中国瓜馥木属植物叶片结构的解剖观察

采用叶片表皮离析法、扫描电镜和石蜡制片法,研究了中国分布的番荔枝科瓜馥木属19种植物叶片的形态结构。结果表明:瓜馥木属叶片形态和结构具有较多的相似性,如叶片表皮均具有2-多个细胞的单列丝状毛,表皮细胞内具有一个晶簇,气孔器均为平列型,只分布在叶片的远轴面,远轴面的表皮细胞平周壁形成一个乳突,叶片主脉的维管组织除具有正常的维管组织外,还具有一个小的副维管束等,这些特征有助于区分番荔枝科植物的属间关系,支持瓜馥木属是一个很自然的类群。但叶片表皮毛的形态及分布,表皮细胞的形状、叶肉中栅栏组织和海绵组织的结构、远轴面的乳突大小以及叶主脉维管组织的细微结构则具有种间差异。尤其有助于区分小萼瓜馥木和黑风藤、广西瓜馥木和独山瓜馥木、上思瓜馥木和东方瓜馥木等形态相似、难以区分的植物种类。该研究结果为该属的系统研究和种间正确区分提供了重要资料。     

白鲜营养器官解剖结构及其与白鲜碱的积累关系

应用植物解剖学、组织化学及植物化学方法对白鲜营养器官根、茎、叶的结构及其生物碱的积累进行了研究。结果显示:(1)白鲜根的次生结构以及茎和叶的结构类似一般双子叶植物;白鲜多年生根主要由周皮、次生韧皮部、维管形成层以及次生木质部组成,根次生韧皮部中可见大量的淀粉、草酸钙簇晶、韧皮纤维以及油细胞;茎由表皮、皮层、维管组织和髓组成;叶由表皮、栅栏组织、海绵组织和叶脉组成;在茎和叶初生韧皮部的位置均分布有韧皮纤维,在叶表皮上分布有头状腺毛和非腺毛;在茎和叶紧贴表皮处分布有分泌囊。(2)组织化学分析结果显示:在白鲜多年生根中,生物碱类物质主要分布在周皮、次生韧皮部、维管形成层和木薄壁细胞中;在茎中,生物碱主要分布在表皮、皮层、韧皮部、木薄壁细胞及髓周围薄壁细胞中;在叶中,生物碱主要分布在表皮细胞、叶肉组织和维管组织的薄壁细胞;此外在分泌囊和头状腺毛中亦含有生物碱类物质。(3)植物化学结果显示,秦岭产白鲜根皮/白鲜皮、根木质部、茎和叶中白鲜碱含量分别为0.041%、0.012%、0.004%和0.002%,其中木质部中白鲜碱含量和其他部分地区白鲜皮中白鲜碱含量类似。研究表明,在秦岭产白鲜营养器官中,除根皮/白鲜皮外,在根木质部亦含有大量的白鲜碱,且在茎和叶中亦含有一定的白鲜碱,具有潜在的开发利用价值。     

狭叶柴胡营养器官中柴胡皂苷和黄酮类化合物的积累部位及含量比较

采用植物解剖学、组织化学定位和紫外分光光度计分析方法,对狭叶柴胡各营养器官(根、茎、叶)的结构特征、营养器官中柴胡皂苷和黄酮类化合物的积累部位及其含量进行比较研究。结果表明:(1)狭叶柴胡根由周皮、中柱鞘薄壁组织和次生维管组织组成,茎由表皮、皮层和维管柱组成,叶为等面叶结构,其营养器官的结构均表现出对旱生环境的适应性。(2)组织化学定位显示,柴胡皂苷在狭叶柴胡根中主要分布在维管形成层和次生韧皮部及次生木质部靠近维管形成层的木薄壁细胞中,在茎中主要分布在表皮、皮层、维管形成层及韧皮薄壁细胞中,在叶中主要分布于表皮和叶肉中;狭叶柴胡的黄酮类化合物在茎中主要分布于表皮、棱角处的厚角组织及部分皮层细胞中,在叶中主要分布于表皮和位于叶缘及下表皮内的厚角组织中,在根内分布很少。(3)定量分析表明,柴胡总皂苷在狭叶柴胡根、茎、叶中的含量分别为2.635%、1.045%和0.981%;而黄酮类化合物在根、茎、叶中的含量分别为0.032%、1.212%和2.259%;定量分析结果与组织化学实验结果相符。研究表明,柴胡总皂苷在狭叶柴胡的根中含量最高,支持《中国药典》以根入药的结论;而且狭叶柴胡叶中的黄酮类化合物含量较高,建议对狭叶柴胡的叶进行综合开发利用。     

