二氧化硫胁迫下拟南芥miRNA表达谱分析

以拟南芥为材料,利用高通量测序技术并结合生物信息学分析方法,检测二氧化硫(SO_2)处理后拟南芥植株的小分子RNA表达谱,筛选SO_2胁迫响应microRNAs(miRNAs)分子,研究植物miRNAs对逆境胁迫的应答机制.结果发现,30 mg·m~(-3) SO_2处理72 h后,拟南芥地上组织小分子RNA长度分布发生改变,在对照组和SO_2组中均有大量特有的小分子RNA序列,说明SO_2胁迫可诱导拟南芥小分子RNA的表达改变.SO_2胁迫诱导186个保守miRNA和16个新miRNA分子差异表达,其靶基因主要涉及转录调控、信号转导、代谢、刺激响应等生理过程.差异表达的miR160和miR393可通过生长素信号途径调控植株生长发育,参与植物对SO_2的胁迫响应.本研究揭示了植物中参与SO_2胁迫应答的miRNA种类及作用机制,进一步阐明了miRNAs在植物抗逆应答过程中的作用.     

人工纳米材料增强植物耐盐性的机理研究

土地盐渍化问题导致土壤环境恶化和农作物减产,基于纳米材料(NMs)的纳米农业技术在增强植物耐盐性方面的潜力正备受关注. 目前,关于NMs提高植物耐盐性的分子机制仍不明确,因此以烟草(Nicotiana tabacum L.) BY-2悬浮细胞为供试材料,研究对照组(CK)、盐胁迫处理组(S)以及盐胁迫下分别暴露于纳米二氧化钛(nTiO₂)和纳米硒(nSe)的细胞活性变化,并通过非损伤微测系统(NMT)原位实时检测Na+流速,采用液相色谱质谱联用(LC-MS/MS)技术分析NMs对盐胁迫下烟草BY-2悬浮细胞代谢组的影响. 结果表明:①0.1 mg/L nTiO₂ (处理6 h)与0.5 mg/L nSe (处理12 h)使盐胁迫下的烟草BY-2悬浮细胞的活性分别显著提高8.1%和13.6%. ②0.1 mg/L nTiO₂ (处理6 h)与0.5 mg/L nSe (处理12 h)使盐胁迫下的烟草BY-2悬浮细胞的Na+外排也分别显著增加了171.5%和99.0%. ③两种NMs通过调控不同的代谢通路增强烟草BY-2悬浮细胞的耐盐能力. 烟草BY-2悬浮细胞暴露于0.1 mg/L nTiO₂ (处理6 h)和0.5 mg/L nSe (处理12 h)后分别识别出53种和73种差异代谢物,nTiO₂可增强多种类别代谢物〔部分氨基酸和肽、脂肪酸和共轭物、三羧酸循环(TCA cycle)有机酸、糖类和嘧啶等物质〕的合成,而nSe则主要增强氨基酸和肽、吲哚和水杨酸等物质的合成. ④暴露于nTiO₂后,烟草BY-2悬浮细胞产生的差异代谢物中尿苷、吡哆醛、甘露糖、大麦芽碱和葫芦巴碱等代谢物含量均与Na+外排呈显著正相关;暴露于nSe后,烟草BY-2悬浮细胞产生的差异代谢物中吲哚丙烯酸、色氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸等代谢物含量均与Na+外排呈显著正相关,这些物质多参与莽草酸代谢通路,因此nSe可能通过调控莽草酸途径增强Na+外排. 研究显示,0.1 mg/L nTiO₂与0.5 mg/L nSe分别通过不同的代谢途径增强烟草BY-2细胞的耐盐性.      

