【目的】探明低温胁迫下水稻生理及基因动态变化规律，解析水稻响应低温胁迫的生理基础与分子机制，为筛选适宜的耐冷性水稻品种及水稻耐冷性遗传改良研究奠定基础。【方法】以P427（强耐冷型）、日本晴（耐冷型）和9311（冷敏感型）3个耐冷性不同的水稻品种为试验材料，采用表型和生理指标相结合的方法，研究3～4℃低温胁迫对其表型、叶绿素含量及电导率变化的影响，并利用RNA-Seq技术分析低温胁迫响应基因的动态变化及主要富集通路。【结果】强耐冷性水稻品种P427对低温表现较强的适应能力，低温胁迫下能保持较高的叶绿素含量，低温处理前、低温处理3 d和恢复生长3 d时叶绿素含量分别为29.64 μg/g、29.30 μg/g和27.96 μg/g；在低温处理1 d、3 d、5 d时且电导率最低，依次为10.39%、13.08%和17.04%，膜系统损伤最小；不论耐冷品种还是冷敏感品种，在低温诱导下大量低温响应基因发生表达变化，随着低温处理时间延长差异表达基因（DEGs）数量持续增加，但P427特有的DEGs数量则呈下降趋势，从2408个降至1717个。P427低温处理1～3 d时只有576个特有基因一直在差异表达。GO和KEGG富集分析发现，低温处理后P427特有的DEGs主要富集在次生代谢产物的生物合成、植物激素信号转导、苯丙烷类生物合成等代谢通路。【结论】不同耐冷性品种其耐冷响应基因及调控机制可能存在差异，P427存在一套有别于日本晴和9311的低温胁迫响应基因。苗期水稻低温胁迫对植物激素信号转导和苯丙氨酸代谢影响较大，P427可能通过次生代谢产物的生物合成、植物激素信号转导等代谢通路及苯丙烷类生物合成通路上的基因响应苗期的低温胁迫。

低温冷害是限制我国东北地区花生产量和品质提升的主要环境因素,鉴定花生耐寒的关键功能基因,并揭示其调控机制是创制耐寒花生种质,提高花生耐冷性的重要途径之一。以耐寒型花生品种农花5号为试验材料,对6℃低温胁迫下的花生叶片进行RNA-Seq转录组测序分析。结果表明:与对照相比,共有3910个基因持续差异表达;GO功能注释将差异表达基因富集到43个功能组,其中生物学过程中的代谢过程富集到的基因数目最多;KEGG代谢通路分析将持续差异表达基因富集到116个代谢通路中,其中植物激素信号转导、淀粉和蔗糖代谢、植物-病原菌互作、植物昼夜节律和α-亚麻酸代谢途径富集到的基因数目最多,且大部分为上调表达,在低温胁迫中具有重要作用。从转录组数据库中随机挑选6个差异表达基因进行qRT-PCR验证,其表达趋势与高通量测序结果相一致,证明了转录组数据的可靠性。研究结果将为揭示花生响应低温胁迫的分子机制提供理论依据。

