马铃薯克新13叶片游离脯氨酸含量和水势与抗旱性关系的研究
植物生理学 第十三章 抗性生理
抗性stress resistance 是植物对不利于生长的环境条件的适应性和抵抗力,也称抗逆性。
它是植物在长期的系统发育中产生和发展起来的。
eg 逆境stressful environment 指对植物生存和生长不利的各种环境因素的总称,如低温、高温、干旱、涝害,有毒气体等。
植物对胁迫因子的抗性一般有两种方式:•避逆性stress avoidance •耐逆性s tress tolerance 植物遇到不良环境时,创造一种内部环境以避开胁迫的直接伤害当植物处在内外环境都不利的条件下仍能存活下来的能力仙人掌科植物体内能贮存大量水分,具有肉质茎、针状叶、角质层极厚,因此蒸腾速率比一般植物慢几千倍。
水分胁迫与抗旱性植物常遭受的有害影响之一是缺水,当植物耗水大于吸水时,就使组织内水分亏缺。
过度水分亏缺的现象,称为干旱(drought)。
旱害(drought injury)则是指土壤水分缺乏或大气相对湿度过低对植物的危害。
植物抵抗旱害的能力称为抗旱性(drought resistance)。
我国西北、华北干旱缺水是影响农林生产的重要因子,南方各省虽然雨量充沛,但由于各月分布不均,也时有干旱危害。
把植物按可利用水的反应进行分类:水生植物hydrophytes 旱生植物xerophytes中生植物mesophytes 水分逆境:water stress 水分不足、干旱这个环境因子称为水分逆境,或水分胁迫。
水分胁迫与抗旱性然而这三者的划分不是绝对的,因为即使是一些很典型的水生植物,遇到旱季仍可保持一定的生命活动。
需在水中完成生活史的植物在陆生植物中适应于不干不湿环境的植物适应于干旱环境的植物水分胁迫与抗旱性一、旱生植物与抗旱性二、干旱伤害植物的机理 三、抗旱性的机理及其提高途径 一、旱生植物与抗旱性旱生植物根据其耐旱机制分为逃旱性drought escape避旱性drought avoidance 耐旱性drought tolerance1. 逃旱性在沙漠群落中有许多植物种,它们的种子一遇下雨就萌发,并迅速进行生长发育,靠吸收到的少量雨水完成其生活史,最后留下休眠的种子以度过干旱的季节,从而逃避干旱。
植物对干旱胁迫的生理生态响应及其研究进展
干旱作为影响作物生长发育、基因表达、分布以及产量品质的重要因素之一,严重限制了作物的大面积扩展。
植物对干旱的适应能力不仅与干旱强度、速度有关,而且更受其自身基因的调控。
在一定干旱阀值(drought threshold)胁迫范围内,很多植物能够进行相关抗旱基因的表达,随之产生一系列生理、生化及形态结构等方面的变化,从而显现出抗旱性的综合性状。
因此,从植物本身出发,深入研究植物的抗旱机理,揭示其抗旱特性,提高植物品种的抗旱耐旱能力,以降低作物栽培的用水量,同时最大程度提高作物的产量和品质,科学选育适宜广大干旱、半干旱地区种植的优良作物品种,已成为国内外专家学者们所特别关注和研究的热点问题,对于水资源的合理利用和生态环境的改善均有着重要的意义。
干旱作为植物所遭受的所有非生物胁迫中损害最为严重的不利因素,直接影响世界农业的生产。
据统计资料表明:中国农田耗水量大约占全国总耗水量的80%,而中国受旱农田面积由20世纪70年代的1 134万hm2增长到90年代的2 667万hm2,全国农田灌溉区每年缺水量约300亿m3[1-2]。
目前,生存资源、环境与农业可持续发展之间的矛盾日益突出,这就要求人们更应高度重视农业综合开发过程中作物逆境生物学的基础研究。
1 干旱胁迫对植物生长指标的影响1.1 干旱胁迫对根系活力的影响植物根系的活力是体现植物根系吸收功能、合成能力、氧化还原能力以及生长发育情况的综合指标,能够从本质上反应植物根系生长与土壤水分及其环境之间的动态变化关系,因此,保证一个深层、分散、具有活力的根系是植物耐旱避旱的重要因素之一。
有研究表明:当植物生长受到干旱胁迫时,高羊茅(Festuca arundinacea)的根死亡率升高,其中土壤表层的根死亡率最高[3-4]。
当土壤含水量低于一定程度时,随着胁迫时间的增长,根系活力逐渐不足以维持生命而使植物不可逆转地彻底死亡[5]。
由此可见,根系活力和土壤的相对含水量与植物的抗旱性密切相关。
植物抗旱性研究及其进展论文
植物抗旱性研究及其进展论⽂植物抗旱性研究及其进展论⽂ ⼲旱是⼀个长期存在的世界性难题。
⽬前世界上有1/3以上的⼟地处于⼲旱和半⼲旱地区,其他地区在植物⽣长季节也常发⽣不同程度的⼲旱。
⼲旱对植物的影响是⼴泛⽽⼜深远的,它影响植物各个阶段的⽣长发育和植物各种⽣理代谢过程。
提⾼植物的抗旱能⼒已经成为现代植物研究⼯作中急需解决的关键问题之⼀。
1.植物抗旱机理研究 植物的抗旱性是⼀个复杂的性状,是从植物的形态解剖构造、⽔分⽣理形态特征及⽣理⽣化反应到组织细胞、光合器官及原⽣质结构特点的综合反应。
1.1植物形态结构特征对其耐旱机制的影响 1.1.1根系 植物根系是植物直接吸收⽔分的重要器官,它对植物的耐旱功能具有⾄关重要的作⽤。
纵深发达的根系系统以及植物发根还苗的快慢,都是植物抗旱性的⼀个评价指标。
⽥佩占对夏⼤⾖根系研究表明,“深根型”品种可通过根深扩⼤吸收⾯积⽽利⽤⼟壤深层的⽔分。
侯利霞对⽢薯抗旱性研究表明,抗旱性强的品种在⼲旱条件下发根节数、每节发根数和发根条数均⾼于抗旱性弱的品种。
1.1.2叶⽚ 作为同化和蒸腾器官的叶⽚,在长期⼲旱胁迫下,叶⽚的形态结构会发⽣变化,其形态结构的改变与植物的耐旱性有着密切的关系。
