基于代谢组学分析耐盐碱水稻根际土壤特异代谢物

探究耐盐碱水稻种植对滨海盐渍土代谢变化。基于超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)法的广泛靶向代谢组学研究,采用主成分分析(PCA)、偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)、热图分析等方法对海水稻倒灌土壤进行分析。结果表明,与未种植耐盐碱水稻的海水倒灌土壤(HC)相比,种植耐盐碱水稻的海水倒灌土壤(HR)和种植耐盐碱水稻+土壤改良剂的海水倒灌土壤(HT)根际土壤特异代谢物呈明显的分离状态。从3种土壤样品中共检测出121种代谢产物,其中HC与HR之间筛选出23个差异代谢物,分别是上调代谢物16种、下调代谢物7种;在HC与HT之间筛选出21个差异代谢物,分别是上调代谢物12种、下调代谢物9种。HR和HT的土壤特异代谢物主要集中在脂质、糖类、杂环化合物、胺类、氨基酸类等。表明种植耐盐碱水稻丰富了盐渍土中的代谢物种类。

湛江市耐盐碱水稻产业情况及对策建议

介绍了湛江市耐盐碱水稻产业发展情况,分析了发展过程中存在的问题,有针对性地提出“良种+良法”相结合助力耐盐碱水稻推广、“科研+经费”相配套助力科技成果落地、“宣传+政策”相促进助力农业企业参与、“政策+资源”相结合助力支持体系健全、“企业+农户”相组合助力利益联合体构建等发展建议,以提高种植户的积极性、企业的参与度,促进耐盐碱水稻产业可持续发展。

海水稻根际效应对滨海盐碱地土壤氨氧化微生物的影响

滨海盐碱地的特殊环境严重限制了土壤氮素转化和利用。微生物介导的水稻根际氨氧化过程是盐碱稻田土壤氮循环的关键过程,但限于研究盲点和技术不足,海水稻根际效应对滨海盐碱地土壤氨氧化微生物群落结构的影响仍少有报道。据此,本研究以“海稻86”为研究对象,分别设置低盐浓度(2 g·kg^(-1))和高盐浓度(6 g·kg^(-1))两组处理进行盆栽试验。结果显示:种植海水稻70 d后,高盐和低盐处理根际土壤的pH分别下降了0.82和0.70个单位,土壤有机质(SOM)含量下降了6.41和4.46 g·kg^(-1),腐殖质(HU)含量提高了5.76和4.45 g·kg^(-1),全氮(TN)含量减少0.46和0.37 g·kg^(-1),表明海水稻可通过降低盐碱地土壤pH,加速有机质分解转化,提高土壤氮循环速率。水稻根际作用可显著提高土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)和微生物呼吸强度,并在种植第55天达到最高,在高盐处理中分别达到850.0 mg·kg^(-1)、72.2 mg·kg^(-1)和231.9 mg·kg^(-1)·d^(-1),低盐处理中达到546.1 mg·kg^(-1)、53.7 mg·kg^(-1)和171.2 mg·kg^(-1)·d^(-1),说明水稻根际作用对土壤微生物数量和活性的影响在55 d最强。海水稻根际效应对滨海盐碱地土壤氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)丰富度、多样性和丰度无显著影响,AOA优势菌为norank_c__environmental_samples_p__Crenarchaeota、unclassified_k__norank_d__Archaea和Nitrososphaera。海水稻根际效应显著提升了滨海盐碱地土壤氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)丰富度和多样性,提高土壤AOB优势菌environmental_samples_f__Nitrosomonadaceae和Nitrosospira的丰度。相关性分析发现environmental_samples_f__Nitrosomonadaceae和Nitrosospira与土壤pH呈显著负相关,与腐殖质呈显著正相关。本研究结果表明种植海水稻可提高滨海盐碱地养分循环,并且在酸性土壤中耐盐碱水稻根系效应主要影响AOB的群落结构。

