PEG-6000模拟干旱胁迫对黄秋葵种子萌发和幼苗生理特性的影响

为了解黄秋葵(Abelmoschusesculentus)对干旱胁迫的应答机制,采用PEG-6000溶液模拟干旱胁迫,对‘纤指’和‘红秋葵’品种的种子萌发和幼苗的生理特性进行研究。结果表明,两品种的种子吸水率、发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、简易活力指数,幼苗下胚轴长、根长、苗鲜重和苗干重均随PEG-6000浓度的增加呈下降的趋势,旱害率则不断增加。PEG-6000浓度为20%时,两品种的种子均未能发芽。幼苗的SOD、POD和CAT活性和可溶性蛋白、可溶性糖、游离脯氨酸、丙二醛含量随PEG-6000浓度的增加而增加,且均PEG-6000浓度为15%时最高。因此,干旱胁迫会抑制黄秋葵种子的萌发,提高细胞内含物的含量,同时引发其抗氧化系统的响应。     

披针叶黄华试管苗适应盐胁迫的渗透调节机制

以披针叶黄华(Thermopsis lanceolata)试管苗为材料,通过组培方法研究其在0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%和1.0%NaCl和Na2SO4胁迫30d后的生长、有机渗透调节物质和无机渗透调节物质(Na+、K+和Ca2+)含量的变化,以探讨其耐盐性机制。结果显示:(1)随NaCl和Na2SO4胁迫浓度的增加,披针叶黄华试管苗叶片脯氨酸和可溶性糖含量均显著持续增加,且NaCl胁迫下脯氨酸上升的幅度均大于相同浓度Na2SO4胁迫下的增幅,而可溶性糖上升的幅度却小于相同浓度Na2SO4胁迫下的幅度;可溶性蛋白含量随NaCl浓度的增大呈先升高后降低的趋势,但随Na2SO4浓度的增加呈持续上升的趋势。(2)随NaCl和Na2SO4浓度的增加,披针叶黄华试管苗Na+含量呈增加趋势且各处理均显著高于对照,Ca2+含量和叶片K+含量却呈逐渐减少趋势且各处理均显著低于对照,而根系K+含量呈先降后升的趋势;Na2SO4胁迫下披针叶黄华试管苗叶片Na+含量上升幅度以及K+和Ca2+含量下降幅度均明显低于相同浓度NaCl胁迫组;而Na+/K+和Na+/Ca2+比值随NaCl和Na2SO4浓度增加而升高;NaCl胁迫下,叶片Na+/K+和Na+/Ca2+高于相同浓度Na2SO4胁迫下的比值,而根系Na+/K+和Na+/Ca2+却低于相同浓度Na2SO4胁迫下的比值。研究表明,盐胁迫下,披针叶黄华试管苗通过抑制叶片中Na+积累并增加可溶性糖和可溶性蛋白含量,在根系中维持较高K+和Ca2+含量以及较低水平Na+/K+和Na+/Ca2+比,以降低披针叶黄华细胞渗透势来适应盐渍环境;披针叶黄华对NaCl胁迫的调节能力弱于Na2SO4。     

模拟干旱胁迫对枣树幼苗的抗氧化系统和渗透调节的影响

用不同浓度的PEG-6000对抗旱性不同的1年生枣树(Zizyphus jujuba)幼苗进行渗透胁迫处理后,研究了不同抗旱性品种枣树幼苗的抗氧化酶活性和渗透调节物质含量的变化.结果显示,干旱胁迫下3种枣苗叶片的相对含水量(RWC)均降低,丙二醛(MDA)含量和细胞质膜相对透性均增加.在30%PEG胁迫下除骏枣1号的SOD活性降低外,3个品种枣苗在干旱胁迫下SOD和POD活性都增加;狗头枣2号的过氧化氢酶(CAT)活性在胁迫下明显增加,而木枣1号和骏枣1号的CAT活性均随着胁迫程度的增加而逐渐下降;木枣1号和骏枣1号的APX活性随着胁迫程度的增加先增加后降低,而狗头枣2号明显增加.干旱胁迫下,除骏枣1号的脯氨酸(Pro)含量和木枣1号的可溶性糖含量在30%的胁迫水平下降低(P>0.05)外,3种干旱胁迫水平下3个品种枣苗的Pro和可溶性糖含量均增加.总之,干旱胁迫下,枣苗叶片相对含水量、抗氧化酶(SOD、POD、CAT和APX)活性、渗透调节物质Pro和可溶性糖含量均为:狗头枣2号>木枣1号>骏枣1号,而MDA含量和膜透性均为骏枣1号>木枣1号>狗头枣2号,表明3个品种的抗旱性为:狗头枣2号>木枣1号>骏枣1号,研究结果与其品种的实际抗旱性一致.     

