松嫩草地羊草种子发育进程、休眠特性及与盐碱耐性关系的研究

羊草(Leymus chinensis)是禾本科赖草属根茎型优质禾草,不但营养价值高、适口性好,而且具有较强的耐旱、耐寒和耐盐碱性。羊草既是东北松嫩平原的优势种,也是干旱与半干旱地区建植人工草地的优良草种。近年来,随着畜牧业的发展及生态环境治理力度的加大,人工羊草草地不断建植,为此,人们对羊草种子的需求量与品质的要求也越来越高。本文通过研究羊草种子的发育进程、休眠特性及与盐碱耐性的关系,一方面明确羊草种子的最适宜收获时间,为农业生产上收获高品质羊草种子提供科学依据,另一方面挖掘羊草种子的发芽潜能、深入解析抗逆机理,为提高其利用率及抗逆新品种的选育提供理论基础。主要研究结果与结论如下:(1)通过对羊草种子发育动态的研究结果表明,羊草种子在发育过程中,随着成熟度的不断提高,种子的颜色由绿色变为浅绿色,再变成黄色,最后变为棕黑色。种子千粒重不断增加,在盛花后33d达到最大值,之后趋于恒定。含水量与种子浸出液电导率则呈下降趋势,含水量在盛花后36d达到最小值,而2个试验年份电导率值有所差异,分别在盛花后27和30d达到最小值。标准发芽试验结果显示,羊草种子在盛花后39d发芽率最高,此时种子的开始发芽时间、50%种子发芽时间、发芽势等指标均为最优。尽管加速老化试验的发芽指标与标准发芽试验略有差异,但是盛花后39d的种子同样具有最强的抗老化能力。上述试验结果表明,盛花后39d羊草种子活力最高,品质最佳,是种子最适宜的收获时间。(2)不同成熟度的羊草种子对土壤埋深与盐碱胁迫具有不同的响应方式。羊草种子出苗与其后的幼苗生长能力随着种埋深度的增加而降低,1cm是最适宜的播种深度,此时的出苗率最高、出苗时间最短,并且叶片与根系长度与生物量最大;另外不同成熟度的羊草种子表现出不同的出土成苗能力,盛花后39d的羊草种子活力最大,其上述各项幼苗生长指标均为最优。种子的成熟度与盐、碱胁迫及其交互作用显著影响羊草种子的发芽率与发芽势,盛花后39d的羊草种子在胁迫下具有最高的发芽率与发芽势,特别是在高浓度(400mM)盐胁迫下,尤为明显。复萌试验结果显示,盛花后39d的羊草种子在盐碱胁迫(特别是高盐环境)解除后同样具有最高的发芽率。上述结果表明,尽管不同成熟度的羊草种子均具有发芽能力,但是盛花后39d的羊草种子出苗及抵御盐碱胁迫伤害的能力最强,这也进一步支撑了39d是羊草种子适宜收获时间这一结论。另外羊草适宜浅播,1cm是其最适宜的播种深度。(3)通过人工手段处理可以明显打破羊草种子的休眠特性。研究结果表明,除了热水浸种处理外,其余方法如浓硫酸、冷层积、PEG,GA_3,KNO_3及清水浸种均能一定程度上提高羊草种子的发芽率,发芽速率、开始发芽时间及50%种子发芽时间。但是在生产实际中,既要考虑高效性也要考虑经济耗费,结合本试验的研究结果,我们推荐在生产中采用低温浸种20d的方法来打破羊草种子的休眠,提高其发芽率。(4)稃是抑制羊草种子萌发的重要因素,但同时也一定程度提高了种子的抗盐性。