种子特异启动子At2S3驱动热激转录因子AtHsfA6a提高烟草热抗性

特异启动子指导外源基因在某一特定时空表达,避免个体多余营养的浪费,在作物品质及逆境适应性改良中具有重要应用潜力.采用种子特异启动子联合抗性基因的方法,对拟南芥种子特异启动子At2S3和热激转录因子At Hsf A6a进行克隆,构建p BI121双元表达载体(p At2S3::At Hsf A6a),利用农杆菌菌株转化烟草,获得转基因烟草稳定株系,并进行种子抗高温胁迫萌发实验.结果显示:At Hsf A6a表达量随高温胁迫持续而不断积累,45℃高温处理后,热激转录因子At Hsf A6a的表达量最高上调28倍.转基因烟草株系(L2,L3)与野生型烟草(WT)相比,在45℃高温处理12 h、18 h和24 h后,最终萌发率分别为100%、98%和80%,98%、94%和76%以及97%、92%和70%.根长实验表明转基因株系L2和L3的根长为未处理时的74%和60%,而WT根长为未处理时的52%.上述结果说明超表达烟草株系的萌发和根系生长较之WT对热激处理更不敏感,呈现出更高的抗性;可为种子特异启动子加抗性基因的组合提高转基因植株抗胁迫能力提供直接实验证据,为基因工程育种提供种子特异启动子和抗胁迫新策略.     

种龄、种内竞争及环境因子对紫茎泽兰种子萌发影响的研究

紫茎泽兰（Eupatorium adenophorum Spreng），菊科多年生草本或半灌木植物，是世界性入侵杂草，也是目前危害我国最为严重的外来入侵杂草之一，对我国西南地区农业、畜牧业的良好发展以及生态环境造成了严重的危害。种子繁殖是紫茎泽兰初始建群，尤其是远距离传播的主要途径。环境对种子萌发具有决定性作用，对于物种的生存具有重要意义。因此，本试验通过室内生测法分析了紫茎泽兰种子保存时间、种内竞争及环境温度、盐分胁迫及水分胁迫等因素对紫茎泽兰种子萌发的影响。结果表明：紫茎泽兰种子寿命较长，存放2.5年的种子萌发率仍可达45.67%；紫茎泽兰种子萌发时种内竞争作用较强，能够显著降低其种子的萌发势和萌发率；紫茎泽兰种子萌发所需的温度范围较宽，在12~30℃温度范围内均可萌发，且随环境温度的升高，种子萌发越快，萌发率越高，高温（30℃/22℃）处理下种子萌发率可达到90.33%；同时发现，紫茎泽兰种子萌发对环境中的盐分浓度十分敏感，0.25%的盐质量分数即可达到种子的致死水平，1%的盐质量分数处理即可使种子完全丧失萌发能力。紫茎泽兰种子较耐水淹环境，浸水处理6 d的种子的萌发率仍高达65.68%。由此表明，紫茎泽兰种子不适应盐碱环境，而适宜于温暖潮湿的自然环境。这为探析紫茎泽兰种子萌发活动生理提供了一定的基础资料，同时，也为有效、安全的防除紫茎泽兰提供了科学依据。     

聚乙二醇(PEG)模拟干旱胁迫对干旱河谷5种木蓝种子萌发的影响

以川西干旱河谷地区的5种木蓝属植物的种子为材料,观测其形态特征以及聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫对种子萌发的影响.实验结果表明,供试木蓝属植物种子的物理特征(大小、千粒重)与萌发特性之间无显著相关性,而种子硬实率与发芽率则显著相关;不同浓度的PEG胁迫对种子的萌发均有一定的延缓作用,并且种子的发芽率、发芽势和发芽指数均随胁迫强度的增加呈现下降趋势。综合比较5种木蓝植物种子的抗旱性,在PEG浓度低于150g/L的轻度干旱胁迫下抗旱性由强到弱依次为:刺序木蓝河北木蓝≈灰色木蓝≈四川木蓝多花木蓝;与采自茂县岷江河谷的刺序木蓝相比,来源于泸定大渡河河谷的刺序木蓝的种子萌发对土壤水分的要求较低,并且相同水分条件下后者发芽率、发芽势和发芽指数也显著高于前者,这可能与各自的种源地在气候、水分及土壤条件上的差异有关.     

