植物对二氧化硫的反应和抗性研究——Ⅴ.植物对二氧化硫抗性与pH的相关性

以H_2SO_3溶液处理小麦苗切段作为模式系统,以乙烷产生、K~ 外渗和叶绿素破坏作为组织受损伤的指标,研究了pH对植物受SO_2伤害的影响。试验结果指出,当处理溶液的pH值降低时,组织受害加重。pH主要是由于对溶液中存在的SO_3~(2-)、HSO_3~-和不解离的H_2SO_3分子这三种形式的分配的影响而起作用的。在pH2～5范围内HSO_3~-占优势,组织受害重;pH>5,溶液中存在的离子主要是SO_3~(2-)受害轻;pH<2,溶液中最多的是H_2SO_3,出现的严重损伤是由于强酸性引起,而不是由于H_2SO_3本身的作用。伤害和pH的关系曲线与依赖于pH的HSO_3~-分配曲线非常一致,高峰都在pH3～4,但和SO_3~(2-)s或不解离的H_2SO_3分子的分配曲线迥然不同。HSO_3~-是起毒害作用的主要因素,而SO_3~(2-)及H_2SO_3分子的毒性不大。     

植物对二氧化硫的反应和抗性研究——Ⅳ.HSO_3~-对麦苗切段的伤害与乙烷产生的关系

小麦幼苗切段接触HSO_3~-,浓度超过一定阈值时,乙烷大量产生,组织差别透性受损(K~ 外渗增加),叶绿素破坏;其中乙烷增加快,反应灵敏,变幅显著。HSO_2~-浓度在0.5～100毫克分子范围内,乙烷生成随HSO_3~-浓度增高成比例地增加,可以作为组织伤害的定量指标。在这个系统中,乙烯生成量低,而且随HSO_3~-增加而减少。叶绿素破坏需要较高浓度、较长时间的作用。由于麦苗切段对HSO_3~-的反应与整株植物受SO_2伤害的反应基本相同,所以可作为研究植物SO_2伤害的模式系统。     

烟草叶片受HSO_3~-或SO_2作用时丙烯与丙烷的产生

近年来陆续报道了植物(包括小麦、水稻、辣椒、番茄、苜蓿以及一些葫芦科的植物等)接触SO_2或HSO_3~-以及发生伤害后产生乙烯和乙烷(Bressan等1979,Peiser等1979,李振国等,1980, 刘愚等1980,1982)。最近我们观察到烟草和上述这些植物不同,它的叶片接触SO_2或HSO_3~-和发生伤害后大量产生丙烯和丙烷。就我们所知,植物受SO_2或HSO_3~-作用和伤害过程中产生三碳烃类尚未见报道。     

超氧物歧化酶活性与小麦对HSO3^—,NO2^—抗性之间的关系

用在培养液中加低浓度NO_2~-,HSO_3~-,Mn~(2 )及向地上部喷洒氯霉素等四种方法促使小麦苗超氧物歧化酶(SOD)活性增加。SOD活性提高后,植株叶片对高浓度NO_2~-,HSO_3~-的抗性增强,表现在因NO_2~-,HSO_3~-害而产生的膜脂过氧化产物乙烷减少,叶绿素分解减轻。低浓度NO_2~-处理后的麦苗,不仅提高了对高浓度NO_2~-的抗性,同时对HSO_3~-的抗性也增强;同样,低浓度HSO_3~-处理也同时促进了麦苗对HSO_3~-和NO_2~-的抗性,即可交叉地提高。这些结果直接说明SOD和抗性有关。同时也为SO_2/HSO_3~-,NO_2/NO_2~-害的自由基学说提供了一个佐证。     

植物遭受伤害后乙烯和乙烷产生的消长关系

在几种逆境下引起严重损伤后植物组织产生的乙烯和乙烷呈现此消彼长现象: 小麦黄化苗受机械伤害,在一定伤害程度内乙烯产生渐渐增加,伤害加重,乙烷明显上升,乙烯则相应下降。 通N_2引起麦苗伤害时,随着通N_2时间的延长,乙烷产生逐步上升,乙烯生成则递减。 受通N_2伤害的组织放在不同氧分压下,在低氧分压范围内(1～20%),乙烷产生随氧分压提高而上升,在高氧分压下则显著下降;乙烯生成随氧分压提高而一直增加。 严重冰冻后的麦苗织组只释放乙烷,再加入CuSO_4,促进乙烯产生同时减少乙烷生成。 牵牛花叶片对不同浓度HSO_3~-起反应而产生乙烯和乙烷时,也有类似的此消波长现象。 对植物组织在受伤害后出现的乙烯和乙烷的消长关系进行了讨论,并提出在某些条件下组织所产生的乙烯和乙烷有来自共同前体的可能性。     

