植物对二氧化硫的反应和抗性研究——Ⅴ.植物对二氧化硫抗性与pH的相关性

以H_2SO_3溶液处理小麦苗切段作为模式系统,以乙烷产生、K~ 外渗和叶绿素破坏作为组织受损伤的指标,研究了pH对植物受SO_2伤害的影响。试验结果指出,当处理溶液的pH值降低时,组织受害加重。pH主要是由于对溶液中存在的SO_3~(2-)、HSO_3~-和不解离的H_2SO_3分子这三种形式的分配的影响而起作用的。在pH2～5范围内HSO_3~-占优势,组织受害重;pH>5,溶液中存在的离子主要是SO_3~(2-)受害轻;pH<2,溶液中最多的是H_2SO_3,出现的严重损伤是由于强酸性引起,而不是由于H_2SO_3本身的作用。伤害和pH的关系曲线与依赖于pH的HSO_3~-分配曲线非常一致,高峰都在pH3～4,但和SO_3~(2-)s或不解离的H_2SO_3分子的分配曲线迥然不同。HSO_3~-是起毒害作用的主要因素,而SO_3~(2-)及H_2SO_3分子的毒性不大。     

植物对二氧化硫的反应和抗性研究 Ⅵ二氧化硫伤害与类脂过氧化物的增生

植物整株或叶片接触SO_2气体或HSO_3~-溶液,在发生伤害的情况下,引起叶内能与硫代巴比妥酸(TBA)起作用的物质(TBA-RS)增生,伤害程度与TBA-RS增加量在一定范围内呈线性相关。TBA-RS的增生,和乙烷产生一样,进一步说明SO_2伤害与膜脂过氧化有关,由HSO_3~-引起的TBA-RS增加,和乙烷产生以及K~+外渗类似,也随pH而变化,即在酸性环境中增加多,接近中性时降低;但TBA-RS与pH的关系曲线高峰值在pH5左近,与依赖于pH的乙烷、K~+外渗的曲线高峰值在pH3～4有所不同。     

烟草叶片受HSO_3~-或SO_2作用时丙烯与丙烷的产生

近年来陆续报道了植物(包括小麦、水稻、辣椒、番茄、苜蓿以及一些葫芦科的植物等)接触SO_2或HSO_3~-以及发生伤害后产生乙烯和乙烷(Bressan等1979,Peiser等1979,李振国等,1980, 刘愚等1980,1982)。最近我们观察到烟草和上述这些植物不同,它的叶片接触SO_2或HSO_3~-和发生伤害后大量产生丙烯和丙烷。就我们所知,植物受SO_2或HSO_3~-作用和伤害过程中产生三碳烃类尚未见报道。     

植物遭受伤害后乙烯和乙烷产生的消长关系

在几种逆境下引起严重损伤后植物组织产生的乙烯和乙烷呈现此消彼长现象: 小麦黄化苗受机械伤害,在一定伤害程度内乙烯产生渐渐增加,伤害加重,乙烷明显上升,乙烯则相应下降。 通N_2引起麦苗伤害时,随着通N_2时间的延长,乙烷产生逐步上升,乙烯生成则递减。 受通N_2伤害的组织放在不同氧分压下,在低氧分压范围内(1～20%),乙烷产生随氧分压提高而上升,在高氧分压下则显著下降;乙烯生成随氧分压提高而一直增加。 严重冰冻后的麦苗织组只释放乙烷,再加入CuSO_4,促进乙烯产生同时减少乙烷生成。 牵牛花叶片对不同浓度HSO_3~-起反应而产生乙烯和乙烷时,也有类似的此消波长现象。 对植物组织在受伤害后出现的乙烯和乙烷的消长关系进行了讨论,并提出在某些条件下组织所产生的乙烯和乙烷有来自共同前体的可能性。     

超氧物歧化酶活性与小麦对HSO3^—,NO2^—抗性之间的关系

用在培养液中加低浓度NO_2~-,HSO_3~-,Mn~(2 )及向地上部喷洒氯霉素等四种方法促使小麦苗超氧物歧化酶(SOD)活性增加。SOD活性提高后,植株叶片对高浓度NO_2~-,HSO_3~-的抗性增强,表现在因NO_2~-,HSO_3~-害而产生的膜脂过氧化产物乙烷减少,叶绿素分解减轻。低浓度NO_2~-处理后的麦苗,不仅提高了对高浓度NO_2~-的抗性,同时对HSO_3~-的抗性也增强;同样,低浓度HSO_3~-处理也同时促进了麦苗对HSO_3~-和NO_2~-的抗性,即可交叉地提高。这些结果直接说明SOD和抗性有关。同时也为SO_2/HSO_3~-,NO_2/NO_2~-害的自由基学说提供了一个佐证。     

