海滨滨麦叶片和根对不同厚度沙埋的生理响应差异分析

以烟台海岸抗风沙植物滨麦为研究材料,通过对不同厚度沙埋下其叶片和根部抗氧化酶活力(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT))、丙二醛(MDA)含量和渗透调节物含量变化的分析,探讨了叶片和根部对沙埋生理响应的差异。试验按滨麦成株株高(约40 cm)对其进行了轻度沙埋(在株高1/4处)、中度沙埋(2/4处)和重度沙埋(3/4处)。在沙埋第6天,分别测定了不同厚度沙埋处理下,植株各段叶片和根抗氧化酶活力、MDA和渗透调节物含量。结果表明,轻度和中度沙埋均加速植株生长。与对照相比,经轻度、中度沙埋处理6 d,叶片平均MDA含量增加,在重度沙埋下降低。不同厚度沙埋6 d,叶片平均SOD活力和脯氨酸含量增加,而CAT活力、可溶性糖和可溶性蛋白质含量下降。但不同厚度沙埋均使沙上叶片MDA、脯氨酸、可溶性蛋白质含量和SOD和CAT活力增加,尤其是叶片顶部增加最为明显,使沙下叶片MDA、可溶性糖、可溶性蛋白质含量和CAT活力下降,导致同株沙上和沙下叶片MDA、脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白质含量和SOD和CAT活力差异显著(P0.05)。与叶片相比,根中MDA、可溶性蛋白质含量和SOD和CAT活力较低,而POD活力和可溶性糖含量较高并与叶片差异显著(P0.05)。不同厚度沙埋6 d,滨麦根中MDA和可溶性蛋白质含量变化较小,可溶性糖含量和CAT、POD、SOD活力略有降低。研究表明,滨麦根和叶片对不同厚度沙埋的生理响应不同。沙埋直接作用于叶片并诱发叶内氧自由基积累,但叶片通过快速激活的抗氧化酶保护系统(CAT、SOD)维持氧自由基代谢平衡,以及渗透调节物(脯氨酸、可溶性糖)的积累维护细胞水分代谢平衡,并满足能量的需求和快速生长。但在不同厚度沙埋下,由于根系不受沙埋直接影响而生理变化较小,并且还维持较低的膜脂过氧化水平,这可能是根能维持正常的吸水输水功能并在沙埋处理过程中和沙埋后地上叶片快速生长摆脱沙埋的重要物质基础。     

海滨沙地砂引草对沙埋的生长和生理适应对策

在2009和2010年春夏季通过对烟台海滨沙地自然生长的耐沙埋植物砂引草(Messerschmidia sibirica Linn)进行不同厚度(1/3株高-轻度沙埋、2/3株高-中度沙埋、3/3株高-重度沙埋)沙埋试验,并测定沙埋过程中土壤温度、土壤含水量、叶片鲜重(FW)、干重(DW)、植株相对高度(%)、叶片细胞膜透性、相对含水量、(丙二醛)MDA、抗氧化酶活力(过氧化物岐化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT))、脯氨酸、可溶性糖含量的变化以探讨砂引草抗沙埋的生长和生理调节策略,为未来砂引草的科学管理和应用提供理论指导。结果表明,在沙埋第5天、第10天,随着沙埋厚度的增加土壤温度下降,土壤含水量增加,植株相对高度和整株砂引草叶片FW和DW呈上升趋势,同一植株沙上叶片FW、DW不断增加,沙下叶片FW、DW则不断减少。在沙埋第5天,不同厚度沙埋处理的植株叶片细胞膜透性和MDA含量均较对照低,而整株植物叶片SOD、CAT活力和脯氨酸含量均较对照高。同一植株沙下叶片细胞膜透性、MDA、脯氨酸含量及SOD和CAT活力均低于沙上叶片。研究表明,轻度和中度沙埋使沙上叶片受到地面热辐射、干旱、高温胁迫影响,导致叶片内含水量下降,膜脂过氧化加强,膜受损。但同时叶片中快速激活的保护酶和积累的脯氨酸抑制膜脂过氧化可能是保护沙埋后沙上叶片能快速生长的重要生理调控机理。在重度全埋枝叶处于沙下时,沙下缺氧和黑暗抑制了叶片呼吸作用和光合作用,同时缺氧也抑制了叶片对营养物质的消耗使叶片成为茎尖生长的物质和能量供体,促使暗中茎顶端不断的延伸生长冲出沙土再生。砂引草耐全埋的再生能力进一步表明,砂引草在海岸沙丘固沙、保滩、护岸和植被恢复上将具有重要开发和应用前景。     

