过量表达AtA PX2基因提高水稻抗逆性

拟南芥抗坏血酸过氧化物酶2 (Arabidopsis thaliana ascorbate peroxidase 2,AtAPX2)是APX基因家族成员,在拟南芥逆境胁迫应答中起着重要作用。文章通过AtAPX2基因过表达载体构建、农杆菌介导遗传转化,获得AtAPX2基因水稻过表达植株。对过量表达AtAPX2的转基因水稻阳性植株的分析结果显示,其抗过氧化氢能力提高,对高温、盐胁迫耐受能力显著增强,田间植株秕谷率也明显低于野生型。研究结果表明,拟南芥抗坏血酸过氧化物酶基因AtAPX2在水稻中的过量表达,可通过提高清除活性氧能力而用于增强水稻对多种非生物胁迫逆境的耐受能力。     

逆境胁迫下水稻蛋白质组学研究进展

水稻在生长发育过程中要面对各种非生物胁迫如干旱、高盐、温度、重金属和生物胁迫如病虫害等,通过观察水稻在各种胁迫条件下的蛋白质组表达情况,动态分析水稻的蛋白质组变化,对新逆境相关蛋白质进行分离与功能鉴定,这不仅能揭示参与胁迫耐受的蛋白质翻译后调控机制,而且可以增进对耐受胁迫分子机理的认识.综述了水稻应答逆境胁迫蛋白质组学研究的最新研究进展,探讨了存在的主要问题.     

水稻产量和构件对持续干旱胁迫的补偿效应初探

 有关干旱胁迫对水稻生长的影响,过去的研究多集中于它的负面作用上,认为水分胁迫必然导致水稻生长发育的障碍和产量降低。现从正面效应的角度探讨水稻对干旱胁迫的补偿性响应。研究结果表明：①轻度水分胁迫不但不会导致水稻减产,产量还比对照增加了3.6%。水稻地上和地下部生长对轻度胁迫也存在明显的补偿效应。轻度水分胁迫显著地促进了水稻茎鞘干物质的转运。虽然轻度胁迫抑制了水稻生育中期的根系生长,但显著地延缓了生长后期水稻根系的衰老。②中度和重度水分胁迫严重地抑制了水稻地上部干物质积累和前、中期根系的生长发育。但在生长后期水稻根系也出现了一定的补偿性生长,根质量、总根长和根系表面积的下降幅度均显著低于对照。然而,由于补偿作用低于水分胁迫带来的损失,水稻产量均显著低于对照。     

不同基因型水稻对低温潜沼性逆境的耐受能力及其农艺表现

低温潜沼性逆境是我国稻区常见逆境之一,研究不同基因型水稻对低温潜沼性逆境的耐受能力及农艺表现,对于提高稻田产量具有重要的理论意义和实践意义.研究选取四川盆地常用水稻品种,采用田间试验的方法,观测并分析不同水稻品种的分蘖动态、穗部性状等农艺指标.结果表明:① 低温潜沼性逆境下,耐受能力较强的协优027和冈优188,在分蘖期（5月306月30日）具有较强的分蘖能力,其最大分蘖数分别为24.93和23.90,显著高于其它参试品种;其平均株高增长率在分蘖期分别为5.2%和5.7%,显著低于其它参试水稻品种.② 协优027和冈优188在低温潜沼性逆境下的结实率较非逆境下的结实率分别降低5%和2%,穗长分别降低0.8%和0.1%,降低程度显著低于其它参试品种.③ 协优027和冈优188在低温潜沼性逆境下的稻谷产量分别为7.16,6.61 t/hm 2,显著高于辐优151（4.81 t/hm2）和川谷优204（3.43 t/hm2）.④ 低温潜沼性逆境下,水稻耐潜指数与水稻产量间的相关系数为0.64（P0.05）,与水稻产量降低程度间的相关系数为-0.78（P0.01）.低温潜沼性逆境耐受能力较强的水稻品种（协优027和冈优188）,在低温潜沼性逆境下的分蘖数较多,结实率和穗长降低程度较低,产量降低程度较小,更容易获得高产.水稻耐潜指数可以用来评价不同基因型水稻对低温潜沼性逆境的耐受能力,耐潜指数越高,其在低温潜沼性逆境下产量降低程度越小.     