NO_2对菠菜的伤害机理的研究

以NO_2~-处理作为模式试验,研究了大气污染物NO_2对菠菜的伤害。NO_2~-对植物细胞的伤害可分为两类,一类是直接伤害,在暗中或光下皆发生,表现为对膜透性的破坏和酶活力的抑制;另一类仅发生在光下,通过自由基反应引起膜脂过氧化和叶绿素的破坏,O_2~-和·OH的自由基清除剂能明显减轻由NO_2~-引起的伤害。     

SO_2对叶片中脱镁叶绿素 a 形成的影响

高等植物在正常生长情况下,一般叶组织是没有或具有少量脱镁叶绿素 a 的。当植物受至 SO_2污染后,叶组织脱镁叶绿素 a 含量增加,色带增浓;其变化规律是:在一定接触量范围内,与熏气时间和作用浓度呈正相关;与可见伤害呈现相一致;与植物的抗性呈负相关。实验表明,脱镁叶绿素 a 的变化是 SO_2污染的伤害指标。     

植物对二氧化硫的反应和抗性研究——Ⅲ.植物接触二氧化硫和应激乙烯的产生

应用动式熏气装置,研究了SO_2对小麦、水稻、辣椒、蕃茄和紫花苜蓿等植物体内乙烯产生的影响。所有供试植物接触二氧化硫时,如其浓度超过伤害阈值,在出现可见伤害症状之前,体内乙烯产生就显著增加;浓度提高,乙烯量也增多;伤害严重时,并伴有乙烷产生。如果二氧化硫浓度在阈值之下,植物可长期忍受而不发生可见伤害症状的情况下,根据供试植物的反应可分为两类:一类如辣椒,蕃茄,乙烯并不增加,甚至稍有降低趋势;另一类如小麦、水稻和紫花苜蓿,只要接触二氧化硫,就有乙烯增生,不论以后是否出现可见伤害症状。这说明应激乙烯的产生不完全是伤害的后果。从试验结果推测植物体内乙烯的产生可区别为三种水平,即基础乙烯——应激乙烯——伤害乙烯,如伤害严重到一定程度,则还有乙烷的产生,乙烯和乙烷的产生有互相消长的关系。     

SO_2胁迫下桤木叶片硫含量及其生理响应

采用人工模拟熏气法,研究SO_2胁迫下桤木Alnus cremastogyne的生理响应机制及净化能力。结果表明:(1)桤木叶片在SO_2 4.29 mg·m~(-3)和8.57 mg·m~(-3)处理下分别在14 d和7 d时出现伤害症状;(2)随SO_2浓度增加,桤木叶片叶绿素总量、叶绿素a/b值和净光合速率呈下降趋势,其中净光合速率在SO_2 4.29 mg·m~(-3)处理下与CK无显著差异,而气孔导度、蒸腾速率和胞间CO_2浓度呈现先增后降趋势;(3)叶片脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白质、丙二醛含量均随SO_2浓度升高而增加;(4)叶片过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性随SO_2浓度增加而升高,过氧化氢酶活性呈先降低后升高的趋势;(5)桤木叶片硫含量随SO_2浓度增加呈递增趋势。桤木幼树能通过调节自身保护机制应对低浓度SO_2逆境胁迫并维持正常生长,可将其用作工厂附近或SO_2污染区域造林树种,以改善环境空气质量。     

SO2对植物的氧化作用和植物的抗氧化作用

本文主要介绍了SO_2通过活性氧(如O_2~-,H_2O_2,·OH等)伤害植物的机理和植物体内清除O_2~-,H_2O_2,·OH,L·,LO·,LOO·的抗氧化系统。     

亚硫酸对PSⅡ颗粒活性的伤害及Ca~(2 )的影响

PSⅡ颗粒的荧光产值依SO_3~(2-)浓度和处理时间的增加而减少,pH7.3以上受害严重;SO_3~(2-)对新鲜叶绿体的光化学活性不产生伤害,对老化叶绿体伤害严重,其叶绿素的分解速度低于DCIP光还原的降低速度。Ca~(2 )能减轻或消除SO_3~(2-)对叶绿体的伤害;对于PSⅡ颗粒则有加剧SO_3~(2-)伤害的作用,其规律可用Logistic方程表示。     

