臭氧浓度升高对毛竹叶片光合色素和抗性生理的影响

为了解毛竹对温室气体浓度升高的生理响应,探索竹子应对气候变化的经营策略,运用开顶式同化箱(OTCs)开展了5个O₃浓度梯度(过滤大气CF、环境大气NF、50nl·L^-1、100nl·L^-1、150nl·L^-1对毛竹(Phyllostachys edulis)叶片光合色素、可溶性蛋白、脂质过氧化和抗氧化系统的影响研究。结果表明:随O₃浓度升高,毛竹叶片Chl和Car含量呈下降趋势,可溶性蛋白、MDA和O₂^-含量呈升高趋势。与CF相比,100nl·L^-1和150nl·L^-1O₃,浓度处理毛竹叶片光合色素含量极显著降低,叶片可溶性蛋白、MDA和O₂^-含量极显著升高;随O₃浓度升高,SOD活性呈降低趋势,100nl·L^-1和150nl·L^-1O₃浓度处理较CF极显著下降。POD活性呈升高趋势,100nl·L^-1和150nl·L^-1O₃浓度处理较CF极显著提高;长时间高O₃浓度(100nl·L^-1及以上)胁迫条件下,会导致毛竹叶片光合色素降解或合成受阻,叶片老化加快,膜脂过氧化程度加剧,膜结构和抗氧化系统功能遭到破坏,影响毛竹的正常生长。     

高浓度二氧化碳和臭氧对蒙古栎叶片活性氧代谢的影响

利用开顶箱熏蒸法,研究了高浓度O₃(≈80 nmol·mol^-1)和高浓度CO₂(≈700 μmol·mol^-1)及其复合处理对蒙古栎叶片活性氧代谢的影响.结果表明：高浓度O₃显著增加了蒙古栎叶片超氧阴离子(O₂^•)产生速率、过氧化氢(H₂O₂)和丙二醛(MDA)含量和电解质外渗率(P<0.05),显著降低了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性和抗坏血酸(AsA)含量(P<0.05).高浓度CO₂对蒙古栎叶片活性氧代谢影响不显著.高浓度O₃和CO₂复合处理的叶片O₂^•产生速率、H₂O₂和MDA含量和电解质外渗率上升不明显,说明高浓度CO₂缓解了高浓度O₃对蒙古栎叶片的氧化胁迫.复合处理的叶片SOD、CAT、APX活性以及AsA和总酚含量显著高于O₃处理的叶片(P<0.05),说明高浓度CO₂缓解了高浓度O₃对叶片抗氧化系统的消极影响.     

根际CO2浓度富集对番茄光合生理的影响

本文采用气雾法栽培方式,研究了60 d根际CO₂浓度富集处理对番茄光合生理的影响.结果表明： 2500 μL·L^–1及以上CO₂浓度处理下,番茄植株叶片叶绿素含量、叶面积显著降低,叶片Mg²⁺ ATPase、Ca²⁺ ATPase和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性显著减少,而根系PEPC活性显著增加,叶片净光合速率、气孔导度和胞间CO₂浓度均显著降低.表明根际高CO₂浓度条件下,根系PEPC活性增强、叶片固定CO₂的能力减弱、叶片Mg^2+ ATPase和Ca²⁺ ATPase活性显著降低,根际长期高CO₂浓度处理可能是导致植株光合生理指标下降的原因之一.
     

