苗期水稻和小麦对缺锰胁迫的响应差异及机理

为探究水稻和小麦响应缺锰的差异及其机理,采用水培试验比较了苗期水稻和小麦在缺锰和加锰处理条件下的生长及植株各部位的元素含量和分配情况,并采用绝对定量法比较了小麦和水稻根中锰转运基因的表达水平。结果表明:与供锰充足的植株相比,缺锰21 d严重抑制水稻生长,而小麦生长不受影响;在缺锰条件下,小麦体内锰从根到地上部的转运率比供锰充足时提高了16.4%;相反,水稻体内锰从根到地上部的转运率降低了7.5%;苗期小麦根中TaNRAMP2的绝对表达量是水稻OsNRAMP2的3.8倍~5.1倍。综上可见,小麦比水稻更耐缺锰胁迫,这可能与NRAMP2在小麦中的高表达有关。

青稞根质膜水通道蛋白基因对冷胁迫的响应

为深入研究青稞冷胁迫引发水分生理变化的分子机理,以青海青稞主栽品种肚里黄为材料,采用荧光定量PCR(qRT-PCR)技术对根水通道蛋白PIPs基因在冷胁迫下的表达模式进行分析,同时对根的水导度(Lpr)和叶片净光合速率(Pn)进行测定。结果表明,青稞幼苗冷胁迫后主要影响了苗的生长速率,Lpr和Pn均表现为胁迫期下降、恢复期上升,但Lpr的变化差异不显著,而Pn的变化达到显著标准。冷胁迫后HvPIPs基因表达量总体下降,温度恢复后大多数Hv PIPs基因仍然保持下降趋势,但Hv PIP1;1基因和Hv PIP1;2基因的表达量变化略有区别。因此,可推测青稞由于其高抗寒性而导致HvPIPs在抗冷反应中的响应有其特殊之处。

冷胁迫下大麦幼苗根质膜水通道蛋白基因的表达

植物质膜水通道蛋白(plasma membrane intrinsic proteins,PIPs)是位于细胞质膜上具有选择性、高效转运水分的一类膜内在蛋白,参与植物生长发育的多个生理活动。本研究以大麦‘Haruna-nijo’为材料,对水培幼苗进行4℃冷胁迫,采用实时荧光定量PCR技术对胁迫期(4℃,48 h)和温度恢复期(16℃,48 h)两个过程的水通道蛋白PIPs基因表达进行了分析;同期测定了根水导度(Lpr)、根长和苗高,分析冷胁迫下大麦根PIPs基因的表达与水分生理的关系。结果表明:大麦幼苗经4℃低温胁迫48 h后,苗的生长明显受抑,根的生长无显著变化;温度恢复48 h后,苗恢复生长,根的生长无显著变化;根水导度在胁迫期下降,恢复期急剧升高,均无显著差异。实时荧光定量PCR结果显示,根中表达量最高的是HvPIP1;2和HvPIP1;3,最低的是HvPIP1;1和HvPIP2;3;冷处理后HvPIPs表达量与对照比较总体下降,其中HvPIP1;2、HvPIP1;3、HvPIP1;4、HvPIP1;5、HvPIP2;1、HvPIP2;2明显下调。恢复后大多数HvPIPs表达量增加,HvPIP1;1、HvPIP1;2、HvPIP1;5、HvPIP2;3显著增加,HvPIP1;4、HvPIP2;5表达量降低,但无显著差异。研究发现,冷胁迫后大麦根HvPIPs的表达情况总体下调,恢复生长大部分HvPIPs上调,结合根水导度的变化,推测大麦HvPIPs在抗冷反应中的作用复杂,冷害的不同阶段HvPIPs对水分吸收所起的作用不同。