植物生长调节剂与氮肥对盐胁迫下水稻幼苗生理特性的影响

为探讨植物生长调节剂(PGRs)和氮肥对水稻(Oryza sativa L.)幼苗生长和耐盐性的影响,以常规水稻品种黄华占为试验材料,在盆栽条件下,设置施氮及盐胁迫处理:N1(0.1 g N/盆)、N2(0.15 g N/盆)、N1S(N1+0.3%NaCl)、N_(2)S(N_(2)+0.3%NaCl),以及调节剂效应处理:N1A[N1+40 mg·L^(-1)5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)]、N1D[N1+30 mg·L^(-1)乙酸二乙基氨基乙酯(DTA-6)]、N1AS[N1+40 mg·L^(-1)5-ALA+0.3%NaCl]和N1DS[N1+30 mg·L^(-1)DTA-6+0.3%NaCl],于三叶一心期叶喷DTA-6和5-ALA,24 h后按土量进行0.3%NaCl(盐的质量/土的质量,W/W)处理,测定各处理幼苗形态、抗氧化酶活性以及丙二醛、过氧化氢和光合色素含量。结果表明,与N1相比,N_(2)、N1A和N1D处理均能促进幼苗生长,增加光合色素含量、抗氧化酶活性、可溶性蛋白含量并促进还原型谷胱甘肽(GSH)合成。以N1A处理效果最显著,N1A处理的地上干重、壮苗指数较N1处理增幅分别为15.37%~41.02%和29.17%~69.31%,过氧化氢(H_(2)O_(2))和丙二醛(MDA)含量较N1处理分别显著降低25.90%~51.61%和4.10%~14.45%。与N1相比,盐胁迫N1S显著抑制了幼苗生长,N_(2)S、N1AS和N1DS均可缓解盐胁迫N1S处理对幼苗形态和生理的损伤。其中N1AS处理效果最佳,改善了幼苗的形态,增加了抗氧化酶活性、光合色素、可溶性蛋白和GSH含量,与N1S处理相比,N1AS处理的地上干重和总叶绿素含量增幅分别为31.08%~78.95%和15.90%~69.35%,MDA和H_(2)O_(2)含量分别显著降低37.38%~50.29%和6.43%~20.95%。综上所述,在盐与非盐胁迫下,叶面喷施5-ALA、DTA-6和增施氮肥均能促进水稻幼苗生长,提高叶片抗氧化酶活性,减少叶片活性氧H2O2和MDA含量,提高幼苗耐盐性,且叶面喷施5-ALA和DTA-6调节剂与增施定量氮肥(N_(2)和N_(2)S)处理效果相当。本研究结果为农业生产上实现氮肥减施增效提供了依据。

不同浓度镉处理对耐盐水稻生长及斜纹夜蛾酶活的影响

为了研究不同浓度的镉胁迫对耐盐水稻生长及昆虫解毒酶的影响,以耐盐水稻品种‘海红-12’为材料,用不同浓度(1.5、3、6、15 mg/kg)的氯化镉溶液分别处理4、7、12、17、22 d,测定了不同浓度、不同时间镉处理下耐盐水稻幼苗株高、根长、叶绿素含量以及以处理水稻植株为食的斜纹夜蛾幼虫乙酰胆碱酯酶和羧酸酯酶的活性。结果表明,镉胁迫下,耐盐水稻株高、根长受镉浓度和时间效应的双重影响,较低浓度(1.5、3 mg/kg)镉溶液对水稻生长的抑制作用在处理期间间歇性呈现,较高浓度(6、15 mg/kg)镉溶液的抑制作用则持续出现。随着镉处理浓度的升高,耐盐水稻的叶绿素含量随时间的推移持续降低。取食不同浓度镉处理水稻幼苗的斜纹夜蛾幼虫,乙酰胆碱酯酶活性随镉处理浓度的升高而降低,但羧酸酯酶活性升高。镉溶液抑制耐盐水稻幼苗的生长,且抑制作用随镉溶液浓度的增大而增强,取食受镉处理的耐盐水稻幼苗,植食性害虫体内解毒酶活性产生不同趋势的变化。研究结果可为优化耐盐水稻种植栽培条件提供数据支撑,为进一步研究耐盐水稻-昆虫对重金属富集的反应机制提供理论依据。