二氧化硫剂量与植物急性伤害关系

应用大气污染植物动态反应模拟装置系统测定了菜豆和苜蓿的SO_2剂量-反应关系。这2种植物对SO_2有类似的敏感性,0.5ppmSO_2×4小时产生可见伤害症状。苜蓿在2.0ppm×4小时出现50％的叶片可见伤害;菜豆在1.0ppm×8小时显示出50％的叶片可见伤害,2.0ppmSO_2×12小时引起100％的叶片可见伤害。 剂量-反应表面图的形状表明,菜豆和苜蓿出现可见伤害症状需要一定的暴露间隔。SO_2剂量和可见伤害率之间不成线性关系。SO_2浓度和暴露时间对叶片可见伤害率都有影响,两者相比,就菜豆而言,浓度是更重要的因素,但是对苜蓿,浓度和时间是同等重要的。     

SO_2对叶片光诱导荧光动力学曲线的影响

SO_2对大气的污染是个全球性的问题,它是大气污染中最主要的污染因子之一。SO_2造成植物的伤害和引起植物的生理生化变化已有不少研究极道在有关SO_2对光合作用影响方面,一般多是研究 SO_2引起的叶绿素含量和光合强度变化,而这两方面的指标仅能说明光合作用变化的总结果。为了更深入探讨 SO_2对光合作用的影响,同时也为了探索植物对环     

铅胁迫对3种藓类植物细胞伤害及光合色素含量的影响

采用水培实验研究了重金属Pb2+胁迫下3种藓类植物[尖叶拟船叶藓(Dolichomitriopsis diversiformis)、湿地匍灯藓(Plagiomnium acutum)和匍枝青藓(Brachythecium procumbens)]的细胞伤害、光合色素含量和Pb2+累积量的变化,以探讨藓类植物对Pb2+胁迫的反应敏感性和耐性强弱.结果表明:(1)Pb2+胁迫导致尖叶拟船叶藓、湿地葡灯藓和匍枝青藓叶细胞显著损伤的最低浓度分别为100、1和10 mg·L-1,叶细胞伤害随Pb2+浓度的升高而显著增加,它们对高浓度Pb2+的耐受性顺序为尖叶拟船叶藓>湿地匍灯藓>匍枝青藓;(2)低浓度Pb2+胁迫(小于100 mg·L-1)对3种藓类植物的总叶绿素含量均没有影响,高浓度Pb2+胁迫则导致总叶绿素含量显著下降,降幅依次为匍枝青藓>湿地匍灯藓>尖叶拟船叶藓;叶绿素a/b值显示,高浓度Pb2+胁迫对尖叶拟船叶藓叶绿素b的抑制远大于叶绿素a,而对匍枝青藓和湿地葡灯藓使叶绿素a的抑制大于叶绿素b;当Pb2+胁迫浓度达到200 mg·L-1时3种藓类植物的类胡萝卜素含量显著降低;(3)3种藓类植物均能显著地富集Pb2+,高浓度Pb2+胁迫下,其富集能力急剧增加,而且与其耐受性呈正相关.     

3种阴生地被植物对SO_2胁迫的生理响应及净化能力

该研究以3种阴生地被植物麦冬、虎耳草和紫萼玉簪为研究材料,采用人工模拟熏气方法,测定不同浓度(5.71,11.43,17.14,22.86mg·m~(-3))SO_2胁迫下参试植物的外观受害症状,以及膜质过氧化、保护酶活性、渗透调节物质等生理指标,以叶片吸硫量比较3种植物的净化能力,并采用模糊数学隶属函数与主成分分析法对其抗SO_2能力进行综合评价。结果显示:(1)随着SO_2熏气浓度的升高,3种植物的叶片都有不同程度的受害症状,叶片叶绿素含量、汁液pH值和相对含水量下降,丙二醛含量、叶片相对电导率、可溶性糖、游离脯氨酸含量上升,且其SOD和CAT活性显著增强。(2)隶属函数法和主成分分析法综合评定结果显示,3种地被植物对SO_2抗性能力表现为:麦冬紫萼玉簪虎耳草,与叶片受伤害症状和叶液pH值下降的顺序相反,说明这2个指标可作为简单可行的评价SO_2抗性的重要鉴定指标。(3)3种植物均有一定的SO_2净化能力,其强弱顺序为虎耳草麦冬紫萼玉簪。研究表明,3种阴生地被植物都能够在SO_2胁迫下提高其保护酶活性和渗透调节物质含量,增强其抗硫胁迫和SO_2吸收能力,并以麦冬对SO_2抗性最强,虎耳草对SO_2的吸收能力最强;该试验中最低参试SO_2浓度远远高于城市大气中的实际SO_2浓度,在试验环境下3种阴生植物再都未呈现伤害症状,说明吸收硫能力强的虎耳草和麦冬可以在SO_2污染严重的林下区域大面积应用推广。     

