白菜型冬油菜根颈直径与抗寒生理指标的相关性研究

为了解油菜根颈直径与抗寒相关性状间的相关性,本试验以4个白菜型冬油菜作为试验材料,对越冬后的白菜型冬油菜进行根颈直径、越冬率、过氧化氢酶活性、过氧化物酶活性、超氧化物歧化酶活性、可溶性蛋白含量等的测定。结果表明,根颈直径与越冬率、过氧化氢酶活性、过氧化物酶活性、可溶性蛋白含量达到显著和极显著正相关,并且陇油7号×天油2号的根颈直径、越冬率、过氧化氢酶活性和可溶性蛋白含量均高于天油2号×陇油7号,说明母本抗寒性的强弱对杂交后代的抗寒性起着决定性的作用;根颈直径与油菜抗寒性间是密切相关的,即抗寒性越强的油菜品种,其根颈直径越大,且可将根颈直径作为鉴定白菜型冬油菜抗寒性强弱的形态指标。     

白菜型与甘蓝型冬油菜抗寒机理差异的研究

为探究白菜型与甘蓝型冬油菜抗寒机理差异的原因。以8个抗寒性不同的冬油菜品种为材料,采用大田试验和盆栽试验相结合的方法,待油菜长至5~6片真叶时,大田试验进行植物学形态,干物质积累量的测定,盆栽试验按24℃→10℃→5℃→0℃→-5℃→-10℃各48 h依次降温处理后测定生理生化指标。结果表明,白菜型冬油菜冬前生长点洼陷,幼苗匍匐生长,干物质积累主要集中在地下部分,其中白菜型冬油菜地下部鲜质量与地下部干质量较甘蓝型冬油菜平均增加了236.1%,263.0%,说明抗寒性强的冬油菜能够在营养生长阶段将光合有机产物优先运输到地下部,建立庞大的根系,为安全越冬提供代谢能量。随着温度的变化,不同类型冬油菜的生理生化活性有较大的差异,-5℃时陇油7号SOD活性较CK增加了10.7%,0℃时陇油7号CAT、POD活性较CK分别增加了24.7%,28.6%,而0℃时白菜型冬油菜SP含量较甘蓝型冬油菜平均增加了32.3%,-10℃时白菜型冬油菜的SS含量较甘蓝型冬油菜平均增加了71.4%,-10℃甘蓝型冬油菜MDA含量较白菜型冬油菜平均增加了52.8%,这说明抗寒性强的品种在低温条件下能够保护自身免受损伤,其中CAT、POD、SP是抵抗冷害的保护性物质,SOD、SS是抵御冻害的保护性物质。白菜型冬油菜比甘蓝型冬油菜在形态学及生理水平上都具有明显的优势,形态学上的优势使其有利于抵御极端低温天气,提供维持越冬及冬后返青所需的代谢能量;生理水平上,低温胁迫后保护性酶活性、调节性物质含量增加,能够有效地保护细胞膜结构,MDA含量减少,可以缓解低温对冬油菜叶片的伤害,从而保证高越冬率,为北方白菜型与甘蓝型冬油菜抗寒性研究提供理论依据。     

低温胁迫下白菜型冬油菜差异蛋白质组学及光合特性分析

分离鉴定白菜型冬油菜低温差异表达蛋白质, 从蛋白质组角度揭示白菜型冬油菜抗寒机理奠定基础。以强抗寒白菜型冬油菜陇油7号为材料, 采用双向电泳和质谱分析技术, 比较低温(4°C、–4°C)和常温(25°C/20°C)下叶片蛋白质组差异;对差异蛋白进行KO和KEGG功能分析。结果表明,低温下陇油7号生长点下陷、植株匍匐, 气孔处于关闭或半关闭状态。2-DE和PDQuest8.0.1软件分析表明, 常温和4°C低温下叶片蛋白质斑点数分别726、738;相对于常温处理, 4°C低温下陇油7号叶片10个蛋白点特异表达、5个蛋白点未表达;MALDI-TOF-TOF MS质谱分析鉴定出11个蛋白质, 参与碳水化合物代谢、糖代谢、氨基酸代谢、有机酸代谢、核酸代谢、信号转导与细胞通讯等细胞过程。冰晶形态显微观察结果表明低温处理后陇油7号叶片蛋白质提取液中含有高活性抗冻蛋白(antifreeze proteins, AFPs)。鉴定的11个蛋白质中, 有5个蛋白质点与光合作用有关, 低温下陇油7号叶片1,5-二磷酸核酮糖羧化酶(RuBPCase)活性和净光合速率Pn下降。叶片Pn下降与RuBPCase表达抑制和活性降低有关, 非气孔限制是Pn下降的主要因素;高活性抗冻蛋白在白菜型冬油菜抗寒中发挥重要作用。     