黄河三角洲湿地盐生植物氮和磷的根际效应

通过比较黄河三角洲湿地三种盐生植物柽柳(Tamarix chinensisLour).、盐地碱蓬(Suaeda salsa Pall).和白茅(Imperata cylindrica Beauv.)的根际与非根际土壤中氮、磷的根际效应,分析了不同植物种类根际效应差异的原因。研究结果表明,三种盐生植物根际土壤总氮、速效氮以及有效磷的含量与非根际土壤相比均显著增加(p0.01),根际土壤的总磷含量也高于非根际土壤。柽柳植株对氮、盐地碱蓬植株对磷的富集作用最强,并表现出明显的根际累积效应,这一结果对于滨海湿地氮、磷污染截留的植物修复技术建立具有重要的指导意义。同时,造成不同植物种类的根际效应差别的原因不同,pH值是影响柽柳根际速效氮累积效应的主要原因,而盐地碱蓬根际有效磷累积主要受到根际微生物和盐度变化的共同影响。     

油菜素内酯缓解植物重金属胁迫机制的研究

重金属(HMs)污染是整个世界范围内都面临的环境问题。环境中过量的HMs不仅抑制植物生长,还会通过在植物中的累积经食物链传递给人类,威胁人类生命健康。因此,降低HMs污染并缓解HMs对植物的毒害影响是一项非常重要的课题。油菜素内酯(BRs)是一类植物甾体激素,它在提高植物对不良环境胁迫的抗性和耐受性方面起着积极作用。外源BRs对植物重金属胁迫的缓解作用已得以广泛研究,有关BRs缓解植物重金属胁迫内在机制方面的研究也取得了一定成果。文章就外源BRs对植物HMs胁迫的缓解作用及其机制的研究进展进行综述,并对该领域的研究进行了展望。     

生长调节物质在重金属污染植物中的应用研究进展

植物生长调节物质参与多种植物响应生物和非生物胁迫的调控。外源植物生长调节物质的应用有助于缓解植物重金属毒性,增强植物的重金属抗性,提高植物对重金属的提取能力。该文简述了重金属对植物的毒性,综述了植物生长调节物质对重金属毒害植物的毒性缓解及抗性增强的作用以及植物生长调剂物质在植物提取重金属过程中的作用及应用研究进展。提出了生长调节物质在农业生产以及重金属植物修复中的应用潜力及今后的研究和发展方向,旨在为中国重金属污染地区农业生产及植物修复的发展提供参考。     

沉水植物川蔓藻生长的耐盐特性及其机制研究

目前在入海河流等含盐水体的生态修复研究中有关耐盐沉水植物的研究还较为缺乏.本研究以从野外筛选获得的一株耐盐性能优良的沉水植物川蔓藻为对象，对其耐盐特性及机制，以及应用于河道氮、磷去除的潜力等进行了研究.结果表明，沉水植物川蔓藻具有良好的耐盐性能，在盐度为0～25‰的环境中均保持了较高的生长速率.当盐度上升至30‰时，筛选的川蔓藻植株的生长虽然受到了一些影响，但仍然保持了0.047 d^-1的比生长速率.盐度对川蔓藻的氮、磷去除存在一定影响，随着盐度上升，氮、磷去除率基本呈逐渐下降趋势.另外，通过转录组分析方法进一步分析了川蔓藻植株耐受高盐环境的机制.结果表明，在外界盐度胁迫影响下，川蔓藻植株下调表达基因的数量明显多于上调表达基因.差异表达基因的GO富集分析表明，盐度胁迫下川蔓藻差异表达基因显著富集的GO term主要集中于生物学过程和分子功能.差异表达基因的KEGG富集分析表明，盐度胁迫显著改变了川蔓藻光合作用和物质代谢相关通路的基因的表达.另外，本研究还分析了编码多种抗氧化酶系统中重要酶的基因的表达情况，结果表明，川蔓藻抗坏血酸过氧化物酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢...     

铝对小麦的毒性及小麦抗铝机理

为探讨铝对植物的毒作用以及植物抗铝机理,研究了酸性条件下(pH4.4)铝胁迫对小麦的铝抗性品系TAM202和铝敏感品系TAM105的根和叶细胞内的一些生理生化指标的影响以及小麦对不同形态铝的吸收.结果表明,小麦主要吸收单核铝,抗性品系小麦TAM202吸收铝较少;在低浓度铝作用下TAM202培养后其营养液pH值显著升高;在不同浓度铝作用下,铝敏感品系TAM105叶片中的脯氨酸含量显著升高,表明铝对TAM202的叶片影响小于对TAM105的影响.2个品系小麦根细胞壁的组分含量在铝胁迫下发生变化.在75μmol·L^-1铝作用下,TAM202中细胞壁的蛋白及己糖和糖醛酸的含量均升高,表明铝可能促进细胞壁成分的合成,对植物抗铝发挥一定的作用.     

