[目的]探讨外源2,4-表油菜素内酯(2,4-EBR)缓解芸豆幼苗盐碱胁迫伤害的生理机制,为应用2,4-EBR缓解豆类植物盐碱胁迫提供依据.[方法]以盆栽'芸选2号'幼苗为材料,研究在100 mmol/L盐碱胁迫下,喷施0.1 mg/L 2,4-EBR和4.0 mg/L油菜素内酯抑制剂芸苔素唑(BRZ)对幼苗生长、光合气体交换参数、抗氧化酶活性和渗透调节物质含量的影响.[结果]盐碱胁迫下芸豆叶片卷缩枯萎,株高、叶面积、主根长、光合色素含量、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)均显著下降(P＜0.05),脯氨酸(Pro)、可溶性糖(SS)含量以及超氧化物歧化酶(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,相对电导率(REC)、丙二醛(MDA)含量和胞间 CO2浓度(Ci)显著升高.喷施2,4-EBR处理能缓解盐碱胁迫造成的叶片枯萎和卷缩,植株生长状况逐渐转好,同时有效降低幼苗叶片REC、MDA和Ci,显著提高株高、叶面积、主根长、Pro、SS、Pn、Tr、Gs及SOD、POD、CAT和APX活性,但外源2,4-EBR诱导的这些芸豆抗盐碱效应在加入BRZ后受到逆转.[结论]外源2,4-EBR处理能够提高芸豆叶片抗氧化系统酶活性和渗透调节物质含量,减轻盐碱胁迫造成的膜脂过氧化伤害及对光合作用的非气孔限制,促进幼苗生长,增强抗盐碱能力.

目的:探讨外源H2O2对甘蓝型油菜种子萌发及幼苗生长发育的影响.方法:本研究采用不同浓度(0.0%、0.1%、0.6%、1.3%和2.1%)H2O2处理甘蓝型油菜'16VHNTS309'并测定植物体内活性氧(ROS)含量及过氧化氢酶(CAT)、超氧化粉歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性.结果:研究结果表明不同浓度外源H2O2对甘蓝型油菜种子萌发和生长发育影响显著(P<0.05),且甘蓝型油菜种子的发芽率和根系长度随着H2O2浓度的增加呈先升高后降的趋势,在0.6%H2O2处理时种子发芽率达到最高,为95.33%;0.1%H2O2处理时根系长度最长,为3.20 cm.为进一步验证H2O2对甘蓝型油菜生长发育的影响,本研究对正常生长4 d后的幼苗喷施H2O2,研究发现0.1%H2O2处理时根系长度最长达到6.99 cm,而高浓度的H2O2则导致根系变短且根毛增多.研究也发现随着H2O2浓度的增加,内源H2O2和O2-,呈递增的趋势,而甘蓝型油菜油菜幼苗体内抗氧化酶活性(CAT、SOD和POD)呈递减的趋势.结论:综上研究进一步说明,低浓度的外源H2O2促进甘蓝型油菜种子发芽及根系生长,而高浓度的H2O2导致植物体内的抗氧化酶(CAT、SOD和POD)活性降低、细胞内的ROS含量增多,进而抑制了甘蓝型油菜种子发芽及根系生长.

[目的]土壤盐碱化严重影响着草料兼用牧草湖南稷子的正常生长发育和产量.探讨表油菜素内酯(EBR)对湖南稷子耐盐性的调控作用及其机制,可为其应用于牧草生产提供理论依据.[方法]以'宁稷1号'品种幼苗为材料,在筛选适宜盐胁迫浓度的基础上,设置对照、盐(150 mmol/L NaCl)和不同浓度(1,10,100 μg/L)EBR单独及复合处理,采用水培试验考察各处理幼苗生长、抗逆生理、光合作用、离子稳态、编码盐过敏(SOS)信号转导途径及抗氧化酶相关基因表达量的变化.[结果]与对照相比,单独盐胁迫幼苗生长(株高、根长、生物量等)受到抑制,叶片光合作用指标[叶绿素含量及PSⅡ实际光合速率[Y(Ⅱ)]、PSⅡ最大光化学效率(Fv'/Fm')、电子转移速率(ETR)和光化学淬灭系数(qP)等]、渗透调节物质(脯氨酸、可溶性蛋白)含量、抗氧化酶(SOD、POD、CAT、APX)活性降低,根系K+、Ca2+和Mg2+含量减少,而Na+含量增加,叶片活性氧(超氧阴离子、过氧化氢)含量、细胞膜透性(丙二醛含量、相对电导率)提高,叶片相关基因表达量显著下调.单独EBR处理对以上指标大多无显著影响.喷施不同浓度EBR均能有效缓解盐胁迫幼苗上述指标的不利变化,并以10 μg/L EBR处理效果最佳.[结论]叶面喷施EBR能上调盐胁迫下湖南稷子幼苗叶片SOS信号转导途径和抗氧化酶相关基因的表达量,增强抗氧化和渗透调节能力,维持根系离子稳态平衡,保护其光合作用和正常生长,提高其耐盐性.