小叶锦鸡儿抗沙埋生长与抗氧化酶及同工酶变化的关系

小叶锦鸡儿(Caraganas tenophylla L.)是广泛应用于流动沙丘治理的优良固沙植物。然而关于其抗沙埋生理机理目前尚不清楚。选择生长在科尔沁沙地的小叶锦儿为试验材料,依据株高对其进行不同程度沙埋(轻度、中度、重度沙埋), 并通过测定沙埋过程中植株高度、不同部位叶片丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶活力、抗氧化酶同工酶谱变化, 以揭示其抗沙埋生理适应机理和基因调控机理。结果表明:沙埋6d,植株各部位生长加快,尤其是顶部和基部生长更快。叶片MDA含量降低、整株植物叶片平均过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、过氧化物歧化酶(SOD)活力增加,但重度沙埋使抗氧化酶活力下降。沙埋12d,植株各部位生长继续加大, 沙下叶片凋落。与对照相比,沙上叶片MDA含量成倍增加,并与叶片POD、SOD和CAT活力的大幅度提高呈正相关,并与对照差异显著(P < 0.01)。同时,不同厚度沙埋6d,叶片CAT同工酶出现两新带CAT III和CATII;POD同工酶谱带(6条酶带)随沙埋厚度增加,叶片PODII区带加宽、色加深,POD I 和POD III酶带消失。但是,不同厚度沙埋下,沙上和沙下叶片CAT、SOD和POD酶谱带数和活力均相同。这表明在沙埋应激适应反应期(6d),叶片抗氧化酶活力的增强与抗氧化酶基因表达增强和基因启动有关。受到沙埋重力胁迫的成熟叶可能将胁迫信号传递给沙上没有沙埋的叶子及生长点,导致整株叶片产生整体适应性反应,激活抗氧化酶系统,以致加速生长。因此,小叶锦鸡儿萌蘖生物学特性和抗氧化酶对沙埋胁迫快速响应在维护氧自由基代谢平衡和植株快速恢复生长中起重要保护作用。     

白三叶和红三叶对人工融冻胁迫的生理响应差异

采用人工模拟融冻胁迫方法,通过测定白三叶(Trifolium repens)和红三叶(T.prat-ense)在融冻胁迫中叶片细胞膜透性、MDA含量、抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活力、渗透调节物(脯氨酸、可溶性糖和蛋白质)含量变化,以揭示未来气候变化对三叶草的影响。结果表明,经历融冻胁迫循环后抗冻力强的白三叶植株能恢复生长,而抗冻力弱的红三叶枯萎死亡。在融冻阶段,两三叶草叶片细胞膜透性增大、抗氧化酶活力增高、MDA和渗透调节物含量大幅增加;在冻融阶段,两三叶草叶片细胞膜透性降低、MDA含量下降、抗氧化酶活力降低。但在融冻胁迫循环中,白三叶叶片POD和CAT活力高于红三叶,脯氨酸含量较红三叶高5倍,但细胞膜透性低于红三叶。白三叶在-5℃抗逆生理指标达到最大值,而红三叶在-10℃。白三叶对环境温度变化反应敏感,在-5℃通过快速激活抗氧化酶系统和积累渗透调节物以抑制膜脂过氧化和维护细胞水分平衡在融冻适应上起重要作用。白三叶具有较强的抗融冻能力,是未来值得应用推广的优良园林绿化植物。     

樟子松幼树株高及其逆境生理指标对沙埋的响应特征

以3龄樟子松幼树为材料,2013年在科尔沁沙地研究了不同沙埋深度下其株高、叶片膜透性、渗透调节物质含量及保护酶活性变化,以揭示沙埋条件下樟子松幼树生长及其对逆境的生理响应特征。结果显示:(1)在沙埋深度低于株高以上2cm时被埋樟子松幼树能够正常生长,其株高和芽长均明显高于非沙埋对照,并以沙埋深度为株高的50%时增长幅度最大;当沙埋深度超过株高2cm以上时,虽然植株高度和芽长也较埋前有一定增长,但均低于对照,且所有处理植株均未破土,后来全部死亡。(2)所有沙埋处理的叶片可溶性糖含量均显著低于对照,而POD活性显著高于对照,可溶性蛋白质和脯氨酸含量也高于对照。(3)随沙埋深度增加,叶片相对含水量总体呈增加趋势,但大多数处理与对照差异不显著;丙二醛含量基本呈显著下降趋势,可溶性蛋白和脯氨酸含量先增加后下降,而大多数处理的膜透性与对照差异不显著;随着沙埋深度增加,叶片可溶性糖含量显著下降,SOD和POD活性均先增加后下降。(4)相关分析显示,樟子松幼树叶片膜透性变化与MDA含量变化相关性几乎为零,可溶性蛋白与脯氨酸含量呈显著正相关关系,可溶性糖含量与脯氨酸含量呈显著负相关关系。研究表明,沙埋深度低于樟子松株高以上2cm能够促进其幼树生长;沙埋并没有导致樟子松幼树体内的膜脂过氧化,也没有引起细胞膜的损伤,在受到沙埋胁迫时,樟子松幼树体内SOD、POD以及可溶性蛋白和脯氨酸分别在防止其膜脂过氧化和维持细胞膨压中起到重要作用,而可溶性糖含量在沙埋过程中没有起到渗透调节作用。     

