络合型含铁材料对砷胁迫下水稻生理生化特性及砷累积的影响

土壤重金属与农产品质量息息相关.本研究通过设置砷胁迫条件下水稻种植盆栽试验,分析络合型含铁材料不同施用时期和不同施用量对水稻SPAD值、抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性以及水稻砷吸收、累积的影响.结果表明,砷胁迫对水稻SOD、POD、CAT活性有着不同程度的抑制作用,添加络合型含铁材料可以降低水稻MDA含量,缓解砷对水稻光合作用和SOD、POD、CAT活性的抑制;同时能减少水稻对土壤砷的吸收和累积.与移栽前添加络合型含铁材料相比,选择水稻孕穗期前添加络合型含铁材料,水稻砷吸收的抑制效果较好;水稻植株地上部砷含量与络合型含铁材料的添加浓度呈显著负相关,孕穗期前添加0.2 g·kg-1络合型含铁材料对水稻植株砷的吸收抑制效果最好,水稻植株地上部砷含量降低59.22%.     

氮添加和水分胁迫对红松、水曲柳幼苗生物量分配的影响

氮沉降和暖干化是我国东北地区面临的主要生态问题,它将对森林生态系统产生怎样的影响一直是生态学研究的热点.本研究以东北温带阔叶红松林中2个关键树种——红松和水曲柳为研究对象,探讨水分胁迫和氮(N)添加对其幼苗短期(55周)生长的影响.结果表明: 红松与水曲柳幼苗生长对N添加和水分胁迫的响应有明显差异.红松对水分胁迫更加敏感,在处理早期(10周)水分胁迫降低了红松幼苗叶生物量,提高了根生物量;N添加只在水分胁迫发生时显著减少了红松根和植株总生物量.水曲柳对N添加的反应更加敏感,氮添加迅速增加了水曲柳茎、根和总生物量;而只有持续的水分胁迫才对水曲柳的茎、根和总生物量有显著影响.红松和水曲柳在持续水分胁迫和N添加处理下,叶、根生物量占比和地上、地下生物量之比都趋于维持一个稳定值,说明两个树种都有很强的自我调节能力.以上结果说明,在未来干旱条件下,红松采取的是“积极”的调整策略,而水曲柳则是“被动”的适应策略,因而相比较而言,红松存活和适应能力可能更强;而在N沉降增加的环境下,水曲柳受益会更大.这些结果可为预测未来东北温带森林群落演替动态提供参考.     

镉胁迫对紫花苜蓿幼苗生理特性和镉富集的影响

以"甘农三号"紫花苜蓿幼苗为材料,在水培条件下,探究了在10 d内不同浓度(0～2.0 mmol·L^-1)镉(Cd)胁迫对其根长、茎长、生物量、叶绿素和丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性、Cd富集及其亚细胞分布的影响。结果表明:低浓度(0.125 mmol·L^-1) Cd能促进幼苗根和茎的生长,增加叶片叶绿素含量,较高浓度(0.5～2.0 mmol·L^-1) Cd显著抑制幼苗根和茎的生长,叶绿素及生物量显著降低; Cd胁迫使MDA含量显著增加,而SOD和POD活性显著增强,其中Cd胁迫浓度为0.5mmol·L^-1时,SOD和POD活性达到最大值,这可能是植物对环境胁迫的一种应激保护反应; Cd在各亚细胞组分中的含量依次为细胞壁>细胞质>线粒体>叶绿体,且均随Cd胁迫浓度的升高而增加。当Cd胁迫浓度为0.125 mmol·L^-1时,水培10 d的紫花苜蓿幼苗单株地上部对Cd的净化率最高可达0.214%,而整盆植株在单位体积内对Cd的净化率最高可达15.5%;当Cd胁迫浓度为2.0 mmol·L^-1时,紫花苜蓿幼苗地上部Cd含量达89.36μg·g-1。这些结果表明紫花苜蓿对Cd具有很强的富集能力,虽未达到Cd超富集植物的临界标准,但从植株生物量、耐Cd能力、富集Cd量及对Cd的净化率等方面综合考虑,紫花苜蓿在Cd污染土壤的植物修复中具备良好的应用价值。     

尾巨桉DH3229幼苗对硝普钠-酸铝互作的响应

该研究以广西林业科学研究院提供的尾巨桉DH3229幼苗为材料,以分析纯AlCl3·6H2O为铝(Al)的供体,以硝普钠(SNP)为一氧化氮(NO)的供体,设置3个SNP浓度(0、10、500μmol·L~(-1))和2个Al水平(0、5 mmol·L~(-1)),每5 d浇一次含不同浓度Al和SNP的营养液,持续20周,分析Al胁迫对幼苗生长生理特性的影响,并探讨不同浓度外源SNP施加对植物Al毒害有无缓解作用及其缓解机理。结果表明:Al施加能显著降低尾巨桉DH3229幼苗的生物量、叶片叶绿素a、总叶绿素含量、叶绿素a/b值和可溶性糖含量;Al胁迫显著增加幼苗相对电导率、MDA、SOD、游离脯氨酸含量。外源施加适量(10μmol·L~(-1))的SNP能使Al胁迫下桉树幼苗根和叶等生物量、叶片叶绿素含量以及Chl a/b显著提高,同时降低其相对电导率、MDA含量和游离脯氨酸含量。可见,SNP具有双重性,适量SNP施加可有效缓解Al对桉树生长的胁迫,高浓度(500μmol·L~(-1)) SNP则产生硝化胁迫从而抑制桉树的生长。     