水杨酸对小麦高盐毒害的缓解作用

以盐敏感品种中国春、农大８５０２１和抗盐品种冬６８、茶淀红等４个品种小麦（ＴｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍＬ．）为材料,研究盐分胁迫对小麦种子萌发和幼苗生长的影响以及水杨酸对盐害的缓解作用．结果表明,水杨酸能够相对提高盐分胁迫条件下小麦种子萌发的数量、速度和质量;提高幼苗根和叶内游离脯氨酸、可溶性糖等渗透调节物质的含量,增强其渗透调节能力,同时提高幼苗体内超氧化物歧化酶、过氧化物酶等细胞保护酶的活性,抑制膜脂过氧化作用产物丙二醛的积累,降低叶片质膜透性和盐分胁迫对细胞膜的伤害．所有这些变化都有利于缓解盐害,提高小麦抗盐性     

入侵藤本薇甘菊的耐盐能力

薇甘菊Mikania micrantha Kunth为原产中南美洲的入侵藤本植物，现已在全球热带和亚热带地区照成严重的生态问题。野外观察发现薇甘菊已在珠三角沿海植被中滋生。为揭示薇甘菊的耐盐能力及其对滨海盐生植被的潜在危害性，分别对薇甘菊种子、根系和茎干在不同盐度胁迫下的响应进行了测定。在珠三角地区采集了薇甘菊3个批次的种子，并选取珠江三角洲6种常见植物（菊科假臭草Eupatorium catarium、藿香蓟Ageratum conyzoides、野茼蒿Crassocephalum crepidioides、鬼针草Bidens pilosa、翅果菊Pterocypsela indica和旋花科小花假番薯Ipomoea triloba）作为对照，测定了它们在不同NaCl盐度（质量分数）胁迫下的萌发率和幼苗生长；为揭示薇甘菊种子是否可由海水传播，将薇甘菊和对照植物假臭草、藿香蓟和鬼针草在不同盐度条件下浸泡不同时间后解除胁迫再观测其种子萌发率；为确定薇甘菊能否在滨海盐土中无性繁殖，分别对薇甘菊的根系和茎干在盐水浸泡下的植株生长进行了测定。研究结果表明：1）总体而言，薇甘菊3个种群在≤0.6%盐度胁迫下的种子萌发率均与对照组无显著差异，个别种群的这一阈值可高达1.5%，明显高于其他对照植物；同一盐度胁迫条件下，薇甘菊幼苗根系和苗高生长受抑制程度明显低于对照植物。2）即使经高达3.0%盐度胁迫浸泡长达12 d后，薇甘菊、藿香蓟和假臭草种子的萌发率也没有受到显著影响，而鬼针草种子的萌发率有明显下降；四种植物受浸泡后萌芽的幼苗生长均正常。3）薇甘菊根系受0.5%盐度胁迫时没有植株死亡，但苗高增长仅为对照组的53.3%；根系在1.0%盐度胁迫下有95%的植株能存活至少25 d，但苗高增长仅为对照的18.9%；根系在≥1.5%盐度胁迫下薇甘菊无法存活。4）被清水浸泡的薇甘菊茎茎叶均能存活且在全部被浸泡的节上萌芽。当薇甘菊茎干受≥1.0%盐水浸泡时，受浸泡的叶片全部死亡，在1.0%、2.0%和3.0%盐度胁迫下受试茎第21天的死亡率分别为42.9%、40.9%和86.4%。以上结果表明薇甘菊对盐生生境具一定的适应能力，可能通过种子萌发或无性繁殖扩张的方式对滨海盐生植被构成威胁，应当引起重视。     