氯化血红素缓解水稻幼苗期NaCl胁迫的生理特性研究

盐胁迫已成为全球范围内最普遍的非生物胁迫,严重影响作物的生长。水稻作为重要的粮食作物,通过化控技术提高其耐盐能力具有重要意义。为研究NaCl胁迫对水稻幼苗生长和生理特性的影响及氯化血红素(hemin)缓解NaCl胁迫调控机制,以黄华占和湘两优900为材料进行盆栽试验,在水稻三叶一心期叶面喷施5μmol/L hemin,48 h进行50 mmol/L NaCl胁迫处理。每品种设置3个处理,分别为(1)CK:0 mmol/L NaCl+喷施蒸馏水;(2)S处理:50 mmol/L NaCl+喷施蒸馏水;(3)SH处理:50 mmol/L NaCl+5μmol/L hemin;NaCl处理后3、6、9、12 d进行取样,测定水稻幼苗生长参数、气体交换参数及生理指标。结果表明:NaCl胁迫下,2个水稻品种的幼苗生长受阻,光合速率下降、活性氧激增。抗氧化酶活性在胁迫前期与CK相比显著增加,但随胁迫时间的延长,酶活性较CK显著下降。其中,NaCl胁迫对黄华占的抑制作用强于湘两优900。叶面喷施hemin增加2个水稻品种的株高、茎基宽、生物量、总根长、根表面积、根体积和根尖数;增强水稻叶片SPAD和光合能力;减少活性氧(O_(2)^(-·)和H_(2)O_(2))积累,降低丙二醛(MDA)含量和电解质渗漏率(EL);激活水稻叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性及提高抗坏血酸(AsA)和可溶性蛋白含量。结果表明,NaCl胁迫对水稻幼苗产生抑制作用,叶面喷施hemin可通过提高净光合速率、抗氧化物活性或含量,降低膜脂过氧化程度来缓解NaCl胁迫对水稻幼苗所造成的损伤。

不同水稻品种对NaCl胁迫的生理响应及耐盐性评价

土壤盐渍化是限制作物生长的重要因素之一,培育水稻耐盐新品种,对扩大水稻种植面积具有重要意义。为探究不同品种水稻幼苗的生长及生理的变化趋势,明确不同水稻品种苗期耐盐性强弱,以5个水稻品种为试验材料,采用水培方式研究不同浓度NaCl(0、70、140 mmol/L)处理对水稻苗期生长及相关生理指标的影响,并利用主成分分析及隶属函数法进行综合评价其耐盐性。结果表明,盐胁迫下,盐分对各水稻品种的根长、根表面积、根体积、根尖数及根平均直径总体上起抑制作用,其中‘HH11’和‘日本晴’的根系生长指标值变化较小,‘9311’和‘JX99’的根长、根体积、根表面积、根尖数均受到显著抑制,‘HD961’平均根尖数最多。随着NaCl浓度增大,各品种株高、根系活力总体呈逐渐下降趋势,叶绿素总含量、相对电导率、丙二醛含量、脯氨酸含量、根系Na^(+)/K^(+)总体呈上升趋势,而根系Na^(+)、K^(+)含量呈先升高后减少的趋势。其中,盐胁迫下‘9311’和‘JX99’相对电导率、脯氨酸含量增幅最大,‘日本晴’和‘HH11’的丙二醛含量、根系Na^(+)/K^(+)增幅最小,‘日本晴’的株高下降率最小,‘HH11’的根系活力下降率最小。主成分分析表明,3个相互独立的综合指标解释了盐胁迫下16个单项指标94.23%的变化,其中根长、根体积、根尖数、叶绿素总量、丙二醛含量、电导率可作为评价水稻苗期耐盐性的主要作用因子,K^(+)、Na^(+)/K^(+)、株高可作为评价水稻苗期耐盐性的次要作用因子。隶属函数结果分析表明,5个水稻品种耐盐性由强到弱依次为‘HH11’>‘HD961’>‘日本晴’>‘9311’>‘JX99’。