亚硫酸对PSII的伤害

从菠菜叶中提取 PSII 颗粒和叶绿体、经亚硫酸处理后发现:由 PSII 颗粒催化的 DCIP光还原速率依 SO_3~(2-)浓度增高而降低、伤害部位发生于 PSII 的氧化侧,接近水的部位。在黑暗条件下 H_2O→DCIP 和 DPC→DCIP 的电子传递均不受影响。在特定 SO_3~(2-)浓度下,PSII 颗粒的伤害随处理时间的延长而加重,其伤害机理与33kD 多肽的解离和 Mn 的流失有关。SO_3~(2-)对新鲜叶绿体并不伤害;对老化的叶绿体则伤害明显,DCIP 光还原速率依老化时间的延长而降低。Mn 含量的减少与 DCIP 光还原速率的降低呈正相关,试样中添加 EGTA后电子传递速率受害更为严重。     

砷对玉米生长、抗氧化系统及离子分布的影响

采用温室砂培试验,研究了不同浓度砷（As）处理对玉米郑单958幼苗生物量积累、光合色素含量、抗氧化系统、As及矿质离子吸收、分布的影响.结果表明：低浓度（＜2 mg·L^-1）的As刺激了玉米幼苗的生长,植株株高、主根长和生物量积累均显著增加;高浓度（＞4 mg·L^-1）As严重抑制了玉米幼苗生长.2 mg·L^-1As处理下,叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a+b含量均达到峰值;随As处理浓度增加,叶绿素含量逐渐下降;电镜观察发现,10 mg·L^-1 As处理下,叶片叶绿体结构遭到破坏,类囊体膜溶解.根系3种抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性均随As浓度增加而增大;叶片3种抗氧化酶活性在8 mg·L^-1出现峰值,且对As处理的敏感性表现为POD>CAT>SOD.MDA、可溶性糖和可溶性蛋白含量与As浓度呈正相关.高浓度的As明显抑制了P、K、Ca、Fe等元素的吸收.根系对As胁迫的反应比地上部更为敏感,因此根系生长发育指标更适合作为植物As毒害的指示指标.     

Box-Behnken设计-效应面法优化离子液体提取废次茶叶中咖啡因工艺

以咖啡因的提取率为评价指标,在单因素实验基础上,通过Box-Behnken设计-效应面法考察料液比、浸提时间、浸提温度、离子液体[HSO_3-pmim]~+[HSO_4]~-浓度4个因素对咖啡因提取率的影响。实验结果表明,离子液体[HSO_3-pmim]~+[HSO_4]~-提取咖啡因的最优提取工艺为:料液比为0.05 g/mL,浸提时间为160 min,浸提温度为90℃,离子液体浓度为70%,咖啡因的提取率为95.1 mg/5 g茶样。Box-Behnken设计-效应面法优化离子液体[HSO_3-pmim]~+[HSO_4]~-提取废次茶叶中咖啡因,提取工艺合理,方法简便,精确度高,可预测性好。     

植物对二氧化硫的反应和抗性研究 Ⅰ.人工控制熏气条件下植物的急性伤害和相对抗性

应用动式熏气装置在人工气候室内进行了19种农作物和38种观赏植物的SO_2熏气试验。观察了叶伤害的初始症状、进一步的发展和形态特征。试验表明植物对SO_2的抗性随生长发育时期而变化,同一种植物的不同品种之间的敏感性差异也很大。根据伤害阈值的测定和受害程度的不同,把试验植物分为四个抗性级别。这些资料可应用于植物SO_2伤害的田间诊断和污染区栽培植物种类和品种的选择。     

小麦叶内硝酸还原的代谢库

随营养液中No_3~-浓度升高,叶片内No_3~-总量、代谢库大小(NIPS)及硝酸还原酶(NR)活性均升高,其中MPS与NK活性呈同步变化;No_3~-浓度达2.0mmol/L时,两者趋于稳值;若再增加NO_3~-浓度,则被吸收的NO_3~-积累于液泡中,而代谢库中NO_3~-含量(MPS)与NO_3~-总量之比有一定程度降低。低氮(NO_3~-浓度为1.0 mmol/L)情况下,反应液中无NO_3~-时,叶片内NR活性品种间有差异,但在50 mmol/L NO_3~-反应液中则品种间无差异;NK活性高的品种鲁麦8号及品种321叶内有大的NO_3~-代谢库,反应液中NO_3~-对NR活性刺激程度低,代谢库NO_3~-含量与叶NO_3~-总量之比高,而叶组织长时间反应过程中其NR活性衰减速率低。