盐胁迫下植物根系分泌物的成分分析与生态功能研究进展

盐胁迫是常见的非生物胁迫之一,影响植物的生长发育。根系分泌物是植物与根际环境进行“信息”交换的重要媒介。植物在受到盐胁迫时,根系分泌物的组分和含量会发生改变,对盐胁迫下植物的生长发育产生重要影响。本文综述了根系分泌物的成分、检测方式、作用机制及变化调控。其成分主要包括氨基酸、糖类、有机酸和酚酸等。目前对根系分泌物的鉴定和检测方式主要有高效液相色谱、气相色谱-质谱联用、液相色谱-质谱联用以及核磁共振。结合前人研究总结了氨基酸、糖类、有机酸等分泌物在盐胁迫下组成和含量的变化。然后从根际理化环境、根际微生物等方面总结并提出了根系分泌物在盐胁迫下的作用主要包括:(1)作为信号分子调节植物耐盐能力;(2)维持根细胞内稳态;(3)影响根际环境。总结了氨基酸、糖类根系分泌物在盐胁迫下的变化机理,最后指出目前对根系分泌物成分功能的鉴定以及具体作用机制、通路的研究尚有待深入。本综述旨在分析盐胁迫下植物根系分泌物的生态效应,为今后深入挖掘植物响应盐胁迫机理提供参考依据。

园林植物对淹水胁迫的生理及分子响应机理研究进展

淹水胁迫是影响园林植物正常生长发育的非生物胁迫之一。研究园林植物淹水胁迫生理与分子响应机理,对筛选耐淹园林植物种质和扩大湿地绿化品种范围具有重要的现实意义。园林植物受淹后光合和呼吸作用均受到不同程度的抑制,生长缓慢,长时间淹水可导致死亡。园林植物主要通过形态结构变化、能量代谢反应、激素的合成与运输等方式来响应淹水胁迫。该综述从淹水胁迫对园林植物的影响及其响应机制、淹水响应分子调控与园林植物耐淹能力评价体系的构建3个方面进行了总结并提出展望,旨在为园林植物淹水胁迫研究和耐淹园林植物新种质的筛选和鉴定提供技术支撑。

有刺枸骨和无刺枸骨在不同CO_(2)浓度下的光合能力分析

为研究有刺枸骨和无刺枸骨对不同二氧化碳(CO_(2))浓度的响应能力,本研究以有刺枸骨和无刺枸骨为材料,研究其净光合速率、胞间CO_(2)浓度、气孔导度、蒸腾速率和叶片饱和蒸气压亏缺随CO_(2)浓度变化的情况。结果表明,在相同的CO_(2)浓度下,无刺枸骨的净光合速率始终比有刺枸骨的大,即无刺枸骨的光合能力强于有刺枸骨。无刺枸骨和有刺枸骨的气孔导度、蒸腾速率和叶片饱和蒸气压亏缺随CO_(2)浓度升高而降低,说明无刺枸骨的净光合速率较高并不主要由气孔因素的差异引起。随着CO_(2)浓度的升高,胞间CO_(2)浓度与净光合速率呈现正相关,并且无刺枸骨的CO_(2)饱和点较有刺枸骨高,而CO_(2)补偿点较有刺枸骨低,说明无刺枸骨的CO_(2)同化能力强于有刺枸骨。因而,无刺枸骨高净光合速率可能是因为CO_(2)同化能力高。

雀舌罗汉松与大叶罗汉松光合能力的比较

雀舌罗汉松是南通地区最具代表性的盆景素材,然而其生长缓慢、繁殖数量少,极大地限制了雀舌罗汉松产业的规模化发展。本研究采用光合-荧光测量仪对雀舌罗汉松和大叶罗汉松在不同CO_(2)浓度和光强下的光合能力进行了测量和分析。结果表明,雀舌罗汉松虽然具有更低的CO_(2)补偿点和更高的CO_(2)饱和点,但是电子传递效率低于大叶罗汉松。光合-光强试验结果表明,雀舌罗汉松的光补偿点和光饱和点都高于大叶罗汉松,强光下两者的最大净光合速率基本一致。气孔导度分析结果表明,相同光照强度下,雀舌罗汉松的气孔导度小于大叶罗汉松,不利于气体交换。本研究从CO_(2)浓度、光强的角度分析了雀舌罗汉松和大叶罗汉松光合能力的差异,并提出了适宜雀舌罗汉松快速生长的条件,以期为进一步规范雀舌罗汉松的种植,推进雀舌罗汉松产业规模化发展提供参考。

蔗糖、NAA和磷酸二氢钾对紫叶李叶色的影响

随着城乡建设和社会经济的快速发展,大众对生活环境质量的要求不断提高,对景观效果、绿化多元性的追求愈加迫切。彩叶树种能够满足大众多样化的园林景观审美追求。彩叶植物的叶色性状是遗传因素和外部环境共同作用的结果。植物叶片因色素种类、含量不同及分布多样性形成了多彩的叶色;外部环境因素主要是光照、温度、水分及土壤条件等的变化干扰了植物叶绿素的正常合成,从而导致叶片发生变色反应。试验对紫叶李叶面进行了3种喷施处理(喷施0.4 mol·L^(-1)的蔗糖溶液、喷施0.4 mol·L^(-1)蔗糖溶液+20 mg·L-1NAA混合液、喷施0.4 mol·L^(-1)蔗糖溶液+0.5%磷酸二氢钾混合液),并用清水处理作对照(CK)。结果表明:0.4 mol·L^(-1)蔗糖+0.5%磷酸二氢钾混合液能够显著提高紫叶李叶片的色相a*值,使叶片紫红色加深,提高了紫叶李的秋季观赏价值,效果最明显;0.4 mol·L^(-1)蔗糖溶液次之,而0.4 mol·L^(-1)蔗糖+20 mg·L-1NAA混合液对紫叶李叶色无显著影响。