冬小麦幼苗生长和化感物质对CO2和O3浓度升高的响应

利用开顶式气室(OTC), 采用盆栽试验研究了CO₂浓度为550 μL·L^-1、O₃浓度为60 μL·L^-1及CO₂浓度为550 μL·L^-1+O₃浓度为60 μL·L^-1对7个冬小麦品种幼苗生物量和化感物质丁布(DIMBOA)的影响.结果表明：在高CO₂浓度下,冬小麦幼苗地上生物量与丁布含量在品种间存在显著差异,品种碧蚂1号幼苗和根干质量比对照（CO₂浓度为370 μL·L^-1,O₃浓度为40 μL·L^-1）增加了36.8%和24.7%;丁布含量增幅为5.7%~184.6%.除碧蚂1号和陕139外,高浓度O₃导致冬小麦生物量降低,但使所有品种丁布含量显著增加,变幅为0.5~3倍.交互作用下所有品种根干质量降低,长武134地上部质量、根质量和丁布含量降幅最大,分别为82%、27.9%和35.5%;与长武134、远丰175和兰考217丁布含量降低相反,陕139丁布含量增加84.6%.聚类分析显示,不同处理和不同品种均显著影响丁布含量,陕139、兰考217和长武134在高CO₂和O₃浓度处理下聚为一类,而陕139在所有处理中丁布含量均表现为增加.表明化感物质丁布可以作为气候变化条件下,尤其是CO₂和O₃变化下抗性育种的特定指标.     

根际CO2浓度富集对番茄光合生理的影响

本文采用气雾法栽培方式,研究了60 d根际CO₂浓度富集处理对番茄光合生理的影响.结果表明： 2500 μL·L^–1及以上CO₂浓度处理下,番茄植株叶片叶绿素含量、叶面积显著降低,叶片Mg²⁺ ATPase、Ca²⁺ ATPase和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性显著减少,而根系PEPC活性显著增加,叶片净光合速率、气孔导度和胞间CO₂浓度均显著降低.表明根际高CO₂浓度条件下,根系PEPC活性增强、叶片固定CO₂的能力减弱、叶片Mg^2+ ATPase和Ca²⁺ ATPase活性显著降低,根际长期高CO₂浓度处理可能是导致植株光合生理指标下降的原因之一.
     

冬小麦幼苗生长和化感物质对CO2和O3浓度升高的响应

利用开顶式气室(OTC), 采用盆栽试验研究了CO₂浓度为550 μL·L^-1、O₃浓度为60 μL·L^-1及CO₂浓度为550 μL·L^-1+O₃浓度为60 μL·L^-1对7个冬小麦品种幼苗生物量和化感物质丁布(DIMBOA)的影响.结果表明：在高CO₂浓度下,冬小麦幼苗地上生物量与丁布含量在品种间存在显著差异,品种碧蚂1号幼苗和根干质量比对照（CO₂浓度为370 μL·L^-1,O₃浓度为40 μL·L^-1）增加了36.8%和24.7%;丁布含量增幅为5.7%~184.6%.除碧蚂1号和陕139外,高浓度O₃导致冬小麦生物量降低,但使所有品种丁布含量显著增加,变幅为0.5~3倍.交互作用下所有品种根干质量降低,长武134地上部质量、根质量和丁布含量降幅最大,分别为82%、27.9%和35.5%;与长武134、远丰175和兰考217丁布含量降低相反,陕139丁布含量增加84.6%.聚类分析显示,不同处理和不同品种均显著影响丁布含量,陕139、兰考217和长武134在高CO₂和O₃浓度处理下聚为一类,而陕139在所有处理中丁布含量均表现为增加.表明化感物质丁布可以作为气候变化条件下,尤其是CO₂和O₃变化下抗性育种的特定指标.     