白菜型冬油菜反复低温与恢复过程中叶片的差异蛋白分析

为了从蛋白质分子生物学方面研究白菜型冬油菜不同抗寒品种低温逆境及恢复条件下相关蛋白的响应机制,揭示大田生产中冬油菜抵御突发骤变低温伤害的抗寒机理,以超强抗寒冬油菜品种陇油7号和弱抗寒品种天油2号为材料,在培养箱培养至幼苗五叶期时,模拟北方寒旱区冬油菜返青期倒春寒环境,运用双向电泳结合质谱技术,分析其幼苗在低温(4℃)-恢复(20℃)-低温(4℃)-恢复(20℃)过程中存在的蛋白及其差异表达量。研究表明低温胁迫与恢复过程中,有2个蛋白点发生了显著差异的丰度变化,它们分别是半胱氨酸型氧化还蛋白过氧化物酶(定义为1号蛋白)和一种未知蛋白(2号蛋白)。且不同抗寒性品种存在2种不同蛋白的差异表达机制,1号蛋白在抗寒性较弱的天油2号低温胁迫恢复过程中表现出上调-下调-上调的变化趋势,抗寒性较强的陇油7号中此蛋白在第一次低温胁迫后消失,而出现了另外一种未知蛋白(蛋白2),且在低温胁迫恢复过程中也表现出上调-下调-上调的变化趋势,并且表达量高于天油2号中的蛋白1,因此,这种未知蛋白2可能是陇油7号抗寒性强于天油2号的原因之一。     

北方白菜型冬油菜的膜脂脂肪酸组分和ATPase活性对温度的响应

为了解北方白菜型冬油菜膜脂脂肪酸和ATPase活性与抗寒性的关系,以抗寒性强的冬油菜品种陇油7号和抗寒性弱的品种天油2号为材料,研究了不同温度处理(25°C、10°C、2°C、–5°C)后叶片和根系膜脂脂肪酸组分和ATPase酶活性的变化。结果表明,低温胁迫下2个冬油菜品种叶片和根系膜脂脂肪酸组分相同,叶片中不饱和脂肪酸以亚麻酸为主,根系不饱和脂肪酸以亚油酸为主。随处理温度的降低,2个冬油菜品种叶片不饱和脂肪酸含量呈先降低(10°C,2°C)后增加(–5°C)的趋势;陇油7号根中不饱和脂肪酸含量逐步增加,天油2号则逐步降低;在低温条件下(2°C,–5°C),陇油7号膜脂U/S比值、IUFA值高于天油2号;ATPase活性表现为陇油7号逐渐高于天油2号。说明2个冬油菜品种的膜脂在低温响应上存在一定差异,低温下不饱和脂肪酸含量和ATPase活性的提高是强抗寒冬油菜品种在北方旱寒区严酷环境条件下能安全越冬的重要原因。     

