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十五种植物的耐铝性评价

分子植物育种 2023年

作者：刘建敏胡悦黄家权海南大学热带作物学院海南省热带生物资源可持续利用重点实验室

为了探究不同科植物间的铝耐受性差异，本研究以3科15种植物种子为材料，在水培条件下，利用不同浓度的AlCl3进行胁迫处理，观测铝对植物根系伸长、根鲜重、根尖铝离子含量以及胼胝质含量的影响。结果表明：EC50值可用来评估不同植物铝... 详细信息

为了探究不同科植物间的铝耐受性差异，本研究以3科15种植物种子为材料，在水培条件下，利用不同浓度的AlCl3进行胁迫处理，观测铝对植物根系伸长、根鲜重、根尖铝离子含量以及胼胝质含量的影响。结果表明：EC50值可用来评估不同植物铝耐受性的差异；植物根尖的胼胝质含量受铝处理后增加，但与植物铝耐受性没有显著的相关关系；根尖morin染色后的荧光强度与植物铝耐受性呈负相关。同一科内，不同植物材料铝耐受性差异显著，但不同科之间没有显著差异。禾本科中小麦耐铝性较强，高粱耐铝性最弱；豆科中花生耐铝性较强，豇豆耐铝性最弱；十字花科中白菜耐铝性较强，萝卜耐铝性最弱。本研究为筛选铝耐受性的植物提供了新的方法，筛选出了耐铝的材料，为研究不同种植物铝耐受性的机制体提供了材料和方法基础。

关键词：铝毒植物耐铝性评价

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寡聚半乳糖醛酸对豌豆耐铝性调控机制的研究

寡聚半乳糖醛酸对豌豆耐铝性调控机制的研究

作者：李莉佛山科学技术学院

学位级别：硕士

铝毒,是南方酸性土壤中限制农作物生产的主要因子之一,所以深入探究植物对铝毒的感知和植物耐铝机制,对提高酸性土壤农业生产力,具有重要的意义。根尖是植物铝毒害的主要部位,其中细胞壁是根尖细胞铝累积的主要位点。铝在细胞壁中的积... 详细信息

铝毒,是南方酸性土壤中限制农作物生产的主要因子之一,所以深入探究植物对铝毒的感知和植物耐铝机制,对提高酸性土壤农业生产力,具有重要的意义。根尖是植物铝毒害的主要部位,其中细胞壁是根尖细胞铝累积的主要位点。铝在细胞壁中的积累与细胞壁果胶含量及其甲酯化程度有关。前人研究表明,寡聚半乳糖醛酸OGA(Oligogalacturonides)由果胶不完全降解产生,是具有生物活性的低聚糖,介导植物对生物和非生物逆境的响应。拟南芥中细胞壁关联蛋白激酶WAK1(Wall-associated kinases 1)作为OGA的受体,是受铝毒诱导的早期表达基因,参与了植物耐铝性的调控,但是体机理尚不清楚,尤其是对植物耐铝性的调控过程是否与OGA和WAK间的互作有关需要进一步验证。