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不同紫花苜蓿杂交组合对冻害胁迫的生理响应

更新时间:2016-07-05

吉林省位于121°38′-131°19′ E,40°52′-46°18′ N,地处东北亚地区腹地,属温带季风性气候,土壤肥沃,全省大部地区年平均气温为3~5 ℃,年均活动积温为2 700~3 600 ℃·d[1],年均气温过低是导致吉林省紫花苜蓿(Medicago sativa)越冬率偏低的主要因素。紫花苜蓿是一种优质的多年生豆科牧草,具有适口性好,营养价值高等特点,在畜牧业中有举足轻重的地位[2]。冻害是影响植物产量和品质的非生物胁迫之一,外界环境温度过低会影响植物生长发育、生理和光合特性[3],植物体的生理生化指标也会随着冬季温度的降低而呈现不同的变化,植株的抗寒力也会逐步提高[4]。我国东北地区和广大山区冬季寒冷且持续时间长,引进筛选一些抗寒性强,适宜该区域种植的牧草种质资源,对该区域发展畜牧业、保护生态环境具有重要的意义[5]。为了研究紫花苜蓿在冻害胁迫下的生理特性变化规律,通过模拟冬季低温环境[6],设置抗寒锻炼阶段对紫花苜蓿进行冷冻处理,综合评价各个杂交组合的抗寒性,旨在筛选出适合高寒条件下生长的优质紫花苜蓿。

1 材料与方法

1.1 试验材料及处理

本研究以中国农业科学院北京畜牧兽医研究所提供的20个不同品种的紫花苜蓿为父本,吉林省农业科学院提供的MS-GN为母本构建的杂交组合,随机选择性状优良的父本10-7481、05-1215、11-8540、11-8502、05-11535的5个杂交组合为研究材料,并分别编号Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ进行冻害胁迫。试验地处吉林省长春市吉林农业大学,于2017年5月24日将营养土灭菌,每个育苗器内播种6粒种子,每个杂交组合各种3份,做好标记后移至HPG-400HX人工气候箱培养(光照12 000 lx,15 h,温度25 ℃,湿度75%;无光照,9 h,温度20 ℃,湿度75%),2周后,再移到实验室阳光充足的地方室温培养2周;将苗期苜蓿连同育苗器移栽至盛有相同营养土的花盆中,花盆高15 cm、口径10 cm,做好标记,培养30 d。

2017年7月24日开始进行抗寒锻炼:20 ℃/15 ℃(15 h/9 h)、15 ℃/10 ℃(15 h/9 h)、10 ℃/5 ℃(15 h/9 h)、5 ℃/5 ℃(15 h/9 h)、0 ℃/0 ℃(15 h/9 h);冷冻阶段:-15 ℃/-20 ℃(15 h/9 h);返青阶段:5/5 ℃解冻后,10 ℃/5 ℃(15 h/9 h)、15 ℃/10 ℃(15 h/9 h)、20 ℃/15 ℃(15 h/9 h)、25 ℃/20 ℃(15 h/9 h,培养7 d)观察返青数。同时以25 ℃/10 ℃(15 h/9 h)作为对照组;各阶段最后一天取样测定脯氨酸(Pro)、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)。

1.2 指标测定及方法

本研究所采用的试剂盒统一购买于南京建成生物工程研究所。

证明 (1) 因为当α=0时,Uα=U0={U⊆[0,1]2|[0]⊆U}={L×L},且UρG是上集,所以U0⊆UρG。对任意的(0,1], (1,0)Uα,其中

1.2.1 植物组织液的提取 称取0.150 0 g幼苗的新鲜叶片剪碎,加入0.05 mol·L-1、pH 7.8的磷酸缓冲液1.5 mL及少量的石英砂于研钵中研磨,移至2 mL离心管中,5 000 r·min-1、4 ℃下离心10 min,取上清液,用于指标测定。

