黄土丘陵区9种群落共存种干旱胁迫下抗氧化酶的响应

通过盆栽试验,以9种黄土丘陵区撂荒演替中期群落共存种(猪毛蒿、中华隐子草、小花棘豆、冰草、无芒隐子草、铁杆蒿、达乌里胡枝子、茭蒿和白羊草)为研究对象,测定其生长季中(8~10月)重度和中度干旱胁迫及适宜水分条件下(分别为45%~50%、60%~65%和75%~80%的田间持水量)活性氧清除酶(SOD、CAT、POD、APX)活性以及MDA含量的变化,分析土壤干旱程度、植物和生长季三因素对上述各生理指标的影响,研究群落共存种对土壤水分变化的响应,揭示水分变化后群落共存种的群体效应和植被演替的植物生理生态机制。结果表明:(1)9种群落共存种的SOD、CAT、POD、APX活性以及MDA含量存在显著的种间差异,生长季中(8~10月)以及不同水分条件下也存在显著差异。(2)达乌里胡枝子SOD活性、白羊草CAT活性、中华隐子草POD活性以及小花棘豆的CAT、POD和APX活性均相对较高,而且达乌里胡枝子的MDA含量较低;生长季中(8~10月)9种群落共存种的SOD、CAT和POD活性逐月下降且MDA含量进入10月后也有所下降,说明生长旺季耐旱性指标的生理活性较高;与POD和CAT活性相比,9种群落共存种的SOD和APX活性在重度干旱胁迫下显著提高,显示SOD和APX活性对于干旱胁迫具有较好的响应能力。(3)达乌里胡枝子和小花棘豆具有较高的SOD、APX活性和较低的MDA含量,说明达乌里胡枝子和小花棘豆的耐旱性相对较强,在土壤水分较低时,其在群落中的相对多度可能会有所上升。(4)9种群落共存种在演替序列上以前期种的SOD和APX活性相对较低,而演替后期种相对较高,表明演替后期的植物较为耐旱。     

陕北黄土丘陵区撂荒群落排序及演替

根据2003和2005年分别对36和34块撂荒群落及其生境的调查结果,分析了撂荒群落的排序演替规律、演替速度及演替趋同或趋异性。结果表明：（1）对陕北黄土丘陵区撂荒群落影响较大的因子主要有撂荒年限、海拔、土壤水分含量及变异量、有机质、全氮和速效氮、速效磷等,而坡度、坡向等对撂荒群落分布及动态影响较小;（2）排序图也反映了撂荒演替过程中主要环境因子的变化,即随着撂荒年限的增加,土壤水分含量减少,变异量增加。土壤养分方面,除速效磷呈减少趋势外,土壤有机质,全N、P、K,速效N、K都有增加的趋势;（3）农田撂荒后,群落演替速度有先降低后增大的趋势。提出一个关于撂荒演替速度的分阶段循环往复式的理论模型,认为植被演替从总体上讲是逐渐变慢的,可根据生长、生活型和优势植物种等分为几个阶段,每个阶段初期演替速度较快,以后逐渐变慢达到阶段稳定状态。之后,随着下一阶段主要植物的入侵,阶段稳定状态被打破,演替进入下一阶段。（4）演替趋同、趋异性方面,两年的结果不一致,与样地选择有关。     

不同耐旱性玉米杂交种及其亲本叶片活性氧代谢对水分胁迫的响应

干旱是制约玉米生产最主要的逆境因子。通过在活动式防雨棚下进行盆栽试验,以耐旱性不同的2个玉米杂交种及其亲本自交系为材料,研究了水分胁迫下玉米叶片活性氧代谢的变化及膜脂过氧化水平。结果表明,在水分胁迫下：（1）玉米叶片O2产生速率和H2O2含量升高、活性氧清除酶类SOD、CAT、AsP活性和清除剂AsA含量在生育前期略微升高,在生育后期明显降低,致使膜脂过氧化产物MDA含量在整个生育期,特别在生育后期明显升高;（2）耐旱性不同的玉米材料维持活性氧代谢平衡的能力存在差异,且该差异在生育后期更为明显。耐旱性较强的掖单2号及其亲本叶片昕产生速率和H2O2含量增加幅度小。生育前期SOD、CAT和AsP活性,以及AsA含量增幅大,后期清除酶活性和清除剂含量较高,全生育期内MDA含量增幅小,表现出较强的维持活性氧代谢平衡能力。而耐旱性较弱的掖单13及其亲本正相反;（3）杂交种维持活性氧代谢平衡的能力受亲本维持能力遗传决定。杂交种各指标的相对耐旱值与其两亲本的平均值呈正相关,其中CAT和AsP活性以及AsA含量3个指标差异达显著水平。     

