烟草叶片中草酸形成及其向下运输(简报)

水培条件下烟草根、茎、叶中的草酸含量呈极显著正相关。光照条件下用14CO2饲喂烟草叶片后,叶中很快有大量14C-草酸形成,随后分别在茎、根中检测到14C-草酸,时间上相差约1h。这表明烟草叶片通过光合固定CO2,其光合产物可很快转化为草酸,部分草酸可通过茎向根部运输。     

烟草植株各部位的草酸含量变化（简报）

土培与水培的中烟90烟草植株中草酸含量呈现叶片与根中高,茎中低的哑铃状,根中含量高于叶片,根、,不同叶位叶片和不同部位茎中含量在在早晚没有明显差异。叶片中的含量随叶位不同而不同,成熟叶的含量高于幼叶和老叶。     

植物中草酸积累与光呼吸乙醇酸代谢的关系

对几种C3 和C4 植物中草酸含量及相应的乙醇酸氧化酶活性测定结果表明 :叶片光呼吸强度及其关键酶活性大小与草酸积累量没有相关性 ;植物根中均能积累草酸 ,但未测出乙醇酸氧化酶活性。烟草根、叶中的草酸含量在不同生长时期差异明显 ,且二者呈极显著正相关 (y =2 .5 6 5lnx 2 .137,r =0 .749,P <0 .0 0 1) ,说明根中草酸可能来自叶片。氧化乙醇酸的酶的活性与氧化乙醛酸的酶的活性呈极显著线性正相关 (y =0 .2 41x 0 .0 0 6 ,r=0 .96 7,P <0 .0 0 0 1) ,进一步证实是乙醇酸氧化酶催化了两种底物的反应。烟草在不同生长期叶片中草酸总含量变化与相应的乙醇酸氧化酶活性变化亦没有相关性 ;低磷胁迫可显著诱导烟草根叶中的草酸形成和分泌 ,但并未影响乙醇酸氧化酶活性 ,进一步证明草酸积累与该酶活性大小无关     

大气CO_2浓度和供氮水平对油菜前期生长及氮素吸收利用的影响

采用砂培试验,在2种CO2浓度(自然CO2浓度400μmol·mol-1和高CO2浓度700μmol·mol-1)和2种供氮水平(常氮15 mmol N·L-1和氮胁迫5 mmol N·L-1)下,研究了油菜营养生长阶段的干物质累积和氮素吸收利用的变化。结果表明:高CO2浓度条件下,油菜株高、根茎粗和干物质累积量增加,其中,常氮条件下,根茎粗和地上部干重的增加幅度大于氮胁迫条件,株高和根系干重增加幅度则常氮条件小于氮胁迫条件;高CO2浓度下,根体积、根系活跃吸收面积和总吸收面积在2个供氮水平下均增加,而一级侧根数只在常氮条件下增加,根长只在氮胁迫条件下增加;高CO2浓度条件下,油菜各器官含氮量下降,其中,叶片和根系的含氮素量下降幅度明显大于茎;高CO2浓度条件下,正常供氮时根、茎、叶氮素累积量均增加,氮胁迫时茎氮素累积量增加,而根和叶的氮素累积量减少;高CO2浓度条件下,氮素吸收效率、氮素利用效率和氮效率均增加,常氮条件下增加幅度大于低氮条件,其中,氮素利用效率对氮水平的响应更加明显。     

烟草在PVY~N病毒与烟蚜作用下对高CO_2浓度的响应

以CO2浓度为主处理因子,研究了加倍CO2浓度和对照大气CO2浓度条件下,烟蚜、马铃薯Y病毒N株(PVYN)以及二者共同作用下烟草各指标的响应。结果表明,在当前CO2浓度条件下,PVYN、烟蚜及两者联合作用对烟草生物量影响不显著;而在未来高CO2浓度条件下,PVYN、烟蚜及两者联合作用对烟草生物量影响很大。CO2浓度升高后,PVYN和蚜虫二者联合作用显著降低烟草产量,危害加重,高CO2的"肥料"作用被极大地削弱。在有烟蚜、PVYN以及两者共同作用时烟草的化学物质及主要的次生代谢物烟碱的含量对CO2浓度升高的响应也发生一定的变化,表现在:高CO2浓度条件下,蚜虫、蚜虫与PVYN共同作用显著增加了烟草的含氮量;显著减少了烟叶含糖量;PVYN及其与蚜虫共同作用显著升高叶片可溶性蛋白含量;当高CO2浓度下,各处理的烟草烟碱含量均显著下降,而且PVYN感染的烟叶烟碱含量无论在哪一种CO2浓度条件下,都比无毒无虫的对照烟叶烟碱含量升高。结果显示,烟蚜和马铃薯Y病毒N株(PVYN)对烟草的产量、营养物质及防御物质都有影响;CO2浓度升高对烟草的生长有促进作用,增加了烟草的产量,但蚜虫的危害和PVYN感染使烟草产量下降,在高CO2浓度条件下,烟蚜和PVYN共同作用相对于目前CO2浓度对烟草产量的危害加重。     

