小麦对高盐胁迫的耐受性研究——徐海沙
- 格式:doc
- 大小:426.00 KB
- 文档页数:10
小麦品种间耐盐性的遗传分析随着海水倒灌和气候变化的不断加剧,土地的盐碱化问题愈发突出。
而小麦作为我国重要的农作物之一,面临盐碱地的适应问题,成为了当前研究的热点。
小麦品种间耐盐性的遗传分析,则是该领域内一个重要的研究方向。
一、小麦品种间耐盐性的差异小麦对盐分的耐受力因品种不同而异。
一些耐盐品种在高盐条件下仍然能保持较好的生长状况,而一些沙质耕地上栽培的小麦品种对盐碱度高的土地却显得无能为力。
因此,探究小麦品种间的耐盐性差异是耐盐育种的重要前提。
二、耐盐性的遗传性小麦的耐盐性既包括遗传因素,也包括环境因素。
经过许多研究现场表明,小麦的耐盐性遗传性较高,与耐盐品种的遗传基础密切相关。
与此同时,很多耐盐性状是由多个基因共同控制的,这增加了耐盐育种的难度。
三、耐盐相关基因的筛选在探究耐盐性的遗传性的同时,寻找耐盐相关基因也逐渐成为了许多研究者共同关注的方向。
2016年研究人员通过建立高盐条件下小麦差异表达基因谱,筛选出12个耐盐相关基因。
又有研究表明,小麦的耐盐性与根部离子采集、转运和调节有关。
因此,针对小麦耐盐基因,如调控根部离子平衡的SOS1基因、ABF转录因子、BARE3基因、MYB转录因子等,也成为了研究热点。
四、遗传工程在耐盐育种中的应用近年来,遗传改良在育种中的应用逐渐普及,并引起了广泛关注。
这种方法通过转基因技术,使得小麦的耐盐相关基因得到了增强,从而在盐碱土壤上更好地生长和产量。
当前,农业界在耐盐育种方面展开了大量的实验。
例如利用OsAKT1水稻基因进行小麦转化,通过增强小麦根系的离子平衡调控,提高了小麦的耐盐性和产量。
总之,研究小麦品种间耐盐性的遗传分析,不仅能够为耐盐育种提供科学依据和技术支持,还能为了解小麦遗传变异规律和遗传育种的理论完善做出贡献。
小麦耐盐性研究及其在盐碱地改良中的应用盐碱地是指土壤中盐分和碱性物质含量过高,使得土壤失去了良好的农业生产能力的土地。
盐碱地广泛分布于全球各地,严重制约了农作物的生长和农业发展。
为了解决这一问题,科学家们开始研究植物对盐碱环境的适应能力,特别是小麦耐盐性的研究。
小麦作为全球主要的粮食作物之一,对盐碱地的适应能力具有重要的意义。
传统上,农民往往通过排水的方式来改良盐碱地,这种方式有时效果不明显且成本高昂。
因此,研究小麦的耐盐性并利用其在盐碱地改良中的应用,成为解决盐碱地问题的一种可行途径。
1. 小麦耐盐性研究1.1 盐害机制的研究小麦在盐碱地生长过程中,会受到盐胁迫的影响,造成生长发育受阻、产量减少甚至死亡。
科学家们通过研究小麦的生理生化过程,探索了其耐盐性形成的机制。
例如,研究发现小麦根系发达,具有较高的盐排泄能力,能够减少土壤中盐分对植株的侵害。
1.2 基因研究近年来,研究人员发现小麦中存在一些与耐盐性相关的基因。
通过基因工程技术,可以将这些耐盐基因导入到其他普通小麦品种中,提高其耐盐性。
这为培育耐盐性强的小麦品种提供了新的途径。
2. 小麦在盐碱地改良中的应用2.1 耐盐性品种选育通过对小麦耐盐性的研究,科学家们培育出了一系列耐盐性品种。
这些品种在盐碱地上具有较强的适应能力,不仅能够正常生长发育,还能够取得较好的产量。
将这些耐盐性品种推广种植,可以有效改良盐碱地,提高农作物产量。
2.2 生物修复除了选育耐盐性品种外,科学家们还发现一些能够生长在盐碱地上的植物,称为盐生植物。
这些植物在生长过程中能够吸收土壤中的盐分,将其积累在植体内部,并逐渐改善盐碱地环境。
通过引入盐生植物,可以实现盐碱地的生物修复,为后续种植作物创造良好的土壤条件。
2.3 改良技术除了植物本身的改良,科学家们还提出了一些改良盐碱地的技术。
例如,利用覆膜技术可以降低土壤表面的蒸发,减少土壤中盐分的积累。
此外,还可以借助化学物质改良土壤的物理性质,提高土壤的水分保持能力,减少盐碱地的发生。