土壤水分变化对黄土丘陵区撂荒群落共存种竞争的影响

群落共存种对限制性资源的竞争响应是群落组建、维持与演替的重要影响因素。以黄土丘陵区摞荒群落共存种为研究对象,研究不同水分条件下的竞争响应差异,以期揭示生境变化时群落演替的植物竞争机理。试验设土壤水分与混植密度两个处理,其中混植密度采用CDS （Community density series）法,含3个密度水平（衡水试验为3、12、21株/m²,变水试验为5、20、35株/m²）;土壤水分设衡水（高（75% FC）、中（60% FC）、低（45% FC）3个水平）与变水（由高水（75% FC）经50 d持续干旱至低水（45% FC））两种处理。根据共存种株高的阶段性生长与其在群落中的相对生物量等生长表现,在CDS法基础上扩展并测算了生长变化量、相对生物量和相对生长率等指标。据此,研究竞争效应和水分胁迫效应的相对影响,共存种相对竞争能力和竞争等级对土壤水分变化的响应,及高水期因竞争引起的个体大小不对称性与低水期死亡率的关系。结果表明：1）不同水分多种混植共存条件下,竞争效应对多数共存种在群落中的生长表现较水分胁迫效应影响更大;以相对生物量为指标的竞争的群落效应（4.30±0.49）较水分胁迫的群落效应（-23.56±20.38）大,且二者累加效应（4.76±0.4）大于二者单项效应之和（-19.26±20.48）,即竞争+水分胁迫对多种共存群落具有协同效应。2）当水分条件发生变化时,群落共存种的竞争等级并不完全相同（P > 0.05）,相应的会发生变化,且水分差别越大,共存种竞争等级的差别也越大;高水条件下群落共存种竞争所引起的群落效应最大（4.84±0.23）,部分支持最大生长率理论,即限制性资源水平越高,群落共存种竞争越激烈。3）变水试验中,10种群落共存种在高水期因竞争引起的个体大小差异与低水期的死亡率呈正相关关系（P=0.015,r²=0.801）,根据资源动态两阶段假说,说明试验条件下群落共存种竞争是群落组建的重要因素。     

黄金香柳对水分胁迫的生长与生理响应

以2年生黄金香柳为试材,采用盆栽方式人工模拟土壤干旱条件,设6个水分处理梯度,即土壤含水量分别为饱和持水量的100%(饱和持水量)、80%(正常浇水对照)、60%(轻度干旱)、40%(中度干旱)、20%(重度干旱)、10%(极度干旱),研究不同水分条件下黄金香柳生长和生理指标的变化特征。结果显示:(1)与正常浇水对照相比较,饱和持水量处理对黄金香柳的株高、冠幅、叶面积均无显著影响,轻度干旱胁迫仅对其冠幅产生轻度限制,随着干旱胁迫程度的进一步加剧,黄金香柳各指标的生长均受到显著抑制。(2)不同程度干旱胁迫条件下,黄金香柳叶片干重、干鲜比以及比叶重与对照无明显差异,而其叶形态指数显著降低。(3)随着干旱胁迫水平的加重,黄金香柳叶片可溶性糖(Ss)、游离脯氨酸(Pro)和丙二醛(MDA)的含量显著增加,并随胁迫时间的延长表现为先增大后减小的变化趋势;叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性均随干旱胁迫时间的延长先升高后降低,但在试验末期与对照无明显差异;叶片叶绿素(Chl a+b)含量随着干旱程度的增强逐渐增加,且明显高于对照。研究表明,黄金香柳的生长在干旱胁迫条件下受到不同程度的抑制,但其能够通过增加叶绿素的含量来保证其光合作用的正常进行,减轻干旱伤害;黄金香柳还能通过减小地上蒸发面积,增加Ss、Pro含量以及SOD、CAT活性适应干旱胁迫环境,即使在极度干旱胁迫[实际含水量(4.42±0.82)%]下也未出现植株死亡的现象,从而表现出较强的干旱忍受能力。     