叶片水H2^18O富集的研究进展

植物叶片水H2^18O富集对大气中O2和CO2的^18O收支有着重要影响。蒸腾作用使植物叶片水H2^18O富集,而植物叶片水H2^18O富集的程度主要受大气水汽δ^18O和植物蒸腾水汽δ^18O的影响。过去,通过引入稳态假设（蒸腾δ^18O等于茎水δ^18O）得到Craig-Gordon模型的闭合形式,或将植物整个叶片水δ^18O经过Peclet效应校正后得到植物叶片水δ^18O的富集程度。然而,在几分钟到几小时的短时间尺度上,植物叶片蒸腾δ^18O是变化的,稳态假设是无法满足的。最近成功地实现了对大气水汽δ^18O和δD的原位连续观测,观测精度（小时尺度）可达到甚至优于稳定同位素质谱仪的观测精度。在非破坏性条件下,高时间分辨率和连续的大气水汽δ^18O和蒸腾δ^18O的动态观测,将提高植物叶片水H2^18O富集的预测能力。该文综述了植物叶片水H2^18O富集的理论研究的新进展、研究焦点和观测方法所存在的问题,旨在进一步加深理解植物叶片水H2^18O富集的过程及其机制。     

杨柴对高CO2浓度和土壤干旱胁迫的响应

毛乌素优势植物杨柴 (HedysarummongolicumTurcz.)对高CO2 浓度和土壤干旱胁迫响应的研究结果表明 :干旱胁迫可使杨柴根系伸长 ,根生物量、地径、主茎高和茎生物量下降 ;高CO2 浓度使杨柴根和茎生物量明显增加 ,CO2 的“施肥效应”显著 ,干旱使CO2 的“施肥效应”减弱。同时 ,土壤干旱胁迫使杨柴的根 /冠比增加 ,说明在土壤干旱胁迫情况下根的生长比地上部分 (茎 )的生长更活跃 ,有利于提高杨柴在干旱沙漠地区的固沙作用 ;CO2 浓度升高和土壤干旱胁迫均使杨柴叶片的水势下降 ,叶片水势的下降使叶片细胞对水分的束缚力增强 ,从而减少植物蒸腾耗水 ,有利于提高水资源的利用效率     

不同光照条件下结缕草全株碳素生理整合格局及其生态效应

在4种光照处理条件下（处理I：对所有分株光照处理;处理Ⅱ：对所有分株遮光处理;处理Ⅲ：仅对引入^13CO2的复合节分株进行遮光处理;处理Ⅳ：仅对引入^13CO2的复合节分株进行光照处理）,分别从结缕草（Zoysia japonica Steud．）克隆植株的基部、中部和梢部（分别为第7、第17和第24复合节）分株引入^13CO2 ,对^13CO2在克隆植株不同器官内的分配格局及传输特征进行了研究。实验结果表明：从克隆植株的不同部位引入^13CO2,^13C的传输格局均表现出以引入点为起始点沿匍匐茎向基和向顶双向运输的趋势,但向顶传输的陡度值均小于向基传输的陡度值,向顶传输的距离则均大于向基传输的距离,说明”c的向顶传输更具优势。分株叶片、匍匐茎和复合节根中^13C的传输格局有一定差异;引入点分株叶中δ^13C值较高,其他分株叶中δ^13C值均迅速降低;匍匐茎内矿c值总体较低,但^13C传输范围广;当^13CO2引入点位于基部和中部时复合节根的δ^13C值高于匍匐茎,但当^13CO2引入点位于梢部时复合节根的δ^13C值低于匍匐茎。从^13C的传输范围及陡度值看,总体上分株叶中^13C的陡度值显著大于复合节根和匍匐茎;在匍匐茎中^13C呈现出平缓的传输格局但传输距离最远。此外,在4种光照处理条件下,处理Ⅳ的根及匍匐茎中13C向基或向顶传输的陡度值总体上均最高,且各器官^13C的传输距离均最远;但从基部、中部和梢部分株引入^13CO2后,分别在处理Ⅱ、处理Ⅲ和处理I的分株叶中^13C向基或向顶传输的陡度值均最高。根据实验结果,对不同光照条件下结缕草克隆植株不同器官内光合产物的分配格局及其生态效应进行了探讨。     

