脱水过程中两种结皮藓类植物的光合特性

土生对齿藓(Didymodon vinealis)和真藓(Bryum argenteum)是沙坡头地区用于固沙的生物土壤结皮的两个重要组成部分.本文研究了脱水过程中这2种藓类的光合特性,检测了其光合相关蛋白的表达情况.结果表明:随着水分含量的降低,土生对齿藓和真藓的可溶性蛋白、叶绿素含量、叶绿素a荧光诱导动力学参数及光系统蛋白含量均显著降低,而离子渗漏率和类胡萝卜素的含量则显著升高,且均与水分含量呈正相关.真藓的这些光合参数的变化程度比土生对齿藓更为明显.以上结果说明,脱水导致土生对齿藓和真藓的蛋白质含量减少,胞膜完整性遭受破坏,进而降低PSⅡ反应中心活性,最终导致光合作用能力的下降.     

黄土丘陵区两种丛藓科植物展叶时长及关键影响因子

藓类植物是变水植物,展叶时长是影响其生长发育的关键。目前,干旱半干旱区藓类植物野外生长发育动态及其影响因子的研究鲜见报道。本研究以黄土丘陵区常见的土生对齿藓和扭口藓为对象,研究了9月5日—11月25日野外自然条件下两种藓类的展叶情况。结果表明: 9—10月,两种藓类叶片表现出有规律的“展开-闭合-展开”的日动态变化,并且土生对齿藓叶片在上午闭合时间较扭口藓平均提前0.68 h,下午叶片展开时间则推后了1.79 h。两种藓类在雨季时展叶时间较长,土生对齿藓展叶时长为251 min,较扭口藓(361 min)低30.4%。近地表大气相对湿度是影响藓株展叶时长的关键因子,藓种的形态结构也会影响展叶时长;相比于土生对齿藓,扭口藓植株较为低矮,中肋占叶片比例大,茎皮部细胞镶嵌结构更为突出,其展叶时的湿度阈值(54.3%)低于土生对齿藓(60.1%)。展叶时长主要受湿度的影响,扭口藓对环境的适应性更强。     

砂藓RcPLD基因的抗旱功能分析

砂藓(Racomitrium canescens)是一种具有极强耐脱水性的苔藓植物,编码磷脂酶D的基因RcPLD能够在砂藓的脱水和复水过程中产生显著的表达响应,它可能参与了砂藓的强耐脱水性功能。该研究使用已克隆的RcPLD编码序列构建拟南芥(Arabidopsis thaliana)过量表达转基因株系rcpld-oe,初步考察过表达株系的干旱胁迫耐受能力及其相关的生理生化指标,分析RcPLD增强拟南芥抗旱性的机制。结果表明:(1)利用已克隆的RcPLD编码序列构建了植物中的过表达载体,成功构建了RcPLD的过表达转基因拟南芥株系rcpld-oe,并获得了多个T_3代rcpld-oe纯合体株系。(2)在正常生长条件下,rcpld-oe株系T_3代纯合体植株比野生型拟南芥植株体积小,但营养生长期较长,抽薹较晚,莲座叶衰老速率较慢;在干旱处理条件下,rcpld-oe株系表现出比野生型拟南芥更强的干旱耐受能力。(3)在干旱胁迫处理过程中,rcpld-oe株系莲座叶的水分散失速率降低,可能在一定程度上降低了干旱对膜完整性的损伤和光合作用的抑制,但其渗透调节物质含量的变化相对较小。研究发现,在干旱胁迫条件下,rcpld-oe植株莲座叶的水分散失速率和光合作用抑制程度显著降低,从而表现出明显强于野生型的干旱耐受能力,这为后续RcPLD功能的深入研究和更多砂藓抗旱功能基因的挖掘奠定了基础。     