[目的]研究不同盐碱胁迫对金丝楸幼苗生长、光合和生理指标的影响，并结合转录组测序分析，探究楸树耐盐碱的生理机制和分子机制。[方法]采用盆栽法对金丝楸幼苗进行不同盐碱胁迫处理，分析其生物量、光合及生理指标对不同盐碱响应的差异，采用Illumina高通量测序技术进行转录组测序，通过生物信息学分析盐碱胁迫对转录水平的影响。[结果]不同盐碱胁迫下，金丝楸幼苗叶片受伤害程度为Na2CO3>混合盐碱>NaCl；新增株高和地径、地上部和根的干质量和鲜质量、生物量、根冠比均受到明显抑制，并随盐碱浓度增加而抑制加强，但生长胁迫指数均随浓度的增加而降低；丙二醛（MDA）含量和相对电导率都随胁迫浓度增加而不同程度上升，超氧化物歧化酶（SOD）活性、可溶性糖含量、脯氨酸（Pro）含量、叶绿素总量和光合速率都呈现先上升后下降的趋势。转录组测序共产生约60.4 Gb原始数据，组装得到55 793个Unigenes，其中29 534(52.93%)个Unigenes获得了注释；通过差异表达基因（DEGs）分析，3个比较组（CK vs NaCl,CK vs Na_2CO_3和CK vs混合盐碱）分别筛选出1 779、2 835和4 059个DEGs;DEGs GO富集分析表明，膜的整体成分、膜的内在成分、催化活性、类异戊二烯代谢和合成过程、氧化还原酶活性等条目被显著富集；DEGs KEGG分析表明，苯丙素生物合成、淀粉和蔗糖代谢、植物激素信号转导、萜类主干生物合成和精氨酸代谢等通路被显著富集；此外，在DEGs中鉴定的bHLH、ERF、MYB-related、NAC、C2H2、WRKY、MYB和b ZIP转录因子家族成员最多。[结论]金丝楸主要通过积累可溶性糖和Pro，提高SOD酶活和光合作用来抵御盐碱胁迫，但都呈现“低促高抑”的现象，说明其具有一定阈值。金丝楸通过调节膜成分、催化活性、类异戊二烯代谢和生物合成过程、苯丙素生物合成、淀粉和蔗糖代谢、植物激素信号转导等生物过程和代谢途径，并结合有关转录因子共同响应盐碱胁迫。本研究为深入研究楸树耐盐碱生理机制和分子机制提供科学的理论依据。

温度对水稻生长发育及产量建成很重要,为了进一步明确低温应答对水稻苗期生长发育的调节机制,以粳稻品种中花-11为试验材料,在17℃低温处理的条件下,利用新一代高通量测序手段-转录组测序(RNA-Seq)开展水稻苗期低温应答转录组分析。通过转录组分析,分别获得干净的高通量序列为46 384 074条和52 483 052条,鉴定并筛选出2 044个差异表达基因,其中,1 252个基因表达上调,792个基因表达下调; GO注释分析将全部的差异基因分为分子功能、生物学过程和细胞组分三大类,各自占比为63. 29%,8. 81%,27. 90%。利用KEGG数据库具体分析低温调节的2个通路光合作用通路和苯丙氨酸代谢通路中差异表达基因的数量及位置,并进一步预测了新基因的功能及与光合作用和苯丙氨酸代谢相关基因的互作蛋白基因。结果表明,低温胁迫对水稻的影响主要体现在生物学过程中,在光合作用、次生代谢的生物合成和苯丙氨酸代谢均有明显作用。另外,差异表达的WRKY转录因子为耐冷机制进一步研究提供方向与依据。

为了鉴定黄麻苗期的抗旱性,采用盆栽试验、人工控水法对10个不同品系黄麻幼苗进行干旱胁迫,测定其幼苗株高和幼苗叶片的相对电导率,叶绿素、脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖、丙二醛含量等6个生理指标的变化,采用模糊隶属函数法对各个材料进行综合评价。结果表明,在干旱胁迫下,幼苗株高相对值变小,黄麻幼苗叶片的相对电导率,叶绿素、脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖和丙二醛含量均表现为上升,且在一定干旱范围内,随着干旱胁迫的加重而升高。通过隶属函数法综合评价10个不同品系黄麻幼苗耐旱性,耐旱性由强到弱依次为:黄33>黄09-39>黄37>黄09-30>黄09-1>黄09-27>黄09-5>黄09-19>黄09-41>...