新疆10种沙生植物旱生结构的解剖学研究

新疆１０种沙生植物的形态解剖研究表明,它们为适应沙生环境形态结构发生变化。叶器官的形态呈三种类型：叶片退化成膜质或鳞片状,而由同化枝执行光合功能;叶片上下都具栅栏组织,表皮角质膜厚,表皮毛发达,气孔下陷,输导组织和机械组织都发达;叶片肉质化,叶肉组织不分化,贮水组织发达而输导组织不发达。轴器官中厚壁组织发达,围绕维管组织,维管组织内部也有发达的厚壁组织。根中普遍具有周皮,一些植物存在异常的维管组织,部分植物还具有粘液细胞或结晶。沙生植物形成各种旱生结构,以不同的方式适应沙生环境。     

喜树各器官解剖学及其喜树碱含量测定的研究

运用植物解剖学方法研究了喜树各器官的结构,对喜树不同器官中喜树碱含量进行了HPLC法测定。结果表明:(1)喜树根尖纵切面的结构由根冠、分生区、伸长区和根毛区4个部分组成。根和茎的初生结构都由表皮、皮层和维管柱3部分组成;在根和茎初生结构的皮层和髓部具有被锇酸染成黑色的嗜锇细胞;在次生生长中,根的木栓形成层起源于中柱鞘,茎的木栓形成层起源于皮层细胞;随着次生维管组织的增加,茎的中央形成髓腔。(2)叶片由表皮、叶肉和叶脉组成,叶肉细胞中分布有嗜锇细胞;光学显微镜和扫描电子显微镜观察显示,喜树叶的上表皮没有气孔器分布;下表皮气孔器的保卫细胞呈肾形,没有副卫细胞,被几个表皮细胞不规则的围绕,属于无规则型;在上下表皮均分布着单细胞非腺毛和2种类型的腺毛,其中下表皮的分布相对稠密;上表皮腺毛呈球形,下表皮腺毛大部分为长卵形,其中间杂着一些球形腺毛;观察发现,越幼嫩的叶中,分布的腺毛和非腺毛越多。(3)喜树不同器官中喜树碱含量以幼叶和种子中较高,木质部中较低,髓中含量最少;随着叶的发育成熟,叶中喜树碱的含量逐渐降低,且同一叶的不同部位,喜树碱含量也有差异;喜树幼苗发育过程中喜树碱含量也在不断变化。     

巴西固氮螺菌Yu62由水稻和烟草根部向茎、叶的迁移运动(英文)

巴西固氮螺菌(Azospirillum brasilence)是重要的植物促生内生菌之一。用gfp基因标记固氮螺菌后接种无菌的水稻和烟草幼苗的根部,限菌培养一定时间后,用共聚焦激光显微镜观察,结果表明:除了根内部有发荧光的螺菌定殖外,螺菌还分布在茎、叶的表皮细胞,皮层细胞和维管系统组织的细胞和细胞间隙。从根、茎、叶器官分离固氮螺菌,都存在有较高的螺菌群体密度。这一结果证明螺菌在植物内存在着从根部向茎、叶顶端的迁移现象。这一发现为研究巴西固氮螺菌在宿主植物体内的迁移运动的机制、与植物细胞间的分子相互作用及其对植物的促生作用奠定了生态学和细胞形态学的基础,也为实际应用提供了进一步的科学依据,具有重要的科学和实践意义。     