甘薯愈伤组织对干旱胁迫和盐胁迫的生理反应对比

研究干旱胁迫和盐胁迫对“芦选一号”。日‘薯愈伤组织可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸含量、SOD活性等的影响,从而在细胞水平上探讨甘薯抵御渗透胁迫的生理机制。并分析甘薯细胞对干旱处理（PEG-6000）和盐处理（NaCl）的反应差异。结果表明,可溶性蛋白质含量在干旱胁迫下缓慢升高,在轻度和中度盐胁迫的生长前期和中期有较大幅度的上升。但后期下降,表明短时间盐胁迫下,Na^＋可能促进可溶性蛋白的合成;MDA在重度干旱胁迫下的含量显著低于重度盐胁迫,而SOD活性显著高于盐胁迫。表明在盐胁迫下细胞膜透性增加的主要原网是膜脂过氧化作用。干旱处理则是PEG-6000脱水的直接结果;重度干旱胁迫下,可溶性糖含量在短期内迅速升高,然后下降,而脯氨酸含量则在胁迫中后期迅速上升。脯氨酸可能有补偿可溶性糖含量降低的作用。     

盐胁迫对黄独脱毒苗生长和若干生理生化指标的影响

通过在培养基中添加不同浓度NaCl,探讨盐胁迫对黄独脱毒苗生长及若干生理生化指标的影响。结果表明,在盐胁迫条件下,黄独脱毒苗的生长受到明显抑制,叶片中总叶绿素含量、SOD活性下降,丙二醛含量增加,脯氨酸大量积累;随盐胁迫强度的加大,对试管苗生长及生理生化指标的影响相应加剧;在盐胁迫下,黄独脱毒苗叶片脯氨酸含量与丙二醛含量呈极显著正相关,而与叶绿素含量和SOD活性呈极显著负相关。因此,盐胁迫下叶片中脯氨酸含量的变化可作为黄独脱毒苗受害程度的主要生理鉴定指标。     

芦笋在PEG模拟干旱条件下的生理生化变化

用聚乙二醇(PEG-6000)胁迫处理芦笋幼苗,检测了幼苗的渗透调解物质含量、生物膜透性、抗氧化特性等指标。结果表明:脯氨酸、可溶性糖含量随着处理时间的延长显著增加,且以20%的PEG浓度处理增加最明显;SOD、POD、CAT活性在PEG处理后明显增强;相对电导率随着处理浓度的增大和时间的延长而增大;MDA含量随着处理时间的延长明显增加,且以10%和20%浓度处理增加显著。由此表明,芦笋在干旱胁迫下通过增加渗透调解物质含量,降低水势来提高其抗旱能力;通过增强抗氧化酶活性,提高抗氧化能力,来减轻干旱胁迫伤害。     

营养液缺钙或缺钾对糜子幼苗抗旱性的影响

糜子幼苗生长于完全、缺钙、缺钾、缺钙并缺钾４种营养液中。水分胁迫下,各种幼苗相对含水量均下降,造性增强。其中,单缺钾及缺钙并缺钾时相对合水量比完全及单缺钙时下降较大,单缺钙时透性更易增强。水分胁迫下,完全营养苗游离脯氨酸含量明显高于对照,而其它３种苗的游离脯氨酸含量与其对照之间差异不显著。水分胁迫４８ｈ,缺钾苗和缺钙并缺钾苗叶肉细胞有质壁分离现象,叶绿体受到一定程度的损伤,单缺钾时超微结构损伤尤甚。另外,钙调蛋白抑制剂实验表明,干旱胁迫引起的幼苗体内游离脯氨酸含量的增加可能与钙调蛋白无关。     

