黄瓜幼苗光合作用对高温胁迫的响应与适应

以‘津优35号’黄瓜幼苗为试材,研究高温(HT: 42 ℃/32 ℃)和亚高温(SHT: 35 ℃/25 ℃)胁迫对黄瓜幼苗光合作用及生长量的影响.结果表明: 高温、亚高温明显抑制幼苗生长.随着胁迫时间的延长,黄瓜幼苗叶片的光合速率(P_n)逐渐降低,胞间CO₂浓度(C_i)趋于升高,气孔导度(g_s)、蒸腾速率(T_r)、光呼吸速率(P_r)和暗呼吸速率(D_r)先上升后下降,高温、亚高温引起P_n降低的主要原因是非气孔限制.高温、亚高温可使黄瓜幼苗叶片的暗下光系统Ⅱ最大光化学效率(F_v/F_m)、光下实际光化学效率(Φ_PSII)、光化学猝灭系数(q_P)和电子传递效率(ETR)显著降低,初始荧光(F_o)和非化学猝灭系数(NPQ)逐渐升高.随着胁迫时间的延长,HT处理的RuBP羧化酶(RuBPCase)和Rubisco活化酶(RCA)活性及其mRNA表达量逐渐降低,而SHT处理的胁迫初期变化不大,3 d后趋于降低;HT和SHT处理的景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶(SBPase)和果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)活性与mRNA表达均呈先升高后降低趋势.可见,适宜光强下短时亚高温处理黄瓜幼苗不会产生明显光抑制,高温胁迫会对其PSⅡ反应中心造成严重损伤;光合酶受高温胁迫诱导,但其诱导效应与温度升高幅度和高温持续时间有关.     

黄瓜花期高温胁迫对叶片衰老特性和内源激素的影响

为了研究黄瓜花期高温胁迫对植株叶片衰老特性及内源激素的影响,本研究以黄瓜‘南杂2号’(Nan ZaⅡ)品种为试材,利用人工气候箱设计3个温度处理:昼温/夜温分别为36℃/26℃、39℃/29℃、42℃/32℃,以昼温/夜温24℃/18℃为对照(CK),持续时间设计1、3、5和7 d。处理完成后分别测定黄瓜叶片叶绿素含量、抗氧化酶活性、MDA含量和顶芽内源激素含量。结果表明:42℃/32℃处理7 d时黄瓜叶片叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量,POD、SOD活性,顶芽IAA、GA3、ZT含量分别较CK降低了16.61%、23.17%、73.33%、17.89%、56.90%、94.16%、54.32%、90.68%;而叶片MDA含量、CAT活性和顶芽ABA含量分别较CK增加了62.66%、28.06%和294.35%;短期高温胁迫增加了黄瓜叶片的叶绿素含量,随着温度的升高,胁迫时间的延长叶片叶绿素b含量逐渐降低;短期高温胁迫增加了叶片抗氧化酶活性,随着高温胁迫的加剧,抗氧化酶活性表现出逐渐降低的趋势;高温胁迫下黄瓜顶芽ABA含量表现出增加的趋势,而IAA、GA3和ZT含量的变化则相反。本研究揭示了黄瓜花期高温胁迫下叶片衰老特性和内源激素含量的变化规律,为黄瓜栽培的温度管理提供科学依据。     

亚适温和硝酸盐胁迫对黄瓜幼苗生长及镁吸收的影响

在亚适温条件(昼/夜18℃/12℃)下,研究硝酸盐胁迫1和14 d对黄瓜幼苗生长及镁吸收的影响.结果表明:亚适温条件下,硝酸盐胁迫对黄瓜幼苗生长产生显著抑制作用.与适温对照相比,其叶片的净光合速率、蒸腾速率、光系统Ⅱ最大光化学效率和实际光化学效率均明显下降;幼苗根、茎、叶中镁含量明显下降,尤以处理Ⅳ(亚适温+140 mmol·L-1 NO3-+1 mmol·L-1 Mg2+)最为显著;Mg2+对K+和Ca2+吸收有拮抗作用,增加营养液中的Mg2+浓度,可使黄瓜幼苗的缺镁症状得到缓解.     