不同微生境下齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)生理生化特性对不同季节的响应

齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)作为典型的耐旱藓类,在古尔班通古特沙漠的藓类结皮中占优势地位。该沙漠的季节气候差异较大,冬季低温湿润,春季干旱,夏季高温且干旱。荒漠藓类植物叶片仅具单层细胞,对外界环境的变化十分敏感。而有关荒漠藓类植物在生理上如何适应这种剧烈环境变化还不得而知。研究测定了生长于两种不同微生境下的齿肋赤藓,经由低温湿润的冬季到干旱的春季再到高温干旱的夏季过程中生理生化变化特征,以探究不同微生境下齿肋赤藓在水热变化剧烈的不同季节的适应机制。研究发现:季节、微生境及二者的交互作用能够显著影响齿肋赤藓的游离脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白及丙二醛(MDA)含量、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性。夏季的高温干旱使齿肋赤藓的脯氨酸、可溶性糖、MDA含量及3种抗氧化酶活性均显著高于冬季及春季,而可溶性蛋白含量却呈相反趋势。干旱的春季齿肋赤藓脯氨酸及可溶性糖显著高于冬季。而在低温湿润的冬季,齿肋赤藓丙二醛含量及过氧化氢酶活性均显著高于春季。表明夏季齿肋赤藓所受胁迫最大,脯氨酸、可溶性糖含量及抗氧化酶活性大幅度提高。同时,在具有积雪覆盖的冬季,两种微生境下的齿肋赤藓生理生化特性无显著差异;而在无积雪覆盖的春夏季节,灌丛的遮阴作用为齿肋赤藓提供了水含量相对较高的良好生活环境,其下齿肋赤藓的渗透调节物质含量和抗氧化酶活性均显著低于裸露地。表明生长在裸露地的齿肋赤藓较活灌丛拥有更强的胁迫耐受性。     

中国内蒙古缨齿藓属(紫萼藓科)1新变种——缨齿藓菱形变种

报道了内蒙古清水河黄土丘陵地区发现的紫萼藓科1新变种——缨齿藓菱形变种[Jaffueliobryum wrightii(Sull.)Thér.var.rhombicumX.L.BaiSarula],该变种与干旱山地岩面生境中的原变种缨齿藓[Jaffueliobryum wrightii(Sull.)Thér.]相似,生境的变化导致其形态发生变化,主要表现在上部细胞菱形和细胞壁背部强烈加厚,未分化的叶上部边缘细胞、中肋横切面细胞不分化,叶片长0.7~0.8mm,毛尖长0.8~1.3mm。文中对缨齿藓及其新变种的形态学特征,分布和生境进行了描述,并提供了显微照片,另外,列出了缨齿藓属5个种的检索表。     

基于形态学特征和分子数据的中国缺齿藓科初步研究

为探讨缺齿藓类与真藓科、提灯藓科的系统关系,理清缺齿藓科的系统位置和中国缺齿藓科分类问题,该研究以中国分布的缺齿藓科植物和相关类群4 000余份标本为材料,进行详细的形态学研究,并选用其中35种、40份样品的4个DNA片段(rps4、trnG、trnL-trnF、atpB-rbcL)联合数据用于分子系统分析,采用邻接法(NJ)和最大似然法(ML)构建分子树。结果表明:(1)在分子树中,缺齿藓类与真藓科植物分别聚在具有高支持率的不同分支上,叶形、叶细胞等形态学特征也有较大差异,缺齿藓类应从广义的真藓科分出。(2)在分子树中,虽然缺齿藓类与提灯藓科植物聚在同一分支中,但无形态学的共源性状,二者不应视为一个单系类群。(3)缺齿藓科是一个自然类群,缺齿藓科内属间存在着密切的系统关系,缺齿藓科的主要识别特征为:植物体小型,茎常分枝;叶形和叶细胞为丝瓜藓型(Pohlia-like),披针形至长椭圆形,中上部细胞狭长,线状菱形或蠕虫形;生殖苞多生于新生枝顶;蒴齿为互生双齿层,常有不同程度的退化或一层蒴齿缺失,稀双层蒴齿缺失。(4)中国缺齿藓科包含有5属,即缺齿藓属(Mielichhoferia)、丝瓜藓属(Pohlia)、拟丝瓜藓属(Pseudopohlia)、合齿藓属(Synthetodontium)和小叶藓属(Epipterygium),目前为止共计34种(含种下分类单位)。     

