植物应答非生物胁迫与微管的动态变化有着密切的联系,而微管蛋白的结构和功能通过微管结合蛋白(microtubule-associated proteins,MAPs)进行调控.MAP70-1 是一种微管结合蛋白,为了揭示MAP70-1 响应干旱胁迫的分子机制,该研究以苹果砧木M26 为材料,采用PCR 方法,克隆MdMAP70-1基因(登录号XM_008390949),并进行生物信息学分析;采用叶盘法转化'黄珍珠'番茄,并进行抗旱性分析.结果显示:(1)成功克隆得到苹果MdMAP70-1,其开放阅读框(ORF)为1 860 bp,编码619 个氨基酸,相对分子量为68.77 kD,等电点8.64;多序列比对和系统进化分析表明,苹果MdMAP70-1 具有MAP70 家族蛋白的保守结构域,与葡萄VvMAP70-1 蛋白(Vitis vinifera VIT_201s0011g05790)的亲缘关系较近.(2)用农杆菌介导的叶盘法转化野生型番茄,经抗性筛选获得12株阳性植株,PCR检测获得分别含有目的条带(1 860 bp 和680 bp)的8个过表达株系,证明Md MAP70-1 基因已转入番茄中;qRT-PCR检测并选择表达量显著高于野生型的3 个转基因番茄株系OE-1、OE-2 和OE-3.(3)T3代转基因番茄干旱胁迫抗性分析表明,干旱胁迫0d和5 d,过表达番茄株系叶片的相对含水量(RWC)、脯氨酸(Pro)含量、可溶性蛋白(SP)含量及抗氧化酶活性等与野生型(WT)对照无差异;胁迫10 d和15 d时,过表达Md MAP70-1 转基因番茄植株的RWC、Pro含量、SP含量及抗氧化酶活性显著高于WT,而相对电导率(REC)和MDA含量较WT降低.研究表明,番茄中过表达苹果Md MAP70-1 基因能够提高番茄体内RWC、Pro、SP含量以及SOD、POD和CAT活性,并降低REC和MDA含量,增强番茄的抗旱性;该研究结果为利用MdMA P70-1基因提高植株的耐旱性研究以及微管结合蛋白的功能研究奠定了基础.

以耐盐性较强的砧木1103P为对照品种,对左山一xSO4杂种砧木F1代的6个株系(A15、A17、A34、A35、A38和A48)及左山一x101-1杂种F1代2个株系(B24和B26)的一年生盆栽扦插苗进行100 mmol.L-1 NaCl胁迫处理,以各自无盐胁迫为对照处理.20天后,根据表型计算盐害指数,测定叶绿素含量、光合气体交换参数、叶绿素荧光参数以及生长量指标;以各项生长指标的耐盐系数为耐盐指标,通过主成分分析、相关性分析、隶属函数分析和聚类分析等方法对葡萄株系进行综合评价.结果表明,A34和A35植株无盐害症状,盐害级数为0;A15和A17植株有少部分叶片边缘焦枯,盐害级数为1.盐胁迫大幅度降低了1103P和B26等株系的叶绿素含量、光合速率、新梢生长量和生物量;而A15、A17、A34和A35植株的各项指标降低幅度较小.将生物量等12个单项指标转换成3个相互独立的综合指标,通过聚类分析,发现A34、A35、A15和A17植株的耐盐性较强,A38、A48和B24植株的耐盐性中等,1103P和B26植株的耐盐性较弱,与盐害分级结果一致.

以葡萄‘左山一’(Vitis amurensis)与‘SO4’(V.berlandieri×V.riparia)杂交后代中耐碱性盐强的A15、A17与引进砧木中耐碱性盐能力较强的‘1103P’(V.rupestris×V.berlandieri)为试材,探讨耐碱性盐能力较强的葡萄砧木的荧光特性及光保护机制.将组培苗炼苗7周后每天浇灌100 mmol·L-1 NaHCO3 (pH 8.62),测定叶片电导率、丙二醛含量、叶绿素荧光、叶黄素循环及抗氰呼吸速率.NaHCO3处理8 d后,各株系的叶片电导率与丙二醛(MDA)含量均有大幅升高;A15、A17的最大光化学效率(F /Fm)、光化学淬灭系数(qp)的降低幅度均小于‘1103P’,且调节性能量耗散(YNPQ)上升幅度较大,说明NaHCO3胁迫下A15、A17的电子传递活性与光抑制程度受影响较小.在NaHCO3处理下A15、A17和‘l103P’的叶黄素循环(A+Z)/(A+Z+V)分别比对照提高46.3％、37.0％、28.0％,A15、A17的抗氰呼吸速率在NaHCO3处理下分别比对照提高141.5％、95.8％,‘1103P’则比对照提高63.0％.A15、A17通过依赖叶黄素循环的热耗散与增加抗氰呼吸速率来减轻光抑制以提高其耐碱性盐能力.