四种豆科牧草种子萌发和幼苗生长对干旱的响应及抗旱性评价

牧草种子在萌发和幼苗生长期对逆境的适应能力是决定干旱区草地种群分布及延续的关键因素,对牧草种子抗旱性的综合评价,可为干旱、半干旱地区草地补播、人工草地建植和矿山植被恢复进行水分调控及苗期养护等提供支持。采用不同渗透势聚乙二醇(PEG-6000)溶液梯度(0~-1.2 MPa)模拟干旱条件,选择鄂尔多斯干旱草原区补播或建植常用的4种豆科牧草:狭叶锦鸡儿(Caragana stenophylla Pojark.)、黄花草木樨(Melilotus suavelens Ledeb.)、内蒙准格尔苜蓿(Medicago sativa L.cv.Neimeng Zhungeer)和沙打旺(Astragalus adsurgens Pall.cv.Shadawang),研究其种子萌发和幼苗生长特性对模拟干旱的响应及抗旱性评价。结果表明,轻微干旱(-0.05~-0.2 MPa)对4种牧草种子萌发和幼苗生长均有促进作用,除内蒙准格尔苜蓿外,干旱均促进其他3种牧草幼根生长及根苗比的增加;中度干旱条件下(-0.4~-0.6 MPa),狭叶锦鸡儿和沙打旺种子的相对活力指数较高,但前者的萌发抗旱指数最差;在重度干旱条件(≤-0.8 MPa)下,内蒙准格尔苜蓿萌发期各指标相对值均最高。运用模糊数学隶属函数法综合评价,4种牧草种子萌发期抗旱性强弱排序为:内蒙准格尔苜蓿沙打旺黄花草木樨狭叶锦鸡儿。幼苗生长期:黄花草木樨内蒙准格尔苜蓿狭叶锦鸡儿沙打旺。总体评价为:黄花草木樨内蒙准格尔苜蓿沙打旺狭叶锦鸡儿。     

花椒叶浸提液对大豆种子萌发和幼苗生长的化感作用

研究了不同浓度的花椒叶浸提液(5、10、20、40、80 g L-1)对3个大豆品种种子萌发、幼苗生长的化感作用.结果表明:花椒对大豆化感效应的总体趋势为浸提液浓度越高,对大豆生长的抑制作用越强;高于40 g L-1的浓度处理,主要形态和生化指标都表明大豆生长受到显著抑制或破坏;在小于20 g L-1的浓度范围内,化感作用能够提高低活力种子的萌发率,但降低了种子发芽指数和发芽速度,且化感作用受受体品种差异和自身种子活力的影响而表现不一致;随着化感物质浓度增高,SOD酶活显著降低,丙二醛(MDA)含量持续增高.大豆幼苗各器官或组织受花椒化感作用的影响大小依次为根生物量>地上部生物量>株高>根长.图2表3参12     

干旱胁迫对润楠幼苗生长和生理生化指标的影响

以2年生润楠(Machilus pingii)幼苗为试验材料,采用盆栽和持续停水的干旱处理方法,模拟研究不同干旱胁迫时段对润楠幼苗生长及抗性生理的影响,旨在为润楠幼苗的栽培和水分管理提供理论依据及技术参考.结果显示:(1)随着干旱胁迫时间延长和胁迫程度增加,土壤体积含水量(SWC)、叶片组织中相对含水量(LRWC)、苗高和地径生长量均下降,叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素Car以及叶绿素a/b均呈先增加后降低的趋势;(2)主要渗透调节物质可溶性糖(SS)含量、可溶性蛋白(SP)含量随着干旱时间延长表现为先升后降,脯氨酸(Pro)含量逐渐升高;(3)丙二醛(MDA)、过氧化氢(H2O2)含量在轻度(SWC为10%-15%)和中度(SWC为6%-10%)胁迫下缓慢增加,重度胁迫(SWC<6%)下大幅度增加,说明膜脂过氧化作用加剧,膜透性增加;(4)在整个干旱过程中,超氧化物歧化酶(SOD)活性、抗坏血酸(As A)逐渐下降,而过氧化物酶(POD)活性在轻度和中度干旱过程中逐渐加强,重度胁迫下急剧下降,但胁迫结束时仍高于对照25.5%.本研究表明,在轻度和中度干旱条件下(SWC>7.6%),润楠幼苗能通过调节自身的抗氧化系统和渗透调节物质含量来减轻干旱伤害,维持植物体的生长及正常生理代谢,从而表现出一定的耐旱抗旱潜力;但在土壤水分亏缺较严重的条件下,润楠幼苗会受到严重伤害.     

温度和盐分对两种盐爪爪属植物种子萌发的影响

通过研究温度和NaCl对两种藜科叶肉质化盐生植物——里海盐爪爪和盐爪爪种子萌发的影响,显示出里海盐爪爪的最适萌发温度范围为20~30℃,而盐爪爪适合在变温条件下萌发,两者对温度的反应有显著差异;两者的萌发率和萌发速率都随NaCl浓度升高而降低,里海盐爪爪比盐爪爪的耐盐能力低;高盐分条件能诱导两个种的休眠,而当盐浓度降低时两者都能很好地恢复萌发,且萌发速率加快。因此,尽管里海盐爪爪仅能在低于300mmol/L,盐爪爪在低于400mmol//LNaCl浓度下萌发,这种耐盐能力低于很多盐生植物,但根据两个种所表现的综合萌发特性,它们依然被认为属于具有较高耐盐能力的盐生植物类型.图3表1参24     

