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1.
荒漠植物斧翅沙芥(Pugionium dolabratum)主要分布在中国西北地区的固定或半固定沙漠,具有较高的干旱环境适应能力,但对它的干旱胁迫耐受分子机制研究较少。本研究利用Illumina测序技术筛选斧翅沙芥干旱应答基因,通过转录组的从头组装,共获得154 875个unigenes,平均长度为1 437个碱基。干旱胁迫后,共有13 855个基因表达发生显著变化,其中7 182个基因上调表达,6 673个基因下调表达。GO功能富集分析表明差异表达基因显著富集到物质代谢、氧化还原和催化活性等功能;KEGG通路富集分析表明差异表达基因显著富集到氨基酸代谢、淀粉和糖代谢以及植物激素信号转导等途径。此外,鉴定到47个干旱诱导转录因子家族,主要包括HSF、ERF、WRKY、MYB、bHLH等。与沙芥相比,淀粉和糖代谢途径以及大量热胁迫转录因子在干旱胁迫后上调表达有可能是斧翅沙芥提高干旱胁迫耐受能力的特殊途径。本研究的结果初步揭示了斧翅沙芥对抗干旱胁迫的调控特征,为进一步理解斧翅沙芥干旱环境适应的分子机制提供线索。  相似文献   

2.
荒漠植物在自然生境中同时遭受多种环境因子的胁迫,但植物对多重胁迫因子的应答响应机理目前仍然未知。利用数字基因表达谱技术分析了荒漠植物红砂(Reaumuria soongorica)在干旱、UV-B辐射以及干旱和UV-B辐射共胁迫下基因在转录水平的表达响应。结果显示:胁迫处理的材料与对照材料相比,差异表达的基因有上调表达基因和下调表达基因,且不同胁迫中下调表达基因总数多于上调的。双重胁迫与单因子胁迫相比,差异表达基因数量明显增加,且上调表达基因的数量增多,单因子胁迫之间的表达谱比双重胁迫与单因子之间的更为相似。双重胁迫诱导了356个上调和248个下调的特异表达基因。从诱导基因的差异表达量来看,多数基因的差异表达量集中在2~5倍,同时也诱导了少数基因的高度表达(高于100倍)。差异表达基因的GO(Gene Ontology)功能富集显著性分析和KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)代谢通路分析表明,双重胁迫相比单因子胁迫,固碳作用等生物过程的表达显著性富集,且不同的代谢途径对不同的胁迫处理表现出不同程度的响应。这说明植物在基因转录水平对单因子胁迫和双重胁迫的响应机理在很大程度上存在差异。  相似文献   

3.
采用盆栽两年生幼苗,研究胡杨(Populus euphratica)在盐胁迫(NaCl浓度0、100、200、300、400 mmol·L^(-1))和干旱胁迫(干旱0、7、14、21、28 d)条件下的生理响应过程及其响应差异。结果表明:在抗氧化酶系统方面,随着盐胁迫和干旱胁迫程度的增加,保护酶超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性均呈现先增加后减小的趋势,不同保护酶的活性应对干旱胁迫和盐胁迫的反应速度和持续时间不同,胡杨通过将多种保护酶进行综合调节以形成整个抗氧化酶系统的防御功能。在渗透调节系统方面,随着盐胁迫和干旱胁迫程度的增加,可溶性糖含量持续增加,其积累对于不同程度的盐胁迫和干旱胁迫的反应速度和持续时间不同,胡杨通过持续性积累有机物质维持渗透平衡以形成渗透调节系统的长效防护功能。在细胞膜系统方面,随着盐胁迫程度的增加,丙二醛含量先减少后缓慢增加,基本维持在较低的水平,而随着干旱胁迫程度的增加,丙二醛含量持续增加,胡杨能够在盐胁迫和轻度干旱胁迫下通过细胞膜系统的适应性调节维持细胞膜结构功能的完整性以实现细胞膜系统的保护作用。在盐胁迫和干旱胁迫时,胡杨通过抗氧化酶系统、渗透调节系统和细胞膜系统进行适应性的调整,从而增强其耐盐性和抗旱性。进行胡杨盐胁迫和干旱胁迫生理响应研究对于黑河下游胡杨幼苗的培育和恢复具有重要意义。  相似文献   

