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1 年月草业学报 ;4;-#/757- 第卷第期,5!"#$ % 王日明王志强向佐湘氨基丁酸对高温胁迫下黑麦草光合特性及碳水化合物代谢的影响草业学报!"!#$%&'$"'"&&"()*'+'*%'"&&*&'%"+'"&+(&*('%%',"+(%*"*'%)% '%+'%++")%%",%++-&'.'&,'%/""& & 氨基丁酸对高温胁迫下黑麦草光合特性及碳水化合物代谢的影响王日明王志强向佐湘 0 北部湾大学资源与环境学院广西钦州 101 湖南芷兰生态环境建设有限公司湖南长沙 0 湖南农业大学农学院草业科学系湖南长沙摘要以热敏感品种顶峰."&,% 为试验材料研究了热胁迫下 01 0 昼夜施用外源氨基丁酸 - - 对黑麦草生长光合及叶绿素荧光特性碳水化合物含量及其代谢关键酶基因表达的影响结果表明热胁迫造成黑麦草生长减弱膜透性增加光合色素含量下降光合能力和碳水化合物含量显著降低糖代谢关键酶蔗糖合成酶蔗糖磷酸合成酶和转化酶基因在短时间内 1( 表达显著上调随后下降外源施用 -- 显著缓解了高温对黑麦草生长的抑制作用提高了高温胁迫下光合色素和碳水化合物含量净光合速率气孔导率 + 蒸腾速率羧化效率 # 最大光合速率 2 和光化学效率 3 "+& 最大羧化速率 2 和. 再生速率 2 光化学猝灭系数电子传递速率 #4 和./ 实际光化学效率./ 显著升高而气孔限制值 + 补偿点. 和非光化学猝灭系数 5. 显著降低施用外源 -- 降低了高温胁迫下叶片气孔和非气孔限制值缓解了高温对叶片./ 反应中心的抑制增强了糖代谢关键酶基因表达的水平提高了碳水化合物含量因此有效的提高了黑麦草的耐高温能力关键词氨基丁酸多年生黑麦草高温胁迫光合作用叶绿素荧光碳水化合物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收稿日期 0 改回日期 10 基金项目北部湾大学科研项目资助作者简介王日明男湖南邵阳人副教授博士 #",8""6:*%(& 通信作者 %+)("'*#",100166&001066&

2 第卷第期草业学报年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草坪和草坪草在现代城市发展和人们日常生活中发挥着越来越重要的作用温度是影响草坪草生长发育的重要环境因子在南方亚热带过渡性气候区月份气温长期高达 010 而对于大多数的冷季型草坪草种和品种来说都存在难以越夏的问题多年生黑麦草 "0#%% 是庭园和城市园林绿化以及足球场运动草坪建植中常用的冷季型草坪草种因其具有草坪质量优良分蘖性能好成坪迅速等优点而常用作草坪建植的先锋草种黑麦草的最适生长温度为 11 当气温长时间高于 01 时草坪的生长发育受阻而造成草坪质量下降甚至死亡光合作用是植物对外界环境条件最为敏感的生理反应之一光合作用的各个环节包括光能的吸收传递和 0 转换等光反应过程气体交换及固定和还原等暗反应过程常受到高温胁迫的影响高温胁迫下植物光合作用的下降既有气孔因素的限制同时也受高温胁迫下植物细胞内./ 电子传递和反应中心结构等受损 "+& 羧化效率和. 再生速率下降等非气孔因素的限制糖是植物生长发育过程中的重要能量提供者同时也对植物的抗逆性具有重要调控作用植物体内非结构性糖既是植物细胞内代谢的重要底物也是光合 1 与生长利用之间主要的中间贮存产物可溶性糖不仅可作为渗透调节物质还可以作为抗氧化剂以维持和保护逆境条件下植物细胞膜结构的完整性高温胁迫下植物叶片光合能力降低光合产物减少从而糖代谢发生改变而蔗糖合成酶 +&+%+'*+%// 蔗糖磷酸合成酶 +&+%)*+)*'%+'*+%/./ 和转化酶 " 3%'+%75 是糖代谢过程中的关键酶对细胞内蔗糖葡萄糖和果糖的合成与分解起着关键性的作用氨基丁酸 "'"&&"(-- 是一种在动植物体内均有分布的四碳非蛋白质氨基酸可作为外源小分子物质参与植物的生长发育和逆境胁迫调控当植物受到水分温度盐碱等一些逆境胁迫时植物体内 -- 的含量大量增加而抗逆性提高外源 -- 既可作为临时氮库还可以清除活性氧和自由基调节细胞内的 ) 和渗透压等作用以提高植物的抗逆性已有研究表明外源 -- 能够提高番茄 )0#!