硅和稻瘟病菌接种对水稻植株有机酸含量的影响

以抗病性不同的一对水稻近等基因系——感病CO39和抗病C101LAC(Pi-1)为实验材料,在水培条件下研究了施硅和稻瘟病接菌对水稻根系和叶片抗性物质有机酸含量的影响,揭示硅提高水稻对稻瘟病抗性的机理。结果表明:接菌条件下硅处理显著降低了2个基因型材料的叶片反丁烯二酸、柠檬酸的含量,而增加了叶片中草酸、顺丁烯二酸的含量;加硅显著降低接菌后第3天的CO39叶片酒石酸含量,但增加了C101LAC(Pi-1)接菌后第7天的叶片酒石酸含量;硅处理还显著增加了根系中苹果酸和草酸的含量;各种有机酸在水稻植株体内的分布也不尽相同,如柠檬酸主要分布在叶片中,苹果酸主要分布在根系中,顺丁烯二酸、反丁烯二酸、酒石酸和草酸在叶片和根系中都有分布。研究表明,硅可能通过影响植株体内的有机酸代谢而增强稻瘟病的抗性。     

^14C—菲在“植物—火山石—营养液—空气”系统中的迁移和转化

利用放射性同位素示踪技术,研究^14C－菲在“植物－火山石－营养液－空气”封闭系统中的迁移转化。结果表明,菲在该系统中降解较快,实验进行到23d时,营养液中的放射性含量仅为施入时的25％,实验结束（46d）时,^14C放射性在该系统各部分间的分布顺序为根（38.55%）＞挥发性有机代谢产物（VOCs,17.68%）＞火山石（14.35%）＞CO2（11.42%0＞茎（2％）;植物体内的放射性物质主要以结合态（根4.68%,茎叶0.68%）与植物组织结合和以极性代谢产物（根23.14%;茎0.78%）形式存在。     

光强对烟草幼苗形态和生理指标的影响

通过白纱布遮荫模拟不同光生境条件(透光率分别为100%、68.2%、35.4%和16.7%),研究了光强因子对烟草幼苗形态和生理指标的影响.结果表明:随相对光强的减弱,幼苗高度增加,茎粗、干鲜比、叶片厚度和单位叶面积质量均呈降低趋势,幼苗干物质积累减少,但其对叶数的影响不大.弱光条件下,叶片自由水、叶绿素、总氮和蛋白质含量增加,束缚水含量降低,叶绿素a/b值减小,转化酶活性降低;烟草幼苗根系相对不发达,根冠比和根生物量减小,根系活力降低.表明弱光条件不利于培育烟草壮苗,生产中应尽可能改善苗床的光照条件.     

烟草根培养的植株再生

菸草是通过组织培养研究形态发生极为良好的试验材料,以往利用烟草的叶片和茎段等培养曾作过不少工作。但利用烟草根段进行培养则未见报道。为了进一步扩大烟草材料的试验范围及探讨烟草根的脱分化能力、要求的条件及植株再生的规律,本试验用烟草根段进行了培养并经愈伤组织或直接分化出芽两种形式获得植株。     