中国生态农业学报(中英文) 2021年4月 第29卷 第4期Chinese Journal of Eco-Agriculture, Apr. 2021, 29(4): 762-770* 广东省重点领域研发计划项目(2019B020219003)和国家自然科学基金(32001410)资助 ** 通信作者: 王晓冬, 主要研究方向为植物生理信号检测。
E-mail: wangxd@ 董宏图, 主要研究方向为植物离子吸收与养分利用。
E-mail: donght@ 收稿日期: 2020-08-11 接受日期: 2020-09-23* This study was supported by the Key-Area Research and Development Program of Guangdong Province (2019B020219003), and the National Natural Science Fundation of China (32001410).** Corresponding author, E-mail: wangxd@DOI: 10.13930/ki.cjea.200664董宏图, 解超杰, 侯佩臣, 李爱学, 王晓冬. 高盐胁迫下小麦幼苗离子吸收动态及耐盐性筛选[J]. 中国生态农业学报(中英文), 2021, 29(4): 762-770DONG H T, XIE C J, HOU P C, LI A X, WANG X D. Dynamic of ionic absorption and salt tolerance screening in wheat seedling under salt stress[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2021, 29(4): 762-770高盐胁迫下小麦幼苗离子吸收动态及耐盐性筛选*董宏图1, 解超杰2, 侯佩臣1, 李爱学1, 王晓冬1**(1. 北京农业智能装备技术研究中心 北京 100097; 2. 中国农业大学农学院 北京 100193)摘 要: 耐盐能力评价是小麦引种、筛选和育种的研究基础。
盐分胁迫对小麦发芽率的影响摘要:盐碱化土壤导致土地产出率低,农业综合生产能力严重不足,种植耐盐小麦既有生产效益,又有改良土壤盐渍化作用。
小麦品种本身的高生长率与品种的耐盐能力呈正相关。
盐胁迫条件下高生长率稀释了盐分,减轻盐害,当土壤盐分超过一定限度时,小麦生长受到抑制,这就是盐分胁迫对小麦造成的盐害,轻则生长发育受到影响,重则造成小麦死亡。
本文将探讨盐分胁迫对小麦种子发芽的影响。
关键词:小麦发芽率盐分胁迫盐溃土的分布非常广泛,据联合国科教文组织和粮农组织不完全统计,世界盐溃土面积为l×l09hm2,亚洲约为3.99×l08hm2,这些盐溃土约占世界土地总面积的10%。
盐分是影响植物生长和产量的一个重要环境因子,高盐会造成植物减产或死亡。
周丽霞等研究了盐分含量对不同秋眠性苜蓿出苗与生长的影响,发现在土壤含盐量0-0.8%范围内其出苗率、成活率、株高、根长、鲜重等随土壤含盐量的增加而下降[1]。
王宝山等发现高粱受Nacl胁迫后其地上部分生长抑制大于根,其他研究者的结果与之一致[2-4],且还发现地上部分器官受盐分胁迫的程度不一样。
Y W.Yang等研究了高粱属植物栽培高粱和约翰逊草对氯化钠的整株反应,结果表明两者的叶片数、鲜、干重、叶面积等均低于未受盐胁迫的对照植株。
盐碱化土壤导致土地产出率低,农业综合生产能力严重不足[5-7] 、成为制约农民增收的主要因素。
种植耐盐小麦既有生产效益,又有改良土壤盐渍化作用。
Mass E V等[7]指出,在同一条件下,小麦品种本身的高生长率与品种的耐盐能力呈正相关。
盐胁迫条件下高生长率稀释了盐分,减轻盐害,当土壤盐分超过一定限度时,小麦生长受到抑制,这就是盐分胁迫对小麦造成的盐害,轻则生长发育受到影响,重则造成小麦死亡。
因此,研究土壤盐分胁迫对小麦的影响及其缓解措施悬当今盐土农业发展的重要研究课题之一。
1材料与方法1.1试验材料饱满小麦种子若干,花盆6个,珍珠岩、陶粒等基质,4%NaCl溶液。
小麦耐盐性遗传改良技术的研究与开发概述随着气候变化和海平面上升,土地盐碱化已成为制约农业发展的主要问题之一。