钙对NaCl胁迫下马铃薯脱毒苗碳水化合物代谢的影响

以‘克新一号’马铃薯品种为试验材料,采用组织培养方法,研究了0、5、10、15、20mmol·L-1 CaCl2对0、25、50、75mmol·L-1 NaCl胁迫下马铃薯脱毒苗碳水化合物含量及相关酶活性的影响。结果表明,(1)随着NaCl胁迫浓度的增加,马铃薯脱毒苗叶片淀粉含量、蔗糖含量、葡萄糖含量、果糖含量以及可溶性总糖含量逐渐下降,蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性明显降低,中性转化酶(NI)和酸性转化酶(AI)活性先升高后降低。(2)在NaCl胁迫下,添加适量CaCl2能显著增加淀粉含量、蔗糖含量、葡萄糖含量和可溶性总糖含量,显著降低NI和AI活性,有效缓解盐胁迫对SS和SPS的抑制作用。(3)蔗糖含量与AI存在负相关关系、与NI存在极显著负相关关系、与SPS以及SS存在极显著正相关关系。研究表明,外源施钙可调节马铃薯苗的酶活性变化,改善盐胁迫下马铃薯脱毒苗碳水化合物代谢方向,增强植株碳素合成作用和渗透调节能力,减轻盐害。     

2种鼠尾草对NaCl胁迫的耐受性比较及其生理机制研究

以具有较高药用和观赏价值的美丽鼠尾草和贵州鼠尾草为实验材料,分析2种鼠尾草在NaCl(0、200、300、400、500、600mmol·L-1)胁迫下的生长、叶绿素含量、保护酶活性和有机渗透调节物质含量的变化,以明确2种鼠尾草对NaCl胁迫的耐受性差异及其生理机制。结果显示:(1)在实验NaCl浓度范围内,美丽鼠尾草的受害程度均高于贵州鼠尾草;(2)随着NaCl浓度的提高,贵州鼠尾草叶片叶绿素含量无显著变化,而美丽鼠尾草叶绿素含量逐渐显著降低;(3)当NaCl浓度从0增加到500mmol·L-1时,2种鼠尾草叶片的POD、CAT活性以及可溶性糖、可溶性蛋白质和脯氨酸含量逐渐升高,且美丽鼠尾草叶片的SOD活性也逐渐升高;(4)当NaCl浓度达到600mmol·L-1时,美丽鼠尾草叶片可溶性糖、可溶性蛋白质和脯氨酸含量继续增加,SOD、POD和CAT活性开始降低但仍显著高于对照,而贵州鼠尾草叶片的POD和CAT活性继续增加,可溶性糖、可溶性蛋白质和脯氨酸含量开始降低但仍显著高于对照。研究表明,贵州鼠尾草在NaCl胁迫下具有较高的渗透调节物质含量,而且随着NaCl浓度的增加能够维持较高的保护酶活性,因此对NaCl胁迫的耐受性强于美丽鼠尾草。     

等渗盐分、干旱胁迫下冬小麦叶片部分渗透调节物质的动态变化

分别以PEG-6000、NaCl模拟干旱胁迫及盐胁迫,采用水培方法研究了抗旱耐盐冬小麦沧-6001在干旱胁迫、盐胁迫条件下叶片可溶性糖、脯氨酸和可溶性蛋白质含量的动态变化以及Na⁺、K⁺在地上部和根系的分布。结果表明可溶性糖和可溶性蛋白变化趋势相似,其含量随干旱胁迫或盐胁迫时间延长而增加,但在胁迫处理后期下降,并且随胁迫强度增加,二者出现下降时间提前;脯氨酸在干旱胁迫条件下快速积累达到峰值后下降但在胁迫处理后期再次增加,在盐胁迫条件下,随胁迫强度的增加和胁迫时间的延长而增加;Na⁺在干旱胁迫下随胁迫程度增加而下降,盐胁迫条件下随胁迫程度的增加而增加,K⁺在干旱胁迫或盐胁迫下均随胁迫程度的增加而下降,且在根系中下降的速度大于地上部。     