/ %!"%" 网纹甜瓜 ""! 小麦 #"$!" 0 玉米.$$) 白三叶 #"#0%! 1 黄瓜 ""!!$"! 等植物的抗旱耐盐耐寒等抗逆能力 " 等研究发现外源施用 -- 可通过调控氨基酸有机酸的代谢水平而提高冷季型草坪草匍匐剪股颖 #!!!%#$ 的耐旱和耐热能力但是关于外源 -- 能否通过调控光合和叶绿素荧光特性及碳水化合物代谢水平来提高黑麦草耐高温能力的研究还未见报道因此本研究在前期试验的基础上以耐热性弱的黑麦草品种为试验材料通过喷施和浇灌外源 -- 研究了外源 -- 对高温胁迫下黑麦草的生长光合作用叶绿素荧光特性碳水化合物含量及其代谢关键酶基因表达的影响为解析外源 -- 增强植物的抗逆性和多年生黑麦草的抗逆机理提供理论基础

3 ;4;-#/757-,5 材料与方法植物材料采用耐热性弱的多年生黑麦草品种顶峰 0#%%&3."&,% 为材料于年月进行试验试验设计与处理黑麦草品种顶峰种子经发芽试验确定发芽率然后将种子播种于装有栽培基质的塑料花盆中上口径 1 &< 下口径 &< 高 1& 培养基质为泥炭土和河砂 = 体积比然后置于湖南农业大学教学科研试验温室中培养幼苗长至高约 & 时进行修剪修剪高度保持约 & 每周每盆浇一次浓度的,( 营养液每次浇将在温室中培养至冠层和根系基本建成约 1( 的各盆栽材料转移至光照培养箱中进行预培养培养条件设为昼夜温度为 1 1>1> 的相对湿度 * 光照时间和, + 的光照强度前期预试验结果发现 1, -- 对黑麦草缓解高温胁迫具有最好的效果盆栽材料在生长箱预培养 0( 后用 1, 的 -- 溶液每盆喷施并同时浇灌 1 ( 后开始进行高温处理对照昼夜温度设为 1 高温处理昼夜温度设为 010 其余培养条件跟预培养相同试验完全随机设计每个处理设次重复盆隔天浇水一次以保持土壤湿润在高温胁迫处理后的第 * 和第 11 天取倒数第 01 片功能叶片液氮速冻后保存于冰箱用于基因表达分析在高温处理后的第 1 和 1 天进行冠层高度叶片电导率叶绿素荧光和光合作用测定同时取倒数第 01 片功能叶片液氮速冻后保存于冰箱用于丙二醛和碳水化合物测定分析, 测定项目与方法冠层高度在高温处理前和高温处理的第 1 和 1 天用直尺测定各盆栽材料的冠层高度 & 细胞膜稳定性用电导率表示根据等的方法进行测定 0 丙二醛含量 - 采用 ) 的磷酸缓冲液提取然后根据等的方法用分光光度计 ;1 上海进行测定叶绿素含量叶片经二甲基亚砜在室温避光条件下浸提后采用分光光度计法进行测定 1 叶绿素荧光叶片经暗适应 0" 后采用德国 - 公司生产的.-1 叶绿素仪进行最大光化学效率 3 光化学猝灭系数非光化学淬灭系数 5. 光合电子传递速率 #4./ 实际光化学效率./ 等叶绿素荧光参数的测定光合作用参考等的方法在上午采用 " 光合仪直接测定叶片净光合速率气孔导度 + 胞间浓度 " 蒸腾速率和响应曲线测定光合作用时设定光强为, + 浓度为,, 温度为 1 用直线回归法求得响应曲线的初始斜率即为羧化效率 # 根据 " 曲线计算气孔限制度 + +?>< $ $ & 为大气浓度同时用.*'+'*%+"+-++"+'' 软件计算最大光合速率 2 补偿点."+& 最大羧化速率 2 和. 再生速率 2 碳水化合物测定样品烘干后研磨过 1 筛用 > 的乙醇提取后按王正文的方法用. 测定果糖葡萄糖蔗糖和淀粉的含量基因表达分析总 5- 采用 4":, 试剂盒参考说明书进行提取经 5() 检测浓度和纯度以及用 > 琼脂糖凝胶电泳检测完整性后试剂盒说明书进行反转录合成 &5- 参考 4 公司的 //+'% 操作手册采用 -71 实时荧光定量. 仪进行. 扩增每个处理设 0 0 个重复基因特异性引物序列参考表进行合成以 1/ 基因为内参根据得到的值利用法分别计算目标基因在不同处理下的相对表达量