野牛草叶片活性氧及其清除系统对水分胁迫的响应

逆境条件下活性氧产生及其清除效率是衡量植物抗性的重要指标,而活性氧对植物组织的氧化伤害和抗氧化酶活性常因材料的遗传或生理差异性而发生变化。以同一基因型的野牛草(Buchloe dactyloides(Nutt.)Engelm'texoka')克隆分株叶片为材料,采用Hoagland营养液培养,研究了10%、20%和30%PEG-6000模拟干旱胁迫下,野牛草叶片活性氧的产生、脂质过氧化和抗氧化酶活性变化规律。结果表明:随着PEG-6000浓度的增加及胁迫时间的延长,超氧阴离子(O2-.)的产生速率、过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量均显著增加;超氧化物歧化酶(SOD EC1.15.1.1)、愈创木酚过氧化物酶(G-POD EC1.11.1.7)和过氧化氢酶(CATEC1.11.1.6)活性呈先上升后下降的变化趋势;SOD、G-POD与CAT活性达到峰值的时间随PEG-6000浓度的增加而提前。认为水分胁迫下,抗氧化酶可有效清除活性氧自由基,但随胁迫时间的延长,抗氧化酶活性受到抑制。     

半干旱黄土丘陵区沙棘的水分生理生态及群落特性研究

１９７７～１９９８年在陕西吴旗、安塞半干旱黄土丘陵区对沙棘的水分生理生态及群落学特性进行了分析研究。试验结果表明：（１）沙棘有一定的耐旱能力,为广生态幅植物;（２）沙棘生长迅速,竞争力强,第３～４年即可形成茂密的单优群落,以后随着自然稀蔬,能形成良好的藻木一草本群落;（３）消棘适应半干旱黄土丘陵区陵区生境的水分生理生态特性是：棘缚水含量随灌木－－草本群落;（３）沙棘适应半干旱黄土丘陵区生境的水分生     

水分胁迫条件下枇杷若干生理指标的变化

随着水分胁迫程度的加强,枇杷叶片脯氨酸含量增加,可溶性蛋白质含量下降。轻度及中度水分胁迫均使枇杷叶片各细胞器H⁺-ATPase活性增强;严重水分胁迫时,细胞胞质H⁺-ATPase活性急剧下降到对照以下水平,而线粒体及叶绿体的H⁺-ATPase活性仍保持高于对照的水平。同一程度的水分胁迫条件下,长红3号叶片可溶性蛋白质含量降幅小于解放钟,而线粒体和叶绿体H⁺-ATPase活性增幅则大于解放钟,说明长红3号抵御干旱的能力比解放钟强。     

海刀豆幼苗对水分胁迫的生长及生理响应

【目的】探究海刀豆幼苗在水分胁迫下的生长及生理响应特征,为其幼苗期的水分管理和优质滨海沙地植物的培育提供参考。【方法】以1年生海刀豆幼苗为试材,通过盆栽控水试验模拟干旱（土壤相对含水量20%、40%、60%）、适宜水分（80%,对照）和水涝环境（100%）,分析其生长及生理指标。【结果】在旱涝胁迫下,海刀豆幼苗叶干质量显著降低,叶相对含水量显著升高,苗高、叶面积在水涝下显著升高,在较重干旱下显著降低,总根长、总根表面积、总根体积、根平均直径在干旱下升高,水涝下降低。幼苗叶片丙二醛含量及CAT和POD活性显著升高,SOD活性相对稳定;可溶性蛋白含量减少,可溶性糖和脯氨酸含量显著升高;叶绿素含量均在较重干旱下显著降低;初始荧光显著升高,最大荧光、最大光化学效率、最大量子产率显著降低。【结论】在旱涝胁迫下,海刀豆幼苗主要通过改变水分的积累和分配格局,提高CAT和POD活性,以及可溶性糖和脯氨酸含量来减轻胁迫伤害,表现出较强抗旱耐涝能力。     

