周际
- 作品数：4 被引量：130H指数：4
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- 相关领域：农业科学生物学更多>>
- 小麦根系在碱胁迫下的生理代谢反应被引量：20
- 2017年
- 为明确碱胁迫对小麦(Triticum aestivum)根系离子组及代谢组的影响,探讨其响应变化规律及机制,该研究以小麦为实验材料,采用两种碱性盐(Na HCO3和Na2CO3)按摩尔比1:1混合模拟不同碱胁迫强度,利用气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术结合多元变量分析方法,系统分析小麦根系在碱胁迫下的矿质元素、游离阴离子、代谢产物及代谢途径变化。结果显示:低浓度碱胁迫下小麦根系仍能维持一定的生长,但在高浓度碱胁迫下根系生长受到了明显抑制。当碱胁迫强度超过小麦根系调节能力时,根系中Na含量急剧增加的同时K含量明显减少。碱胁迫刺激根中Ca积累,而Mg、Cu和Fe含量呈现下降趋势。碱胁迫明显减少根中游离阴离子(主要是Cl–)含量。检测代谢物组包括有机酸、氨基酸、碳水化合物、嘧啶和嘌呤等70个代谢产物,主成分分析结果表明代谢物均分布在95%的置信区间内。碱胁明显迫促进苹果酸、琥珀酸等代谢物积累,但造成糖类(果糖、蔗糖)及多元醇(肌醇、山梨糖醇)和氨基酸(γ-氨基丁酸、丙氨酸)含量显著下降。结果表明:根系中Na+含量剧增,加上高pH值危害,导致根系生长率降低;与此同时,游离阴离子明显减少,造成根系内负电荷亏缺和pH不稳定,导致离子平衡遭到破坏,进而引起一系列代谢途径的协变反应。小麦根系在碱胁迫下糖酵解、细胞膜脂代谢和氨基酸合成受到明显的抑制,但三羧酸循环显著增强。这些结果表明碱胁迫(高pH值)对碳素合成和储存有明显的负效应,降低代谢合成碳骨架和能量,使得清除活性氧能力明显下降。碱胁迫下根外部质子缺乏造成NO3–含量降低,影响氮素吸收利用,导致氨基酸合成受阻。三羧酸循环增强为生成有机酸类化合物和调控pH平衡提供能量,这可能是植物适应碱胁迫的一种特殊对应策略。
- 郭瑞周际杨帆李峰
- 关键词：小麦碱胁迫根系代谢调控
- 亚麻响应盐、碱胁迫的生理特征被引量：83
- 2016年
- 利用中性盐NaCl、Na_2SO_4和碱性盐NaHCO_3、Na_2CO_3混合模拟不同强度的盐、碱胁迫条件,对亚麻(Linum usitatissimum)进行14天胁迫处理,测定其地上部分和根生长速率、光合特征、离子平衡及有机渗透调节物质积累,以探讨亚麻对盐、碱两种胁迫的生理响应特点。研究表明:亚麻生长对盐、碱胁迫的响应存在差异,在相同盐浓度下,碱胁迫对亚麻的伤害大于盐胁迫。碱胁迫使地上部分中Na+浓度急剧增高,造成叶绿体破坏、光合色素含量下降,光合能力及碳同化能力也急剧下降。亚麻中Na^+含量随着胁迫强度的增加而升高,而K+含量呈下降趋势,碱胁迫下的变化明显大于盐胁迫。因此,碱胁迫导致Na^+过度积累可能是碱胁迫对植物伤害大于盐胁迫的最主要原因。碱胁迫下Ca^(2+)和Mg^(2+)在根中下降明显,可见高pH值阻碍根对Ca^(2+)和Mg^(2+)的吸收。Fe^(2+)和Zn^(2+)对渗透调节的影响不大,因为它们的离子含量较低。盐胁迫促进阴离子(Cl~–、H_2PO_4–和SO_4^(2–))的积累来平衡大量涌入的Na^+,但是碱胁迫明显减少无机阴离子含量,可能造成严重营养胁迫(如P和S不足)。亚麻在盐胁迫下积累大量可溶性糖来平衡大量的Na+,但碱胁迫下积累大量有机酸来维持细胞内离子平衡和pH值稳定,碱胁迫大量积累的有机酸也可能被分泌到根外调节根外的p H值,这说明亚麻对两种不同胁迫的响应方式不同。研究证明高pH值会直接影响植物根系的生长发育,影响植物矿质元素的吸收,阻碍离子稳态重建,有机酸代谢是亚麻碱胁迫下的关键适应机制。