中国假鹰爪属和皂帽花属植物叶的形态结构及其分类学意义

利用扫描电镜技术、叶片离析法和石蜡切片法研究了假鹰爪属Desmos 4种植物和皂帽花属Dasy-maschalon 3种植物叶片的形态结构。结果表明：假鹰爪属植物叶片近轴面表皮具大型球状含晶簇细胞和不含晶簇的表皮细胞两种类型,远轴面表皮细胞均具一较小的晶簇;叶肉组织明显分化为栅栏组织细胞和海绵组织细胞,油细胞分布于第2层的栅栏组织和海绵组织内,单位毫米叶宽油细胞数为4～6个;主脉维管组织被薄壁细胞分隔成束状。皂帽花属植物叶片近轴面表皮细胞形状相同,均具一晶簇,远轴面表皮细胞的晶簇和近轴面表皮细胞的晶簇相似;靠近上、下表皮的叶肉组织均分化为栅栏组织细胞,在两层栅栏组织细胞之间分化为一至几层海绵组织细胞,油细胞分布于海绵组织内,单位毫米叶宽油细胞数为2～3个;主脉维管组织形成连续的环状。由此可见两属叶的结构具有明显的差异,因而支持假鹰爪属和皂帽花属为两个独立属的观点。     

狭叶柴胡各器官结构与其分泌道的分布规律

采用石蜡切片法对狭叶柴胡全株不同器官的结构及各器官中分泌道的分布特征进行了解剖学观察研究.结果表明:(1)狭叶柴胡的主根从外向内由周皮、中柱鞘薄壁细胞环和次生维管组织组成,其中柱鞘薄壁细胞环是不同于一般双子叶植物根的一种结构;茎从外到内由表皮、皮层和维管柱组成;叶为等面叶,其上、下表皮内都具栅栏组织;花主要由花瓣、雄蕊...     

喀斯特地区莎叶兰的解剖构造及其环境适应性

以广西西北部雅长兰科植物保护区的莎叶兰( Cymbidium cyperifolium)为对象,采用石蜡切片法对莎叶兰叶片和根的解剖构造及其对喀斯特环境的适应性进行了研究。结果表明：(1)莎叶兰叶片的上表皮覆盖有较厚的角质层,气孔均分布于下表皮,且凸出表皮细胞之上;各表皮性状在叶片不同部位存在显著差异,叶片下部的气孔密度、气孔指数和气孔长度最大,表皮细胞密度以叶片上部的最大;叶片属于等面叶,叶肉无栅栏组织和海绵组织的分化;叶脉为明显的平行脉,且粗细交互分布;(2)莎叶兰根的横切面包括根被、皮层、中柱3部分,其中根被细胞排列紧密,为生活细胞;皮层由薄壁细胞组成;根部维管束属于辐射维管束,14原型。菌根粗壮,稀根毛,共生真菌主要分布于根被及皮层中,菌丝体通过根被薄壁细胞间隙及内、外皮层的通道细胞进行侵染。(3)莎叶兰叶片和根的结构不仅有湿生植物特征,如叶片相对较薄、气孔少且凸出表皮细胞、冠/根比值大等;还有旱生植物的特征,如叶片角质层较厚、机械组织发达、细胞结构紧密、具含晶细胞,肉质根具根被,内、外皮层细胞壁明显增厚等。这些结构是莎叶兰对当地缺水、干湿季明显、分布于林下多石砾土壤的生长环境的一种高度适应性表现。     

暗罗属植物叶的比较解剖学研究

利用扫描电镜技术、叶片叶片离析方法和石蜡切片法对暗罗属12种植物叶和形态结构进行了比较研究。结果表明,叶表皮细胞形状、气孔器形态、表皮毛类型、表皮细胞中晶体类型、叶肉中油细胞分布位置、栅栏组织和海绵组织厚度的比值,以及主脉维管组织的结构特征等具有明显的种间差异。可以利用这些叶的解剖特征将暗罗属植物相互区别开来。     