青菜(Brassica chinesis L.)对碘动态吸收的同位素示踪

碘是合成甲状腺激素不可缺少的元素,食物中严重缺碘可以导致人体中甲状腺功能的失调。利用同位素示踪技术研究了青菜在水培条件下对碘（^125Ⅰ）的吸收和富集特征,并在此基础上讨论了植物对碘吸收的生物学机制。研究结果表明,青菜根都能迅速吸收^125Ⅰ并向地上部分输送,青菜各部位^125Ⅰ的比活度大小顺序是根〉茎〉叶;青菜茎对碘的吸收量白天大于夜晚,青菜叶对碘的吸收夜晚大于白天;青菜植株不同部位叶片碘含量存在差异,上部嫩叶中^125Ⅰ高于下部叶片,说明青菜中^125Ⅰ的富集特征是植物对碘主动吸收和被动吸收共同作用的结果。青菜培养时间经过120h后,^125Ⅰ的消耗途径主要是作物的吸收和自然挥发,^125Ⅰ的放射性衰变丢失的量相对较少。研究为培育含碘作物提供了科学依据。     

植物中草酸积累与光呼吸惭醇酸代谢的关系

对几种Ｃ３和Ｃ４植物中草酸含量及相应的乙醇酸氧化酶活性测定结果表明,叶片光呼吸强度及其着急酶活性大小与草酸积累量没有相关性;植物根中均能积累草酸,但未测出乙醇酸氧化酶活性。烟草根、叶中的草酸含量在不同生长时期差异明显,且二者呈显著正相关（ｙ＝２．５６５ｌｎｘ＋２．１３７,ｒ＝０．７４９,Ｐ〈０．００１）,说明振中到可能来自叶片。氧化乙醇酸的瓣活性与氧化乙醛酸的酶的活性呈极显著线性正相关（ｙ＝０．２     

烟草毛状根多倍体诱导及其植株再生

为了提高烟草的烟碱含量,采用发根农杆菌遗传转化和人工染色体加倍技术,进行了烟草毛状根及其多倍体诱导、植株再生及其烟碱含量测定。结果表明,发根农杆菌ATCC15834感染烟草叶片外植体8 d后产生白色毛状根,15 d后所有叶片外植体产生毛状根。毛状根能在无外源激素的MS固体和液体培养基上自主生长。PCR扩增结果显示发根农杆菌Ri质粒的rol B和rol C基因以及冠瘿碱合成酶基因已在烟草毛状根基因组中整合并得到表达。烟草毛状根多倍体诱导的最适条件为0.1%的秋水仙素溶液处理36 h,其多倍体诱导率为64.71%。经秋水仙素加倍的烟草毛状根多倍体植株再生的最适宜培养基为MS+6-BA 2.0 mg/L+NAA0.2 mg/L。与对照(二倍体非转化植株)相比,烟草二倍体毛状根再生植株的顶端优势减弱,腋芽增多,叶片变窄;而烟草毛状根多倍体再生植株茎更粗,节间变短,叶色更深,叶片的宽度和厚度均较对照明显增大。根尖细胞染色体压片观察证实,所获得的烟草毛状根多倍体再生植株为四倍体,其根尖细胞染色体数约为4n=96。盆栽实验表明,烟草二倍体毛状根植株和多倍体毛状根再生植株比对照植株延迟约21 d开花。GC-MS检测表明,烟草毛状根多倍体再生植株的烟碱含量比对照及二倍体毛状根再生植株显著提高,分别约为对照及二倍体毛状根再生植株的6.90倍和4.57倍。     

CO2浓度和磷对不同种植方式玉米大豆生长效应研究

通过顶置光源植物生长室控制380和760 μmol·mol-1 2个CO2浓度水平,研究了磷缺乏与正常供磷条件下,CO2浓度升高对玉米/大豆间作、玉米单作和大豆单作3种种植模式下作物株高、茎粗、叶面积及干物质积累的影响.结果表明:(1)CO2浓度升高能显著增加单/间作玉米、大豆的株高、茎粗、叶面积、根干重、地上部干重及总干重.(2)CO2浓度升高对供磷水平下单、间作玉米大豆的株高、茎粗、叶面积及干物质积累量增加的正效应均大于缺磷处理.(3)两种CO2浓度下,间作大豆与单作大豆生长差异不显著,而间作玉米较单作玉米有明显的生长优势,且供磷和CO2浓度的升高均能够促进这种优势.     