植物对二氧化硫的反应和抗性研究——Ⅲ.植物接触二氧化硫和应激乙烯的产生

应用动式熏气装置,研究了SO_2对小麦、水稻、辣椒、蕃茄和紫花苜蓿等植物体内乙烯产生的影响。所有供试植物接触二氧化硫时,如其浓度超过伤害阈值,在出现可见伤害症状之前,体内乙烯产生就显著增加;浓度提高,乙烯量也增多;伤害严重时,并伴有乙烷产生。如果二氧化硫浓度在阈值之下,植物可长期忍受而不发生可见伤害症状的情况下,根据供试植物的反应可分为两类:一类如辣椒,蕃茄,乙烯并不增加,甚至稍有降低趋势;另一类如小麦、水稻和紫花苜蓿,只要接触二氧化硫,就有乙烯增生,不论以后是否出现可见伤害症状。这说明应激乙烯的产生不完全是伤害的后果。从试验结果推测植物体内乙烯的产生可区别为三种水平,即基础乙烯——应激乙烯——伤害乙烯,如伤害严重到一定程度,则还有乙烷的产生,乙烯和乙烷的产生有互相消长的关系。     

用质膜透性鉴定玉米苗期抗寒性

我们试图以质膜受损,引起K~+外渗量的增加作为玉米苗期抗寒性鉴定的一项指标。关于K~+外渗的问题国外已有不少报告。Lieberman等注意到,当植物受低温伤害时,细胞膜透性显著增加,并指出透性增加是低温对细胞伤害的标志之一。Palta等指出,K~+外渗与冻害有关。为筛选抗寒的玉米品种,充分利用种质资源,两年来我们对513份玉米材料,以K~+外渗量为指标进行鉴定,并与大田鉴定结合,探讨用质膜透性鉴定玉米苗期抗寒的可能性及有关问题。     

不同淋洗水量下胶州湾养殖池塘土壤盐分淋洗规律

针对养殖池塘严重盐渍化现象,为确保土地资源和水资源的有效利用,通过室内土柱试验探讨不同淋洗水量下胶州湾养殖池塘土壤盐分淋洗规律,并确定最佳用水量。结果表明:随着淋洗水量的增加,土壤及其淋滤液的含盐量均以指数形式下降,为兼顾淋洗效果和节约用水,接近1:1的水土比可以达到较好的改良效果;在脱盐过程中,土壤中Ca~(2+)、Mg~(2+)、K~+、Na~+、Cl~-含量均呈下降趋势,SO_4~(2-)含量呈先上升后下降的趋势,CO_3~(2-)、HCO_3~-含量呈上升趋势;淋滤液中各盐离子浓度与土壤各盐离子变化规律类似;土壤各盐离子脱盐率大小大致表现为Cl~-Na~+K~+Ca~(2+)Mg~(2+)SO_4~(2-)HCO_3~-;随着淋洗水量的增加,土壤中离子组成由原来的Cl~-和Na~+为主先转变为以Na~+、K~+和SO_4~(2-)为主,最后转变为Na~+、HCO_3~-和K~+为主。土壤脱盐过程伴随着土壤碱化现象,因此需要对盐渍土脱盐过程中的碱化现象进行进一步研究。     

亚硫酸对PSⅡ颗粒活性的伤害及Ca~(2 )的影响

PSⅡ颗粒的荧光产值依SO_3~(2-)浓度和处理时间的增加而减少,pH7.3以上受害严重;SO_3~(2-)对新鲜叶绿体的光化学活性不产生伤害,对老化叶绿体伤害严重,其叶绿素的分解速度低于DCIP光还原的降低速度。Ca~(2 )能减轻或消除SO_3~(2-)对叶绿体的伤害;对于PSⅡ颗粒则有加剧SO_3~(2-)伤害的作用,其规律可用Logistic方程表示。     