白菜型冬油菜叶片结构和光合特性对冬前低温的响应

为明确白菜型冬油菜在冬前低温下叶片结构特征、光合作用特性及其抗寒性,本研究在0℃和–7.6℃自然低温条件下,选用白菜型冬油菜品种陇油7号(超强抗寒)和天油4号(弱抗寒),测定并比较其叶片气孔性状、解剖结构和光合、荧光参数的日变化等指标。结果表明,随着冬前温度下降,2个白菜型冬油菜叶片气孔密度、气孔面积、气孔周长、栅栏组织和海绵组织厚度均变小,细胞间隙变大,叶片变薄;P_n日变化呈"单峰"型曲线,无光合"午休"现象;叶片的P_n、G_s、T_r和CE均降低,而C_i均升高,说明是非气孔限制引起P_n降低。白菜型冬油菜在冬前低温条件下发生了光抑制现象,表现为F_m和F_v/F_m下降,F_o上升。与超强抗寒品种陇油7号相比,弱抗寒品种天油4号叶片气孔密度和气孔面积均较大,气孔总周长较长,叶片较厚,P_n、F_m和F_v/F_m均较高,说明冬前低温条件下,天油4号光合能力较强,光抑制程度较弱。白菜型冬油菜在冬前低温条件下的叶片气孔密度越大、气孔面积越大、气孔周长越长、叶片及栅栏组织和海绵组织越厚,光合能力越强,地上部生长越旺盛,品种抗寒性越差。本研究为冬油菜抗寒种质创新和育种提供了部分理论支撑。     

白菜型油菜WUS基因的克隆与表达分析

WUS基因在植物生长点(shoot apical meristem, SAM)调控方面具有重要作用,本研究选择抗寒性强弱不同且生长点高低不同的白菜型冬油菜(Brassica rapa L.)为材料,采用RT-PCR技术克隆WUS基因并进行了表达分析,并对其功能结构域、系统进化和表达特性进行分析。结果表明,在‘陇油7号’中,WUS蛋白编码310个氨基酸,预测分子质量为23.077 kD,等电点5.58,是一个主要由无规则卷曲与延伸链组成的亲水性蛋白。荧光定量PCR分析表明,相同温度处理下,WUS基因在抗寒性较强、生长点凹陷的白菜型冬油菜中相对表达量高于抗寒性较弱、生长点凸起的白菜型冬油菜,低温(0℃, 4℃和-4℃)处理72 h后,白菜型冬油菜生长点中WUS基因在0℃均上调表达,当温度为0℃时表达量达最大,‘陇油7号’和‘天油2号’较常温上调最为显著,分别上调315.24%、287.56%。与0℃相比较,当温度降为-4℃时,各品种基因的相对表达量显著下调表达,表明WUS基因可能参与抗寒应答及白菜型冬油菜生长点对低温胁迫的响应。     

温度胁迫下甘蓝型油菜苗期生理生化指标的研究

以不同来源的16个甘蓝型油菜骨干系亲本为材料,对温度胁迫处理前后超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)含量、可溶性蛋白含量、脯氨酸(Pro)含量、电导率和叶绿素含量的变化进行了研究.结果表明:电导率、可溶性蛋白、MDA含量和Pro含量变化在材料间存在显著差异,在一定程度上反映了甘蓝型油菜品种的抗逆性强弱,可作为甘蓝型油菜苗期鉴定抗逆性强弱筛选的生理指标,叶绿素、SOD活性和CAT活性变化趋势不明显,不宜作为抗逆性鉴定的生理指标.对多个生理指标综合分析后证明单一生理指标对材料抗逆性筛选比较困难.通过对温度胁迫下材料的电导率、可溶性蛋白、Pro含量及MDA含量比较得知,15号材料在温度胁迫条件下表现出较强的耐热性与抗寒性,14号材料表现出较好的耐热性,2号材料表现出较好的抗寒性,可以作为育种材料加以利用.     

白菜型冬油菜叶片质外体蛋白提取及响应低温胁迫的蛋白表达分析

为了研究质外体蛋白在低温胁迫下白菜型冬油菜抗寒的作用机理,以陇油7号五叶期叶片为试材,采用2种不同提取液(提取液A:0.1 mol/L p H值=7.6 Tris-HCl、0.2 mol/L KCl、1 mmol/L PMSF,提取液B:0.05 mol/L p H值=7.6 Tris-HCl、0.01 mol/L EDTA-Na2、0.02 mol/L Vc、1 mmol/L PMSF)进行质外体蛋白提取效果比较。结果表明:提取液A的蛋白提取率达到了(0.073±0.004 6)mg/g,比提取液B提高了42.88%;经六磷酸葡萄糖脱氢酶(G6PDH)活性检测,提取液A提取的蛋白质污染率较提取液B低0.91%;双向电泳第一向等电聚焦IEF中,提取液A提取的蛋白质不仅除盐时间较提取液B短4.5 h,且获得的凝胶图谱清晰;通过丰度计算,得到陇油7号低温胁迫(4℃,48 h)后具有显著差异的蛋白点339个,其中表达量变化在2倍以上的蛋白点为46个,包括上调表达蛋白点18个,下调表达蛋白点21个,特异性表达蛋白点7个,推测这些差异蛋白点可能与低温胁迫有关。对特异表达的7个蛋白点进行质谱分析鉴定,得到与低温胁迫相关的蛋白,为白菜型冬油菜超强抗寒品种陇油7号抗寒相关分子机理的研究奠定了基础理论。     