叶面喷施6-BA对高温胁迫下甜椒幼苗生长和叶片生理生化指标的影响

以‘P13201’甜椒品种为材料,在光照培养箱内采用营养液栽培法,研究了叶面预喷施不同浓度6-BA(5、10、20、50μmol/L)溶液对高温胁迫(40℃/30℃昼/夜)下甜椒幼苗的生长及生理生化指标的影响,探讨缓解甜椒高温胁迫的最佳6-BA浓度。结果显示:(1)高温胁迫致使甜椒幼苗的各生长指标及叶绿素含量显著下降,且10μmol/L 6-BA处理下的株高、茎粗、地上干重、根干重与常温对照(28℃/18℃昼/夜)差异不显著,其幼苗的地上鲜重、根鲜重、叶绿素a、叶绿素b及叶绿素总含量在各处理中降幅也最小。(2)高温胁迫下甜椒幼苗叶片的PSⅡ实际光化学量子产量(Yield)、PSⅡ实际光化学效率(ФPSⅡ)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)显著下降,非光化学猝灭(NPQ)显著升高;相比其他处理组,10μmol/L 6-BA溶液处理下的各荧光参数变化幅度最小,特别是NPQ与对照差异不显著。(3)甜椒叶片中O-·2产生速率、抗氧化酶(SOD、APX、POD)活性、丙二醛(MDA)含量及相对电导率受高温胁迫后显著增大,但10μmol/L 6-BA溶液处理下O-·2产率、MDA含量及相对电导率显著小于T0处理(蒸馏水+高温)下的各值,而其SOD、APX、POD活性则表现相反,相比T0处理,显著升高了50.5%、79.4%、50.3%。研究表明,高温显著抑制了甜椒幼苗正常生长,致使叶片中各抗逆生理生化指标变幅大增,而叶面喷施适宜浓度的6-BA有利于高温胁迫下抗氧化酶活性的升高及光能的捕获与转换,有效缓解高温胁迫伤害,维持甜椒幼苗的正常生长,并以10μmol/L 6-BA溶液处理效果最好。     

高温胁迫对粉带扦插苗形态和生理特征的影响

对粉带扦插苗进行高温处理,研究高温胁迫对其外观形态和生理生化指标的影响。结果表明,35℃高温胁迫或40℃高温胁迫短时间(2d)内,扦插苗受害指数和大部分生理生化指标均与对照差异不显著,粉带未产生热伤害;40℃高温胁迫长时间(3d)或45℃高温胁迫短时间(2d)内,粉带产生较严重的热伤害,但植株仍能自我调节和恢复,受害指数、可溶性蛋白、可溶性糖、Pro、MDA含量、SOD和CAT活性均急剧上升,叶绿素、类胡萝卜素含量明显减少,POD活性略有降低;45℃高温胁迫3d,对粉带产生热伤害,各项生理生化指标急剧下降,40%的扦插苗整株萎蔫枯死,大部分植株已无法通过自身调节恢复。粉带叶片的叶绿素、Pro、MDA含量和POD活性在高温胁迫时变化明显,且4种指标与受害指数之间具有显著相关性,其相关系数绝对值均在0.88(P0.001)以上,可作为耐热性鉴定指标。     

水杨酸和油菜素内酯对低温胁迫下黄瓜幼苗光合作用的影响

为了探明外源水杨酸(SA)和2,4-表油菜素内酯(EBR)对低温胁迫下黄瓜幼苗光合作用的调控机理,以‘优博1-5’黄瓜为试材,用1 mmol·L^-1SA和0.1 μmol·L^-1EBR喷施预处理幼苗,每天喷1次,连喷2 d后置于低温下[10 ℃/5 ℃,光强(PFD)80 μmol·m^-2·s^-1]处理.结果表明: 低温胁迫下黄瓜幼苗生长量及净光合速率(P_n)下降;喷施SA和BER显著提高了P_n、光系统Ⅱ最大光化学效率(F_v/F_m)、光系统Ⅱ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)和光化学猝灭系数(q_P),减缓了非光化学猝灭系数(NPQ)增加的幅度,同时核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)、景天庚酮糖-1,7-二磷酸酯酶(SBPase)、转酮醇酶(TK)和果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)活性明显升高.说明SA和EBR可以通过调节光合关键酶的活性,缓解低温对黄瓜幼苗光合作用的影响,增强其对低温的适应性.     