4 第卷第期草业学报年表试验中所用基因及其引物序列 -!(#.#%#!% ##%### #% 基因名称 %%% 基因 7%%7 引物序列 1A0A."%+%6%&% / /./ 蔗糖磷酸合成酶 /&+%)*+)*'%+'*+%// 蔗糖合成酶 /&+%+'*%'+%75 转化酶 73%'+%"3%'"41 看家基因 +%9%%)"%%@ 反向 %3%+% / 数据处理与分析采用 /-/ 软件进行数据统计分析然后采用 &+ 多重比较检测处理间的差异显著性 1 采用 /"),' 作图结果与分析 -- 对高温胁迫下黑麦草冠层高度的影响由图可以看出高温胁迫下黑麦草生长显著受到抑制冠层高度在高温处理的第 1 和 1 天时比对照低分别为 > 和 0> 但是外源施用 -- 显著缓解了高温胁迫对黑麦草生长的抑制在高温处理第图外源.)0) 对高温胁迫下黑麦草冠层高度的影响 1 和 1 天时施用 -- 的处理冠层高度比未施 - 1"'#$#$"#%$.)0)$%#!%$#"% - 的处理分别了提高了 > 和 > ##%%!(#"!%##!# -- 对高温胁迫下黑麦草叶片电导率的影响由图可知在高温胁迫下黑麦草叶片的相对电导率显著升高在胁迫的第 1 和 1 天时电导率分别提高了 0> 和 > 但是高温胁迫下外源施用 -- 后黑麦草叶片电导率显著降低与高温胁迫下未施用图中竖线表示平均值 B 标准误不同小写字母表示在同一处理时间内不同处理间差异显著 1 下同 %'"&,+"("&'%%+B +'((% /#"$%%',8%&+%,%'%+"("&'%+""$"&' ("$%%&%'%'%''"3%($'%'%''*%+%%,8 -- 的处理相比在高温处理的第 1 和 1 天分别下降了 0> 和 >,-- 对高温胁迫下黑麦草叶绿素含量的影响从图 0 可以看出高温胁迫下黑麦草叶片的叶绿素含量显著下降与对照相比在胁迫处理的第 1 和 1 天时的含量分别下降了 > 和 0> 外源施用 -- 后则显著缓解了因高温而造成的叶绿素含量的下降在高温处理后的第 1 和 1 天施用外源 -- 的处理比未施 -- 的处理叶绿素含量则分别提高了 > 和 0> /-- 对高温胁迫下黑麦草叶片叶绿素荧光参数的影响从表可以看出正常温度下施用外源 -- 短期内 1( 提高了黑麦草的 #4 但对 3./ 和 5. 无显著影响但较长时间 1( 后对 #4 3./ 和 5. 均无显著影响短时间高温 1( 对黑麦草叶片的 3 无显著影响较长时间高温 1( 下黑麦草 3 显著下降高温胁迫下黑麦草叶片的 #4 和./ 显著降低而 5. 显著升高但高温胁迫下施用外源 -- 不论是在短期 1( 还是较长时间

5 ;4;-#/757-,5 1( 内均显著提高了黑麦草叶片的 3 #4 和./ 而降低了 5. 与高温下未施用 -- 相比在处理 1( 时 #4 和./ 分别提高了 >> 和 0> 而 5. 则降低了 1> 但到高温处理 1( 3 #4 和./ 则分别提高了 >1>> 和 > 而 5. 则降低了 0> 图外源.)0) 对高温胁迫下黑麦草叶片电导率的影响图, 外源.)0) 对高温胁迫下黑麦草叶绿素含量的影响 1"'#$#$"#%$.)0)$%#(#!#(#$(# 1",'#$#$"#%$.)0)$%#(#!($$( (#!!"#%##%%!(#"!%##!# $%#%%##%%!(#"!%##!# 表外源.)0) 对高温胁迫下黑麦草叶片叶绿素荧光参数的影响 -!(#'#$#$"#%$.)0)$%(#!($$(($##%#!! ##%##%%!(#"!%##!# 取样时间 /),"'"% ( 处理 4%'%' 最大光化学效率 2" )*'&*%"&, 光合电子传递效率 #,%&' '+)''%./ 实际量子效率 -&',)*'&*%"&, %$"&"%&$./ 光化学猝灭系数.*'&*%"&, 6%&* 非光化学猝灭系数 5%)*'&*%"&, 6%&* %$"&"%&3 #4./ 5. 