不同时间的UV-B辐射对拟南芥幼苗生长的影响

以哥伦比亚野生型拟南芥(Arabidopsis thaliana)为实验材料, 用辐射功率为16.67 μW·cm^-2但不同时间(0.5、1、1.5、2、2.5和3小时)的UV-B辐射对拟南芥幼苗进行处理, 观察叶片形态, 并测定其根长、叶绿素含量、可溶性蛋白含量、丙二醛(MDA)浓度、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性及叶绿素荧光参数。结果显示, 短时间UV-B辐射可促进拟南芥根的伸长, 叶绿素和可溶性蛋白含量升高; 长时间UV-B辐射则抑制拟南芥根的生长, 使叶绿素含量、可溶性蛋白含量、叶绿素荧光参数F_v/F_m及qP逐渐降低, MDA浓度、SOD活性、CAT活性和qN值升高, 并随着时间的延长逐渐降低或升高。当辐射功率为16.67 μW·cm^-2时, 其最佳辐射时间为1.5小时。UV-B辐射作为一种环境胁迫, 其胁迫程度都是在一定的范围内, 当胁迫达到极限时, 植株都会对UV-B辐射产生一定的适应效应而使损伤降低。     

Inactivation of chloroplast photosynthetic electron-transport activity by Ni

Ni²⁺ inhibits electron-transport activity of isolated barley chloroplasts and this inhibition of electron transport by Ni²⁺ is distinctly different from other heavy metal ion (e.g., Pb²⁺, Cd²⁺, Zn²⁺)-induced inhibition of chloroplast function. Ni²⁺ inactivates Photosystem II (PS II) activity at a lower concentration than that required for the same extent of inhibition of Photosystem I (PS I)-mediated electron flow. Ni²⁺ induces changes in chlorophyll a (Chl a) emission characteristics and brings about a lowering of the Chl a fluorescence yield, and this lowering of Chl a fluorescence intensity is not relieved by the exogenously supplied electron donor NH₂OH which donates electrons very close to the PS II reaction centres. Immobilization of the chloroplast membrane structure with glutaraldehyde fails to arrest the Ni²⁺-induced loss of PS II activity. Also, Ni²⁺-treated chloroplasts do not regain the ability to photoreduce 2,6-dichlorophenolindophenol even after washing of chloroplasts with buffer. These results indicate that unlike Zn²⁺ or Pb²⁺, Ni²⁺ induces alterations in the chloroplast photosynthetic apparatus resulting in an irreversible loss of electron-transport activity.     

A new macrocyclic tetraamine, 2,4-dinitrophenylcyclen (= 1-(2,4-dinitrophenyl)-1,4,7,10-tetraazacyclododecane):synthesis, cation reporter properties, and recognition of 1-methylthymine by its zinc(II) complex

A new functional macrocyclic ligand, 2,4-dinitrophenylcyclen (= 1-(2,4-dinitrophenyl)-1,4,7,10-tetraazacyclododecane), has been synthesized and isolated as its trihydrochloric acid salt (L·3HCl). The protonation constants (log K_n) for three secondary nitrogens of L were determined by potentiometric pH titration to be 10.10, 7.33 and <2 with I = 0.10 (NaNO₃) at 25°C. The 2,4-dinitrophenylaniline chromophore was proven to be a good reporter signaling proton- and metal-binding events in the macrocyclic cavity. The UV absorption band (λ_max 370 nm, 8200) of the 2,4-dinitrophenylaniline moiety at pH ≥ 9 becomes quenched as pH is lowered (to pH 3.1, where the major species is L·2H⁺), due to the strong protonation effect extended to the aniline moiety within the macrocyclic cavity. This is in sharp contrast to the pH-independent UV absorption (λ_max 390 nm, 14 000) of a reference compound, N,N-diethyl-2,4-dinitroaniline. The UV absorption band of L is shifted to lower wavelengths with Zn²⁺ (λ_max 320 nm), Cd²⁺ (λ_max 316 nm) and Pb²⁺ (λ_max 317 nm), while it almost disappears with Cu²⁺ and Ni²⁺. The 1:1 Zn²⁺ and Cu²⁺ complexes with L were isolated and characterized. The Zn²⁺ complex recognizes 1-methylthymine anion (MT⁻) in aqueous solution at physiological pH to yield a stable ternary complex ZnL-MT⁻. The X-ray crystal structure of ZnL-MT⁻ showed that Zn²⁺ is four-coordinate with three secondary nitrogens of L and the deprotonated imide anion that is cofacial to the 2,4-dinitrophenyl ring.     

