PV技术在研究细胞壁弹性调节上的应用

应用压力室测定PV曲线,然后用PV曲线推导、计算水分参数,称为PV技术。这一技术是植物水分生理研究中的重要手段之一,应用也相当广泛「’,”。它可以用于确定植物的相对含水量（RWC）、饱和渗透势（w”）、质外体水（I”。）、共质体水（1”。）、总体容积弹性模量（Ev）等”‘,并可用以阐明植物的渗透调节和植物对干旱的适应性卜”。近年来,植物水分生理研究领域内的学者们越来越意识到细胞壁弹性在维持细胞膨压中具有重要作用,在植物抗旱生理研究中也具有重要意义k－。‘。为此,根据有关资料和我们多年实验,总结出了弹性调节…     

干旱区五种木本植物枝叶水分状况与其抗旱性能

用压力-容积(PV曲线)法测定了柽柳、梭梭、胡杨、沙枣和花棒等5种干旱区木本植物的水分参数,同时用TPS-1型光合蒸腾测定系统、压力室和露点微伏压计测定了其叶片(同化枝)的蒸腾速率、枝叶水势和渗透势,并结合持水力和枝叶相对含水量等的测定结果,分析了5种木本植物枝叶水分状况与其抗旱性能的关系.结果表明:PV曲线水分参数虽然在一定程度上反映了植物组织内部的水分状况和抗旱潜力,但依据不同参数分析得出的不同植物抗旱性有所不同,有的甚至相反;以PV曲线水分参数为依据利用隶属函数法计算的综合抗旱性指数显示5种木本植物抗旱性能并无显著差异.而综合PV曲线水分参数和蒸腾速率、枝叶水势、渗透势等实测水分指标计算的综合抗旱性能指数则较好地显示了5种木本植物的综合抗旱性能的强弱,即第1层次梭梭抗旱性最强,第2层次是柽柳,第3层次是沙枣、花棒和胡杨,其中又以胡杨综合抗旱能力最差.由此可见,采用PV曲线水分参数和实测水分指标进行综合评价能够较好地评定植物的抗旱性能.     

植物水分生理研究中的压力-容积测定技术几个关键问题

传统的压力-容积(pressure-volume,PV)技术是通过测定植物组织细胞从吸水饱和状态直至膨压消失的失水全过程中水势与相对含水率,并建立两者之间的关系,从而获得其他方法难以获取的植物水分生理参数(如:质壁分离渗透势、饱和渗透势、质壁分离相对含水量、细胞弹性模量)。这些参数与植物耐旱性密切关联,反映植物组织在干旱期维持功能的能力,因而使该技术在揭示树木因水力衰竭而死亡的生理机制中发挥重要作用。然而,该技术在试验材料预处理、测定、计算方法等关键步骤上尚存在问题。为此,本文针对这些潜在问题,结合中国应用研究现状,对PV技术进行综述,并提出相应的建议。     

东北温带森林20种乔木树种叶片干旱容忍性特征

全球范围内干旱频率和强度的增加严重影响树木生长,甚至导致森林大面积死亡。压力-容积(PV)曲线能够反映树木对干旱的容忍能力,但在局域尺度上尚未确定哪个PV曲线参数具有最优指示性。通过测定东北温带森林20种主要树种(包括16种被子植物和4种裸子植物)的PV曲线性状,包括质壁分离时的相对含水量(RWC_tlp)、失膨点叶水势(TLP)、饱和含水时的叶渗透势(π₀)、细胞弹性模量(ε)、叶水容(C_leaf)及叶结构性状(比叶面积和叶密度),研究局域尺度上叶片耐旱性的最佳指示性状,并分析叶片PV性状与结构性状间的相关性。结果表明: 被子植物的RWC_tlp 显著大于裸子植物,但其C_leaf 显著小于裸子植物,这表明用RWC_tlp和C_leaf可以指示东北温带森林不同功能型树种间耐旱性的大小。在被子植物中,TLP和π₀与叶密度呈显著负相关,且均与比叶面积呈显著正相关;而ε与比叶面积呈显著负相关。然而,裸子植物PV曲线性状与叶结构性状之间呈现与被子植物完全相反的趋势。裸子植物与被子植物树种之间PV曲线性状与叶结构性状关系的差异,可能归因于二者采取不同的干旱响应和适应策略。     