1, -- B1 1B1 B 11B0 1B 1, -- B 1B0 1B B 1B 热处理 %' B11 001B( B& 1B 01B %'C1, -- B B& B 1B 0B 1, -- B1 0B1 B 1B B0& 1, -- B0 B B 1B 1B& 热处理 %' 1B& 01B& 0B& B& 101B %'C1, -- 0B 1B1 0B B 0B 注同列中不同小写字母表示同一处理时间不同处理间在 1 水平上差异显著下同 5'%%+"&,9%(8"'*("$%%',8%&+%,%'%+"("&'%+""$"&'("$%%&%'%'%''"3%($'%'%'' 1,%3%,'*%+%%,8 -- 对高温胁迫下黑麦草叶片光合参数的影响由表 0 可知施用外源 -- 对正常温度下黑麦草的 + " 和均无显著影响高温胁迫下除了较长时间 1( 处理下 " 外黑麦草叶片的 + 和显著降低在处理 1( 时分别降至对照的 >1> 和 > 到处理 1( 时则分别仅为对照的 01>0> 和 11> 高温下黑麦草叶片的 " 在短期内 1( 显著降低而较长时间 1( 处理下则与对照没有显著性差异高温胁迫下施用外源 -- 显著提高了黑麦草叶片的 + 和与未施 -- 的处理相比在 1( 时分别提高了 0>1> 和 > 在处理 1( 时则分别提高了 0> 1> 和 0> 与高温胁迫下未施 -- 的处理相比施用外源 -- 在 1( 时显著提高了黑麦草叶片的 " 而在处理 1( 时则显著降低了叶片 "

6 第卷第期草业学报年 0 表, 外源.)0) 对高温胁迫下黑麦草叶片光合作用的影响 -!(#,'#$#$"#%$.)0)$%(#!$$%#%##%%!(#"!%##!# 取样时间处理净光合速率气孔导度胞间浓度蒸腾速率 /),"'"% 4%'%' 5%')*'+'*%'"& /'',&(&'&% 7'%&%,, 4+)"'"'% ( '% + &&%''" ", +, +,,, + 1, -- 01B B 0B1 1B01 1, -- 0B 1B B0 1B 热处理 %' B& B& B& 0B& %'C1, -- 0B B0 0B0 1B0 1, -- B 0B B01 10B0 1, -- 0B B B 11B 热处理 %' 1B& B1& B B& %'C1, -- B 1B B 0B0 由表可知在短期 1( 处理条件下高温胁迫和施用外源 -- 对黑麦草叶片的 # 2 和 2 均无显著影响处理较长时间 1( 时高温胁迫显著降低了黑麦草叶片的 # 2 和 2 但是施用外源 -- 则显著缓解了高温条件下 # 2 和 2 的下降比未施用 -- 的处理分别提高了 >0> 和 0> 高温胁迫显著提高了黑麦草叶片的 + 和. 降低了 2 但是施用外源 -- 则显著缓解了因高温胁迫而造成 2 的下降以及 + 和. 的升高表 / 外源.)0) 对高温胁迫下黑麦草叶片光合特性的影响 -!(#/'#$#$"#%$.)0)$%(#!$$%#!%##%%!(#"!%##!# 取样时间处理最大光合速率气孔限制值羧化效率补偿点 "+& 最大羧化速率. 再生速率 /)," 4%'%' 2" /'', 2,'" )%+'" 2"3%,&"' 2"%,%&' '"% ++"",'",""''" %$"&"%& )"'. $&2,'" '+$%'% ( 2, + +> #,, '%2, + 2, + 1, -- B01 10B& 1B1 10B0& B0 B1 1, -- B B0& B 1B1& 0B10 B 热处理 %' 1B& 0B 1B 1B 1B 0B %'C1, -- 1B B B B1 0B1 B 1, -- B1 1B& 0B 10B& 0B1 B 1, -- B 1B01& B 1B& B B 热处理 %' B0& 0B 1B& 1B0 00B& 1B1& %'C1, -- B 0B0 B 0B1 1B B0 -- 对高温胁迫下黑麦草叶片碳水化合物含量的影响从表 1 可以看出在短期 1( 处理条件下高温胁迫和施用外源 -- 对黑麦草叶片的果糖含量无显著影响处理较长时间 1( 时高温胁迫显著降低了黑麦草叶片的果糖含量但是施用外源 -- 则显著缓解了高温条件下果糖含量的下降高温胁迫处理显著降低了黑麦草叶片的葡萄糖蔗糖和淀粉含量在高温处理 1( 时分别降低至对照的 >> 和 0> 在处理 1( 时则分别降低至对照的 >> 和 10> 高温处理下施用外源 -- 显著提高了黑麦草叶片葡萄糖蔗糖和淀粉的含量与未施 -- 处理相比在处理 1( 时分别提高了 >> 和 > 在处理 1( 时则分别提高了 >> 和 >