高温对温室草莓光合生理特性的影响及胁迫等级构建

以草莓品种“红颜”为材料,采用人工控制试验对草莓苗进行动态高温(32 ℃/22 ℃,35 ℃/25 ℃,38 ℃/28 ℃和41 ℃/31 ℃;日最高温/日最低温)胁迫(2、5、8和11 d)处理,以28 ℃/18 ℃为对照(CK),测定各处理下草莓叶片的光合生理参数。通过主成分分析提取关键参数,并以此计算高温胁迫指数(Z),划分高温胁迫等级。结果表明:1)随着温度的升高,胁迫时间的延长,叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)、类胡萝卜素(Car)、光饱和点(LSP)、最大净光合速率(P_max),表观量子效率(AQE)和最大光化学效率(F_v/F_m)呈下降趋势,而光补偿点(LSP)和暗呼吸速率(R_d)呈上升趋势。2)高温阻碍PSⅡ中心类囊体能量的传递(ΔW_OK＞0),加速PSⅠ末端电子受体库的还原速率,在胁迫第11天时,除32 ℃外,其他高温处理下的放氧复合物(OEC)均失活。3)各高温处理下活性氧物质(H₂O₂含量和O₂^-·产生速率)和丙二醛含量(MDA)随胁迫天数增加呈上升趋势。4)各高温处理下保护酶活性和可溶性蛋白含量随着胁迫天数的增加呈现先上升后下降趋势。通过主成分分析提取Chl a、P_max、F_v/F_m和MDA作为关键指标,并计算Z值,将高温胁迫划分为正常(1≥Z>0)、轻度(2≥Z>1)、中度(3≥Z>2)、重度(4≥Z>3)和特重(Z>4)5个等级。研究结果可为温室草莓高温灾害防御及小气候环境优化调控提供依据。     

金露梅幼苗对高温胁迫的生理生化响应

通过测定金露梅2年生幼苗在连续6d高温胁迫(每日9:00~15:00为42℃,其余时间30℃)下及1d恢复期间(对照,每日6:00~18:00为30℃,其余时间20℃)的叶片生理生化指标的变化,探讨金露梅耐热的生理生化机制。结果显示:随高温胁迫时间的延长,细胞膜透性以及丙二醛(MDA)、可溶性糖和游离脯氨酸含量均呈上升的趋势,超氧化物歧化酶(SOD)活性呈下降趋势,过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性呈先上升后下降趋势,且除细胞膜透性与对照无显著差异外,其它指标均显著高于对照;恢复1d后,各项指标水平均与对照持平。研究表明,在高温胁迫条件下,金露梅幼苗能通过提高渗透调节物质可溶性糖、脯氨酸含量来增强对高温逆境的适应性,同时还通过增强POD、CAT、APX活性清除因胁迫积累的H2O2以及活性氧,以维持细胞内活性氧产生和清除的动态平衡,保护细胞膜的稳定性,进而提高其对高温逆境的抗性。     

高、低温胁迫对牡丹叶片PSⅡ功能和生理特性的影响

以牡丹‘肉芙蓉’离体叶片为试材,以25 ℃为对照,研究了强光(1400 μmol·m-2·s-1)下高温(40℃)和低温(15℃)处理对牡丹叶片PSⅡ光化学活性和生理特性的影响.结果表明:随处理时间的延长,各处理叶片的PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光量子效率(φPsⅡ)和光下开放的PSⅡ反应中心激发能捕获效率(Fv’/Fm’)均持续降低.暗恢复4h后,对照和15℃处理叶片的Fv/Fm基本上完全恢复,而40℃处理叶片仅恢复到处理前的75.5％,即使15 h后也不能完全恢复;强光下40℃处理使PSⅠ和PSⅡ间的激发能分配严重偏离平衡状态.强光下40 ℃处理抑制了超氧化物歧化酶活性,加剧了O2、H2O2、丙二醛的产生,导致叶绿素和可溶性蛋白含量不断下降.说明强光下40℃高温胁迫对牡丹叶片光合机构造成了不可逆的破坏,而15℃低温处理对其光合机构的影响相对较弱.     