1.2.2 SOD活性的测定 采用抽提法测定SOD活性[7]

1.2.3 MDA含量的测定 采用硫代巴比妥酸(TBA)比色法[7],使用试剂盒,测定532 nm下的OD值。

1.2.4 SS含量的测定 采用蒽酮比色法测定植物可溶性糖含量,在620 nm下比色,测定吸光度值[7]

其中,x=Tr(P-1Y)为相干斑矢量经MPWF后输出.可以看出,极化散射矢量s的MPWF输出可以分解为上述两部分的乘积.式(7)中τ1服从归一化Fisher分布,其PDF为[17]:

1.2.5 SP含量的测定 采用考马斯亮蓝G-250染色法测定,首先,用牛血清蛋白制作标准曲线;其次,吸取组织液0.2 mL,加入2 mL考马斯亮蓝G-250试剂,充分混匀,静置5 min后,在595 nm的波长下测定OD值,通过制作的标准曲线计算蛋白质含量。

1.2.6 Pro含量的测定 采用酸性茚三酮法测定Pro含量[7]

1.3 综合评价方法

采用Fuzzy数学中隶属函数法进行综合评判[8-10]

与抗寒性呈正相关的参数SP、SS、SOD、Pro采用公式:

(1)

与抗寒性呈负相关的参数MDA采用公式:

(2)

式中:Xijk表示第i个品种第j个处理下的第k个指标的测定值;U(Xijk)表示第i个品种第j个处理下的第k个指标的隶属度,且U(Xijk)∈[0,1];XminXmax表示测定值中的最小值和最大值。

1.4 数据处理

试验所得数据均采用Excel作图,SPSS 18.0统计软件分析。

2 结果与分析

2.1 返青情况

经过低温胁迫,植物解冻恢复生长7 d后的返青苗数除以每个杂交组合的总苗数(18株),即为返青率,各杂交组合返青情况为Ⅴ>Ⅲ>Ⅰ>Ⅱ>Ⅳ。

在490nm处测定吸光值,以葡萄糖的浓度(mg/ml)为横坐标,吸光度A为纵坐标,绘制标准曲线,得到回归方程:y=8.7149x-0.0087r=0.9996.

表1 各杂交组合返青情况 Table 1 The rate of turning green of alfalfa hybrid combination

编号Code杂交组合Hybridcombination♀×♂出苗数/株Numberofseedling/plant返青率Rateofturninggreen/%ⅠMS-GN×10-74811267ⅡMS-GN×05-12151056ⅢMS-GN×11-85401478ⅣMS-GN×11-8502844ⅤMS-GN×05-115351689

2.2 可溶性蛋白含量变化

冻害是牧草在生长发育过程中经常会遇到的自然灾害之一,不仅限制了牧草的生长发育,也影响了牧草的产量及品质。紫花苜蓿的越冬问题已成为制约我国北方苜蓿草地成功建植和草地可持续利用的关键问题之一[11]。在冻害胁迫下,植物体会产生一系列反应来抵抗不良环境,从而保证自身的生长发育。可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸是植物细胞内重要的渗透调节物质,是植物抗寒性鉴定的生理指标之一[12]。冻害胁迫下植物体内会积累渗透调节物质。整个试验过程中,可溶性蛋白含量增幅较为明显,恢复生长后其含量仍显著高于对照,这是由于可溶性蛋白具有较高的亲水性,可增加细胞保水能力[11],温度过低会通过增加可溶性蛋白的含量来增强抗寒性,从而保护自身。由可溶性蛋白的隶属函数值可以看出Ⅳ号杂交组合的可溶性蛋白含量最高,Ⅰ号杂交组合最低,表明Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ号杂交组合抵御冻害胁迫的能力强于Ⅰ、Ⅱ号杂交组合。植物体内脯氨酸是细胞质重要的渗透调节物质[13],随着外界温度的降低,脯氨酸含量逐渐升高,植物通过增加脯氨酸的含量降低质膜受冻害的程度,Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ在冷冻阶段的脯氨酸升高幅度明显大于Ⅱ、Ⅴ,说明此时Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ具有较强的抗寒性,植物通过增加脯氨酸含量来提高抗寒性,这与冯昌军等[14]、李轶冰等[5]的研究结果一致。随着温度降低,可溶性糖含量显著升高,这是由于当植物遭受冻害胁迫时,糖可以提高细胞液浓度,降低冰点,缓和细胞质过度脱水,保持细胞不致遇冷凝固,从而提高植物抗寒性[11],这与邓仁菊等[12]的研究结果一致。本研究的5个供试材料随着温度降低,可溶性糖含量均显著升高,但Ⅲ、Ⅳ以两倍的增长幅度大于Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ,说明Ⅲ、Ⅳ耐寒能力较强。综合3项生理指标,各杂交组合的可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量均随着温度的降低而升高,此外表明Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ杂交组合的抵抗冻害胁迫的能力强于Ⅰ、Ⅱ。