温度对压力-容积分析和对植物组织吸水影响的研究

以25年树龄的挪威云杉树冠中部生长1年的小枝为测试材料,应用电子控温压力室,分别在15、20、25、30和35℃的恒温条件下进行PV分析所得到的水分参数表明;温度升高将引起π₀和π_p值下降,ROWC_πp和RWC_πp却几乎不受温度的影响;在不控温条件下应用Hammel逐渐升压法进行PV分析时,压力室温度比室温高1-2℃,所得结果与同样温度控温所测结果相似。在5-30℃不同温度条件下的植物组织吸水试验表明,在一定限度内升高温度可以增强植物组织的吸水量。     

两种苹果砧木根系水力结构及其PV曲线水分参数对干旱胁迫的响应

研究干旱胁迫对平邑甜茶(Malus hupehensis)和楸子(Malus prunifolia)根系水力结构及其PV曲线水分参数的影响.设定正常与干旱2种水分处理,对2种苹果砧木进行氯化汞-巯基乙醇处理和压力室-容积(PV)曲线测定试验,并利用高压流速仪(HPFM),测定平邑甜茶和楸子根系水力结构.结果表明:随着水分胁迫的加重,平邑甜茶和楸子的根系导水率、根系叶比导水率、根系茎比导水率出现减少趋势.在适宜水分和重度干旱条件下,平邑甜茶根系叶比导水率分别为楸子根系叶比导水率的95％和92％,平邑甜茶根系茎比导水率分别为楸子根系茎比导水率的52％和62％,楸子与平邑甜茶相比在根系茎比导水率和根系叶比导水率上出现增加趋势.干旱胁迫可能会导致水通道蛋白的活性受到抑制,致使其根系导水率出现降低,继而导致了地上部分气体交换受到影响.严重干旱时,楸子与平邑甜茶相比可能具有更大的水孔蛋白表达量来抵御干旱胁迫.在2种水分条件下,楸子的初始质壁分离时的渗透势(ψstlp)、饱和含水时的渗透势(Ψssal)、初始质壁分离时的相对水含量(RWCtlp)、初始质壁分离时的相对渗透水含量(ROWCtlp)、组织细胞总体弹性模量(ε')值与平邑甜茶相比较均处于较低水平,束缚水含量(Va)值处在较高水平.对PV曲线水分参数进行隶属函数综合评价得出的△值为楸子大于平邑甜茶,平邑甜茶和楸子之间b值差异不明显.在适宜水分和重度干旱条件下楸子所体现出的输水策略优于平邑甜茶.PV曲线水分参数同苹果砧木根系的水力结构一样能够随着植物所处的环境做出相应的调整.对于PV曲线水分参数研究发现,楸子在膨压保持方面与平邑甜茶相比,其抗旱性优于平邑甜茶.     

一种用SigmaPlot求PV曲线水分参数φtlp的方法

以扶桑(Hibiscus Rose-sinensis)为例,用SigmaPlot for Windows软件分别绘制PV曲线双曲线和直线部分的散点图,同时拟合双曲线和直线方程。然后通过联立方程组求出质壁分离点的坐标值,计算出质壁分离时的渗透势(φtlp)、相对水含量(RWCtlp)和相对渗透水含量(ROWCtlp)。并与常用的直线回归法的结果进行了比较。该方法具有简单、准确、快速等特点,是获得PV曲线主要参数的一种新方法。     

一种用SigmaPlot求PV曲线水分参数ψtlp的方法

以扶桑(Hibiscus Rose-sinensis)为例,用SigmaPlot for Windows软件分别绘制PV曲线双曲线和直线部分的散点图,同时拟合双曲线和直线方程.然后通过联立方程组求出质壁分离点的坐标值,计算出质壁分离时的渗透势(ψtlp)、相对水含量(RWCtlp)和相对渗透水含量(ROWCtlp).并与常用的直线回归法的结果进行了比较.该方法具有简单、准确、快速等特点,是获得PV曲线主要参数的一种新方法.     