外源调环酸钙对盐碱胁迫下大豆幼苗生长及生理特性的影响

为明确外源调环酸钙(Pro-Ca)缓解大豆幼苗盐碱胁迫的机理,以大豆‘合丰50’为试验材料,研究在110 mmol·L^-1复合盐碱胁迫下,叶面喷施100 mg·L^-1 Pro-Ca对大豆幼苗生长、光合特性、抗氧化代谢、AsA-GSH循环以及渗透调节的影响。结果表明：盐碱胁迫显著抑制大豆幼苗生长,降低了净光合速率(P_n)、叶绿素、可溶性蛋白、可溶性糖、蔗糖和淀粉含量;增加了过氧化氢酶(CAT)活性以及脯氨酸、活性氧(ROS)、丙二醛(MDA)和电解质渗漏率积累;与盐碱处理相比,喷施Pro-Ca能够改善大豆幼苗地上部和根系生长,提高叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和总叶绿素含量,维持较高的P_n,促进蔗糖、果糖和淀粉的积累;显著上调叶片6种抗氧化酶(SOD、POD、CAT、GR、MDHAR和DHAR)活性、2种非酶抗氧化剂(AsA和GSH)水平和脯氨酸含量;而电解质渗漏率、O₂^-·产生速率以及MDA和H₂O₂含量显著降低...     

O3浓度升高和UV-B辐射增强对大豆叶片叶绿素含量和活性氧代谢的影响

以大豆栽培品种铁丰29为试验材料,利用开顶式气室研究O₃浓度升高和UV B辐射增强复合胁迫对大豆叶片叶绿素(Chl)含量、膜脂过氧化程度、活性氧产生速率、抗氧化酶活性和籽粒产量的影响.结果表明： 在大豆整个生育期内,与对照相比,O₃和UV-B单一胁迫及其复合胁迫下的大豆叶片Chl(a+b)、Chl a和Chl b含量均呈下降趋势;相对电导率、丙二醛含量增大,活性氧产生速率和H₂O₂含量增加,超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性下降,产量降低.O₃和UV-B复合胁迫加剧了大豆叶片膜脂过氧化程度,促进大豆体内活性氧自由基的产生,使大豆抗氧化能力减弱,叶绿素含量降低,对大豆表现为协同效应.O₃胁迫对大豆叶片的影响与复合胁迫更相近,其原因可能是在复合胁迫中臭氧起主要作用.     

外源硒对大豆产量、植株氮磷含量及土壤酶活性的影响

利用盆栽试验,研究了不同浓度、不同价态外源se对大豆产量、N、P含量及与N、P代谢密切联系的土壤脲酶和磷酸酶活性的影响．结果表明,施用浓度为0．25和0．5μg·g^-1土的Se^4+和Se^6+后,大豆产量、含N量及土壤脲酶活性增加,大豆含P量和土壤磷酸酶活性降低．当Se^6+浓度为0．5μg·g^-1土时,大豆植株含N量与土壤脲酶活性呈极显著的抛物线相关关系;Se^6+浓度为0．25μg·g^-1土时,大豆植株含P量与土壤磷酸酶活性呈极显著的抛物线相关关系。Se^4+处理的大豆N、P含量和土壤脲酶和磷酸酶活性均无显著相关关系。     

VB1、VB12和VH对雨生红球藻生长及类胡萝卜素含量的影响

以淡水经济微藻雨生红球藻(Haematococcus pluvialis CH-1)为试验藻种,分别添加维生素B₁(VB₁)、B₁₂(VB₁₂)和维生素H(VH),每种维生素各分6个浓度梯度,测定了雨生红球藻的细胞密度、生物量、叶绿素a和类胡萝卜素含量等指标。结果表明,分别添加维生素B₁、B₁₂和H均显著促进了雨生红球藻细胞的生长。维生素B₁、B₁₂和H对雨生红球藻的最佳添加浓度分别为10mg·L^-1、50μg·L^-1和500μg·L^-1。在维生素B₁、B₁₂和H各自的最佳浓度处理下,雨生红球藻的细胞密度、生物量、叶绿素a和类胡萝卜素含量等4项指标均比对照有显著提高:维生素B₁处理分别提高了20.1%、14.6%、23.2%和21.3%;维生素B₁₂处理分别提高了29.5%、30.0%、28.0%和24.4%;维生素H处理分别提高了17.1%、29.2%、21.8%和10.1%。在雨生红球藻规模化生产的游动细胞培养阶段,适当地添加维生素B₁、B₁₂和H均能够有效地提高藻细胞密度、生物量、叶绿素a和类胡萝卜素含量。     