2.3 超氧化物歧化酶活性变化

不同杂交组合SOD的活性总体呈现先升高后降低的趋势(图2)。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ号杂交组合在冷冻阶段的SOD活性显著高于其他各阶段,达到最大值分别为22.201、22.907、22.986和21.989 U·(mg·min)-1;返青阶段SOD活性分别为17.411、16.488、16.414和15.893 U·(mg·min)-1均显著低于冷冻阶段(P<0.05)。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号杂交组合返青阶段SOD活性分别为:17.411、16.488、16.414和18.242 U·(mg·min)-1均显著低于抗寒锻炼,抗寒阶段分别为21.658、22.317、19.676和21.138 U·(mg·min)-1。Ⅴ号杂交组合对照组SOD活性为10.365 U·(mg·min)-1显著低于其他3组的SOD活性(P<0.05)。

2.4 可溶性糖含量变化

不同杂交组合在经过冻害胁迫后,植物体内可溶性糖的含量总体呈现先降低后升高再降低的趋势(图3)。每个杂交组合抗寒锻炼阶段的可溶性糖含量均最小,显著低于其他各阶段(P<0.05),分别为1.643、3.314、2.680、0.580和5.040 mg·g-1;冷冻阶段的含量显著高于对照组及其他各阶段(P<0.05),达到最大值为6.828、6.807、7.387、5.706和6.140 mg·g-1;返青阶段的含量分别为4.847、6.060、5.354、5.325和5.257 mg·g-1显著高于对照组的4.524、4.878、3.893、2.220和5.142 mg·g-1(P<0.05),且显著低于冷冻阶段(P<0.05)。

图1 冻害胁迫对供试材料可溶性蛋白含量的影响 Fig. 1 Effect of freezing injury on the soluble protein content of alfalfa

不同字母表示不同处理间差异显著 (P<0.05)。Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ同表1,下同。

Different lowercase letters indicate significant difference among different treatments at the 0.05 level; Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ, Ⅴare the same as Table 1; similarly for the following figures.

图2 低温胁迫下对供试材料超氧化物歧化酶活性的影响 Fig. 2 Effect of freezing injury on the SOD activities of alfalfa

图3 冻害胁迫下对供试材料可溶性糖含量的影响 Fig. 3 Effect of freezing injury on the soluble sugar content of alfalfa

2.5 脯氨酸含量的变化

各杂交组合植株体内脯氨酸的含量变化总体表现为升高的趋势(图4)。Ⅰ号杂交组合冷冻阶段脯氨酸含量40.483 μg·g-1显著高于其他各阶段(P<0.05),且返青阶段脯氨酸含量35.222 μg·g-1显著高于对照组15.334 μg·g-1及抗寒锻炼阶段19.760 μg·g-1(P<0.05);Ⅱ号杂交组合抗寒锻炼阶段脯氨酸含量为35.479 μg·g-1略低于对照组35.672 μg·g-1 (P>0.05),并且显著低于冷冻阶段39.072 μg·g-1及返青阶段58.447 μg·g-1(P<0.05),返青阶段显著高于其他各组(P<0.05),达到最大值58.447 μg·g-1;Ⅳ号杂交组合冷冻阶段脯氨酸含量显著高于其他阶段(P<0.05),达到最大值53.956 μg·g-1,抗寒锻炼阶段脯氨酸含量32.977 μg·g-1略低于对照组33.811 μg·g-1(P>0.05)。Ⅲ、Ⅴ号杂交组合脯氨酸含量随着温度的改变而逐步升高,返青期最高。