7个光响应曲线模型对不同植物种的实用性

光响应曲线研究方法被广泛应用在植物生理的研究中,但是在应用光响应模型拟合光响应数据时,往往只考虑到研究的目的,很少考虑到模型是否适用于所研究的植物。本文通过采用7个不同的光响应模型对白桦叶片和兴安落叶松针叶光响应曲线数据拟合的比较,发现不同模型对同一种植物光响应曲线的拟合结果存在着差异,同一模型对同种植物不同部位叶片光响应曲线的拟合效果也不同,所以在研究植物的光响应时,应考虑到所选光响应模型对该种植物的光响应情况的描述是否恰当。根据具体情况选择最佳模型,以最大限度地保证估测生理指标结果的精确性。     

应用PV技术对7种针阔叶幼树抗旱性的研究

为进一步探讨PV(Pressure-Volume)技术在树木抗旱性研究中的应用前景,比较成、幼龄树木的抗旱性差别,在对樟子松等7种成龄树木抗旱性生理指标研究的基础上,对其幼树的抗旱性进行了研究。结果表明,对成、幼龄树木一年生小枝用PV曲线所测得的诸水分状况参数随年生长发育进程的的变化规律是一致的;用嫩枝生长初期和枝条完全木质化时期两个阶段的水分参数比较树木的抗旱性、具有较大的可靠性和实用性;幼树在嫩枝生长初期的抗旱性较成树弱,当新枝完全木质化之后,二者的抗旱性基本相近。     

立地条件和树龄对刺槐和小叶杨叶水力性状及抗旱性的影响

以形成黄土高原“小老树”的2种典型树种刺槐和小叶杨为对象,研究了立地条件(沟谷台地和沟间坡地)和树龄对两种树木叶水力学性质和抗旱性的影响,探讨“小老树”形成的水力生理机制.结果表明:水分较好的沟谷台地上生长的两种树木的叶最大水力导度(Kmax)明显大于水分较差的沟间坡地,叶水力脆弱性(P50)也较高;随树龄增加,两种树木的Kmax明显下降,但P50差异不大.台地上生长的两种树木的叶表皮导度和PV曲线参数(膨压损失点时的相对含水量RWCtlp、膨压损失点时的水势ψtlp饱和含水量时的渗透势ψsat)均大于 坡地;随树龄增加,两种树木的叶表皮导度显著下降,PV曲线参数出现不同程度的下降.两种树木Kmax与ψtlp呈显著正相关,P50与PV曲线参数之间存在一定的相关性,表明Kmax与抗旱性之间存在一种权衡关系,P50是反映两种树木的抗旱性特征之一.     

亚热带森林附生地衣压力-体积曲线分析及其适用性

附生地衣是森林生态系统中的重要组成部分, 在维护森林物种多样性以及水分和养分循环等方面发挥着重要作用。地衣类群的水势特征以及压力-体积(PV)曲线及相关参数是否适用于探索地衣等变水性生物类群应对水分胁迫机制, 仍有待阐明。该研究以中国西南地区云南哀牢山亚热带山地森林中5个类群15种常见附生地衣为对象, 探讨了其PV曲线及水势参数的功能群和物种水平的变化。结果显示, 蓝藻型地衣的内部含水量(WC_internal)和共质体水含量(Rs)显著高于绿藻型地衣, 是其1倍以上, 但其他参数表现出较高的一致性。功能群水平上, 地衣仅WC_internal、Rs和膨压损失点的相对含水量(RWC_TLP)具有显著性差异; 但物种间差异均非常显著。结合主成分分析进一步发现, PV曲线及相关参数在评估地衣整体应对水分胁迫以及揭示生境水分条件选择策略时具有较大的限制性, 受到共生藻和生长型的显著影响; 但内部最大持水力可以解释蓝藻型地衣的生境适应策略, 而部分参数如饱和渗透势(Ψsat)和RWC_TLP可以分别用于解释狭叶地衣、阔叶地衣和枝状地衣对生境水分条件的适应。研究表明PV曲线及水势参数不适用于地衣类群整体的抗旱性评价, 和其他生物类群进行抗旱性比较时更要慎用。     

