长白山林线树种岳桦幼树叶功能型性状随海拔梯度的变化

通过研究沿不同海拔岳桦幼树叶功能型性状,揭示其对环境的响应机制.结果表明:①随海拔升高,岳桦叶面积(LA)逐渐降低,比叶重(LMA)增加,但LMA较高的可塑性指数表明其适应更依赖叶片的薄厚变化;②岳桦叶绿素含量随海拔升高而显著下降,但类胡萝卜素Car和Car/Chl显著升高,Chlb和Car/Chl表现出较高的可塑性指数,更倾向于吸收蓝紫光和保护光合器官;③岳桦叶氮含量(Narea和Nmass)在海拔1800-1900m间最低,在低海拔和高海拔均表现较高,但Chl/Nmass却随海拔升高而显著增加,Nmasss比Narea具有较高的可塑性指数,对光能的吸收更依赖Nmass对Chl的贡献,高海拔主要将更多的氮投资于光合器官的保护(1900m以上),低海拔则更倾向于光合生产(1800m以下);④随海拔升高,MDA增加,但随之抗氧化物质DS、Pro和APX活性增加,负责对活性氧的抵御和清除,但APX活性最大的可塑性指数表明活性氧的清除更依赖于酶促系统,但在海拔1900m以上,APX活性差异不显著,生理抗性逐渐下降,限制岳桦继续向高海拔生长;⑤抗氧化物质可塑性指数最高,叶绿素和叶形态次之,叶氮最低,表明随海拔升高,岳桦林以保护自身的生存为最主要的适应策略机制,然后以增加吸收光能的Chlb及LMA指标为主要生长策略.     

青藏高原不同海拔地区唐古特山莨菪叶片光合色素含量和抗氧化酶活性的比较研究

以青藏高原东北隅的西宁和海北(海拔分别为2 300 m和3 200 m)人工栽培唐古特山莨菪为材料,对两不同海拔地区间各叶层叶片光合色素含量和抗氧化酶活性等生理指标进行比较分析.结果显示:(1)生长在海北的唐古特山莨菪叶片厚度极显著高于西宁(P<0.01),且两地区植物的叶片厚度从第1层到第4层均呈显著增加趋势;海北唐古特山莨菪叶片的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素含量以及紫外吸收物质的含量均显著高于西宁地区(P<0.05),从第1层到第4层,两地植株叶片的光合色素和紫外吸收物质的含量都呈降低的趋势,且两地区让差异显著;叶绿素a/b的层间差异显著(P<0.05),但两海拔地区间差异不显著;类胡萝卜素/叶绿素比值海北高于西宁,从第1层到第4层叶片呈降低趋势.(2)生长于海北的唐古特山良菪叶片组织中的SOD、CAT活性和MDA含量比西宁的高,POD、APX则相反;从第1层叶片到第4层,西宁和海北唐古特山莨菪叶片中的SOD活性显著增高(P<0.05),但两地区各层间的CAT、POD、APX活性和MDA含量无明显的变化.研究表明,不同海拔对唐占特山莨菪叶片的生理特性有影响,同一海拔不同叶层叶片之间差异也较为明显;生长在高海拔地区的植物尽管表现出诸多生理适应特征,但膜系统依然有一定受损.     

