祁连圆柏和圆柏色素含量及其花青苷合成酶活性的季节性变化

以祁连圆柏(Sabina przewalskii)和圆柏(S. chinensis)为材料, 测定2种植物花青苷、类黄酮、紫松果黄素、叶绿素和 类胡萝卜素的含量及花青苷合成过程中关键酶苯丙氨酸解氨酶(PAL)和类黄酮糖基转移酶(UFGT)的活性, 并分析了各值的季节性变化。结果表明, 祁连圆柏和圆柏叶片中PAL及UFGT的活性、花青苷、类黄酮﹑紫松果黄素以及类胡萝卜素的含量在低温季节均明显高于其它季节; 叶绿素含量在低温季节低于其它季节; 并且祁连圆柏中花青苷含量及其合成酶PAL和UFGT的活性以及类黄酮、紫松果黄素和叶绿素含量始终高于圆柏。结果说明花青苷是圆柏属植物中具有抗冻特性的重要次生代谢物,是抵御低温和辐射胁迫的一种重要保护物质; 紫松果黄素等色素对圆柏属植物抵抗低温诱导的光抑制起重要作用。     

不同海拔高度祁连圆柏和青海云杉叶片色素的变化特征

利用高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,HPLC)和酶标仪等测定了祁连山区不同海拔高度下祁连圆柏(Sabina przewalskii)和青海云杉(Picea crassifolia)叶片中色素含量、花青苷合成酶苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonialyase,PAL)和类黄酮糖基转移酶(UDP glucose-flavonoid 3-O-glucosyFtransferase,UFGT)活性.结果表明:两树种花青苷(anthocyanin,Acy)含量除了在海拔高度3100-3200 m有所升高外,总体上随海拔高度上升而降低;UFGT活性除了在3000 m左右波动外,总体随海拔高度上升而升高;祁连圆柏PAL活性随海拔高度上升而升高,青海云杉PAL活性在海拔2800-3000 m时,随海拔高度上升而升高,当海拔高度高于3000 m时,随海拔高度上升而降低两树种紫松果黄素(rhodoxanthin,Rhd)含量、叶黄素循环(xanthophyll cycle,VAZ)的脱环氧化程度(A+Z)/(V+A+Z)比值和类胡萝卜素(carotenoids,Car)含量随海拔高度上升而升高;叶绿素(chlorophyll,Chl)含量随海拔高度上升而降低.除叶绿素含量和PAL活性外,其它指标都是祁连圆柏高于青海云杉,尤其是UFGT活性祁连圆柏是青海云杉的2倍多.不同海拔梯度、不同季节植物遭受的主导胁迫因子不同,8月份祁连山两树种主要受干旱和强光胁迫,色素主要发挥抗旱和抗辐射作用.由此说明植物色素在不同生境、不同季节发挥的作用不同.     

低温胁迫对两种圆柏属植物亚细胞抗氧化酶活性的影响

以祁连圆柏和圆柏幼苗为材料,研究不同处理时间下低温胁迫对圆柏属植物叶片亚细胞抗氧化酶活性的影响,探讨其在圆柏属植物叶片中的亚细胞定位。结果表明：低温胁迫下,丙二醛(MDA)含量和抗氧化酶活性随时间变化均呈先升后降趋势,祁连圆柏中抗氧化酶的种类比圆柏的多且活性强,而 MDA 含量低于圆柏,表明祁连圆柏在低温胁迫下具有更广泛的适应性。此外,两种圆柏植物叶片超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)定位为叶绿体＞细胞溶质＞线粒体,过氧化氢酶(CAT)定位为线粒体＞叶绿体＞细胞溶质,谷胱甘肽还原酶(GR)定位为线粒体＞细胞溶质＞叶绿体,祁连圆柏过氧化物酶(POD)定位为细胞溶质＞叶绿体＞线粒体,圆柏POD定位为细胞溶质＞线粒体＞叶绿体,且抗氧化酶SOD、APX和 GR在亚细胞中分布差异达到极显著,这说明抗氧化酶在其中一种亚细胞中发挥主要作用,为克隆亚细胞组分中的抗氧化酶基因提供了理论依据。     