4.
糖转运蛋白(SWEET)在植物生长发育和逆境胁迫响应中发挥着重要作用。本研究旨在克隆和分析羽毛针禾(Stipagrostis pennata)糖转运蛋白SpSWEET3基因的表达特征,为进一步探究其影响羽毛针禾根部沙套发育的机制及功能奠定基础。利用分子克隆技术克隆获得羽毛针禾SpSWEET3基因的全长开放读码框序列;利用生物信息学方法分析SpSWEET3基因的理化性质;利用qRT-PCR分析基因的表达特征;利用激光共聚焦显微镜观察分析其亚细胞定位。从羽毛针禾中克隆获得576 bp的SpSWEET3基因的全长开放阅读框,该基因编码一个含有191个氨基酸的碱性强疏水性蛋白,相对分子质量为21.619 kD。SpSWEET3属于PQ-loop超家族并含有典型的MtN3_slv结构域,发挥催化胞内糖外排的功能。亚细胞定位分析显示该基因定位于质膜,暗示其可能作为跨膜蛋白发挥功能。qRT-PCR结果显示SpSWEET3基因在羽毛针禾根组织中具有较高的累积表达,表明其对于沙套发育的重要作用;SpSWEET3基因的表达显著受到PEG干旱胁迫的诱导表达,表明其对于干旱适应的重要作用。蛋白质相互作用分析显示SpSWEET3可能通过与参与维持核酸结构稳定、转录因子、跨膜转运等蛋白质相互作用进而发挥转运糖的作用。本研究结果为深入研究SWEET基因的功能及其调控植物组织发育和适应逆境的机制奠定了基础。  相似文献   

5.
胡杨(Populus euphratica)对干旱胁迫的生态适应   总被引:1,自引:0,他引:1  
以两年生胡杨幼苗为试材,采用盆栽实验,比较胡杨(Populus euphratica)在干旱胁迫下的生态适应性。结果表明:在植物整体方面,随着干旱程度的增加,胡杨枝条和叶片的导水能力均增加,通过增加导水率形成了在干旱环境下对水分的有效吸收和传输。同时,胡杨在干旱胁迫下增加水力利用效率\,维持体内的水分利用能力。在细胞层面,胡杨通过积累生物酶和脯氨酸维持渗透平衡,其中脯氨酸起到持续性的保护作用。胡杨通过叶片厚度及栅栏组织厚度的增加形成了对干旱具有适应性的储水和保水结构,达到了对水分的有效保持。在干旱胁迫时,胡杨从微观到宏观进行了一系列的调整,形成了对水分的有效吸收及传输、保持和利用的适应体系。对胡杨干旱适应性的研究对黑河下游生态系统的恢复和重建具有重要意义。  相似文献   

6.
不同沙棘品种对干旱胁迫的生理生化响应   总被引:4,自引:1,他引:4  
田魏龙  蒋志荣 《中国沙漠》2011,31(5):1215-1220
选择6个沙棘品种(中国沙棘、辽阜一号、辽阜二号、浑金、橙色、齐棘),测定了干旱胁迫条件下各品种的光合速率、叶片含水量、临界饱和亏、叶绿素含量、丙二醛含量、游离脯氨酸含量、SOD活性、POD活性、细胞膜相对透性等生理生化指标的变化情况,同时运用隶属函数值法,对6个品种沙棘的抗旱性进行了评价。结果表明,胁迫初期,不同沙棘品种间各生理生化指标值相近;随着干旱胁迫强度的增加,各品种同一指标变化趋势总体相同;在胁迫后期,不同品种沙棘间表现出了较大的差异性。6个品种沙棘抗旱性强弱顺序为:辽阜二号>辽阜一号>中国沙棘>橙色>浑金>齐棘。  相似文献   

7.
以不同渗透势的PEG-6000溶液(0~-1.8 MPa)为模拟干旱胁迫条件,研究了盐爪爪(Kalidium foliatum)、黑果枸杞(Lycium ruthenicum Murr)、沙蒿(Artemisia arenaria)和油蒿(Artemisiaordosica)4种荒漠植物种子萌发及幼苗生长对干旱胁迫的响...  相似文献   