一种新型植物动力学荧光仪

当植物从暗中转到光下时 ,其体内叶绿素 (Ｃｈｌ)荧光强度会随照光时间产生有规律的变化 ,这就是植物荧光诱导现象。由于它能够灵敏、快速、简便和无损伤地探测植物体内光合生理状况及环境因子对植物的影响 ,近年来在植物生理、植物生态、农业、林业、环境污染和遥感等领域得到重视和应用［１,２,３］。植物动力学荧光仪有调制式和非调制式两类 ,非调制式荧光仪特别适合于荧光诱导上升曲线及曲线中偏转荧光 (ＦＩ)和荧光上升互补面积 (ＣＡ)的研究 ,其中ＦＩ 是快速简便地探测体内ＰＳＩＩ无活性中心相对含量的重要途径 ,后者与光合激发能…     

光响应曲线的指数改进模型与常用模型比较

光响应曲线的参数是研究植物生理状态的重要指标, 常用的光响应曲线模型无法准确地计算出光饱和点和最大净光合速率。该文利用光响应曲线新模型——指数改进模型、直角双曲线模型、直角双曲线修正模型、非直角双曲线模型和指数模型, 拟合高粱(Sorghum bicolor)、苋(Amaranthus tricolor)、大麦(Hordeum vulgare)和半夏(Pinellia ternata)的光响应曲线, 并随机选取部分数据进行检验, 得到了各模型计算出的主要生理参数, 并对这些数据进行了比较分析, 讨论了各模型之间的优缺点和准确性, 描述了C₃、C₄植物光响应的适宜性。结果表明, 基于C₃植物得到的指数改进模型和直角双曲线修正模型能较准确地计算出C₃、C₄植物饱和光强和最大净光合速率, 并在描述光响应曲线时比另外3个模型具有更高的精确性和适宜性。实验结果可为光响应曲线模型在C₃和C₄光合途径植物中的应用提供参考。     

基于氢氧同位素的不同木材密度植物茎水最短抽提时间

植物-水分关系是生态水文过程的重要环节,稳定同位素技术的应用极大地扩充了该领域的研究范围,提高了研究精度。但因植物样品的水分抽提费时费力,限制了该技术的应用。本研究以植物茎水抽提为例,采用低温真空蒸馏法,通过分析相同质量不同植物样品在同一时间梯度下水分提取率及基于同位素值的水分抽提时间曲线的变化特征,揭示不同植物茎水的最短抽提时间,并建立最短抽提时间与植物木材密度的相关关系。结果表明,目标植物盐肤木、红背山麻杆和火棘的木材密度分别为0.35、0.55和0.67 g·cm-3;质量基本相同(约3 g)的3种植物样品的水分提取率在45 min左右均接近100%;由于水分收集的滞后性,基于同位素值的最短抽提时间分别为不小于45、60和60 min,并随木材密度增大而延长。研究结果指示着建立木材密度与植物茎水最短抽提时间曲线的可能,能有效提高抽提效率。     

脊髓灰质炎病毒2A蛋白在重组病毒中的功能研究

应用所构建的不同脊髓灰质炎病毒-痘苗病毒(下简称PV-VV)重组体,探讨脊髓灰质炎病毒(下简称PV)2A蛋白在重组病毒中的作用。所得到的四个以不同PV基因片段插入痘苗病毒(下简称VV)TK区而形成的重组病毒均有PV抗原的表达,并可诱导抗体产生,但此表达水平明显受到2A蛋白的影响。同时,重组病毒对不同细胞的适应性亦有变化。对此,本文进行了初步的探讨。     

