植物叶片脯氨酸的变化及其对亚硫酸伤害的防护作用

 在特定污染条件下,植物叶脯氨酸含量与K+渗出量(％)呈负相关变化,并因树种和叶片成熟度而异、脯氨酸含量为成叶>老叶,K+渗出量则是老叶>成叶,外施脯氨酸对植物亚硫酸伤害具有一定的防护作用。     

盐胁迫对盆栽滁菊生理特性的影响

以滁菊扦插苗为材料,采用不同盐浓度进行盆栽实验,研究了在不同 NaCl 浓度(0、100、200、300、400、500 mmol·L-1)下,滁菊的形态及叶绿素含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量、MDA 含量、叶片伤害率和根系活力等生理指标的变化情况。结果表明：叶绿素含量、根系活力随盐胁迫强度的增强而下降;可溶性糖和MDA 含量随盐胁迫强度的增强呈先升后降趋势;叶片伤害率、脯氨酸含量随盐胁迫强度的增强而增加。研究发现滁菊扦插苗能耐受较低浓度的盐胁迫,当盐浓度较高时,其生长受到较大抑制。     

脯氨酸在植物生长和非生物胁迫耐受中的作用

脯氨酸是生物界分布最广的渗透保护物质之一,干旱、高盐、高温及重金属等非生物胁迫条件都会导致植物体内脯氨酸含量的增加,其作用是防止渗透胁迫对植物造成的伤害、清除自由基,还可以作为氮、碳以及NADPH的重要来源。近年来,在转化脯氨酸代谢相关基因提高植物胁迫抗性方面也取得了很大进展。本文概要介绍了脯氨酸在植物生长和耐受非生物胁迫中的作用、与植物脯氨酸累积有关的信号转导、胁迫条件下脯氨酸的吸收和器官间的运输途径,以及通过转基因技术过量表达脯氨酸提高植物胁迫耐性的代谢工程的进展。     

樟子松和油松根叶对春季干旱胁迫的响应

以成年樟子松和油松为对象,分析春季干旱胁迫对叶片和根系形态和生理特性的影响,比较2个树种在干旱胁迫下的响应程度和受伤害大小。结果表明:樟子松叶片含水量、脯氨酸含量、POD和CAT活性均显著高于油松(P0.05),根系活力、含水量、可溶性蛋白和脯氨酸含量及CAT活性、比根长和比表面积均显著高于油松(P0.05)。樟子松叶片丙二醛含量显著低于油松(P0.05),而根系丙二醛含量显著高于油松(P0.05)。可溶性糖和脯氨酸含量及SOD活性在叶片中显著大于根系(P0.05),可溶性蛋白含量及CAT活性在樟子松叶片中显著小于根系(P0.05),POD活性在油松叶片中显著低于根系(P0.05)。上述结果表明,春季干旱胁迫下,樟子松比油松做出了更积极的响应,叶片和根系的响应关系不对应,干旱胁迫对油松叶片伤害更大,而对樟子松根系伤害更大。     

外源H_2O_2对低温胁迫下柑橘叶片抗寒性的影响

以柑橘品种‘日南1号’离体秋稍为试材,采用Hoagland营养液培养方法,研究添加不同浓度H_2O_2处理对4℃低温胁迫下柑橘生长状态和叶片细胞相对电导率(REC)、丙二醛(MDA)含量、脯氨酸含量以及过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性等生理指标的影响,筛选缓解柑橘低温伤害的最佳H_2O_2处理浓度,探讨外源H_2O_2处理对柑橘耐寒能力影响机制。结果显示:随低温胁迫时间的延长,各处理组柑橘叶片卷曲和叶片细胞膜伤害程度均逐渐加重;外源施加0.2和1.0mmol·L-1 H_2O_2处理均能缓解低温胁迫引起的叶片卷曲和萎蔫,降低叶片中REC和MDA的升高,减少叶片细胞中内源H_2O_2的积累,提高渗透调节物质脯氨酸的含量和抗氧化酶SOD、CAT和POD的活性,并以1.0mmol·L-1 H_2O_2缓解效果更为显著。研究表明,4℃低温能够引起柑橘离体秋梢叶片卷曲、枯萎、脱落和细胞膜伤害症状,外源1.0mmol·L-1 H_2O_2可以通过提高叶片的脯氨酸含量和SOD、CAT和POD抗氧化酶活性,有效缓解低温对柑橘叶片细胞膜的伤害,从而增强其抗寒性。     

