淹水胁迫下小麦根通气组织形成的PCD特征及活性氧作用初探

为了解淹水条件下小麦根通气组织形成的细胞学特点和活性氧（Reactive oxygen species，ROS）在通气组织形成中的作用，以高度耐湿的华麦8号幼苗为材料进行淹水处理，在显微水平上系统地观察了通气组织的形成过程，在分子水平上检测了细胞核DNA的断裂情况，并对ROS的动态变化进行了荧光观察。结果表明：（1）通气组织最先起源于根皮层中部，然后逐渐扩展，到淹水8d时基本形成，淹水60d时更为发达；（2）淹水1.5～48h根皮层出现大量细胞核DNA断裂，且细胞核DNA降解为180～200bp的片段，证明小麦根通气组织的形成过程是根皮层细胞发生细胞程序化死亡（Programmed cell death，PCD）的过程，而且淹水1．5～48h是根皮层细胞死亡高峰期；（3）ROS在细胞核DNA发生断裂前开始积累，在通气组织形成中呈现动态变化。上述结果表明，淹水胁迫下小麦根通气组织形成是一个皮层细胞PCD的过程，并且ROS可能参与介导了PCD的进程。另外，淹水胁迫在前期抑制了次生根的产生，随后又促进了次生根的产生。

小麦次生根皮层通气组织产生方式对小麦耐湿性的影响

以 4个耐湿性不同的小麦品种为材料 ,观察了渍水条件下其次生根结构。结果表明 ,渍水处理后 ,小麦的次生根以两种方式产生通气组织。各品种处理期间产生的次生根和耐湿性强的品种处理前产生的次生根经渍水处理后多以方式Ⅰ产生通气组织 ,通气组织形成是由单个细胞凹陷 ,内容物消失 ,最后细胞壁完全叠合并彼此连接而形成的 ,通气组织呈矩形并且不易破裂 ;不耐湿的品种处理前产生的次生根经处理后皮层以方式Ⅱ产生通气组织 ,通气组织是由多个细胞融合 ,内容物消失而形成的 ,通气组织形状不规则 ,易彼此贯通导致机械组织及表皮的脱落。

小麦品种耐湿性鉴定的示踪方法

利用^(32)P、^(14)C同位素示踪技术在淹水条件下测定了孕穗期小麦的根系活力及叶片C_3光合酶RubIscb活性。结果表明,不同品种间,其根系活力和Rubisco活性有显著差异。根据根系活力及叶片光合酶Rubisco活性鉴定小麦品种耐湿性结果与根据主茎绿叶数及产量性状鉴定耐湿性结果是一致的。因此,利用示踪技术评价小麦品种的耐湿性是可行的,且具有灵敏、快速、准确等优点。

渍涝对不同耐性花生品种根系形态特征及解剖结构的影响

为解析渍涝对花生根系形态特征的影响,以耐性品种湘花2008与敏感品种中花4号根系为研究材料,在自制根架系统内进行盆栽培养,于幼苗期分别进行0、3、6、9、12 d渍涝胁迫处理,通过根系的鲜(干)重以及显微和超微结构研究不同耐性花生品种根系形态特征的差异。结果表明,渍涝胁迫下中花4号根系受影响较大,随着淹水天数延长,根系颜色加深,臭味加重,而湘花2008仅根系中、上部根色变黄,臭味较轻,湘花2008根系鲜重耐渍系数高于中花4号。湘花2008出现了通气组织,且随着淹水时间增加,通气组织数量增加、横截面积加大;主根中段木质部基本保持正常,导管大体呈射线状分布。而中花4号未形成明显的通气组织,木质部和导管呈不规则分布。湘花2008主根细胞内的细胞核、线粒体虽受到影响,但仍能维持细胞活动,保持根系生长状态。中花4号细胞器受渍涝胁迫较敏感,加速衰老死亡。综上认为,渍涝胁迫下湘花2008根色和根味受影响较小,主根出现了通气组织,主根中段木质部与细胞中的细胞核、线粒体基本正常。而中花4号根色和根味受影响较重,未形成明显的通气组织,主根中段木质部和导管呈不规则分布,主根中段细胞中的细胞质溶解,线粒体异常。本研究可为解析花生耐渍涝机理提供依据。

玉米地方种质竹山白马牙耐渍性生物学基础分析

在中国南方,涝渍已成为包括玉米在内的多种植物的主要非生物胁迫之一,发掘和有效利用玉米耐渍种质、探讨玉米耐渍性生物学特征、培育耐渍性新品种是减少南方玉米产量损失,扩大玉米种植面积的最为经济有效的途径。本研究多方面证据表明白马牙比渍水敏感性玉米自交系B73具有较强的耐渍性。在表型水平上:渍水胁迫下,白马牙的叶绿素相对含量、苗高、根长、茎鲜重/干重、根干重/鲜重、不定根数目及根长均显著高于B73;渍水28 d,白马牙的平均存活率为86%,B73的存活率仅为8.25%,说明白马牙相对于B73渍水耐受性较强,白马牙在渍水胁迫下具有发达的不定根和诱导性通气组织的形成。在生理生化水平上:渍水处理6 d,B73中丙二醛含量显著增加,而白马牙维持在相对较低水平,且白马牙在渍水胁迫后过氧化物酶和超氧化物歧化酶的活性增强,证明白马牙具有较强的活性氧清除能力。在磷吸收利用上:白马牙较强的磷吸收能力增强了抵抗非生物胁迫的能力,本研究揭示了耐渍性地方种质白马牙苗期耐渍性产生的形态特征和生物学基础,为进一步利用该资源进行耐渍性品种选育提供了理论依据。

小麦耐渍的根部形态及其生理适应

渍害是影响世界小麦生产的主要非生物逆境,根部是渍害发生的起始位置。从根的生长、根通气组织的形成和根际泌氧(radial oxygen loss,ROL)屏障等根部形态适应特征,以及无氧呼吸、可溶性糖的有效供应、抗氧化剂和抗氧化酶的活性等代谢反应机制两方面对小麦的耐渍机制研究进行了综述。小麦耐渍机制较为复杂,建议应用正向遗传学、反向遗传学以及生物信息学技术进一步对该领域进行深入研究。