茉莉酸甲酯和水杨酸对丹参幼苗中蔗糖代谢和酚酸类物质积累的影响

以丹参幼苗为材料,研究了茉莉酸甲酯(MeJA)和水杨酸(SA)对其地上地下部分蔗糖代谢和根系中酚酸类物质积累的影响.结果显示:(1)外源施用MeJA能够显著增强幼苗叶片和根中酸性蔗糖转化酶活性,促进蔗糖降解,减少根系中蔗糖含量;同时根中丹参素(来源于酪氨酸-衍生物支路)、原儿茶酸(类苯丙烷支路的中间产物)、咖啡酸(来源于类苯丙烷支路)、迷迭香酸(来源于类苯丙烷支路和酪氨酸-衍生物支路)、丹酚酸B(丹参素、咖啡酸、迷迭香酸的衍生物)以及总酚酸含量均显著增加.(2)外施SA可显著降低幼苗叶片和根中酸性蔗糖转化酶活性及叶片中性蔗糖转化酶活性,抑制蔗糖降解,显著增加地上部分蔗糖含量,根中蔗糖含量和对照相比差异不显著;同时根中丹参素含量减少,但原儿茶酸、咖啡酸以及迷迭香酸含量增加,丹酚酸B和总酚酸类物质含量与对照相比差异不显著.因此推测,植物中蔗糖代谢影响丹参素合成的酪氨酸-衍生物支路,而不影响原儿茶酸、咖啡酸及迷迭香酸等合成的类苯丙烷支路.     

干旱胁迫对紫花苜蓿黄酮类化合物含量及其合成途径关键酶活性的影响

以3个紫花苜蓿(Medicago sativa)品种为试验材料,利用不同浓度(0、5%、10%、15％、20%、25%)的PEG 6000溶液模拟干旱胁迫,探究干旱胁迫对不同品种紫花苜蓿黄酮类化合物合成上游3个关键酶活性以及黄酮类化合物含量的影响。结果表明：(1)随着PEG 6000胁迫浓度的增加,3种紫花苜蓿叶片中PAL(苯丙氨酸解氨酶)、C4H(肉桂酸 4 羟基化酶)和4CL(4 香豆酸辅酶A连接酶)活性均呈先升高后降低的趋势,但不同酶类之间响应存在差异,即PAL活性在10% PEG 6000胁迫浓度下最高,C4H和4CL活性则在15% PEG 6000胁迫浓度下最高,且均显著高于相应对照。(2)3种紫花苜蓿植株地上部总黄酮含量和8种黄酮类化合物含量均随着PEG 6000胁迫浓度的增加呈先上升后下降的趋势,且均在10%~15% PEG 6000胁迫浓度时达到最高值,并显著高于相应对照。(3)各品种紫花苜蓿叶片黄酮类化合物含量与其关键酶活性呈不同程度的相关性,即紫花苜蓿黄酮类化合物合成途径上游3个关键酶活性与其地上部黄酮类化合物含量存在密切的关系。研究认为,不同程度的干旱胁迫可以通过促进黄酮类化合物合成途径上游关键酶活性的变化来调节紫花苜蓿植株中黄酮类化合物的合成,且适度干旱胁迫能显著促进相关酶活性增强和黄酮类化合物含量增加。     