本研究以不同耐铝性品种(耐铝型豌豆品种Onward和铝敏感型豌豆品种Sima)为试验材料,通过深入探究(1)不同豌豆品种耐铝性与果胶间的关系,(2)外源添加OGA对豌豆品种耐铝性及果胶代谢的影响,(3)WAK是否参与豌豆对铝毒和OGA的响应,从而阐述OGA对豌豆耐铝性的调控与果胶代谢及WAK表达间的关系。主要的结果说明如下:1、不同豌豆品种耐铝性与果胶含量及其性质间的关系。通过对豌豆品种Onward和品种Sima在铝胁迫下根的伸长量、根尖铝含量和根尖Morin染色等结果分析,发现铝胁迫下,两品种间根伸长率存在明显差异,品种Sima的根伸长受铝毒的抑制作用表现更为明显,同时根尖累积更多铝,说明品种Onward是耐铝性品种,品种Sima是铝敏感品种;同时研究表明,铝处理24 h后铝敏感品种Sima根尖细胞壁中的果胶显著增加,果胶甲酯化程度显着降低,而耐铝品种Onward果胶含量降低,果胶甲酯化程度增加。以上结果表明,豌豆品种耐铝性的差异与果胶含量和甲酯化程度有关,果胶含量越低,果胶甲酯化程度越高,豌豆品种耐铝性越高。2、外源添加OGA对不同豌豆品种耐铝性的影响。OGA作为细胞壁果胶的降解产物,本研究结果表明,外源添加OGA预处理可显著促进耐铝品种Onward根生长,而对铝敏感品种Sima无明显影响,同时不同OGA处理均能不同程度降低铝在根尖的累积。以耐铝品种Onward为材料,发现OGA预处理能够使根尖果胶含量增加、增加了PME的活性和未甲基化果胶的含量,降低了果胶甲酯化程度。以上结果表明,OGA可能参与植物对铝毒的感知以及对豌豆品种耐铝性的调控,并且该过程与果胶代谢有关。3、OGA对豌豆耐铝性的调控与Ps WAKs间关系。本研究对豌豆基因组中WAK家族进行鉴定和分析发现,豌豆WAK家族共有36个成员,并对其启动子区的顺式元件功能分析,发现Ps WAKs启动子调控区富含对激素、生物或非生物胁迫和光等有关的顺式作用元件。转录组数据表明,铝胁迫下部分Ps WAKs转录本显著增加,并且耐铝品种Onward中Ps WAKs的转录水平显著高于铝敏感品种表达。通过RT-q PCR进行验证发现,品种Onward和品种Sima间Ps WAK9、Ps WAK14、Ps WAK25表达量存在明显差异,其中Ps WAK14、Ps WAK25的表达可能会增强豌豆的铝耐受性。以上结果说明:两个豌豆品种中的Ps WAKs在铝胁迫条件下的表达均显著上调,此外,耐铝品种Onward的表达量明显高于对铝敏感的品种Sima。铝胁迫条件下,OGA可显著上调Onward中的大多数Ps WAKs,但是对Sima无显著影响。综上所述,不同豌豆品种耐铝性与果胶含量、果胶甲酯化度有关,耐铝品种表现为较低的果胶含量、较高的果胶甲酯化度,而OGA参与对豌豆根尖果胶含量、果胶PME活性的调控,通过对Ps WAK家族鉴定及转录组数据分析发现,OGA参与Ps WAKs表达的调控,说明OGA对豌豆耐铝性的调控可能与WAK及果胶代谢有关。

