盐胁迫下细胞质Ca2+浓度升高,细胞会激活Ca2+调节的靶酶或者与Ca2+高度亲和的受体蛋白,其中,与Ca2+高度亲和的受体蛋白中,植物钙泵(Ca2+-ATPase)是P型ATP酶,包含内质网Ca2+-ATPases与质膜Ca2+-ATPas-es,通过主动运输将Ca2+从细胞质转移到质外体或细胞器.大量研究表明,植物的耐盐性在很大程度上与其维持钙泵即Ca2+-ATPase活性的能力有关.多种植物Ca2+-ATPase对盐胁迫表现出敏感性,并受到外源Ca2+的保护,表明外源钙处理与Ca2+-ATPase活性可能在盐胁迫下的细胞内钙稳态和信号转导中起重要作用.该研究概述了植物Ca2+-ATPase类型、结构与性质,亚细胞定位Ca2+-ATPase及外源钙与亚细胞定位Ca2+-ATPase参与植物耐盐调控研究进展,重点对质膜、液泡膜、核膜、内质网及高尔基体Ca2+-ATPases参与植物耐盐调控的研究进展进行了综述,并提出展望.该研究为了解植物耐盐性生理及分子机制提供帮助,同时为作物耐盐栽培提供新思路.

本实验室前期以东乡普通野生稻和日本晴为亲本创制了强耐盐染色体片段置换系CSSL91,本研究将其与日本晴和强耐盐种质Pokkati比较,结果显示CSSL91耐盐性与Pokkali相当.以CSSL91与日本晴构建的F2∶3群体为试验材料,日本晴和CSSL91为对照,以耐盐等级和幼苗存活率为指标.结果表明2个指标均成正态分布,QTL连锁定位分析共检测到5个耐盐相关QTL,分别分布于第4、9、10号染色体上,LOD值介于2.95～3.97,表型贡献率为9.83％～18.48％;其中耐盐等级QTL-qST4的表型贡献率最高,其定位在第4号染色体DX-C4-1～DX-S4-16标记间.分离群体分组分析法(BSA,bulked segregation analysis)分析检测到第4号染色体0～5.0 Mb区间有一个超过阈值的QTL,该区间与QTL-qST4重合,QTL连锁分析方法和BSA方法均在第4号染色体的0～5.0 Mb区间定位到耐盐等级QTL,说明QTL-qST4是可靠的耐盐位点;耐盐等级QTL-qST4-1和幼苗存活率QTL-qSSR4均定位在第4号染色体DX-C4-12和DX-C4-13标记间,LOD值分别为3.36和3.92,表型贡献率分别为13.97％和9.49％;在第9号、10号染色体还定位到两个耐盐等级QTL-qST9和QTL-qST10;其中QTL-qST4-1、QTL-qSSR4和QTL-qST10是本研究新定位的耐盐性QTL.本研究结果将为水稻耐盐性相关基因克隆和分子标记辅助改良水稻品种的耐盐性奠定基础.

为揭示盐胁迫下不同核桃基因型的适应机制及耐盐性差异,筛选耐盐性较强的种资资源,研究了盐胁迫下3种不同基因型核桃幼苗叶、根解剖结构和营养元素的变化.以北加州黑核桃(J1)、杂种核桃'中宁异'(J2)、'新新2号'核桃(J3)一年生实生幼苗为材料,在盆栽条件下进行NaCl胁迫(0、50、100、200 mmol/L),研究幼苗叶、根解剖结构和Na、K、Ca、Mg、Fe、Cu、Zn含量的变化及其吸收、运输和分配特征.结果表明:盐胁迫下,J1的叶片、上表皮、下表皮、栅栏组织和海绵组织的厚度、根维管束直径下降;J2的叶片、上表皮、下表皮、栅栏组织、海绵组织和皮层的厚度、栅海比、组织紧密度、维管束和导管的直径、皮层厚度占径比随盐浓度的增加呈先增加后降低趋势;盐处理下,J3的叶片、下表皮、栅栏组织的厚度、栅海比、皮层厚度占径比下降.随盐浓度的增加,Na含量呈上升趋势,在200 mmol/L下大幅度增加,J1、J2、J3叶中Na增幅为412.00％、130.05％、577.08％;K、Ca、Mg、Fe、Cu、Zn的吸收受到盐胁迫影响,K/Na、Ca/Na、Mg/Na降低,其中J2叶的K/Na、Mg/Na降幅最小,营养元素转运能力高于J1和J3.核桃幼苗通过加强根输导组织对K、Ca、Mg的选择性吸收和运输能力,维持叶片的基本结构与功能,从而抵御盐胁迫.主成分分析与隶属函数相结合得出耐盐强弱依次为杂种核桃'中宁异'＞'新新2号'核桃＞北加州黑核桃.