旱柳、杞柳ACO基因家族的全基因组鉴定及表达分析

1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid oxidase,ACO)是植物中乙烯生物合成途径的限速酶。以ACO蛋白的保守结构域特征为基础,在旱柳(Salix matsudana)和杞柳(Salix integra)的全基因组测序结果中分别鉴定出42和33个ACO蛋白;并运用系列生物信息学方法分析其进化关系、基因结构、理化性质与表达模式等。结果表明:该家族成员可分为10个组,每组的保守基序特征与进化树基本一致。ACO基因含有3~6个外显子,编码238~438个氨基酸,蛋白质理论PI值在5.03~9.52之间,分子量为9.794~48.537 ku;染色体定位显示旱柳ACO基因分布在19条染色体上,部分基因串联重复形成基因簇。热图结果发现ACO基因家族成员在速生性强、弱品系中的表达水平具有差异性。

淹水对13种乔木柳插条表型和生理指标的影响

为筛选优良的耐淹林木品种以满足我国湿地生态发展的需求,选取了13种乔木柳1年生插条实行淹水胁迫试验,通过测定根叶长、干鲜重等表型指标,丙二醛含量、叶绿素含量生理指标并对测定的数据进行分析,以对乔木柳品种耐淹性进行分型。结果表明,淹水对13种乔木柳根、叶的生长均有抑制作用,其中丙二醛含量在J1010中相对于对照组增加了4倍,在苏柳172中为2.4倍,叶绿素含量均出现明显降低,J2087仅为对照组的16.1%,竹柳为对照组的50%。另外总根长、总生根数、最长根长、叶片数、总萌枝长、叶鲜重、叶干重、根鲜重和根干重之间呈极显著正相关(P<0.01),而总萌枝数与其他指标之间没有相关性。通过对表型指标和生理指标进行聚类分析、主成分分析和耐淹系数计算,可将13种乔木柳分成3类:竹柳、苏柳795、龙爪柳、苏柳172为强耐淹品种;渤海柳1号和苏柳932为中度耐淹品种;J2087、J2187、287、盐柳1号、东营1号、J1010和紫杆柳为弱耐淹品种。研究结论可为湿地耐淹林木的筛选提供依据,为柳树耐淹评价体系建立和耐淹机理研究奠定基础。

拟青霉属内生真菌对杞柳耐盐性的影响

滩涂盐碱地是重要的后备土地资源,其改良与开发利用具有重要意义;生物改良法是改善盐碱地土壤质量的有效手段之一,其核心是如何提高植物对盐渍环境的适应性.将一株从海岸带植物根系分离的拟青霉属内生真菌(Paecilomyces sp.)接种到适应轻度盐渍环境的杞柳(Salix integra)幼苗根系,探讨该菌株提高杞柳耐盐性的潜力及相关机制.通过比较接种拟青霉属菌株对杞柳生长、生理与光合指标的影响,发现在盐胁迫条件下,处理组(接种内生真菌)杞柳根长、根系表面积与体积显著高于对照组(分别增加了163.4%、72.4%和96.4%);叶片过氧化氢酶(CAT)活性、生长素(IAA)含量和主要叶绿素荧光参数(光系统Ⅱ实际光化学量子效率ΦPSⅡ、光化学淬灭系数qP与光合电子传递效率ETR)均显著增加(P<0.05).在盐胁迫条件下,从接种与未接种拟青霉属菌株的杞柳叶片中共鉴定出701个差异表达基因(DEGs),主要富集于苯丙烷类生物合成、植物?病原体互作、植物激素信号转导以及淀粉与蔗糖代谢等通路其中,上调表达的基因显著富集于植物激素信号转导通路.基因功能分析表明,注释到茉莉酸、乙烯、生长素与细胞分裂素信号转导和油菜素甾醇生物合成通路的基因在拟青霉属菌株调控杞柳耐盐性中发挥重要作用.综上,该株拟青霉属内生真菌可有效缓解盐胁迫对杞柳幼苗的不利影响.

柳属ARF家族的鉴定及生物信息学分析

ARF是一类存在于植物中的转录因子。通过与生长素应答基因启动子结合的方式,广泛作用于植物的生长发育,然而,柳属中的ARF家族成员的研究还未见报道。本研究根据拟南芥、番茄、水稻、毛果杨、杞柳、旱柳的基因组数据库和ARF蛋白的保守结构域对ARF家族成员进行了鉴定,在旱柳中鉴定出68个ARFs家族的成员并在6个物种间进行了进化分析,将ARF家族分为7个亚族,7个亚族内基因都很保守。对旱柳的68个ARF基因家族成员进一步进行保守域、基因结构、染色体定位等分析发现,旱柳ARF家族成员大部分具有B3、Auxin_resp两个结构域,从基因结构的角度来看,不同亚族彼此间差异很大,但各亚族内外显子保守性较高。编码ARF的68个基因被定位到了32个染色体上,在两个亚基因组上分布情况相似。进一步利用转录组数据对ARF家族成员在旱柳初生生长过程中的表达模式分析发现,SmARF12B、SmARF27等基因对于速生性状具有正调控的作用。而SmARF26、SmARF1B等基因表达可能对速生性存在一定负调控作用。本研究首次对柳属ARF家族进行生物信息学鉴定,并分析了其与速生性的关系,为深入研究旱柳中ARF蛋白家族的作用提供依据。