Cu2+对菱叶片生理指标及超微结构的毒理学效应分析

研究了不同Cu²⁺处理浓度(0、0.002、0.004、0.006、0.008 mmol.L^-1)对菱叶片叶绿素含量和叶绿素荧光参数、膜脂过氧化和抗氧化系统等的影响,并用透射电镜观察了其叶细胞超微结构的变化。试验结果表明:随着Cu²⁺浓度的增加:(1)叶绿素含量、Fv/Fo和Fv/Fm显著下降,Fo显著上升;(2)活性氧(AOS)产生速率、丙二醛(MDA)含量、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性逐渐升高;超氧化物歧化酶(SOD)、游离脯氨酸(Pro)和可溶性糖含量显著下降;抗坏血酸(AsA)、还原型谷胱甘肽(GSH)和谷胱甘肽还原酶(GR)含量呈先升后降趋势,且始终高于对照;(3)电镜观察发现,Cu²⁺对叶片细胞器的超微结构特别是叶绿体、线粒体和细胞核造成严重损伤。以上结果表明,本试验过量Cu²⁺的胁迫破坏了菱正常生理生化活动,并造成功能紊乱,最终导致菱的死亡。     

Cr^6＋胁迫对槐叶苹叶片光合生理特征及超微结构的影响

采用不同浓度Cr6 的10%Hoagland营养液,于人工培养箱进行Cr6 胁迫培养槐叶苹,第7天测定其叶片光合色素含量、叶绿素荧光参数、活性氧产生速率、膜脂过氧化产物的含量、抗氧化系统等的变化,并观察其细胞超微结构。结果显示:随着Cr6 处理浓度的增加,(1)总叶绿素(Chl)、叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)、叶绿素a/b(Chl a/Chl b)和荧光参数(Fv/Fm和Fv/F0)呈不同程度的下降趋势;超氧阴离子(O2-.)、丙二醛(MDA)和可溶性糖(SS)显著增加。(2)超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)先升高后降低;抗坏血酸(AsA)、谷胱甘肽(GSH)和游离脯氨酸(Pro)也呈先升后降趋势,且始终高于对照。(3)超微结构主要表现为:叶绿体膨大、解体,被膜断裂、消失;线粒体嵴突消失、空泡化;核膜断裂、消失,核仁分散、核质散出。研究表明,Cr6 胁迫破坏了槐叶苹正常生理生化活动,并对叶片超微结构造成不可逆损伤,从而对槐叶苹产生毒害。     

硫对成熟期烤烟叶绿素荧光参数的影响

通通过液培试验,研究了硫浓度(0.01-32 mmol/L)对成熟期烤烟叶片叶绿素含量和叶绿素荧光参数的影响。结果表明,成熟期烤烟叶绿素a和叶绿素b含量随硫浓度的升高而逐渐增加,但各处理差异未达到显著水平。在2-32 mmol/L处理之间,烤烟叶片的有效量子产量（EQY）、最大量子产量（Fv/Fm）、光合电子传递速率（ETR）随硫浓度增加而降低,非光化学猝灭（NPQ）、非光化学过程中的基本量子产量（Fo/Fm）、PSⅡ水裂解端失活程度（Fo/Fv）和PSⅡ反应中心关闭程度（1-qP）随硫浓度增加而升高,2 mmol/L处理的质体醌库（Fv/2）低于4 mmol/L处理外,但其它处理的均随硫浓度升高而降低。0.01 mmol/L处理烤烟叶片的EQY、Fv/Fm和ETR低于2-8 mmol/L处理,但高于16 mmol/L和32 mmol/L处理,其NPQ、Fo/Fm、Fo/Fv和1-qP变化趋势则与之相反;0.01 mmol/L处理的Fv/2低于4 mmol/L处理的,但高于2 mmol/L及8-32 mmol/L处理;低硫处理烤烟EQY、Fv/Fm和ETR的降低可能不是由Fv/2引起的,而是由于1-qP升高引起的。但16 mmol/L和32 mmol/L处理Fv/Fm 、ETR、EQY降低可能是1-qP与 Fv/2共同作用的结果。     