8.
通过对不同温度、盐分和干旱胁迫对刚毛柽柳种子萌发实验研究影响,结果表明:刚毛柽柳种子的适宜萌发温度范围为10~35℃,萌发率高达80%以上,且萌发迅速。不同浓度NaCl溶液对刚毛柽柳种子萌发有明显抑制作用,种子萌发率随NaCl溶液浓度的增大而下降,到0.7 mol/L时,萌发率仅为1.67%,种子发芽受到抑制。相同渗透势PEG-6 000溶液中的萌发率低于NaCl溶液,渗透势为-0.5 MPa是二者影响作用的分界点。渗透势为-1.8 MPa时,萌发率已急剧下降到0,其对种子萌发的抑制作用大于NaCl溶液。将在两溶液中处理10天的种子转移至蒸馏水后,随着NaCl溶液浓度的增大,萌发恢复率逐渐升高,0.7 mol/L时,萌发恢复率为60%;随着PEG-6 000溶液浓度增大,萌发恢复率先升高后降低,渗透势为-1.4 MPa时,种子萌发恢复率达到最大为67.5%,但两种处理下种子的最终萌发率(总萌发率)都低于在蒸馏水中的。  相似文献   

9.
红砂种子萌发对盐胁迫及适度干旱的响应   总被引:5,自引:0,他引:5  
对红砂(Reaumuria soongorica (Pall.) Maxim)种子进行室内萌发实验,采用双因素正交法,设置NaCl 10个梯度(mmol·L-1):0、25、50、75、100、125、150、175、200、250;以PEG模拟干旱胁迫两个PEG浓度(g·L-1): 0和75,测定种子萌发的12个指标,分析红砂种子萌发对NaCl胁迫及适度干旱的响应。结果表明,盐胁迫降低红砂种子萌发的发芽率,减弱种子活力,抑制胚根和胚轴生长。然而一定程度干旱胁迫(PEG75 g·L-1)可提高种子发芽率,增大种子活力,促进干重累积。耐盐隶属函数分析显示, PEG75处理下红砂种子的耐盐性高于PEG0,由此推测红砂进化出了盐胁迫与干旱胁迫的交叉适应策略。  相似文献   

10.
康佳  李玥  康亮河 《干旱区地理》2022,45(3):879-889
为进一步研究胡麻生理生化代谢指标响应干旱胁迫时对胡麻产量的影响,采用盆栽控水法模拟胡麻干旱胁迫,依据2013—2014年甘肃省定西市西巩驿镇胡麻试验数据,建立并检验胡麻干旱胁迫模型,模拟干旱胁迫时对胡麻生理生化指标及产量影响,利用均方根误差(RMSE)和决定系数(R2)描述模型拟合度。结果表明:(1) 模型产量模拟值的RMSE为41.3159~155.6685 kg·hm-2,平均值为80.1837 kg·hm-2;R2为0.8929~0.9894,平均值为0.9387,该模型具有较好的拟合度、可行性也较强。(2) 在重度干旱胁迫下,抗氧化代谢指标——超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)中,CAT活性表现趋势为下降,终花期POD活性增幅(26.09%~28.00%)最大;渗透调节的3种物质含量均显著上升,其中脯氨酸增幅最大,达236.22%。(3) 呈现出极显著相关性的各指标有3组,分别是脯氨酸与叶绿素、丙二醛和CAT活性;可溶性蛋白与丙二醛和CAT活性;POD活性与SOD活性。胡麻生理生化指标响应不同程度干旱胁迫与胡麻的产量有极强的关联,此模型的建立是对胡麻生理生化指标响应干旱胁迫的科学补充,进一步为胡麻的高效生产管理及农业生产系统提供理论依据和支持。  相似文献   

