无芒雀麦幼苗对温度变化的适应性策略

doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2024.02.023

草地学报 ›› 2024, Vol. 32 ›› Issue (2): 543-552.DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2024.02.023

无芒雀麦幼苗对温度变化的适应性策略

宫珂¹, 靳瑰丽², 刘文昊²

1. 新疆维吾尔自治区畜牧科学院草业研究所, 新疆乌鲁木齐 830052;
2. 新疆农业大学草业学院/新疆草地资源与生态重点实验室/西部干旱荒漠区草地资源与生态教育部重点实验室, 新疆乌鲁木齐 830052

收稿日期:2023-05-10 修回日期:2023-07-10 出版日期:2024-02-15 发布日期:2024-03-06
通讯作者: 靳瑰丽,E-mail:jguili@126.com
作者简介:宫珂(1994-),女,汉族,新疆伊宁人,博士研究生,主要从事草地资源与生态研究,E-mail:1538095879@qq.com
基金资助:
国家牧草产业体系项目（CARS-34）资助

Adaptive Strategies to Temperature Changes in Bromus inermis Seedlings

GONG Ke¹, JIN Gui-li², LIU Wen-hao²

1. Grassland Research Institute of Xinjiang Academy of Animal Science, Urumqi, Xinjiang 830052, China;
2. College of Grassland Sciences of Xinjiang Agricultural University/Xinjiang Key Laboratory of Grassland Resources and Ecology/Key Laboratory of Grassland Resources and Ecology for Western Arid Desert Rengion, Ministry of Education, Urumqi, Xinjiang 830052, China

Received:2023-05-10 Revised:2023-07-10 Online:2024-02-15 Published:2024-03-06

摘要/Abstract

摘要： 全球气温变化对植物形态、生理及分子调控产生不同程度的影响，改变了植物的生长状态。本研究为探究野生无芒雀麦（Bromus inermis）应对温度变化采取的适应对策，设置5个温度处理，分别为对照T₁（15/5℃）、增温T₂（17.5/7.5℃）、增温T₃（20/10℃）、增温T₄（22.5/12.5℃）和增温T₅（25/15℃），观测其幼苗的表型和解剖结构，测定生理特征，利用转录组测序技术进行分析。结果表明：增温显著提高叶长和叶生物量分配，降低了叶片厚度和表皮细胞厚度，部分增温处理（T₃，T₅）减少根生物量分配并减小根系直径（P<0.05）；增温使叶片中的可溶性蛋白含量显著降低（P<0.05），过氧化氢酶和过氧化物酶活性更强，形态和生理指标间相关性较弱；T₅增温下叶片差异表达基因199个，根系484个。总体而言，无芒雀麦幼苗地上部分比地下部分对增温的响应更敏感。

关键词: 表型形态, 解剖结构, 生理特征, 转录组分析

Abstract: Global temperature change affects plant morphology,physiology and molecular regulation to varying degrees,such as altering plant growth. In this study,in order to investigate the adaptive responses of Bromus inermis to temperature changes,five temperature treatments were set up,namely,control T₁ (15/5℃),warming temperature T₂ (17.5/7.5℃),warming temperature T₃ (20/10℃),warming temperature T₄ (22.5/12.5℃),and warming temperature T₅ (25/15℃);the observation of the seedling phenotypes and anatomical structures,determination of physiological characteristics,and transcriptome analysis found:(1) Warming significantly increased leaf length and leaf biomass allocation,decreased leaf thickness and epidermal cell thickness,and warming (T₃,T₅) decreased root biomass allocation and reduced root diameter (P<0.05);(2) Warming resulted in significantly lower (P<0.05) soluble protein content,stronger catalase and peroxidase activities,and weaker correlations between morphological and physiological indices in the leaves;(3) 199 differentially expressed genes were found in leaves and 484 in roots under T₅ warming. Overall,the aboveground portion of Bromus inermis seedlings was more sensitive than the underground portion in response to warming.