渗透调节参与循环干旱锻炼提高烟草植株抗旱性的形成

对漂浮育苗的烟草幼苗进行控水一半萎焉．复水一恢复的循环干旱锻炼。结果表明,这种干旱锻炼能显著提高烟草幼苗根、茎、叶中的渗透调节物质可溶性糖和脯氨酸的含量,降低细胞渗透势。当干旱锻炼过的烟草植株遭受后续的干旱胁迫时,与未锻炼的对照相比,其根、茎、叶能积累更多的可溶性糖和脯氨酸,从而降低了细胞渗透势,使叶片能维持较高的膨压。这些结果表明渗透调节参与了循环干旱锻炼提高的烟草植株抗旱性的形成过程。此外,干旱锻炼提高了烟草幼苗的根／冠比。循环干旱锻炼过程中烟草植株一方面使其各部位通过渗透调节来对干旱环境进行生理适应,另一方面通过调节光合产物在地上部和地下部的分配以影响根／冠比来对干旱环境进行形态适应,以最终提高其抗旱性。     

辽东楤木皂苷分布特性的研究

目的:研究辽东楤木植株中的皂苷分布。方法:以1~8年株龄辽东楤木为试材,采用超声提取法提取楤木皂苷,采用分光光度计法测定辽东楤木植株的根和茎不同部位的皂苷含量,不同生长发育时期和不同光照条件下叶片的皂苷含量。结果:辽东楤木根皮、茎皮和叶片中均含有大量的皂苷成分,根皮和茎皮中的皂苷含量逐年增加,8年生植株的根、茎皮中分别为11.0%和8.2%,根、茎的木质部和髓中亦含有皂苷,但相对较少;叶片皂苷含量随株龄增长而增加,4、6年生植株叶片皂苷含量分别为8.3%、8.9%;光照处理对叶片的生长及皂苷含量影响较大,50%透光率及以下的光照条件叶片生长不良,早衰严重,皂苷积累较少,最高含量为5.9%,75%透光率条件同全光照条件叶片发育形态指标接近,并有利于皂苷形成,皂苷含量平均高于全光条件0.6%,结论:6年以上植株的根茎皮在皂苷含量和总量上都相对较高;4年以上植株成熟的叶片在皂苷含量和总量上均较高,最适宜作为药源材料;叶片在一定遮阳条件下更有利于皂苷形成与积累。     

紫色马铃薯花青素StAN1基因的克隆及功能分析

MYB是植物花青素合成代谢途径中最主要的转录因子。该研究以紫色马铃薯B-5为试验材料,通过同源克隆技术,克隆了马铃薯花青素StAN1基因,并对StAN1基因的表达、遗传转化及其转基因烟草的花青素含量进行分析。结果表明:(1)StAN1基因全长774bp,编码了258个氨基酸;系统进化树分析发现,StAN1与辣椒、茄子、芦竹的亲缘关系最近,与矮牵牛、苹果等的亲缘关系最远。(2)荧光定量PCR分析显示,StAN1基因在马铃薯不同组织均有表达,其表达量从小到大依次为:根叶茎匍匐茎薯皮薯肉。(3)成功构建了表达载体pJAM1502-AN1,并经农杆菌(Gv3101)转化获得根、茎、叶片及叶脉均为紫红色的转StAN1基因烟草,PCR鉴定表明目的基因StAN1已成功转入烟草中。(4)花青素含量分析表明,野生型烟草叶片中花青素含量为2mg/g,叶片颜色为绿色,而转StAN1基因烟草叶片花青素含量达20mg/g,叶片颜色变成了紫红色。     

不同氮素形态培养下荞麦叶片中草酸积累的变化

用1/5浓度Hoagland(pH6.0)营养液培养荞麦幼苗3d后,取其中一部分继续用此营养液(硝态氮);另一部分用硫酸氨和氯化钙取代硝态氮(氨态氮)的营养液,均培养至荞麦第一片真叶完全展开。结果表明,以氨态氮为唯一氮源培养荞麦时,植株叶片中草酸含量显著下降。进一步研究表明,氨态氮培养下荞麦根中及根分泌草酸的速率也显著下降,结果排除了叶片中草酸含量的下降是由于叶片中草酸向其根系转运或是因为根分泌草酸速率的差异造成的,而可能与其草酸代谢改变有关。氨态氮培养下叶片中与草酸代谢相关的有机酸含量以及相关酶活性也显著下降,这可能意味着荞麦叶片草酸形成积累可能与相关有机酸代谢有关。