生活污水慢渗对‘中林2001’杨树人工林生长的影响

采用不同污水水力负荷(每周0、3、6、9、12、15 cm),在‘中林2001’杨树人工林林地进行了污水慢渗试验.结果表明：不同负荷生活污水处理使‘中林2001’杨树人工林土壤平均有机质、全氮、全磷、全钾和Na⁺含量分别比对照(0 cm)增加1.940、0.115、0.029、1.454和0.030 g·kg^-1;在较低水力负荷(3～12 cm)时,杨树平均总生长量增加17.583 t·hm^-2·a^-1,各器官的平均氮、磷、Na⁺含量分别增加3.086、0.645和0.121 g·kg^-1,水力负荷在每周6～12 cm时, 杨树平均总生长量和各器官平均氮、磷、Na⁺含量达到最大值(36.252 t·hm^-2·a^-1、13.162 g·kg^-1、5.137 g·kg^-1、0.361 g·kg^-1),负荷继续升高则有所下降.杨树各器官钾含量随着水力负荷的增加而降低;污水处理使杨树的叶长增加,叶不对称性减少、使林木延迟落叶.当水力负荷＞每周12 cm时,土壤中较高的Na⁺和水分含量将危害杨树生长.适宜‘中林2001’杨树人工林生长的污水水力负荷在每周3～12 cm.     

Ozone effects on high light-induced photoinhibition in Phaseolus vulgaris

In this study the response to photoinhibition of photosynthesis and subsequent recovery was examined in plants of Phaseolus vulgaris L. cultivar ‘Pinto’ exposed to charcoal-filtered air or to ozone (O₃) at 150 nL L⁻¹ either for 3 h, or for 5 h. The responses were analysed using chlorophyll fluorescence imaging and by conventional fluorometry. Compared to control plants maintained in charcoal-filtered air, in plants exposed for 3 h to O₃ and then subjected to high light treatment, the results show an increased tolerance to photoinhibition. Plants exposed to the same O₃ concentration but for the longer 5-h period, were not tolerant to the photoinhibition treatment and, instead showed visible symptoms of damage (chlorosis and necrosis) clearly attributable to the longer O₃ exposure. Here the detrimental effects of O₃ aggravated the effects of the high light photoinhibitory treatment. The leaves exposed to the shorter O₃ treatment (150 nL L⁻¹ for 3 h) developed an ability to counteract the negative effects of a high light exposure probably because the O₃ had activated an antioxidant system able to protect the photosynthetic machinery.     

四种常见树木叶片光合模型关键参数对臭氧浓度升高的响应

随着城市化进程的加快, 臭氧(O₃)已经成为中国夏季首要大气污染物。已有研究表明O₃通过气孔进入叶片显著抑制光合作用, 影响陆地生态系统碳水循环过程。但是O₃浓度升高对植物光合和气孔导度模型关键参数影响的研究仍然缺乏。该研究利用开顶式气室, 设置两个O₃处理(CF, 过滤空气; E-O₃, 未过滤空气+ 60 nmol·mol^-1 O₃), 选用4种常见的树木(茶(Camellia sinensis)、复叶槭(Acer negundo)、栾树(Koelreuteria paniculata)和蒙古栎(Quercus mongolica)), 通过测定叶片气体交换参数, 探究O₃浓度升高对植物光合和气孔导度模型关键参数的影响。结果表明: O₃浓度升高显著降低了4种植物的饱和光合速率和光合生化模型参数叶肉导度, 但是O₃对光合生化模型参数最大羧化速率和最大电子传递速率的负效应在不同树种间存在差异。此外, 不同植物气孔导度对O₃的响应也存在差异。通过对最优化气孔导度模型进行参数化, 结果表明O₃显著提高了蒙古栎和复叶槭的斜率参数(g₁), 并显著增加了茶的气孔导度模型截距参数(g₀), 但降低了复叶槭的g₀。在不同O₃处理下4种树木的内源水分利用效率与g₁呈显著线性负相关关系。综上所述, O₃浓度升高显著影响光合生化和气孔导度模型关键参数。     