白菜型冬油菜抗坏血酸过氧化物酶(APX)基因的克隆、表达及其活性分析

抗坏血酸过氧化物酶(APX)是一种在逆境条件下清除细胞内氧自由基、增强植物抗逆性的关键酶。本研究根据已发表植物抗坏血酸过氧化物酶基因APX的同源保守序列设计引物, 采用RT-PCR扩增超强抗寒白菜型冬油菜陇油7号的DNA, 获得APX基因开放阅读框, 长度为753 bp, 编码250个氨基酸残基, 推导的氨基酸序列具有APX蛋白的典型特征。生物信息学分析显示, 与已报道的大白菜的APX氨基酸序列同源性达到99%, 该酶蛋白具有高度的进化保守性, 其保守序列属于植物的POD超家族, APX相对分子质量和理论等电点依次为27.7 kD和5.58;APX基因无信号肽, 是一个亲水性蛋白, 可推测其定位于细胞质中;二级结构预测表明陇油7号的APX是由不规则卷曲和α-螺旋组成的稳定蛋白。实时荧光定量PCR和酶活性分析显示, 该基因表达和酶活性受低温胁迫诱导, 表明该基因在白菜型冬油菜陇油7号适应低温胁迫过程中发挥重要作用。     

低温胁迫下三七一年生紫、绿地上茎植株抗氧化能力的研究

旨在探究三七地上茎积累花色苷对其抗寒性的效应。研究了冰水模拟低温胁迫下三七一年生紫、绿地上茎植株叶片可溶性蛋白质和丙二醛(MDA)含量及抗氧化酶比活力。结果表明,在冰水模拟低温胁迫下,紫、绿地上茎植株叶片的可溶性蛋白质含量和过氧化氢酶(CAT)比活力及绿地上茎植株叶片的MDA含量均上升,紫、绿茎植株叶片的过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)比活力及紫茎植株叶片的MDA含量均下降,且紫茎叶片可溶性蛋白质含量和CAT比活力的升幅及绿茎叶片POD和SOD比活力的降幅均更大;在冰水处理结束时,紫茎植株叶片的可溶性蛋白质含量、POD和SOD的比活力均高于绿茎的,但CAT比活力和MDA含量略低于绿茎的。但是,紫、绿茎植株叶片的可溶性蛋白质和MDA含量及抗氧化酶比活力的差异均未达到显著水平。因此,三七地上茎积累花色苷利于其抗寒。     

低温下寒地冬小麦抗氧化生理指标的比较分析

为了明确低温下品种间差异的抗氧化物酶或者活性氧清除物,为低温下鉴定冬小麦品种抗寒性提供理论依据,以抗寒性不同的‘东农冬麦1号’和‘济麦22’为材料,在低温驯化期和封冻期进行取样,通过测定冬小麦品种间活性氧清除物还原型谷胱甘肽(GSH)和抗坏血酸(ASA)含量以及抗氧化酶类中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的活性。结果表明,封冻后抗寒品种的相对电导率低于不抗寒品种;丙二醛含量只有在深度封冻期1月14日抗寒品种显著低于不抗寒品种。封冻后15天不抗寒品种SOD酶活性逐渐降低,而抗寒品种SOD酶活性仍在增加;封冻后30天抗寒品种的ASA含量显著高于不抗寒品种,SOD酶活性和ASA含量可以用于冬麦品种抗寒性的评价。     