木麻黄幼苗对模拟酸雨胁迫的响应和Ca2+的调节作用

随着酸雨pH值的下降,木麻黄幼苗中超氧化物歧化酶(SOD)活性、叶绿素含量和叶绿素a/b值逐渐下降,过氧化物酶(POD)活性、可溶性蛋白质含量、丙二醛(MDA)含量和超氧阴离子自由基(O2-·)含量逐渐增加,过氧化氢酶(CAT)活性和脯氨酸含量先升后降.在同一强度酸雨胁迫下,经0.1和1 mmol·L-1Ca(NO3)2处理的SOD活性、CAT活性、叶绿素含量和叶绿素a/b值相对较高,POD活性、蛋白质含量、MDA含量、O2-·含量和脯氨酸含量相对较低,Ca2 可缓解酸雨对木麻黄幼苗的伤害.     

嫁接茄子对NaCl胁迫的反应

NaCl处理自根茄子苗的半致死浓度为6.267 g·L-1.嫁接苗株高抑制率和茎粗抑制率均低于自根苗,自根苗受NaCl伤害明显重于嫁接苗.在NaCl胁迫下,嫁接苗的电导率和丙二醛(MDA)含量均低于自根苗,但其脯氨酸含量则明显高于自根苗.     

水分胁迫对太阳扇扦插苗形态和生理特征的影响

采用持续干旱和淹水处理,测定太阳扇的叶绿素、可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸、丙二醛含量和抗氧化酶体系等指标的变化,分析太阳扇对不同程度水分胁迫响应特征的差异及形成的机制.结果表明:水分胁迫初期(5 d)内,太阳扇受害指数和大部分生理生化指标与对照差异不显著;随着干旱胁迫强度的增加和时间的延长,太阳扇产生较严重的伤害直至最后死亡,其受害指数、脯氨酸含量、SOD、POD、CAT活性均急剧上升,叶绿素含量明显减少,而丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖含量呈先减少而后增加的趋势;淹水胁迫下,太阳扇可溶性糖和叶绿素含量呈先下降到实验后期有所上升,丙二醛和可溶性蛋白含量呈降-升-降的趋势,SOD、POD活性实验初期增加然后有所减少,CAT活性和脯氨酸含量均呈持续上升趋势;持续干旱和淹水胁迫对太阳扇形态和生理特征造成严重影响,太阳扇对淹水胁迫的响应不及干旱胁迫,持续干旱对扦插苗伤害较大,太阳扇基本丧失自我调节适应不良环境的能力.     

长效油菜素内酯TS303和二氢茉莉酸丙酯增强花生抗寒能力

长效油菜素内酯TS303和二氢茉莉酸丙酯(PDJ)浸种能增强花生对低温的忍耐能力,二者显著降低低温诱导的丙二醛含量和电解质渗漏率。低温降低超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性以及相对含水量,但增加过氧化物酶(POD)活性以及可溶性糖和脯氨酸含量。TS303和PDJ以及它们的混合物TNZ都能延缓低温伤害引起的SOD和CAT活性下降,并能通过增加可溶性糖和脯氨酸含量来提高相对含水量。TS303在延缓SOD和CAT活性降低方面效果比PDJ好,但PDJ在增加可溶性糖和脯氨酸含量方面效果比TS303强,由于TS303和PDJ作用机理不同,二者混合使用表现出加成或协同效应。     

海水处理对向日葵幼苗生长及叶片一些生理特性的影响

采用海水水培的方法,比较了淡水、20%和40%海水处理对向日葵(Helianthus annuus L.)幼苗生长速率、根冠比、脯氨酸、丙二醛(MDA)含量和保护性酶超氧歧化酶(SOD)及过氧化物酶(POD)活性的影响.结果表明:20%海水处理显著地促进根系生长和根冠比的增加,大大地缓解了叶片的膜脂过氧化作用(使之降至与对照相当的水平),而40%海水明显抑制向日葵生长;脯氨酸在处理4 d后显著积累,40%海水处理后脯氨酸与MDA变化曲线相关性较强,表明脯氨酸的积累在本实验中表现为活性氧伤害的结果;40%海水处理对食葵叶片造成的过氧化伤害比油葵大,但食葵比油葵的自身修复受伤害膜系统的能力强.     