主要表现在:叶⽚表⽪外壁有发达的⾓质层、植物表⽪有蜡质、具有表⽪⽑、具有⼤的栅栏组织/海绵组织⽐和⼩的表⾯积/体积⽐。
王泽⽴等对⽟⽶抗旱品种的形态解剖学研究还发现,抗旱性强的品种上表⽪⽓孔指数和⽓孔数/mm⽐抗旱性差的品种⼤。
肖芳研究野芙蓉叶⽚解剖结构发现叶⽚主脉较发达,薄壁细胞中散布着⼀些晶簇,可以改变细胞的渗透压,提⾼吸⽔和持⽔⼒。
1.2⼲旱胁迫下植物光合作⽤的研究 ⼲旱胁迫降低植物的光合速率以及叶绿体对光能的吸收能⼒和转能效率,降低光合电⼦传递速率和磷酸化活⼒,影响光合碳同化。
随着⽔分胁迫的加剧,不同抗性植物的光合速率下降的幅度不同,抗旱性强的植物光合速率降低的程度⽐抗旱性弱的⼩。
应用隶属函数法对马铃薯进行抗旱性综合评价
应 用 隶属 函数 法 对 马 铃 薯进 行 抗 旱 性 综 合 评 价 术
王 谧 ,王 芳 。 ,王 舰 ,
( 1 .青海大学 农牧学 院 ,青海 西宁 8 1 0 0 1 6; 2 .青海省农林科学院 ,教育部青藏高原生物技术重点实验室 ,青海 西宁 8 1 0 0 1 6 ; 3 .青海省农林科学院 ,青海省高原作物种质资源创新与利用重点实验室 ,青海 西宁 8 1 0 0 1 6 )
摘 要 :为 研 究 不 同马 铃 薯 品种 的抗 旱性 ,本 文 以抗 旱 性 不 同 的 马铃 薯 品种 为 材 料 ,在 水 分 胁 迫 条 件 下 ,通 过 测
定马铃薯 的丙二醛 、游离脯氨酸 、可溶性蛋 白、可溶性糖和叶绿素等生理指标 和马铃薯产量 ,研究 了 1 9份马铃
薯材料的抗旱性 ,并采用主成分分析法和隶属 函数法对其抗旱性进行 了综合 评价。结 果表明 ,模糊 隶属函数法 可 以避免单一指标的片面性 ,能较全面地评 价马铃薯的抗 旱性 ,根据隶 属函数平均值 的大小对 马铃 薯抗旱性进
W ANG Mi 一,W ANG F a n g , . 一 .W ANG J i a n , ,
( 1 .A g r i c u l t u r e a n d A n i m a l H u s b a n d r y C o l l e g e , Q i n g h a i U n i v e r s i t y ,X i n i n g 8 1 0 0 1 6 ,C h i n a ; 2 .T h e K e y L a b o r a t o y r o f Q i n g h a i — T i b e t P l a t e a u B i o t e e h n o l o g y ,M i n i s t r y o f E d u c a t i o n , Q i n g h a i A c a d e m y o f A g r i c u l t u r a l
3树种抗旱性的综合评价及其抗旱指标的选取
0.7674
8
5
2
9
4
6
7
1
4 结论
(1)模糊综合评价结果表明,3 树种抗旱性大小顺序依次为:红柳>侧柏>合头草。 (2)灰色关联分析结果表明,在抗旱性隶属函数值与各抗旱指标的关联度中,叶绿素 含量、叶水势、相对含水量和电导率与隶属函数值的关联度最大,说明这几个指标对树种抗 旱性的影响程度最大, 可作为 3 树种重要的抗旱评价指标。
1 引言
植物抗旱性是一种从植物的形态解剖构造、水分生理生态特征及生理生化反应到组织细 胞、光合器官乃至原生质结构特点的综合反应[1,2],是一个受多基因控制的复杂性状[3]。不同 的抗旱树种抗旱性能不同,利用单个指标评价植物的抗旱性局限性很大。因此,对于植物抗 旱性的评价,应该用尽可能多的指标来综合评定,从而减少单个指标对评定植物抗旱性所造 成的片面性。目前,人们正试图将各种指标综合起来作为一个选择指标[4]。为此,本文选取 了与抗旱性密切相关的 9 项指标,采用模糊数学的隶属函数法,对 3 树种的抗旱性进行了综 合评价。另外,目前虽然提出了许多抗旱性的指标,但还不清楚究竟用哪一个指标代表植物 的抗旱性最好。本文用灰色关联分析的方法对这 9 项指标进行了优劣排序。
弱抗
抗旱顺序 Order
2
1
3
注:表中 Z(1)、Z(2)……Z(9)分别代表各树种相对含水量、水分饱和亏、叶片失水率、叶水势变幅、自由水和束缚水比值、
电导率、游离脯氨酸、可溶性糖、叶绿素的隶属函数值。
3.2 抗旱指标的选取——灰色关联分析
按灰色系统理论要求,将 3 个树种的抗旱隶属函数均值及 9 个指标视为一个整体,即灰 色系统。原始数据经标准化处理后,根据关联分析四公理[9],,计算各指标与抗旱隶属函数均
干旱胁迫下马铃薯代谢研究
干旱胁迫下马铃薯代谢研究干旱胁迫是指植物由于长期缺水而导致生理代谢紊乱,给植物的生长和发育带来不利影响的现象。
马铃薯作为重要的农作物之一,也受到干旱胁迫的影响。
干旱胁迫对马铃薯的代谢过程会产生一系列的影响,因此了解干旱胁迫下马铃薯的代谢变化对于提高马铃薯的抗旱能力和产量具有重要意义。
本文将探讨干旱胁迫下马铃薯代谢的研究成果,以期为马铃薯的抗旱培育提供理论支持。
一、干旱胁迫对马铃薯代谢的影响1. 光合作用和呼吸作用干旱胁迫会导致马铃薯叶片的光合作用受到抑制,从而影响植物的生长和发育。
植物在干旱条件下会调整呼吸作用,以减少能量消耗,保持能量平衡。
干旱胁迫下马铃薯的光合作用和呼吸作用会出现明显的变化,这对于促进植物的生长和提高抗旱能力具有重要意义。
2. 酶活性的变化研究表明,干旱胁迫会影响马铃薯细胞内多种酶的活性,特别是与抗氧化系统相关的酶。