水稻盐敏感突变体ssm1的生理指标分析

探索水稻对盐胁迫的耐受机制,培育高产耐盐水稻是提高盐碱土地利用率的重要手段.通过对甲基磺酸乙酯(EMS)诱变的种库进行耐盐筛选获得了盐敏感突变体ssm1,该突变体同时具有叶片早衰表型.进一步研究发现,盐处理后突变体中H_2O_2和MDA含量显著高于野生型,总抗氧化能力显著低于野生型.此外,盐胁迫处理6 h后耐盐相关基因MYB2和HKT1.1表达量下调.推测ssm1突变体的盐敏感表型是由于突变体中H_2O_2和MDA的积累导致的膜脂过氧化或膜系统受损,继而造成大量外源Na~+进入细胞导致细胞死亡.通过对盐敏感突变体ssm1的生理指标分析,探究SSM1参与水稻盐胁迫耐受机制,为培育高产耐盐水稻品种提供重要理论依据.     

水分胁迫对马铃薯出苗期根系生理特性及内源激素IAA、ABA含量的影响

采用盆栽试验,以马铃薯克新1号为供试材料,设置中度水分亏缺(T1)、重度水分亏缺(T2)、正常供水(CK)和水涝胁迫(T3)4个水分处理,研究了水分胁迫对马铃薯出苗期根系生理特性和内源激素含量的影响,探讨了土壤水分胁迫对马铃薯出苗期根系生长发育及其生理过程的影响机制.结果表明:(1)随着水分亏缺程度的加剧和时间的延长,根系活力、MDA含量、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量、SOD活性、CAT活性和POD活性升高,在水分胁迫初期,根系中CAT、POD活性较SOD响应更敏感,表明胁迫前期主要依赖CAT、POD,后期通过CAT、POD和SOD共同作用来降低氧化伤害;水涝胁迫下,根系活力一直低于正常供水,MDA含量不断升高,可溶性蛋白含量、脯氨酸含量、SOD活性、CAT活性和POD活性有先升高后降低的趋势,但不敏感;水分胁迫下,IAA含量降低,ABA含量升高,IAA/ABA比值降低,影响根系正常发育,影响吸收水分和养分、影响出苗.(2)IAA含量和可溶性蛋白含量呈极显著负相关,ABA含量与可溶性蛋白含量呈显著正相关,与CAT活性呈极显著正相关.研究表明,马铃薯出苗期根系通过对渗透物质、保护酶和内源激素的调节来维持自身的正常生理代谢功能,抵抗一定的水分亏缺,但亏缺加剧时,将严重影响马铃薯出苗.     

重金属镉处理的水稻幼根cDNA抑制差减杂交文库的构建

重金属污染是影响水稻生长和稻米品质的重要因素,其中又以镉(Cadmium,Cd)污染最为严重,然而目前对其分子机制以及解决措施却了解甚少。本研究以水稻品种日本晴为材料,采用0.5 mmol/L镉处理水稻幼根48 h,通过运用结合分子镜像选择(mirror orientation selection,MOS)技术的抑制差减杂交(suppression subtractive hybridization,SSH)方法,构建cDNA抑制差减杂交文库,并进行microarray筛选,用于分离应答镉胁迫的差异表达基因。揭示水稻应对镉胁迫处理的分子机理,为水稻耐受镉胁迫基因的分离奠定了基础。     

分蘖期水分胁迫对水稻生长及多胺含量的影响

以旱116为材料,研究分蘖期水分胁迫对水稻生长及多胺含量的影响及与后期产量的关系.结果表明:水分胁迫影响叶绿素含量,株高相对增长速率及分蘖数的相对增长速率,通过回归分析,只有分蘖数的相对增长速率被引入方程;在外源精胺(Spm)的处理下,水稻抗旱系数显著增加,叶片中腐胺(Put)、亚精胺(Spd)和精胺(Spm)含量明显上升;在外源鸟嘌呤腙(MGBG)的处理下,水稻抗旱系数明显减小,叶片中Spd及Spm含量明显下降,通过相关分析,叶片中Put、Spd及Spm含量分别与抗旱系数及分蘖数的相对增长速率呈极显著正相关,叶片中Put、Spd及Spm含量与后期产量密切相关.     