CsRCA超表达对高温胁迫下黄瓜幼苗光合作用的影响

以CsRCA超表达黄瓜株系T1-7、T1-2和野生型‘08-1’为试材,在三叶一心时用光照培养箱模拟高温环境[40 ℃,光量子通量密度(PFD) 600 μmol·m^-2·s^-1],研究了CsRCA超表达对高温胁迫下黄瓜幼苗光合作用的调控机理.结果表明: CsRCA超表达可显著提高转基因黄瓜幼苗核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)大、小亚基的mRNA 表达量,Rubisco和Rubisco活化酶(RCA)活性亦显著高于野生型植株.高温胁迫2 h后,超表达和野生型黄瓜幼苗的光合速率(P_n)、以吸收光能为基础的光化学性能指数(PI_ABS)、Rubisco活性和RCA活性及其mRNA表达量均显著降低.经JIP-test分析发现,高温胁迫导致叶绿素荧光快速诱导动力学曲线中K点明显上升, 而捕获的激子将电子传递到电子传递链中Q_A下游的其他电子受体的概率(Ψ_o)和用于电子传递的产额(φ_E0)均显著下降,说明PSⅡ放氧复合体(OEC)和Q_A之后的电子传递链在高温下受到抑制,但是超表达植株的变化幅度要小于野生型植株.可见CsRCA超表达可以通过提高Rubisco、RCA和PSⅡ活性,缓解高温对黄瓜幼苗光合作用的影响,增强其对高温的适应性.     

根际温度对黄瓜幼苗生长及生理生化指标的影响

采用营养液栽培法,以‘春秋王2号’黄瓜为实验材料,研究了4个根际温度梯度处理(20℃、25℃、30℃、35℃)对其幼苗生长,地上部、地下部生理生化指标的影响,探讨根际温度对黄瓜幼苗生长的影响机理。结果显示:(1)黄瓜幼苗的株高、茎粗、叶面积和地上地下生物量在25℃处理下都明显大于其他3个处理,而在35℃处理下均显著降低。(2)20℃、25℃处理下,黄瓜幼苗叶片的净光合速率(Pn)均较大,此时其叶片与根系中的淀粉、蔗糖、总糖含量较高且明显高于30℃处理,35℃根际温度处理下叶片Pn严重下降。(3)根际30℃、35℃高温使得黄瓜幼苗叶片和根系中的POD活性升高,CAT活性降低;而叶片中SOD、APX活性均随根际温度的升高而增大,根系中则表现出了逐渐下降趋势。(4)叶片和根系的电解质渗漏率、丙二醛(MDA)含量在25℃下最低,而在35℃处理下最高;叶片中脯氨酸及可溶性蛋白含量在35℃处理下最高,但此时根系中含量显示最低。研究表明,4个根际温度中,25℃最适合黄瓜幼苗的生长,35℃高温直接作用部位(根系)的2种主要渗透调节物质脯氨酸及可溶性蛋白含量下降,此时叶片和根系中抗氧化酶活性的变化使得细胞膜受到了明显的过氧化伤害,根系受伤害程度加重,从而抑制了植株整体的生长。     

低温、弱光、高湿胁迫对日光温室番茄花期生理生化指标的影响

为探讨东北地区冬季低温寡照天气对番茄影响的生理机制,以东北地区主栽番茄品种"靓粉2号"为试材,在人工气候箱内模拟4种低温处理(5-2-4℃;5-1-3℃;5-0-2℃;5-(-1)-1℃)、弱光\[0(2日)~400μmol·mol-1\]、高湿(70%~95%),研究低温弱光高湿胁迫对番茄最大净光合速率、叶绿素荧光参数及酶活性的影响。结果表明:低温弱光高湿胁迫降低了PSII的原始光能转换效率和潜在活性,最大净光合速率(Pmax)、PSII最大光能转化效率(Fv/Fm)、潜在活性(Fv/F0)、光化学淬灭系数(q P)随着低温降低和持续时间的延长呈下降的趋势,非光化学淬灭系数(q N)提高,而超氧化物歧化酶(SOD)活性升高且丙二醛(MDA)含量增加;温度回升及恢复后Pmax、Fv/Fm、Fv/F0、q P升高,q N、SOD酶活性下降,MDA含量依然增加,除处理1和处理2的Pmax恢复到第1天的水平外,其余各项生理生化指标没有恢复到第1天的水平,同时各项生理生化指标均未恢复到对照的水平,表明5℃及以下低温弱光高湿胁迫已经对番茄造成伤害,当5℃及以下低温持续3 d,且最低温度降到0℃的时候,达到了冻害致灾指标。     