干旱胁迫会导致马铃薯细胞内活性氧(ROS)的积累,从而引起氧化损伤。
植物会调节一系列抗氧化酶的活性,以应对干旱胁迫带来的氧化应激。
干旱胁迫还会影响多种代谢酶的活性,从而影响马铃薯的代谢途径,促使植物适应干旱环境的变化。
3. 多糖和有机酸代谢研究发现,干旱胁迫会导致马铃薯细胞内多糖和有机酸的含量增加。
多糖和有机酸在植物的抗旱过程中发挥重要作用,能够提供能量和碳源,维持细胞内水分平衡,减轻干旱胁迫对植物的损害。
干旱胁迫下马铃薯的多糖和有机酸代谢的变化对于植物的抗旱能力具有重要意义。
4. 激素信号通路的调节1. 为马铃薯抗旱育种提供理论支持通过对干旱胁迫下马铃薯代谢的研究,可以揭示植物在干旱环境下的生理代谢变化,为马铃薯抗旱育种提供理论支持。
了解马铃薯在干旱胁迫下的代谢途径和调控机制,有助于筛选和培育抗旱性强的马铃薯品种,提高马铃薯的产量和品质。
2. 促进马铃薯抗旱机制的研究3. 为生物技术改良提供参考1. 展望随着生物技术和分子生物学的发展,人们对干旱胁迫下马铃薯代谢的研究将会更加深入和全面。
脯氨酸
3 脯氨酸合成过程中的酶及其基因
在脯氨酸合成过程中最主要的酶有两种:
P5CS(吡咯琳- 5- 羧酸合成酶)和P5CR (吡咯琳- 5-羧酸还
原酶) . P5CS的发现是通过对细菌营养缺陷型的互补实
验, 克隆到一种cDNA, 它能编码吡咯琳- 5- 羧酸合成酶( P5CS). 此酶不仅具有谷氨酰激酶( γ- GK )的活性, 也具 有谷氨酸半醛脱氢酶( GSADH )的活性, 它是一个双功 能酶. 序列分析表明, 它编码的73. 2kDa 的多肽的N 端与 E. coli的谷氨酰激酶( γ- GK.
2������
脯氨酸在植物体内的代谢过程
2.1 植物体内脯氨酸( Pro line)的合成
植物脯氨酸的合成有两条途径: 一条途径是以谷氨酸( G lu)为底物合成脯氨酸 另一条途径是以鸟氨酸为底物合成脯氨酸. 通常在植物受到胁迫或氮素缺乏的情况下, 脯氨酸的主要来源就是谷氨 酸合成途径. 在氮素供应充足的情况下, 植物中脯氨酸的主要合成途径是鸟
1. 2������
脯氨酸在植物抗盐胁迫中的作用
( 1)脯氨酸( Pro line)在植物中的分布 植物体内游离的脯氨酸主要分布在光合器官和生殖 器官. 在其他组织和器官中, 脯氨酸的量相对较少 稀盐植物中游离脯氨酸的含量很低 拒盐植物游离脯氨酸的量较高 泌盐植物游离脯氨酸的量介于二者之间. 共同的特征: 游离脯氨酸多集中的代谢旺盛的器官 和生殖器官, 这是因为植物在受到胁迫时会优先保 护这些器官. 这也是植物在长期进化过程中自然选 择的结果.
氨酸为底物合成的. 但这种说法并不是绝对的,Roosens等人对正常情况下和
胁迫调件下的拟南芥进行研究, 发现在拟南芥的幼苗在渗透胁迫的条件下, 鸟氨酸途径和谷氨酸途径一样在脯氨
干旱胁迫对不同马铃薯品种苗期生理生化指标的影响
强 的品种 随 着 干 旱 胁 迫 强度 的增 加 S O D 活 性 呈 先
升后 降 的趋 势 , MD A含 量 呈 下 降趋 势 , 脯 氨 酸含 量 和根 系活力 呈上 升趋 势。 生产上 抗 旱性较 强的 马铃 薯 品种 ( 坝薯 1 0号 、 冀 张薯 8号 ) S O D 活性 、 脯 氨 酸
一 一
2 1 . 2 3 % ~ 5 4 7 . 7 0 %和 1 4 0 . 0 0 % ~1 1 8 7 . 3 9 %; 根
系活 力 分 别 增 加 了 一 6 3 . 9 1 % ~1 8 . 9 7 % 和 一
5 0 . 9 2 % 一1 2 6 . 2 6 % 。通 过聚 类分析 可见 , 抗 旱 性
脯氨 酸 ; 根 系活 力
迫下这些参数的变化与抗旱性 的关系, 深入探讨不 同马铃 薯 品种生 理 生化 抗 旱 机 制 , 以期 为 马铃 薯 的 耐旱 性 品种选 育 与栽 培提供 科学 依据 。
1 材 料 与 方 法
1 . 1 供 试材 料
干 旱 已经 成 为 严 重 制 约农 业 生 产 的世 界 性 问 题 J , 干旱尤其是季节性干旱是我 国大部分地区农 业 生产 中普遍存 在 的 问题 , 是 农 作 物 产 量 的 主要 非 生物限制因素 J 。植物对逆境胁迫 的敏感性 因植 物类 型 、 品种 、 生 育 期 不 同 而 有 很 大 差 异 J 。植 物 在长期 进 化过 程 中 , 演化 出一套适 应性 机 制和 策 略 。
减少 干 旱对作 物 产量 的影 响 。 河 北 坝上 地 区 是 主要 的马铃 薯 产 区 , 属 于半 干 旱 区域 , 年 降雨 量 为 3 5 0 m m左右 , 水 资 源 的分 布 极 不平 衡 , 近年 来干 旱 是 制 约该 区域 马 铃薯 生产 的主 要 因素 , 特别 是春 季 苗 期 干旱 对 马 铃 薯产 量 影 响较 大 。该 文通 过水 分处 理 盆 栽 试 验 , 以张北 坝上 地 区 推广 的 7个 马铃 薯 品种 为 研 究 对 象 , 对不 同水 分 条 件下 马 铃薯苗 期脯 氨 酸含量 、 MD A含量 、 S O D活 性 、 根 系活 力进行 了测定 和分 析 , 揭 示 不 同品 种干 旱 胁
三种暖季型草坪草在干旱条件下脯氨酸含量和抗氧化酶活性的变化
三种暖季型草坪草在⼲旱条件下脯氨酸含量和抗氧化酶活性的变化园 艺 学 报 2003,30(3):303~306Acta H orticulturae S inica三种暖季型草坪草在⼲旱条件下脯氨酸含量和抗氧化酶活性的变化卢少云 陈斯平 陈斯曼 梁 潇 郭振飞3(华南农业⼤学⽣命科学学院,⼴州510642)摘 要:测定了⼟壤⼲旱条件下矮⽣狗⽛根、沟叶结缕草和地毯草相对含⽔量和相对电导率的变化。