地表臭氧浓度升高与干旱交互作用对杨树非结构性碳水化合物积累和叶根分配的短期影响

人类活动加剧和全球变化导致植物在生长季同时受到高浓度地表臭氧(O₃)和干旱的双重胁迫。为了探究两者对植物非结构性碳水化合物(TNC)积累和分配的影响, 该实验采用开顶式气室研究了2种O₃浓度(CF, 过滤空气; NF40, NF (未过滤空气) + 40 nmol·mol ^-1 O₃)和2个水分处理(对照, 充分灌溉; 干旱, 非充分灌溉)及其交互作用对杨树基因型‘546’ (Populus deltoides cv. ‘55/56’ × P. deltoides cv. ‘Imperial’)叶片和细根中TNC及其组分(葡萄糖、果糖、蔗糖、多糖、总可溶性糖和淀粉)含量的影响。结果表明: O₃浓度升高显著降低杨树叶片中淀粉和TNC的含量, 增加葡萄糖、果糖和总可溶性糖含量, 但对细根中淀粉和总可溶性糖含量的影响不显著。干旱胁迫显著增加细根中果糖和多糖含量, 降低蔗糖含量, 但对叶片中淀粉和总可溶性糖含量的影响不显著。充分灌溉下O₃浓度升高显著增加了杨树叶片多糖和总可溶性糖含量, 而干旱下O₃浓度升高显著增加了TNC含量的根叶比。该研究结果发现O₃主要影响叶片中TNC及各组分的含量, 而干旱主要影响细根中TNC及各组分的含量。从杨树叶片TNC的响应来看, 适度的水分限制有助于减缓O₃的负面伤害。     

根际CO2浓度升高对网纹甜瓜光合特性及产量和品质的影响

采用雾培植株根际通CO₂处理方式,研究了开花结果期根际CO₂浓度升高对网纹甜瓜光合作用及产量和品质的影响.结果表明：在网纹甜瓜果实发育期间,与350 μL·L^-1（对照）处理相比,根际2500和5000 μL CO₂·L^-1处理的叶片光合色素含量、净光合速率（P_n）、气孔导度（g_s）、胞间CO₂浓度（C_i）及PSⅡ最大光化学效率（F_v/F_m）均不同程度降低,而气孔限制值（L_s）显著提高,且5000 μL CO₂·L^-1处理的变化幅度高于2500 μL CO₂·L^-1处理;单株产量、果实中维生素C和可溶性糖含量显著降低,有机酸含量显著提高.可见,网纹甜瓜果实发育期间根际CO₂浓度超过2500 μL·L^-1时,其光合作用及果实发育会受到显著抑制,从而导致产量和品质降低.
     