该研究旨在通过耐盐能力、产吲哚乙酸(IAA)能力、溶磷能力、产铁载体能力等指标评价一株甘草内生尖孢镰刀菌的体内功能,通过根癌农杆菌介导的遗传转化技术建立该菌的稳定遗传转化体系,并通过标记基因绿色荧光蛋白(GFP)的克隆和β-葡萄糖苷酸酶(GUS)染色的效率检测转化子的稳定性与染色高效性,筛选出高效稳定的转化子用于回染甘草,评价其对甘草幼苗生长的影响.研究结果表明该菌耐盐性较好,在含 7%氯化钠的马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)培养基上仍能生长,但生长速度随着PDA培养基中氯化钠含量的增高而减缓;该菌具有产吲哚乙酸的功能,其发酵液中IAA的质量浓度约为 3.32 mg·mL-1.该研究成功构建了该菌的遗传转化体系,且其根癌农杆菌介导的遗传转化(ATMT)体系高效而稳定.筛选获得 1株兼具染色高效性和遗传稳定性的转化子,该转化子在甘草植株中的回染率为 76.92%,能够显著提高一月龄甘草幼苗的主根长,促进甘草幼苗根部的生长发育.该研究结果可以为生物菌肥的开发及优质甘草的生长调控奠定基础.

目的 研究盐胁迫和干旱胁迫对穿心莲种子萌发特性的影响.方法 以质量浓度分别为0%、0.05%、0.10%、0.20%、0.40%的NaCl溶液处理来自8个不同产地的穿心莲种子,测定其发芽势、发芽率、发芽指数、胚根胚芽长及活力指数,并对其进行隶属函数分析,评价不同穿心莲种子的抗盐性;以质量浓度分别为0%、5%、10%、15%、20%、25%的PEG-6000处理采集于广西玉林基地的穿心莲种子,测定其发芽势、发芽率、发芽指数、胚根胚芽长、活力指数,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活力,以及可溶性蛋白和丙二醛的含量.结果 随着盐质量浓度的增加,来自8个产地的穿心莲种子发芽势、发芽率、发芽指数、胚根胚芽长、活力指数均随盐度增加而下降,盐度超过0.20%的环境不利于穿心莲种子萌发,隶属函数分析显示8 种不同来源穿心莲种子的耐盐性依次为:广东省英德市>广东省湛江市(常规)、广东省湛江市(大叶)>福建省漳州市>广西壮族自治区南宁市>广西壮族自治区贵港市>广西壮族自治区玉林市>四川省成都市;随着干旱程度的增加,穿心莲种子的发芽势、发芽率、发芽指数、胚根胚芽长、活力指数均下降,且丙二醛含量升高,但在5%PEG-6000作用下,SOD、POD、CAT酶活力和可溶性蛋白含量均增大.结论 盐和干旱胁迫对穿心莲种子萌发特性影响较大,穿心莲种子具有一定耐盐性且不同产地的耐盐力强弱不一,广东和福建产穿心莲具有较好的耐盐力.穿心莲种苗培育过程中,当水势低于-0.026 MPa(5%PEG-6000)时,需及时补充水分.

盐碱地是边际土壤的主要类型之一,利用边际土地耕作是减缓耕地紧缺的有效途径.为筛选耐盐性较强的大豆种质资源,提高盐碱土地大豆产量,本研究对392份来自国内外不同地域的大豆种质资源,采用150mmol/LNaCl进行苗期盐胁迫处理,采用单株分类记载法进行苗期耐盐性鉴定,并利用10个与耐盐基因连锁的SSR标记对高耐及耐盐等级大豆种质资源进行分子辅助鉴定及遗传多样性分析,应用相似性系数分析、聚类分析等方法对高耐及耐盐等级大豆种质资源进行综合评价.结果表明:筛选出58份高耐及耐盐大豆种质资源,包括赤豆1号、东农69等高耐大豆种质资源14份,黑农51、黑河35等耐盐大豆种质资源44份;58份耐盐大豆种质资源分子辅助鉴定表明,绥农1号、合丰50和东大2号携带耐盐等位变异最多,均为6个,标记平均鉴定效率为43.45％,平均准确率为68.46％,其中分子标记Satt201的鉴定效率和鉴定准确率最高,分别为60.34％和96.55％;聚类分析表明,58份大豆种质资源间的相似性系数在0.5385～0.9231之间,平均值为0.6974,相关系数为0.6240,说明58份大豆种质资源大部分遗传关系较近,遗传多样性较低,58份耐盐大豆种质资源并未按地域进行聚类,但一个类群或亚群中大部分种质资源来源地在地理位置上相同或较为接近,可从中筛选亲缘关系较远的大豆种质资源作为亲本,用于培育耐盐大豆新品种奠定遗传基础.