荧蒽对大豆种子发芽的影响

针对国内外有关荧蒽(FLT)对种子萌发影响研究极少的现状,本文设置5个质量浓度(2,5,15,25,50 mg·L-1)的染毒组、1个空白对照组(0 mg·L-1)和1个助溶剂对照组(丙酮体积分数为1%),以大豆种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数和幼苗长度为测量指标,探索性地研究了FLT对大豆种子萌发的毒性效应。结果表明:在浓度小于15 mg·L-1的FLT胁迫下,大豆发芽率与对照相比无显著差异,大于等于15 mg·L-1的FLT胁迫则显著抑制了发芽率(p0.05)。发芽势、发芽指数、活力指数则对FLT的胁迫作用更加敏感,当FLT浓度大于等于5 mg·L-1时呈显著降低(p0.05)。FLT对幼苗长度起抑制作用,且随浓度越高和处理时间增长,抑制作用逐渐增强。     

玉米和黄豆对酸性土壤中石油的去除效果

通过室外盆栽试验,比较了玉米(Zea mays)和黄豆(Glycine max)2种植物对酸性土壤中石油污染物的去除效果。结果表明,2种植物对土壤中石油具有良好的耐受性和去除效果。玉米和黄豆对石油烃的去除率分别可达38.41%～64.30%和34.24%～63.96%,而自然条件下石油去除率仅为23.77%～58.43%。聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)图谱分析结果显示,当w(石油)为0～17 295 mg.kg-1时,土壤微生物群落的丰度和多样性大致随着w(石油)的升高而呈下降趋势,植物根系能够选择性地促进根际微生物的增殖,且玉米根系的作用比黄豆明显。     

钒对大豆幼苗的毒害与土壤特性的关系

温室盆栽试验研究结果表明，在潮土中钒含量高于30mg／kg，大豆幼苗地上部和地下部干物质量显著减少（＞1％L．S．D）；而在红壤中，钒含量高达75mg／kg，对大豆幼苗的生长也没有明显的影响（＜5％L．S．D）。潮中易产生钒毒害的机理可能是因为对钒的吸附容量小，在土壤溶液中保持有较多量的有效钒供给大豆幼苗，并已当土壤pH变化时仍然保持对钒较高的吸附能力和供给能力。     

不同静电场处理方式对大豆生物学效应的比较研究

分别研究了静电场预处理种子、静电场处理幼苗以及种子和幼苗累积静电场处理3种电场处理方式对大豆叶片叶绿素含量、过氧化物酶(POD)活性、可溶性蛋白含量、叶绿素a(Chla)荧光动力学参数和根系活力的影响.结果表明,3种静电场处理方式均能对大豆产生明显的生物学效应.其中,静电场处理种子对大豆的影响相对较小,静电场处理幼苗对大豆的影响较大,而对种子和幼苗累积静电场处理对大豆的影响最为显著.图2表1参11     

不同改良措施对煤矸石污染土壤上大豆生长的影响

采用盆栽试验,通过添加粉煤灰和牛粪对煤矸石污染土壤进行改良,并研究了不同改良措施对大豆生长、光合特性和产量的影响。结果表明,添加粉煤灰0.07 kg.kg-1(T1)、添加牛粪0.07 kg.kg-1(T2)、添加粉煤灰和牛粪各0.07 kg.kg-1(T3)3种土壤改良措施对大豆的株高、叶面积和单株根瘤数均有显著影响,不同生育期株高、叶面积和单株根瘤数均表现为T3>T2>T1>CK。在花期和鼓粒期,3种土壤改良措施下大豆的叶绿素含量和光合速率均显著高于对照,且T3处理显著高于T2和T1。与对照相比,不同土壤改良措施对大豆的单株荚数、百粒重、单株粒重和产量均有显著影响,T3、T2和T1处理的大豆产量较对照分别提高68.47%、40.99%和30.63%。     