目的:探讨低剂量(≤30 Gy)电离辐射对甘蓝型油菜(简称油菜)幼苗期抗氧化酶活性及光合作用的影响.方法:采用土培方式获得油菜幼苗,每个剂量组包括5棵油菜.以137Cs为放射源,采用间隔照射代替慢性照射,每周照射5 d,每天照射7 h,照射剂量率为8.28 mGy/min,总照射剂量分别为0(对照组)、5、10、15、20、25和30 Gy组.检测受照后幼苗超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性,叶片叶绿素a、b、a+b、类胡萝卜素含量,采用实时荧光定量PCR检测光合作用相关基因(psb A、psb D、psb C和LOD106434505)的表达.结果:与对照组比较,SOD活性随着照射剂量的增加而增强(P<0.05);CAT活性在30 Gy照射组最高且增加至对照组的1.50倍(P<0.05);POD活性在5和15 Gy照射组表现为增加(P<0.05),25 Gy剂量组最低,仅为对照组的41％(P<0.05).随着照射剂量的增加,油菜幼苗的叶绿素a、b含量先增加,在10 Gy剂量组最高(P<0.05),随后降低;叶绿素a+b含量和类胡萝卜素含量变化不显著,在5 Gy剂量组最高(P<0.05).油菜受到照射后,psb A和psb D mRNA的表达变化不明显(P>0.05);psb C mRNA的表达水平除15 Gy剂量组外均下调(P<0.05);LOC106434505 mRNA的表达随着照射剂量增加的显著上调(P<0.05).结论:低剂量(≤30 Gy)137Cs照射能够增强油菜幼苗抗氧化酶活性,并通过影响油菜幼苗叶绿素含量、光电子转运、能量捕获与传递对油菜光合作用产生影响.

油菜素内酯(brassinosteroids,BRs)是一种广泛分布于多种植物体内的激素.Brassinosteroid insensitive 1(BRI1)是BR信号通路的主要信号受体,在植物生长发育和胁迫应答中起着至关重要的作用.研究以番茄品种Micro-Tom(MT)和SlBRI1过表达株系(Atrd29A:SlBRI1)为试验材料,探讨低温对光合特性、叶绿素荧光参数以及抗寒基因的影响,旨在揭示Atrd29A启动子驱动SlBRI1基因对低温胁迫的响应规律.结果表明,(1)低温胁迫提高了 MT植株SlBRI1的表达量,而Atrd29A:SlBRI1植株SlBRI1表达量更高.低温胁迫5 d导致所有植株出现萎蔫,而且Atrd29A:SlBRI1植株萎蔫程度更轻,恢复得更好.(2)低温胁迫导致所有番茄幼苗的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(T,)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光能捕获效率(Fv'/Fm')和光化学荧光猝灭系数(qP)都较大幅度地下降;在低温胁迫第5天,SlBRI1过表达株系这些指标均显著性高于MT植株.同时,SlBRI1过表达株系的细胞间CO2浓度(Ci)显著低于MT.(3)同等条件下SlICE1、SlCBF1、SlCBF3和SlDRCI7基因表达水平显著上升,并且通过低温处理后的SlBRI1转基因植株中SlICE1、SlCBF1、SlCBF3和SlDRCI7基因表达水平均显著高于MT植株.表明Atrd29A诱导SlBRI1表达能够提高Sl-BRI1表达水平,缓解低温胁迫对植株光合作用和叶绿素荧光参数的影响,增强番茄植株抗寒能力.

采用生物信息学方法,从甘蓝型油菜(Brassica napus L.)基因组数据库中筛选鉴定MAP70s基因家族成员,对鉴定得到的BnaMAP70s基因家族成员的序列特征进行生物信息学分析,同时利用qRT-PCR方法分析该基因家族成员在不耐渍和强耐渍甘蓝型油菜品种幼苗中的基因表达水平.结果显示,本研究共鉴定得到19个BnaMAP70基因家族成员,分布在 11条染色体上,可分为 5个亚家族.BnaMAP70s启动子的上游存在厌氧胁迫、响应植物激素等相关元件,表明BnaMAP70s可能参与植株生长发育和渍水胁迫调控;转录水平存在品种特异性、植株部位特异性、时间特异性.qRT-PCR分析结果表明,BnaMAP70-1和BnaMAP70-4在渍水胁迫下出现表达差异,说明这两个基因受渍水胁迫的调控.