秋茄幼苗叶片单宁、可溶性糖和脯氨酸含量对Cd胁迫的响应

在温室条件下,采用土壤盆栽技术研究了红树植物秋茄的幼苗在不同浓度的Cd(0~50mg·kg-1)胁迫下叶片单宁、可溶性糖和脯氨酸的含量变化。研究表明:秋茄幼苗叶片中的单宁、可溶性糖和脯氨酸含量均随着Cd胁迫浓度的增加出现不同程度先升后降的趋势,这表明秋茄幼苗对低浓度的Cd有一定的抵抗能力,但在高浓度的Cd胁迫下则受到伤害;单宁、可溶性糖和脯氨酸的含量分别在土壤Cd处理浓度为30mg·kg-1、20mg·kg-1、40mg·kg-1时达到最高,相应地,单宁、可溶性糖和脯氨酸浓度最高分别达到66·2mg·g-1、105·0mg·g-1和12·22mg·g-1;Cd胁迫对脯氨酸含量的影响极显著,因此可以作为秋茄对Cd污染的检测指标。     

低温处理对青蒿叶片脯氨酸、SOD和CAT的含量及蛋白质的影响

青蒿是一种重要的抗痢疾药物的原材料,低温是影响青蒿的青蒿素含量的重要因素。本试验以2个不同产地的青蒿为材料,研究低温处理对青蒿叶片脯氨酸、SOD和CAT的含量及蛋白质的影响。结果表明,低温处理条件下,青蒿叶片脯氨酸、超氧化物歧化酶活性(SOD)和过氧化氢酶活性(CAT)与室温相比均增加,且差异显著。SOD含量的增加,会增强青蒿植株抵抗低温的能力;CAT含量的增加,有利于缓解过量的过氧化物对青蒿叶片细胞的伤害;脯氨酸含量的增加,有利于调节细胞渗透压,促使细胞正常生长。进一步研究表明,在低温和室温条件下,青蒿叶片蛋白质电泳图谱存在强弱差异条带,说明低温处理对青蒿叶片中蛋白质产生影响。本文结果将为今后青蒿的栽培生产提供有价值的参考。     

外源脯氨酸对盐胁迫下甜瓜幼苗硝酸还原的影响

采用营养液水培方法,以＂雪美＂品种甜瓜（Cucumis melo L.）为材料,研究了外源脯氨酸（Proline）对盐胁迫下甜瓜幼苗叶片和根系硝酸还原的影响。结果表明：（1）盐胁迫提高了甜瓜幼苗叶片和根系内铵态氮（NH4＋-N）和可溶性蛋白含量;降低了硝态氮（NO-3-N）含量和硝酸还原酶（nitrate reductase,NR）活性。（2）外源施用脯氨酸明显地提高了盐胁迫下甜瓜幼苗叶片和根系内NO-3-N和可溶性蛋白含量;降低了盐胁迫下甜瓜幼苗叶片和根系内NH＋4-N含量;增强了盐胁迫下甜瓜幼苗体内NR活性。研究结果表明,外源脯氨酸可以通过调节甜瓜幼苗体内硝酸还原酶活性和氮化合物含量来缓解盐胁迫对甜瓜幼苗植株的伤害。     