关键词：豌豆铝毒害耐铝性寡聚半乳糖醛酸细胞壁关联蛋白激酶

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一氧化氮对桉树耐铝性的调控作用及其机理

一氧化氮对桉树耐铝性的调控作用及其机理

作者：刘冰广西大学

学位级别：硕士

桉树(Eucalyptus)是热带亚热带地区极为重要的速生造林树种,是我国南方战略木材储备的纤维原料重要材种。然而,我国南方省区酸性土壤分布较广,当土壤p H<5时,土壤中的铝元素被溶解成具有生物毒性的Al,从而对植物产生毒害作用。在应答植... 详细信息

桉树(Eucalyptus)是热带亚热带地区极为重要的速生造林树种,是我国南方战略木材储备的纤维原料重要材种。然而,我国南方省区酸性土壤分布较广,当土壤p H铝元素被溶解成具有生物毒性的Al,从而对植物产生毒害作用。在应答植物逆境胁迫中一氧化氮(NO)作为关键信号分子起重要的调控作用,但关于NO处理对桉树耐铝性的调控作用及其在耐铝性中的缓解生理机制尚少见研究报道。本论文以4种桉树幼苗(巨桉Eucalyptus grandis、尾叶桉***、圆角桉***、尾巨桉***×***)为实验材料,围绕不同铝处理时间下四种桉树耐铝性的强弱关系、铝诱导的NO早期猝发及其与耐铝性的关系、外源NO处理对桉树抗氧化酶系统,抗坏血酸-谷胱甘肽循环(As A-GSH)的影响及其与耐铝性的关系等方面进行研究。研究结果如下:(1)铝胁迫下尾叶桉和尾巨桉通过减少对铝的富集以及提高抗氧化酶活性,表现出比巨桉和圆角桉更高的耐铝性。(2)四种桉树叶片NO对铝胁迫的响应时间截然不同。巨桉和尾巨桉在铝胁迫4h,尾叶桉在铝胁迫8h,圆角桉在铝胁迫24h出现NO的猝发现象。其中巨桉和尾叶桉NO的早期猝发来源于一氧化氮合酶(NOS),圆角桉源于硝酸还原酶(NR),而尾巨桉NO的来源与NOS、NR活性以及其他非酶促途径有关。铝诱导的NO早期猝发主要通过提高桉树抗氧化酶活性缓解铝胁迫,而添加NOS和NR抑制剂四种桉树的抗氧化酶活性均产生不同程度的抑制作用。(3)适量的外源NO浓度(50μmol·L至200μmol·L)可通过提高桉树渗透调节物质含量和抗氧化酶活性,降低MDA含量,清除体内的ROS从而提高桉树对铝胁迫的适应能力。而NO浓度过高(≥800μmol·L)会对桉树产生胁迫作用。(4)铝胁迫下4种桉树的耐铝性存在差异性,导致巨桉、尾叶桉和圆角桉这三种桉树本身的耐铝性差异可能与它们本身适应性的进化历史有关,尾巨桉作为尾叶桉和巨桉的杂交种,具有与其母本物种(尾叶桉)相似的特性,遗传了母本抗铝胁迫能力。一氧化氮对于敏感型桉树的耐铝性有较强的提升作用,对耐受型桉树的耐铝性提升不明显,最终在NO的作用下四种桉树的抗铝性趋于一致。(5)外源NO可以提高铝胁迫下桉树幼苗叶片抗坏血酸-谷胱甘肽循环中关键酶的活性,促进体内As A和GSH循环再生,维持细胞氧化还原动态平衡,增强其对氧化胁迫的耐性。(6)外源NO处理下,尾叶桉清除ROS路径最多,其次是圆角桉和尾巨桉,巨桉最少,这可能也是四种桉树耐铝差异明显的原因之一。综上所述,本研究对4个不同品种桉树的耐铝能力进行了综合评价,筛选出耐铝型和铝敏感型品种。并且,添加外源NO均能提高桉树的耐铝能力,揭示了桉树耐铝性强弱的原因,这为将来桉树耐铝性研究提供了重要依据。

关键词：铝胁迫桉树耐铝性一氧化氮抗氧化系统

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不同品种大豆耐铝性的FTIR分析研究

光谱学与光谱分析 2009年第2期29卷 372-377页

作者：张争艳刘鹏陈微微陈传奇贾佳浙江师范大学植物学实验室浙江金华321004

利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）法测定了2个不同耐铝性大豆品种在不同浓度铝处理下根、茎、叶的红外光谱。通过对各谱图的比较分析发现,除928-1200 cm^-1区域的FTIR差异比较明显外,未经处理的2个品种大豆红外光谱基本相似。而铝处理后... 详细信息

利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）法测定了2个不同耐铝性大豆品种在不同浓度铝处理下根、茎、叶的红外光谱。通过对各谱图的比较分析发现,除928-1200 cm^-1区域的FTIR差异比较明显外,未经处理的2个品种大豆红外光谱基本相似。而铝处理后2个品种大豆根、茎、叶的红外吸收峰形及峰值均与对照有较大的区别,且随铝浓度升高其FTIR区别越为明显。此外,结果表明浙春3号（铝敏感品种）的变化幅度比浙春2号（铝耐性品种）更为明显,这说明铝敏感大豆在铝胁迫下物质代谢受到了较大的影响。因此,采用FTIR法鉴别大豆不同耐铝性能够提供较为准确的结果,具有广泛的应用前景。

关键词：傅里叶变换红外光谱大豆耐铝性

地上部生长性状指标在小麦耐铝性筛选中的应用

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浙江大学学报（农业与生命科学版） 2002年第3期28卷 260-266页

作者：林咸永朱炳良章永松罗安程陶勤南浙江大学资源科学系浙江杭州310029 浙江省龙游县农业局浙江龙游324400

在大容积溶液培养和小盆钵土培试验中采用地上部生长性状和根系生长性状指标对小麦基因型进行了耐铝性筛选。结果表明 ,供试的 2 4个基因型的耐铝性存在极显著的差异。无论是相同或不同的筛选方法 ,地上部耐性指数如相对株高和相对地上... 详细信息