通过测定稃对羊草种子吸水、脱水、不同温度条件下的发芽响应以及不同持续时间盐胁迫对种子发芽的影响,结果发现稃可以显著提高羊草种子的吸水量,并同时减缓种子在干旱环境下的脱水速率,使种子不会过度脱水而死亡。稃、不同温度处理及两者交互作用显著降低羊草种子的发芽率与发芽速率,表明稃对羊草种子萌发具有一定的抑制作用。在不同持续时间的盐胁迫处理下,未萌发的带稃种子复萌率均高于去稃种子,特别是在长时间及高盐胁迫下尤为明显,表明稃对羊草种子耐盐性起着重要的调节作用,一旦雨水、融雪等条件降低了土壤盐浓度,带稃种子就可以继续萌发出土。(5)20~30°C是羊草种子最适宜的发芽温度,高温、低温均显著降低种子的发芽率与发芽速率,并且此温度可一定程度上减缓盐胁迫与碱胁迫对种子发芽的抑制效应。随着盐、碱胁迫浓度的增加,羊草种子发芽率与发芽速率均呈下降趋势,且在碱胁迫下的下降幅度更大。在盐胁迫下,当盐浓度<200mM时,低温是影响种子萌发的主要因素,随着盐浓度的不断增加,高温则更加剧了盐胁迫对种子萌发的抑制作用;而在碱胁迫下,即使碱浓度较低,高温与其交互作用也大大加剧了对种子发芽的抑制。盐胁迫下未萌发的羊草种复萌率随盐浓度增加而增加,而在碱胁迫下则随着碱浓度增加呈先上升后下降的趋势,高浓度碱胁迫使羊草种子失去活力而死亡,并且碱胁迫下种子的复萌率低于盐胁迫,25~35°C同样不利于种子的复萌。幼苗生长对温度与盐碱胁迫交互作用的响应方式与发芽阶段相似,20~30°C同样是最适宜温度;另外,盐碱胁迫均对羊草幼苗根生长的抑制作用更强。基于以上研究结果,我们建议在初夏(7月上旬),高降雨过后,温度与土壤条件适宜的情况下进行播种,以提高羊草种子的发芽率,更好的达到恢复退化草地的效果。(6)在混合盐碱胁迫下,羊草种子的发芽率与发芽速率均随着盐浓度的增加不断下降,且碱性盐比例越大下降越明显。在250mM盐浓度下,无碱性盐的A组处理发芽率为6.5%,而其余5组处理发芽率均为0。羊草幼苗生长阶段同样受盐浓度、pH及2者交互作用影响,并且根系对胁迫伤害更敏感,所受抑制作用更强。逐级回归分析结果表明,在种子萌发阶段,盐浓度是羊草种子在混合盐碱胁迫下能否萌发的决定性因素,而一旦胚根突破种皮进入幼苗生长阶段,pH就转变为主导因素。上述研究表明,混合盐碱胁迫对羊草种子萌发与早期幼苗生长阶段的抑制机理有所不同,其中高盐浓度与高pH的交互作用对种子萌发与幼苗生长的抑制效应最强。(7)盐胁迫与碱胁迫均显著降低羊草幼苗的长度、鲜重与含水量,且碱胁迫抑制作用更强。2种胁迫均造成羊草幼苗Na^+浓度与Na^+/K^+升高,并且K^+浓度下降,但是在碱胁迫下,Na^+浓度、Na^+/K^+上升幅度与K^+下降幅度均大于盐胁迫。另外,在盐胁迫下,羊草幼苗大量积累Cl^-,有机酸含量变化不大;而在碱胁迫下,Cl^-,NO~–_3与H_2PO^-_4均呈下降趋势,而有机酸则大量积累,其中苹果酸、柠檬酸是主要的有机酸组分,可溶性糖是羊草幼苗在两种胁迫下共同的渗透调节物质。上述结果表明,碱胁迫由于具有高pH,对羊草早期幼苗生长的抑制作用更强,Cl^-与有机酸积累特征的差异表明羊草早期幼苗在盐胁迫与碱胁迫下具有不同的适应策略。