我们对以左山一山葡萄(Vitis amurensis cv.‘Zuoshan1’)为母本、SO4为父本杂交的4个子代株系(A11、A14、A15和A17)及101-1为父本杂交的2个子代株系(B24和B26)的耐碱性盐能力进行评价,旨在探明杂交砧木在碱性盐胁迫下的生理响应,筛选出耐碱性盐的株系作为我国盐碱地栽培的候选砧木.实验以砧木1103P及Crimson为对照,对组培苗炼苗后的盆栽苗进行100 mmol·L-1NaHCO3 (pH8.62)浇灌处理,通过主成分分析和相关性分析等方法进行综合评价.结果表明,NaHCO3胁迫降低了各植株的株高、叶片含水量、植株含水量和根系活力,增加了叶片电导率、丙二醛含量、可溶性糖与游离脯氨酸含量.A17的株高增长量受影响最小;Crimson、A17和B24植株含水量降低较少;A14和A15的根系活力与对照差异不显著;1103P、B24、A14、B26、Crimson和A15的相对电导率及B26、A17和A15叶片丙二醛含量与对照无显著差异;A15的叶片可溶性糖及游离脯氨酸含量增加最高.各株系耐碱能力D值分析表明,A14、A15和B24的耐碱性较强,Crimson、A11与A17的耐碱性中等,1103P和B26的耐碱性较弱.

以左山一葡萄(Vitis amurensis cv.Zuoshan1’)为母本、SO4为父本杂交的4个子代株系(A11、A14、A15和A17)为实验材料,以砧木1103Paulsen(1103P,耐碱性较强)以及欧亚栽培品种Crimson(V.vinifera cv.‘Crimson’)(Crimson的耐碱性强于砧木1103P)为参照,通过测定葡萄叶片PSI及PSII荧光参数,分析葡萄种间杂交砧木育种F1代光系统活性对100mmol·L-1 NaHCO3的响应.结果表明,NaHCO3胁迫下,随着处理时间的延长,Crimson、A15和A14的最大光化学效率(Fv/Fm)、光化学淬灭系数(qP)、光下最大光化学效率(Fv’/Fm’)及最大P700荧光产量(Pm)降低幅度较小,非调节性能量耗散(Y(NO))升高幅度也较小,调节性能量耗散(Y(NPQ))升高幅度较大;而A11、A17与砧木1103P各荧光参数变化相近,其Fv/Fm、qP、Fv’/Fm’及Pm的值降低幅度与Y(NO)升高幅度均较大.进一步分析显示,NaHCO3胁迫8天后,A15和A14的环式电子传递速率(ETR(Ⅰ)-ETR(Ⅱ))维持在较高水平,缓解了碱性盐胁迫对光系统活性的抑制.各荧光参数指标的主成分分析结果表明,A15的耐碱性较强,A14与Crimson的耐碱性中等,A11、A17与1103P的耐碱性较弱,耐性分级结果与前期依据生物量所得分级结果一致.

以葡萄砧木1103P (Vitis berlandieri×V.rupestris,对照品种)、SA15和SA17(V.amurensis×V.berlandieri×V.riparia)为试材,进行0.54％复合盐碱处理.复合盐碱处理21d后,表型评价、新梢生长量、根系和叶片丙二醛含量分析表明SA15受盐碱伤害最小,其次是SA17,1103P最严重.与对照条件相比,SA15叶柄Na+含量增幅最大,其次是SA17和1103P;而叶片Na+含量增幅则呈相反的趋势.并且,SA15和SA17叶片Na+含量显著低于1103P,而叶柄中则结果相反;表明SA17、尤其是SA15叶柄对Na+具有较强的截留作用.此外,SA15和SA17有助于维持地上部较高的K+含量.盐碱处理降低了叶绿素含量,SA15降低程度最小,1103P最大.叶绿素荧光参数分析表明SA15光合机构受损程度最低,其次是SA17,l103P最为严重.生理参数综合评价表明,SA15、SA17和1103P对应D值分别为0.561、0.529和0.009,说明耐复合盐碱能力SA15＞SA17＞1103P.

该研究选用番茄接穗品种'硬粉8号'和砧木品种'砧爱1号'为试材,分别在嫁接前6 d和12 d叶面喷施100 mg·L-1生长抑制剂矮壮素(CCC),测定番茄幼苗生长指标和嫁接接合部植物激素含量,监测CCC处理对嫁接愈合进程的影响.结果显示:(1)'硬粉8号'和'砧爱1号'幼苗生长受到CCC显著抑制,株高分别显著降低33.30％和33.96％,两幼苗地上部鲜重及'砧爱1号'幼苗干重也均显著降低.(2)嫁接后12 h和48 h,CCC处理显著降低了嫁接接合部GA15和GA8含量,嫁接后48 h和72 h显著提高了嫁接接合部GA34和GA3含量;嫁接后12、48和72 h,CCC处理显著提高了嫁接接合部L-色氨酸、吲哚-3-乙酸甲酯、色胺、吲哚-3-乙酸、反式-玉米素-9-Β葡萄糖苷和异戊烯腺嘌呤-9-葡萄糖苷含量.(3)嫁接后48～168 h,CCC处理显著提高了嫁接接合部维管束品红吸收含量和平均荧光强度;嫁接后72 h,CCC处理的嫁接接合部已可见木质部导管分子连接;嫁接后96～120 h,CCC处理的嫁接接合部木质部与韧皮部基本完成连接,愈伤组织薄壁细胞填满接合部间隙,完成时间早于对照.(4)嫁接后20 d,CCC处理显著提高了接穗叶绿素(SPAD值)和砧木根系活力.研究发现,番茄幼苗嫁接前叶面喷施CCC可有效促进维管束重连和嫁接苗生长发育.