幼苗期梭梭对干旱胁迫的响应及耐旱阈值分析

植物幼苗的耐旱能力及耐旱阈值的确定是干旱荒漠区人工植被栽培的关键科学和技术问题,然而,基于植物长势和生理活性等多指标的生长耐旱阈值确定方法尚不成熟,对荒漠地区人工植被建设的水分管理造成限制。以我国北方荒漠生态系统重要建群种梭梭(Haloxylon ammodendron)为研究对象,通过水培实验模拟6个干旱梯度(0 MPa至-1.5 MPa),监测梭梭幼苗的生长、生理及生化指标变化,分析梭梭在应对干旱胁迫时的多指标协同响应,并利用主成分分析与Logistic模型相结合的方法明确其生长耐旱阈值。结果表明:(1)随干旱胁迫加剧(水势≤-0.7 MPa),幼苗株高、根长显著下降,根冠比升高,生物量向根系分配,渗透调节物质发生积累且抗氧化酶被显著激活;(2)梭梭幼苗在应对干旱时呈现多生理指标协同响应,表现为超氧化物歧化酶、过氧化氢酶与过氧化物酶的协同作用,脯氨酸与可溶性糖在干旱胁迫下同步升高。(3)基于多生理指标的主成分因子,梭梭生理指标响应水势梯度的Logistic模型表明其生长耐旱阈值为-0.73 MPa,即低于该水势的生境将影响梭梭幼苗长势和活性。量化了幼苗期的生长耐旱阈值,为荒漠区梭梭人工种植的水分管理及抗逆品种筛选提供了依据和借鉴。     

超表达拟南芥2-烯醛还原酶基因对烟草抗旱性的作用机理分析

为研究是否可以利用2-烯醛还原酶(AER)来清除活性氧下游的醛自由基达到提高植物的抗旱性,以超表达拟南芥AER基因烟草和野生型烟草(SR)为研究材料,利用干旱胁迫处理进行抗旱性分析,测定了干旱胁迫及复水后各个烟草株系的生物量、光合速率、叶绿素荧光参数、叶绿素含量、MDA和H2O2含量等指标。结果显示:(1)干旱胁迫下,转基因烟草株系的生物量、叶绿素含量、净光合速率、PSⅡ最大光化学效率及H2O2的清除能力均显著高于对照;(2)复水之后,烟草植株的各项生理指标都得到一定程度的恢复,而转基因株系相比于野生型恢复迅速,恢复能力更强。研究认为,超表达AER基因可以通过清除活性氧及其下游醛自由基来提高烟草的抗旱能力。     

不同西瓜基因型对干旱胁迫的生理响应及其抗旱性评价

以来源于不同地区的12个西瓜基因型为试材,采用盆栽控水的方式进行持续干旱处理,研究干旱胁迫对西瓜幼苗株高、根长、鲜质量及干物质积累等生长状况的影响,比较不同基因型材料对干旱胁迫的生理响应差异,同时依据旱害指数对其抗旱性进行直接评价,并采用隶属函数法进一步验证和综合评价.结果表明: 干旱处理下,12个西瓜基因型对干旱胁迫的耐受能力存在明显差异,各基因型开始出现旱害症状的时间和发生旱害的程度各不相同.干旱胁迫降低了西瓜幼苗的株高、地上、地下鲜质量和地上干物质积累量,普遍提高了根冠比,而对根长和地下干质量存在正向和负向两种不同的影响.干旱处理后,西瓜叶片的相对含水量和叶绿素含量均不同程度降低,丙二醛、过氧化氢和超氧阴离子含量增加,脯氨酸大量积累,而可溶性蛋白含量以及抗氧化酶活性则因基因型的不同而表现出不同的结果.分析认为,3个野生型材料M20、KY-3和Y-2为抗旱性强的西瓜种质,Y34、金美人和04-1-2为敏感种质,而其余基因型为中抗种质.     

PEG模拟干旱条件下木麻黄幼苗的生理变化

以木麻黄Casuarina equisetifolia15个家系品种为材料,利用聚乙二醇6000(PEG-6000)模拟水分胁迫环境,设置三个胁迫强度处理(轻度、中度、重度胁迫),研究受胁迫2月龄木麻黄幼苗丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、脯氨酸含量的变化。结果表明,经干旱胁迫处理后,各家系幼苗叶片MDA含量随胁迫强度增大而增大,但增幅差异较大;不同干旱胁迫水平下,各家系SOD活性存在一定差异;重度胁迫条件下,除粤杂交家系外,其余家系脯氨酸含量与对照相比均为显著增加。采用主成分分析法进行抗旱性综合评价,表明MDA含量是反映水分胁迫最重要的指标。各指标综合分析结果表明,家系701、莆20、抗3、惠2、南山7和东山2抗旱性能力较好;东山短、601、59、A13抗旱能力一般;千头、粤杂交、抗1、龙4和平5抗旱能力较差。     