外源水杨酸对低温胁迫下圆柏属植物幼苗生理特性的影响

以3年生圆柏和祁连圆柏幼苗为材料,采用不同浓度水杨酸(SA)预处理两种圆柏属植物幼苗,测定-4℃低温胁迫处理第6天叶片相对含水量(RWC)、相对电导率(REC)、丙二醛(MDA)、可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)、脯氨酸(Pro)和类胡萝卜素(Car)含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸氧化酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性,分析外源 SA 对低温胁迫下圆柏属植物叶片膜脂过氧化、渗透调节物质及抗氧化酶系统的影响,为培育较多品种的抗冷冻常绿植物提供理论依据。结果表明：低温胁迫下,一定浓度的 SA 预处理能有效保护幼苗叶片膜系统的稳定性、增加渗透调节物质含量和提高抗氧化酶活性,其中200 mg/L SA 预处理对提高圆柏抗寒性效果最好,30 mg/L SA 预处理对提高祁连圆柏抗寒性效果最好,且在外源 SA 预处理下,祁连圆柏的抗寒性比圆柏的强。因此,施用适合浓度的 SA 在提高圆柏属植物抗寒性方面具有较好的应用价值。     

圆柏属常绿木本植物叶片水分、渗透调节物质的季节变化与抗冷冻性的关系

以祁连圆柏（Sabina przewalskii）和圆柏（Sabina chinensis）为材料,研究了圆柏属植物的抗冷冻性与叶片水分和渗透调节物质季节变化的关系。结果表明,随秋季气温下降,叶片组织相对含水量（RWC）和自由水含量（FWC）下降,束缚水含量（BWC）、脯氨酸（Pro）、游离氨基酸（FAA）、可溶性蛋白质（SP）和可溶性糖（SS）含量增加,翌年春季气温回升,相对含水量和自由水含量增加,束缚水含量下降,有机渗透调节物再次增加。有机渗透调节物在秋末冬初及初春的增加正好与圆柏属植物抗冻锻炼及脱冻恢复生长的时间相吻合,因而是植物抗冻及脱冻适应的重要生理响应,在降低细胞冰点、防止细胞结冰引起的膜机械伤害、抑制膜脂过氧化、保护膜稳定性方面具有重要作用。祁连圆柏的相对含水量和自由水含量均低于圆柏,3种有机渗透调节物含量均高于圆柏,表明祁连圆柏在抗冷冻性诱导中具有更广泛的适应性策略。     

菠萝叶片色泽、色素及抗氧化活性的关系

以菠萝22个栽培品种的叶片为实验材料,测定其5种色泽参数（L^*、a^*、b^*、c^*和h^*值）、5种色素（叶绿素、类胡萝卜素、花青苷、类黄酮和总酚）含量及3种抗氧化活性指标（ABTS、DPPH自由基和亚硝酸盐的清除能力）,并进行相关性分析。研究结果显示,色泽参数a^*和h^*值可以作为菠萝叶片指示色泽、主要色素含量和抗氧化活性变化的重要指标;菠萝叶片主要色素组成是叶绿素、类黄酮和总酚,且含有少量的花青苷,几乎不含类胡萝卜素。相关性分析结果显示,菠萝叶片类黄酮和总酚含量均与3种抗氧化活性指标极显著正相关,而叶绿素含量与其它指标相关性未达到显著水平,类黄酮和总酚是菠萝叶片抗氧化活性的主要功效成分。     

圆柏属常绿木本植物元素含量的季节动态

测定分析了圆柏属2种常绿木本植物叶片干物质含量、叶绿素含量及N、P、K、Na、Ca、Mg等元素含量的季节变化和元素间的关系。结果发现,两种圆柏叶片N含量与叶绿素含量正相关,反映了其一年四季的生长情况;两树种N和K含量的季节变化趋势相似,夏、秋季高于冬、春季,表明两树种夏、秋季富集的营养物质较多,与夏、秋季较高的生物量一致;而P、Ca、Mg和Na含量是冬、春季较夏、秋季高,表明圆柏属植物通过积累这些无机渗透调节剂来增强其对低温的抗性。两树种叶片对N和K同步积累,对P、Na和Mg同步积累,但在元素积累模式上也存在一定的差异,元素间的关系也要复杂得多。     