在这种情况下,耐盐性强的作物品种成为农业发展的重点研究方向之一。
小麦是我国主要粮食作物之一,因此小麦耐盐性遗传改良技术的研究和开发显得尤为重要。
小麦耐盐性的现状除非生长在盐碱地区,否则大多数小麦品种在面临高盐环境时会出现生长减缓、光合作用变差、叶片脱水和细胞变形等现象,最终导致产量降低。
根据目前的研究,目前饲料、生物质和生物酒精生产的转基因小麦具有良好的耐盐性。
但是,转基因技术在我国仍受到一定的限制,因此更多的研究力量被投入到小麦耐盐性遗传改良技术的研究和开发中。
小麦耐盐性遗传改良技术的发展1.遗传多样性的研究小麦品种的遗传多样性是研究和开发小麦耐盐性的关键因素之一。
研究表明,细胞质遗传、染色体改变和DNA分子遗传变异是影响小麦耐盐性的主要原因。
在华北地区,研究人员通过分析小麦品种的地理分布、形态、生物学性状和分子标记等方面的信息,建立了小麦遗传多样性数据库,为后续小麦耐盐性遗传改良技术的研究提供了重要的数据支持。
2.遗传改良策略的研究在小麦耐盐性的遗传改良中,采用的主要策略包括背景遗传改良、基因定位和基因克隆技术等。
目前,进行小麦背景遗传改良主要采用杂交和配对选择等方法;基因定位主要通过构建高密度遗传图谱和QTL(定量性状基因)分析等手段实现;而基因克隆技术目前在小麦耐盐性研究中仍处于较初级阶段。
3.作物生理生化机制研究小麦耐盐性遗传改良的最终目标是解析和利用作物在高盐环境中适应的生理生化机制。
细胞膜对盐胁迫的响应是小麦耐盐性遗传改良的重要研究方向之一。
目前,已经确定了许多涉及离子转移和代谢途径的基因和生物分子,这些研究成果为深入研究小麦耐盐性的分子机制提供了基础。
小结小麦耐盐性遗传改良技术的开发是解决盐碱化对农业生产的影响、提高粮食生产效益的关键之一。
通过研究小麦品种的遗传多样性、制定合适的遗传改良策略以及深入研究小麦的生理生化适应机制等方面的工作,可以为小麦耐盐性的遗传改良提供有益的支持和新思路。
第1篇一、实验目的为了探究盐胁迫对不同小麦品种萌发生长及光合特性的影响,本研究选取了百农207、中麦22、临汾138、济麦27四个小麦品种作为试验材料,采用水培方法,分别用浓度为50 mmol/L和100 mmol/L的NaCl溶液进行胁迫,观察并分析种子萌发过程中发芽率和发芽势,以及幼苗的苗质量、根质量、苗长、根长及光合速率及其相关参数。
二、实验材料与方法1. 实验材料:百农207、中麦22、临汾138、济麦27四个小麦品种的种子。
2. 实验方法:(1)水培:将种子浸泡在水中24小时,然后均匀地放入水培盘中,每个品种设置三个重复。
(2)盐胁迫:将水培盘分别加入50 mmol/L和100 mmol/L的NaCl溶液,对照为等量蒸馏水。
(3)观察指标:发芽率、发芽势、苗质量、根质量、苗长、根长、光合速率、叶片蒸腾速率、气孔导度、气孔限制值、胞间二氧化碳浓度、瞬时水分利用率。
(4)数据分析:采用SPSS软件对数据进行统计分析,采用Duncan多重比较法进行差异分析。
三、实验结果与分析1. 盐胁迫对种子萌发的影响(1)发芽率:随着盐胁迫浓度的增加,四个小麦品种的发芽率均显著降低,其中50 mmol/L的NaCl溶液对发芽率的影响较小,100 mmol/L的NaCl溶液对发芽率的影响较大。
(2)发芽势:与发芽率相似,四个小麦品种的发芽势也随着盐胁迫浓度的增加而降低,其中50 mmol/L的NaCl溶液对发芽势的影响较小,100 mmol/L的NaCl溶液对发芽势的影响较大。
2. 盐胁迫对幼苗生长的影响(1)苗质量:在低浓度盐胁迫下,四个小麦品种的苗质量差异不显著;在高浓度盐胁迫下,四个小麦品种的苗质量均显著降低,其中济麦27的苗质量降低幅度最大。
(2)根质量:与苗质量类似,四个小麦品种的根质量在低浓度盐胁迫下差异不显著;在高浓度盐胁迫下,四个小麦品种的根质量均显著降低,其中济麦27的根质量降低幅度最大。
