盐碱程度的加剧呈下降趋势,热耗散比率(φDo)呈上升趋势。与CK相比,苏打盐碱胁迫下长白9品种2年的产量平均下降了16.85%~48.85%,吉农大667下降了17.00%~53.10%;水稻的产量构成中结实率、有效穗数和穗粒数等均显著下降。

外源褪黑素对苏打盐碱胁迫大豆幼苗的缓解效应

褪黑素是缓解逆境胁迫对大豆损伤的有效途径之一。研究苏打盐碱胁迫下喷施褪黑素对大豆幼苗生长的调控效应,为大豆幼苗缓解苏打盐碱胁迫提供理论基础和技术支撑。以合农71为试验材料,采用砂培试验方法,设置常规+喷施清水处理(CK)、常规+喷施褪黑素处理(CKM)、苏打盐碱胁迫+喷施清水处理(S)、苏打盐碱胁迫+喷施褪黑素处理(SM)4个处理,研究大豆苗期不同生理指标对苏打盐碱胁迫的响应。结果表明,与常规处理(CK和CKM)相比,苏打盐碱胁迫下(S和SM)大豆幼苗生长均受到抑制;与S处理相比,SM处理大豆叶片PSII反应初始荧光(F_(0))与最大荧光产量(F_(m))显著增加,非光化学淬灭系数(NPQ)升高,作物光合机构过剩光能的耗散增强,PSII反应中心光保护能力提升,净光合速率(P_(n))显著增加,叶片抗氧化酶活性(SOD、POD、APX)和清除ROS能力显著增强,根系和茎秆可溶性糖和可溶性蛋白含量显著增加,叶片和根系中MDA产生速率显著下降,根系干物质积累量、总表面积、总体积和根平均直径显著增加,维持了叶片细胞内激素水平,叶片IAA、CTK、ETH和MT含量分别提高了15.9%、31.9%、8.7%和55%(P<0.05)。综上所述,喷施褪黑素能够缓解盐碱胁迫对大豆苗期相关生理指标的不利影响,提高大豆幼苗耐盐碱特性。

甜高粱响应苏打盐碱胁迫的蛋白质组学分析

为从蛋白质水平揭示甜高粱适应苏打盐碱胁迫的分子机制,以耐性较强的甜高粱品种M-81E为材料,通过双向电泳和质谱技术鉴定差异表达蛋白质并进行生物信息学分析,同时测定苏打盐碱胁迫下植株抗氧化酶系统活性动态变化。结果表明:在处理条件下,所鉴定的44个差异表达蛋白质有30个上调表达,14个下调表达,主要涉及物质和能量代谢、信号转导及转录调控等功能;GO分析表明,差异蛋白质主要参与氧化还原生物学过程;KEGG富集分析表明,差异蛋白质主要参与碳代谢、光合生物碳固定、糖酵解和次级代谢物生物合成等代谢途径;蛋白质间相互作用直接或间接参与各种代谢通路。苏打盐碱胁迫4 h后,处理组SOD和CAT活性显著下降(P<0.05),GSH-Px酶活性无明显变化,而POD活性极显著升高(P<0.01),并且此时丙二醛和H_2O_2含量较对照组极显著降低(P<0.01),推测在胁迫初期POD是清除活性氧的主效酶;各种抗氧化酶在胁迫16 h时活性呈现不同程度下降趋势。当胁迫24 h时,各种酶活性仍显著高于对照组,但丙二醛和H_2O_2含量剧增。

苏打盐碱胁迫对水稻幼苗生长及氮代谢关键酶的影响

为明确水稻不同秧龄苗在苏打盐碱胁迫下的生长和氮代谢差异,以"长白9"为试验材料,设置不同秧龄L1(3叶秧龄)、L2(4叶秧龄)、L3(5叶秧龄),以50 mmol/L的混合盐碱进行胁迫,研究苏打盐碱胁迫(0~48 h)下水稻不同秧龄苗的生理响应、物质积累和氮素吸收特性。结果表明:苏打盐碱胁迫显著提高了水稻各秧龄苗脯氨酸和可溶性糖含量,3叶秧龄苗响应时间更早,涨幅更大,随秧龄的增大,渗透调节能力变弱;苏打盐碱胁迫显著提高了水稻各秧龄苗叶片及根中Na^+积累量和Na^+/K^+,3叶秧龄苗峰值更高,随秧龄的增长离子平衡能力逐渐增强。从氮素代谢来看,苏打盐碱胁迫显著抑制了水稻不同秧龄苗的氮素吸收和转化,降低了叶片和根系硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性,抑制了地上部氮素积累和植株干物质积累。5叶秧龄苗NR和GS活性的下降显著小于其他秧龄,并通过小幅上调叶片谷氨酸脱氢酶(GDH)活性来增强GDH代谢途径,以适应盐碱胁迫对氮素吸收造成的影响。5叶秧龄苗地上部、根系干质量以及地上部氮素积累量所受影响也明显小于其他秧龄。这说明,苏打盐碱地水稻移栽选择大叶秧龄苗有利于增强秧苗抗性,能保证更高效的氮素吸收和物质积累。

苏打碱胁迫对玉米自交系苗期生长及生理特性的影响

为进一步分析实验室前期获得的耐盐玉米自交系种质,本实验通过形态观察和生理指标测定来进行评价。结果表明,苏打碱胁迫7 d后,4个自交系株高均有所降低,只有郑58降低显著;郑58和WD郑58叶绿素含量显著提高,美-2叶绿素含量提高但不显著,黑玉米叶绿素含量略有降低但不显著;4个自交系丙二醛(MDA)含量均有所提高但都不显著,脯氨酸、可溶性糖含量和POD活性并没有显著上升。分析以上结果可能是实验胁迫强度或者胁迫时间不够,对这4个自交系细胞膜结构没有产生严重破坏,细胞没有产生过多的渗透调节物质以及保护酶来抵抗逆境胁迫。该实验结论可为以后玉米自交系盐碱胁迫鉴定提供参考。

甜高粱种质芽期耐苏打盐碱性筛选与鉴定

为探究甜高粱芽期的耐苏打盐碱性,筛选出耐盐碱性较强的甜高粱种质,推动甜高粱在盐碱地种植。本研究在100 mmol/L混合苏打盐碱溶液胁迫下,采用多种分析方法综合评价110份甜高粱发芽期各指标。结果表明:苏打盐碱胁迫下,相对根长的变异系数最大,根长盐害率的变异系数最小;甜高粱的发芽势、发芽率、芽长、相对芽长、根长、相对根长、根冠比、相对根冠比,任意两个指标之间均呈极显著正相关,而与各指标盐害率呈极显著负相关;主成分分析将15个耐苏打盐碱性相关指标提取出3个主成分,累计贡献率达88.378%;综合主成分分析和模糊隶属函数分析,将110份甜高粱耐苏打盐碱性分为4个等级并筛选出高度耐苏打盐碱型材料2份、中度耐苏打盐碱型材料51份、低耐苏打盐碱型材料47份和苏打盐碱敏感型材料10份。这些材料将为甜高粱种质耐苏打盐碱性鉴定和筛选提供参考。