2.6 丙二醛含量的变化

各杂交组合体内MDA含量总体呈增加的趋势(图5)。各杂交组合返青阶段MDA含量显著高于其他各阶段(P<0.05),分别为0.607、0.586、0.506、0.620和0.665 nmol·g-1。抗寒锻炼阶段Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ的杂交组合丙二醛含量为0.290、0.160和0.413 nmol·g-1,低于对照组,对照组含量0.300、0.181和0.422 nmol·g-1,但降幅不显著(P>0.05)。各杂交组合冷冻阶段MDA含量0.395、0.500、0.432、0.454和0.509 nmol·g-1,返青阶段MDA含量0.607、0.586、0.506、0.6201和0.665 nmol·g-1均显著高于对照组,对照组MDA含量0.142、0.300、0.181、0.111和0.422 nmol·g-1(P<0.05)。

2.7 抗寒性综合评价

本研究利用Fuzzy数学中的隶属函数法,求得各项指标的隶属函数值,对5个杂交组合抗寒性进行综合评价,结果表明,抗寒性由强至弱的杂交组合依次是Ⅴ>Ⅲ>Ⅰ>Ⅱ>Ⅳ。

筹资活动现金流对企业的发展具有辅助作用,无论是在企业亟需解决资金问题时还是扩大投资时,有效的筹资行为都可以对企业的发展起到至关重要的作用。因此,企业应当建立稳定的筹资渠道,确保企业经营稳定性。

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图4 冻害胁迫下对供试材料脯氨酸含量的影响 Fig. 4 Effect of freezing injury on the proline content of alfalfa

图5 冻害胁迫下对供试材料丙二醛含量的影响 Fig.5 Effect of freezing injury on the MDA content of alfalfa

表2 各杂交组合抗寒性综合评价 Table 2 Subordinate evaluation of cold resistance character of hybrid combination

杂交组合编号Hybridcombinationcode可溶性蛋白Solubleprotein超氧化物歧化酶SOD可溶性糖Solublesugar脯氨酸Pro丙乙醛MDA均值AverageⅠ0.5250.3850.5430.4920.4960.488Ⅱ0.5470.4580.5580.2910.5640.484Ⅲ0.6090.4510.4560.4690.5380.505Ⅳ0.6410.3550.5610.3390.4180.463Ⅴ0.5970.5400.3230.6670.6450.554

3 讨论与结论

供试材料可溶性蛋白含量总体趋势是升高的(图1),在返青阶段,外界温度回升时可溶性蛋白含量显著高于其他阶段(P<0.05),达到最大值,分别为1.591、1.593、1.592、1.595和1.594 mg·g-1。Ⅱ号杂交组合在冷冻阶段可溶性蛋白含量为1.459 mg·g-1,较抗寒锻炼阶段的1.464 mg·g-1有所降低,且降幅显著(P<0.05),但与对照组1.268 mg·g-1相比显著增长(P<0.05),其余杂交组合各阶段的可溶性蛋白含量与对照相比均显著增长(P<0.05)。

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近年来,旅游地是环境污染的重灾区。一些污染物不容易消解,会对自然环境造成巨大的影响[3]。旅游地产品应尽量使用可再生资源。杜绝景区不文明消费,营造一个绿色消费的旅游环境。在旅游消费中,应注重精神文化消费和适度消费,建立健全景区绿色消费制度。

SOD是植物重要的耐冷保护酶系统[17],当植物受到冻害胁迫时,会诱导不同的SOD基因表达,以清除体内活性氧,保持细胞内活性氧与防御系统之间的动态平衡[18]。随着温度的降低各杂交组合SOD活性与对照相比显著升高,这表明SOD在清除体内活性氧,防止细胞受损,抵抗低温伤害有着重要作用。当温度回升,体内活性氧减少,SOD含量也随之降低。因此,Ⅴ号杂交组合在受到冻害胁迫时,SOD活性增幅最大,说明Ⅴ号杂交组合具有较强的抗寒性。