海水处理对向日葵幼苗生长及叶片一些生理特性的影响

采用海水水培的方法，比较了淡水、20%和40%海水处理对向日葵(Helianthus annuus L.)幼苗生长速率、根冠比、脯氨酸、丙二醛(MDA)含量和保护性酶超氧歧化酶(SOD)及过氧化物酶(POD)活性的影响。结果表明：20%海水处理显著地促进根系生长和根冠比的增加，大大地缓解了叶片的膜脂过氧化作用(使之降至与对照相当的水平)，而40%海水明显抑制向日葵生长；脯氨酸在处理4 d后显著积累，40%海水处理后脯氨酸与MDA变化曲线相关性较强，表明脯氨酸的积累在本实验中表现为活性氧伤害的结果；40%海水处理对食葵叶片造成的过氧化伤害比油葵大，但食葵比油葵的自身修复受伤害膜系统的能力强。     

水杨酸和硝普钠对NaCl胁迫下番茄幼苗生长及生理特性的影响

以番茄品种‘秦丰保冠’为试材,采用营养液培养法,研究单独和复配施用外源水杨酸(SA)、一氧化氮(NO)供体硝普钠(SNP)对100 mmol·L-1 NaCl胁迫下番茄幼苗生长及生理特性的影响.结果显示:SA、SNP、SA+SNP处理均能显著提高盐胁迫下番茄幼苗叶片保护酶(SOD、POD、CAT)活性、脯氨酸和叶绿素含量、幼苗根系活力,并显著降低叶片电解质渗漏率及丙二醛(MDA)含量,有效减轻盐胁迫对幼苗造成的伤害,促进幼苗的生长发育,其中SA+SNP复配处理效果最好.研究表明,外源SA和SNP处理均能通过提高番茄幼苗保护酶活性和脯氨酸含量来有效缓解盐胁迫伤害,且SA+SNP复配处理在提高番茄幼苗耐盐性方面具有协同增效作用.     

成年侧柏和刺槐对春季干旱的适应策略

本研究以成年侧柏和刺槐为对象,分析春季干旱胁迫对叶片、根系形态和生理特性的影响,比较2树种在干旱胁迫下的适应策略。结果表明:春季干旱胁迫下,侧柏叶片脯氨酸和可溶性蛋白含量及SOD和POD活性显著低于刺槐叶片(P0.05),可溶性糖含量和CAT活性显著高于刺槐叶片(P0.05),两树种叶片丙二醛含量无显著差异(P0.05);侧柏根系脯氨酸和可溶性蛋白含量及POD和CAT活性显著低于刺槐根系(P0.05),可溶性糖和丙二醛含量显著高于刺槐根系(P0.05)。侧柏比叶重和根系活力显著高于刺槐(P0.05),刺槐根长密度和根面积指数显著高于侧柏(P0.05)。这说明春季干旱胁迫下成年侧柏和刺槐的渗透调节物质含量及抗氧化酶活性不同,春季干旱对两树种叶片伤害程度相似,而对侧柏根系伤害更大;成年侧柏主要采取耐旱策略,刺槐主要采用避旱策略。     

万寿菊属不同品种初花期抗旱特性分析

以万寿菊属(Tagetes)9个品种为试验材料,研究了自然持续干旱胁迫对它们初花期的花最大直径、叶色、旱害指数等形态指标以及叶绿素含量(Chl a+b,Ch a/b)、叶片相对含水量(RWC)、叶片保水力(WHC)、叶片和花的脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量等生理指标的影响,以揭示其抗旱特性及其生理机制.结果显示:(1)持续6d干旱胁迫条件下,万寿菊9个品种花的最大直径显著降低,叶绿素含量和相对含水量均呈明显下降趋势.(2)万寿菊叶片的脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量均呈上升趋势;而花的脯氨酸含量持续上升,可溶性蛋白含量呈下降趋势,但可溶性糖含量变化趋势复杂.(3)万寿菊旱害指数与其叶片相对含水量、叶绿素总含量、叶片和花的脯氨酸含量、叶片可溶性蛋白含量呈极显著相关.研究表明,抗旱性强的品种可以通过调节自身的渗透调节物质含量减轻干旱伤害;9个品种初花期抗旱性强弱依次为:珍妮>金门>鸿运>拳王>巨人>发现>小英雄>大英雄>迪阿哥.     