在大容积溶液培养和小盆钵土培试验中采用地上部生长性状和根系生长性状指标对小麦基因型进行了耐铝性筛选。结果表明 ,供试的 2 4个基因型的耐铝性存在极显著的差异。无论是相同或不同的筛选方法 ,地上部耐性指数如相对株高和相对地上部干重与根系耐性指数如相对根长和相对根系干重均呈极显著的正相关。根系耐性指数的 SD、CV及分布范围较大 ,区分不同基因型耐铝性差异的灵敏度较高。地上部耐性指数的 SD、CV及分布范围较小 ,反映基因型间耐铝性差异的灵敏度相对较低 ,但地上部也可作为可靠的耐铝性筛选指标。地上部生长性状指标尤其是株高不仅测定快速、容易 ,而且可以无损伤地测定而不影响后续研究的进行 ,可用于大规模的种质筛选或育种项目中。所采用的 2种筛选方法能克服传统筛选方法如小体积溶液培养、土培和田间试验的繁琐、费时和筛选效率低的缺点 ,具有快速简便 ,一次可筛选较多样本 ,且条件易于控制等优点 ,因而大大地提高了筛选的可靠性和筛选效率。

关键词：地上部生长性状指标小麦耐铝性筛选应用

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普通荞麦资源的耐铝性研究

广西植物 2008年第2期28卷 201-205,196页

作者：潘守举陈庆富冯晓英谭永强贵州师范大学生物技术与工程学院植物遗传育种研究所贵阳550001

利用小容器溶液培养法对耐铝性鉴定条件和52份普通荞麦栽培品种资源的耐铝性进行了研究。结果发现普通荞麦耐铝性鉴定的适宜条件为发芽种子于500μmol/LAlCl3溶液(pH4.5)处理3d,以发芽种子在这三天内的根伸长量衡量耐铝性程度。在该处... 详细信息

利用小容器溶液培养法对耐铝性鉴定条件和52份普通荞麦栽培品种资源的耐铝性进行了研究。结果发现普通荞麦耐铝性鉴定的适宜条件为发芽种子于500μmol/LAlCl3溶液(pH4.5)处理3d,以发芽种子在这三天内的根伸长量衡量耐铝性程度。在该处理条件下,普通荞麦不同品种间的耐铝性有显著差异。其中,陕西大红花甜荞品种、日本大粒荞、织金红花甜荞的耐铝毒胁迫能力最强,值得在荞麦耐铝性育种和耐铝机制研究中利用。

关键词：普通养麦耐铝性发芽种子

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钙和6-BA对绿豆幼苗耐铝性的影响

南京农业大学学报 1999年第1期22卷 6-10页

作者：萧凤迴沈振国冯剑亚管红英云南农业大学生物技术系南京农业大学农业部作物生长调控重点开放实验室

通过３个不同的实验研究了Ａｌ胁迫条件下Ｃａ对绿豆幼苗上胚轴的生长、电解质渗漏率、丙二醛（ＭＤＡ）含量、Ａｌ含量及多胺积累的影响。结果显示，Ａｌ处理明显抑制上胚轴的生长，增加其电解质渗漏率和ＭＤＡ含量，降低Ｃａ含量和Ｓ... 详细信息

通过３个不同的实验研究了Ａｌ胁迫条件下Ｃａ对绿豆幼苗上胚轴的生长、电解质渗漏率、丙二醛（ＭＤＡ）含量、Ａｌ含量及多胺积累的影响。结果显示，Ａｌ处理明显抑制上胚轴的生长，增加其电解质渗漏率和ＭＤＡ含量，降低Ｃａ含量和ＳＯＤ活性，诱导多胺特别是腐胺的积累；增加钙的供应可以减轻Ａｌ对植物的毒害，降低电解质渗漏率、ＭＤＡ和Ａｌ含量，提高Ｃａ含量和ＳＯＤ活性；而外加６－ＢＡ对上胚轴的生长没有影响。表明Ｃａ缺乏是Ａｌ毒害机理之一。

关键词：钙 6-BA 绿豆耐铝性幼苗

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栽培稻与高州普通野生稻耐铝性的比较研究

中国农业科学 2010年第4期43卷 661-669页

作者：傅雪琳陈伟栋盘春辉冯俊豪刘向东卢永根华南农业大学农学院/广东省植物分子育种重点实验室

【目的】研究栽培稻品种耐铝性及高州普通野生稻耐铝性的特点,明确供试品种中的耐铝品种和铝敏感品种,以及野生稻中的耐铝材料,为定位来自高州普通野生稻的耐铝基因奠定材料基础。【方法】以Al3+浓度为25、50和100μmol·L-1的简单钙溶... 详细信息

