树木对重金属的抗性机理研究进展

土壤重金属污染问题是当今世界较为严重的环境问题之一。树木生物量高,根系发达,一般不进入食物链,一些树木对环境中重金属具有较强的吸收和积累作用,防止土壤金属污染的扩散。为了深入探索树木应对重金属污染的抗性机理,笔者主要从根系分泌物、内生细菌与菌根、螯合作用、抗氧化系统以及区室化作用等方面综述了近年来,尤其是近5年来树木应对重金属的抗性机制研究进展,发现由于重金属对于树木毒害作用的多方面性,树木重金属抗性机理具有复杂性,因此许多机理仍不清晰,今后还需要利用不断更新的技术手段,研究其不同抗性机理的协同作用,对其机制进行更深入系统的研究。最后,笔者展望了通过生物技术手段的改造,将树木应用于环境修复的前景。

红花槐花药培养最适取材时期及选蕾标准

【目的】确定红花槐花药离体培养的最适宜取样时期及其相应的花器官形态特征判断标准。【方法】采用小孢子染色压片观察、花器官形态特征观测和花药离体培养试验,研究红花槐花药小孢子发育阶段,探讨小孢子发育阶段与花器官形态特征及花药愈伤组织诱导率的关系。【结果】1)小孢子发育过程可分为四分体、单核及二细胞花粉3个时期,这3个时期之间具有明显的细胞学特征差异,其中单核时期又分为单核早中期和单核靠边期。2)小孢子单核时期(单核早中期及单核靠边期)花药适宜离体培养,其中单核靠边期愈伤组织诱导率高达(77.05±1.56)%,为红花槐花药离体培养的最佳时期。3)在单核靠边期,花蕾纵径介于10.01～12.20 mm、花冠与花萼的长度比>1/4～≤2/5。同时,小花花萼上部为红色,白色花冠从花萼中露出且顶部开始变为粉红色,花序大而松散,小花间距离较大。【结论】红花槐花药离体培养最适取材时期为小孢子单核靠边期,并可通过小孢子与花器官形态特征的对应关系进行取材。

甘蒙柽柳对NaCl胁迫的生理响应

利用盆栽法研究不同浓度NaCl(0%、0.5%、1.0%、2.0%、4.0%)胁迫对甘蒙柽柳生长和生理特性的影响,结果表明,较低浓度(0.5%)的NaCl对植株各项生理指标影响很小;对较高浓度(1.0%、2.0%、4.0%)NaCl处理,植株在气孔调节、保护酶系统、渗透调节物质方面均能作出较快响应,并能在胁迫初期(前8 d)维持相对正常生长,但随着胁迫时间的延长、NaCl浓度增加,植物生长受到明显影响,第8 d时,4.0%NaCl处理的植株相对电导率明显上升,接近对照的4倍,MDA的含量与其成正相关关系;脯氨酸含量在甘蒙柽柳受到盐胁迫后逐渐上升,而可溶性蛋白含量则在盐胁迫初期增加,后期逐渐减小;3种保护酶活性在胁迫后均呈先升高后下降的趋势,其中SOD与CAT的活性在第14 d达到最高,POD活性则是在第20 d达到最高;叶片叶绿素含量与Pn逐渐下降并呈相关关系。洗盐后,1.0%和2.0%NaCl处理的植株各项指标均可得到恢复,而4.0%NaCl处理的植株各项指标很难恢复。

杂种小叶杨叶片外植体离体再生体系的建立

为了开发新的小叶杨基因保存技术并提高其抗病虫害能力,以杂种小叶杨(Populus simonii Carr.×P.deltoides cv.‘Shanhaiguanensis’)无性系的叶片作为外植体,研究了杂种无性系的的离体培养及叶片再生体系,探讨了不同激素组合对杂种无性系不定芽的诱导、分化以及生根的影响。结果表明:最适于杂种小叶杨叶片分化的培养基是MS+0.1mg/L6-BA+0.04mg/L NAA+0.005mg/LTDZ,不定芽分化率和平均分化芽芽数分别达到最高的90%和6.8,芽长为2.14cm;最佳生根培养基为1/2MS+0.1mg/LIBA,生根率达90%。最后将这些再生植株成功驯化并移栽到温室。10mg/L的卡那霉素可以抑制杂种小叶杨的诱导分化,20mg/L的卡那霉素可以抑制杂种小叶杨不定芽的生根。本研究结果将有助于小叶杨抗病虫害等方面的遗传转化及相关研究,同时也将为小叶杨基因库的保存提供重要技术支撑。