不同钙素水平对厚皮甜瓜叶片光合作用和保护酶活性的影响

采用深液流无土栽培方式,研究不同钙素水平对厚皮甜瓜叶片光合作用和保护酶活性的影响。结果表明,在缺钙、低钙、高钙胁迫下,厚皮甜瓜叶片中的叶绿素和类胡萝卜素含量明显下降,叶绿素a/叶绿素b比值升高;同时叶片中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)的活性及丙二醛(MAD)含量、相对电导率、可溶性蛋白质含量都明显高于正常供钙的植株。缺钙胁迫下,基础荧光(Fo)下降,低钙和高钙胁迫下Fo 升高,但缺钙、低钙、高钙胁迫下叶片叶绿素荧光参数Fv/Fm、Fv/Fo、Fm、Yield和ETR都明显下降。缺钙胁迫下叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)下降,胞间 CO2 浓度(Ci)升高;而高钙胁迫下 Pn、Gs 下降的同时,Ci 也相应下降,表明缺钙胁迫下的光合抑制主要是由于非气孔限制引起,而高钙胁迫下的光合抑制主要是由于气孔限制引起。     

烟草叶片发育过程中光合功能衰退与H2O2积累的关系

以烟草（Nicotiana tabacum L．cv NC89）为材料,研究了叶片发育过程中H2O2积累与叶绿体光合功能衰退、抗坏血酸-谷胱甘肽（AsA—GSH）循环的关联。结果表明,光合功能衰退过程中,各光合参数均表现为先缓慢后快速的下降趋势,核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶（RuBPCase）活性下降较电子传递活性下降迅速,H2O2含量与叶绿素含量、光合速率、RuBPCase活性、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、谷胱甘肽还原酶（GR）活性显著负相关。H2O2的定位染色也证实光合功能衰退与H2O2积累密切相关。APX和GR在光合功能可逆衰退阶段维持较高水平,不可逆衰退阶段下降稍快。烟草叶片光合功能衰退快于AsA—GSH循环运转的下调。     

大气CO2浓度升高对绿豆叶片光合作用及叶绿素荧光参数的影响

利用FACE系统在大田条件下通过盆栽试验研究了大气CO2浓度升高[CO2浓度平均为(550+60) μmol·mo1-1]对绿豆叶片光合生理和叶绿素荧光参数的影响.结果表明:与对照[ CO2浓度平均为(389+40) μmol·mol-1左右]相比,大气CO2浓度升高使花荚期绿豆叶片净光合速率(Pn)和胞间CO2浓度(Ci)分别升高11.7％和9.8％,气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)分别下降32.0％和24.6％,水分利用效率(WUE)提高83.5％;在蕾期,CO2浓度升高对绿豆叶片叶绿素初始荧光(Fo)、最大荧光(Fm)、可变荧光(Fv)、Fv/Fm和Fv/Fo没有显著影响;在鼓粒期,CO2浓度升高使绿豆叶片Fo增加19.1％,Fm和Fv分别下降9.0％和14.3％,Fv/Fo和Fv/Fm分别下降25.8％和6.2％.表明大气CO2浓度升高可能使绿豆生长后期光系统Ⅱ反应中心结构受到破坏,叶片的光合能力下降.     