盐碱混合生态条件的人工模拟及其对羊草胁迫作用因素分析

将中性盐NaCl和Na2SO4,碱性盐NaHCO3和Ｎa2CO3按不同比例混合,模拟出３０种盐度和pH各不相同的盐碱生态条件,并对羊草苗进行盐碱混合胁迫处理,测定其日相对生长率（ＲＧＲ）等７项胁变指标,用数学方法分析盐度,缓冲量等各种胁迫因素与诸项胁变指标间的相互关系,结果表明：30种处理均匀覆盖了总盐度50-350mmol/L,pH7.14-10.81范围内的各种盐碱条件,用盐度,缓冲量,pH和[Cl^-]即可代表盐碱混合胁迫的所有胁迫作用因素,诸胁变指标与这4因素间均具有高度线性相关性,4因素对胁变的贡献明显不同,其中缓冲量和盐度是决定性的主导因素,pH和[Cl^-]的作用明显次之,有时甚至可以忽略,不同胁变指标与各因素的关系也有不同。分析结果表明,对于盐碱混合胁迫来说,以盐度加缓冲量代表总胁强较为合理。     

Chlorophyllase Activity and Chlorophyll Content in Wild Type and eti 5 Mutant of Arabidopsis thaliana Subjected to Low and High Temperatures

Chlorophyll a (Chl a) content and chlorophyllase (Chlase) activity from leaves of wild type (WT) and the ethylene-insensitive mutant (eti 5) of Arabidopsis thaliana (L.) Heynh during temperature stress and plant recovery have been studied. The plants were subjected to temperatures of 4 °C (LT) and 38 °C (HT) for 24 h. Chl a gradually decreased somewhat during stress and in the first day of recovery, especially in HT-treated plants. At the end of the experimental period (1 d stress and 10 d recovery) Chl a content was lower in eti 5 plants than in WT ones. The Chlase in WT was more affected than in eti 5 plants during the temperature treatment and the recovery period. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

Comparative physiology of salt and water stress

Plant responses to salt and water stress have much in common. Salinity reduces the ability of plants to take up water, and this quickly causes reductions in growth rate, along with a suite of metabolic changes identical to those caused by water stress. The initial reduction in shoot growth is probably due to hormonal signals generated by the roots. There may be salt-specific effects that later have an impact on growth; if excessive amounts of salt enter the plant, salt will eventually rise to toxic levels in the older transpiring leaves, causing premature senescence, and reduce the photosynthetic leaf area of the plant to a level that cannot sustain growth. These effects take time to develop. Salt-tolerant plants differ from salt-sensitive ones in having a low rate of Na+ and Cl-- transport to leaves, and the ability to compartmentalize these ions in vacuoles to prevent their build-up in cytoplasm or cell walls and thus avoid salt toxicity. In order to understand the processes that give rise to tolerance of salt, as distinct from tolerance of osmotic stress, and to identify genes that control the transport of salt across membranes, it is important to avoid treatments that induce cell plasmolysis, and to design experiments that distinguish between tolerance of salt and tolerance of water stress.     

A cytosolic class I small heat shock protein, RcHSP17.8, of Rosa chinensis confers resistance to a variety of stresses to Escherichia coli, yeast and Arabidopsis thaliana

Among the heat shock proteins (HSPs) of higher plants, those belonging to the small HSP (sHSP) family remain the least characterized in functional terms. To improve our understanding of sHSPs, we have characterized RcHSP17.8 from Rosa chinensis . Sequence alignments and phylogenetic analysis reveal this to be a cytosolic class I sHSP. RcHSP17.8 expression in R. chinensis was induced by heat, cold, salt, drought, osmotic and oxidative stresses. Recombinant RcHSP17.8 was overexpressed in Escherichia coli and yeast to study its possible function under stress conditions. The recombinant E. coli and yeast cells that accumulated RcHSP17.8 showed improved viability under thermal, salt and oxidative stress conditions compared with control cultures. We also produced transgenic Arabidopsis thaliana that constitutively expressed RcHSP17.8. These plants exhibited increased tolerance to heat, salt, osmotic and drought stresses. These results suggest that R. chinensis cytosolic class I sHSP (RcHSP17.8) has the ability to confer stress resistance not only to E. coli and yeast but also to plants grown under a wide variety of unfavorable environmental conditions.     