木薯华南8号组培苗对盐胁迫的生理响应

以NaCl胁迫生长的木薯(Manihot esculenta)华南8号(SC8)组培苗为材料,研究不同浓度(0、5、20、35、50 mmol·L-1及R50 mmol·L-1)NaCl处理对SC8组培苗的生长状况及叶绿素、过氧化氢(H2 O2)、丙二醛(MDA)含量,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的影响.结果表明:≤20 mmol·L-1的NaCl胁迫60 d对SC8组培苗的生长基本无影响;≥35 mmol·L-1的NaCl胁迫60 d抑制了SC8组培苗的生长,但高浓度(50 mmol·L-1)胁迫30 d后正常培养30 d,可以使SC8组培苗的长势得到恢复.叶绿素和MDA含量在≤35 mmol·L-1 NaCl处理下较对照出现积累现象,随NaCl浓度升高(≥50 mmol·L-1)含量开始下降;与对照相比,H2 O2含量在NaCl胁迫下未出现积累现象.NaCl胁迫下,POD、CAT和APX活性较对照均有所提高;较高浓度的NaCl处理下,SOD、CAT和APX活性开始降低.实时荧光定量PCR结果表明,≥50 mmol·L-1NaCl胁迫下,SOD、CAT、POD和APX的表达水平较对照出现上升现象.这说明短时间的盐胁迫不会对木薯造成致死伤害,可以通过调节生理指标的活性来提高木薯的耐盐性.     

CsRCA超表达对高温胁迫下黄瓜幼苗光合作用的影响

以CsRCA超表达黄瓜株系T1-7、T1-2和野生型‘08-1’为试材,在三叶一心时用光照培养箱模拟高温环境[40℃,光量子通量密度(PFD)600μmol·m~(-2)·s~(-1)],研究了CsRCA超表达对高温胁迫下黄瓜幼苗光合作用的调控机理.结果表明:CsRCA超表达可显著提高转基因黄瓜幼苗核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)大、小亚基的mRNA表达量,Rubisco和Rubisco活化酶(RCA)活性亦显著高于野生型植株.高温胁迫2 h后,超表达和野生型黄瓜幼苗的光合速率(P_n)、以吸收光能为基础的光化学性能指数(PIABS)、Rubisco活性和RCA活性及其mRNA表达量均显著降低.经JIP-test分析发现,高温胁迫导致叶绿素荧光快速诱导动力学曲线中K点明显上升,而捕获的激子将电子传递到电子传递链中Q_A下游的其他电子受体的概率(Ψ_o)和用于电子传递的产额(φ_(E0))均显著下降,说明PSⅡ放氧复合体(OEC)和Q_A之后的电子传递链在高温下受到抑制,但是超表达植株的变化幅度要小于野生型植株.可见CsRCA超表达可以通过提高Rubisco、RCA和PSⅡ活性,缓解高温对黄瓜幼苗光合作用的影响,增强其对高温的适应性.     

集胞藻PCC 6803中丝氨酸/苏氨酸激酶SpkC对高温胁迫的响应

丝氨酸/苏氨酸激酶是蓝藻感知和转导外界刺激的重要元件,但至今蓝藻中很多丝氨酸/苏氨酸激酶的功能尚属未知。【目的】研究集胞藻PCC6803中的丝氨酸/苏氨酸激酶Spk C是否参与对高温胁迫的响应。【方法】本研究采用同源重组的方法构建spC基因完全敲除突变株,检测突变株与野生株在高温胁迫下的生长状况、色素组成,并对高温胁迫下叶绿素荧光参数差异进行分析,比较光合系统Ⅱ活性差异。此外,通过测定生长速率来判断高温胁迫后藻株的恢复情况。【结果】经过42℃高温胁迫后,与野生株相比,突变株ΔspkC生长减缓,光合色素(叶绿素、类胡萝卜素和藻胆色素)的含量降低;45℃高温胁迫下突变株ΔspkC的光合系统Ⅱ活性下降幅度更大;经过5 d 42℃高温处理后,突变株生长几乎停滞,存活率较野生株明显降低。【结论】集胞藻PCC 6803中spkC基因的缺失导致突变株对高温胁迫响应出现缺陷,提示丝氨酸/苏氨酸激酶SpkC参与响应高温胁迫。     