为筛选水稻参与氰化物胁迫响应的关键基因，采用Agilent4×44 K水稻全基因组芯片，分析了氰化钾和铁氰化钾胁迫下水稻幼苗叶片和根系的基因表达特征。结果表明：氰化钾和铁氰化钾处理下，从水稻根系中分别筛选到1841和3037个差异表达基因，从水稻叶片中分别筛选到734和1805个差异表达基因；氰化钾处理下，细胞壁代谢和抗逆相关的基因在根中显著上调表达；铁氰化钾处理下，水稻叶中解毒相关基因显著上调表达，说明氰化物能诱导水稻基因差异表达；与细胞解毒作用和抗逆相关的基因、与细胞壁和次生代谢途径以及转录因子类基因的表达均显著上调，表明2种氰化物处理下水稻根系和叶片均可能通过调节其体内的一些代谢途径和一些酶的催化活性来应对氰化物的胁迫，积极诱导与防御相关的基因，并通过主动吸收和转运等代谢过程将氰化物代谢解毒，以降低对植物的伤害。

为筛选水稻参与氰化物胁迫响应的关键基因，采用Agilent4×44 K水稻全基因组芯片，分析了氰化钾和铁氰化钾胁迫下水稻幼苗叶片和根系的基因表达特征。结果表明：氰化钾和铁氰化钾处理下，从水稻根系中分别筛选到1841和3037个差异表达基因，从水稻叶片中分别筛选到734和1805个差异表达基因；氰化钾处理下，细胞壁代谢和抗逆相关的基因在根中显著上调表达；铁氰化钾处理下，水稻叶中解毒相关基因显著上调表达，说明氰化物能诱导水稻基因差异表达；与细胞解毒作用和抗逆相关的基因、与细胞壁和次生代谢途径以及转录因子类基因的表达均显著上调，表明2种氰化物处理下水稻根系和叶片均可能通过调节其体内的一些代谢途径和一些酶的催化活性来应对氰化物的胁迫，积极诱导与防御相关的基因，并通过主动吸收和转运等代谢过程将氰化物代谢解毒，以降低对植物的伤害。

【目的】系统研究高温胁迫对水稻苗期叶片生理特性的影响及其与水稻品种耐热性的关系,为制定耐热水稻品种的育种策略提供科学依据。【方法】以8个籼稻品种和8个粳稻品种为材料,在苗期设置对照(白天(07:00-19:00)28℃,夜晚(19:00-07:00)22℃,CK)和高温胁迫(白天(07:00-19:00)42℃,夜晚(19:00-07:00)35℃,HS)2种处理方式,根据幼苗存活率将供试品种分为高抗、中抗、敏感和高度敏感4个耐热性等级,研究高温胁迫对不同耐热性水稻品种苗期叶片的相对含水量、叶绿素含量、活性氧(ROS)积累、质膜损伤、抗氧化酶活性、渗透调节物质和内源激素含量的影响。【结果】高温胁迫下,东稻4号、湘两优2号、黄华占和长白9号的幼苗存活率较高,是苗期耐热性高抗品种;湘两优900、泰优390、郑旱6号、武运粳21、粤王丝苗和吉粳515是苗期耐热性高度敏感品种。与CK相比,HS处理导致苗期水稻叶片的相对含水量、叶绿素含量及内源IAA、Z+ZR和GA_3含量下降,ROS积累、质膜损伤(MDA含量和相对电导率)、抗氧化酶(SOD、POD、CAT和APX)活性、渗透调节物质(脯氨酸和可溶性糖)含量和内源ABA含量升高。高温胁迫下,耐热性水稻品种苗期叶片的相对含水量,叶绿素含量,SOD、POD和CAT活性及内源ABA含量均显著高于热敏感品种,ROS含量、相对电导率和MDA含量显著低于热敏感品种,APX活性、渗透调节物质含量及内源IAA、Z+ZR和GA_3含量无显著差异。高温胁迫下,水稻苗期叶片ROS积累量、抗氧化酶活性、质膜损伤程度和内源ABA含量与水稻苗期的存活率极显著相关,可作为耐热水稻品种筛选的参考评价指标。【结论】高温胁迫诱导水稻叶片ROS过量积累,引发氧化胁迫是导致叶片枯萎的重要原因,提高抗氧化防御能力和内源ABA信号通路是水稻抵抗高温胁迫的重要途径,可作为耐高温水稻种质资源的重要育种策略。