亚精胺对盐胁迫下黄华占水稻幼苗根系抗氧化酶活性及Na^(+)稳态的影响

以黄华占种子为材料,研究盐胁迫条件下,外源亚精胺(Spd)对水稻幼苗根系的生长、抗氧化酶活性、活性氧(ROS)代谢、丙二醛(MDA)以及Na^(+)稳态的影响。结果表明,经100 mmol/L NaCl溶液处理水稻幼苗根系的ROS、·O_(2)^(-)、H_(2)O_(2)、Na^(+)和MDA含量显著升高,过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性显著降低;在盐胁迫条件下,施用0.1 mmol/L Spd显著提高水稻幼苗根系的CAT和POD活性,显著降低ROS、·O_(2)^(-)、H_(2)O_(2)、Na^(+)和MDA含量,从而减轻Na^(+)毒害和过氧化造成的膜损伤,保护生物膜系统的稳定,维持细胞的稳态。

幼苗期不同水稻材料应答盐胁迫的生理差异分析

为了解耐盐水稻HD96-1幼苗期耐盐生理调控特性,该研究以籼型水稻HD96-1(耐盐性强)和93-11(耐盐性弱)为材料,采用营养液水培法,设置3种NaCl盐浓度(0、60、120 mmol·L^(-1)),对3叶期幼苗进行了7 d盐处理,测定和分析了两个材料的生长参数和生理生化指标。结果表明:(1)在盐胁迫下,水稻幼苗均表现为株高和假茎宽减小,根冠比增加;与93-11比,HD96-1株高和茎宽减小幅度低,根冠比增加幅度高;地上部和根系干重,HD96-1增加,而93-11减少。(2)盐胁迫后,水稻幼苗的丙二醛(MDA)、超氧阴离子(O_(2)^(-))和过氧化氢(H_(2)O_(2))含量均上升,但HD96-1增幅较93-11低。(3)在盐胁迫下,水稻幼苗体内的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性,以及抗坏血酸(AsA)、谷胱甘肽(GSH)、脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白的含量均升高,HD96-1增幅高于93-11。综上表明,两个水稻材料幼苗应答盐胁迫的生理机制相似,差异在于耐盐性强的HD96-1应对盐胁迫较93-11具有更强的抗氧化与渗透调节能力,使生长发育受抑制更小。

桦褐孔菌提取物对黄曲霉素B_(1)暴露小鼠肝损伤的缓解作用

[目的]探究桦褐孔菌提取物(IOE)对黄曲霉毒素B1(AFB_(1))暴露小鼠肝损伤的保护作用及机制。[方法]选取30只6周龄、体重相近的SPF级雄性C57BL/6小鼠,随机分为5组,对照组连续灌胃蒸馏水10 d;AFB_(1)组第1~7天连续灌胃蒸馏水,第8~10天连续灌胃2 mg/kg AFB_(1);不同浓度IOE组第1~7天分别连续灌胃25、50和100 mg/kg IOE,第8~10天各组均连续灌胃2 mg/kg AFB_(1),灌胃剂量均为0.2 mL,每天1次。试验结束后对小鼠称重并采集血液、肝脏组织,统计肝脏指数;通过苏木精-伊红(HE)染色观察肝脏组织病理变化;利用流式细胞仪分析肝脏细胞凋亡情况。通过细胞毒性试验,筛选AFB_(1)诱导AML12细胞损伤最适条件,并以此建立肝损伤模型,给予不同浓度IOE进行干预,利用CCK-8法测定细胞活力,确定IOE防治AFB_(1)诱导AML12细胞损伤的剂量范围。使用ELISA法检测血清和细胞中炎性因子白细胞介素-1β(IL-1β)、IL-6和肿瘤坏死因子α(TNF-α)含量;利用实时荧光定量PCR检测肝脏和AML12细胞中TNF-α、IL-6、IL-1β、NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NLRP3)、B细胞淋巴瘤-2(Bcl-2)、Bcl-2相关X蛋白(Bax)基因mRNA表达量;采用Western blotting检测肝脏和AML12细胞中NLRP3、Bax和Bcl-2蛋白表达量。[结果]与对照组相比,AFB_(1)组肝细胞排列紊乱、细胞肿胀,细胞凋亡率极显著升高(P<0.01);血清中TNF-α、IL-6、IL-1β含量均极显著升高(P<0.01);肝脏中TNF-α、IL-6、IL-1β、NLRP3和Bax基因表达量均极显著升高,Bcl-2基因表达量极显著降低(P<0.01);NLRP3和Bax蛋白水平极显著升高,Bcl-2蛋白水平极显著降低(P<0.01)。与AFB_(1)组相比,不同浓度IOE组小鼠炎性细胞浸润减少,细胞排列整齐,细胞凋亡率极显著降低(P<0.01);血清TNF-α、IL-6、IL-1β含量极显著降低(P<0.01);肝脏TNF-α、IL-6、IL-1β、NLRP3和Bax基因mRNA表达量极显著降低,Bcl-2基因表达量极显著升高(P<0.01);NLRP3和Bax蛋白水平均极显著降低,Bcl-2蛋白水平极显著升高(P<0.01)。细胞毒性试验结果显示,AFB_(1)诱导AML12细胞损伤最适条件为10μg/mL AFB_(1)作用24 h, IOE防治AFB_(1)诱导AML12细胞损伤的浓度梯度为1.5、3、6μg/mL。体外试验结果显示,AML12细胞中各炎性因子分泌、凋亡相关基因及蛋白表达量变化趋势与体内试验结果均一致。[结论]IOE可通过调节NLRP3、Bax和Bcl-2表达抑制炎性因子分泌,降低细胞凋亡,进而缓解AFB_(1)暴露引起的小鼠肝脏损伤。