重金属镉对8个水稻(Oryza sativa L.)品种(系)萌发和出芽生长的影响

为了探明不同水稻品种间抗镉能力差异及不同镉胁迫水平对水稻种子萌发和出芽生长的影响,对轻、中、重度镉胁迫下8个水稻品种(系)萌发和出芽生长间的相关性状指标进行收集,并通过聚类分析法进行分析评价.结果表明:不同水稻品种抗镉能力存在较大差异.轻度镉胁迫对水稻萌发的影响,更多的体现为对水稻种子活力的单抑制效应,该水平下的综合性状表现更符合相关性拟合曲线,适合用于抗镉品种的筛选.水稻出芽期间受镉胁迫影响最大的是转绿时间和根系生长.三个杂交水稻主要亲本(保持系岗46B、Ⅱ-32B和恢复系成恢3203)都属于高抗型,三个常规籼稻品种(桂朝2号、桂育7号及五山丝苗)都属于敏感型.     

弱光下辣椒光合色素的变化及其与品种耐性的关系

以已知耐弱光性的12个辣椒品种为试材,模拟日光温室弱光逆境,研究了12个辣椒品种叶片光合色素质量浓度的变化规律及其与耐弱光性之间的关系.结果表明:28℃/18℃(昼/夜)、100μmol/(m2·s)PFD处理使辣椒叶片的Chla,Chlb,ChlT质量浓度总体升高,弱光胁迫初期,辣椒品种的Chla,Chlb和ChlT质量浓度越高或其相对于处理前的增加值越大,品种的耐弱光性越强;弱光胁迫处理使辣椒叶片类胡萝卜素质量浓度降低,p(Car)/p(ChlT)减小,处理任意时期的类胡萝卜素质量浓度、p(Car)/p(ChlT)均与辣椒品种的耐弱光性显著或极显著相关,保持较高的类胡萝卜素质量浓度是辣椒品种耐弱光的显著特征.     

基于Meta分析的东北地区水稻冷害不同防御措施效果对比

全面、定量地分析施肥、化控剂、耐冷品种这三种最主要的水稻冷害防御措施的效果,为东北地区水稻冷害防御提供具有针对性的指导。搜索并整理1990年以来东北地区水稻冷害防御措施的相关文献59篇,其中施肥21篇、化控剂18篇、耐冷品种20篇,采用Meta分析的方法,以不采取防御措施为对照,量化3种防御措施对水稻生长发育的影响。结果表明：1）低温胁迫下,3种措施中耐冷品种对水稻产量提升效果最优,达33.8%。2）对于施用不同的肥料而言,施磷肥对水稻产量、产量相关量、叶绿素含量的增幅最大,分别为26.2%、13.2%、14.4%;施硅肥对提高水稻耐冷性物质含量影响最突出,达22.1%;施氮肥的效果与用量有关,施氮量在95-115 kg·hm-2水稻产量增幅最大,施氮量≥150 kg·hm-2水稻产量显著减少-12.4%。3）施化控剂可显著增加低温胁迫下水稻叶绿素含量、耐冷性物质含量,分别为14.7%、16.5%,且对冷敏感水稻品种影响更大。4）低温胁迫下耐冷性水稻品种与冷敏感品种相比,可分别显著提高水稻产量、产量相关量、叶绿素含量33.8%、9.2%、10.4%,显著减少丙二醛含量16.5%。 综上,选用耐冷品种是水稻应对低温冷害最直接有效的方法,在此基础上可通过施用化肥和化控剂进一步提高水稻耐低温的能力。研究结果定量比较了不同防御措施的效果和作用机制,对于指导选择合适的水稻冷害防御措施具有重要的实际应用价值。     

新疆日光温室弱光胁迫对西葫芦生长和产量形成的影响

通过日光温室冬、春季节3 种弱光水平胁迫对西葫芦营养生长和产量形成的影响研究,结果表明:无论冬、春季节均表现为随弱光胁迫加剧,植株营养生长势减弱,产量下降。在冬季弱光环境下,各处理的产量显著低于春季较高光强下对应处理的产量,且干物质积累速度变缓,干物质向果实中分配比例减少,从而制约冬季产量的形成。     

