我国盐碱地分布广、面积大,是重要的后备耕地资源、粮食增产的"潜在粮仓".挖掘负调控大豆耐混合盐碱性的基因,通过基因敲除创制耐混合盐碱大豆新品种,是合理开发利用盐碱地,提高我国大豆产量的有效途径之一.课题组前期筛选到1个混合盐碱胁迫下调表达的基因Glyma.02g271000(GmDUF247-1).其编码的GmDUF247-1蛋白包含1个DUF247结构域和1个跨膜结构域,利用烟草叶片瞬时表达发现GmDUF247-1-GFP融合蛋白定位在细胞膜上.荧光定量PCR显示,GmDUF247-1基因在大豆根中表达量最高,在混合盐碱处理下显著下调.为研究GmDUF247-1在大豆混合盐碱胁迫下的功能,利用大豆毛状根系统过表达GmDUF247-1基因,发现混合盐碱胁迫处理后,GmDUF247-1过表达大豆毛状根复合植株叶片萎蔫程度明显高于空载体对照,存活率、根长和株高显著低于对照.对GmDUF247-1基因在大豆自然群体中的单倍型分析发现,其启动子区有8个SNPs和4个InDels,可能导致与逆境应答和生长发育相关的转录因子识别元件序列发生改变;CDS区存在3种单倍型,GmDUF247-1H1基因型受到了明显的人工选择.本研究初步明确了 GmDUF247-1基因负调控大豆混合耐盐碱性,为系统研究GmDUF247-1基因功能和育种利用奠定了研究基础.

本研究以布顿大麦Hordeum bogdanii为材料,从中分离出香柱菌属内生真菌,经纯化后接种到小黑麦植株体内,检测接菌成功后,对获得的内生真菌-小黑麦共生体以非共生体为对照进行混合碱胁迫实验,研究内生真菌对小黑麦的耐碱性生长和光合作用的影响.混合碱胁迫下接种内生真菌的小黑麦植株与未接种植株相比,内生真菌具有促进小黑麦植株生长,光合色素的合成,对叶片相对含水量影响显著,增强植株的根系活力的作用,可以提高小黑麦植株对混合碱胁迫的耐受能力.这将有助于培育耐盐碱品种,为盐碱地的合理利用和草产业的可持续发展提供重要的理论依据.

土壤盐渍化是影响作物生长发育和产量的主要环境因素,利用土壤有益微生物治理盐渍化土壤是盐碱地改良的有效途径.本实验室前期从盐渍化土壤中筛选到两株耐盐菌株氧化微杆菌(Microbacterium oxydans)C8 和嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)B4.菌株C8 具有解钾、溶有机磷和无机磷及产生长素的能力,菌株B4 具有溶有机磷和产生长素的功能.本文研究了C8 和B4 混合发酵对其功能的影响,结果表明,C8 和B4 混合培养后,其解钾、溶磷及产生长素的能力显著高于单一菌株.利用正交试验和响应面优化试验对其混合发酵培养基和培养条件进行优化,C8 和B4 混合发酵最适培养基配方为:葡萄糖 10 g/L,酵母膏 10 g/L,NaCl 4.5 g/L;最适培养条件为:pH 7.4,温度 28.8℃,转速 129 r/min,接种量 2%,装瓶量 20%,培养时间 23 h.以烟草为材料,检测复合菌剂对植株生长的作用,结果显示,盐胁迫下C8 和B4 复合菌剂处理显著促进植株生长.

以蒸馏水为对照,探究不同浓度不同比例的盐碱混合溶液对红花幼苗生理特性的影响.结果表明:在盐碱溶液处理下,红花叶片的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素以及丙二醛的含量均发生不同程度的变化;可溶性糖和脯氨酸的含量均高于对照;超氧化物歧化酶活性部分高于对照,部分低于对照,而过氧化物酶活性均低于对照.根系活力除胁迫为NaCl∶NaHCO3 = 1∶1,0.3 mol/L时低于对照,其余均高于对照.因此,在盐碱地栽培红花时,要根据土壤的盐碱浓度范围,选择适宜红花品种,才能为优质高产打下基础.