C3和C4植物光合途径的适应性变化和进化

 高等植物大多为C₃植物, C₄植物和景天酸代谢(Crassulacean acid metabolism, CAM)植物是由C₃植物进化而来的。C₄途径的多源进化表明, 光合途径由C₃途径向C₄途径的转变相对简单。该文分析研究了植物光合途径的进化前景, 指出C₄植物是从C₃植物进化而来的高光效种类, 且地质时期以来降低的大气CO₂浓度和升高的大气温度以及干旱和盐渍化是C₄途径进化的外部动力。C₃植物的C₄途径的发现说明植物的光合途径并非是一成不变的, C₃和C₄植物的光合特征具有极大的可塑性, 某些环境的变化会引起植物光合途径在C₃和C₄途径之间转变。C₃植物具有的C₄途径是环境调控的产物, 是对逆境的适应性进化结果, 因而光合途径的转变也适用于干旱地区植被的适应性生存机理研究。该文还利用国外最新的C₄光合进化模型介绍了植物在进化C₄途径中所经历的7个重要时期(从分子基础到形态基础、结构基础, 再到物质代谢水平、光合酶活水平, 直到C3和C4途径协调运转时期, 最后达到形态与功能最优化阶段), 并结合全球气候变化的特点对国内外相关领域的研究进行了分析, 总结了植物光合途径的适应性转变和进化的研究成果, 为今后的相关工作提出建议。     

有限供水对夏玉米产量及其水分利用效率的影响

在人工控制水分的测试坑条件下,对玉米全生育期的研究表明;随供水量减少则根系耗水深度明显加深,土壤各层次含水量变化较大。当供水量从适宜供水下降到中度亏缺供水时,则耗水深度由８０ｃｍ增加到１２０ｃｍ;在各生育期蒸腾速率,光合速率及产量和水分利用效率均随供水量的下降而下降;研究单叶水分利用效率表明：顶层第二叶在各叶层中最高;其日变化是９：００－１１：００时单叶ＷＵＥ最高。     

渭北旱地不同玉米品种苗期抗旱适应性的研究

选用５个玉米品种在渭北旱地条件下对苗期进行了抗旱适应性研究,从形态和水分生理两方面着手．观察研究了叶卷曲、基叶衰老、干物质累积、根部形态、含糖量、电阻值及蒸腾强度等多项指标;并综合分析得出在水分亏缺条件下抗旱适应性强弱依次为：正交陕单９号、反交陕单９号＞丹玉１３,掖单１３＞陕单８４１０。     

关于茚三酮法测定脯氨酸含量中脯氨酸与茚三酮反应之探讨

测定脯氨酸含量的方法通常用磺基水杨酸或酒精提取再与酸性茚三酮反应生成稳定的红色产物,然后于波长520 nm处比色,通过标准曲线或回归方程计算脯氨酸的含量.关于其测定原理,一些植物生理学实验指导明确指出:"在酸性条件下,脯氨酸和茚三酮反应生成稳定的红色产物,用比色法于520 nm波长下测定脯氨酸的含量."[1,2]然而,在各种生物化学教科书[3～6]中描述氨基酸茚三酮反应时,则为:"在弱酸性条件下,2个亚氨基酸--脯氨酸和羟脯氨酸与茚三酮反应并不释放NH3,而直接生成黄色化合物,其结构式如图1,最大光吸收在440 nm."为了对两种教材中不同的说法进行比较,我们查阅了各种文献,设计一些试验并进行了验证.     

高等植物对环境胁迫的适应与其胁迫信号的转导

高等植物适应环境胁迫有多种水平与尺度的生理与生化方式,但其本质却是分子水平的基因时空表达与调控,它又受到胁迫信号转导途径的多重调控与影响。环境胁迫的主要形式是冷害、干旱、盐碱胁迫与UV-B辐射等,而它们又是影响高等植物生长、发育、繁殖等重要过程的生态因子,同时也是作物高效生产必需重视的因素,对其与植物相互作用的分子机理的认识有重要理论意义与实践意义。从细胞与组织和器官水平获得的分子生物学规律,只有应用到个体,群体,及生态系统中才会更有生命力。如何将这些数据资料成为宝贵的永续资源是21世纪植物系统生物学面临的主要挑战之一。主要从农业生态环境角度阐述环境胁迫信号转导的分子生物学作用方式,新进展资料的整合并建立起它们的可能联系及本领域中存在的相关问题和可能的解决途径,为高效的农业生态可持续发展提供分子生物学方面的理论基础。     