外源芦丁预处理对水分胁迫下玉米幼苗的生理效应

以玉米(Zeamays L.)品种'郏单958'为材料.采用营养液水培法,研究了外源芦丁(Rutin)对聚乙二醇(PEG)胁迫下幼苗叶片质膜相对透性、脯氨酸、可溶性糖含量及保护酶活性的影响.结果显示:(1)在15%PEG-6000胁迫下,玉米叶片的MDA含量、质膜相对透性、脯氨酸和可溶性蛋白质含量均显著增加,保护酶SOD、CAT、POD活性显著升高.(2)一定浓度芦丁(>0.40 g/L)预处理可显著抑制水分胁迫下玉米幼苗叶片MDA含量的上升,降低叶片质膜相对透性,并诱导SOD、POD和CAT活性提高.降低脯氨酸和可溶性蛋白质含量.说明外源芦丁能够提高玉米幼苗的抗氧化作用,缓解水分胁迫引起的膜脂过氧化,保护细胞膜免受或减少损伤·达到提高植物抗旱性的目的.     

刈割后黑麦草生理保护作用对其补偿性生长的影响

通过对黑麦草(Lolium perenne L)在轻度、中度、重度、全割刈割处理6 d和12 d后,残留叶片和叶片再生部分生长速率,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活力,丙二醛、可溶性糖、脯氨酸含量的分析以揭示在刈割胁迫后叶片抗氧护酶活力和渗透调节物含量与其补偿性生长的关系,以及牧草耐刈性的生理调控机理。结果表明,轻度和中度及全割后叶片生长速率均高于对照,重度刈割低于对照。全割后叶片补偿性生长最明显、轻度和中度次之,重度刈割无补偿性生长。对照黑麦草叶片各部位抗氧化酶和渗透调节物含量不同,叶片顶部MDA含量较高,伴随着较高的SOD、CAT活力和较高的脯氨酸含量;叶片基部MDA含量最低,SOD、CAT活力及脯氨酸含量也较低。与对照相比,不同强度刈割6 d黑麦草再生叶和叶片平均MDA含量、SOD和CAT活力、可溶性糖和脯氨酸含量均较低。而不同强度刈割12 d,黑麦草再生叶和叶片平均MDA含量仍较低,但SOD和CAT活力增高,脯氨酸含量增加,POD活力和可溶性糖含量低于对照。这表明刈割在减少了叶面积,降低光合能力的同时,刈割伤害胁迫启动了牧草补偿性生长使残留叶片快速生长,而且残留叶片面积与其补偿生长速率成正相关。另外,虽然不同强度刈割下叶片补偿性生长速率不同,但不同强度刈割(12 d)均激活残留叶片抗氧化保护酶系统和促进脯氨酸积累。在补偿生长过程中,CAT和SOD能及时清除残留叶片中积累的氧自由基,维持较低的膜脂过氧化和细胞膜完整性,积累的脯氨酸能维护细胞水分平衡。因此,抗氧化酶(SOD和CAT)和渗透调节物(脯氨酸)在黑麦草刈割后受伤部位快速自愈及残留叶片快速补偿生长中起重要生理保护作用。     