祁连圆柏光合色素与非结构性碳水化合物含量对海拔变化的响应

以祁连山林线附近(海拔2 860～3 323m)祁连圆柏(Sabina przewalskii)为研究对象,于7月下旬对不同海拔祁连圆柏成年树(胸径20cm左右)及幼树(胸径10cm左右)当年生叶的光合色素(叶绿素和类胡萝卜素)和非结构性碳水化合物(NSC,包括可溶性糖和淀粉)含量变化进行研究。结果显示:(1)祁连圆柏幼树叶片总叶绿素含量呈升高-降低-升高的趋势,成年树呈先降低再升高的趋势,但二者最低值均出现在海拔3 120m;类胡萝卜素含量成年树最高值出现在海拔3 320m处,幼树的最高值则出现在低海拔2 980m处。(2)NSC含量随海拔升高呈升高-降低-升高的变化趋势,最低值出现在海拔3 120m,而且幼树的NSC平均含量在各海拔显著高于成年树。研究说明,祁连圆柏随着海拔升高光合能力可能并未降低,而且在高海拔地的NSC供应充足,这暗示在全球气候变化背景下祁连圆柏林线具有沿海拔上升的潜力。     

两种圆柏属植物不同季节显微和超微结构变化与耐寒性的关系

以祁连圆柏和圆柏为材料,研究了圆柏属植物的抗寒性与解剖结构变化,以及淀粉与可溶性糖粉转化的关系.结果表明,祁连圆柏和圆柏叶片的上下表皮细胞外覆盖一层角质膜,叶肉细胞间隙大,形成发达的通气组织.在生长季节,二者叶绿体内均积累了很多淀粉粒,在冷冻休眠季节淀粉粒消失或变小,同时叶片可溶性糖分含量增加,祁连圆柏的可溶性糖分增幅高于圆柏;而休眠季节圆柏叶绿体受到低温伤害,脂质球数目增多,出现脂质小滴,部分叶绿体变形,祁连圆柏类囊体的结构受到影响较小,脂质球数量少,叶绿体形状没有发生明显的变化.因此,祁连圆柏和圆柏抗寒性与发达的通气组织和淀粉粒生长季节的积累有关,在低温胁迫下祁连圆柏叶绿体表现出高的稳定性,通过可溶性糖分的调节力强,耐寒性增强.     

不同海拔青海云杉与祁连圆柏叶片抗氧化系统

以祁连山寺大隆林区连续海拔梯度(2 665~3 365 m)上青海云杉(Picea crassifolia)和祁连圆柏(Sabina przewalskii)为材料, 测定叶片中抗氧化保护系统的变化, 探讨常绿木本植物抗氧化系统对高山极端环境的适应机制。结果显示, 祁连圆柏和青海云杉叶片中丙二醛(MDA)含量均与海拔高度呈正相关, 相同海拔上青海云杉MDA含量极显著高于祁连圆柏(p＜0.01)。随海拔升高, 两树种抗氧化保护酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性和非酶促抗氧化剂脯氨酸(Pro)、抗坏血酸(AsA)、还原性谷胱甘肽(GSH)含量均呈明显增加趋势。青海云杉叶片的AsA水平高于祁连圆柏, 但对海拔变化的敏感性较低; 祁连圆柏的GSH、Pro水平及其对海拔变化的敏感性均高于青海云杉。结果表明, 研究区青海云杉所受过氧化伤害较祁连圆柏更严重, 但两树种清除O₂^-·的能力相当而主要负责分解H₂O₂的酶种有所不同: 祁连圆柏中为POD, 青海云杉中则为CAT、APX和GR, AsA-GSH循环系统在青海云杉活性氧清除中的作用强于在祁连圆柏中, 祁连圆柏的活性氧清除物质可能以Pro为主。     

圆柏属常绿木本植物叶片抗氧化系统季节变化与抗冷冻的关系

测定分析圆柏属2种常绿木本植物叶抗氧化系统在冷冻适应过程中的季节变化。结果表明,叶能在组织结冰状况下生存与其具备完善的抗氧化保护系统有关,该系统能及时清除氧自由基、抑制膜脂过氧化、维持膜的完整性;冷适应期积累的活性氧可能诱导了抗氧化保护系统使叶片获得抗冻性。祁连圆柏的抗氧化系统比圆柏在抗冻性诱导中具有更广泛的适应策略。     