Key words: Phenotypic morphology, Structure of anatomy, Physiological characteristics, Transcriptome analysis

中图分类号:

S543

宫珂, 靳瑰丽, 刘文昊. 无芒雀麦幼苗对温度变化的适应性策略[J]. 草地学报, 2024, 32(2): 543-552.

GONG Ke, JIN Gui-li, LIU Wen-hao. Adaptive Strategies to Temperature Changes in Bromus inermis Seedlings[J]. Acta Agrestia Sinica, 2024, 32(2): 543-552.

0
/ / 推荐

导出引用管理器 EndNote|Ris|BibTeX

链接本文: https://manu40.magtech.com.cn/Jweb_cdxb/CN/10.11733/j.issn.1007-0435.2024.02.023

https://manu40.magtech.com.cn/Jweb_cdxb/CN/Y2024/V32/I2/543

参考文献

[1] MANSOUR A,ALESSANDRO D,WILLIAM J,et al. Climate change 2021:the physical science basis[M]. New York:Cambridge University Press,2021:1363-1512
[2] LEVERENZ J W,BRUHN D,SAXE H. Responses of two provenances of Fagus sylvatica seedlings to a combination of four temperature and two CO₂ treatments during their first growing season:gas exchange of leaves and roots[J]. New Phytologist,1999,144(3),437-454
[3] 吕晓敏,王玉辉,周广胜,等. 温度与降水协同作用对短花针茅生物量及其分配的影响[J]. 生态学报,2015,35(3):752-760
[4] WANG Y,DU S T,LI L L,et al. Effect of CO₂elevation on root growth and its relationship with indole acetic acid and ethylene in tomato seedlings[J]. Pedosphere,2009,19(5):570-576
[5] 纪若璇,于笑,常远,等. 蒙古莸叶片解剖结构的地理种源变异及其对环境变化响应的意义[J]. 植物生态学报,2020,44(3):277-286
[6] 张桂莲,陈立云,张顺堂,等. 抽穗开花期高温对水稻剑叶理化特性的影响[J]. 中国农业科学,2007(7):1345-1352
[7] SMIRNOFF N,CUMBES Q J. Hydroxyl radical scavenging activity of compatible solutes[J]. Phytochemistry,1989,28(4):1057-1060
[8] GRASSI G,MEIR P,CROMER R,et al. Photosynthetic parameters in seedlings of Eucalyptus grandis as affected by rate of nitrogen supply[J]. Plant Cell Environment,2010,25(12):1677-1688
[9] 刘香萍,崔国文,李国良,等. 紫花苜蓿主根内非结构性碳水化合物累积及其与抗寒性的关系[J]. 中国草地学报,2010,32(2):113-116
[10] 王喜勇,王成云,魏岩. 梭梭属植物渗透调节物质的季节性变化[J]. 安徽农业科学.2014,42(5):1427-1428.
[11] 杨春勐,代微然,索默,等. 增温对滇杨和川杨生长及生理特性的影响[J]. 西南林业大学学报(自然科学),2018,38(3):63-70
[12] 张希山,代连义,王志杰,等. 禾草饲料之王——无芒雀麦[J]. 新疆畜牧业,2002(4):28-29
[13] 李瑞强,王玉祥,孙玉兰等. 盐胁迫对5份无芒雀麦苗期生长和生理生化的影响及综合性评价[J]. 草业学报,2023,32(1):99-111
[14] 路璐,黄梦琪,隋晓青,等. 6份无芒雀麦种质耐酸碱胁迫能力比较研究[J]. 智慧农业导刊,2022,2(16):28-30
[15] 孙可蒙,隋晓青,王玉祥,等. PEG模拟干旱胁迫下12份新疆野生无芒雀麦种质萌发期抗旱性评价[J]. 草原与草坪,2020,40(6):102-107,117