- 郭瑞李峰周际李昊儒夏旭刘琪
- 关键词：亚麻盐胁迫碱胁迫光合特性离子平衡
- 拔节孕穗期小麦干旱胁迫下生长代谢变化规律被引量：19
- 2016年
- 采用盆栽试验模拟干旱胁迫(土壤相对含水量40%–45%)在小麦(Triticum aestivum)拔节孕穗期胁迫12天,测定其生长速率、光合特征及关键代谢产物含量,以探讨干旱胁迫对拔节孕穗期小麦叶片初生及次生代谢产物的影响及其涉及的代谢途径,讨论小麦生长代谢变化规律及应答机制。研究表明:干旱胁迫使小麦叶片气孔受限制导致光合速率下降;使叶绿素含量下降直接影响光系统II活性,最终导致生长率降低。检测出的初级代谢产物组包括有机酸、氨基酸、碳水化合物、嘧啶和嘌呤等64个代谢产物,其中29个代谢产物在干旱胁迫下发生明显的变化。主成分分析(PCA)结果显示全部样本均分布在95%的置信区间内,两个主成分得分为64%。单因素方差分析结果表明,干旱胁迫导致苹果酸、柠檬酸、乌头酸等参与三羧酸(TCA)循环的代谢产物消耗明显,且引起大部分氨基酸(如脯氨酸、丝氨酸、缬氨酸)和碳水化合物(肌醇、果糖、葡萄糖)大量积累的同时转氨基代谢(天冬酰胺、谷氨酰胺和γ氨基丁酸)产物消耗,研究证明干旱胁迫明显地促进小麦叶片的糖酵解和氨基酸合成途径,但抑制了TCA循环和转氨基反应,加速氨基酸代谢网络向脯氨酸合成转变过程。这些结果表明干旱胁迫引起了转氨基反应、TCA循环、糖酵解/糖异生、谷氨酸介导的脯氨酸合成,以及嘧啶和嘌呤等代谢网络系统广泛的变化,说明小麦在合成大量的氨基酸和碳水化合物类物质的同时也消耗了大量的能量,暗示了糖异生到脯氨酸合成的转变。
- 郭瑞周际杨帆李峰李昊如夏旭刘琪
- 关键词：小麦拔节孕穗期干旱胁迫代谢调控
- 碱胁迫对小麦(Triticum aestivum Linn)叶片代谢过程的影响被引量：11
- 2017年
- 【目的】阐明碱胁迫对小麦叶片离子平衡、初生及次生代谢产物的影响及其涉及的代谢途径,讨论其生长代谢变化规律及应答机制。【方法】以普通小麦(Triticum aestivum Linn)为材料,采用盆栽试验利用Na HCO_3﹕Na2CO_3=1﹕1混合模拟不同盐度碱胁迫条件,在苗期连续胁迫12 d后测定叶片生长、光合、离子和代谢产物。【结果】当碱胁迫强度超过小麦自身调节能力时,叶片中Na^+含量剧增,加上高p H危害,造成叶绿体遭到破坏、叶绿素含量降低、光系统Ⅱ活性受抑制、气孔导度及碳同化能力急剧下降,最终导致生长率降低。碱胁迫下Na^+大量增加的同时阴离子明显减少,造成叶片内负电荷亏缺和p H不稳定,导致离子平衡遭到破坏,进而引起一系列代谢途径的协变反应。通过GC-MS检测出73个代谢物,主要包括碳水化合物、氨基酸、有机酸等,其中,分别有25和48个代谢物在中度和重度碱胁迫下发生明显改变。主成分分析(PCA)结果显示全部样本均分布在95%的置信区间内,2个主成分得分达到89%。单因素方差分析表明,与对照组比较,在高浓度碱胁迫下发生的显著性变化明显高于低浓度碱胁迫。碱胁迫导致5种参与三羧酸(TCA)循环和6种参与糖酵解途径的代谢物含量明显降低,且引起大部分氨基酸(谷氨酸、丙氨酸、γ-氨基丁酸、天冬氨酸等)和糖类及多元醇(果糖、蔗糖、塔罗糖、肌醇等)大量降低。与此同时,碱胁迫诱导小麦有机酸大量积累,随胁迫强度的增加而上升,这种现象可能是小麦被动的适应调节过程,主要用于维持离子平衡并调节p H浓度。【结论】碱胁迫引起了TCA循环、糖酵解途径、卡尔文循环、莽草酸途径、细胞膜脂代谢、转氨基反应和γ-氨基丁酸(GABA)途径等代谢网络系统广泛变化,暗示了碱胁迫不仅对糖类、氨基酸类、脂肪和蛋白质合成代谢过程造成负面影响,而且限制C-
- 郭瑞周际杨帆李峰
- 关键词：普通小麦碱胁迫叶片光合特性