7 ;4;-#/757-,5 表外源.)0) 对高温胁迫下黑麦草叶片碳水化合物含量的影响 -!(#'#$#$"#%$.)0)$%(#!!$!#$%#%%##%%!(#"!%##!# "" 取样时间 /),"'"%( 处理 4%'%' 葡萄糖,&+% 蔗糖 /&+% 淀粉 /'&* 1, -- 10B1 1B B 11B01 1, -- B0 B1 0B 1B01 热处理 %' 0B& B B 0B& %'C1, -- 1B B1 1B B 1, -- 0B1 B 0B 10B01 1, -- B B B0 1B0 热处理 %' 1B0& 1B1& 1B1& 0B& %'C1, -- B B1 B0 0B -- 对高温胁迫下黑麦草叶片糖代谢关键酶基因表达的影响由图和图 1 可知高温诱导了黑麦草叶片蔗糖磷酸合成酶基因 11 和蔗糖合成酶基因 11 的上调表达并且随着处理时间的延长表达水平呈显著上升趋势在高温处理 * 时达到顶峰随后呈缓慢下降趋势在处理 1( 时表达量降至对照水平在正常生长条件下外源施用 -- 对 11 和 11 基因的表达水平没有显著影响但在高温胁迫条件下与未施用 -- 的处理相比外源施用 -- 则显著诱导和提高了黑麦草叶片 11 和 11 基因的表达水平在 1( 的处理时间内均显著高于正常对照和高温下未施用 -- 的处理由图可以看出高温胁迫诱导了黑麦草叶片转化酶基因的上调表达且随着处理时间的延长图 / 外源.)0) 对高温胁迫下黑麦草叶片蔗糖磷酸合成酶基因表达的影响 1"/'#$#$"#%$.)0)$%###$%(##($ "#%#%(#!#$##%%!(#"!%##!# 图外源.)0) 对高温胁迫下黑麦草叶片蔗糖合成酶基因表达的影响 1"'#$#$"#%$.)0)$%###$%(##($ "#%#%(#!#$##%%!(#"!%##!# 图外源.)0) 对高温胁迫下黑麦草叶片转化酶基因表达的影响 1"'#$#$"#%$.)0)$%###$%(##($ "#%#%(#!#$##%%!(#"!%##!#

8 第卷第期草业学报年 1 表达量上升在处理 * 到达顶峰随后下降在处理 1( 以后则降至对照水平在正常生长条件下外源施用 -- 对基因的表达水平没有显著影响在高温胁迫条件下与未施用 -- 的处理相比外源施用 - - 则更显著地提高了黑麦草叶片基因的表达水平除了在处理 * 以外在 1( 的处理时间内均显著高于正常对照和高温下未施用 -- 的处理, 讨论, 外源 -- 缓解了高温胁迫对黑麦草的伤害高温常造成冷季型草坪草生长发育受阻草坪质量下降细胞膜受伤害叶片枯黄衰老等变化而植物的生长速率和电导率常作为衡量植物受高温胁迫损害程度和抗逆性大小的重要指标 -- 可以作为外源物质参 1 与到植物的生长发育以及逆境调控等一系列的生理过程和抗逆能力本试验结果显示高温胁迫下黑麦草的生长显著受到抑制叶片电导率升高但是施用外源 -- 后黑麦草的冠层高度增加细胞膜透性下降这表明外源 -- 对黑麦草在高温胁迫下的生长具有促进作用施用外源 -- 可以显著提高黑麦草的耐高温能力这与在冷季型草坪草匍匐剪股颖中的研究结果相一致, 外源 -- 减轻了高温对黑麦草光合器官的损伤和光抑制提高了光合碳同化能力 0 光合作用是植物对外界环境因子最敏感的生理过程之一在一定程度上可反映植株对逆境胁迫的抗性高温胁迫下植物叶片光合作用的降低既受气孔因素的限制同时也受非气孔因素的影响等观点气孔因素引起的降低表现为 + 和 " 都降低而非气孔因素引起降低则伴随着 + 的下降而 " 升高本试验结果显示在高温胁迫 1( 时黑麦草叶片的随着 + 和 " 下降而降低且 # 2 和 2 无显著性变化但在高温胁迫 1( 时和 + 显著下降而 " 则没有下降甚至升高并且 # 2 和 2 均显著降低表明在短时间高温或轻度高温胁迫时的下降主要受气孔导度的下降等气孔因素的影响而在较长时间的高温胁迫或重度高温胁迫下光合作用的下降主要是受 # 2 和 2 等非气孔因素的限制这与前人的研究结果基本一致已有研究证明外源喷施 -- 能调节盐碱等逆境条件下植物叶片的光合性能本研究结果显示高温胁迫下施用外源 -- 后黑麦草叶片的显著提高缓解了高温对 + 和的抑制减少了 " 的积累此外还显著提高了 2 # 2 和 2 表明外源 -- 可通过缓解高温对叶片气孔和非气孔因素的 0 限制从而改善了黑麦草叶片的光合特性提高了植株的耐热性这与黄娟等在黄瓜上的研究结果一致 0 叶绿素荧光参数对环境逆境胁迫反应敏感可反映环境因子对植物光合生理状况的影响因此对叶片 0 叶绿素荧光参数的测量成为评价逆境胁迫对植物光合器官损伤的重要指标本试验结果显示高温胁迫下黑麦草叶片的 3 #4 和./ 显著下降而 5. 