11.
在科尔沁不同类型沙地选择几种优势植物进行人工自然脱水、干旱和高温处理,测定了保护酶(超氧化物歧化酶——SOD,过氧化物酶——POD,过氧化氢酶——CAT)活性变化,研究了植物保护酶与其抗膜脂过氧化间关系及其在抗逆中的作用。结果表明,胁迫条件下SODPOD活性增高,与MDA含量增加成正相关,CAT活性下降与MDA含量增加成负相关。在胁迫处理中流动沙地的沙米、欧亚旋覆花叶片SODPOD活性增高,MDA含量增高,保护酶清除速率低于氧自由基积累速率导致的膜脂过氧化可能是植株在胁迫中枯死的原因之一;在胁迫处理中半固定沙地的差不嘎蒿SODPOD活性略上升,但活力较低,其抗逆可能依赖多种途径及生理变化的保护;固定沙地的白草、狗尾草胁迫前POD活性较高,胁迫后SODPOD活性增加幅度较大,是一真正的依赖保护酶进行抗逆的植物类型。干旱、高温胁迫下SODPOD协同作用在沙生植物抗膜脂过氧化,保护膜的完整性上起重要作用。  相似文献   

12.
测定干旱胁迫、电场处理对柠条(Caragana korshinskii)种子的萌发指标和生理生化指标的影响。结果表明:电场作用对种子的萌发和幼苗的生长既可起促进作用又可起抑制作用。将经过电场处理和干旱胁迫柠条种子的培育成幼苗,与对照组相比,幼苗的可溶性蛋白质、可溶性糖、脯氨酸及叶绿素含量均发生了改变。电场处理种子具有增强柠条种子萌发和幼苗生长对干旱胁迫耐受性的作用,也可缓解植物的衰老。  相似文献   

13.
通过对抗逆性不同的6个烟台冬小麦品种在盐处理和干旱胁迫交互作用进程中叶片相对含水量(RWC),膜脂过氧化产物(MDA)和抗氧化酶活力(SOD,POD,CAT)及渗透调节物含量(脯氨酸,可溶性蛋白)的分析,以了解不同冬小麦品种对盐处理和干旱胁迫交互作用响应的生理调节差异。研究表明,在水分供应充足条件下盐处理10 d,6个品种冬小麦生长良好并和对照没有差异,但在干旱胁迫中盐处理组较对照MDA含量低,RWC和抗氧化酶活力和渗透调节物含量均高,且叶片萎蔫较对照出现晚。但经盐处理的6个冬小麦品种对干旱胁迫响应有差异。在长期干旱(12 d),抗旱性强的品种RWC(81%)明显高于抗旱性弱的(62%),前者叶片MDA含量较后者低30%,抗旱性强的品种抗氧化酶活力和渗透调节物含量略低于抗旱性弱的品种,但是差异不明显。在盐处理和干旱胁迫交互作用下,盐离子自身可作为渗透调节物既增加了土壤的持水力又提高了细胞保水力而使冬小麦耐旱性增强。抗旱性强的冬小麦品种对盐处理反应敏感且保水性强,细胞膜脂过氧化程度较低,故耐旱力高,抗旱性弱的品种则相反。研究进一步表明,在未来干旱地区实施适度的盐水灌溉可提高冬小麦的耐旱力,但选择抗旱力强的冬小麦品种是实施这一农业耕作措施的关键。  相似文献   

14.
利用LI-6400光合作用系统测定了干旱胁迫和正常灌溉两种处理下,塔里木沙漠公路防护林中乔木状沙拐枣(Calligonum arborescens)净光合速率、蒸腾速率以及水分利用效率等气体交换特性的日变化及季节变化动态。分析得出:两种处理下沙拐枣净光合速率在不同生长季的日变化动态均为单峰型;蒸腾速率除8月干旱胁迫处理下表现出微弱的双峰变化外,其余也为单峰型;干旱胁迫显著降低了沙拐枣的光合能力和蒸腾能力,而且随着干旱胁迫时间的持续,净光合速率和蒸腾速率降低的幅度在不断增加。干旱胁迫所引起的土壤含水量的降低和植物体内的水分亏缺并没有提高沙拐枣的水分利用效率,反而使其有着明显的下降。但尽管如此,沙拐枣在持续干旱的情况下依然能够维持生长,它通过适当降低蒸腾减少水分散失和降低光补偿点以提高弱光利用能力等方法来进行必要的光合积累,这说明沙拐枣有着极强的耐旱能力和适应极端环境的本领,而且通过沙拐枣在长期干旱胁迫处理下的顽强表现,也充分说明沙漠公路防护林在人工管理过程中依然存在着进一步节水的可能性。  相似文献   