根施丙酸对冬小麦幼苗叶片脯氨酸代谢酶及抗旱性的影响

以冬小麦品种‘豫农211’为材料,通过设置持续12 d控水和干旱后复水2 d盆栽实验,研究根施15 mmol·L~(-1)丙酸溶液处理下小麦植株形态、叶片相对含水量、电导率、丙二醛含量对干旱胁迫的响应,以及控水和复水过程中叶片脯氨酸含量及其关键代谢酶活性的动态变化,以探明外源丙酸提高小麦抗旱性的脯氨酸代谢机制。结果表明:(1)在干旱胁迫条件下(土壤相对含水量降至20%),根施丙酸处理可显著提高小麦叶片相对含水量,并显著降低叶片相对电导率和丙二醛含量(P0.05);丙酸处理组小麦幼苗萎蔫程度明显低于同期对照,地上部生物量积累量比对照增加了13.3%。(2)根施丙酸处理的小麦叶片脯氨酸积累量在轻度干旱胁迫下(土壤相对含水量降至45%～55%)显著高于对照,且随着干旱胁迫程度的加剧(土壤相对含水量降至20%以下)脯氨酸含量仍能稳定维持在正常水平(300μg·g~(-1)左右),而对照叶片脯氨酸含量则呈急剧上升的趋势;复水处理后,丙酸处理的小麦植株中叶片脯氨酸含量能迅速恢复至正常水平。(3)在整个控水至复水过程中,小麦叶片脯氨酸合成关键酶△1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)和鸟氨酸σ-氨基转移酶(σ-OAT)活性均呈现先升后降的变化趋势,吡咯啉-5-羧酸还原酶(P5CR)活性呈现先降后升的变化趋势,而脯氨酸降解关键酶脯氨酸脱氢酶(PDH)活性呈增加趋势。研究认为,在干旱胁迫条件下,根施丙酸能够通过调控脯氨酸代谢过程中的合成和降解途径关键酶活性来维持叶片细胞内脯氨酸水平稳定,有效减轻叶片水分散失和过氧化伤害程度,从而提高冬小麦幼苗的抗旱性。     

NaCl胁迫对花棒叶片光合特性及游离氨基酸代谢的影响

为了解盐胁迫对花棒生理特性的影响,研究了不同浓度NaCl胁迫下花棒叶片的光合气体交换、叶绿素荧光以及游离氨基酸的变化.结果表明:低浓度NaCl胁迫下,花棒叶片的光系统Ⅱ通过耗散过剩激发能,避免了光伤害.此时气孔限制是导致光合速率降低的主要原因.随着NaCl胁迫的加剧,叶片的光保护机制不足以避免过氧化引起的伤害,导致光系统Ⅱ受损.200 mmol·L-1 NaCl处理下,非气孔限制成为抑制光合作用的主要原因.NaCl胁迫下,花棒叶片中主要游离氨基酸的积累与代谢发生变化.低浓度NaCl胁迫时,叶片中的脯氨酸、谷氨酸、天冬氨酸和丙氨酸等主要游离氨基酸含量显著积累;随着NaCl浓度进一步升高,叶片中的天冬氨酸和谷氨酸含量减少,脯氨酸的合成与积累增加.     

镉、铅及其复合污染对油菜部分生理指标的影响

采用盆栽试验的方法研究了土壤外源重金属Cd、Pb及其复合污染对油菜部分生理指标的影响。结果表明：Cd单一处理组中,油菜体内硝酸还原酶活性及根系活力均随Cd胁迫浓度的增加出现不同程度的先升后降的趋势,表明油菜对低浓度的Cd有一定的抵抗能力,但在高浓度的Cd胁迫下则受到伤害;Pb单一处理和Cd+Pb复合处理组中,硝酸还原酶活性及根系活力均随Cd、Pb浓度的增加而降低;Cd、Pb单一处理组中,随Cd、Pb浓度升高,油菜根内游离脯氨酸含量逐渐增加,Cd处理组的脯氨酸含量积累量显著大于Pb处理组,这进一步证实了Cd对植物毒害效应比Pb严重;Cd+Pb复合处理组中脯氨酸含量均高于所有单一处理,表明Cd、Pb复合污染对脯氨酸的积累有促进作用,Pb加强了Cd对植物的毒害,其交互作用机理值得进一步研究。