青藏高原不同海拔矮嵩草抗氧化系统的比较

对生长在青藏高原不同海拔自然生境下的多年生典型抗寒植物—矮嵩草(Kobresia humilis)的抗氧化系统进行了比较研究。结果表明,矮嵩草的叶组织中,非酶抗氧化系统物质脯氨酸(Pro)和抗坏血酸(AsA),随着海拔升高具有明显的增加趋势。在抗氧化酶系统中,过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均随海拔的升高,而明显增强。但叶中的超氧化物歧化酶(SOD),随着海拔的升高,其活性有下降趋势,三者变化趋势并不一致。高海拔矮嵩草的植株与低海拔的植株相比,叶细胞内的膜脂过氧化加剧,丙二醛(MDA)含量明显增加。细胞可溶性蛋白也随海拔升高显著增加。根中的抗氧化系统变化与叶中的有所不同。根中AsA含量随海拔而显著升高,且较叶中的增加明显,但Pro含量则有所减少。根中的CAT、和POD活性变化与叶中的变化趋势基本一致,且随海拔高度的增加,根中的CAT活性较叶中的变化更为明显。而根中的SOD活性变化不如叶中明显,MDA含量随海拔增高,其变化趋势比叶中的小。可见,青藏高原典型抗寒植物矮嵩草体内的两类抗氧化系统,在不同海拔条件下可能存在互补协同的调节作用,这可能是矮嵩草适应或抵抗高原极端高寒低温和强UV—B辐射等环境胁迫的重要生理机制之一。     

外源亚精胺对Hg2+胁迫下凤眼莲抗氧化系统的影响

通过Hoagland溶液培养实验,研究了外源亚精胺(Spd)(0.1 mmol?L-1)对Hg2+(0、10、20、30和40μmol?L-1)胁迫下凤眼莲叶片细胞内叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白含量及抗氧化系统的调节作用.结果显示,(1)随Hg2+处理浓度的升高,各处理凤眼莲叶片叶绿素a(Chl a)和叶绿素b(Chl b)含量均先升后降,并均在10μmol?L-1时达到最高值,但外源Spd处理组显著高于相应对照.(2)各处理凤眼莲叶片可溶性蛋白含量随Hg2+处理浓度的升高也呈先升后降趋势,而可溶性糖含量则呈持续上升趋势,但外源Spd处理亦明显高于相应对照.(3)随Hg2+处理浓度的升高,抗氧化物质AsA和GSH含量及抗氧化酶SOD、CAT、POD、APX及GR活性也均呈先升后降的变化趋势,而外源Spd处理植株的含量和活性均显著高于相应对照.(4)各处理凤眼莲叶片的H2O2、MDA含量及O2?-产生速率随Hg2+处理浓度的升高均持续上升,但在外源Spd处理后均比对照组下降.研究表明,Hg2+胁迫使凤眼莲生长受到严重伤害,外源Spd可大幅度地提高其抗氧化物质含量和保护酶活性,从而增强凤眼莲抗Hg2+胁迫的能力.     

不同海拔华北落叶松针叶三种抗氧化酶活性与光合色素含量

通过分析庞泉沟国家级自然保护区不同海拔(1 600～2 800 m)梯度华北落叶松针叶中3种抗氧化酶及光合色素含量的变化,探讨了高山林木适应环境的生理机制.结果表明,华北落叶松针叶中超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶的活性随海拔梯度的变化规律相一致,即中海拔区(1 900～2 400 m)的3种抗氧化酶活性相对较低,而低海拔区(1 600～1 800 m)和高海拔区(2 500～2 800 m)活性相对较高.低海拔区3种酶活性分别比中海拔区提高62.79%、42.13% 和 7.87%,高海拔区分别提高75.20%、14.49% 和 63.38%,但临近森林垂直分布上限活性降低.膜脂过氧化产物丙二醛含量在低海拔区和高海拔区分别达9.27和14.06 μmol·g^-1 FM,而在中海拔区平均含量为5.58 μmol·g^-1 FM.叶绿素和类胡萝卜素含量随海拔梯度升高而降低,相关系数分别为-0.969和-0.986;但叶绿素a/b比值及Car的相对含量(Car/Chl)随海拔梯度升高而增加,相关系数分别为0.962和0.877.     