高温胁迫对蝴蝶兰幼苗形态和生理特性的影响

在40℃/30℃(d/n)高温条件下分别进行0d、2d、4d、6d 的处理,观察了蝴蝶兰幼苗的形态变化,研究了蝴蝶兰兰幼苗叶片某些生理生化指标的变化。结果表明,随胁迫时间的延长,超氧阴离子自由基(O2-.)产生速率加快,丙二醛（MDA）含量增加,细胞膜脂过氧化作用明显加强;可溶性糖含量、脯氨酸含量逐渐增加;高温胁迫2d,可溶性蛋白质含量、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性迅速上升,但相对电导率的增加并不大,叶绿素含量的下降也较小,与对照处理的相比差异不显著,说明蝴蝶兰幼苗可通过增加可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸含量以及SOD、POD、CAT活性来提高其耐热性。之后可溶性蛋白含量、叶绿素含量以及SOD、POD、CAT活性显著下降,相对电导率急剧上升。     

Atfad8叶绿体转基因烟草对冷胁迫的生理响应

摘 要：采用5℃低温处理,研究Atfad8叶绿体转基因烟草对冷胁迫的生理响应。结果表明:随着低温胁迫时间的延长,烟草幼苗的丙二醛(MDA)含量和过氧化物酶(POD)活性呈增加趋势,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性先上升后下降。 Atfad8叶绿体转基因烟草的MDA含量明显低于对照植株,而抗氧化酶活性明显高于对照植株。Atfad8基因的导入提高了烟草幼苗的耐冷害能力。     

不同光周期对黄瓜幼苗抗冷性的影响

为了探讨光周期对低温胁迫下黄瓜幼苗膜脂过氧化水平和抗氧化酶活性等生理指标的影响。以25℃和10℃ 2种温度处理黑夜补光0,3,6,9,12 h的黄瓜幼苗,研究不同光周期对黄瓜幼苗生理指标的影响。结果表明,2种温度处理条件下,黄瓜幼苗叶片中叶绿体色素含量、可溶性糖和可溶性蛋白含量、CAT和POD活性都是随补光时间的延长而升高,而电解质相对渗漏率和MDA含量随补光时间的延长而下降。与25℃相比较,低温（10℃）处理降低黄瓜幼苗叶绿体色素含量,提高电解质相对渗漏率,MDA、可溶性糖和可溶性蛋白含量,CAT和POD活性;其中,光周期越长,黄瓜幼苗叶片叶绿体色素含量,电解质相对渗漏率和MDA含量的变化幅度越小,可溶性糖和可溶性蛋白含量,CAT和POD活性的变化幅度越大。延长光照时间可通过促进低温胁迫下黄瓜幼苗叶片可溶性蛋白、可溶性糖的大量积累和抗氧化酶活性的提高,来降低膜脂过氧化水平,从而增强黄瓜幼苗的抗冷性。     

低温胁迫下核桃叶片抗寒性生理生化指标分析

常发的倒春寒给山西的核桃生产带来巨大损失,为指导农民生产并给核桃抗寒性育种提供理论依据,本研究以8个常见的核桃品种和黑核桃为试材,测定了展叶后叶片在低温胁迫下的相对电导率,SOD活性、POD活性、CAT活性、可溶性糖及MDA含量,根据这些指标对不同核桃品种叶片的抗寒性进行评价,并进行了各指标相关性分析和主分量分析。低温胁迫下,金薄香1号叶片相对电导率变化较小,且每个温度处理下均未超过0.5;黑核桃和中林1号MDA含量维持了一个较低的水平;黑核桃,中林1号和香玲的可溶性糖含量在各温度处理下均处于一个较高的水平;受到低温伤害时,SOD酶活性较高的为金薄香1号和礼品1号,POD活性较高的为辽核1号,金薄香6号,金薄香1号,CAT活性较高的为礼品1号和中林1号。结合田间调查结果和各项指标分析,展叶后叶片抗寒性较强的为辽核1号,金薄香6号,黑核桃,礼品1号和香玲。主分量分析可以更全面地反映多指标下的评价结果。     