[目的]AtiPGAM2 基因是拟南芥(Arabidopsis thaliana)碱性磷酸酶超家族的成员,参与糖酵解过程.研究AtiPGAM2 基因在逆境胁迫下的响应机制,为进一步研究AtiPGAM2 的抗逆功能奠定基础.[方法]使用PlantCARE在线软件对AtiPGAM2 基因启动子顺式作用元件进行分析.采用实时荧光定量PCR,检测AtiPGAM2 在NaCl和ABA胁迫下的响应模式.克隆AtiPGAM2 基因转入拟南芥,获得AtiPGAM2 基因超表达株系.利用三引物法鉴定Atipgam2 突变体.对过表达、突变体和野生型在盐胁迫下的萌发率、绿苗率以及各种非生物胁迫(甘露醇、ABA和MeJA)下的表型,进行统计分析.[结果]其启动子上存在多个光、MeJA、低温、ABA、SA、GAs等非生物胁迫和激素响应元件.荧光定量PCR分析显示,AtiPGAM2 在NaCl和ABA胁迫下受到不同程度的诱导.成功获得AtiPGAM2 基因过表达和突变体株系.在盐胁迫条件下AtiPGAM2 过表达株系萌发率以及绿苗率均高于野生型,突变体表型则相反.甘露醇处理下突变体的萌发率低于野生型.ABA处理 48 h内突变体和过表达AtiPGAM2 株系的萌发率都低于野生型.MeJA处理下过表达的侧根数量高于野生型,突变体则相反.[结论]AtiPGAM2具有耐盐性,该基因响应甘露醇、ABA和MeJA处理.

[目的]辣椒是中国种植面积最大的蔬菜作物,随着土地盐碱化问题日趋严重,探讨辣椒耐盐关键基因的功能,加强辣椒耐盐机制研究对促进辣椒产业可持续发展具有重要意义.[方法]研究组前期挖掘到辣椒盐胁迫响应相关的NAC转录因子家族基因CaNAC36,在此基础上,以耐盐辣椒PI201224和敏盐辣椒PI438643为供试品种,克隆获得CaNAC36全长gDNA和cDNA序列,荧光定量分析CaNAC36及可能互作基因在盐胁迫条件下组织表达情况,并结合生物信息学分析探究CaNAC36及其互作基因之间的潜在关系.[结果]CaNAC36序列在耐盐和敏盐材料中DNA和cDNA同源性分别为99.86％和100％;CaNAC36在耐盐材料根和茎组织中表现为诱导上调表达,在敏盐材料根和叶中表现为诱导下调表达;对可能与CaNAC36存在互作关系的48个基因的注释信息进行分析,发现跨膜蛋白、转运蛋白、水孔蛋白、氯离子通道蛋白、解毒蛋白等14个基因可能与CaNAC36存在功能互作.在PI201224和PI438643盐胁迫处理不同时间、不同组织中,5个相关基因(Ca pana08 g002748、Ca pa-na00g004514、Capana09g000275、Capana07g001450、Capana02g001031)的表达呈显著差异;同时结合启动子分析发现CaNAC36及5个关联基因启动子域含有大量的逆境相关顺式作用元件.[结论]CaNAC36是辣椒响应盐胁迫的重要调节基因,其可能与其他基因相互作用而提高植株的耐盐性.

[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.

为探讨旱、盐胁迫对不同海拔、生长年限和贮藏时间的药用大黄种子萌发和幼苗生长的影响,以采自陕西汉中镇巴县的药用大黄种子为研究对象,纯净水(CK)为对照组,置于用以模拟干旱和盐胁迫的不同渗透势水平(-0.3和-0.5 MPa)的PEG和NaCl处理下,每日记录种子萌发个数并观察幼苗生长情况.结果表明:相比低和高海拔的种子,中海拔1650 m处采集的种子萌发率更高,且海拔1650和1300 m处的种子对干旱和盐胁迫的耐受力强;随着胁迫浓度的增加,干旱胁迫对药用大黄幼苗生长的抑制作用极其显著,在-0.5 MPa PEG处理下所有幼苗均死亡;不同海拔、不同生长年限及不同贮藏期的种子内源赤霉素含量无明显差异,而赤霉素浸种后种子活力和内源赤霉素浓度显著升高;室温贮藏1年的大黄种子发芽率、活力、耐盐性显著低于新采集的种子,而3年生植株种子发芽率、活力、耐盐性均高于2年生且耐旱性更强.综上可知,药用大黄种子不适宜长期室温贮藏,中海拔以及轻度盐胁迫有助于药用大黄种子萌发及幼苗生长,且3年生药用大黄种子质量高于2年生.