黑河天涝池流域典型林分生态水文化学特征

采集了黑河天涝池流域典型林分林外雨、穿透雨、树干径流和枯透水,并检测水体pH值和12种离子(K~+、Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+)、NH_4~+、Cu~(2+)、Zn~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cl~-、SO_4~(2-)、NO_3~3)的质量浓度。结果表明:天涝池流域大气降水pH均值为7.74,呈碱性,降水中离子绝对质量浓度较低,最高的是NO_3~-,质量浓度为1.1111 mg/L,最低的为Na~+,质量浓度为0.0108 mg/L;两种林分冠层有降低降雨pH值的作用,青海云杉林冠层对NH_4~+有升高作用,祁连圆柏林冠层对NH_4~+有降低作用,两种林冠层对NO_3~-和Cu~(2+)质量浓度有降低作用,对其它离子质量浓度均表现为升高作用;两种林分树干径流有提高穿透雨pH值的作用,与穿透雨相比,两种林分树干径流中阴离子均有升高,圆柏树干径流中所有阳离子质量浓度均有下降,云杉树干径流中Ca~(2+)、K~+、Mg~(2+)和Na~+减少,NH_4~+和Cu~(2+)增加;典型林分枯透水有提升穿透雨pH值的作用,与穿透雨相比,两种林分枯透水中阴离子质量浓度均有升高,云杉枯透水各阳离子均有降低,圆柏枯透水中Ca~(2+)、K~+和Mg~(2+)质量浓度升高,NH_4~+、Na~+和Cu~(2+)质量浓度下降;在采集的所有样本中,Pb~(2+)和Cd~(2+)均未检出,而Zn~(2+)仅在云杉树干径流中检出。     

二氧化硫熏气对小麦叶片中1-氨基环丙烷-1-羧酸、1-(丙二酰氨基)环丙烷-1-羧酸含量的影响及与乙烯产生的关系

在SO_2熏气9h过程中,小麦叶片中乙烯先上升,约6h达高峰,后下降;ACC含量则随熏气时间的延长而上升。停止熏气,乙烯继续下降,ACC含量也明显降低。MACC含量从熏气3h后不断上升,脱离接触后仍继续增加。6-BA预处理对SO_2引起的乙烯和ACC上升有促进作用,但对MACC含量无明显影响。SO_2熏气提高了乙烯形成酶活性。6-BA预处理对SO_2伤害有保护作用。对逆境乙烯的产生与调节作用进行了讨论。     

青海布哈河丰水期水化学特征

运用相关分析、因子分析和富集因子等对布哈河流域2014年丰水期河水样品主要离子浓度特征及来源进行了分析。结果表明:布哈河流域河水p H值的变化范围为7.91~9.21,平均值为8.43;EC的变化范围为133~871μS·cm~(-1),平均值为383μS·cm~(-1);河水中SO_4~(2-)、Ca~(2+)、Cl-、Na~+、 Mg~(2+)、NO3-、K+和NH_4~+的平均离子浓度分别为60.2、33.1、31.1、14.8、12.8、8.1、1.5和0.3μeq·L-1;阳离子浓度的大小顺序为Ca~(2+)Na~+ Mg~(2+)K+NH_4~+,而主要阴离子浓度的大小顺序SO_4~(2-)Cl-NO_3~-; Mg~(2+)、Ca~(2+)和SO_4~(2-)的离子浓度随着海拔的增加呈增加的趋势,Na+、Cl-和NO_3~-随着海拔的增加表现出减小的趋势,但K~+和NH_4~+不随海拔梯度的改变而变化;布哈河全流域的水化学类型为SO_4~(2-)-Ca~(2+)-Cl-- Mg~(2+);布哈河流域的水化学主要受控于蒸发岩和碳酸盐岩风化产物的影响。     