结果表明,矮⽣狗⽛根的耐旱性较强,沟叶结缕草次之,⽽地毯草对⼲旱敏感。
⼲旱胁迫下,地毯草积累脯氨酸最多,沟叶结缕草次之,矮⽣狗⽛根最少,草坪草的脯氨酸的积累与耐旱性呈负相关。
地毯草超氧化物歧化酶(S OD)活性持续升⾼,过氧化氢酶(C AT)活性在短暂升⾼后降低,过氧化物酶(POD)活性降低;矮⽣狗⽛根和沟叶结缕草的S OD活性先升后降,C AT和POD活性则维持较⾼⽔平,表明草坪草的耐旱性与抗氧化酶活性有关。
关键词:草坪草;⼲旱;脯氨酸;抗氧化酶中图分类号:S68814 ⽂献标识码:A ⽂章编号:05132353X(2003)0320303204灌溉是草坪养护的主要措施之⼀,需消耗⼤量⽔分。
⽔资源缺乏是我国⼤部分地区乃⾄全球性的问题,节⽔灌溉和培育耐旱新品种均有重要意义。
植物遭受⼲旱等逆境时,体内活性氧产⽣与清除的代谢系统失调,导致活性氧过量积累⽽造成伤害。
植物为保护⾃⾝免受活性氧的伤害,形成了内源保护系统,包括抗氧化酶类和⾮酶抗氧化剂,维护体内活性氧代谢的平衡〔1〕。
此外,植物在⽔分胁迫下积累脯氨酸等,进⾏渗透调节,以抵抗伤害〔2〕。
近年来,冷季型草坪草对⼲旱、盐胁迫、⾼温和低温等逆境的⽣理反应及与抗氧化系统和渗透调节的关系已有⼀些报道〔3~7〕,但对暖季型草的研究较少。
本⽂报道⼏种暖季型草坪草脯氨酸和抗氧化酶对⼟壤⼲旱的反应,探讨其抗旱性的⽣理机制。
1 材料与⽅法试验材料为地毯草〔Axonopus compressus(S w.)Beauv.〕、沟叶结缕草〔Zoysia matrella(L.) Merr.〕和矮⽣狗⽛根(Cynodon dactylon×C.transvaalensis),草⽪购⾃⼴州宏⽇园林⼯程有限公司草场。
植物耐旱性研究
干旱导致水势降低而引起原生质脱水,随着原生质脱水而发生一系列影响,细胞膜透性增加,电解质外渗,破坏了正常的代谢过程,特点是抑制合成代谢加强分解代谢。
耐旱性较强的棉花材料在水分胁迫10天后,细胞膜透性增加幅度和硝酸还原酶活性与光合效率下降幅度小,逆境解除后,恢复能力强,说明了抗旱性较强的材料在水分胁迫下,自身调节力强,细胞脱水程度小,原生质结构相对稳定可使硝酸还原酶活性、光合速率在干旱下仍保持较高水平。
抗旱性较强的棉花材料在水分胁迫期间,细胞膜透性增加幅度和硝酸还原酶活性与光合效率下降幅度小,成为干旱、半干旱地区合理选用品种的理论依据,也正是旱作区培育和推广耐旱性品种的原因。
水分胁迫对植物生理过程影响是一个复杂的问题,各个生理过程和不同生育阶段对水分胁迫的反应是不同的。
因此,筛选耐旱品种应根据作物生长发育对水分胁迫的最第三时期,选择在水分临界期对水分不太第三或干旱时合成代谢改变较小的品种。
以中亚热带旱地典型的玉米、花生、大豆、红薯4种旱地作物为研究对象,分析作物体内游离脯氨酸含量与其耐旱性的关系。
结果表明:耐旱性强的作物体内游离脯氨酸高,同一作物随生长发育的进程,游离脯氨酸含量逐渐降低,同日内最小值在早晨6:30左右。
――柳建国,柯建国,陈长青,作物体内游离脯氨酸含量与耐旱性,安徽农业科学,1998,297-298 摘要:试验采用PEG模拟干旱测定了3种豆科牧草(5个品种)种子的相对发芽率和胚根/胚芽比值,并在温室条件下采用盆栽控水研究了这3种牧草在水分胁迫下叶片相对含水量和质膜透性的变化规律。
结果显示:种子萌发期抗旱性强的牧草其分枝期抗旱性亦强,抗旱能力依次为游客>德福>百脉根>胡亚>瑞文德。
试验证明,利用生理生化方法和种子萌发实验进行牧草品种间抗旱性鉴定是可行的。
1.3种子萌发试验各牧草挑选优质种子100粒,用1%NaCl消毒15min,用清水洗净后放入铺有两层滤纸的培养皿内,以清水做对照,分别用浓度为5%、10%和15%的聚乙二醇溶液(PEG6000)胁迫种子,测定种子的发芽率。
脯氨酸含量的测定
脯氨酸含量的测定——水分胁迫下植物的渗透调节【实验目的】1.了解植物对环境胁迫的抗性生理作用,及植物对胁迫的影响机制;2.了解脯氨酸对植物水分胁迫下的抗性生理。
【实验原理】在逆境条件下(旱、盐碱、热、冷、冻),植物体内脯氨酸(proline,Pro)的含量显著增加。
植物体内脯氨酸含量在一定程度上反映了植物的抗逆性,抗旱性强的品种往往积累较多的脯氨酸。
因此测定脯氨酸含量可以作为抗旱育种的生理指标。
另外,由于脯氨酸亲水性极强,能稳定原生质胶体及组织内的代谢过程,因而能降低冰点,有防止细胞脱水的作用。
在低温条件下,植物组织中脯氨酸增加,可提高植物的抗寒性,因此,亦可作为抗寒育种的生理指标。
在酸性条件下,茚三酮和脯氨酸反应生成稳定的红色化合物,产物在520nm 波长下具有最大吸收峰。
用磺基水杨酸提取植物样品时,脯氨酸便游离于磺基水杨酸的溶液中,然后用酸性茚三酮加热处理后,溶液即成红色,再用甲苯处理,则色素全部转移至甲苯中,色素的深浅即表示脯氨酸含量的高低。
【材料、仪器及试剂】1.实验材料:小麦幼苗:对照;100mM、200mM NaCl处理48h;5%、15% PEG-6000处理48h2.仪器:天平,烧杯,分光光度计,研钵,容量瓶,具塞试管,移液管,胶头滴管,水浴锅3.主要试剂:3%磺基水杨酸、冰醋酸、甲苯(使用完勿弃入下水道,请回收)、2.5% 酸性茚三酮溶液(60 ml冰醋酸、16.4 ml磷酸加蒸馏水定容至100 ml,再加入2.5 g茚三酮,溶解后避光保存)、脯氨酸标准母液:精确称取25 mg脯氨酸,倒入小烧杯内,用少量蒸馏水溶解,然后倒入500 ml容量瓶中,加蒸馏水定容至刻度,此标准液中脯氨酸浓度50 μg /ml。