显著升高表明在高温胁迫下黑麦草叶片的光系统活性中心受到了伤害光能转换效率和电子传递能力下降光能利用率降低光能过剩加剧了对叶片光合的抑制和光合器官的破坏从而造成了叶绿素荧光参数的下降这与在冷季型草坪草高羊茅!"$$#"%&%$$ 中的研究相一致维持植物光合器官结构的稳定提高叶片光合能力对抵抗逆境胁迫至关重要前人研究表明施用 -- 可提高低氧胁迫下甜瓜叶片和盐胁迫下番茄叶片的光合能力在本研究中外源施用 -- 显著提高了高温胁迫下黑麦草叶片的 3 #4 和./ 降低了 5. 表明外源 -- 可提高光系统反应中心的光能转换效率潜在活性和开放比例同时还增强了过剩光能的耗散有利于减轻高温胁迫对光合的抑制增强光合系统反应中心的稳定性从而减轻高温胁迫对黑麦草叶片光合器官造成的损伤提高了高温胁迫下黑麦草的光合能力和耐热性,, 外源 -- 提高了高温胁迫下黑麦草叶片碳水化合物代谢水平不同的植物种类对温度的敏感性和耐受性不同一定范围内的高温可以促进植物体内的生理生化反应从而促进光合和碳水化合物代谢而过高的温度便可降低光合作用增强了呼吸作用而消耗了更多的碳水化合物等能 00 量物质使其含量显著降低逆境条件下可溶性糖包括蔗糖果糖葡萄糖等的增加能够增加细胞汁液浓度 0 有利于细胞结构的稳定从而能够维持逆境下细胞内正常的生理代谢而提高抗逆性前期的研究结果表明高温胁迫下可溶性糖和淀粉含量显著下降并且其含量的高低与黑麦草的耐热能力密切相关在马铃薯

9 ;4;-#/757-,5 1$%""#!" 中发现高温胁迫下其叶片蔗糖含量升高淀粉含量减少而葡萄糖含量无显著变化这可 01 能与蔗糖合成酶 // 和转化酶 75 酶活性的提高有关而在甘蔗 1$,$#"%$#" 中却发现高 01 温胁迫下其叶片的糖代谢关键酶 ///./75 活性都降低蔗糖和淀粉含量减少本研究结果显示短期的高温胁迫下 1( 黑麦草叶片的 1111 和酶基因的表达量显著升高而在较长时间 1( 的高温胁迫下表达水平显著下降同时叶片的葡萄糖果糖蔗糖和淀粉等碳水化合物含量也显著下降表明高温对黑麦草的碳水化合物代谢造成了影响致使光合产物减少代谢关键酶基因表达量降低促进了呼吸作用使淀粉分解而含量下降但是高温胁迫下施用外源 -- 显著提高了黑麦草叶片 1111 和酶基因的表达水平和碳水化合物蔗糖果糖葡萄糖淀粉含量表明外源 -- 可通过缓解高温胁迫下光合作用的下降和提高碳水化合物代谢关键酶基因的表达水平和光合产物从而提高了碳水化合物代谢水平和增强了黑麦草的耐高温能力 / 结论通过对高温条件下施用外源 -- 对多年生黑麦草的生长细胞膜透性光合色素含量光合及叶绿素荧光参数碳水化合物含量及其代谢关键酶基因表达的分析表明高温胁迫下施用外源 -- 3 #4 和./ 提高了 0>1> 而 5. 则降低了 1>0># 2 和 2 分别提高了 >0> 和 0> 降低了叶片气孔和非气孔限制值增强了糖代谢关键酶基因表达碳水合化合物含量提高了 >> 缓解了高温对叶片./ 反应中心的抑制增强了光合能力提高了碳水化合物含量因而有效地提高了黑麦草的耐高温能力参考文献 ###%#!/%!*%$#$%&'+$*%'&&,"'"*"*'%)%'%+'%++%+"+'&%(*%'',%&%%&*"+ $!"$$#"%&%$$("0#%%-&'%&,"&/""& 徐胜何兴元陈玮等热锻炼对高羊茅!"$$#"%&%$$ 和多年生黑麦草 "0#%% 抗高温能力的影响生态学报 /*" "D5$/%",%'*,*"*'%)%'%(*%'',%&%$'8%,3%3"%'"%+$"0#%%.'&,',/&"%&% 石永红万里强刘建宁等多年生黑麦草高温半致死温度与耐热性研究草业科学,*.*",")+5 /%+ -$.