[16] 王玉祥,杜雨,陈映霞,等. 盐胁迫对无芒雀麦种子萌发及苗期生理指标的影响[J]. 干旱区资源与环境,2022,36(05):139-145
[17] 田梦,孙宗玖,李培英,等. 增温对蒿类荒漠草地可萌发土壤种子库及其多样性的影响[J]. 草地学报,2020,28(1):141-148
[18] 蔡庆生. 植物生理学实验[M]. 北京:中国农业大学出版社,2013:75-96
[19] VALPINE P D,HARTE J. Plant responses to experimental warming in a montane meadow[J]. Ecology,2001,82(1):637-648
[20] MILLA R,REICH P B. The scaling of leaf area and mass:the cost of light interception increases with leaf size[J].Proceedings of the Royal SocietyB:Biological Sciences,2007,274(1622):2109-2115
[21] 张发起,付鹏程,高庆波,等. 蒺藜科及由其分出的两新科四种植物种子形态特征比较研究[J]. 植物分类与资源学报,2013,35(3):280-284
[22] GUO C Y,MA L N,YUAN S,et al,. Morphological,physiological and anatomical traits of plant functional types in temperate grasslands along a large-scale aridity gradient in northeastern China[J]. Scientific Reports,2017,7(1):40900
[23] 刘全宏,王孝安,田先华,等. 太白红杉(Larix chinensis)叶的形态解剖学特征与环境因子的关系[J]. 西北植物学报,2001(5):885-893
[24] 肖晴,林轸荣,姜风岩,等. 放牧强度对高寒草甸优势植物叶片解剖结构的影响[J]. 草地学报,2023,31(10):3018-3025
[25] VERBOVEN P,HERREMANS E,HELFEN L,et al,. Synchrotron X-ray computed laminography of the three-dimensional anatomy of tomato leaves[J]. Plant Journal,2015,81(1):169-182
[26] 刘兴菊,马源,马晖玲,等. 2,3-丁二醇诱导下匍匐翦股颖叶片细胞结构变化及抗病相关性分析[J]. 草业学报,2017,26(12):170-178
[27] 郝爱华,罗正明,田志杰,等. 模拟增温对五台山亚高山草甸植物群落与土壤性质的影响[J].草地学报,2023,31(12):3793-3801
[28] 何云,李贤伟,龚伟. 3种岩石边坡护坡植物叶片质膜透性和可溶性糖含量对低温胁迫的响应[J]. 四川农业大学学报,2012,30(1):42-45
[29] 张尚雄,尼玛平措,徐雅梅,等. 3个披碱草属牧草对低温胁迫的生理响应及苗期抗寒性评价[J]. 草业科学,2016,33(6):1154-1163
[30] 武高林,杜国祯. 青藏高原退化高寒草地生态系统恢复和可持续发展探讨[J]. 自然杂志,2007(3):159-164
[31] 萨仁高娃,李生军. 低温胁迫对生长在高海拔地区6种披碱草属种质材料抗寒性生理指标的影响[J]. 黑龙江畜牧兽医,2012(21):83-85
[32] 陈岩,岳丽杰,刘永红,等. 营养生长期持续高温处理对玉米叶片转录组及生化指标的影响[J]. 玉米科学,2022,30(4):48-55,61
[33] 郭连安,莫让瑜,谭均,等. 高温胁迫下半夏叶片的转录组分析[J]. 甘肃农业大学学报,2022,57(3):84-94
[34] 唐军,丁西朋,陈志坚,等. 木豆响应低温胁迫差异表达基因分析[J]. 草地学报,2022,30(7):1701-1711
[35] KIELBOWICZ-MATUK A,REY P,RORAT T. Interplay between circadian rhythm,time of the day andosmotic stress constraints in the regulation of the expression of a Solanum double B-box gene[J]. Annals of Botany,2014,113(5):831-842
[36] SEO P J,MAS P. Stressing the role of the plant circadian clock[J]. Trends Plant Science,2015,20(4):230-237
[37] 付娟娟,刘建,孙永芳,等. 冷胁迫对2种垂穗披碱草生长和生理特性的影响[J]. 草地学报,2014,22(4):789-795