【实验步骤】(一)、样品的测定1.脯氨酸的提取:准确称取不同处理的待测植物叶片各0.2g(每种处理至少做三个平行),用3%磺基水杨酸研磨提取,分别转移至试管中,然后向各试管分别加入5ml 3%的磺基水杨酸溶液,在沸水浴中提取10min,(提取过程中要经常摇动),冷却后过滤于干净的试管中,滤液用3%磺基水杨酸定容至5mL,即为脯氨酸的提取液(预先湿润滤纸,尽量全部收集Pro提取液)。
植物抗旱性鉴定
实验17 植物抗旱性鉴定水分亏缺是一种最普遍的影响植物生产力的环境胁迫,尽管蔬菜作物一般都在水源充足的地区栽培,但是通常蔬菜需水量大,而且几乎整个生育期对水分的要求都比较多;而果树大多栽培于丘陵、土地,更易受到水分亏缺的影响。
因此深入研究植物的抗旱性,进行抗旱育种显得特别重要。
抗旱育种的成败在很大程度上取决于拥有抗性资源的多少和深入研究的程度,因此,种质资源的抗旱性鉴定、评价与筛选是抗旱育种的关键环节,受到世界各国育种工作者的重视。
进行抗旱性鉴定所采用的方法很多,主要包括田间直接鉴定法、干旱棚法、人工气候室法、盆栽法及室内模拟干旱条件法等。
这些方法各有优缺点,适用于不同时期、不同目的抗旱性鉴定与研究。
本实验将以抗旱性存在差异的普通小麦品种为试材介绍植物抗旱性鉴定的主要方法和步骤。
一、试材及用具小麦幼苗,发芽箱,滤纸,培养皿,打孔器,天平,干燥器,电导仪,20ml具塞刻度试管,双面刀片,恒温水浴锅,温度计,玻璃棒,研钵,过滤漏斗,容量瓶(50ml),移液管(2ml、5ml、10ml),高速台式离心机,分光光度计,微量进样器,荧光灯(反应试管处光照强度为4000lx);刻度吸管,G3垂熔玻璃漏斗等。
二、方法步骤(一)田间直接鉴定当土壤干旱来临时,尤其在小麦孕穗至灌浆阶段发生旱性时,植株因失水而逐渐萎蔫,叶片变黄并干枯。
在午后日照最强、温度最高的高峰过后根据小麦叶片萎蔫程度分5级记载。
级数越小,抗旱性越强。
“1”级无受害症状;“2”级小部分叶片萎缩,并失去应有光泽,有较少的叶片卷成针状;“3”级大部分叶片萎缩,并有较多的叶片卷成针状;“4”级叶片卷缩严重,颜色显著深于该品种的正常颜色,下部叶片开始变黄;“5”级茎叶明显萎缩,下部叶片变黄至变枯。
以上是根据凋萎程度定性鉴定品种的抗旱性,也可以把各品种分别种植于旱地(胁迫)和水地(非胁迫),测定旱地小区产量和水地小区产量,以下列公式定量评定品种的抗旱性。
抗旱系数(DC)=)非胁迫下的平均产量()胁迫下的平均产量(PDYY抗旱指数(DI)=的平均值所有品种)旱地产量()抗旱系数(DDCYYD×品种的抗旱系数或抗旱指数越大,其抗旱性越强。
植物抗旱性鉴定
植物抗旱性鉴定实验17植物抗旱性鉴定水分亏缺是一种最普遍的影响植物生产力的环境胁迫,尽管蔬菜作物一般都在水源充足的地区栽培,但是通常蔬菜需水量大,而且儿乎整个生育期对水分的要求都比较多;而果树大多栽培于丘陵、土地,更易受到水分亏缺的影响。
因此深入研究植物的抗旱性,进行抗旱育种显得特别重要。
抗旱育种的成败在很大程度上取决于拥有抗性资源的多少和深入研究的程度,因此,种质资源的抗旱性鉴定、评价与筛选是抗旱育种的关键环节,受到世界各国育种工作者的重视。
进行抗旱性鉴定所采用的方法很多,主要包括田间直接鉴定法、干旱棚法、人工气候室法、盆栽法及室内模拟干旱条件法等。
这些方法各有优缺点,适用于不同时期、不同LI的抗旱性鉴定与研究。
本实验将以抗旱性存在差异的普通小麦品种为试材介绍植物抗旱性鉴定的主要方法和步骤。
一、试材及用具小麦幼苗,发芽箱,滤纸,培养皿,打孔器,天平,干燥器,电导仪,20ml具塞刻度试管,双面刀片,恒温水浴锅,温度计,玻璃棒,研钵,过滤漏斗,容量瓶(50ml),移液管(2ml、5ml、10ml),高速台式离心机,分光光度计,微量进样器,荧光灯(反应试管处光照强度为40001X):刻度吸管,G3垂熔玻璃漏斗等。
二、方法步骤(一)田间直接鉴定当土壤干旱来临时,尤其在小麦孕穗至灌浆阶段发生旱性时,植株因失水而逐渐萎為,叶片变黃并干枯。
在午后日照最强、温度最高的高峰过后根据小麦叶片萎爲程度分5级记载。
级数越小,抗旱性越强。
“1”级无受害症状;“2”级小部分叶片萎缩,并失去应有光泽,有较少的叶片卷成针状;“3”级大部分叶片萎缩,并有较多的叶片卷成针状;“4”级叶片卷缩严重,颜色显著深于该品种的正常颜色,下部叶片开始变黃;“5”级茎叶明显萎缩,下部叶片变黄至变枯。
以上是根据凋萎程度定性鉴定品种的抗旱性,也可以把各品种分别种植于旱地(胁迫)和水地(非胁迫),测定旱地小区产量和水地小区产量,以下列公式定量评定品种的抗旱性。
几种景天科植物抗旱性及其生理机制的研究(可编辑)
几种景天科植物抗旱性及其生理机制的研究内蒙古农业大学硕士学位论文几种景天科植物抗旱性及其生理机制的研究姓名:高小燕申请学位级别:硕士专业:果树学指导教师:李连国20090501摘要本试验以景天科景天属植物松塔景天、八宝景天、北景天、三七景天、黄花德景天、红花德景天、红叶景天、新北景天为试验材料,进行人工控水干旱胁迫处理,通过对影响植物干旱生理的各生理生化指标的测定和生长状况的观测得出如下结论:.人工控水条件下,各景天品种栽植盆的土壤含水量迅速下降。
.干旱胁迫下,各景天品种的叶片相对含水量均下降,松塔景天与八宝景天的下降缓慢,其他品种下降较快。