根际高温胁迫对5种瓜类作物生长及叶片光合和叶绿素荧光参数的影响

采用营养液栽培法,比较分析了根际高温(35℃)处理0、3和5 d以及恢复5 d后黑籽南瓜(Cucurbita ficifolia Bouché)、‘春秋王2号’黄瓜(Cucumis sativus‘Chunqiuwang No.2’)、‘兴蔬’丝瓜(Luffa cylindrica‘Xingshu’)、‘五叶香’丝瓜(Luffa cylindrica‘Wuyexiang’)和‘傲美’苦瓜(Momordica charantia‘Aomei’)幼苗的生长及叶片光合和叶绿素荧光参数的变化。结果表明:与对照(25℃)相比,在高温处理期间及恢复期间,黑籽南瓜、‘春秋王2号’黄瓜和‘傲美’苦瓜的株高、茎粗、叶面积、叶绿素相对含量(SPAD)以及叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、PSⅡ的光能捕获效率(Fv’/Fm’)、PSⅡ的实际光化学效率(ΦPSⅡ)、实际光化学量子产量(Yield)、表观光合电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(qP)及PSⅡ用于光化学反应的能量比例(P)总体上均显著低于对照;而‘五叶香’丝瓜的上述指标大多无明显变化,但其非光化学猝灭系数(qN)及PSⅡ用于天线色素热耗散的能量比例(D)均低于对照;‘兴蔬’丝瓜的各项指标在高温处理期间均有不同程度的降低或升高,但在恢复5 d后各项指标均接近或高于对照。研究结果表明:5种瓜类作物对根际高温的耐受性有明显差异。其中,黑籽南瓜和‘春秋王2号’黄瓜对根际高温的耐性最差;2个丝瓜品种特别是‘五叶香’丝瓜的耐性较强,可作为耐高温瓜类作物的砧木。     

高温胁迫下苋菜的叶绿素荧光特性

为了探明高温胁迫对苋菜(Amaranthus tricolor L.)光合过程的影响,用不同温度(25、30、35、40、45℃)处理苋菜植株1h后,随即测定了其叶绿素荧光动力学参数和快速光响应曲线特征参数的变化.结果表明:40℃以上高温胁迫下,苋菜叶片的光系统Ⅱ(PSⅡ)潜在光化学效率(Fv/Fo)、最大光化学效率(Fv/Fm)下降;最大荧光(Fm)、光合电子传递速率(ETR)、PSⅡ实际光化学效率(Yield)、光化学淬灭系数(qP)也均有所下降;而初始荧光(F.)和非光化学淬灭系数(NPQ)在40℃以上高温胁迫下显著上升.叶绿素荧光快速光响应曲线测定结果表明,初始斜率α、最大相对电子传递速率ETRmax和半饱和光强Ik在40℃以上高温胁迫下有所下降.研究表明,40℃以上高温胁迫对苋菜的光能的吸收、转换、光合电子传递和强光耐受能力等均有一定的影响.     

外源褪黑素与钙离子互作对高温胁迫下黄瓜幼苗过氧化伤害的缓解效应

为了探明褪黑素(MT)和钙离子(Ca²⁺)在调控植物耐热性中是否存在互作关系,以黄瓜幼苗为试材,分析了内源MT和Ca²⁺对高温胁迫的响应;并通过叶面喷施100 μmol·L^-1 MT、10 mmol·L^-1 CaCl₂、3 mmol·L^-1乙二醇二乙醚二胺四乙酸(EGTA,Ca²⁺螯合剂)+100 μmol·L^-1 MT、0.05 mmol·L^-1氯丙嗪(钙调素拮抗剂,CPZ)+100 μmol·L^-1 MT、100 μmol·L^-1氯苯丙氨酸(p-CPA,MT合成抑制剂)+10 mmol·L^-1 CaCl₂和去离子水(H₂O),研究高温下(42/32 ℃)外源MT和Ca²⁺对黄瓜幼苗活性氧积累、抗氧化系统及热激转录因子(HSF)和热激蛋白(HSPs)等的影响。结果表明: 黄瓜幼苗内源MT和Ca²⁺均受高温胁迫诱导;外源MT可上调常温下钙调素蛋白(CaM)、钙依赖蛋白激酶(CDPK5)、钙调磷酸酶B类蛋白(CBL3)、CBL结合蛋白激酶(CIPK2)mRNA表达;CaCl₂处理的MT合成关键基因色氨酸脱羧酶(TDC)、5-羟色胺-N-乙酰转移酶(SNAT)和N-乙酰-5-羟色胺甲基转移酶(ASMT)水平也显著升高,MT含量快速增加。MT和CaCl₂可显著增强高温下黄瓜的抗氧化能力,减少活性氧(ROS)积累,同时上调HSF7、HSP70.1和HSP70.11 mRNA表达,从而减轻高温胁迫引起的过氧化伤害,植株热害症状明显减轻,热害指数和电解质渗漏率显著降低。加入EGTA和CPZ后,MT对黄瓜幼苗抗氧化能力和热激蛋白表达的促进效应明显减弱,Ca²⁺对高温下黄瓜幼苗过氧化伤害的缓解效应也被p-CPA逆转。可见,MT和Ca²⁺均可诱导黄瓜幼苗的耐热性,二者在热胁迫信号转导过程中存在互作关系。     