微量元素营养对桉树无性系苗木叶绿素及荧光参数影响

研究了不同微量元素营养液,对栽培的三种桉树无性系苗木叶绿素及荧光参数变化。结果表明:各无性系苗木在全部测试性状的差异表现出极显著。在六个测试的微量元素因子中,Fe(B)显著地影响苗木的Fo、Fm、Fv/Fo、Fv/Fm,Zn(C)显著地影响Fo、Fv/Fm,Mn(D)显著地影响叶绿素含量(SPAD值),Mo(F)显著地影响叶绿素含量、Fo,B(G)显著地影响叶绿素含量Fo、Fv/Fo、Fv/Fm。相关分析表明Fm与Fo、Fv/Fo与Fo、叶绿素含量与Fo、Fm、Fv/Fm与Fv/Fo均存在显著的相关性。随着微量元素Fe、Zn、Cu、Mo、B浓度增大,Fo、Fv/Fm均呈增大趋势,但在不利的高浓度环境下,Fv/Fm降低。对三个无性系叶绿素荧光比较,U₆与DH_32-29具有高的Fo、Fm和低的Fv/Fm、Fv/Fo,DH_201-2却具有低的Fo、Fm和高的Fv/Fm、Fv/Fo。对微量元素浓度变化,DH_32-29较敏感。因此,叶绿素荧光参数可作为诊断植物微量元素营养状况的指标之一。     

不同光质对木荷、杉木幼苗叶片叶绿素荧光参数和抗氧化酶活性的影响

以南方主要造林树种木荷和杉木幼苗为试验材料,研究了红光、蓝光和白光处理对幼苗叶片叶绿素荧光参数和抗氧化酶活性的影响。结果表明,木荷幼苗叶片初始荧光(Fo)、最大荧光(Fm)、可变荧光(Fv)和稳态荧光(Ft)均以白光最高,光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在光化学效率(Fv/Fo)和PSⅡ的天线转换效率(Fv'/Fm')均以白光最高,蓝光次之,红光最低。与白光处理相比,蓝光处理增强木荷幼苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性,红光和蓝光降低过氧化氢酶(CAT)活性,增强过氧化物酶(POD)活性,提高叶片丙二醛(MDA)含量。杉木幼苗叶片Fo和Ft以红光最高,Fm和Fv以白光最高,Fv/Fm、Fv/Fo和Fv'/Fm'均以白光最高,蓝光次之,红光最低。不同处理间杉木幼苗叶片SOD、CAT活性和MDA含量均无显著差异,而POD活性差异显著,以白光处理最高。光质对2种树种幼苗的生长均具有调控作用,其中红光和蓝光处理均造成木荷和杉木幼苗叶片的潜在活力发生不同程度的下降,造成光胁迫,同时破坏幼苗叶片抗氧化酶系统的平衡,不利于幼苗生长。     

外源IAA对NaHCO3胁迫下黄瓜幼苗光合特性和抗氧化系统的影响

以黄瓜‘津研四号’幼苗为试材, 采用Hoagland营养液栽培, 研究了不同浓度（0、0.01、0.1、1和10 μmol·L-1） IAA处理对50 mmol·L-1 NaHCO3胁迫下黄瓜幼苗光合特性及抗氧化系统的影响。结果表明, 碱胁迫对黄瓜幼苗的生长有抑制作用, 0.01-1 μmol·L-1外源IAA处理可显著增加黄瓜幼苗的生物量; 使叶中Na＋积累降低, K＋积累增加, 且IAA的缓解效果具有浓度效应。叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量提高, 净光合速率（Pn）和气孔导度（Gs）增加, 以1 μmol·L-1 IAA处理的效果最好。添加1 μmol·L-1外源IAA显著提高了碱胁迫下黄瓜叶中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）和谷胱甘肽还原酶（GR）的活性及还原型抗坏血酸（AsA）和谷胱甘肽（GSH）的含量, 降低了碱胁迫诱导的活性氧积累和膜脂过氧化反应; 而10 μmol·L-1外源IAA处理则加剧碱胁迫对黄瓜幼苗的危害。     