丛枝菌根真菌对植物耐旱性的影响研究进展

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)能与植物根系形成互惠共生体,对植物的生长发育和抗逆性有积极的影响,在改善植物水分代谢和提高植物耐旱性中发挥了重要作用.本文综述了近年来AMF与植物水分代谢关系的研究进展,从植物的光合作用、蒸腾与气孔导度、水分利用效率、水力导度、渗透调节、内源激素和抗氧化系统等方面说明AMF对植物水分代谢的影响.从4个方面介绍了AMF提高植物耐旱性的机理:1)菌丝网络增加植物根系吸收范围;2)增强植物保水能力和抗氧化能力;3)稳定和改善土壤团聚体;4)促进植物养分吸收.并提出今后研究需注意的问题和建议.     

水分胁迫下植物活性氧代谢研究进展(综述Ⅰ)

本文概述植物活性氧代谢的研究及水分胁迫下活性氧与植物抗旱性(抗水分胁迫)之间的关系;着重叙述水分胁迫响应中植物脱毒酶和抗氧化物的功能和机制;并对植物抗氧化基因的研究进展作了讨论。     

水分胁迫下紫花苜蓿和高粱种子萌发特性及幼苗耐旱性

利用PEG溶液(水势梯度:-0.1～-0.5MPa)模拟水分胁迫,研究了紫花苜蓿(品种:阿尔冈金和陇东)和高粱(品种:抗四)种子的萌发能力的变化及对萌发环境的最低水分需求,并进行种间差异比较.结果显示:PEG水分胁迫通过限制种子有效水分的吸收而抑制了其萌发,且随着胁迫强度的增加,萌发能力减弱,主要表现在:萌发率、吸水速率、萌发活力、萌发胁迫指数等随胁迫强度的增加而下降,根芽比则随之增加.另一方面,种子群体萌动、萌发和出苗达50%概率时间随胁迫强度的增加而越发延迟,且各阶段对环境临界水势的需求不同,出苗阶段最为严格,说明种子出苗过程对环境水分胁迫最为敏感,耐旱能力最弱.相比之下,在同等胁迫条件下,高粱种子的萌发能力较苜蓿种子受到影响较小,各个阶段对环境水势的需求也相对较为宽松.因此,苜蓿苗期对干旱胁迫的忍耐能力不及高粱,且出苗过程中对环境水分条件的需求存在品种间差异.     

外源甜菜碱对水分胁迫下桃树生理响应的影响

以4年生盆栽“庆丰”桃树为试材,研究了水分胁迫下桃树叶片中甜菜碱含量的变化规律及叶面喷施甜菜碱对水分胁迫下桃树生理响应的影响.结果表明：正常供水情况下,桃树叶片中甜菜碱含量为75.9～80.5 μg·g^-1FM , 随着水分胁迫程度的加深,甜菜碱含量逐渐增加,停水第16 天时达278.9 μg·g^-1FM ;正常供水时桃叶片细胞质膜透性为8.06%～8.61%,水分胁迫下增至28.62%,叶面喷施100和500 mg·L^-1甜菜碱16d后分别为26.25%和21.79%;过氧化氢(H₂O₂)含量由正常情况下的27.2～32.5 μmol·g^-1FM 增至胁迫后的76.4 μmol·g^-1FM,叶面喷施100和500 mg·L^-1甜菜碱后分别为73.2和68.5 μmol·g^-1 FM;水分胁迫下,抗坏血酸过氧化物酶(AsA-POD)活性峰值为0.435 mg·g^-1 FM,甜菜碱处理后峰值达到0.490 mg·g^-1 FM;游离脯氨酸与可溶性糖在干旱胁迫下逐渐累积, 500 mg·L^-1甜菜碱处理分别为2.878 mg·g^-1 FM和37.6 mg·g^-1 FM,均低于单纯胁迫及100 mg·L^-1甜菜碱处理;可溶性蛋白质含量在水分胁迫下呈下降趋势,甜菜碱处理后最小值为4.03 mg·g^-1 FM,较单纯胁迫下的最低值（3.14 mg·g^-1 FM）高20.3%.表明叶面喷施甜菜碱能在一定程度上减轻桃树的受害程度,提高其抗旱性.