盐碱胁迫对紫花苜蓿种子发芽的协同影响

以紫花苜蓿(Medicago sativa)为材料,在实验室内模拟土壤复杂盐碱逆境条件,将2种中性盐NaCl,Na_2SO_4与2种碱性盐NaHCO_3,Na_2CO_3以不同的摩尔比例混合,按碱性盐比例递增的顺序共设置A^F组,同时每个组又设置6种盐浓度(24~168 mM),涵盖Na+浓度为32~192 mM,pH为7.03~10.68范围的盐碱生境,试验共模拟出36种盐度和碱度(pH值)各不相同的盐碱条件,并对胁迫下苜蓿种子发芽指标进行了测定。结果表明:低浓度胁迫对苜蓿种子发芽有一定的促进作用,在各胁迫处理组下苜蓿种子的发芽指标(发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数)均随着盐浓度的增加不断下降,且碱性盐比例越大下降越明显,而平均发芽天数逐渐增加。胚根与胚芽生长表现出与发芽相似的变化规律,并且胚根适应盐碱能力更强。因此,复合盐碱胁迫不同于单独的盐或碱胁迫,一旦浓度较高时,盐和碱的交互作用更明显,二者存在明显的协同作用,加剧了对植物的伤害。

羊草苗期对盐碱胁迫的生长适应及Na^+、K^+代谢响应

通过盆栽实验,混合2种中性盐(NaCl∶Na2SO4=9∶1)和2种碱性盐(NaHCO3∶Na2CO3=9∶1)分别模拟不同强度的盐碱条件,处理35d的羊草幼苗,研究2种胁迫对羊草各营养器官生长和盐离子分布的影响及其适应机制。结果表明,随着盐和碱胁迫浓度的增加,羊草营养器官生物量、克隆生长性状(根茎子株、分蘖子株等)、光合作用、K+含量等均显著降低,Na+含量和Na+/K+均显著增加。在高胁迫强度下(200mmol/L)碱胁迫引起的各项指标增减均显著高于盐胁迫。在2种胁迫下,根茎生物量的降低幅度最大,根茎子株的降低量高于分蘖子株。在盐胁迫和低浓度碱胁迫下,根和根茎内Na+、K+含量和Na+/K+的增减均高于茎叶,在高浓度碱胁迫下(200mmol/L)茎和叶内Na+含量显著增加。这表明在相同强度胁迫下,尤其在高浓度胁迫下,羊草耐盐而不耐碱,在盐胁迫和低浓度的碱胁迫下,羊草具有相似的生长适应策略及Na+、K+代谢响应,主要表现在减少向根茎的能量输出及子株产生,维持羊草的原位生长策略,同时将Na+向根茎和根区划,避免茎叶生长受损。但在高碱胁迫下,pH造成的胁迫超出羊草根与根茎的承载力,使其失去拦截Na+的功能而导致大量Na+涌入茎叶,进而影响其光合作用,使其生长严重受损。无论在生长适应或者Na+、K+代谢中,根茎的存在均起到一定的保护作用,缓解了盐碱胁迫对其他器官生长的伤害。

盐碱胁迫下AM真菌对羊草生长及生理代谢的影响

利用盆栽控制试验研究了盐碱胁迫下AM真菌对羊草生长及生理代谢的影响。结果表明,盐碱胁迫显著降低了AM真菌的侵染率与侵染强度,且具有高pH的碱胁迫的抑制效应更强。接种AM真菌一定程度上提高了胁迫下羊草幼苗的生物量及光合色素(Chl a,Chl b和Car)含量。随着盐碱胁迫浓度的增加,羊草幼苗积累了大量的Na^+,并抑制了其对K^+的吸收,接种AM真菌一定程度上降低了Na^+的积累,并缓解了胁迫下K^+含量的降低,提高NO_3^-含量从而改善羊草幼苗的离子平衡。在碱胁迫下,柠檬酸、苹果酸含量均显著提高,在盐胁迫下,仅苹果酸含量显著提高,而接种AM真菌使盐碱胁迫下有机酸含量一定程度降低。在盐碱胁迫条件下,接种AM使羊草体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性明显提高,增强宿主植物体内氧自由基的清除能力。接种AM真菌明显提高羊草幼苗抗盐碱能力,因胁迫类型不同,抗逆机理有所差异。研究结果为利用羊草进行生物改良退化盐碱草地以及菌肥的应用提供了科学依据,也为探求羊草-丛枝菌根共生体对盐碱胁迫的响应和反馈提供了数据支持。

松嫩盐碱草地26种植物根围丛枝菌根真菌多样性特征

为阐明松嫩盐碱草地主要盐生植物根围丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhizae,AM)真菌多样性,本研究于2013年7月在黑龙江省肇东市西南部松嫩盐碱草地采集了11科26种植物根系和根际土壤,分离出5属40种AM真菌,其中球囊霉属(Glomus)和无梗囊霉属(Acaulospora)为优势属,根内球囊霉(Glomus intraradices)为优势种。蔓委陵菜(Potentilla flagellaris)根围孢子密度最大,达986.0 cfu·kg-1,扁蓄蓼(Polygonum aviculare)根围孢子密度最低,仅有452.3 cfu·kg-1。蒲公英(Taraxacum mongolicum)根围AM真菌种类最丰富,Shannon-Weiner指数(H)达到1.43。p H值与孢子密度和物种丰度均表现出显著负相关(P<0.05);土壤有机质和全氮量与孢子密度、物种丰度呈极显著正相关(P<0.01),与Shannon-Weiner指数呈显著正相关(P<0.05);土壤全磷量与孢子密度、物种丰度和Shannon-Weiner指数均表现为显著正相关关系(P<0.05)。