镉在槐叶苹叶片中的蓄积及其生态毒理学分析

以分布广泛的浮水蕨类植物--槐叶苹为研究对象,用含不同浓度Cd(2.5,5,7.5 mg/L和10 mg/L)的10% Hoagland营养液培养7d,旨在分析Cd在蕨类植物中的蓄积及其诱导产生的毒理学作用.随着培养液中Cd浓度的增加,(1) 槐叶苹叶片中Cd含量极显著上升;(2) Cd处理造成槐叶苹叶片产生明显的矿质营养失衡症状,主要表现为显著增加了对Ca和降低了对P,K和Na的吸收;(3)叶绿素含量和叶绿素荧光Fv/Fm比值都逐渐降低;(4)抗氧化防御系统活性或含量紊乱,其中超氧化物岐化酶(SOD)活性下降最突出,过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、还原型谷胱甘肽(GSH)、抗坏血酸(AsA)和类胡萝卜素(Car)也都先升后降,膜脂过氧化产物MDA含量则显著增多;(5)可溶性蛋白含量一直下降;(6)透射电镜观察发现细胞超微结构损伤明显,主要为叶绿体膨胀和解体、线粒体嵴突减少和空泡化、细胞核核仁解体、核膜破裂、核质消失,并有晶体出现.结果表明槐叶苹虽然对水体Cd有一定的净化作用,但Cd浓度与毒害之间的剂量-效应关系明显;MDA含量的明显上升以及叶绿素和可溶性蛋白含量的显著下降标志着槐叶苹遭受到明显的氧化损伤;Cd破坏了槐叶苹进行正常生理活动所必需的生理和结构基础;SOD可以作为Cd诱导产生氧化压力的分子生物标志物和水体Cd污染的灵敏生态毒理学指标,Cd的半效应浓度为2.41mg/L,最大允许浓度为0.241mg/L.     

盐胁迫对沙冬青幼苗生长与生理特性的影响

水培条件下,对沙冬青幼苗以不同浓度的NaCl溶液进行处理,并测定其相关生理指标。结果显示：随着盐浓度的增加,叶绿素含量与叶绿素荧光参数（F_v/F_o和F_v/F_m）逐渐降低,丙二醛含量升高。超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性随着盐浓度的升高表现出先上升后下降的趋势,0.7%盐胁迫下的幼苗POD酶活性最高,1.0%和1.3%盐胁迫下的酶活性逐渐降低,而过氧化氢酶（CAT）的活性呈持续上升趋势。各处理渗透调节物质脯氨酸的含量较对照明显增加,可溶性糖含量在根中升幅较大,叶片增幅不明显。幼苗死亡率也随着胁迫程度的加剧而升高,当浓度达到1.0%和1.3%时幼苗死亡率较高,分别达到了53.33%和76.67%。研究表明,低浓度盐胁迫下（0.7%以下）,沙冬青幼苗表现出较强的抗性;当盐浓度升高到1.0%和1.3%时,其生长受到严重影响。     

干旱胁迫下三种三角梅的生理反应

该研究对勤花三角梅(Bougainvillea buttiana‘Miss Manila’)、樱花三角梅(B.glabra‘Imperial Delight’)和金心鸳鸯三角梅(B.peruviana‘Thimma’)三个三角梅品种的幼苗进行人工干旱胁迫,分析了干旱胁迫对三角梅品种的外观形态和生理生化水平的影响,探讨了不同品种三角梅对干旱胁迫的适应能力。结果表明:随着干旱时间的延长,三角梅品种的叶片出现下垂、皱缩、变黄、脱落,最后植株死亡;过氧化物酶POD活性先升高后降低,而超氧化物歧化酶SOD活性则逐渐降低,降低速度因品种而异;qP值降低、qN值升高、PSⅡ反应中心光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)均呈现降低。该研究结果为三角梅的栽培应用和品种选择提供了依据。     

Three-stage Transformation of Chlorophyll Transient Fluorescence Pattern Under Sustained Dehydration and the Discovery of Critical Water Content in Seaweeds (in English)