地表臭氧浓度升高对冬小麦和大豆生长和产量的影响

我国近地层臭氧污染日趋严重,其不断增加的浓度对农作物的生长造成了严重威胁。以冬小麦和大豆为研究对象,基于大田开顶式气室(OTC)试验,分别设置对照(CK)、100 n L·L~(-1)和150 n L·L~(-1)这3个O3浓度处理组,对2种作物生长指标和产量等参数连续观测,结果表明:O3浓度增加对冬小麦和大豆的株高、叶面积和生物量产生影响,并且对大豆的影响更为明显。与此同时,O3浓度增加使得冬小麦的穗重、穗粒数以及大豆的单株荚数、单株粒数、单株粒重都呈现大幅度下降状态,进而导致其产量降低。在100 n L·L~(-1)臭氧处理下,冬小麦产量较CK降低了12.89%,而大豆产量下降了23.76%。在150 n L·L~(-1)的臭氧处理下,冬小麦产量较对照组降低了29.23%,大豆则比对照组下降了41.57%,与CK相比,大豆产量下降更为明显。上述研究表明,臭氧污染对农作物的生长具有显著影响,且大豆对O3的反应比冬小麦敏感。     

铀胁迫对大豆与玉米幼苗细胞DNA损伤的彗星试验研究

以铀浓度为1000 μmol·L-1、800 μmol·L-1、600 μmol·L-1、400 μmol·L-1、200μmol·L-1和100μmol·L-1的6组铀溶液和对照组(0μmol·L-1)培养大豆和玉米幼苗,采用彗星试验研究铀胁迫对大豆和玉米幼苗细胞DNA的损伤情况.试验结果表明,铀浓度为1 000 μ...     

转Cry1Ie基因玉米和转CP4-剧SPS基因大豆对斑马鱼的生态毒性

为评估转Cry1Ie基因抗虫玉米和转CP4-EPSPS基因耐除草剂大豆对鱼类的生态毒理效应,以斑马鱼(Danio rerro)为受试动物,配制4种分别含有转基因玉米、转基因大豆以及相应非转基因亲本的试验饲料,并以商业饲料为对照,通过98 d喂养实验,调查斑马鱼的摄食、生长、繁殖和抗氧化酶活性,分析不同喂养阶段斑马鱼的组织病理和敏感蛋白mRNA表达水平.结果 表明:抗虫转基因玉米和耐除草剂转基因大豆对斑马鱼的生长表现、肝脏、肠道和性腺的组织病理、产卵量和受精卵孵化率均无显著影响.转基因大豆组斑马鱼肝脏中的超氧化物歧化酶(SOD)活性显著高于非转基因大豆组和商业饲料组,且雄鱼显著高于雌鱼(P＜0.05).斑马鱼脏器组织中敏感蛋白mRNA的表达水平,没有随时间呈现明显的规律性变化,喂养时间与组别和性别之间存在显著的交互作用.试验饲料组斑马鱼的生长表现、肝脏中SOD活性以及mRNA表达量与商业饲料组相比有显著差异,可能与饲料的适口性和营养成分上的差异有关.总体上看,转Cry1Ie基因抗虫玉米和转CP4-EPSPS基因耐除草剂大豆对斑马鱼没有明显的生态毒性效应.     

生物炭与炭基肥对大豆根际土壤细菌和真菌群落的影响

土壤微生物在农田土壤生态系统中发挥重要作用,然而秸秆生物炭与炭基肥处理对微生物群落的影响以及对农田生态环境的意义尚不清楚。以黄淮海平原豆-麦轮作为研究对象,采用荧光定量PCR和Illumina高通量测序技术比较不同施肥方式对土壤细菌和真菌群落的丰度、组成和多样性差异,探究秸秆还田、生物炭以及炭基肥添加对根际土壤微生物群落结构的影响。试验处理包括单施化肥对照(CK)、秸秆全量还田配施化肥处理(CS)、炭基肥处理(BCF)、低量生物炭配施化肥处理(LB)以及高量生物炭配施化肥处理(HB)。结果表明:与对照CK相比,LB、BCF和HB处理显著提高了根际土壤有机碳和速效磷含量;LB、BCF和HB处理对土壤细菌丰度没有显著影响,HB处理显著降低了变形菌门的相对丰度。HB处理的真菌丰度显著高于CK,增加了86.3%,真菌群落Chao1和ACE指数较CK分别显著增加了5.9%和5.8%;与CK和CS相比,LB、HB和BCF处理明显改变了真菌群落结构。冗余分析(RDA)表明,土壤有机碳、总氮和速效钾是改变真菌群落结构的主要驱动因子。综上,研究表明大豆根际真菌群落对生物炭施加的敏感程度高于细菌,且土壤碳和氮含量是影响真菌和细菌群落结构的关键因子。该研究结果可为秸秆资源的合理利用提供理论参考。