以短枝木麻黄Casuarina equisetifolia耐寒无性系ZS7和不耐寒无性系HN1幼苗为供试材料,在人工气候箱内采用基质栽培方式,研究在-2,-5,-8,-11℃共4个温度梯度胁迫2 h以及-5℃持续胁迫1, 2, 5, 8, 16, 24,48, 72 h后2种无性系幼苗相关生理指标的变化趋势以及耐寒性差异,探讨短枝木麻黄适应低温环境的生理机制。结果表明:在低温梯度胁迫下,耐寒无性系的过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)质量摩尔浓度的增幅小于不耐寒无性系;叶绿素、脯氨酸(Pro)和可溶性蛋白质质量分数,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)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性,以及还原型谷胱甘肽(GSH)和氧化型谷胱甘肽(GSSG)质量摩尔浓度的降幅均小于不耐寒无性系。耐寒无性系的GSH/GSSG比值呈上升的趋势,而不耐寒无性系的呈先下降后上升趋势。在-5℃持续胁迫下, 2种无性系各生理指标呈现波动变化,增幅(降幅)与到达峰值时间不同。无论是在低温梯度胁迫还是在低温持续胁迫处理过程中,耐寒无性系的SOD, POD, CAT, APX和GR活性以及叶绿素、可溶性蛋白质和Pro质量分数、 GSH质量摩尔浓度都显著高于不耐寒无性系。耐寒性不同的2种短枝木麻黄无性系耐寒的生理机制明显不同,耐寒性强的无性系通过在低温胁迫下保持较高的可溶性蛋白质和Pro等渗透调节物质质量分数,增强抗氧化酶活性,提高非酶抗氧化剂水平,抑制叶绿素质量分数的下降及膜脂过氧化程度的加剧,进而提高抗寒性来抵御低温。

通过盆栽实验研究了低温胁迫对油棕幼苗生理生化特性的影响。结果表明,低温胁迫抑制了油棕幼苗的生长,随着处理时间的延长,相对电导率、伤害指数、丙二醛(MDA)、和脯氨酸含量均有不同程度的升高。超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性开始升高,后来随着胁迫时间的延后而有所下降。由此可知,低温胁迫可能使油棕产生了不同程度的生理响应,通过增加相关的保护物质来提高植物的防御能力。该研究可为油棕抗寒育种提供理论基础。

我国盐碱化土地面积巨大,通过利用耐盐品种、提高作物本身耐盐能力对增加粮食产量、经济效益以及改良盐碱地、提高土地生产力具有重要意义。以粳稻品种沈农265(直立穗型)、辽粳294(半直立穗型)和秋光(弯曲穗型)为试验材料,在幼苗3叶1心期进行盐碱胁迫处理,设置NaCl浓度分别为0(CK),50(低),100(中),150mmol·L~(-1)(高),Na2CO3浓度分别为0(CK),5(低),10(中),15mmol·L~(-1)(高),胁迫处理7d后考察不同盐碱浓度处理对3种穗型粳稻幼苗生物量、Na+在细胞水平上的区域化及叶片气孔特征的影响。结果表明:不同盐碱浓度胁迫下,幼苗茎叶、根系生物量降低幅度表现为沈农265<辽粳294<秋光,而且鲜重下降快于干重,随着盐碱胁迫浓度增加,3种穗型品种茎叶、根系生物量的降低幅度也随之增大;盐碱胁迫后,沈农265、辽粳294和秋光幼苗叶片细胞质、液泡和细胞壁中Na+浓度呈显著增加趋势,且随盐碱浓度的增加Na+浓度增幅逐渐扩大,细胞质中Na+浓度增幅总体表现为沈农265<辽粳294辽粳294>秋光;盐碱胁迫下,沈农265、辽粳294和秋光幼苗叶片的气孔长度、宽度和密度均受到影响,随着盐碱胁迫浓度的增加,叶片气孔的长度和宽度降低,气孔密度增大,叶片气孔的长度、宽度降幅呈现为沈农265<辽粳294辽粳294>秋光。从幼苗生物量、叶肉细胞Na+浓度和叶片气孔特性来看,直立穗型品种沈农265的耐盐碱性要优于半直立穗型品种辽粳294,更优于弯曲穗型品种秋光。