不同水分条件下硒对水稻镉吸收与转运的影响

镉(Cd)污染是我国面临的主要环境问题之一.通过盆栽试验,研究了常规灌溉和湿润灌溉下土施0、1.0、5.0,mg/kg的Na2SeO3 [Se(Ⅳ)]和Na2SeO4[Se(Ⅵ)]对水稻镉吸收与转运的影响.结果显示,相对于湿润灌溉,常规灌溉可显著提高秸秆鲜重和籽粒产量,显著降低根、茎、籽粒中的Cd含量,降低茎/根、糙米/茎、糙米/叶的Cd转运系数,提高叶/根、叶/茎转运系数.硒(Se)抑制了Cd从根部向地上部转运,显著降低了地上部的Cd含量,湿润、常规灌溉下,效果最好的分别为5.0,mg/kg的Se(Ⅵ)和1.0,mg/kg的Se(Ⅳ).湿润灌溉下,Se降低了叶/茎转运系数,增加了糙米/茎、糙米/叶转运系数;常规灌溉下,低浓度Se(Ⅳ)显著增加了叶/茎转运系数,降低了糙米/叶转运系数.研究表明,常规灌溉联合低浓度Se(Ⅳ)处理对降低籽粒Cd含量具有最大的协同作用.     

低钾胁迫对具有不同耐低钾胁迫特性的杂交水稻氮代谢的影响

低钾胁迫下,通过对杂交水稻耐低钾基因型威优35及不耐低钾基因型汕优6号的比较研究,表明低钾胁迫会显著增加不耐低钾基因型植株地上部分的氟含量和叶片总游离氨基酸含量,降低籽粒粗蛋白含量,显著影响叶片脯氨酸含量的变化,而对耐低钾基因型的影响较小.低钾胁迫还引起两基因型其它主要游离氨基酸的不同变化.籽粒产量也有明显差异.说明耐低钾基因型水稻在氮代谢方面具有一定的特异性。     

微波诱变选育产物耐受型地衣芽胞杆菌以提高杆菌肽发酵水平

杆菌肽是一种重要的饲料添加剂,其发酵生产过程中存在产物反馈抑制现象,选育产物耐受型生产菌可提高发酵水平。以Bacillus licheniformis Y822为出发菌株,使用微波诱变技术选育产物耐受型菌株,进一步以敏感指示菌复筛,筛选杆菌肽高产菌株。选育得到产物耐受型生产菌Bacillus licheniformis Y8228X,杆菌肽产量和产率分别达到847.28 U/m L和16.74 U/(m L·h),与出发菌株相比发酵水平显著提高。微波诱变结合产物耐受型菌株筛选是一种选育杆菌肽高产菌株的快速、有效方法。     

根区温度胁迫对小麦抗氧化酶活性及根苗生长的影响

通过水培的方式研究了根区温度胁迫对小麦抗氧化酶活性及根系与幼苗生长影响.结果表明:(1)改变根区温度对小麦根系抗氧化酶活性有明显的影响,根区温度过高或过低对小麦根系POD和SOD活性都具有激活效应,但随胁迫时间的延长,胁迫对SOD活性转为抑制效应,SOD活性迅速下降,MDA含量明显增加.(2)高温胁迫主要是抑制小麦根系的生长,表现为根长、根重、根系活性吸收面积与总面积及根冠比均明显低于中温处理,而株高和地上重却略有上升.低温胁迫对小麦地上部的影响大于根系.(3)在根温胁迫逆境条件下,小麦根系不是被动忍受逆境胁迫,而是主动地通过调节根系活力、根系SOD及POD活性等生理代谢过程,以减缓逆境的伤害.     