植物的环境信号分子茉莉酸及其生物学功能

茉莉酸信号分子参与植物生长发育众多生理过程的调控,尤其是作为环境信号分子能有效地介导植物对生物及非生物胁迫的防御反应。迄今已知具有信号分子生理功能的至少包括茉莉酸(jasmonic acid,JA)以及茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,Me JA)和茉莉酸-异亮氨酸复合物(jasmonoyl-isoleucine,JA-Ile)等茉莉酸衍生物,统称为茉莉酸类化合物(jasmonates,JAs)。从环境信号分子角度介绍了茉莉酸信号的启动(环境信号感知与转导、茉莉酸类化合物合成)、传递(局部传递、维管束传输、空气传播)和生物学功能(茉莉酸信号受体、调控的转录因子、参与的生物学过程)。

淹水发生与持续时间对退化盐碱沼泽芦苇生长及土壤理化性质的影响

比较了不同淹水发生时间与持续时间对退化盐沼芦苇生长生理以及盐碱土壤理化性质的影响。结果表明,随着淹水持续时间的增加,芦苇株高显著增加,长期淹水条件下芦苇株高最高(FD_5),但地上和地下生物量呈先增加后下降趋势,淹水持续2月(FD_3)的生物量最高,Na^+,K^+浓度虽然不规则变化,但最低浓度值出现在FD_3处理中。另外,盐碱土壤理化指标(pH值,EC,Na^+,Ca^(2+),HCO_3^-和CO_3^(2-)含量)随着淹水持续时间的增加呈先降低后上升趋势,土壤理化性质最优的处理为FD_3。随着淹水发生时间的后移,芦苇的株高和地上生物量不变,地下生物量呈先增加后下降趋势,Na^+含量呈先下降后上升趋势,芦苇地上器官的K^+含量以及盐碱土壤的pH值,EC,Na^+,Ca^(2+),HCO_3^-和CO_3^(2-)含量表现为生长初期淹水低于生长后期淹水处理(FO_1,FO_2优于FO_3,FO_4)。无论淹水发生时间还是淹水持续时间均对土壤的有机质,K^+,Mg^(2+),Cl^-,SO_4^(2-)含量没有显著影响。因此,6月,7月份是芦苇生态需水期,在此阶段补充充足水分对芦苇的生长恢复具有显著意义,并能改善盐碱土壤的理化性质。

盐生植物盐碱胁迫应答转录组学分析

土壤盐碱化严重影响植物的生长和分布,植物盐碱胁迫应答分子机制的研究已经成为热点。整合分析了盐芥、星星草、獐茅、盐地碱蓬、紫羊茅、海蓬子、刚毛柽柳等7种盐生植物盐碱胁迫应答转录组学的研究结果,为全面理解盐生植物应答盐碱胁迫的代谢调控机制提供线索。

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。

藻类响应环境胁迫的蛋白质组变化研究进展

环境变化会影响植物的生长与代谢。近来,藻类植物应答环境胁迫的蛋白质组学研究已成为热点。整合分析了藻类植物应答各种环境胁迫(盐、重金属、温度、光和营养元素等)的蛋白质组学研究结果,为全面理解藻类植物响应环境胁迫的代谢调控机制提供了重要的信息。

红景天苷药理作用及其作用机理研究进展

红景天苷是红景天属植物中广泛存在的一种天然酚类次生代谢产物,具有多种药理作用,应用前景广泛,其药理作用及其作用机理方面的研究备受关注。本文从红景天苷对心脏、脑、神经、肝、肾、肺、皮肤的保护作用以及抗细胞凋亡、抗癌、抗炎、抗衰老、抗疲劳、抗缺氧、抗病毒、抗骨质疏松和糖尿病等方面综述了2009年以来国内外红景天苷药理作用及其作用机理的研究进展,旨在为红景天苷进一步开发和利用提供参考依据。