花生耐盐遗传位点的挖掘可为耐盐遗传机制研究奠定基础,可为耐盐品种培育提供基因资源。以花育28号和P76构建的RIL群体为材料,基于该群体构建的高密度遗传图谱,结合2个年份盐胁迫下的表型数据,应用Ici Mapping软件对花生盐胁迫下相关性状进行QTL分析。检测到13个盐胁迫下表型绝对值相关的QTL,分布于10个连锁群上,其中株高绝对值相关的QTL 3个、主根长绝对值相关的QTL 2个、茎叶质量绝对值相关的QTL 6个、根质量绝对值相关的QTL 2个。检测到6个盐胁迫下表型相对值相关的QTL,其中株高相对值相关的QTL 3个、主根长相对值相关的QTL 2个、茎叶鲜质量相对值相关的QTL 1个,分布于5个连锁群上。对比发现,B02染色体上Marker774175标记附近检测到4个QTL:q Smsh-HP-B02.1、q Swfp-HP-B02.1、q Rmsh-HP-B02.1、q Rwfp-HP-B02.1,分别控制盐胁迫下的株高和茎叶鲜质量的绝对值和相对值,其增效等位基因均来源于花育28号。结果对于进一步挖掘花生耐盐QTL具有重要意义。

【目的】探求干旱胁迫和复水条件下红椿盆栽幼苗叶片生理特性的整体相关性,为深入研究红椿的抗旱性奠定基础。【方法】在人工遮雨棚中对2年生红椿盆栽幼苗进行干旱胁迫及复水试验,测定叶片相对含水量、相对电导率、叶绿素含量、SOD活性、POD活性、MDA含量、游离脯氨酸含量及可溶性蛋白含量8个叶片生理指标,并运用典型相关法对未干旱(干旱胁迫前)、干旱胁迫及复水条件下3组指标两两之间的整体相关性进行分析。【结果】(1)干旱胁迫前与干旱胁迫条件下,红椿盆栽幼苗叶片生理特性之间存在显著相关关系,干旱胁迫前及干旱胁迫下红椿幼苗生理响应典型相关分析的第1对典型变量(U1,V1)的相关系数达到0.996 5,叶片相对...

【目的】探讨苹果砧木对根际低氧胁迫的生理响应及其所受影响,分析确定不同苹果砧木根际低氧耐性强弱。【方法】以12个苹果砧木幼苗为试材,采用营养液水培低氧处理的方法,研究根际低氧胁迫对苹果砧木生长、形态、生物量和生理指标的影响。用抗逆系数(ARC)结合淹水试验以及聚类分析对苹果砧木根际低氧耐性进行综合评价。【结果】低氧胁迫下,苹果砧木幼苗新叶数、根长、株高、生物量较对照明显降低,各种类整株鲜重减少9%～41%,干重减少14%～40%,根系中可溶性蛋白质含量降低,而丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量、超氧阴离子()产生速率、相对膜透性(RMP)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性...

以华南主推双季水稻五优308、合美占、天优390、粤晶丝苗2号和粤奇丝苗为供试材料,2011年采用人工气候箱(PGV-36)人工低温胁迫,对水稻苗期低温胁迫进行了研究。结果表明:①秧苗期日均8.5℃的人工低温胁迫会导致水稻秧苗生长发育明显停滞,供试材料植株高度、主茎叶片数和叶片长度处理前后无显著差异。②日均温8.5℃低温胁迫对水稻秧苗鲜重和干重的影响趋势相同,随着生长时间的延长,低温胁迫下的各供试品种(组合)不但没有干物质积累,其鲜重和干重反而下降。③各供试品种3叶期的耐低温胁迫能力强于5叶期,各供试品种(组合)耐低温胁迫能力强弱次序为:五优308>天优390>粤晶丝苗2号>粤奇丝苗>合美占,...