低温胁迫对微胚乳超甜超高油玉米耐寒性生理生化特性的影响

为了解新型种质微胚乳超甜超高油玉米(简称为微胚乳玉米)的耐寒性,选用5个微胚乳玉米杂交组合(ME),以高油115和正甜68为对照,在发芽期和苗期低温胁迫下,测定发芽率、发芽势、相对电导率、丙二醛含量、脯氨酸含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、叶绿素含量以及SOD、POD活性等生理生化指标,鉴定其耐寒性,并利用模糊隶属函数法综合评定其耐寒性。结果表明,ME1、ME2、ME3和高油115在发芽期的相对电导率上升幅度较小,脯氨酸含量和SOD活性上升幅度较大;而ME5、ME4和正甜68在发芽期的相对电导率上升幅度较大,脯氨酸含量和SOD活性上升幅度较小。利用相对电导率、脯氨酸含量、SOD活性3个指标能较有效预测微胚乳玉米在发芽期的耐寒性。ME2、ME1和高油115在苗期的丙二醛含量上升幅度较小,脯氨酸含量、SOD和POD活性上升幅度较大;而ME5和正甜68在苗期的丙二醛含量上升幅度较大,脯氨酸含量、SOD和POD活性上升幅度较小。利用丙二醛含量、脯氨酸含量、SOD和POD活性4个指标能较好地预测微胚乳玉米在苗期的耐寒性。以隶属函数值综合评价表明,5个微胚乳玉米材料的耐寒性均强于正甜68。ME2在发芽期和苗期都表现较强的耐寒性,其次为ME1和 ME3,而ME4和ME5耐寒性均较弱。     

草莓新品种‘晶玉’抗炭疽病相关的生理生化指标分析

为了研究草莓新品种‘晶玉’抗炭疽病特性的生理生化机制,以‘晶玉’为研究对象,高抗炭疽病品种‘甜查理’和感病品种‘丰香’、‘红颜’为对照,分别检测接种炭疽菌后不同时间点的可溶性总蛋白、丙二醛(MDA)、维生素C含量,以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活力的变化。结果表明：在96 h检测范围内,6个生理生化指标的变化趋势总体表现为先升高后降低;抗、感品种间可溶性总蛋白、MDA含量以及SOD、POD活力差异显著;MDA含量随品种抗炭疽病能力增强而降低,CAT活力随品种抗炭疽病能力增强而增加。研究结果说明,‘晶玉’抗炭疽病特性与其低MDA含量、高的可溶性蛋白含量,以及高的SOD、POD、CAT活力相关。     

不同冷冻温度、时间对核桃枝条抗寒性生理生化指标的影响

为了测定在不同冷冻温度不同储藏时间下核桃‘温185’、核桃‘新2’枝条的抗寒性。采用室温(CK)、人工模拟低温等不同温度分别储藏5、12、24 h的核桃枝条,并测定比较了可溶性糖含量、丙二醛(MDA)、脯氨酸、超氧化物歧化酶(SOD)含量。结果表明,同一储藏时间不同冷冻温度下不同品种核桃枝条的可溶性糖含量、MDA含量和脯氨酸含量的变化幅度不大。-10℃低温处理5 h,‘温185’和‘新2’的可溶性糖含量较其他处理的可溶性糖含量高,分别比室温增高2.54%、0.56%。‘温185’在受到低温胁迫后MDA含量逐渐降低,而‘新2’枝条MDA含量随着储藏温度的降低呈升高、降低又升高的变化趋势。低温对核桃枝条有一定的伤害,但由于整个过程中脯氨酸变化幅度不大,枝条内脯氨酸积累量的高低与冻害程度相关性不明显。在低温条件下各个品种的SOD酶活性呈降低的变化趋势,‘温185’在5、12、24 h处理时间下枝条SOD酶活性随着储藏温度的降低呈降低、升高、降低又升高的变化趋势,但总的变化趋势是降低。‘新2’在5、12、24 h处理时间下枝条SOD酶活性随着储藏温度的降低呈降低的变化趋势。可溶性糖含量、MDA含量对核桃枝条抗寒性有较大影响。综合分析各品种抗寒性生理生化指标,可初步推测‘温185’抗寒性比‘新2’高。