代谢组学方法研究进展

目前,代谢组学主要是以LC-MS、GC-MS和NMR为分析平台来进行相关的试验分析。代谢组学一般的试验流程包括前期试验方案设计、样品的前处理、仪器进样分析、数据处理与分析、阐释相关生物学意义。

植物油脂体及其结构蛋白研究

高等植物在其种子中储藏大量的脂类,为种子萌发及后续的籽苗生长提供碳源和能源。储藏脂类均贮存于油脂体(oil body,OB)中。油脂体的结构简单,核心部分是TAG组成的不透明结构,外层为磷脂单分子层,表面有多种膜蛋白,其中含量最丰富的是Oleosin。Oleosin和Caleosin作为2种结构蛋白在维持油脂体稳定性以及控制油脂体大小方面发挥重要的作用,对于种子质量的提高即种子油类产量和优化储存脂类及蛋白的提取过程具有重要的研究价值。油脂体表面还存在一些酶类如Steroleosin,可能与甾类化合物的合成相关。对油脂体形成的机制及相关蛋白结构与功能的研究进展进行了概述。

小鼠过敏性哮喘模型的研究进展及评价

支气管哮喘(简称哮喘)是常见的慢性病,随着过敏患者的增加,小鼠过敏性哮喘模型的研究越来越重要。本文通过对近年来国内外小鼠过敏性哮喘的实验研究文献进行总结,从实验小鼠的选择、制备模型的方法及模型的评价指标等方面进行综合分析,为进一步开展哮喘研究提供帮助。

大鲵糖肽溶液共晶点及冷冻浓缩过程研究

在制备大鲵糖肽干粉过程中,其溶液浓度较低,导致其冷冻干燥速度较慢。为了提高大鲵糖肽冷冻干燥速度,需要研究它的共晶点、冻融过程以及冷冻浓缩过程。采用电阻法测定了共晶点。结果表明:大鲵糖肽溶液共晶点为-3.6℃,缓慢融化时溶液中大鲵糖肽浓度逐渐降低,搅拌速度对大鲵糖肽溶液冷冻浓缩效果影响较小。

酚苷类药物肠吸收动力学研究进展

本文对近年来国内外所研究的酚苷类药物肠吸收的文献进行了检索和分析,介绍了目前常用的研究方法和模型,并对影响其肠吸收的因素进行了综述,在此基础上总结了酚苷类药物肠吸收动力学研究现状,旨在为提高其口服生物利用度、改进剂型、发现新药和临床合理使用提供参考。

黑龙江省绿色食品产业发展环境分析

文章运用SWOT分析法,对黑龙江省绿色食品产业发展环境进行了分析,指出应发挥优势、把握机会,全力克服劣势、化解威胁,立足当前并着眼未来,并提出了对黑龙江省绿色食品产业未来发展有利的相关策略。

载10-甲氧基喜树碱缓释纳米粒的制备、表征与体外释药研究

以高分子多聚物聚乳酸（PLA）为材料,10-甲氧基喜树碱（Me OCPT）为模型药物,采用乳化溶剂挥发法制备载10-甲氧基喜树碱缓释纳米粒,表征并考察其体外释药特性。透射电子显微镜观察缓释纳米粒具有明显的球状结构,确定了最佳投料比为0.02∶1,平均粒径在100~250 nm之间,包封率和载药量分别为83.57±3.45%和3.10±1.19%,体外持续缓慢释放达48 h以上,累计释放率超过70%,缓释效果明显。以乳化溶剂挥发法成功制备的载10-甲氧基喜树碱缓释纳米粒,为聚乳酸作为药物缓控释载体的进一步研究提供依据,为难溶性小分子药物研究提供方向。

植物细胞核蛋白质组学研究进展

细胞核储藏有植物体的主要遗传信息。植物细胞核蛋白质组的动态变化直接影响植物基因表达调控,进而调节植物生长发育与环境应答过程。细胞核蛋白质组学研究为解析植物发育与逆境应答的分子机制提供了重要信息。综述了近年来植物细胞核蛋白质组学研究的进展,以促进其进一步研究。

玉米叶绿体蛋白质组学研究进展

亚细胞蛋白质组学研究为深入解析植物蛋白质定位和功能提供了重要信息。玉米是重要的粮食作物,也是研究C4植物光合作用的良好模式植物。综述了近年来玉米叶绿体发育与逆境应答过程中蛋白质组的变化特征。