齿肋赤藓乙醛脱氢酶基因ALDH21的克隆与表达分析

本文采用RT-PCR方法,从齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)总RNA中获得ALDH21基因cDNA序列,连接到pMD19-T载体上并转化E.coli DH5α,阳性克隆经PCR鉴定后测序,将测序结果与GenBank中山墙藓(Tortula ruralis)和小立碗藓(Physcomitrella patens)相关基因序列进行同源性比对。结果表明,实验成功克隆了S.caninervis的ALDH21基因的cDNA序列(GenBank登录号:GQ245973),为一个完整的ORF,其长度为1452bp。该序列与T.ruralis和P.patens的cDNA序列同源性分别为98%和78%,推导的氨基酸同源性分别为97%和87%。生物信息学分析表明该蛋白质分子量为52.98kD,等电点pI为5.96,编码483个氨基酸,具备ALDH21蛋白家族特征;半定量RT-PCR结果表明:ALDH21在干旱胁迫状态时的表达量显著高于水合状态,说明ALDH21基因可能参与干旱胁迫应答。本文为进一步研究齿肋赤藓ALDH21基因的抗旱机理提供理论依据。     

云南真藓和细叶真藓的核糖体DNA ITS序列分析

从形态特征和地理分布特征比较分析云南真藓和细叶真藓的区别,通过对核糖体DNA的内转录间隔区序列分析研究,对二者进行分子水平鉴定.对包括真藓属及相关属的6种植物的ITS序列进行扩增和测序,使用DNAMAN和MEGA3.0软件对获得的ITS序列数据进行分析.结果表明,云南真藓和细叶真藓的ITS-1和ITS-2区在序列长度,...     

荒漠区不同微生境下齿肋赤藓对一次降雪的生理生化响应

耐旱苔藓广泛分布于干旱半干旱荒漠地区, 对荒漠生态系统稳定性与功能多样性具有重要作用。齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)是古尔班通古特沙漠苔藓结皮层的优势物种, 生于不同的微环境中。古尔班通古特沙漠冬、春季降雪频繁, 并能形成稳定的积雪层。目前关于降雪与微生境对齿肋赤藓生理生化特征影响的研究极为缺乏。该研究探讨了初冬一次降雪前后活灌丛、死灌丛和裸露地3种微生境下齿肋赤藓相关生理生化特征。结果表明, 与降雪前相比, 降雪后各微生境下齿肋赤藓植株的含水量、荧光活性、可溶性糖含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性均有明显提高, 但脯氨酸、可溶性蛋白和丙二醛(MDA)含量有不同程度的降低。微生境对齿肋赤藓的生理指标有不同程度的影响, 而且与降雪具有显著的交互作用(脯氨酸除外)。降雪前后, 活灌丛下的齿肋赤藓具有较高的含水量和光合活性, 以及较低的保护酶(POD和SOD) 活性, 裸露地则表现出完全相反的特点。表明前者面临的胁迫最小, 生理活性最大, 但抗性较弱; 而后者具有更大的抗胁迫能力, 但生理活性低。降雪后, 脯氨酸、MDA、POD及SOD均与植株含水量呈显著负相关, 而荧光活性、可溶性糖及可溶性蛋白含量与植株含水量为显著正相关, 表明降雪降低了齿肋赤藓的水分胁迫程度, 改善并促进了生理活性与光合作用, 而且初冬的低温也起到了促进作用。     