不同海拔长白山岳桦的生理变化

通过分析长白山国家级自然保护区内不同海拔(A1:1700 m, A2:1800 m, A3:1900 m, A4:2000 m, A5:2050 m)梯度岳桦叶片中各种生理指标含量的变化,探讨了林线树木适应高山环境的生理机制.结果表明:随着海拔的升高,比叶面积(SLA)显著减小,A5与A1相比下降了35.90%,差异达到显著水平;叶绿素含量随海拔梯度升高而降低,但叶绿素a/b比值(Chla/Chlb)和Car的相对含量(Car/Chl)随海拔梯度升高而增加;在海拔1900 m左右,MDA含量和MP均处于最低水平,各种酶的活性均为最低;当海拔超过2000 m,接近森林分布的界限时,MDA含量和MP升高,并达到最大值,各种酶的活性都出现了一定程度的下降.综合本次研究表明, 在海拔1900 m比较适合岳桦的生长;海拔超过2000 m,岳桦体内生理抗性下降,不利于岳桦的生长发育,因此高海拔限制了岳桦的分布.     

大盘山自然保护区香果树对不同海拔生境的生理生态响应

 在全面调查大盘山国家级自然保护区香果树(Emmenopterys henryi)分布的基础上, 设置了4个海拔段(A1: 550 ~ 650 m, A2: 680 ~ 770 m, A3: 810 ~ 900 m, A4: 970 ~ 1 100 m), 对不同海拔段内香果树的生理生态特性进行研究, 结果显示, 叶绿素a (Chla)、叶绿素b (Chlb)和总叶绿素(Chl(a+b))含量均随着海拔的上升而减小, 高海拔A4与低海拔A1相比, Chla、Chlb和Chl(a+b)含量分别下降了21.32%、31.53%和24.96%, 差异均达到显著水平。分析认为, 主要是由于相对较强的光照以及干旱胁迫的增强所致。同样, 比叶面积(SLA)也随着海拔的上升而减小, A4与A1相比下降了27.55%, 差异达到显著水平。丙二醛(MDA)含量和质膜透性(MP)变化较为一致, 两者均在A3处达到最低水平, 在A4处达到最高, 说明在A3受到的伤害最小而在A4受到的伤害最大; 脯氨酸(Pro)和抗坏血酸(AsA)含量先升高再降低, 在A3处则均达到最高, 与A1相比分别增加了139.33%和10.60%; 酶保护系统中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性在A1均最小, 随着海拔的升高, 其活性变化则不太一致: SOD活性一直增加, POD、CAT和APX活性虽然都是先增加后减小, 但POD和APX在A3达到最高, CAT则是在A2最高。非酶类保护物质含量的增加和酶活性的增强有利于清除细胞内的活性氧, 维持细胞膜的稳定性, 从而保证植物的正常生长。综合此次实验结果表明, 在中海拔(810～900 m)比较适合香果树的生长, 而高海拔(970～1 100 m)则不适合香果树的生长。     

不同海拔高度矮嵩草的光合响应差异

高海拔地区具有强光辐射、低CO2 分压和低温等环境特征。长期生长在高海拔地区的植物各自形成了其独特的适应特性。为了揭示矮嵩草(Kobresia humilis)对不同海拔的光合生理适应机制, 使用Li-6400 便携式光合作用测量系统观测了大阪山阴坡生长于3 个不同海拔高度(3000 m、3400 m、3800 m)矮嵩草光响应和CO2 响应曲线。结果显示,在测量温度下, 矮嵩草的最大净光合速率和光合能力随海拔梯度升高而逐渐提高; 高海拔地区生长的矮嵩草具有较高的羧化效率, 而低海拔地区生长的矮嵩草具有较高的表观量子效率。高海拔地区生长的矮嵩草具较高的光饱和点, 较低的CO2 补偿点和饱和点, 而不同海拔间的光呼吸速率无显著差异。研究结果表明, 矮嵩草表现出对高海拔地区环境积极的适应方式。     

矮嵩草光合作用与环境因素关系的比较研究

 以青海高原不同海拔地区生长的矮嵩草(Kobresia humilis)为材料,研究高山植物光合作用随海拔梯度的变化特征及对生长环境和低温胁迫的反应。随海拔升高矮嵩草叶绿素含量有降低的趋势,而叶绿素a／b值和类胡萝卜素含量则随海拔升高而增高。生长地区海拔越高矮嵩草光合速率、光补偿点、光饱和点越高;而光合表观量子产额则随海拔升高而降低。光呼吸强度有随海拔升高而降低的趋势。矮嵩草光合作用特性受生长环境因素的影响。低温胁迫导致矮嵩草光合速率、表观量子产额降低,低温下的光照加剧了光合作用抑制的程度。     