乙烯产生抑制剂对高温胁迫下蚕豆幼苗叶片的保护作用

该文报道了乙烯产生抑制剂氯化钴(CoCl₂)及氨基乙基乙烯基甘氨酸(Aminoethoxyvinylglycine, AVG)对高温胁迫下蚕豆(Vicia faba)幼苗叶片保护作用的现象及机制。研究结果表明,用CoCl₂和AVG溶液处理,在高温胁迫前及胁迫12 h时皆显著抑制乙烯产生。20 μmol·L ^-1 CoCl₂浇灌处理在高温胁迫前可以显著提高叶片抗氧化酶SOD、CAT、APX的酶活力,而20 μmol·L ^-1 AVG处理对这些抗氧化酶活力无显著影响。20 μmol·L ^-1 CoCl₂ 与20 μmol·L ^-1 AVG溶液浇灌处理在高温胁迫前对腐胺(Put)、亚精胺(Spd)、精胺(Spm)、叶绿素含量、活性氧(ROS)产生速率和脂质过氧化程度无显著影响。但经45 ℃高温胁迫12 h后,20 μmol·L ^-1 CoCl₂ 与20 μmol·L ^-1 AVG溶液处理显著提高了上述3种多胺的含量,减缓了抗氧化酶活性的下降,对活性氧水平及脂质过氧化水平的增加也起到了有效的抑制作用,这些改变可能对叶绿素降解的减少及膜稳定指数下降的减轻发挥着重要的作用。可见,通过抑制乙烯产生,相对提高多胺含量和抗氧化酶活性,以及抑制活性氧水平的提高和抑制细胞膜稳定指数的下降,CoCl₂和AVG对高温胁迫下的蚕豆幼苗叶片产生了一定的保护作用。     

高温胁迫对水稻剑叶光合和叶绿素荧光特征的影响

采用盆栽方法在人工气候箱内对超级杂交稻组合"天优998"4个生育期(抽穗期、乳熟期、蜡熟期和完熟期)分别进行5个高温处理(最高温度分别设定为32、35、38、40和42℃,日较差为6℃,每个处理为期5d,每天2h,以自然条件下生长的水稻为对照),研究了高温胁迫对水稻剑叶光合和荧光特征的影响。结果表明:高温对水稻剑叶光合和荧光特征具有显著影响,而且因高温处理、生育期、参数的不同而有差异,温度越高影响越大;高温处理后水稻剑叶叶绿素含量(SPAD)、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)下降,胞间CO2浓度(Ci)上升;光化学效率(Fv/Fm)、实际量子产量(ΦPSII)、表观电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(qP)、PSⅡ光化学反应(P)下降,初始荧光(Fo)、非光化学猝灭系数(qN)、其他热耗散(E)上升;当最高温度大于35℃时,4个生育期的光合和荧光指标大多发生了显著变化,当最高温度大于38℃时,则大幅下降;抽穗期和乳熟期Pn、Gs下降显著、Ci上升显著,蜡熟期和完熟期SPAD下降显著,但高温下抽穗期、乳熟期水稻剑叶Fv/Fm的下降幅度和Fo的上升幅度比蜡熟期、完熟期大;高温胁迫对水稻剑叶Pn的影响比SPAD大,抽穗和乳熟期水稻剑叶Pn下降主要是由气孔因素引起,而蜡熟期和完熟期剑叶Pn的下降则主要是由非气孔因素所致。