不同基因型杂交水稻根系分布特征及其对水稻耐旱能力的影响

干旱是限制水稻产量的主要因素之一.以46个杂交水稻品种为材料,采用人工旱棚和盆栽试验,通过研究不同水稻品种在干旱条件下的根系分布、相关酶活性及DRO1基因测序,分析了不同品种水稻根系分布特征及其对水稻苗期抗旱能力的影响.结果表明:(1)依据综合耐旱指数值,可以将46个杂交水稻品种分为三类:耐旱性品种(综合耐旱指数≥0.75)、半耐旱性品种(综合耐旱指数≥0.65)和干旱敏感性品种(综合耐旱指数≤0.65).(2)耐旱品种川谷优208和德优4727在30～50 cm土层的根长、根数和根重显著增加,在干旱胁迫期间根系中的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性显著提高.(3)DRO1基因测序表明,耐旱性、干旱敏感性品种在第3外显子区均表现出单核苷酸多态性;同时相关性分析表明,DRO1基因不仅与根系分布有较高的相关性,而且与SOD和POD活性也有较高的相关性.深根系作为耐旱水稻品种的重要特性,对水稻抗旱能力起着至关重要的作用.根系数量、根系重量、根系POD和SOD活性以及DRO1基因性状等可作为季节性干旱地区耐旱水稻品种筛选的重要指标.     

利用分子标记辅助选育香软型保持系“SH101B”、不育系“SH101A”及配组分析

为了给三系杂交稻新品种选育提供优良亲本,以"嘉花1号"水稻为转育亲本,与香型软米水稻杂交,再与"嘉花1号"水稻多代回交及自交,结合分子标记辅助选育香软型水稻新品系"SH101B"."嘉花1号"与"SH101B"水稻主要农艺性状和产量性状差异都不显著(p0.05)."SH101B"稻米直链淀粉含量(质量分数)为10.0%,明显低于"嘉花1号"水稻(15.2%).又将"SH101B"与三系不育系水稻杂交和回交,转育获得香软型三系不育系"SH101A",再与籼型恢复系"T201"进行配组,并对后代农艺性状、产量和稻米品质进行分析.结果显示,"SH101A×T201"组合稻米直链淀粉含量为12.8%,每亩产量达到848.1 kg(12 726.4 kg·hm~(-2)).     

小型西瓜新品系苗期对亚适温弱光的适应性差异研究

通过研究亚适温弱光下4个小型西瓜新品系的叶绿素含量、光合速率和叶绿素荧光参数等的变化,比较和评价小型西瓜新品系对亚适温弱光逆境的适应性差异。结果表明:亚适温弱光胁迫使小型西瓜幼苗叶片的叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率、胞间CO2浓度和气孔导度、光合量子效率、光化学猝灭、非光化学猝灭下降。不同品系相比,处理前后均以‘W005×M04’和‘S-12×X-4’幼苗叶片的净光合速率最高,‘W005×M04’幼苗叶片的蒸腾速率、气孔导度值最小,以‘S-2-6×T10’和‘新5×X-4’2个品系的净光合速率最低,蒸腾速率、气孔导度值最大;处理前4个新品系幼苗叶片胞间CO2浓度、光合量子效率、最大光化学效率、非光化学猝灭无差异,处理后以‘W005×M04’和‘S-12×X-4’幼苗叶片的光合量子效率、最大光化学效率、非光化学猝灭值最大,降幅最小;‘W005×M04’的胞间CO2浓度最大,‘S-2-6×T10’和‘新5×X-4’最小。因此亚适温弱光逆境的适应性差异由强到弱依次为:‘W005×M04’>‘S-12×X-4’>‘S-2-6×T10’和‘新5×X-4’。     

水稻秸秆-猪粪生物炭对黑麦草修复铀污染土壤的影响与机制

以水稻秸秆和猪粪为材料,采用限氧控温法在400℃下制备生物炭,并分析其理化性质。通过盆栽实验,考察了不同配比的生物炭对黑麦草富集铀的影响及铀胁迫下黑麦草的生理生化响应规律。实验结果表明,混合生物炭的碱性随水稻秸秆含量的增加而增强,而生物炭的灰分随水稻秸秆含量的增加而减少。混合生物炭对黑麦草富集铀和转运铀的效果有较显著的提高,根部的铀富集效果明显优于茎叶部。水稻秸秆与猪粪质量配比为1∶1的混合生物炭效果最好,在土壤铀质量浓度为5mg/kg时,黑麦草对铀的富集量达746.79 mg/kg,比未施加生物炭的黑麦草提高了47.61%。施加混合生物炭后,黑麦草体内的丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量明显减少,可溶性蛋白和光合色素含量增加,说明混合生物炭能有效缓解铀胁迫下黑麦草的逆境伤害程度和重金属迫害性,对植物生长及铀的富集有良好的促进作用。