【目的】研究栽培稻品种耐铝性及高州普通野生稻耐铝性的特点,明确供试品种中的耐铝品种和铝敏感品种,以及野生稻中的耐铝材料,为定位来自高州普通野生稻的耐铝基因奠定材料基础。【方法】以Al3+浓度为25、50和100μmol·L-1的简单钙溶液处理1d后的苗期种子根或野生稻离蘖茎新生根相对根伸长量(relative root elongation,RRE)的大小评价材料的绝对耐铝性,以各材料的RRE与耐铝性对照品种日本晴的RRE之比作为相对根伸长比衡量材料的相对耐铝性。【结果】供试品种间、不同Al3+浓度、不同处理时间对水稻种子根相对根伸长量RRE的影响均存在显著差异(P耐铝品种;以Al3+浓度为50μmol·L-1的简单钙溶液处理1d后的RRE为指标衡量不同基因型材料的耐铝性是可靠的。广东高州普通野生稻种子根在Al3+浓度为50μmol·L-1简单钙溶液处理1d后RRE值表明,材料之间的耐铝性存在极显著差异(P耐铝性材料。与栽培稻耐铝对照品种日本晴相比较,以50μmol·L-1Al3+浓度的简单钙溶液处理1d后RRE值大于日本晴(RRE=0.6198)的供试野生稻有37个编号(GZW020的RRE最大,为1.8730)。对高州普通野生稻离蘖茎新生根以Al3+浓度为50μmol·L-1溶液处理1d后RRE的比较,发现RRE≥0.50的耐铝性材料有13个。相关性分析表明,相同编号的野生稻其种子根RRE和离蘖茎新生根的RRE之间具有极显著的相关性(R=0.76012,P=0.0041)。认为高州普通野生稻材料蕴藏有耐铝的基因,随后在以栽培稻铝敏感品种华粳籼74为受体、耐铝野生稻GZW087为供体的BC3F2世代19个株系的耐铝性检测中发现2个株系具有耐铝性,表明来自野生稻亲本的耐铝性传递到了回交后代。【结论】水稻品种间耐铝性存在显著差异,广东高州普通野生稻有丰富的耐铝特性,这为定位其耐铝基因及创新水稻耐铝资源奠定了重要的材料基础。

关键词：栽培稻(Oryza sativa L.) 普通野生稻(O.rufipogon) 耐铝性相对根伸长量(relative root elongation,RRE)

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转柠檬酸合成酶基因苜蓿耐铝性研究

中国农业科学 2010年第16期43卷 3461-3466页

作者：甘智才陈东颖张丽玉永雄西南大学重庆高校草食动物工程研究中心/牧草与草食家畜重点实验室

【目的】通过对渝苜1号转柠檬酸合成酶(CS)基因和对照株的根尖进行耐铝性试验,旨在找到转基因苜蓿耐铝性的适宜条件,明确转基因株较对照株表现出来的耐铝效果。【方法】以对照株和转CS基因4号苜蓿为材料,设计0、5、15、30和50μmol·L-1... 详细信息

【目的】通过对渝苜1号转柠檬酸合成酶(CS)基因和对照株的根尖进行耐铝性试验,旨在找到转基因苜蓿耐铝性的适宜条件,明确转基因株较对照株表现出来的耐铝效果。【方法】以对照株和转CS基因4号苜蓿为材料,设计0、5、15、30和50μmol·L-15个氯化铝浓度梯度,每个处理3个重复,测量前3d根尖的伸长情况。【结果】在5个氯化铝浓度下,对照株和转基因株在第1天的根尖伸长都显著的高于第2天和第3天;转基因株第2天在15、30和50μmol·L-13个氯化铝浓度下的根尖伸长显著高于第3天,而对照株的根尖在第2天和第3天基本停止伸长。随着铝浓度升高,根尖伸长受阻越严重。对照株在15μmol·L-1铝处理的第1天根尖还能基本正常伸长,但在第2天即使5μmol·L-1铝处理,根尖伸长已严重受阻,这说明对照株耐铝浓度低于15μmol·L-1。而转基因株当氯化铝浓度达到30μmol·L-1时,根尖伸长才开始明显受阻(P耐铝条件为氯化铝浓度15-30μmol·L-1,处理2d;转基因苜蓿相对于对照株表现出明显的耐铝性。

关键词：苜蓿转基因柠檬酸合成酶耐铝性