15.
霸王(Zygophyllum xanthoxylum)是荒漠区广为分布的一种多浆旱生植物。采用盆栽育苗的方法,初步评价了干旱胁迫下Na+对霸王根系生长的贡献,探讨了一种新型钠复合肥对霸王根系形态、生理学指标的影响。结果显示,钠复合肥能显著促进霸王根系的生长并提高其抗旱性:(1)正常浇水时,钠复合肥对霸王的促进作用主要体现在株高的增加和侧根的增长上,根系活力显著增强;(2)自然干旱15d后,钠复合肥使得霸王根系活跃吸收面积显著提高24%,促进主根的加粗和伸长以吸收更多的水分和矿质养分;(3)干旱胁迫下,钠复合肥处理使霸王根部Na+浓度保持较高水平,K+浓度下降42%。因此认为,干旱前钠复合肥显著促进了霸王侧根的生长和根系活力的提高,干旱后钠复合肥通过促进根系活跃吸收面积的扩大和主根的生长以提高霸王的抗旱性,其主要原因是根和叶中积累了较多的Na+、而非K+。  相似文献   

16.
为进一步探明陇中黄土高原区旱地春小麦产量形成对不同干旱胁迫的响应机制,依据甘肃省定西市安定区凤翔镇安家沟村2016—2018年大田控水试验数据以及定西市安定区1971—2018年气象数据,验证农业生产系统模拟(Agricultural production systems simulation,APSIM)模型模拟不同...  相似文献   

17.
病程相关蛋白(PR)广泛参与植物对生物和非生物胁迫的应答。采用cDNA末端快速克隆技术,从东方百合(Lilium)杂交品种索邦中克隆了PR1基因,并命名为LhSorPR1。LhSorPR1基因cDNA全长870 bp,5’非翻译区和3’非翻译区的长度分别为47 bp和274 bp。该基因的开放阅读框为549 bp,编码182个氨基酸。成熟的LhSorPR1蛋白(不含信号肽)分子量为18.19 kDa,等电点为5.69。采用同源建模方式构建的LhSorPR1蛋白三维结构与其模板番茄PR1蛋白p14a具有较高的相似性,说明百合PR1蛋白在结构和功能上与其他植物中的PR1蛋白具有较强的保守性。构建pCold Ⅱ-LhSorPR1原核表达,经IPTG诱导后,目的蛋白在大肠杆菌中以包涵体形式成功表达。使用免疫印迹方法对表达的LhSorPR1重组蛋白进行了验证,并对带有His标签的重组蛋白成功进行了纯化。  相似文献   

18.
为了探讨蒙古扁桃(Amygdalus mongolica)种群退化原因和实生苗繁育的疑难问题,以祁连山中部蒙古扁桃种子为材料,采用室内控制干旱胁迫、混合盐胁迫、变温与种子剥壳相结合的处理方法,研究了种子萌发及幼苗生长对逆境生态因子的响应。结果表明:采用清水对照、-0.15 MPa PEG溶液处理,种子萌发率差异不显著(P0.05);不同PEG溶液处理(-0.32、-0.54、-0.81 MPa)条件下,种子萌发率依次极显著降低(P0.01);-1.15MPa处理条件下,种子不萌发;蒙古扁桃的种子萌发时间随着干旱加剧推迟,种子萌发指数、活力指数、初生芽、根长、次生根个数和幼苗鲜重随水势极显著降低(P0.01),但在-0.32 MPa处理下壮苗指数极显著增高,-0.15MPa处理次之;种子萌发的最低渗透势阈值为-0.81 MPa。种子萌发的最低混合盐胁迫阈值为1.6%,在轻度混合盐(0.2%~0.4%)胁迫下,初生根长度和次生根数量增加,随混合盐胁迫加剧,初生芽长度、幼苗鲜重降低,表明幼苗对轻度混合盐胁迫首先采取降低生长量,促进根生长来进行适应。经低渗透势或高浓度混合盐胁迫后,部分种子休眠而保持生活力,未能萌发的种子复水后萌发率高达62%~96%,一次萌发率与恢复萌发率累计之和与对照萌发率无差异(P0.05)。种皮障碍是制约蒙古扁桃种子萌发的主要原因,机械破除果皮可打破种子休眠,低温层积(2~5℃)能极显著提高蒙古扁桃种子活力,变温层积(5~10℃)能极显著提高蒙古扁桃种子发芽率和活力。低水势、高的混合盐胁迫、高温、种子浅的休眠及幼苗差的抗寒性是蒙古扁桃种群退化的原因,在拯救蒙古扁桃种群和人工驯化时,应选择有灌溉条件、春季气温低的区域育苗,建议土壤解冻时播种,利用早春的低温破除种子休眠,培育壮苗。  相似文献   