美洲黑杨与大青杨杂种无性系离体培养和叶片再生体系的建立

以美洲黑杨与大青杨杂种(Populus deltoids Bartr.×Populus ussuriensis Kom.)无性系的茎段作为外植体,研究了杂种无性系的离体培养及叶片再生体系,探讨了不同激素组合对杂种无性系不定芽的诱导、分化、增殖以及生根的影响。结果表明:杂种无性系茎段的最佳消毒时间为5min;最佳分化培养基为MS+6-BA2.0mg/L+NAA0.1mg/L+ZT0.5mg/L;MS+6-BA0.5mg/L+NAA0.05mg/L培养基可对不定芽实现增殖与复壮;最佳生根培养基为MS+NAA0.3mg/L。5个杂种无性系中,无性系177的分化能力最强;叶片近轴面向上放置培养,其不定芽再生能力显著高于叶片近轴面向下放置培养;叶片、茎段及根段的分化能力大小依次为叶片>茎段>根段。本研究优化了美洲黑杨与大青杨杂种的组织培养体系,为杂种无性系快速繁殖和遗传转化研究提供参考。

四倍体刺槐硬枝沙藏结合生长调节物质处理扦插研究

为了解决四倍体刺槐硬枝扦插成活率低的问题,利用冬季沙藏结合生长调节物质处理和倒放催根的方法对四倍体刺槐进行硬枝扦插试验。结果表明:经冬季沙藏,结合沙藏前和扦插时的2次生长调节物质处理,插穗扦插成活率最高,达66.67%;在IBA、NAA和ABT三种生长调节剂的处理试验中,500 mg.kg-1的ABT处理插穗扦插成活率最好,成活率达71.11%;插穗倒放沙藏明显提高了扦插成活率;插穗经温室沙藏处理比室外沙藏处理成活率高。

毛白杨12种microRNAs的低温胁迫差异表达分析

为了探讨microRNAs(miRNAs)在杨树低温胁迫不同时间段的差异表达规律,初步鉴定参与杨树低温胁迫响应的miRNAs,以重要乡土树种毛白杨为材料,进行不同时间段(0、8、14、20h)的低温胁迫(4℃)处理,分别提取小片段RNAs(<200nt),利用实时定量PCR技术研究毛白杨在低温胁迫后12种miRNAs的差异表达规律。结果显示,miRNAs的表达在低温胁迫下有显著变化,且呈现动态反应。在低温胁迫下,大部分miRNAs的表达受到抑制。miR168a、miR169ac、miR394a-3p、miR530a的表达量在各个时间段显著下调。该研究初步表明,miRNAs在调控毛白杨对低温胁迫的反应中起着重要作用。

河北杨脱水素基因(Phdhn1)的克隆与胁迫表达分析

为了鉴定河北杨中的脱水素基因并研究其在逆境胁迫中的表达规律,以初步分析脱水素基因在河北杨逆境胁迫中的调控功能,在实验室前期工作的基础上设计引物,通过PCR方法扩增河北杨cDNA文库获取脱水素基因,并通过半定量RT-PCR方法研究其在逆境中的表达情况。结果表明,河北杨脱水素基因全长856 bp,共编码227个氨基酸。同源性分析表明,河北杨中的脱水素基因与已知的其他杨树脱水素高度同源,因此将该基因定名为Phdhn1。半定量RT-PCR结果表明在干旱、低温、高温、高盐及ABA溶液不同时间段(0、0.5、1、2、5、10、24 h)的胁迫下,河北杨Phdhn1在干旱、ABA以及低温胁迫下均出现表达差异。该研究初步阐述了Phdhn1的逆境表达模式,说明了Phdhn1在河北杨逆境胁迫中起到的重要作用。