玉米根系形态性状和空间分布对水分利用效率的调控

玉米根系形态性状(总根长、根系表面积和根系干物质重)与植物整体水分利用效率间具有显著或极显著的相关性,回归曲线趋势基本相同,均呈二次曲线关系,只是相关系数不同。说明从提高水分利用效率来说,根系需要维持适宜的大小。其中根长对水分利用效率的贡献是第一位的,而根系干物质重的贡献最小,根系表面积介于二者之间。从空间分布来说,玉米每层节根数、节根长度和直径在父母本和杂交种间也具有显著或极显著的差异。与中下层根量相比,母本与不抗旱的父本处于上层干土中的根系数量明显较多,且根系直径大,吸水困难。而杂交种在干旱条件下上层根重和数量维持不变,或略高于不抗旱品种,但中层和下层根系数量和长度明显高于不抗旱品种,且根系直径小于不抗旱品种,这样从多的有效根系数量和低的吸水阻力两方面保证了水分的吸收,从而使其产量和水分利用效率均最高,说明通过根系形态特性和空间分布的优化能够调节作物整体的水分利用效率。     

黄土丘陵区不同立地条件下猪毛蒿种内、种间竞争

猪毛蒿(Artemisia scoparia)通常是黄土丘陵区撂荒演替前期群落优势种,在无人为干扰的情况下,猪毛蒿群落通常会向冰草(Agropyron cristatum)群落或阿尔泰狗娃花(Heteropappus altaicus)群落,或长芒草(Stipa bungeana)群落等演替。该文通过河阶地和梁峁阴坡中猪毛蒿生长特征的调查和种内、种间竞争田间试验,从植物竞争角度对猪毛蒿群落的演替机制给予了解释。结果表明:1)两类样地中猪毛蒿的生长都趋于小型化,有少数大个体和多数小个体,都存在异速生长现象,说明两类样地存在竞争,且对猪毛蒿的生长形态具有塑造作用; 2)由于单位地上生物量竞争效应排除了立地条件和个体大小的影响,因而比总竞争效应更能说明种对间的相对竞争能力。梁峁阴坡地和一、二级河阶地三种立地条件下,7种测试植物中对猪毛蒿的相对竞争能力以演替后期多年生植物较高,而演替前期一年生植物较低,说明演替后期种对前期种的竞争抑制是演替驱动力之一; 3)以各测试植物对猪毛蒿单位重量竞争抑制程度平均值来看,以梁峁阴坡地最大,二级河阶地次之,一级河阶地最小,说明立地条件越差,土壤资源可利用水平越低,竞争越激烈; 4)一级河阶地和梁峁阴坡地各测试植物对猪毛蒿的竞争等级发生了显著变化,说明环境条件差别较大时,植物的竞争等级会发生变化。     

不同土壤水分下刺槐和油松的生理特征

在适宜土壤水分(70%θf)、中度干旱(55%θf)和严重干旱(40%θf)3种土壤水分条件下研究了黄土高原常见造林树种刺槐(Robinia pseudoacacia L.)和油松(Pinus tabulaeformis Carr.)的生长及水分利用特性.结果表明:干旱胁迫使2树种的成活率、干物质累积和光合速率均显著下降.在适宜水分下刺槐的单叶水分利用率(WUE)最高,严重干旱下最低.刺槐和油松的枝条快速生长期主要集中在3-6月,在中度干旱条件,2个树种均可良好生长;在严重干旱下2个树种的生长均受到显著抑制,但刺槐受影响较大,油松受影响较小.在3种土壤水分条件下刺槐耗水量、生物量及水分利用率均显著高于油松.2树种在中度干旱下的总WUE最高,严重干旱下最低.刺槐属于高耗水树种,油松属于低耗水树种,油松的耐旱性强于刺槐.研究结果表明,刺槐在黄土高原缺水地区不适宜大面积栽植,只能用于水分条件较好的立地条件下造林.油松应尽可能在含水量较高的阴坡或沟坡地带造林.