The chlorophyll fluorescence kinetics of marine red alga Grateloupia turuturu Yamada, green alga Ulva pertusa Kjellm and brown alga Laminaria japonica Aresch during natural sustained dehydration were monitored and investigated. The pulse amplified modulation (PAM) system was used to analyze the distinct fluorescence parameters during thallus dehydration. Results proved that the fluorescence kinetics of different seaweed all showed three patterns of transformation with sustained water loss. These were: 1) peak kinetic pattern (at the early stage of dehydration fluorescence enhanced and quenched subsequently, representing a normal physiological state). 2) plateau kinetic pattern (with sustained water loss fluorescence enhanced continuously but quenching became slower, finally reaching its maximum). 3) Platform kinetic pattern (fluorescence fell and the shape of kinetic curve was similar to plateau kinetic pattern). A critical water content (CWC) could be found and defined as the percentage of water content just prior to the fluorescence drop and to be a significant physiological index for evaluation of plant drought tolerance. Once thallus water content became lower than this value the normal peak pattern can not be recovered even through rehydration, indicating an irreversible damage to the thylakoid membrane. The CWC value corresponding to different marine species were varied and negatively correlated with their desiccation tolerance, for example. Laminaria japonica had the highest CWC value (around 90%) and the lowest dehydration tolerance of the three. In addition, a fluorescence “burst” was found only in red algae during rehydration. The different fluorescence parameters Fo , Fv and Fv/ Fm were measured and compared during water loss. Both Fo and Fv increased in the first stage of dehydration but Fv / Fm kept almost constant. So the immediate response of in vivo chlorophyll fluorescence to dehydration was an enhancement. Later with sustained dehydration Fo increased continuously while Fv decreased and tended to become smaller and smaller. The major changes in fluorescence (including fluorescence drop during dehydration and the burst during rehydration) were all attributed to the change in Fo instead of Fv . This significance of Fo indicates that it is necessary to do more research on Fo as well as on its relationship with the state of thylakoid membrane.     

Antioxidant defense in a lead accumulating plant, Sesbania drummondii.

Seedlings of Sesbania drummondii were grown in 500 mg l-1 Pb(NO3)2 in presence and absence of chelators: EDTA, DTPA and HEDTA for 4 weeks. Plants were assayed for activities of the antioxidant enzymes: ascorbate peroxidase (APX), guaiacol peroxidase (GPX), catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD) and glutathione (gamma-glutamyl-cysteinyl-glycine) content. Activities of antioxidant enzymes were elevated in the presence of Pb but were similar to controls in plants grown in the presence of Pb and EDTA, -DTPA or -HEDTA. Glutathione content was significantly elevated upon exposure to Pb, but lowered upon exposure to chelators. Chlorophyll a fluorescence kinetics were assessed by determination of Fv/Fm and Fv/Fo values. Seedling growth in Pb alone and Pb + chelators did not significantly affect photosynthetic integrity (Fv/Fo) and efficiency (Fv/Fm). The results suggest that Sesbania plants were able to tolerate Pb-induced stress using an effective antioxidant defense mechanism. This study also indicates a protective role of synthetic chelators in Pb-induced oxidative stress metabolism in a Pb-accumulating plant.     

NO3-胁迫及恢复对黄瓜幼苗叶片叶绿素荧光参数及ATPase活性的影响

通过水培试验,探讨了不同NO₃^-浓度胁迫及恢复对黄瓜幼苗叶片叶绿素含量、叶绿素荧光参数及ATPase活性的影响.结果表明,胁迫7 d后,高浓度NO₃^-(168 mmol·L^-1)可极显著提高叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素含量,极显著提高初始荧光(F_o)、Mg ATPase和Ca-ATPase活性,而PSⅡ原初光能转化效率(F_v/F_m)、PSⅡ潜在活性(F_v/F_o)和PSⅡ光合电子传递量子效率(ΦPSⅡ),却随NO₃^-浓度的增加而降低.恢复7 d后,所有处理叶绿素和类胡萝卜素含量均低于对照;初始荧光基本都恢复至对照水平;PSⅡ原初光能转化效率和PSⅡ光合电子传递量子效率在NO₃^-浓度低于126 mmol·L^-1时,基本恢复至对照水平,而高于这一水平时,仍显著低于对照;PSⅡ潜在活性在NO₃^-浓度为42和126 mmol·L^-1的处理基本达对照水平,其它处理仍极显著低于对照;Mg-ATPase和Ca-ATPase活性均出现先降低后升高的变化趋势.     