无芒雀麦幼苗对温度变化的适应性策略

Adaptive Strategies to Temperature Changes in Bromus inermis Seedlings

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	韩喆, 张永强, 张浩浩, 罗文浩, 陈爱萍. 干旱胁迫对伊犁绢蒿幼苗生长及叶片解剖结构的影响[J]. 草地学报, 2024, 32(1): 105-112.
[2]	南彦斌, 许嘉诚, 何啟玥, 潘学能, 周渊涛. 青海草原毛虫转录组分析及SSR位点开发[J]. 草地学报, 2023, 31(9): 2653-2662.
[3]	岑慧芳, 钱文武, 朱慧森, 夏方山, 杜利霞, 许涛. 干旱胁迫对草地早熟禾叶片显微结构和光合特征的影响[J]. 草地学报, 2023, 31(5): 1368-1377.
[4]	李硕, 李培英, 孙宗玖, 李雯. 敏旱和抗旱狗牙根叶片对干旱胁迫的转录组响应差异分析[J]. 草地学报, 2023, 31(11): 3322-3333.
[5]	李双铭, 杨勇, 胡龙兴, 徐庆国. 不同纬度来源结缕草叶片响应低温胁迫的转录组分析[J]. 草地学报, 2023, 31(10): 2968-2984.
[6]	肖晴, 林轸荣, 姜风岩, 石丽娜, 赵洪鑫, 李永元, 祁进贤, 党志英, 董全民, 周华坤, 邵新庆. 放牧强度对高寒草甸优势植物叶片解剖结构的影响[J]. 草地学报, 2023, 31(10): 3018-3025.
[7]	张辉辉, 师尚礼, 武蓓, 李自立, 李小龙, 吴芳, 康文娟, 陈新栋. 紫花苜蓿与不同生活型多年生禾本科牧草混播生长生理特征[J]. 草地学报, 2022, 30(8): 2144-2157.
[8]	李瑞强, 王玉祥, 孙玉兰, 张磊, 陈爱萍. 盐胁迫对无芒雀麦幼苗叶片形态及解剖结构的影响[J]. 草地学报, 2022, 30(6): 1450-1459.
[9]	任尚福. 白刺叶片解剖结构性状异速生长与生态适应性研究[J]. 草地学报, 2022, 30(5): 1150-1158.
[10]	方明月, 汪溢磐, 赵奕, 热孜亚·艾力, 申玉华, 张铁军. 低温干旱复合胁迫对8个紫花苜蓿品种形态和生理特征的影响[J]. 草地学报, 2022, 30(11): 2967-2974.
[11]	朱琨, 郑桂华, 刘丽杰, 周璐, 李珊珊, 范震宇, 钟玥, 尼尼. 草地早熟禾叶片表皮解剖结构与抗白粉病性的研究[J]. 草地学报, 2021, 29(7): 1430-1435.
[12]	刘梦瑶, 李伟琼, 王铁娟. 差不嘎蒿茎叶解剖特征及其与气候因子的关系[J]. 草地学报, 2021, 29(5): 1118-1124.
[13]	潘新雅, 李军保, 陈阳, 王鹏飞, 卫先伟, 李瑞, 刘佳茜, 郑智龙, 徐炳成, 王智. 6个紫花苜蓿品种根系形态结构对低磷胁迫的响应[J]. 草地学报, 2021, 29(11): 2494-2504.
[14]	李莉莎, 徐海燕, 吴晓东, 毛楠, 甘子鹏, 薛守业. 青藏高原高山嵩草叶、根抗寒性生理特征[J]. 草地学报, 2020, 28(6): 1544-1551.
[15]	张咏梅, 白小明, 田彥锋, 龚良建. 4种观赏草叶片解剖结构的观察及其对环境的适应性分析[J]. 草地学报, 2019, 27(5): 1377-1383.