光强对菹草生长及抗氧化酶活性的影响

试验以菹草(Potamogeton crispus)为试验材料, 在7种不同光强(自然光的100%、60%、40%、20%、10%、5%和1%)条件下, 测定并分析菹草的形态指标(株高、叶片数)和生理指标(叶绿素、根系活力、抗氧化酶活性及丙二醛)对光强条件的响应, 为富营养化水体植物群落的构建提供理论依据。结果表明: (1)随着光照强度的增大, 菹草的株高、叶片数、生物量增长率显著上升, 而光强过高(CK组)和过低(1%组)菹草生长受到抑制; (2)菹草叶绿素含量随光照强度的增大, 呈先上升后下降趋势。1%组和CK组Chl. a、Chl. b、Chl. a+b和Car含量低, 其余各组含量较高; (3)随着试验时间的延长, 菹草根系活力呈先上升后下降趋势, 20%组、40%组和60%组的根系活力较大; (4)菹草SOD、POD和CAT活性整体表现为先升后降趋势, 试验后期1%和CK组SOD含量较高, POD、CAT含量较低。菹草叶片MDA含量在试验过程中不断上升, 抑制菹草的正常生长。自然光照的20%—60%, 菹草生长状况较好; 持续的弱光胁迫将导致植物活性氧代谢失调, 细胞受到伤害, 最终导致植物死亡。     

不同海拔青海云杉与祁连圆柏叶片抗氧化系统

以祁连山寺大隆林区连续海拔梯度(2 665~3 365 m)上青海云杉(Picea crassifolia)和祁连圆柏(Sabina przewalskii)为材料, 测定叶片中抗氧化保护系统的变化, 探讨常绿木本植物抗氧化系统对高山极端环境的适应机制。结果显示, 祁连圆柏和青海云杉叶片中丙二醛(MDA)含量均与海拔高度呈正相关, 相同海拔上青海云杉MDA含量极显著高于祁连圆柏(p＜0.01)。随海拔升高, 两树种抗氧化保护酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性和非酶促抗氧化剂脯氨酸(Pro)、抗坏血酸(AsA)、还原性谷胱甘肽(GSH)含量均呈明显增加趋势。青海云杉叶片的AsA水平高于祁连圆柏, 但对海拔变化的敏感性较低; 祁连圆柏的GSH、Pro水平及其对海拔变化的敏感性均高于青海云杉。结果表明, 研究区青海云杉所受过氧化伤害较祁连圆柏更严重, 但两树种清除O₂^-·的能力相当而主要负责分解H₂O₂的酶种有所不同: 祁连圆柏中为POD, 青海云杉中则为CAT、APX和GR, AsA-GSH循环系统在青海云杉活性氧清除中的作用强于在祁连圆柏中, 祁连圆柏的活性氧清除物质可能以Pro为主。     

Ecophysiological adaptation of <Emphasis Type="Italic">Calligonum roborovskii</Emphasis> to decreasing soil water content along an altitudinal gradient in the Kunlun Mountains,central Asia