盐胁迫对小麦幼苗根系生长的影响张军;吴秀宁;王新军【摘要】To explore the effects of salt stress on root growth of Lanhei wheat at its seedling stage, 2 wheat cultivars, Lanhei wheat and Xiaoyan15, were used to measure the indexes of root growth, protective enzyme activities, plasma membrane oxidation and root vigor in wheat root under the condition of Hoagland nutrient solution. The results showed that maximum root length, root volume, root dry weight and root shoot ratio decreased as salt stress increased. While the SOD activity, POD activity, conductivity and MDA content increased at different degrees. Both the 2 cultivars had resistance to salt stress, compared with Xiaoyan15, Lanhei wheat had a relatively higher tolerance.%为明确盐胁迫对小麦幼苗根系生长的影响,以兰黑粒和小偃15为材料,水培条件下分析了NaCl胁迫对小麦根系生长、保护酶活性、质膜氧化程度及根系活力的影响。
结果表明:最大根长、根体积、根干重和根冠比随着盐胁迫强度的增加呈下降趋势;根系超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、相对电导率和丙二醛(MDA)含量不同程度地增加;2个供试品种均有一定的抗盐能力,兰黑粒小麦抗盐性相对较强。
中央民族大学生命与环境科学学院植物生理学综合性设计实验报告2012年5月29日小麦对高盐胁迫的耐受性研究徐海沙摘要:目的了解逆境对植物的伤害作用;了解植物适应逆境的生理调节;掌握逆境对植物伤定程度的测定方法;掌握植物适应逆境的一些生理指标的测定方法。
方法烘干法:根据相对含水量测植物水份含量;相对电导率:根据植物外渗液电导率推测细胞膜通透性;脯氨酸含量的测定:通过测定脯氨酸含量来检测植物的渗透调节。
结果植物水分饱和亏与受到的胁迫程度成线性关系;相对电导率数据弥散分布;脯氨酸含量与胁迫程度成对数关系。
结论植物失水程度与受到的胁迫程度成正相关;相对电导率与胁迫程度没有关系;脯氨酸含量的增加量随胁迫程度增强而减小。
关键词:高盐胁迫、含水量、电导率、脯氨酸、植物生理Research of the reaction of wheat in high salt stressXu HaishaAbstract:Objective Understand the role of plant adversity damage; Understand the plants to meet adversity physiological regulation; Master degree of plant will hurt adversity determination method of; Master plant to meet adversity some physiological indexes of the measurement method of the. Methods Drying method: according to the relative water content of plant water content; Relative electric conductivity: according to the plant cell membrane permeability that drainage conductivity; Proline content determination of: through the determination