施氮和大气CO2浓度升高对小麦旗叶光合电子传递和分配的影响

采用开顶式气室盆栽培养小麦,设计2个大气CO₂浓度（正常：400 μmol·mol^-1;高：760 μmol·mol^-1）、2个氮素水平（0和200 mg·kg^-1土）的组合处理,通过测定小麦抽穗期旗叶氮素和叶绿素浓度、光合速率（P_n）-胞间CO₂浓度（C_i）响应曲线及荧光动力学参数,来测算小麦叶片光合电子传递速率等,研究了高大气CO₂浓度下施氮对小麦旗叶光合能量分配的影响.结果表明：与正常大气CO₂浓度相比,高大气CO₂浓度下小麦叶片氮浓度和叶绿素浓度降低,高氮处理的小麦叶片叶绿素a/b升高.施氮后小麦叶片PSⅡ最大光化学效率（F_v/F_m）、PSⅡ反应中心最大量子产额（F_v′/F_m′）、PSⅡ反应中心的开放比例（q_p）和PSⅡ反应中心实际光化学效率（Φ_PSⅡ）在大气CO₂浓度升高后无明显变化,虽然叶片非光化学猝灭系数（NPQ）显著降低,但PSⅡ总电子传递速率（J_F）无明显增加;不施氮处理的F_v′/F_m′、Φ_PSⅡ和NPQ在高大气CO₂浓度下显著降低,尽管F_v/F_m和q_P无明显变化,J_F仍显著下降.施氮后小麦叶片J_F增加,参与光化学反应的非环式电子流传递速率(J_C)明显升高.大气CO₂浓度升高使参与光呼吸的非环式电子流传递速率(J₀)、Rubisco氧化速率（V₀）、光合电子的光呼吸/光化学传递速率比（J₀/J_C）和Rubisco氧化/羧化比（V₀/V_C）降低,但使J_C和Rubisco羧化速率（V_C）增加.因此,高大气CO₂浓度下小麦叶片氮浓度和叶绿素浓度降低,而增施氮素使通过PSⅡ反应中心的电子流速率显著增加,促进了光合电子流向光化学方向的传递,使更多的电子进入Rubisco羧化过程,P_n显著升高.     

臭氧浓度升高对坪用高羊茅生长、亚细胞结构及活性氧代谢的影响

通过开顶箱(OTCs)模拟,以环境臭氧(O₃)浓度约40 nmol·mol^-1为对照,研究大气O₃浓度升高(80和160 nmol·mol^-1O₃)对冷季型草坪草高羊茅生长、亚细胞结构及其活性氧代谢的影响.结果表明: 14 d的80 nmol·mol^-1O₃熏蒸使高羊茅株高和叶宽降低,总生物量降低43.7%,老叶变黄,而160 nmol·mol^-1O₃处理高羊茅叶出现大量枯死褐斑,叶尖坏死,新叶卷曲,总生物量降低46.2%,叶肉细胞膜卷曲,叶绿体和线粒体受损严重.与对照相比,80和160 nmol·mol^-1O₃熏蒸下高羊茅叶片超氧阴离子(O₂^-·)产生速率、过氧化氢(H₂O₂)和丙二醛(MDA)含量显著增加,抗氧化酶活性显著升高,但叶片总酚含量和抗氧化能力随O₃浓度升高而先升高后降低.在明显O₃伤害症状出现之前,O₃已对高羊茅的生长和抗氧化代谢产生不利影响;高羊茅抗氧化系统虽对O₃浓度的升高存在一定的适应性反应,但其不能抵御过高浓度的长期胁迫和伤害.     

铁皮石斛化学成分及其抗氧化活性研究

采用硫酸-苯酚法、AlCl^₃比色法、酸性染料比色法测定铁皮石斛(Dendrobium officinale)花、叶、茎中多糖、黄酮、生物碱含量，通过DPPH和ABTS清除实验评价铁皮石斛花、叶、茎的水提物和乙醇提取物的体外抗氧化活性。结果表明，铁皮石斛不同部位的多糖含量茎>花>叶，黄酮含量花>叶>茎，生物碱在各个部位分布均较少。其中茎的多糖含量可达23.92%，花中黄酮含量可达1.847%。抗氧化能力评价表明，铁皮石斛花水提物、茎醇提物、花醇提物的DPPH自由基清除能力相对较好，半效应浓度(EC₅₀)分别为410.4 μg·mL^-1、454.1 μg·mL^-1、573.2 μg·mL^-1；铁皮石斛茎醇提物、花醇提物、花水提物ABTS自由基清除能力相对较好，半效应浓度(EC₅₀)分别为61.1 μg·mL^-1、62.2 μg·mL^-1、103.0 μg·mL^-1。铁皮石斛花的提取物抗氧化活性整体优于叶和茎，醇提物抗氧化能力优于水提物。