立地条件和树龄对刺槐和小叶杨叶水力性状及抗旱性的影响

以形成黄土高原“小老树”的2种典型树种刺槐和小叶杨为对象,研究了立地条件(沟谷台地和沟间坡地)和树龄对两种树木叶水力学性质和抗旱性的影响,探讨“小老树”形成的水力生理机制.结果表明: 水分较好的沟谷台地上生长的两种树木的叶最大水力导度(K_max)明显大于水分较差的沟间坡地,叶水力脆弱性(P₅₀)也较高;随树龄增加,两种树木的K_max明显下降,但P₅₀差异不大.台地上生长的两种树木的叶表皮导度和PV曲线参数(膨压损失点时的相对含水量RWC_tlp、膨压损失点时的水势ψ_tlp、饱和含水量时的渗透势ψ_sat)均大于坡地;随树龄增加,两种树木的叶表皮导度显著下降,PV曲线参数出现不同程度的下降.两种树木K_max与ψ_tlp呈显著正相关,P₅₀与PV曲线参数之间存在一定的相关性,表明K_max与抗旱性之间存在一种权衡关系,P₅₀是反映两种树木的抗旱性特征之一.     

2010年山东省环境污水中脊髓灰质炎病毒的监测及其基因特征分析

本研究在山东省开展了脊髓灰质炎病毒(Poliovirus,PV)的外环境监测,从济南、临沂两地采集污水标本,浓缩处理后进行病毒分离,对分离到的PV采用中和试验进行血清定型,并对其VP1及3D区进行序列测定,分析其基因突变和重组情况。2010年,共采集污水标本32份,PV阳性10份,阳性率31.3%;分离到18株PV(PV1型3株,PV2型9株,PV3型6株),均为疫苗相关株,VP1完整编码区核苷酸变异数在0~4个之间,在3株PV2型病毒和4株PV3型病毒的基因组中发现重组;对VP1区影响神经毒力的减毒位点分析发现,PV1型病毒中有1株在nt 2 749发生突变(A→G),PV2型病毒中有1株在nt2 908发生A→G突变,3株在nt2 909发生U→C突变,6株PV3型病毒全部在nt2 493发生C→U突变。环境污水中可以分离到PV,其基因重组率和主要减毒位点的回复突变率较高,未发现脊灰野毒株和疫苗衍生株脊灰病毒(Vaccine-derived poliovirus,VDPV)。     

Ⅲ型脊髓灰质炎病毒抗原表位嵌合蛋白的免疫学研究

目的:对以轮状病毒(RV)重组VP6蛋白为载体插入Ⅲ型脊髓灰质炎病毒(PV3)VP1蛋白上1个抗原表位(VP1的91~102、254和168位氨基酸残基)所构建的嵌合蛋白6F/PV3N1进行体外免疫学研究。方法:利用分子克隆和基因重组技术将PV3抗原表位插入RV载体蛋白,构建重组抗原表位嵌合蛋白表达质粒,转染大肠杆菌后表达重组蛋白,经SDS-PAGE确认表达产物,再通过Western印迹分析嵌合蛋白的抗原反应性。结果:用载体蛋白VP6F、轮状病毒Wa病毒株免疫的豚鼠血清抗体分别都能与VP6F和6F/PV3N1产生特异性结合;PV3免疫的豚鼠血清抗体只能与6F/PV3N1产生特异性结合,不能与VP6F产生特异性结合;PV1免疫的豚鼠血清抗体则不能与6F/PV3N1和VP6F产生特异性结合。结论:PV1、PV3之间不存在交叉反应现象,以RV VP6为载体构建的嵌合蛋白6F/PV3N1具有较好的免疫原性,为研发RV/PV3嵌合疫苗提供了基础。     

植物光合速率对光强从饱和到有限转变响应方式的物种依赖性

在考察过的57种植物中,有32种的光合速率对光强转换的响应曲线为V型,25种的响应曲线为L型。这种响应类型对物种的依赖性即物种差异,与植物科属分类无关,而与碳同化途径的不同有关,可能还与物种起源时的光环境有关。虽然在饱和光下2类植物体内电子传递速率与羧化速率的比值差异不大,但是在有限光下响应曲线为V型的植物该比值远高于响应曲线为L型的植物。这个差别可以部分地用前者具有较大的捕光天线并且在饱和光下部分天线从反应中心复合体可逆脱离来解释。