To understand the ecophysiological adaptation mechanisms of Calligonum roborovskii to altitude variation, this study analyzed chlorophyll a (Chl a), chlorophyll b (Chl b), Chl (a + b), carotenoid (Car), malondialdehyde (MDA), ascorbate (AsA), proline (Pro), membrane permeability (MP), reactive oxygen species (ROS), specific leaf area (SLA), leaf mass per area (LMA), leaf nitrogen content based on mass (N_mass), and the activities of peroxidase (POD), catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), and ascorbate peroxidase (APX) in leaves of plants inhabiting different altitudes (A1: 2100 m, A2: 2350 m, A3: 2600 m) on the northern slope of the Kunlun Mountains. The results showed that Chl a, Chl b, Chl (a + b), SLA, N_mass, and the activity of CAT increased with increasing altitude. LMA, MP, MDA, Car, Pro, AsA, O₂⁻, H₂O₂ and the activities of SOD, POD, and APX decreased with increasing altitude. The test results also showed that, changes in venvironmental factors along an altitudinal gradient are not obvious. Soil water content is the main ecological factor. With increasing altitude, soil water content increased significantly. More non-enzymatic and enzymatic antioxidants played an important role in eliminating intracellular ROS. They kept the cell membrane in a stable state and ensured the normal growth of C. roborovskii.     

Response of antioxidant enzymes in rice (<Emphasis Type="Italic">Oryza sauva</Emphasis> L. cv. Dongjin) under mercury stress

We studied the effects of different concentrations of mercury (0.0 to 100 μM) on growth and photosynthetic efficiency in rice plants treated for 21 d. In addition, we investigated how this metal affected the malondialdehyde (MDA) content as well as the activity of five antioxidant enzymes — superoxide dismutase (SOD), ascorbate peroxidase (APX), glutathione reductase (GR), guaiacol peroxidase (POD), and catalase (CAT). Photosynthetic efficiency (Fμ/F_m) and seedling growth decreased as the concentration of Hg was increased in the growth media. Plants also responded to Hg-induced oxidative stress by changing the levels of their antioxidative enzymes. Enhanced lipid peroxidation was observed in both leaves and roots that had been exposed to oxidative stress, with leaves showing higher enzymatic activity. Both SOD and APX activities increased in treatments with up to 50 μM Hg, then decreased at higher concentrations. In the leaves, both CAT and POD activities increased gradually, with CAT levels decreasing at higher concentrations. In the roots, however, CAT activity remained unchanged while that of POD increased a bit more than did the control for concentrations of up to 10 μM Hg. At higher Hg levels, both CAT and POD activities decreased. GR activity increased in leaves exposed to no more than 0.25 μM Hg, then decreased gradually. In contrast, its activity was greatly inhibited in the roots. Based on these results, we suggest that when rice plants are exposed to different concentrations of mercury, their antioxidative enzymes become involved in defense mechanisms against the free radicals that are induced by this stress.     

昆仑山北坡前山带塔里木沙拐枣对不同海拔生境的生理生态响应

在全面调查昆仑山北坡前山带塔里木沙拐枣(Calligonumroborovskii A.Los.)分布的基础上,设置3个海拔梯度:A1(2190m)、A2(2355m)、A3(2495m),对不同海拔梯度塔里木沙拐枣的生理生态特性进行研究。结果显示:叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)和总叶绿素(chl(a+b))含量均随着海拔的上升而增大,高海拔A3与低海拔A1相比,Chla、Chlb和Chl(a+b)含量分别增大了48.30%、40.10%和43.71%,差异均达显著水平(P0.05)。SLA和Nmass随着海拔的升高都增大,A3与A1相比分别增大了33.99%和20.97%,差异达到显著水平(P0.05)。LMA随着海拔升高而减小,A3与A1相比减小了30.15%,差异达到显著水平(P0.05)。丙二醛(MDA)含量和质膜透性(MP)变化较为一致,随着海拔上升而减小,A3与A1相比分别减小了184.06%和58.33%,差异均达显著水平(P0.05),说明在A1受到的伤害更大。类胡萝卜素(Car)、脯氨酸(Pro)和抗坏血酸(AsA)含量随着海拔的上升呈下降趋势,A3与A1相比分别下降了65.88%、290.21%和38.97%,差异均达显著水平(P0.05),说明A1处非酶类保护物质含量最高。酶保护系统中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX),只有CAT活性随海拔上升而升高,其余3种酶的活性均随着海拔的升高而降低,A3与A1相比分别降低了18.75%、122.37%、23.03%%,差异均达到显著水平(P0.05)。与此同时,随着海拔的升高,超氧阴离子自由基(O2-)和过氧化氢(H2O2)含量也呈下降趋势,A3与A1相比分别下降了54.48%、9.69%,差异达显著水平(P0.05)。在整个研究区域,AOS维持在低浓度范围,而低浓度AOS正好诱导防御基因表达,及时清除活性氧,另外非酶类保护物质含量的增加也有利于清除细胞内的活性氧,维持细胞膜的稳定性,从而保证塔里木沙拐枣正常的生理功能。     