Effects of divalent metal ions on chlorophyll a fluorescence in isolated spinach chloroplasts

The effects of divalent metal ions on the yields of chlorophyll a fluorescence were investigated in isolated spinach chloroplasts at room and liquid nitrogen temperatures. Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺ and Mn²⁺ increased the yields of fluorescence emission at 684 and 695 nm from pigment system II and decreased that at 735 nm from pigment system I. Al³⁺ showed similar but less significant effects on the fluorescence yields. Zn²⁺ and Cd²⁺ showed no significant effect on the fluorescence yields at concentrations lower than 5 mM.

In accordance with the results of our previous study concerning the effects of Mg²⁺ on the excitation transfer in the chloroplasts, it was concluded that ions of alkaline earths and manganese suppress the excitation transfer from bulk chlorophylla of pigment system II to that of pigment system I.     

Rabdosinate调节生长素极性运输蛋白PIN1、PIN3和PIN4抑制拟南芥幼苗根生长

利用3种拟南芥生长素极性运输外运载体突变体及4种转基因株系研究了二萜rabdosinate抑制拟南芥幼苗主根及侧根生长的作用机制。结果显示,60~80 μmol·L^-1的rabdosinate显著抑制野生型拟南芥幼苗主根生长及侧根形成,而对突变体pin1、pin2和pin3主根未显示明显的抑制效应,对侧根的抑制减弱;发现rabdosinate （60~80 μmol·L^-1）引起生长素报告株系根尖DR5活性升高,并增加融合蛋白PIN1-GFP丰度以及减少PIN3-GFP和PIN4-GFP的丰度。推断rabdosinate可通过增加PIN1丰度促进了根部生长素向顶运输,而减少PIN3丰度降低根尖部生长素的横向转运,引起了生长素在根尖部的累积及生长素浓度梯度的改变,进而抑制幼苗主根生长及侧根发育。     

疏叶骆驼刺适应盐渍生境的离子分布、吸收和运输特征

以塔里木盆地南缘关键物种疏叶骆驼刺为材料,研究了不同盐渍土壤生境(轻度盐渍土、中度盐渍土、重度盐渍土)下其器官间Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺的分布、吸收及运输特征,以探讨疏叶骆驼刺对自然盐渍生境的适应特性.结果表明: 在轻度和中度盐渍土生境,Na⁺在各器官中的分布规律为茎≈刺>叶>根,而在重度盐渍土生境,Na⁺分布规律为叶>茎≈刺>根;Ca²⁺和Mg²⁺在疏叶骆驼刺体内的分布规律为叶>刺>茎>根.随着土壤含盐量的增加,疏叶骆驼刺体内各器官Na⁺含量都增大,而叶片中K⁺含量呈下降趋势;根和叶器官中K⁺/Na⁺值明显降低,各器官中Ca²⁺/Na⁺、Mg²⁺/Na⁺值都降低.盐渍生境下,疏叶骆驼刺体内Ca²⁺选择性运输系数和Mg²⁺选择性运输系数均为茎-叶>茎-刺>根-茎.疏叶骆驼刺为适应盐渍生境,在土壤含盐量较低时,将Na⁺聚集于茎和刺;而在土壤含盐量较高时,则将Na⁺聚集于叶片.此外,Ca²⁺和Mg²⁺可能是疏叶骆驼适应盐渍生境的无机渗透调节物质.     