荒漠齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)非结构性碳水化合物含量对植株脱水的响应

苔藓结皮作为生物土壤结皮演替的最高阶段和生物量的最主要贡献者,具有很强的环境适应性,对维持荒漠地表稳定和改善微环境具有重要作用。非结构性碳水化合物是植物重要的组成部分,能够抵御环境胁迫对植物造成的损伤。目前,荒漠藓类植物非结构碳水化合物对干旱的响应机制尚不清楚。选取古尔班通古特沙漠南缘和腹地苔藓结皮中优势藓类植物齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)为研究对象,对其在复水后脱水过程中非结构性碳水化合物含量变化特征进行了分析。结果表明:植株含水量在脱水24 h内下降趋势显著,此后趋于稳定。可溶性总糖、蔗糖、果糖、淀粉含量在脱水1h内显著下降。可溶性总糖、蔗糖、果糖、淀粉含量在脱水2—16 h没有显著的变化。但16—24 h可溶性总糖、蔗糖、果糖、淀粉含量出现显著增加,脱水24—48 h,腹地齿肋赤藓可溶性总糖、蔗糖、果糖、淀粉含量缓慢下降到复水前水平,而南缘可溶性总糖、蔗糖、果糖含量低于复水前水平。复水前不同地区齿肋赤藓非结构性碳水化合物含量存在显著性差异,脱水结束后两个地区齿肋赤藓非结构碳水化合物含量无显著差异。结果说明齿肋赤藓在不同地区其非结构性碳水化合物含量不同,在同一脱复水过程中不同地区齿肋赤藓非结构性碳水化合物含量表现出不同的变化趋势,主要原因是可溶性糖含量对脱水过程中水分胁迫的响应不同。齿肋赤藓脱水过程中非结构性碳水化合物的研究,有助于抗旱非维管植物在干旱环境中从降雨湿润进入干旱过程的适应策略研究。     

Production of Nitric Oxide and Phosphatidic Acid is Involved in Activation of Plasma Membrane H+-ATPase in Maize Root Tips in Simulated Drought Stress

Russian Journal of Plant Physiology - Nitric oxide (NO), phospholipase D (PLD) and plasma membrane (PM) H+-ATPase play crucial roles in plant response to drought stress, but the mechanisms of their...     

干旱半干旱地区生物结皮层藓类植物氨基酸和营养物质组成特征及适应性分析

通过对生长在干旱-半干旱地区的藓类体内的氨基酸组成及含量变化、营养元素含量变化和可溶性糖含量变化及藓类结皮土壤相应营养元素含量变化的分析,以揭示藓类的营养组成特征及对环境的适应性机制。研究样地选择在内蒙古鄂尔多斯高原的典型草原区和宁夏腾格里沙漠南缘的草原化荒漠区。通过实验,从藓类植物体内检测出17种氨基酸,表明其体内的氨基酸组成大部分与高等植物相同,其中天门冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸、亮氨酸和精氨酸的含量最高,约占总氨基酸的50%。脯氨酸含量在所有氨基酸中处于较低水平,平均只占氨基酸总量的3.12%。草原化荒漠区与典型草原区分布真藓平均总氨基酸含量均大于土生对齿藓,两地区间真藓有10种氨基酸(包括脯氨酸)含量有显著性均数差异(p<0.05),而土生对齿藓只有脯氨酸有显著性差异(p<0.05)。赖氨酸、精氨酸含量在两个地区各种藓类体内有相对稳定的含量,没有显著差异,而脯氨酸的含量在同一地区没有显著的差异,但在不同地区却有显著性差异。藓类体内营养元素显著高于结皮层土壤,表明苔藓植物有很强的元素富集能力,其中N含量最高,P含量最低。不同种类植物体内营养元素Ca、Mg、K的含量存在差异,表明藓类植物对金属营养元素有很强的选择吸收能力。元素相对利用能力(植物/土壤),K最大,P最小,Ca、Mg因种类不同存在差异。N/P比率在草原化荒漠区分别为真藓10.25,刺叶赤藓13.59,土生对齿藓15.78;在典型草原区分别为真藓11.91,土生对齿藓10.55,盐土藓11.37,可知N、P在干旱区不是藓类植物生长的限制因子。元素之间的相关分析表明N和P,Ca和Mg明显相关(p<0.05),而K和Ca、Mg之间则显著负相关(p<0.01),表明K和Ca、Mg之间存在制约关系。可溶性糖和脯氨酸含量分析表明,随降雨量增加二者含量明显呈现递减趋势,说明脯氨酸、可溶性糖的含量与苔藓植物的抗旱性有一定的关系。     