甘蔗环斑病致病菌的鉴定及生物学特性分析

甘蔗环斑病是甘蔗常见的一种病害,在我国广东、广西等地较为常见。本研究从广西玉林地区的甘蔗病叶中分离到1株真菌菌株,命名为YLES 1,并按照科赫氏法则对分离菌进行致病性测定,证实了分离菌是甘蔗环斑病的病原菌。通过病原菌的形态观察,发现该真菌与附球菌属(Epicoccum)的形态特征类似。基于分离菌株的核糖体DNA转录间隔区(ITS)、大亚基r DNA(LSU)及β-微管蛋白(Tu)基因序列构建多基因联合系统发育树,其中确定YLES 1属于E.sorghinum,是甘蔗环斑病的病原物。该菌株的生物特性分析结果显示,YLES 1菌株生长的最适温度为28℃,菌丝生长和产孢的最适pH为7~9,最适生长和产孢碳源为蔗糖,最适氮源为酵母浸粉,且全黑暗的条件有利于菌YLES 1的生长。

大豆GmMADS4基因克隆、亚细胞定位及功能分析

[目的]挖掘大豆Glycine max MADS转录因子家族成员GmMADS4基因信息,分析其结构及功能。[方法]通过生物信息学分析,对GmMADS4基因进行基因结构、编码蛋白信息、保守结构域、系统进化树以及互作蛋白预测等分析。利用烟草叶片瞬时转化法分析亚细胞定位,通过RT-qPCR进行组织部位及响应缺素的表达模式分析,利用下胚轴复合植株转化法分析超量表达GmMADS4对转基因毛根生长的影响。[结果]GmMADS4基因开放阅读框长732 bp,编码蛋白相对分子质量为28 000;保守结构域含有MADS-box和K-box,属于II型MADS家族成员,与拟南芥的AtAP3相似性较高;GmMADS4在大豆多个部位均有表达,且在花和种子中的表达量较高;缺氮和缺磷处理均显著增加GmMADS4在叶和根部的表达量;GmMADS4主要定位在细胞核,超量表达GmMADS4显著增加转基因毛根的可溶性磷含量。[结论]GmMADS4属于大豆II型MADS家族成员,具有核定位功能,可能在大豆种子和花的发育过程中发挥作用,并参与大豆根部缺磷响应及磷稳态调节。