.干旱胁迫下,各景天品种的叶绿素含量均上升,松塔景天与八宝景天的上升缓慢,其他品种上升较快。
.干旱胁迫下,可溶性糖、含量上升,新北景天的可溶性糖含量上升最快, 松塔景天、八宝景天的可溶性糖先下降后上升。
可溶性蛋白含量总体下降,松塔景天、八宝景天、三七景天、北景天先下降后略有上升再后又下降,其它种景天持续下降,下降幅度大。
.干旱胁迫下,保护酶的活性总体表现出先上升后下降,其中松塔景天的活性较高,八宝景天的活性较高,三七景天的活性较高,不同的品种的保护酶活性强弱不同,不同品种表现也不同,利用隶属函数评分法得出保护酶综合活性的强弱顺序是:八宝景天北景天松塔景天七景天红花德景天黄花德景天新北景天红叶景天。
.个品种景天的抗旱性指标是相互关联,彼此联系的,单纯的某个指标不能反应品种间的抗旱性强弱,运用隶属函数对’个景天品种进行综合评价结果:松塔景天八宝景天三七景天北景天黄花德景天红花德景天红叶景天新北景天。
关键词:景天科;干旱胁迫;生理指标;综合评价。
. 、.、,.厶、、 ..‘’、. 嬲:. .,. . ,.. .烈 .,.,. ..,.. ,. ..、. ..三、、.,.. .巩. ., . .. :. ... ...‘’.‘’.‘’..,. ’.. . :. .....‘’ ..‘’.‘’.;:; ;:.: ,内蒙古农业大学研究生学位论文独创声明本人申明所呈交的学位论文是我本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
2植物抗旱生理
四、渗透调节与抗旱育种
1、OA与作物抗旱性呈显著正相关: 通过corn, sunflower, wheat, barley等为材
料研究证明。 2、OA是可遗传性状,由单基因控制
无论是在轻度或严重水分胁迫下,渗调能力强 的品种,其产量、收获指数、水分利用效率均高 于OA弱的基因型。 3、利用杂交方法,可以产生OA强的品系,表明
第二节 植物形态结构与抗旱性
一、叶片
1、叶片大小与厚度 2、比叶重 3、气孔 4、角质层与机械组织 5、超微结构
二、根系
1、根系生长、分布与抗旱性 2、根系形态结构与抗旱性 3、根系伤流与抗旱性
第三节 植物在水分胁迫下的渗透调节
►水分胁迫:由于干旱缺水对植物正常生理功能 的干扰。
►渗透胁迫:环境与生物之间由于渗透势的不平 衡而对植物造成的胁迫。
►渗透调节(osmoregulation or osmotic adjustment)
植物在干旱、盐渍等逆境条件下,通过代谢 活动增加细胞内的溶质浓度,降低其渗透势,从 而降低水势,从外界低水势介质中继续吸水,保 持一定膨压,维持正常生理活动。
一、渗透调节的方式和原初机理
1、调节方式
►Ψw=Ψs+Ψp ►植物降低Ψs的途径
正如“绿色革命”的功臣、诺贝尔和平奖获得者 Borlaug(2000)所说:“我们如何在有限的水资源下,生 产更多的食物来满足日益快速增长的人口需要,不可置疑的 结论是:人类在21世纪要开展蓝色革命——让每一滴水生 产出更多的粮食。”
第一节 干旱胁迫下植物的生理变化及适应途径
一、干旱胁迫下植物的生理变化
用) ●与细胞内的一些化合物形成聚合物,类似亲水胶
体,具有保水作用 ●作为无毒氮源
3、甜菜碱(betaine)
论脯氨酸累积与植物抗渗透胁迫
论脯氨酸累积与植物抗渗透胁迫脯氨酸累积与植物抗渗透胁迫:一种复杂的相互关系脯氨酸是植物体内的一种重要氨基酸,具有调节渗透胁迫、保护膜结构、维持氮代谢等重要作用。
植物在面对环境压力、病虫害等逆境条件时,常常会积累脯氨酸来增强抗性。
渗透胁迫是植物经常面临的一种环境压力,会导致植物体内水分失衡,影响植物生长和发育。
本文将探讨脯氨酸累积与植物抗渗透胁迫之间的关系,以期为提高植物抗逆境能力提供理论支持。
脯氨酸的合成途径主要包括谷氨酸途径、天冬氨酸途径和亚硫酸途径。
在逆境条件下,植物会通过增加脯氨酸合成酶的活性来促进脯氨酸的合成。
同时,脯氨酸的累积还受到植物激素如ABA、ETH等调节,以及一些逆境相关基因的表达调控。
植物在面对渗透胁迫时,脯氨酸的累积有助于提高植物细胞的渗透调节能力,保护膜结构和功能,增强植物的抗性。
脯氨酸的累积对植物抗渗透胁迫具有重要影响。
脯氨酸的累积有助于提高植物细胞的渗透调节能力,帮助植物在渗透胁迫条件下维持细胞内外水平衡,减轻水分缺失对植物生长和发育的影响。
脯氨酸的累积可以保护膜结构,减少渗透胁迫引起的膜损伤和离子泄漏,维持膜的稳定性和功能。
脯氨酸还可以通过影响一些逆境相关基因的表达,如ABA合成酶基因、热激转录因子等,进一步调控植物的抗渗透胁迫能力。
脯氨酸代谢相关基因表达对植物抗渗透胁迫的调控植物在面对渗透胁迫时,脯氨酸的合成和降解相关基因的表达会发生变化。
脯氨酸合成酶基因的表达会受到植物激素如ABA的调节,而在渗透胁迫条件下,ABA的合成和信号转导途径被激活,进而诱导脯氨酸合成酶基因的表达,促进脯氨酸的合成。
一些逆境相关基因如热激转录因子也会受到脯氨酸的调控。
热激转录因子可以响应多种逆境信号,包括渗透胁迫,并诱导相应的逆境防御基因的表达,以增强植物的抗性。
脯氨酸累积与植物抗渗透胁迫之间存在着密切的关系。
脯氨酸的累积有助于提高植物细胞的渗透调节能力,保护膜结构和功能,增强植物的抗渗透胁迫能力。
20个马铃薯品种抗旱性鉴定及评价指标筛选
中国瓜菜2021,34(3):47-51收稿日期:2020-06-10;修回日期:2020-06-19基金项目:黑龙江省农业科学院“农业科技创新跨越工程”专项(HNK2019CX07);国家重点研发计划项目(2018YFD0200800)作者简介:武新娟,女,助理研究员,主要从事马铃薯遗传育种与栽培技术研究。