*'+'*%'"&%+)+%+$'8%&,)'+'"(+'",%&*%+"'+ )*%"&('%)%'%.,'%,(#3"%'00 /44*% " %$%+%%&*"++$),'+)*'++'%'*%'+'%++*"%+%D,$"&*%"+'(,%&,",0 唐婷郑国伟李唯奇植物光合系统对高温胁迫的响应机制中国生物化学与分子生物学报 0 3%'(-&(D%/+D$,%+$'*%$&'+$,%$+*%'*+($'*%%,'",%$+%+" '*%%8'*$,8"(%$,"'"$"0#%%.,'0 "/!$#$%&'+$*"*'%)%'%%%*+%&&%)*'+'*%'"&%$"&"%&(% %"&*%'D,$7%,"-"&,',;"3%+"'5',/&"%&%#("'" 王红彬崔世茂王明喜等施肥条件下高温对温室黄瓜光合性能的影响内蒙古农业大学学报 $'- %:%D#$%&'$*"*'%)%'%),'8'*(&*('%%',"+")''.,'.*+", 100 %/*#/", -$--%,'%++)'"&"'%'"$%8,%%'%(%+"'*%(,'"5 '% *$%+%&*'*%%&*"+$"'"&&"(+*'"),'%+)+%'( 3%+"'+'%++%+%'"'%&*, 杨泽伟王龙海朱莉等氨基丁酸代谢旁路在植物响应逆境胁迫中的作用机制研究生物技术进展 /*%,)D8 - &% %',"+ ($&'"+$"'"&&"(4%(+".,'/&"%&% 1!".$#$%&'+$%2%+--%&'"3%2%+)%&"%+%',"+(&*,)*,$, %+&%&%)%'%+"''(%5,+'%++/&"%'"-"&,'/""&10

10 第卷第期草业学报年罗黄颖高洪波夏庆平等氨基丁酸对盐胁迫下番茄活性氧代谢及叶绿素荧光参数的影响中国农业科学 10 *4DE$#$%&'+$%2%+"'"&&"(8'*(%&'"3%2%+)%&"%+%',"+$&&%+%%(,"+(%5,+'%++-&''"&%,"&&"(%',"/""&1 高洪波章铁军吕桂云等 5, 胁迫下外源氨基丁酸对黄瓜幼苗生长和活性氧代谢的影响西北植物学报 1,!!"%4"D$#$%&'+$%2%+--8'%,%(',%&%"8*%'+%%(,"+-&'-"&, '%,"/""&111 王晓冬解备涛李建民等外源氨基丁酸 -- 对小麦苗期耐涝性的影响华北农学报 111 /* " 5/4$.*+","&,,%$*'+'%++"(&%(--&&,'"" ":%+%%(,"+ /*(-"&,',/&"%&%+010 张华永崔丽娜董树亭等热胁迫诱导玉米幼苗氨基丁酸积累的生理作用山东农业科学 010 "D!*% $5"'"&2"(%"3,3%("+%%(%"'"$#"#0%!)'%(" '"&&"(.,'.*+","&'"+ 李杰窦晓月车永梅等 5 参与氨基丁酸促进白三叶种子的萌发过程植物生理学通讯 D#$%&'+$%2%+--8'*$&&%+%%(,"+(%*"*'%)%'%+'%++*"%%',%+0 黄娟高温胁迫下外源 -- 对黄瓜幼苗生长的影响长江蔬菜 0 "DD.%$%',"&)'*8+%,'%("'"&&"(--&'"'"'*%'',%&%" &%%)"%'++#!!!%#$/&"%'"$"&%)'+000!"!#$%&'$*"*'%)%'%+'%++8'*()*+","&,%',"+")%%",%++-& '.'&,'%/""&1 王日明熊兴耀高温胁迫对黑麦草生长及生理代谢的影响草业学报 1 2!".$%+)+%+$'"2"('%%)'%"(%:%+'+,""'+'%++"'8%')%+$ )%%",%++"0#%%("$%""+,'',%&%D,$.,'.*+",1 %'*($'*%%2'&'"$&*,)*,$,%$'"++%+8"'*'&%'"("D,$'10000!"$+",""''"+(%',"&$&'+++&"'%(8"'*"*""'"(%&3%$)*' +'*%+"+$(*'+'%++"0)%%",+++)%&"%+.*+",".,'00 4%),3"'"$8'%+,,%&*('%"'*%*":%&,,++)"!,%!"%+)+%'(%$,"'"D,$#&,00 王正文根茎克隆植物羊草体内可溶性碳水化合物的时间变异及其对去叶干扰的响应植物生态学报 0 0,4!