岷江上游祁连山圆柏群落结构研究

应用样方调查方法,对祁连山圆柏群落外貌和结构进行研究.结果表明,该群落生活型谱中以地面芽植物为主,但一年生植物也占有较大比率,具有一些温带植物群落特征.该群落垂直结构简单,只有乔、灌、草3层,无层间植物及地被层.乔木层只有祁连山圆柏1种;灌木层以高山绣线菊的重要值最大,为153.3;草本层以丛生苔草重要值最大,达到36.8.在不同坡度样地中,大坡度样地上具有相对较多的幼苗和幼树,而低坡度样地有刺灌木和适口性差的草本较多,这主要是由于坡度不同导致样地上放牧强度不同造成的.由年龄结构和高度结构的分析可以看出,祁连山圆柏种群总体上为衰退种群,如果任由放牧等干扰继续下去,群落将向灌丛草甸方向演替.群落上层盖度对下层盖度影响较大,且各层盖度大小与其多样性之间没有必然联系.     

Possible involvement of some secondary metabolites in salt tolerance of sugarcane

Accumulation of toxic ions in plant tissues modulates the levels of primary and secondary metabolites, which may be related to salinity tolerance. In this study two sugarcane clones, CP-4333 (tolerant) and HSF-240 (sensitive), were exposed to salinity levels at the formative stage, and evaluated three times at 10-day intervals. Although net rate of photosynthesis (Pn), leaf area, length and dry weight of shoots were decreased in both clones, the CP-4333 showed less reduction compared to HSF-240. Both clones displayed a general tendency to accumulate Na+ and Cl- and little K+, though CP-4333 accumulated less Na+ and more K+ compared to HSF-240, and thus showed a higher K+:Na+ ratio. The carotenoid (CAR) content remained steady, while total chlorophyll (CHL) was slightly reduced in the tolerant clone and significantly reduced in HSF-240. In contrast, soluble phenolics (PHE), anthocyanins (ANT) and flavones (FLA) levels were 2.5, 2.8 and 3.0 times greater in CP-4333 in comparison with HSF-240. The decrease in Pn and most secondary metabolites demonstrated by the sensitive clone, but not evidenced in the tolerant clones, suggest that the presence of those metabolites is related to increased salt tolerance of sugarcane. The increased synthesis of PHE, ANT and FLA seems to protect sugarcane from ion-induced oxidative stress, probably due to a common structural skeleton, the phenyl group, of those metabolites. CAR, as components of the light harvesting center (LHC) and biosynthesized in chloroplasts, may confer resistance to this organelle. The PHE, ANT and FLA synthesized in the cytosol may protect cells from ion-induced oxidative damage by binding the ions and thereby showing reduced toxicity on cytoplasmic structures.     

南京市城乡公路蜀桧叶片中金属元素和氮、硫含量分析

通过对南京市城乡公路(城市干线、绕城公路和城郊公路)和相对清洁对照点植物园环境中土壤和蜀桧叶片中金属元素和N、S含量的测定,研究了环境元素在土壤植物大气之间的转移.结果表明,在城市干线、绕城公路和城郊公路环境中生长的蜀桧叶片中,10种金属元素中有Al、Fe、Mo、Zn、Cd、Pb、As和Cr含量明显超过对照点,其中尤以Al、Fe、Mo和Zn最显著.公路环境蜀桧叶片中,Fe、Zn和As在土壤植物间的相关性显著,说明蜀桧可能是Fe、Zn和As的良好指示植物;蜀桧叶片中Al、Mo、Cu、Pb、Cd和Cr在土壤植物间相关性不显著,说明公路环境中其含量较高可能是受大气污染的影响.城市干线和绕城公路蜀桧叶片中的N和S含量高于对照点,而城郊公路则接近对照.相关分析表明,公路土壤含N量在土壤植物间呈负相关,低于对照,含S量在土壤植物间呈正相关,高于对照.因此,公路环境蜀桧叶片中较高的N含量可能是汽车尾气排放的NOx影响的结果,而较高的S含量则主要来自土壤.     

柴达木盆地东缘山地祁连圆柏林上限树木径向生长与气候要素的关系

利用柴达木盆地东缘山地祁连圆柏林上限6个样点树轮宽度资料建立了标准年表,通过聚类分析发现,样点间树木径向生长具有不同的亲疏关系.其中,北部两个样点之间有较高的一致性,而中、南部4个样点之间有较高的一致性.气候要素对两类样点树木径向生长的影响不同.其中,北部两个样点树木径向生长与当年6月降水变化呈正相关,中、南部4个样点树木径向生长与前一年11月及当年7月温度变化呈正相关.