光质对烟草叶片生长发育过程中抗氧化系统的影响

以云烟87植株为材料,通过覆盖白、红、黄、蓝、紫色滤膜获得不同光质,于大田条件下研究了光质对烟草叶片生长发育过程中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)、谷胱甘肽还原酶(GR)等抗氧化酶活性,抗氧化剂谷胱甘肽(GSH)和抗坏血酸(AsA)以及丙二醛(MDA)含量的影响.结果表明,在烟草植株第11片叶生长发育的7~70 d内,其抗氧化酶活性和抗氧化物质含量呈现先升高后下降的变化趋势.与白光(对照)相比,黄光诱导烟草叶片SOD、CAT、APX和GR活性升高,以及AsA和GSH含量增加;而红光诱导APX和GR活性上升,以及GSH和AsA含量升高;但紫光却使SOD、CAT、POD、GR和GPX活性下降,GSH和AsA含量降低,而蓝光则使所有抗氧化酶活性和抗氧化物质含量降低.紫光和蓝光处理的烟草叶片中MDA含量较高,而黄光和红光处理的则较低.总体而言,在大田条件下,相对红光和黄光而言,蓝光和紫光处理下的烟草叶片更容易发生光氧化胁迫.     

外源亚精胺对荇菜抗Hg2+胁迫能力的影响

3 mg/L的Hg2降低了叶内亚精胺(spermidine,Spd)、精胺(spermine,Spm)含量,促进了腐胺(put resci ne,Put)合成,喷施Spd可提高叶内Spd、Spm含量,对Put含量则在低浓度下使其下降、高浓度(将近1mmo1/L)下使之上升.3mg/L的Hg2 可显著降低SOD、CaT、APx活性,提高02-产生速率,导致膜脂过氧化物(MDA)过量积累,造成叶绿素、可溶性蛋白大幅度下降.而喷施Spd可减轻Hg2 处理的这些作用,喷施的最适浓度为0.1～0.5 mmol/L.     

嫁接对低温弱光下辣椒幼苗膜脂过氧化及抗氧化酶活性的影响

以‘卫士’为砧木,以‘赤峰特选’为接穂进行嫁接,在光照培养箱内对辣椒自根苗(对照)和嫁接苗进行低温 (8 ℃/5 ℃) 弱光(100 μmol·m^-2·s^-1)处理,处理7 d后在正常条件(25 ℃/18 ℃,550～600 μmol·m^-2·s^-1)下恢复3 d,研究低温弱光下辣椒嫁接苗和自根苗电解质渗漏率(EL)、丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶活性及根系活力的变化.结果表明：低温弱光胁迫初期,辣椒幼苗叶片与根系的EL、MDA含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性均显著升高,而根系活力大幅降低;1～3 d后EL和MDA含量趋于平稳,SOD、POD、APX、GR活性逐渐降低,根系活力呈上升趋势.恢复3 d后,嫁接苗EL、MDA含量、抗氧化酶活性及根系活力多达到或超过胁迫前水平(根系的MDA含量较胁迫前略高);而自根苗的EL和MDA含量仍显著高于胁迫前.与自根苗相比,嫁接苗在各处理阶段的EL和MDA含量显著降低,而SOD、POD、APX、GR活性及根系活力明显升高,说明嫁接可有效降低辣椒植株的膜脂过氧化,减轻低温弱光对其细胞膜的伤害.