综合5个杂交组合在各温度阶段生理指标的隶属函数值,求得平均值,结果表明抗寒性由强至弱的杂交组合是:Ⅴ>Ⅲ>Ⅰ>Ⅱ>Ⅳ,虽然这与返青情况一致,但返青情况却不一定能说明抗寒性的强弱,却可作为判断依据之一。同时,该结果与上述以单一指标作为判断依据时,所得到的抗寒性强弱结果略有出入,但这也说明了,植物抗寒性不是由单一的某一个指标决定,而是植物体内多个生理因素共同作用的结果,抗寒性评价结果受不同生理生化指标的综合影响[19-20]。选育优质高产的抗寒性牧草品种在高寒牧区种植推广,可有效缓解高寒牧区冬春季的饲草缺乏现状[21]。本研究筛选出以05-11535、11-8540为父本的杂交组合适于推广至高寒地区,同时可提高高寒地区紫花苜蓿的产量与品质,为紫花苜蓿品种选育提供理论基础。

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2) 目前,高职院校会展英语教材的语言和专业知识没有达到有机结合:交际任务不切合实际,缺乏时效性;教材难度控制不够;重难点不突出;缺少必要的语言技能练习;没有开发多媒体资源;内容不适应当前经济发展的需要;中西方文化差异在工作流程中没有体现。

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MDA是植物在逆境胁迫下对细胞膜脂质过氧化水平的一种反应[15]。随着温度的降低MDA在植物体内的含量逐渐升高,说明此时质膜过氧化程度降低,植物表现出了抗寒性。寒冷胁迫会导致植物体内MDA的积累,在张尚雄等[16]的研究中也得到了相同的观点。所以仅从MDA这一项指标判断,Ⅱ、Ⅴ号杂交组合具有较强的抗寒性,而Ⅳ号杂交组合的抗寒性较弱。

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专制主义对中国人民的毒害之深,甚至使得专制主义在中国拥有不自觉的粉丝。健全的公民意识的培养非朝夕之功能成,应作几代人甚至几十代人的努力,这个过程是无可跨越的。只有持之以恒地启“五四”以来高举的“科学”和“民主”之蒙,一个基于健全的公民意识基础上的公民社会才会形成。

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导流装置阳极氧化和电解着色的工艺流程[4]为:除油→水洗→碱蚀→水洗→中和→水洗→阳极氧化→水洗→电解着色→水洗→封闭。根据核电站的设计要求,空气导流板内外表面均应进行阳极氧化处理,且阳极氧化膜的膜厚不小于20 μm。而为了更好地吸收安全壳热量并将热量释放到屏蔽厂房中,要求氧化膜的发射率不低于0.81。

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常规采用的无创性诊断方法主要包括经颅多普勒彩超、CTA、MRA等诊查方案。MRI和MRA对于脑血管病变的诊断来说有十分积极的有效性[1-2]。本文研究将MRI结合MRA技术应用于中老年糖尿病、高血压、高脂血症患者脑血管病变筛查效果,收效良好,现报道如下。

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ITCC控制整机测试仪进行整机自动测试。根据3.1所述,有大数据服务支撑模块返回的装置多维度数据集合映射出保护装置整机测试能力描述文件ID号,智能测试控制中心根据该ID驱动整机测试仪对保护装置进行各种功能接点的测试,整机测试仪实时传送测试过程到智能测试控制中心进行显示。如测试成功,智能测试控制中心将装置的整机测试报告上传到OA系统,并根据装置多维度数据驱动精度校准或校验模块进行测试;如测试失败,通知测试工程师及时处理。

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陈晶晶,王英哲,金艳,郭强,徐博
《草业科学》 2018年第5期
《草业科学》2018年第5期文献

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