外源GSH对盐胁迫下番茄幼苗生长及抗逆生理指标的影响

采用营养液栽培法,研究外源谷胱甘肽(GSH)对NaCl胁迫下番茄幼苗生长、根系活力、电解质渗透率和丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)、可溶性糖含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性的影响,为利用外源物质减轻盐胁迫伤害提供理论依据。结果显示:(1)NaCl胁迫显著抑制了番茄幼苗的生长、根系活力和SOD、POD、CAT活性,提高了电解质渗透率及MDA、Pro、可溶性糖含量;(2)外源喷施GSH能够诱导NaCl胁迫下番茄幼苗叶片抗氧化酶SOD、POD、CAT活性上调,电解质渗透率及MDA含量下降,Pro和可溶性糖含量恢复至对照水平;(3)外源喷施还原型谷胱甘肽抑制剂(BSO)使NaCl胁迫下番茄幼苗的根系活力以及抗氧化酶SOD、POD、CAT活性下降,脯氨酸含量提高;(4)喷施GSH可诱导BSO和NaCl共处理番茄植株的根系活力、SOD、POD、CAT活性提高,MDA和Pro含量降低。研究表明,外源GSH可通过提高促进盐胁迫下番茄幼苗植株渗透调节能力及清除活性氧的酶促系统的防御能力、降低细胞膜脂过氧化程度、保护膜结构的完整性,从而有效缓解NaCl胁迫对番茄幼苗生长的抑制,提高其耐盐性。     

珍稀濒危植物堇叶紫金牛对持续干旱的生理响应

采用盆栽控水法,研究了珍稀濒危植物堇叶紫金牛(Ardisia violacea)在持续干旱条件下的生理响应。随着持续干旱时间的延长,堇叶紫金牛应对持续干旱的阶段可分为适应期、轻度干旱期、中度干旱期和重度干旱期。在适应期和轻度干旱期,堇叶紫金牛叶片游离脯氨酸和可溶性糖含量稳定在一个较低水平,可溶性蛋白质含量先下降后快速上升,细胞膜系统和抗氧化酶系统能主动进行生理调节;中度干旱期,丙二醛(MDA)含量和质膜相对透性迅速升高,细胞膜系统受损加剧,游离脯氨酸、可溶性糖含量均急剧增加,对抵御干旱起到重要的渗透调节作用。在轻度干旱期和中度干旱期,光合色素中叶绿素a和叶绿素b含量显著提高,以抵抗干旱胁迫。重度干旱期,细胞膜系统、抗氧化酶SOD、游离脯氨酸和可溶性糖含量上升,但MDA略微下降,这时可能达到植物耐受干旱的极限,不再发生膜脂过氧化作用。综上表明,堇叶紫金牛具有较强的耐旱性,RWC为49.94%是细胞膜系统、抗氧化酶系统和渗透调节物质含量变化的拐点,渗透调节和抗氧化酶系统的主动适应是其耐旱的主要机制。     

Ca2+提高白花苜蓿抗冷性的研究

Ca2 + 处理能缓解冷胁迫时白花苜蓿叶片叶绿素的降解速度 ,提高叶片中可溶性糖、脯氨酸和Vc的含量 ;还能保持冷胁迫时细胞膜透性的稳定 ,减少O 2 和MDA的积累 ;维持较高的SOD和POD的活性。     

差巴嘎蒿幼苗对沙埋的生态适应和生理响应

沙埋对于沙漠植物存活和生长影响的研究文献已有很多,但迄今有关沙漠植物对于沙埋生理生态适应的研究还很少见有报道。差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)广泛分布于我国半干旱沙地中,是流动半流动沙地的优势种。为了解沙生植物对沙埋的生态适应及其生理响应,2010—2011年在内蒙古科尔沁沙地研究了不同沙埋深度下差巴嘎蒿幼苗的存活率、株高等生长特性和渗透调节物质含量,保护酶活性和膜透性的变化,得到以下结果:沙埋对差巴嘎蒿幼苗的存活与生长有着显著影响,特别是沙埋深度超过其株高后,其存活率和高生长受到严重抑制,但和非沙生植物相比,差巴嘎蒿幼苗具有很强的耐沙埋能力,即使沙埋深度达到其株高的200%时仍有部分幼苗存活。随着沙埋深度的增加,差巴嘎蒿幼苗叶片含水量没有显著变化,但过氧化物歧化酶活力降低,过氧化物酶活性增强,过氧化氢酶活性变化不明显,脯氨酸含量增加,可溶性糖含量下降,丙二醛含量下降,膜透性增强。和水分、盐分胁迫不同,沙埋并未造成差巴嘎蒿幼苗的水分亏缺,沙埋胁迫下差巴嘎蒿幼苗死亡率增加、生长受到抑制的主要原因是沙埋导致植物光合面积下降,沙埋叶片无法进行正常呼吸和部分幼苗无法破土生长,但沙埋胁迫下脯氨酸含量的和过氧化物酶活性增强分别在渗透调节和保护细胞膜免受损伤中起到了关键作用。     