E-mail :********************马铃薯是收获块茎的农作物,其块茎生长在地下,有土壤保护,能抵抗旱灾、冻灾、冰雹和干热风等自然灾害,减少农业生产损失,受外界环境影响较小。
其生物学特性决定了它的生态适应性广泛,有利于不同地区不同生态环境的栽培种植。
中国是世界马铃薯种植面积最大的国家,常年种植面积较稳定,占世界25%左右,其次为俄罗斯和印度。
2018年我国马铃薯播种面积为475.8万hm 2,占农作物总播种面积的2.9%,年产量1798.4万t [1]。
近年来,随着马铃薯主粮化的推进,生产发展相对迅速。
但马铃薯作为块茎类作物,块茎形成需要大量的水分供应,而中国的马铃薯生产区有很大一部分分布在水资源缺乏地区,如山西、甘肃、宁夏等,块茎膨大期水分亏缺严重影响产量的20个马铃薯品种抗旱性鉴定及评价指标筛选武新娟,唐贵,隋冬华,张冬雪,孙晶,张静华,张鹍,宋鹏慧,吴雨蹊(黑龙江省农业科学院乡村振兴科技研究所哈尔滨150028)摘要:中国马铃薯生产区很大一部分在降雨不均或水资源不足地区,为满足此类地区品种需求,对马铃薯开展抗旱性评价。
选择20个马铃薯常规栽培品种,在块茎膨大期对其植株叶片进行生理生化指标的测定,成熟期测产,综合评价抗旱性。
结果表明,干旱胁迫对马铃薯块茎产量的影响极显著,胁迫后19个品种减产均达50%以上。
测定的5个生理生化指标均与抗旱系数和指数之间存在不同程度的相关性,可以作为马铃薯品种抗旱性评价的指标。
根据5个指标干旱胁迫后的测定数据计算隶属函数值,结合抗旱系数和抗旱指数评价品种抗性,筛选出克新19号、克新21号、成功、克新2号和东农303为抗旱性较强的品种。
植物抗旱抗旱机理及其相关基因研究进展【范本模板】
植物抗旱机理及其相关基因研究进展摘要:提高植物的抗旱能力已经成为现代植物研究工作中的关键问题之一.近年来,随着分子生物学的应用与发展,该领域的研究也已引起国内外学者广泛的兴趣和重视,在抗旱机理研究及相关基因克隆及表达调控方面已取得可喜进展.本文综述了植物对于干旱胁迫在细胞水平、生理生化水平以及基因表达调控水平上的响应,重点介绍了基于细胞信号转导和基因调控的抗旱基因工程以及渗透保护物质积累的抗旱基因工程的新进展,最后对通过基因工程改善植物抗旱性所存在的问题进行了探讨,并对其前景进行了展望。
关键词:抗旱机理;渗透调节;信号转导;基因调控;渗透保护物积累。
Progress of the Research on Plant Drought-resistant Mechanismand Related GenesAbstract:In recent years,with the application and development of molecular biology,the research in the drought—resistant mechanism and the relevant gene cloning and expression regulation have aroused wide interest and attentionamong domestic and foreign scholars,which has made gratifying progress. In this article, the plant responses to drought stress at cell,physiological and biochem ical levels as well as geneexp ressed and regulated levels, and mainly introduced the latest advances of drought stress tolerance engineering of plantbased on signal transduction, gene regulation and accumulation of osmotic adjustments1were summarized。
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关 系进 行 了研 究 。 结 果表 明 : 铃 薯 叶 片 游 离脯氨 酸含 量 相 对 值 、 片 水 势 相 对 值 与 相 应 品种 的 抗 旱 性 有 显 马 叶 著 的 相 关 性 。 不 同 时期 的抗 旱 系数 越 大抗 旱 性 越 强 , 片 游 离脯 氨 酸 含 量 相 对 值 、 片 水 势 相 对 值 均 随 着 生 叶 叶
生 理 特 性 ( 冷 凉 、 日照 、 长 期 水 肥 需 求 量 喜 长 生 大) 。但是 克 山地 区 春旱 严 重 , 年 九春 旱 , 重 十 严 影 响马铃薯 的前 期 出 苗 和生 长 , 以对 马 铃 薯 的 所 抗旱性 研究 是必 要 的 , 为 马铃 薯 的抗 旱 性 育 种 可 提供一 些理论 数据 。
和 形 态 指 标 发 生 改 变 , 而 影 响 马 铃 薯 的 产 量 和 从 品 质 。该 试 验 选 用 黑 龙 江 省 主 栽 品 种 克 新 1 ( 3 克 山分院选 育) 行 防雨 棚盆栽 , 究 马铃 薯 的不 同 进 研
1材 料 与 方 法
1 1 材 料 .