虾青素对免疫抑制小鼠免疫功能的影响

【目的】探讨从胶红酵母中提取分离纯化获得的虾青素对免疫抑制小鼠免疫功能的影响,为虾青素用于预防免疫抑制疾病或作为畜禽替抗饲用产品开发应用提供理论依据。【方法】从雷州半岛近岸海域分离并筛选胶红酵母ZTHY2提取获得虾青素。选取60只C57BL/6小鼠,随机分为6组:空白对照组、环磷酰胺组、酵母β-葡聚糖组及虾青素低、中、高剂量组。第1~14天,酵母β-葡聚糖组灌胃100 mg/kg酵母β-葡聚糖,虾青素低、中、高剂量组分别灌胃30、60、100 mg/kg虾青素,空白对照组及环磷酰胺组灌胃生理盐水;第15~21天,除空白对照组(灌胃生理盐水)外,各组小鼠腹腔注射50 mg/kg环磷酰胺。试验结束后,采集小鼠脾脏及胸腺,计算其脏器系数和脾脏T、B淋巴细胞增殖情况,并观察脾脏、胸腺组织学变化情况;测定血清中白细胞介素2(IL-2)、IL-4、IL-6、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、γ-干扰素(IFN-γ)、免疫球蛋白A(IgA)、IgG、IgM、CD4、CD8、CD19、CD20、还原型谷胱甘肽(GSH)和丙二醛(MDA)含量,过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性,以及脾脏中活性氧(ROS)水平。【结果】与空白对照组相比,环磷酰胺组小鼠脾脏指数、胸腺指数均极显著降低(P<0.01),脾脏红、白髓界限不清,脾淋巴细胞数量减少;胸腺皮质、髓质不清,结构破坏;脾脏T淋巴细胞和B淋巴细胞增殖能力均极显著降低(P<0.01);血清细胞因子IL-2、IL-4、IL-6、TNF-α、IFN-γ、CD4、CD8、CD19、CD20及免疫球蛋白IgA、IgG、IgM含量显著或极显著降低(P<0.05;P<0.01),CAT、SOD活性与GSH含量均极显著降低(P<0.01),MDA及ROS水平均极显著升高(P<0.01)。与环磷酰胺组相比,随着给药剂量的增加,虾青素组小鼠脾脏和胸腺组织结构逐渐清晰,脾脏指数和胸腺指数均极显著升高(P<0.01);虾青素对刀豆蛋白A(ConA)、脂多糖(LPS)诱导的脾脏淋巴细胞增殖有极显著促进作用(P<0.01);可极显著或显著提高免疫抑制小鼠血清中IL-2、IL-4、IL-6、TNF-α、IFN-γ、CD4、CD8、CD19、CD20、IgA、IgG、IgM含量(P<0.01;P<0.05),极显著增加血清中SOD、CAT活性及GSH含量(P<0.01),极显著降低ROS和MDA水平(P<0.01),且100 mg/kg虾青素效果最佳。【结论】100 mg/kg虾青素能明显提高免疫抑制小鼠的免疫功能与抗氧化能力,有效改善环磷酰胺引起的免疫抑制,可用于预防免疫抑制疾病和作为畜禽替抗饲料添加剂开发。

富贵竹过氧化物酶全长基因的克隆与表达分析

[目的]克隆富贵竹全长POD基因,检测富贵竹感染斯氏泛菌(Pantoea stewartii)后该基因的表达。[方法]用PCR克隆富贵竹(Dracaena sanderiana)POD部分基因,用hiTAIL-PCR扩增该基因左右两侧序列。通过RT-PCR和qPCR确定POD基因在病原物侵染时的表达。[结果]获得一个长度为3419 bp的序列,登录号为MZ450796。经基因结构预测,该序列包含1个转录起始位点、加尾信号和4个外显子。进化树分析表明,该基因编码的氨基酸序列与芦笋POD的氨基酸序列一致性最高。接种P.stewartii后,POD基因的表达上调,3 d达最大值。[结论]克隆了富贵竹全长POD基因,确定了POD基因在富贵竹叶片中表达和结构预测的正确性;POD基因被P.stewartii诱导上调表达。