不同灌水量下限对高羊茅绿期及抗寒性生理指标的影响

采用盆栽试验的方法,研究了秋末冬初不同灌水量下限\[分别占田间持水量(FC)的80%、70%、60%、50%\]对高羊茅绿期及抗寒性生理指标的影响.结果表明：在冬季低温条件下,80%和70%FC灌水处理使高羊茅叶片相对含水量、保护酶(SOD、POD和CAT)活性、叶绿素、可溶性糖和游离脯氨酸含量维持在较高水平,丙二醛含量和电解质外渗率降低,高羊茅的抗寒性增强.80%FC灌水处理分别较70%、60%和50%FC处理的草坪草绿期延长4、22和28 d,到达枯黄休眠的时间最晚,完成返青的时间最早.综合考虑节水和提高水分利用效率等多种因素,70%FC灌水处理为高羊茅秋末冬初季节最佳的灌水下限.     

盐旱交叉胁迫对银沙槐幼苗生理生化特性的影响

以盆栽银沙槐（Ammodendron argenteum（Pall.）Kuntze）幼苗为材料,研究盐旱交叉胁迫对幼苗抗逆生理特性的影响,为其引种栽培提供理论依据。结果显示,随着交叉胁迫程度的加剧,银沙槐幼苗的根重比、根冠比、可溶性糖含量、叶绿素a/b（Chl a/Chl b）、类胡萝卜素（Car）含量显著上升,在各种重度胁迫处理下含量均维持在较高的水平;叶重比、根系活力、根系和叶片相对含水量（RWC）、叶绿素含量下降;过氧化氢酶（CAT）的活性呈现先上升后下降的趋势。分析认为银沙槐幼苗在盐旱交叉胁迫下表现出交叉适应性,适度的干旱胁迫可增加银沙槐的抗盐能力。     

ATPase与植物抗盐性

本文综述了高等植物细胞ATPase在盐胁迫下的活性变化及其调控机制。V型H+_ATPase与细胞离子区隔化和植物抗盐性密切相关。盐胁迫提高抗盐植物液泡膜H+_ATPase活性,主要是通过增加V型H+_ATPase主要功能亚基的基因表达以及蛋白质合成。盐胁迫通常降低质膜H+-ATPase活性,很可能是由于酶蛋白质合成受阻,质膜H+-ATPase活性的变化与盐胁迫的强度和时间长短有关。此外,本文还对ABA和Ca2+-CaM等胁迫信号物质对ATPase活性的调控及其与植物抗盐性的关系进行了总结。研究ATPase对盐胁迫的响应和调控机制,有助于阐明植物的盐生境适应机制,也有利于植物的抗盐育种工作。     

ATPase 与植物抗盐性

 本文综述了高等植物细胞ATPase在盐胁迫下的活性变化及其调控机制。V型H+_ATPase与细胞离子区隔化和植物抗盐性密切相关。盐胁迫提高抗盐植物液泡膜H+_ATPase活性, 主要是通过增加V型H+_ATPase主要功能亚基的基因表达以及蛋白质合成。盐胁迫通常降低质膜H+-ATPase活性, 很可能是由于酶蛋白质合成受阻, 质膜H+-ATPase活性的变化与盐胁迫的强度和时间长短有关。此外, 本 文还对ABA和Ca2+-CaM等胁迫信号物质对ATPase活性的调控及其与植物抗盐性的关系进行了总结。研究ATPase对盐胁迫的响应和调控机制, 有助于阐明植物的盐生境适应机制, 也有利于植物的抗盐育种工作。     