*!$"$%%'",%+)+%+$++"",'"&*('%,&'"(%%%2)%++"' 5,+'%++")%%",%++8"'*("$%%'+,'',%&%.,/%0% /%"D#$%&'+$("$%%'*%+,%3%,+)*+","&,(%&,"&,"("&'+$!"$$#"%&%$/ $&3,%2+(%*%'+'%++++,((4$00000 邓蕾王艳李建龙高温胁迫下不同激素处理对高羊茅生理生态指标及耐热性的影响草原与草坪 "!"D$#$%&'+$%2%+--%&'"3%2%+)%&"%+%',"+()*'+'*%+"+ &*&'%"+'"&+$''%+(%"2%(5,(50+'%++D,$-"&,',;"3%+"'$%%"00 0 梁杨杨吴晓蕾李敬蕊等盐碱胁迫下对番茄幼苗活性氧代谢及光合性能的影响河北农业大学学报 00 *"! D"!$#$%&'$*"*'%)%'%+'%++)*'+'*%+"+"!"$$#"%&%$$D,$*% "@%+',%%1111 朱澜李雪芹贾晓琳等高温胁迫对高羊茅光合作用的影响浙江林学院学报 1111 /!/@$#$%&'+$%2%+&,&")*'+'*%'"&&*&'%"+'"&+$+8%%')%))%$0!" #"!%!+%%(,"+.,'.*+",D,110

11 ;4;-#/757-,5 孙克香杨莎郭峰等高温强光胁迫下外源钙对甜椒 $0!"#"!%! 幼苗光合生理特性的影响植物生理学报 110 2!"!.! $%+)+%$%&'"3%2%%',"+"%,&*,),+'+'+*''%+,""', 9,""'+'%++*"%+%D,$-)),"%(#&,1001 向丽霞胡立盼胡晓辉等外源氨基丁酸调控甜瓜叶绿体活性氧代谢应对短期盐碱胁迫应用生态学报 1 001,D"!@/$#$%&'+$--+9"&&%+%%(%"'"(+%%(,"8'*(%("$% %''%)%'%+'%++D,$*D"%%',%+001 黄娟李兴发黄山等氨基丁酸浸种对不同温度胁迫下黄瓜种子萌发和幼苗生长的影响长江蔬菜 0 01,-( %"+#*,)*,$,%+&%&%()*'+'*%+"+4*%+"&+-,%3"%8$.,'.*+",0 000,*/-("+&++"$&*,)*,$,%+&%&%9"%'"&+)%'%('*%"+""$"&&%*"%+%,%'"$' 张守仁叶绿素荧光动力学参数的意义及讨论植物学通报,,"5/4D#$%&'+$,'%*"*'%)%'%+'%++'*%"++(+'&'%&*('%+$%"!!)!#!3%$+%%(,"+,%'"$'"&,%+%&*0 李娜孙涛毛子军长期极端高温胁迫对樟子松幼苗生物量及非结构性碳水化合物的影响植物研究 0,//@.*+","&,%+)+%+$'$++'"'"&+'%++%+-&'.'&,'%/""&00 卢少云郭振飞草坪草逆境生理研究进展草业学报 00,#*" "+*%" #,/* 5$8'*(++'%"+&%8''%)%'%+%,8 (3%)'"D,$.,'.*+",1010

材料! 方法! # 基因的扩增及其序列分析

材料! 方法! # 基因的扩增及其序列分析生物技术通报黄艳燕黄靖华卢福芝孙靓彭立新周兴黄日波利用的方法从鼠李糖乳杆菌基因组中扩增到乳酸脱氢酶基因并连接到载体上构建表达质粒将重组质粒转化大肠杆菌重组菌株经诱导表达电泳分析表明在大肠杆菌中实现了表达表达产物的分子量约为同时采用紫外分光光度法测定乳酸脱氢酶的酶活测得重组菌株的乳酸脱氢酶活力为最适反应温度为最适乳酸脱氢酶克隆表达鼠李糖乳杆菌

年 月 草 业 学 报 ; 4; -#/757 - 第 卷 第 期,5!"# $ % 王日明 王志强 向佐湘 氨基丁酸对高温胁迫下黑麦草光合特性及碳水化合物代谢的影响 草业学报!"!#$%&' $ " ' "& &"( )* ' + '*%'"&&* &'% "+'"&+ (&

年月草业学报 ; 4; -#/757 - 第卷第期,5!"# $ % 王日明王志强向佐湘氨基丁酸对高温胁迫下黑麦草光合特性及碳水化合物代谢的影响草业学报!"!#$%&' $ " ' "& &"( )* ' + '%'"&& &'% "+'"&+ (&