以盐柳1号为试验材料,将2种中性盐NaCl、Na2SO4和2种碱性盐NaHCO3、Na2CO3,按不同比例混合成A(NaCl∶Na2 SO4∶NaHCO3∶Na2CO3=1∶2∶1∶0)、B(NaCl∶Na2SO4∶NaHCO3∶Na2CO3=1∶9∶9∶1)、C(NaCl∶Na2SO4∶NaHCO3∶Na2CO3=1∶1∶ 1∶1)3种组合,设4个浓度梯度(50、100、150、200 mmol/L),模拟出12种盐度和碱度各不相同的盐碱条件,对盐柳1号幼苗进行处理,测定了株高生长量、丙二醛(M DA)含量、脯氨酸含量和可溶性糖含量4项指标.结果表明:随着盐浓度的增大和碱性盐比例的增高,盐柳1号幼苗的株高生长量呈降低趋势,叶片MDA、脯氨酸和可溶性糖含量则有不同程度的升高.A、B、C处理组的株高生长量在盐浓度200 mmo/L时分别相对CK降低了61.32％、68.67％、73.02％,差异均达到显著水平(P＜0.05).A处理组(pH值为8.04),随着盐浓度的增大,叶片MDA、脯氨酸和可溶性糖含量升高趋势不明显;B处理组(pH值为8.66),叶片MDA含量在盐浓度超过100 mmol/L时呈显著升高趋势,脯氨酸和可溶性糖含量在盐浓度超过150 mmoL/L时急剧增加;C处理组(pH值为9.47),盐浓度大于150 mmol/L时,盐柳1号幼苗的叶片全部枯黄.综合分析结果表明,在混合盐碱胁迫下,盐柳1号幼苗的生长受到了不同程度的抑制;盐柳1号可以耐受不超过100 mmol/L的3种组分盐碱胁迫,且盐浓度＞150 mmol/L、pH＞ 9.51的盐碱条件不适宜盐柳1号的生长.

通过将两种中性盐(NaCl、Na2SO4)和两种碱性盐(Na2CO3、NaHCO3)按不同比例混和,分别模拟出不同程度的盐、碱胁迫条件,研究了荒漠区植物雾冰藜光合色素含量、气体交换参数和叶绿素荧光参数对混合盐碱胁迫的响应.研究结果表明,在所模拟的均匀覆盖了总盐度50-250 mmol/L,pH 7.10-10.19范围内的30种盐碱胁迫条件下,雾冰藜的叶绿素a含量(Chla)、叶绿素b含量(Chlb)、类胡萝卜素含量(Caro)、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2摩尔分数(Ci)、蒸腾速率(Tr)、PSⅡ的潜在活性(Fv/F0)、PSⅡ原初反应的最大量子效率(Fv/Fm)、PSⅡ电子传递量子效率(ΦPSⅡ)、表观光合电子传递效率(ETR)、光化学猝灭系数(qP)等指标均在对照组(CK)下最高,且均随处理溶液盐浓度及pH的升高而下降,各处理组与对照组间存在显著差异(P＜0.05);稳态荧光(Fs)随处理溶液盐浓度及pH的升高先降低,后呈“M”型变化趋势,即先升高后降低,再升高再降低;水分利用效率(WUE)和非光化学猝灭系数(NPQ)随处理溶液盐浓度及pH的改变未呈现规律性变化趋势.盐分组成离子与上述各光合特征指标的相关系数表明,盐分组成对雾冰藜光合色素和气体交换参数的抑制作用表现为:Na2CO3＞NaHCO3＞NaCl＞Na2SO4,而对叶绿素荧光参数的影响较为复杂.研究表明,盐碱生境对雾冰藜光合系统造成了一定的伤害,但其可以通过相应的生理反应降低损伤的程度.

目的 研究板蓝根种子在发芽和幼苗阶段对Na Cl和混合盐胁迫的反应.方法 用不同浓度的Na Cl溶液和混合盐溶液进行试验, 采用发芽率、相对生长速率等指标, 对它们的耐盐性进行了分析和评价.结果 最终得到黄河三角洲盐碱地板蓝根的最大耐盐量.结论 盐浓度低于40 mmol/L时, 板蓝根种子的发芽率、相对发芽率、相对盐害率和相对生长率不受影响;发芽率随着盐浓度增高而逐渐下降, 同时盐胁迫显著影响了种子的萌发进程, 使种子发芽明显滞后.盐浓度高于80 mmol/L时, 板蓝根幼苗相对生长率降幅明显, 处理间差异显著.