间伐强度对秦岭锐齿栎林冠层和枯落物层水化学效应的影响

将森林抚育间伐与森林水化学效应结合起来进行研究,探讨小强度间伐对森林水质的影响。基于固定样地的研究方法,在秦岭火地塘林区选择天然锐齿栎林,设置抚育间伐强度分别为5%、10%、15%和20%的样地和对照样地,定期采集大气降雨、林内雨和枯透水样品,测定其水化学物质浓度,采用对比分析的方法,研究间伐强度对锐齿栎林内雨和枯透水化学效应的影响。结果表明:间伐样地林内雨和枯透水的pH值均低于对照样地,呈弱酸性,在5%的间伐强度下,森林冠层和枯落物层对大气降雨pH值的调升作用较显著,随着间伐强度的增加,调升幅度逐渐减小;大气降雨对森林冠层和枯落物层中的SO_4~(2-)、NO_3~-和PO_4~(3-)均具有淋溶作用,尤其是对照样地林内雨和枯透水中SO_4~(2-)的浓度增幅最显著,NO_3~-次之,PO_4~(3-)最不显著。间伐样地,雨水对林冠层和枯落物层SO_4~(2-)、NO_3~-和PO_4~(3-)的淋溶作用均低于对照样地,20%的间伐强度最有利于净化雨水中的SO_4~(2-),其在林内雨和枯透水中的含量较对照样地降幅最大,间伐强度为5%时,林内雨中NO_3~-、NH_4~+和PO_4~(3-)的含量最低,三者较对照样地的含量分别降低了56.3%、46%和9.2%而枯透水中三者的降幅分别为64.6%、45%和60.8%;在10%的间伐强度下,大气降雨对林冠层和枯落物层中K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)的淋溶作用最强,3种离子中以Ca~(2+)和Mg~(2+)的含量增幅最为显著。林内雨中Ca~(2+)和Mg~(2+)的含量分别较对照样地增加了89.9%和120%,枯透水中二者较对照样地分别增加了72.4%和40%,K~+的增幅相对不明显;大气降雨中的Pb~(2+)、Zn~(2+)和Cd~(2+)经过森林冠层和枯落物层的阻减,其在林内雨和枯透水中的含量随着间伐强度的增加呈先增大后减小的趋势,当间伐强度达到20%时,三者含量明显降低。总体上,20%的间伐强度最有利于森林冠层及枯落物层对重金属Pb~(2+)、Zn~(2+)和Cd~(2+)的截留净化。     

二氧化硫剂量与植物急性伤害关系

应用大气污染植物动态反应模拟装置系统测定了菜豆和苜蓿的SO_2剂量-反应关系。这2种植物对SO_2有类似的敏感性,0.5ppmSO_2×4小时产生可见伤害症状。苜蓿在2.0ppm×4小时出现50％的叶片可见伤害;菜豆在1.0ppm×8小时显示出50％的叶片可见伤害,2.0ppmSO_2×12小时引起100％的叶片可见伤害。 剂量-反应表面图的形状表明,菜豆和苜蓿出现可见伤害症状需要一定的暴露间隔。SO_2剂量和可见伤害率之间不成线性关系。SO_2浓度和暴露时间对叶片可见伤害率都有影响,两者相比,就菜豆而言,浓度是更重要的因素,但是对苜蓿,浓度和时间是同等重要的。     

几种氧化酶活性与植物对二氧化硫抗性的研究——植物受SO2污染后有无不可见伤害的商榷

分别用含100和200 ppm SO_2(不致引起可见伤害)的两种亚硫酸溶液,连续40天,每天一次定量喷射大猪屎青(Crotalaria assamica Benth.)后,抗坏血酸氧化酶、多酚氧化酶和过氧化物酶均比对照有较高的酶活性。再用250、275和300 ppm的SO_2(可引起可见伤害浓度)浸泡30秒,以比较其出现可见伤害程度,结果发现,其伤害程度均依次比对照的为重,这一结果表明,经低浓度SO_2喷射过的大猪屎青已有了潜在的伤害,因此认为,大猪屎青对SO_2的反应中,不可见伤害或隐藏伤害是存在的,同时还认为,大猪屎青受到低于可见伤害浓度的SO_2污染后,酶活性的增高(或降低)是不可见伤害或隐藏伤害的标志。     

氯化镧对玉米根切段钾离子外渗影响的动力学研究

研究了氯化镧对玉米(Zea mays L.)“京早8号”根切段细胞膜透性及质子分泌的影响,并用动力学方法研究了钾离子外渗过程的变化。氯化镧处理可降低外渗液的电导率及K~ 和糖的外渗量,使质子分泌活动增强。用动力学方法分析玉米根切段K~ 外渗过程的结果表明:(1)应用于K~ 吸收研究的数学模型也能适应于K~ 外渗的研究;(2)在LaCl_3和(或)CaCl_2存在的条件下,最大吸收速度(V_(max))升高,而米氏常数(K_m)没有变化;(3)在LaCl_3和(或)CaCl_2存在的条件下,K~ 外渗量降低是由于最大吸收速度(V_(max))升高所致。     