为揭示入侵杂草与草本花卉之间的竞争关系,以入侵植物小蓬草为供体材料,常用的花卉波斯菊、观赏油菜为受体材料,研究了小蓬草根、叶水浸提液对受体植物种子萌发、幼苗生长、抗氧化酶活性(SOD、POD和CAT)以及丙二醛(MDA)含量的化感效应差异.结果表明,(1)小蓬草浸提液对受体植物的种子萌发均具有显著化感效应,基本表现为"低促高抑"的趋势,且波斯菊、观赏油菜的种子萌发率在根、叶浸提液浓度为25 g/L时最高,在浸提液浓度为100 g/L时最低.(2)小蓬草浸提液对受体植物幼苗上下胚轴生长具有"低促高抑"的浓度效应,且浓度越大抑制作用越显著.(3)在小蓬草根、叶浸提液处理下,观赏油菜的SOD和POD活性大多显著高于对照,波斯菊SOD和POD活性则大多显著低于对照;波斯菊、观赏油菜CAT活性整体呈先缓慢升高后降低的趋势.(4)波斯菊幼苗MDA含量随小蓬草根、叶浸提液浓度的增加均呈现逐渐升高的趋势,并大多高于对照水平,而观赏油菜幼苗MDA含量随着根浸提液浓度增加而逐渐升高,却随着叶浸提液浓度的增加而降低,但大多显著低于对照水平.研究发现,小蓬草浸提液对2种花卉种子萌发和幼苗生长均表现出"低促高抑"化感作用,且综合效应强弱表现为观赏油菜大于波斯菊,根浸提液处理大于叶浸提液.

该研究在人工控制水分条件下,设置3个干旱胁迫处理,选用3个主栽油菜品种'陇油10号'、'陇油2号'、'青杂5号'幼苗进行盆栽试验,测定干旱胁迫条件下叶片相对含水量、叶绿素含量、光合气体交换参数及叶绿素荧光参数等指标,考察各指标在干旱胁迫过程中的变化特征,并通过主成分分析(PCA)和隶属函数法评价品种的抗旱性及其主要响应因子,以揭示西北地区油菜幼苗响应干旱胁迫的光合调控机制.结果表明:(1)各品种油菜幼苗的叶片相对含水量(R WC)均随干旱胁迫程度的递增而逐渐降低,最大水分亏缺(WSD)却逐渐上升.(2)各品种油菜幼苗叶片的叶绿素a含量、叶绿素总含量随着干旱胁迫程度的递增而先增加后递减,且同一种幼苗在不同处理间差异显著.(3)各品种油菜幼苗叶片的净光合速率(Pn)、水分利用效率(WUE)、单株生物量、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)均在受到干旱胁迫时迅速降低,且同一品种幼苗在不同处理间差异显著,而其叶片蒸腾速率(T,)在干旱胁迫下无显著变化.(4)各品种油菜幼苗叶片光化学猝灭系数(qP)和非光化学猝灭系数(NPQ)随着干旱胁迫程度的递增先增加后递减,最大光化学效率(Fv/Fm)和电子传递速率(ETR)在受到干旱胁迫时迅速降低,且同一品种幼苗在不同处理间差异显著.(5)主成分分析结果表明,在油菜幼苗受到干旱胁迫时RWC、Ci、G,、Pn、WUE、叶绿素总含量、叶绿素a含量和NPQ起主要调控作用;隶属函数法综合评价表明,3个品种油菜幼苗耐旱能力由高到低依次为'陇油10号'＞'陇油2号'＞'青杂5号'.

拟南芥(Arabidopsis thaliana) AtTTG1作为WD40重复转录因子存在于细胞核中,对表皮毛形成、花青素合成和储藏物质积累等具有重要调节作用.该研究从甘蓝型油菜(Brassica napus)品种秦优7号中克隆获得了BnTTG1-1基因的全长CDS序列,对其进行了烟草(Nicotiana benthamiana)叶片细胞的亚细胞定位研究,检测了BnTTG1-1在油菜(B.campestris)中的时空表达模式,并比较分析了BnTTG1-1对多个生物学过程的影响作用.结果表明,BnTTG1-1定位于烟草叶片细胞的细胞核中,推测其作为转录因子发挥调节作用.Bn TTG 1-1广泛存在于油菜营养组织和发育的种子中.在突变体ttg1-13背景下,异源表达BnTTG1-1基因能够完全恢复该突变体的多个表型,如无表皮毛形成和花青素合成、种皮呈黄色、种子脂肪酸和储藏蛋白含量高以及在种子萌发和幼苗形态建成过程中对高葡萄糖和高盐胁迫耐受力差等.由此可知,甘蓝型油菜BnTTG1-1与拟南芥AtTTG1在植物生长发育的多个生物学过程中具有类似的功能.

对突变体的表型分析和基因型鉴定是遗传学研究的基本实验方法.在该实验中,选用油菜素甾醇受体BRI1的突变体bri1-4进行表型分析.该突变体表型明显,表现出植株矮小、叶片圆、根短的表型,有利于学生将其与野生型植株进行区分.通过该实验的学习,不仅使学生掌握对拟南芥幼苗的表型进行分析的基本方法,而且能帮助学生学习无菌操作技术、掌握数据统计和分析的能力.该教学实验设计还为该项目在本科实验课程中的推广提供了有益建议.