of proline content to detect plant osmotic regulation.Results Plant water saturation and the deficit by stress level of a linear relationship between; Relative electric conductivity dispersion distribution data; Proline content and degree of stress in several relations. Conclusion Plant water loss by the degree of stress with a positive correlation degree; Relative electric conductivity and stress level no relationship; Proline content increase and decrease with the stress level enhancement.Keywords: Salt stress,Water content, conductivity, proline,Plant physiology前言【研究背景】高盐是限制农作物生长的主要胁迫环境。
据统计,全世界约有10x10shm的农业土地发生了盐演化,次生盐渍化也日趋严重,对农业的威胁成为一个全球性的问题。
研究植物的抗盐性、筛选耐盐农作物、改良土壤盐渍化是世界性的研究热点。
盐胁迫改变植物一系列的生理生化过程,破坏植物组织和细胞的结构功能,抑制植物的生长发育,如干扰植物组织和细胞的离子平衡、减少叶绿素质量分数、抑制植物光合作用等。
盐胁迫也可使植物体内活性氧积累,启动膜脂过氧化,导致细胞膜结构和蛋白的损伤。
一些农作物有很强的耐盐性,能在高盐环境中保持高产。
研究这些农作物对盐胁迫的适应性,揭示植物的抗逆机理,将对解决世界范围的高盐问题具有重要意义。
【研究原理】在不良条件下, 由于植物细胞质膜的损伤引起透性增大, 使细胞对内含物失去控制,电解质大量外渗,外渗液的电导值增大,所以电导法测定细胞质膜透性已作为抗逆指标,目前在作物抗旱研究方面已被广泛应用。
盐胁迫情况下,植物为缓解体内水分亏缺,维持细胞的正常生理代谢,细胞通过渗透调节,以降低胞内水势,从而保证正常的水分供应.细胞一方面从外界吸收无机离子以降低细胞的渗透势,另一方面还合成许多有机物质作为渗透调节剂,进一步降低细胞水势,使细胞质浓度增加,渗透式降低,便于植物吸收水分,从而保证了植物生理活动的需要。
盐胁迫下,植物细胞中常积累一些小分子有机物质,如脯氨酸,甜菜碱,糖醇等和多种无机盐离子,以维持较高的细胞质渗透势,从而保证植物在高浓度盐胁迫下吸水,维持细胞正常的生理功能.这些物质不仅可以维持细胞的膨压,而且还能稳定细胞质中酶分子的活性结构,保护其不受盐离子的直接伤害。
脯氨酸既是细胞质的渗透调节物质,又是酶和细胞结构的保护剂及自由基清除剂,在植物的抗性生理中起到重要作用.盐胁迫下脯氨酸积累的积极作用为:一方面,作为渗透调节剂减轻盐胁迫对植物的渗透胁迫;另一方面,脯氨酸合成需消耗大量NADPH,NADP+再生,从而减轻活性氧损。
在植物的组织、器官和全株实验中证明脯氨酸积累与抗渗透胁迫呈显著的正相关。
【研究目的】了解逆境对植物的伤害作用;了解植物适应逆境的生理调节;掌握逆境对植物伤定程度的测定方法;掌握植物适应逆境的一些生理指标的测定方法。
1.材料和方法1.1 实验试剂、器皿及仪器试剂:NaCl溶液(梯度为0、0.05、0,1、0,2、0.4、0.8 mol/L)脯氨酸标准母液;茚三酮试剂;80% 乙醇;石英砂;人造沸石;活性碳;冰醋酸器皿:剪刀、试管及试管架、试管、吸水管仪器:电导率仪、电子天平、分光光度计、电炉、铝锅、20mL刻度试管、刻度吸管、记号笔、吸水纸适量1.2 实验材料播种若干天的小麦苗18盆1.3试验步骤1.3.1逆境类型:高盐(NaCl溶液浇灌)的制备1.3.2盐处理浓度NaCl浓度为0、0.05、0.1、0.2、0.4、0.8 mol/L,每种浓度三盆作为三个平行,实验前一周开始进行盐胁迫处理,每日浇灌一次,连续一周。