氮磷施肥对拟南芥叶片碳氮磷化学计量特征的影响

研究植物碳(C)氮(N)磷(P)化学计量特征, 有助于了解C、N、P元素的分配规律和确定限制植物生长的元素类型, 理解生长速率调控的内在机制。该研究基于盆栽施肥试验, 测定不同N、P供应水平下拟南芥(Arabidopsis thaliana)叶片的生物量和C、N、P含量, 分析拟南芥的限制元素类型、验证生长速率假说、探讨N、P的内稳性差异和C、N、P元素间的异速生长关系。主要结果如下: 盆栽试验基质中限制元素是P, 施N过多可能引起毒害作用; 拟南芥的生长符合生长速率假说, 即随着叶片N:P和C:P的增加, 比生长速率显著减小; 叶片P含量存在显著的调整系数(3.5), 但叶片N含量与基质N含量之间无显著相关; 叶片N和P含量具有显著的异速生长关系, 但不符合N-P^3/4关系, 施P肥导致表征N、P异速生长关系的幂指数(0.209)显著低于施N肥处理(0.466)。该研究首次基于温室培养实验分析了拟南芥C、N、P的化学计量特征及其对N、P添加的响应, 研究结果将为野外研究不同物种、群落或生态系统的化学计量特征提供参考。     

Abscisic acid-dependent PMT1 expression regulates salt tolerance by alleviating abscisic acid-mediated reactive oxygen species production in Arabidopsis

Phosphocholine (PCho) is an intermediate metabolite of nonplastid plant membranes that is essential for salt tolerance. However, how PCho metabolism modulates response to salt stress remains unknown. Here, we characterize the role of phosphoethanolamine N-methyltransferase 1 (PMT1) in salt stress tolerance in Arabidopsis thaliana using a T-DNA insertional mutant, gene-editing alleles, and complemented lines. The pmt1 mutants showed a severe inhibition of root elongation when exposed to salt stress, but exogenous ChoCl or lecithin rescued this defect. pmt1 also displayed altered glycerolipid metabolism under salt stress, suggesting that glycerolipids contribute to salt tolerance. Moreover, pmt1 mutants exhibited altered reactive oxygen species (ROS) accumulation and distribution, reduced cell division activity, and disturbed auxin distribution in the primary root compared with wild-type seedlings. We show that PMT1 expression is induced by salt stress and relies on the abscisic acid (ABA) signaling pathway, as this induction was abolished in the aba2-1 and pyl112458 mutants. However, ABA aggravated the salt sensitivity of the pmt1 mutants by perturbing ROS distribution in the root tip. Taken together, we propose that PMT1 is an important phosphoethanolamine N-methyltransferase participating in root development of primary root elongation under salt stress conditions by balancing ROS production and distribution through ABA signaling.     

镉胁迫对吊兰及银边吊兰生长及镉富集特性的影响

选择吊兰和银边吊兰为试验材料,采用水培法研究其在不同Cd²⁺处理浓度(0、20、80、200 μmol·L^-1)下生长及生理特性的变化。结果表明: 20 μmol·L^-1镉对两种吊兰的影响较小,单叶面积、总叶面积、叶绿素(Chl)a含量、总叶绿素[Chl (a+b)]含量、类胡萝卜素含量、Chl a/Chl b值、胞间二氧化碳浓度(C_i)和蒸腾速率(T_r)与对照(CK)基本无显著差异;80 μmol·L^-1镉胁迫下两种吊兰叶片初始荧光(F_o)和非光化学淬灭系数(NPQ)升至最高水平;200 μmol·L^-1镉胁迫下,两种吊兰生物量、叶绿素含量、最大净光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)、最大光化学量子产量(F_v/F_m)、实际光化学量子产量Y_(II)、转移系数(TF)以及各部分生物量均降至最低水平,而两种吊兰的过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)及过氧化氢酶(CAT)活性和银边吊兰的丙二醛(MDA)含量均有不同程度的增加。随着镉处理浓度的增加,两种吊兰各器官Cd含量持续升高,且主要富集在根部;吊兰各器官Cd含量及富集系数(BCF)在胁迫处理下均高于银边吊兰。研究表明,两种吊兰对镉具有一定的耐性,其中吊兰对Cd的耐受能力强于银边吊兰,可考虑作为绿化植物用于修复镉污染水体或土壤。