随着气候变化,全球土壤盐碱化严重威胁着农牧业生产和生态环境的建设.土壤盐化与碱化常常伴随发生,目前多数研究侧重于盐胁迫,忽略了碱胁迫的存在.实际上,碱性盐除了盐度外还伴随着高pH.由此,试图探讨混合盐碱胁迫下接种丛枝菌根真菌(AMF)和根瘤菌对紫花苜蓿生长的影响及其作用机理.根据中国盐碱地的特点,将4种盐(NaCl 、Na2SO4、Na2CO3、NaHCO3)按一定比例混合模拟出16种混合盐碱(盐浓度25-150 mmol/L,pH 7.67-10.52)胁迫浓度,按照L16(161 ×22)混合正交设计,采用盆栽法研究了混合盐碱胁迫下接种AMF摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae)和根瘤菌(Sinorhizobium meliloti对紫花苜蓿生长及生理的影响.结果表明:对紫花苜蓿株高的影响程度依次是AMF+根瘤菌＞pH＞AMF＞盐碱类型＞根瘤菌;对地上生物量、地下生物量、茎高净增长量、丙二醛(MDA)及脯氨酸影响程度依次是pH＞AMF+根瘤菌＞盐碱类型＞AMF＞根瘤菌;对超氧化物歧化酶(SOD)的影响程度依次是pH＞AMF+根瘤菌＞盐碱类型＞AMF＞根瘤菌;对过氧化物酶(POD)影响程度依次是pH＞AMF+根瘤菌＞根瘤菌＞AMF＞盐碱类型;对蛋白质的影响程度依次是pH＞盐碱类型＞根瘤菌＞AMF+根瘤菌=AMF.株高、地下生物量、POD均在双接种的处理下出现最大值.本研究证明:盐碱混合胁迫会严重抑制植物的生长发育;而接种AMF和/或根瘤菌均可有效缓解盐碱胁迫对植物造成的伤害,提高植物对盐碱的耐受能力;且同时接种AMF及根瘤菌效果最好,其次是单独接种AMF,单独接种根瘤菌作用相对最小.

目的:通过研究不同钠盐胁迫下远志种子的萌发特性, 为盐碱地中远志的前期育苗提供参考, 提高远志的产量, 促进盐碱地的高效利用.方法:采用单盐NaCl, Na2CO3, Na2SO4和混合盐NaCl+Na2SO4, NaCl+Na2CO3, Na2CO3+Na2SO4, NaCl+Na2CO3+Na2SO4不同钠盐溶液对远志种子的发芽过程进行胁迫, 以蒸馏水为对照, 每天统计并记录发芽数, 计算发芽率, 发芽势, 发芽指数和活力指数, 发芽结束后测量株高, 根长, 鲜重及干重.结果:当NaCl浓度≥150 mmol·L-1, 混合盐Na+ (NaCl+Na2SO4) 浓度≥50 mmol·L-1, 混合盐Na+ (NaCl+Na2CO3) 浓度≥100 mmol·L-1, 混合盐Na+ (Na2CO3+Na2SO4) 浓度≥25 mmol·L-1, 混合盐Na+ (NaCl+Na2CO3+Na2SO4) 浓度≥50 mmol·L-1时, 处理组的发芽率显著低于蒸馏水组 (P＜0.05), 显著抑制远志种子的发芽.当Na2CO3浓度≥5 mmol·L-1时, 种子的发芽率与蒸馏水组相比显著降低 (P＜0.05), 显著抑制远志种子的发芽, 且随着浓度的增大, 抑制作用逐渐增强.结论:低浓度的NaCl, Na2SO4, NaCl+Na2SO4, NaCl+Na2CO3, Na2CO3+Na2SO4, NaCl+Na2CO3+Na2SO4盐溶液对远志种子的萌发无影响, 随着浓度的增大, 对远志种子的发芽有显著的抑制作用.单盐Na2CO3溶液对种子发芽的抑制作用最强, Na2CO3≥5 mmol·L-1时对远志种子的萌发具有显著的抑制作用, 且随着胁迫浓度的增大, 抑制作用逐渐增强.

该研究以地被菊寒露红(Chrysanthemum morifolium'Hanluhong')为材料,一方面研究混合盐碱胁迫对其生长的影响,另一方面通过模拟青铜峡盐碱胁迫程度,探讨其在青铜峡地区的适生性.设置3个pH梯度(7.0、8.0、9.0),在每个pH梯度下用NaCl、Na2CO3、NaHCO3、Na2SO4配置不同浓度(0、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1.0％)的混合液对地被菊植株进行胁迫处理,观察并测定不同胁迫条件下植株株高、根长、光合特性及叶绿素荧光参数的变化.结果表明:(1)长时间生长在高盐碱环境会使地被菊寒露红生长缓慢,光合作用参数和叶绿素荧光参数下降.(2)青铜峡实验模拟组(pH=8.0,盐浓度为0.4％)的植株株高、根长的伸长速度随胁迫时间的延长均呈先降低后升高的趋势;同时植株的光合作用参数、叶绿素荧光参数有降低趋势,但荧光参数下降变化未达到显著水平.综合分析可得,高盐、高碱环境均不利于地被菊寒露红植株的生长发育.在青铜峡地区的盐碱胁迫强度下,地被菊寒露红具有一定的抗盐碱性,基本能够正常生长,可用于当地植被及生态环境修复和园林造景.