The inhibition of photosynthesis and photorespiration in isolated mesophyll cells of Phaseolus and Lycopersicon by reduced osmotic potentials

Mesophyll cells isolated from Phaseolus vulgaris and Lycopersicon esculentum show decreasing photosynthetic rates when suspended in media containing increasing concentrations of osmoticum. The photosynthetic activity was sensitive to small changes in osmotic potential over a range of sorbitol concentrations from 0.44 M (−1.08 MPa) to 0.77 M (−1.88 MPa). Photorespiration assayed by ¹⁴CO₂ release in CO₂-free air and by ¹⁴CO₂ release from the oxidation of [1–¹⁴C] glycolate also decreased as the osmotic potential of the incubation medium was reduced. The CO₂ compensation points of the cells increased with increasing concentration of osmoticum from approximately 60 μ I⁻¹1 at −1.08 MPa to 130 μl 1⁻¹ for cells stressed at −1.88 MPa. Changes in photosynthetic and photorespiratory activities occurred at moderate osmotic potentials in these cells suggesting that in whole leaves during a reduction in water potential, non- stomatal inhibition of CO₂ assimilation and glycolate pathway metabolism occurs simultaneously with stomatal closure.     

盐碱协同胁迫对向日葵抗氧化酶系统的影响

根据中国东北盐碱土壤特点,将4种盐NaCl、NaHCO3、Na2SO4和Na2CO3按不同比例混合,模拟出25种盐度和pH值各不相同的复杂盐碱条件(盐浓度为50～250 mmol/L,pH值为712～1046),并对向日葵苗进行盐碱混合胁迫处理,研究了向日葵超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)酶等抗氧化酶系统和丙二醛(MDA)的盐碱协同胁迫效应．结果表明, 向日葵抗氧化物酶活性强弱同时与盐度和碱度密切相关,3种抗氧化物酶活性对于盐浓度的反应相似,均为其含量随着盐浓度的升高开始逐渐升高然后下降,而对于pH的影响,不同酶反应结果不同．即随着pH值升高,SOD酶活性和CAT酶活性降低,而POD酶活性反应则是随着pH值升高活性也升高．双向方差分析(ANOVA)结果表明：盐碱效应对于3种酶活力的影响是显著的．其中,盐效应对POD和SOD活性的影响比pH值的影响大,而pH值对CAT活性的影响效应比盐效应大．除SOD外,盐碱效应的交互作用显著 (P<0001)．抗氧化酶系统和MDA含量两者间相关性和逐步回归分析表明,3种酶对MDA的影响效应随其强度不同呈现显著不同．其中SOD是1个主导因子,CAT 处于次位, 而POD的影响不大,甚至可以忽略．     

三种冬青属树种的耐涝性和耐旱性评价

通过致死性干旱和致死性水涝处理,用生理生态方法,对冬青(Ilexchinensis)、绿冬青(I.viridis)和无刺枸骨(I.cornatavar.fortunei)进行抗逆性研究。耐涝性结果表明随淹水时间延长,3种受淹冬青体内的游离脯氨酸和丙二醛含量增加,净光合速率下降;比较而言,绿冬青上述受淹反应出现早,无刺枸骨出现迟,而冬青介于二者之间;绿冬青耐涝约1周,无刺枸骨耐涝2周以上,冬青耐涝介于二者之间,在江南水乡推广利用,耐涝方面不会成为限制因素。耐旱结果表明随干旱的逐渐加重,3种冬青体内的游离脯氨酸含量呈上升趋势,比较而言,绿冬青上升的峰值出现早,冬青和无刺枸骨的上升峰值出现迟;绿冬青耐旱约15d,无刺枸骨耐旱约25d,冬青介于二者之间。3种冬青均有一定的抗逆性,其中无刺枸骨对水胁迫的适应能力最强,冬青次之,而绿冬青相对较弱。