芘胁迫对5种羊茅属植物根系分泌的几类低分子量有机物的影响

根系分泌物与有机污染物的植物修复过程密切相关,研究胁迫条件下不同修复潜力植物根系分泌物的释放特征有助于揭示植物修复的内在机制.借助根际袋土培试验研究了芘胁迫(10~160 mg·kg~(-1))下5种羊茅属植物在不同胁迫期(30~70d)时根系分泌物中几种低分子量有机物的释放特征.结果表明:1芘胁迫促进了根系对可溶性糖的分泌:随着胁迫水平的升高、胁迫期的延长,其分泌量呈"先升后降"变化趋势,胁迫水平为C3(40.36 mg·kg~(-1))、胁迫期为40 d时达到最大值;修复潜力越大,趋势越明显.2芘胁迫增强了根系对低分子量有机酸的释放,修复潜力越大,释放高峰值出现时的胁迫浓度越高,且主要以草酸、乙酸、乳酸和苹果酸为主(98.15%),但修复潜力较强物种的根系分泌物中也检测到微量反丁烯二酸.3芘胁迫对氨基酸的种类影响不大,但对分泌量影响较大:苏氨酸、丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸的分泌量随着胁迫水平的升高而剧增;脯氨酸、羟脯氨酸和天冬氨酸对芘胁迫的响应近乎以功能群的形式参与植物修复过程,参与的组分越多,修复潜力越强.可见,芘胁迫下根系分泌物中可溶性糖、低分子量有机酸以及氨基酸的释放特征与植物自身的修复潜力有关;修复潜力越强,释放量越多且成分越复杂,并表现出更强的环境适应性及生理可塑性.     

钾肥对延胡索植株铜污染的缓解作用

缓解重金属污染对植物伤害的方法是目前研究的热点之一。铜(Cu)是植物生长发育所必需的微量营养元素。过量的Cu则对植物的生长发育有抑制作用。钾(K)是植物生长所必需的营养元素,施用钾肥(K2SO4)能明显增加植物的抗逆性。为了探讨外源K对Cu胁迫下延胡索植株生理生化响应的调节作用,为延胡索高效经济,优质高产的栽培模式提供理论与实践指导,以小叶型延胡索(Cf)和大叶型延胡索(C)为研究材料,采用土培的方法,研究外源K对Cu胁迫下2个延胡索叶型植株生长、抗氧化酶系统和Cu积累等的影响。结果表明:各浓度Cu胁迫下外源K的最适缓解浓度均为200 mg/kg。200 mg/kg K能明显缓解Cu胁迫对2种叶型(C和Cf)植株生长的抑制作用,增加植株的耐Cu性;尽管存在一定的叶型差异,但外源K能使2种叶型叶片中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)的活性降低,降低了叶片中的可溶性糖含量和丙二醛(MDA)含量,从而缓解Cu对延胡索植株的毒害。另外,外源K影响Cu对延胡索植株地上部分和地下部分Cu的积累,其影响程度与延胡索叶型有关,其中能显著降低大叶型延胡索植株地下部分Cu含量(p0.05)。机制较复杂。     

脱落酸调控植物重金属耐受性及其机制研究进展

重金属污染是21世纪面临的最紧迫的环境问题。土壤中过量的重金属会抑制植物的生长,造成生产力的下降,同时还会经食物链传递给人类和动物,威胁生态安全和生命健康。脱落酸（ABA）是一种重要的植物非生物胁迫诱导激素,在植物生长发育和应对各种逆境胁迫中起调节作用。近年来大量的研究发现,外源ABA能缓解重金属对植物的胁迫,改善植物重金属耐受性。其机制包括,调控植物对重金属的吸收和积累,改善重金属对植物光合系统的损伤,参与胁迫下植物细胞抗氧化系统的平衡,影响植物组织中其他激素的水平,以及胁迫下植物的营养元素吸收和平衡。在分子层面上,ABA通过调控ABA响应基因,特别是调控相关转录因子和载体蛋白基因的表达,实现对植物各种生理生化过程的再平衡,提高对重金属胁迫的耐受性。