干旱胁迫下水杨酸对银沙槐子叶表皮气孔开度的影响

以沙生植物银沙槐似mmodendronargenteum）幼苗为实验材料,采用PEG处理和PEG＋SA综合处理两种方式,其中SA包括不同浓度、不同时间和不NpH值3种处理,显微观察干旱胁迫处理、干旱胁迫下外源水杨酸处理对子叶表皮气孔开度的影响,以探讨干旱与气孔运动的关系。结果表明：干旱胁迫处理后,气孔运动的趋势是随着PEG浓度的增加,孔径逐渐减小。在干旱胁迫下,sA不同浓度处理后,气孔孔径在相同PEG浓度下随着sA浓度的增加而减小;随sA处理时间的不同,气孔开度随着时间的延长而变小,且在不同PEG浓度（0、10％和20％）条件下,气孔开度的变化与sA处理时间均呈显著（R=-0．998＊＊、R=-0．955＊和R=-0．983＊）负相关;sA溶液pH值越低,对气孔开度的抑制作用越明显。可见,干旱胁迫后能减小银沙槐气孔孔径的大小,在干旱胁迫处理下施加SA处理,sA对银沙槐气孔开度的抑制作用加剧,说明sA在提高银沙槐的抗旱性方面起到了一定作用。     

缓慢干旱下春小麦叶片质膜脂肪酸组成、H+-ATPase及5′-AMPase活力的变化

 研究了田间缓慢干旱胁迫下,抗旱性不同的两个小麦(Triticum aestivum)品种的生长状况、质膜极性脂脂肪酸组成以及质膜关键酶活力的变化。在小麦生长发育的早期,干旱胁迫使其叶片质膜极性脂脂肪酸不饱和度下降、质膜微囊消耗O2的速率升高、膜蛋白含量降低、H+-ATPase (EC 3.6.1.35)活力下降、5'-AMPase (EC 3.1.3.5)活力大幅度升高;在小麦发育的后期,随着干旱的持续,小麦叶片质膜的极性脂脂肪酸不饱和度不变或升高、质膜微囊消耗O2的速率降低、膜蛋白含量与H+-ATPase活力升高、5'-AMPase活力下降。以上结果表明,小麦在发育的早期阶段对干旱较敏感,其细胞质膜流动性降低、细胞中能荷贮备降低;而在后期,则又表现出对干旱的适应。这些结果将有助于阐明自然干旱条件下植物的抗旱机制。     

缓慢干旱下春小麦叶片质膜脂肪酸组成、H~+-ATPase肥及5′-AMPase活力的变化

研究了田间缓慢干旱胁迫下,抗旱性不同的两个小麦(Triticum aestivum)品种的生长状况、质膜极性脂脂肪酸组成以及质膜关键酶活力的变化。在小麦生长发育的早期,干旱胁迫使其叶片质膜极性脂脂肪酸不饱和度下降、质膜微囊消耗O_2的速率升高、膜蛋白含量降低、H~+-ATPase(EC 3.6.1.35)活力下降、5′-AMPase(EC 3.1.3.5)活力大幅度升高;在小麦发育的后期,随着干旱的持续,小麦叶片质膜的极性脂脂肪酸不饱和度不变或升高、质膜微囊消耗O_2的速率降低、膜蛋白含量与H~+-ATPase活力升高、5′-AMPase活力下降。以上结果表明,小麦在发育的早期阶段对干旱较敏感,其细胞质膜流动性降低、细胞中能荷贮备降低;而在后期,则又表现出对干旱的适应。这些结果将有助于阐明自然干旱条件下植物的抗旱机制。     

通过荧光差异显示PCR法分离水稻中由ABA调节的基因

脱落酸(ABA)在植物种子发育以及植物细胞对外源环境因子(如逆境、胁迫等)反应过程中起着重要的作用,对其调节基因的分离将有助于了解其相关信号传导途径及作用机制.通过荧光差异显示PCR法我们由水稻中分离了部分ABA调节的cDNA片段,在所分离克隆的17个片段中,有14个片段被ABA诱导(2、4、8、12h),有3个片段被ABA抑制(8h).测序及序列分析表明这些片段可能分别编码与植物光合作用(7)、信号传导(1)、转录调控(2)、代谢(6)相关的蛋白或未知蛋白(1)而且其表达可能受到ABA的调节或ABA参与了其作用,对其中可能编码α/β水解酶折叠蛋白、酪氨酸磷酸酶、液泡H+-ATPase的mRNA进行的RT-PCR和Northern blot分析,确证了ABA对它们表达的调节作用.在此基础上对FDD-PCR技术及ABA作用的可能机制进行了讨论.