19.
随着全球变暖,干旱发生的频率和强度不断上升,但生态系统对干旱的响应机理尚不清楚。为把握生态系统整体对干旱的响应,以元江稀树冠草丛生态系统为研究对象,搭建了冠层上方的整体截雨试验平台,共设4个处理:空白(CK),截雨30%(PE3),截雨50%(PE5)和截雨70%(PE7),每个处理3个重复。主要通过土壤水分、土壤温度对不同截雨处理的响应评估该控雨平台的控水效应,为研究稀树冠草丛生态系统整体对干旱的响应提供试验基础。结果表明:元江年均气温逐年升高(P0.05),降雨逐年降低(P0.05),年均最高气温上升最快(P0.05);CK、PE3、PE5和PE7处理下土壤10cm水分含量年均值分别为17.2%、12.9%、10.3%和9.1%,各处理土壤10 cm水分含量在干季、雨季和全年尺度上均差异极显著(P0.01);10 cm土壤温度在各截雨处理下依次升高分别为25.1℃(CK)、25.2℃(PE3)、25.8℃(PE5)和26.5℃(PE7),且无论在干季、雨季还是全年尺度上PE7处理与PE3和CK处理差异显著(P0.05),其它处理间无差异(P0.05);该冠层上方截雨平台对生态系统整体控水的控水效果(EPE,70.0%~84.0%)优于于国内外冠层下方控穿透雨试验平台(EPE≤35.0%)。该平台为研究生态系统整体对干旱响应提供了良好的方法。  相似文献   

20.
刘建新  王鑫  贾海燕  李东波 《中国沙漠》2012,32(5):1342-1348
 为了探讨牧草光合功能对盐、碱胁迫的响应差异,采用营养液砂培方法,分别研究了不同浓度(0、50、100、150、200 mmol·L-1)NaCl和NaHCO3胁迫对黑麦草幼苗生长、叶片光合色素含量、气体交换和叶绿素荧光参数、叶绿体Hill反应活力和ATPase活性的影响。结果表明:①随着处理浓度的增加,黑麦草幼苗全株干重、叶片叶绿素和类胡萝卜素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)明显下降。当NaCl浓度小于100 mmol·L-1时,胞间CO2浓度(Ci)显著降低,气孔限制值(Ls)明显增加,随着NaCl浓度进一步增大,Ci显著增加,Ls显著减小;NaHCO3胁迫下Ci随着处理浓度增大而显著增加,Ls则显著减小。但NaHCO3胁迫下各指标下降或增加的幅度大于NaCl胁迫。②随着NaCl和NaHCO3胁迫强度的增大,黑麦草幼苗荧光参数PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学淬灭(qP)及叶绿体Hill反应和ATPase活性明显下降,非光化学淬灭(NPQ)显著提高,叶片吸收的光能中用于光化学反应的比例(P)显著减小,天线热耗散的比例(D)显著增大。在相同浓度下,NaHCO3胁迫的各荧光参数及Hill反应和ATPase活性的变幅大于NaCl胁迫,说明NaHCO3胁迫对幼苗的伤害程度大于NaCl胁迫。由此表明,黑麦草对碱的耐性低于盐,这可能与碱的高pH值更多引起光合色素含量下降和光合机构受到严重伤害有关。  相似文献   

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