1.3.3测定指标①水分含量:烘干法实验方法:将处理的每组10棵小麦苗用蒸馏水洗干净,再用吸水纸将水分吸干,剪成适量大小,称量其约1g鲜重Wf,再将该材料浸入蒸馏水并于4℃冰箱中数小时至恒重(12h以上),将材料从水中取出,迅速的吸去材料表面的水分,称其饱和鲜重Wfs,而后将上述材料一信封中105℃杀青1h,在于60℃烘干至恒重(在其过程中,每隔30min测量一次,直至质量不再变化为止)称量其干重Wd。
数据处理:衡量实验水分含量的指标自然含水量(WC)=(Wf-Wd)/Wf × 100%相对含水量(RWC)=(Wf-Wd)/(Wfs-Wd)× 100%水分饱和亏(WSD)=1-RWC②逆境对植物的伤害:相对电导率实验方法:取植物根系,自来水洗净,蒸馏水冲洗干净,吸干表面水分。
秤取1g,剪成长约1cm 小段。
将材料装到30ml指形管内,加入去离子水15ml,每隔几分钟震荡一次,室温放置90min。
测电导率R1。
将指形管沸水浴20min(注意加盖防止水分蒸发),以充分杀死植物组织,取出放入自来水中冷却至室温,测电导率R2。
数据处理:相对电导率=R1÷R2×100%③脯氨酸含量的测定(1)脯氨酸标准曲线制作:用100 μg/ml脯氨酸配制成0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10μg/ ml的标准溶液。
取标准溶液各2ml,加2ml 3%磺基水杨酸、2ml冰醋酸和4ml 2.5%酸性茚三酮试剂于具塞试管中,置沸水浴中显色1h,冷却后加入4ml甲苯,盖好盖子于漩涡仪上震荡0.5min,期间间歇开盖放气。
静置分层,吸取上层红色甲苯相,于波长520nm处测定OD值,以OD值为纵坐标,脯氨酸质量浓度(μg/ml)为横坐标绘制标准曲线。
(2)测定样品的脯氨酸含量提取脯氨酸:分别称取叶子,每种处理各取三份,每份 0.5g 。
剪碎,用3%磺基水杨酸研磨提取,磺基水杨酸最终体积为5ml,匀浆液转入离心管中沸水浴10min,冷却后,3000r/min离心10min,上清液待测。
除去干扰的氨基酸:向提取液中加入约 0.4g 的人造沸石和 0.2g 活性碳,强烈振荡 5 分钟,过滤,滤液备用。
脯氨酸含量的测定:分别吸取上述提取液 2mL 于刻度试管中,加入2ml水,再加入冰乙酸2ml,和4ml 2.5%酸性茚三酮,沸水浴中显色1h,加入4ml甲苯,震荡30秒,静置片刻,冷却后在分光光度计测 520nm 处各样品的光密度,从标准曲线上查出每毫升被测样品液中脯氨酸的含量。
样品中脯氨酸含量的计算 :脯氨酸含量 (μg/g)=(c x v/a)/w 或脯氨酸含量 (%)=[(c*v)/a]/w*10 6 ×100其中, C :由标准曲线上查得的脯氨酸微克数; v :提取液总体积( mL )a :测定液体积( mL ) w :样品重( g )2.结果2.1 水分含量测量结果不同盐浓度处理的小麦苗测得水分饱和亏结果如图1所示:图1不同盐浓度处理下的小麦苗水分饱和亏对所得数据进行单因素方差分析,在置信度99.95%下,NaCl浓度六个水平间有显著性差异。
对0至0.1mmol/L三个水平进行相同处理,统计结果无显著性差异。
植物含水量与胁迫浓度的关系如图2所示:图2 水分饱和亏与胁迫浓度的线性回归统计对0.1mol/L至0.8mol/L四组数据进行线性回归统计处理,得到R² = 0.986的线性回归方程,说明植物失水程度与受到的胁迫程度成正相关。
2.2相对电导率测定结果对所得原始数据进行单因素方差分析,置信度仅为99.5%下,结果仍显示该组数据间无显著性差异。
对每个浓度水平三组平行数据进行组内误差统计,计算得MSE=5.789,相对较小;对其进行组间误差分析,计算得MSA=1101.0378。
说明偶然误差较小,而系统误差较大。
本组实验由此得出结论:植物渗透液电导率不受到高盐胁迫的影响。
对0至0.05mol/L两组组数据同理将其忽略,经计算得0.1mol/L组数据为离群值舍去。