小叶锦鸡儿幼苗对沙埋的生态适应和生理响应

以中国半干旱地区固定、半固定沙地分布最广泛的灌木种之一小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)为对象,于2010～2011年在内蒙古科尔沁沙地测定了不同深度沙埋下其幼苗的存活率、株高、渗透调节物质含量、保护酶活性和膜透性变化,探讨小叶锦鸡儿对沙埋的生理响应特征。结果显示:(1)与对照相比,当沙埋深度为小叶锦鸡儿幼苗株高的25%～75%时,存活率差异不显著;当沙埋深度为50%～75%时其存活率增加,但株高明显下降,沙埋对其生长具有抑制作用;当沙埋达到其株高100%时幼苗全部死亡。(2)不同沙埋深度对小叶锦鸡儿幼苗叶片细胞膜透性无显著影响,对沙埋深度为其株高25%时,叶片含水量增加,MDA含量下降,POD活性增强,细胞膜未受到伤害;沙埋深度为其株高50%～75%时,叶片含水量下降,MDA含量增加,但SOD和POD对细胞膜起到了协同保护作用,细胞膜也未受到损伤;沙埋深度为株高25%～75%情况下,细胞膜未受到损伤,可溶性糖和脯氨酸含量变化不明显。研究认为:小叶锦鸡儿幼苗只能耐受部分沙埋,完全沙埋则会导致其幼苗全部死亡,沙埋胁迫下可溶性糖和脯氨酸等渗透调节物质含量反应迟缓可能是其耐沙埋能力较弱的主要生理原因之一。     

沙埋对沙米幼苗生长及生理过程的影响

2010-2011年在科尔沁沙地,研究了不同沙埋深度下沙米幼苗生长特性及其逆境生理指标的变化.结果表明: 沙米幼苗的耐沙埋能力较强,当埋深超过其株高后生长才会受到严重抑制,而埋深超过其株高1.66倍时仍有部分幼苗存活.当埋深未超过株高时,其幼苗丙二醛含量和膜透性的变化不显著;随着埋深进一步增加,其膜质过氧化加剧,细胞膜受损.沙埋胁迫下,沙米幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性及脯氨酸含量均显著增加,过氧化氢酶(CAT)活性和可溶性糖含量下降.沙埋使植株光合面积减少、细胞膜受损,导致沙米幼苗死亡率增加、生长受抑,但是SOD和POD活性的增强及脯氨酸含量的增加对于减轻沙埋危害将起到一定的作用.     

丛枝菌根真菌对盐胁迫下黄瓜幼苗渗透调节物质含量和抗氧化酶活性的影响

以盐敏感型黄瓜品种‘津春2号’为材料,研究了丛枝菌根真菌(AMF)对盐胁迫下黄瓜幼苗生长及叶片、根系中渗透调节物质含量和抗氧化酶活性的影响.结果表明:(1)在盐胁迫条件下,黄瓜幼苗生长受到明显抑制,其株高、地上部、地下部干鲜重均明显减小,同时体内可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸和MDA含量,以及O2(÷)产生速率和SOD、POD、CAT活性均比对照显著升高.(2)盐胁迫下接种AMF可显著促进黄瓜植株的生长,进一步提高黄瓜幼苗体内可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量及SOD、POD、CAT活性,而显著降低MDA含量和O2(÷)产生速率.研究表明,AMF可通过显著促进盐胁迫下黄瓜幼苗体内渗透调节物质积累和抗氧化酶活性提高,有效降低体内膜脂过氧化水平,从而缓解盐胁迫对植株的伤害,增强黄瓜幼苗对盐胁迫的耐性.     

Effect of Drought Stress on Lipid Peroxidation,Osmotic Adjustment and Antioxidant Enzyme Activity of Leaves and Roots of <Emphasis Type="Italic">Lycium ruthenicum</Emphasis> Murr. Seedling

Seedling stage is a critical period for survival and growth under drought stress. In the current study, we determined effects of drought stress on physiological and biochemical parameters of leaves and roots of Lycium ruthenicum Murr. seedling. The variables measured were lipid peroxidation (in terms of malondialdehyde (MDA) content), osmotic substances (free proline, soluble protein, and soluble sugar), and antioxidative enzymes (peroxidase (POD), superoxide dismutase (SOD), and catalase (CAT)). Free proline, soluble sugar, and MDA of leaves and roots increased with increasing stress level. Leaves displayed higher accumulations of free proline and MDA than roots. However, roots showed higher total soluble sugar than leaves. Under drought stress, soluble proteins in leaves and roots decreased initially and then increased. Meanwhile, measured proteins were higher in leaves. Under drought stress, SOD, POD, and CAT activities in leaves increased initially and then decreased but increased with increasing drought stress level in roots. Under drought the level of accumulation of osmotics was higher in the leaves than in the roots, while increased activity of antioxidant enzymes persisted in the stressed roots longer that in the leaves.