二氧化硫通过调节谷胱甘肽稳态增强谷子幼苗抗旱性

维持谷胱甘肽稳态是植物适应干旱胁迫的重要方式之一。二氧化硫(SO_2)是一种常见的大气污染物。近年来在植物上的研究发现,外施一定浓度的SO_2能够调节植物响应逆境胁迫的生理过程。但目前关于SO_2对干旱条件下植物谷胱甘肽稳态的调节作用及相关机制仍不清楚。本文以谷子(Setaria italica L.)幼苗为材料,研究一定浓度的SO_2气体暴露对干旱胁迫下谷子谷胱甘肽稳态和干旱适应性的影响。研究结果显示:30 mg·m~(-3) SO_2暴露能够缓解干旱导致的叶片萎蔫症状,增加地上部分生物量积累。与干旱组相比,SO_2+干旱组谷子叶片中的过氧化氢(H_2O_2)含量明显降低(P0.05),叶组织电解质外渗率显著下降(P0.05)。进一步研究发现:干旱胁迫下,SO_2一方面能够提高谷子叶片中的亚硫酸盐还原酶(SiR)、O-乙酰丝氨酸裂解酶(OASTL)活性,诱导SiSiR、SiOASTL基因表达上调,从而增加叶组织中的半胱氨酸(Cys)和还原型谷胱甘肽(GSH)含量;另一方面,SO_2还能够提高谷胱甘肽还原酶(GR)活性及SiGR基因的表达水平,从而维持较高的还原型/氧化型谷胱甘肽(GSH/GSSG)比率,增强叶片抗氧化能力。以上结果表明:干旱条件下,一定浓度的SO_2(30 mg·m~(-3))能够通过调节谷胱甘肽稳态来提高谷子幼苗抗旱性。     

植物组织受伤后乙烯乙烷产生的时间进程——两种逆境乙烯的区分

绿豆下胚轴和小麦黄化苗地上部切段在气流系统中受到机械伤害后,连续追踪测定乙烯、乙烷产生的时间进程。结果表明,组织受伤后立即产生乙烷,但很快下降形成一个尖锐的高峰。乙烯增生有两个峰,一个需经过一定后滞期(小麦15.8±3.0分,绿豆22.7±4.9分)才开始增加,约近一小时达到最大值(小麦56.1±5.4分,绿豆59.5±8 6分),能被AVG和Co~( )抑制。另一个峰在伤后立即出现,没有后滞期,不被AVG和Co~( )抑制。说明两者有不同的生成途径。前者可称为“伤害诱导乙烯”或“逆境诱导乙烯”,后者可称为“伤害乙烯”。对组织受伤后乙烯、乙烷生成的调节进行了讨论。     

根际pH值对烟草根系生长的影响

根际pH值为7.0～8.0时,对烟草根系生长最有利,超过8.0时即受到不良影响。伸根期根呼吸最适pH值为6.5,中后期最适pH值为7.5。烟草根系在以NO_3~-和1/2 No_3~-+1/2 NH_4~+作氮源时有较强的耐酸力。     

盐碱胁迫对流苏幼苗生长及离子分布的影响

采用NaCl、Na_2SO_4、NaHCO_3、Na_2CO_(3 )四种盐按不同总盐浓度(50、100、200、300 mmol·L~(-1))和比例混合为不同处理盐碱溶液,对1a生流苏幼苗进行处理,分析了幼苗生长变化、离子代谢途径。结果表明:盐碱胁迫下流苏的生长受到显著影响。流苏幼苗的相对株高、地径生长量以及生物量均随着盐碱胁迫的加重而减少;而其根冠比却不断增加。随着盐碱浓度的增加,各器官中Na~+含量显著高于对照,其排序为:叶根茎;根中K~+含量呈下降趋势,叶中K~+含量先升后降,茎K~+含量变化较平缓,其排序为:叶茎根;各器官中K~+/Na~+呈下降趋势;流苏根的K~+-Na~+选择性吸收系数S_(K, Na)值呈下降趋势,茎、叶的S_(K, Na)值呈先升后降的趋势。研究认为,流苏幼苗对低盐碱环境具有一定的主动适应性,其盐碱适应机制主要是由于根系具有补偿生长效应及叶对Na~+进行区隔化,同时也与茎、叶选择性运输K~+的能力较强有关。