以'左山1号'、101-14、3309C、SO4、140R和'黑比诺'等葡萄砧木和品种直径为0.5～0.7 cm的一年生枝条为材料,经低温梯度(0℃、-14℃、-19℃、-24℃、-29℃和-34℃)处理后,对TTC染色的温度和时间进行优化并观察统计葡萄枝条不同组织的存活情况,测定枝条的相对电导率,以及韧皮部和木质部的可溶性蛋白、游离脯氨酸、可溶性糖、淀粉含量和束缚水自由水比例(束自比)5个生理指标,分别用枝条纵切面染色面积、相对电导率拟合Logistic方程计算枝条的半致死温度(LT50)来评价枝条的抗寒性,同时通过隶属函数法综合评价枝条韧皮部和木质部抗寒性,并将3种方法的评价结果进行比较,以建立一种直观高效鉴定葡萄品种抗寒性的方法.结果表明:(1)依据低温胁迫下各品种葡萄砧木扦插枝条的萌芽率和生根率表现,其抗寒性由强到弱依次为'左山1号'、101-14、3309C、SO4、140R和'黑比诺'.(2)葡萄枝条TTC活力染色的最佳条件为pH=7.0,0.5％TTC-0.1 mol/L磷酸缓冲液在35℃下避光染色36 h.随着胁迫温度的降低,各品种枝条纵切面染色面积均逐渐降低,根据优化TTC法获得'左山1号'、101-14、3309C、SO4、140R和'黑比诺'枝条的LT50分别为-31.38℃、-26.51℃、-26.10℃、-23.60℃、-23.33℃和-19.26℃.(3)随着胁迫温度的降低,各品种枝条的相对电导率逐渐增加,且'黑比诺'的相对电导率基本保持最高、增幅最大(51.93％),而'左山1号'的相对电导率始终最低、增幅最小(44.07％);根据相对电导率获得'左山1号'、101-14、3309C、SO4、140R和'黑比诺'枝条的LT50分别为-30.02℃、-26.40℃、-25.75℃、-23.16℃、-21.13℃和-17.72℃.(4)通过5种生理指标进行枝条抗寒性隶属函数综合性评价结果显示,同一品种中韧皮部抗寒性强于木质部,同一部位不同品种的抗寒性表现为:'左山1号'>101-14>3309C>SO4>140R>'黑比诺'.研究发现,TTC染色法与电导法和综合隶属函数法获得的葡萄枝条抗寒力评价结果一致,也与枝条生长恢复鉴定结果一致;但与其他两种方法相比,TTC染色法能更加直观和有效地预测评估葡萄枝条的抗寒性.

该研究以13种葡萄砧木品种为材料,采用盆栽试验用100 mmol/L NaCl的1/2 Hoagland?s营养液浇灌处理,以葡萄砧木无盐胁迫为对照,待砧木长至20片完全展开叶后测定各品种叶片的相对电导率、渗透调节物质含量、MDA含量、活性氧含量、抗氧化酶活性等指标,探究不同葡萄砧木耐盐能力及其机制.结果显示:(1)至盐胁迫处理结束时,葡萄砧木'188-08'、'3309C'、'140R'的处理组叶片近乎完全脱落,'贝达'、'5BB'、'Dogridge'有少部分叶片脱落,而'101-14'和'110R'叶枯现象最少.(2)盐胁迫条件下,耐盐性较差的品种'3309C'和'140R'叶片相对电导率均大于90％,而耐盐性较强的品种'101-14'和'110R'的叶片相对电导率在60％左右;随着盐胁迫处理天数的增加,'110R'的MDA含量呈明显的上升趋势.(3)盐胁迫条件下,耐盐性较强的品种'101-14'和'110R'积累了较多的可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸等渗透调节物质,而耐盐性弱的品种'3309C'则积累了较多的活性氧,引起明显的脂膜过氧化,严重影响砧木的正常代谢.(4)在盐胁迫条件下,耐盐品种'101-14'的SOD、POD等抗氧化酶活性显著提高,有效清除体内过量的活性氧,从而维持细胞膜的稳定性.研究发现,葡萄砧木品种'101-14'、'110R'在盐胁迫下能积极积累较多渗透调节物质,增强自身抗氧化酶活性,表现出较强的渗透调节和抗氧化能力,有效抵御盐胁迫造成的伤害,可作为西北盐渍化地区葡萄栽培的砧木品种.