供 试 马铃薯 品种 为克新 1 。 3
熟, 每个 品种 每个处 理 8 2株 , 验布局 见 图 1 试 。
土 壤 水 分 含 量 设 处 理 1 水 分 适 宜 ) 田 间 持 ( :
水量 的 ( 5 ) , 理 2 轻 度 干 旱 ) 田 间持 水 7 ±5 处 ( :
量 的 ( 5 5 % , 理 3 中 度 干 旱 ) 田 间 持 水 量 6± ) 处 ( : 的 ( 5 5 % , 理 4 重 度 干 旱 ) 田 间 持 水 量 的 5± ) 处 ( :
A 4在 出苗 至 现 蕾 期 控水 ( 别 对 应 水 分 处 理 2 3 4 ; 、 、 分 、 、 ) A5 A6 A7 在 现蕾 至 成 熟 期 控 水 ( 别 对 应 水 分 处 理 2 3 4 。 分 、 、)
( 5 5 。共 4个 处 理 。 4± )
用 土壤水 分 速测 仪 分层 测定 土 壤含 水 量 , 进
行 全 程 水 分 控 制 。控 水 期 每 5 d测 定 补 充 1
次水。
1 1 ≥ 1 ℃的有效 积温 25 3 6 , 年无 霜期 . ℃, 0 0 . ℃ 全
1 5d 年 均 降雨 量 5 0 mm, 中在 6 8月 份 。 2 , 5 集 ~
黑 龙 江 农 业科 学 2 1 ( ) 1 ~2 0 1 6 :9 O
Heln ja g Ag iut rl ce cs i g n rc lu a in e o i S
马铃薯 克 新 1 3叶片 游 离脯 氨 酸含 量 和水 势 与 抗 旱 性 关 系 的研 究
胡 尊艳 , 志新 , 李 肖本 彦 , 继 英 , 甲 荣 孙 汝 ( 龙 江 省 农 业科 学 院 克 山 分 院 , 龙 江 克 山 1 1 0 ) 黑 黑 6 6 6
1 2 试 验 设 计 .
试验于 21 0 0年 5 1 ~ 0月 在黑 龙 江 省农 业 科
学 院 克 山 分 院 防 雨 棚 进 行 , 用 盆 栽 研 究 不 同 土 利
壤 水分 条件对 马 铃薯 叶片 脯 氨 酸含 量 、 势 与抗 水
旱 性 的 研 究 。控 水 时 期 为 出 苗 至 现 蕾 及 现 蕾 至 成
生长 发育 时期抗 旱 机 理 , 不 同生 育 时期 测 定 其 在 叶片游离 脯氨 酸含 量 和 叶 片水 势 , 获 时分 析 了 收 单株 产量 和抗旱 系数 与各生 理指标 的关 系 。 克 山县位于 全世界 仅有 3块黑 土带 之一 的亚 欧带上 , 素有 “ 黑土 明珠 ” 之称 , 2 自 0世纪 6 O年代
以来 , 终 是 全 国 马 铃 薯 生 产 基 地 和 商 品 薯 集 散 始 地 。海 拔 1 8 7 3 1 7 m, 形 为 丘 陵 漫 岗 平 9. ~ 8. 地 原 。处 于 黑 龙 江 省 第 三 、 积 温 带 , 寒 温 带 大 陆 四 属 性 季 风 气 候 , 均 日照 时 数 27 9 9h 年 均 气 温 年 0 . ,
积, w 为设 计 土 壤含 水量 上 限 , 为 灌 前 实 测 w。 含 水量 , 灌水量 采用水 表 控制 。
I圆 Ⅱ圆
圈 圈
图 图
圆 圆
圈 圆
圆 圆
囹 囹
图 1 水 分 对 马铃 薯 产 量 及 相关 生 理指 标 影 响 的 试验 布局
A 为 马铃 薯 品种 克 新 1 , 3 A1为对 照 全 生 育 期 水 分 适 宜 ; 、 、 A2 A3
育 期 和控 水 水 平 的加 强 而增 大 。
关键词 : 马铃 薯 ; 脯氨 酸 ; 势 ; 旱 性 水 抗 中图 分 类 号 : 5 2 ¥ 3 文献标识码 : A 文 章 编 号 :0 2 2 6 ( 0 ) 6O 1 一 2 1 0 — 7 7 2 u 0 一 0 9O
马铃薯 是重 要 的 粮菜 兼 用 作 物 , 世界 上 有 相 当 比例 的马 铃薯 种植 在 干 旱 环境 下 , 加强 其 抗 旱 性研究 , 对挖 掘 干旱 和 半 干旱 地 区 马铃 薯 生 产 潜 力 具有 重要 意义 。马铃薯 在生 长发育 过程 中有效 水 稍有 亏缺 即刻 引起 植 株 的代 谢 活 动 、 理 活 动 生
土壤 为 淋溶 黑 钙土 , 软 肥 沃 , 殖 质层 深 厚 , 松 腐 富 含 有 机 质 。气 候 特 点 和 土 质 正 适 宜 马 铃 薯 生 长 的
每 次灌水 量计 算公式 : =r W HA( W上一W。 )
式 中 ,为 容 重 , 为 土 层 深 度 , 为 池 区 面 一 H A