强光胁迫对濒危植物金花茶幼苗生长和叶绿素荧光参数的影响

以当年生盆栽金花茶实生苗为材料,研究不同程度的强光胁迫（25％、50％和100％自然光强,以8%自然光强为对照）对其生长、生物量、叶片光合色素含量、叶绿素荧光参数的影响。结果表明：在不同程度的强光胁迫下,金花茶幼苗的生长均受到抑制,随着胁迫程度的增强,金花茶叶片颜色由深绿变为浅绿、黄绿色,叶片灼伤愈来愈严重;植株抽稍时间推迟,抽稍后长出的新叶长势较差;幼苗死亡率越来越高。幼苗根生物量、茎生物量、叶生物量和总生物量均随胁迫程度的升高而显著降低,强光胁迫对叶生物量的影响最大,根生物量次之,对茎生物量的影响最小。随着胁迫程度的增强,叶片叶绿素总量（Chl）、叶绿素a（Chla）、叶绿素b（Chlb）含量均显著降低,Chla/Chlb和Car/Chl显著升高。叶绿素荧光参数F_o、F_m、F_v、F_v/F_m、F_v/F_o均随胁迫程度的升高降低,强光胁迫使PSⅡ受到了伤害,光合作用原初反应过程受抑制,光合电子传递受到影响,从而抑制植株的正常生长。     

Effects of Strong Light and Active Oxygen on Photosynthesis in Soybean

With the use of chlorophyll fluorescence technique, it was found that the net photosynthetic oxygen evolution rate decreased after strong light (2 000 μmol· m-2·2-1 ) treatment for two hours in soybean ( Glycine max L. ) leaves. The chlorophyll fluorescence parameters, Fm/Fo, Fv/Fm, ФPSII, qp and qN decreased along with the increase of light intensity. In strong light, exogenous active oxygen H202、·OH and 'O2 were harmful to soybean leaves. The destruction of 'O2 and·OH to leaves was most evident, as was shown that Fv/Fm and PS H decreased significantly. The antioxidants DABCO, mannitol, ascorbate and histidine protected the leaves, but weakly, from strong light. In darkness, the SOD inhibitor sodium diethyldithiocar- bamate (DDC) had no significant effect on Fm/Fo and Fv/Fm, but NAN,, the ascorbate peroxidase (APX)inhibitor, significantly decreased Fm/Fo, Fv/Fm and ФPS II. In strong light, however, beth DDC and NaN3 reduced the above-mentioned fluorescence parameters, but NaN3 was more effective than DDC. The results suggested that photoinhibition did take place in soybean leaves under strong light, and it was related to active oxygen in vivo.     

干旱胁迫对不同葡萄砧木光合特性和荧光参数的影响

干旱胁迫导致葡萄砧木实生苗叶片光合能力下降.在正常供水和轻度干旱下,砧木的P_n 以3309C最高,其次是1103P,420A较低,各砧木的G_s和T_r差异不显著;中度干旱下,则以1103P的P_n最高,3309C最低;而严重干旱胁迫下,1103P的P_n比3309C高出124%,水分利用效率是3309C的1.95倍.干旱胁迫下,3种砧木的共同趋势是可变荧光 (F_o) 升高,最大荧光 (F_m)、实际光能转化效率 (ФPSⅡ）和可变荧光与最大荧光比 (F_v/F_m) 降低,但品种变幅不同.中度干旱使3309C的F _o升高17.1%,F_v/F_m降低了8.5%,而1103P的F_o升高6.8%,F_v/F_m降低了5.8%;严重干旱则使3309C的F_o升高36.2%,F_v/F_m降低了20.1%,而1103P的F_o升高9.9%,F_v/F_m降低了10.2%.干旱胁迫对不同葡萄砧木光合和荧光参数的影响与其抗旱性密切相关,其中F_v/F_m和P_n的相关系数最大（r=0.9883）.