三种常绿阔叶树光系统Ⅱ在低温胁迫下的光抑制及恢复

冬季低温胁迫对亚热带常绿阔叶树光合活性的主要影响之一,体现在光合机构的低温光抑制。为了阐明冬季低温胁迫下常绿阔叶树光系统Ⅱ的光抑制程度及光保护机制,该文研究了冬季自然低温胁迫(零下低温冻害和零上低温寒害)对红叶石楠、枇杷和猴樟三种亚热带常绿阔叶树光合机构光系统Ⅱ(PSⅡ)光抑制的影响以及春季气温回暖后的恢复情况。结果表明:冻害和寒害低温胁迫使猴樟的PSⅡ活性显著降低,PSⅡ受到较严重的光抑制,低温胁迫解除后PSⅡ活性未能完全恢复。红叶石楠PSⅡ活性下降程度和光抑制程度最轻,春季PSⅡ活性显著上升,光抑制显著下降。枇杷PSⅡ活性和光抑制程度介于猴樟和红叶石楠之间。低温胁迫下红叶石楠的非光化学猝灭(NPQ)接近常温水平; 枇杷的NPQ略有降低,春季恢复正常; 猴樟NPQ最低,春季低温解除后仍不能完全恢复。此外,三种常绿阔叶树在冬季低温胁迫和春季恢复时期的NPQ与PSⅡ的光抑制程度存在显著的负相关关系。综合以上结果分析表明,冬季低温对红叶石楠PSⅡ影响不大,对枇杷有一定影响但春季气温回暖后可以及时恢复,对猴樟PSⅡ有显著的光抑制且恢复过程较慢,同时NPQ对保护常绿阔叶树PSⅡ免受冬季低温光抑制有重要的贡献。     

中国产桫椤类配子体在不同基质胁迫下的形态畸变多样性研究

为了明确土壤污染对中国产桫椤科植物的生殖影响,以探讨中国桫椤类乃至其他濒危蕨类濒危的内在原因。该研究以中国产9种桫椤植物为材料,采用各植物原产地地表土壤培养孢子至配子体成熟,全程比较观察配子体畸变类型,统计畸变率;并分别取3个属的代表种笔筒树、大叶黑桫椤和中华桫椤的孢子,以MS培养基为对照,分别用5mg·kg^-1Pb^2+和1mg·kg^-1Cd^2+单因素胁迫培养配子体,比较观察各组的配子体形态畸变类型,统计畸变率。结果表明:(1)中国产桫椤类9种植物配子体培养过程中共出现17种形态畸变类型,其中4种为分化畸变,7种为假根畸变,4种为细胞畸变,2种为性器畸变。(2)不同培养基——对照组(MS培养基)、原产地土壤、Cd^2+胁迫、Pb^2+胁迫对中国产桫椤科9种植物配子体的平均畸变比例分别是2.28%、12.61%、31.58%和33.58%。(3)9种桫椤的配子体畸变类型及其畸变率均与培养基的胁迫程度呈正相关关系,其配子体发育都受到了产地土壤污染的严重伤害。(4)3种桫椤属植物配子体对土壤环境胁迫的耐受力强弱为黑桫椤属>白桫椤属>桫椤属。(5)桫椤科配子体的形态畸变多样性与胁迫条件之间具有稳定的对应关系。     

菊芋HtCCR1基因的克隆与表达分析

肉桂酰辅酶A还原酶(cinnamoyl-CoA reductase,CCR)是木质素合成代谢的关键酶。该研究以菊芋(Helianthus tuberosus L.)‘廊芋8号’为材料,克隆到1个菊芋的CCR基因,命名为HtCCR1(GenBank登录号为MN205540),其开放阅读框(ORF)长975bp,编码324个氨基酸,其中含有FR_SDR_e保守结构域。系统进化分析表明,HtCCR1与向日葵CCR蛋白(XP_021989763.1)共聚于一支,二者亲缘关系最近。实时定量PCR分析表明,HtCCR1基因在菊芋茎和叶中的表达量显著高于在根和块茎中;盐(150mmol·L-1 NaCl)胁迫处理6、12和24h后,处理组HtCCR1基因的表达量均显著高于对照组;干旱(20%PEG6000)胁迫6和12h后,处理组HtCCR1基因的表达较对照组均显著上调。成功构建pET-28a-HtCCR1原核表达载体,转化大肠杆菌BL21(DE3)并诱导出了符合预期大小的蛋白,表明HtCCR1重组蛋白已成功表达。该研究结果为进一步研究HtCCR1基因的功能及利用基因工程手段调节菊芋中木质素的生物合成奠定了基础。     

胞外ATP对AlCl3诱导的细胞死亡过程中胞内H2O2和Ca2+水平的影响及其生理机制分析

该实验以烟草悬浮细胞 BY 2 为材料,在烟草悬浮细胞中分别加入0.05、0.10、0.15、0.20 mmol·L^-1AlCl₃,以等体积去离子水处理的悬浮细胞液为对照,并依据前述实验结果选择0.15 mmol·L^-1 AlCl₃,分别添加5 mmol·L^-1 DMTU(H₂O₂ 抑制剂)、20 μmol·L^-1CaCl₂、15 μmol·L^-1 LaCl₃(Ca²⁺通道抑制剂)和50 μmol·L^-1 ATP设计多项处理,分析胞外ATP(eATP)对铝离子(Al³⁺)胁迫引起的植物细胞死亡及其胞内H₂O₂、Ca²⁺的影响,以揭示Al³⁺胁迫下植物调节细胞死亡的可能机制,进一步扩展对eATP功能的认知。结果显示：(1)随着 AlCl₃ 胁迫浓度的提高,细胞死亡水平和胞内H₂O₂水平上升,而胞内Ca²⁺和eATP水平则逐渐降低。(2)外援施加H₂O₂抑制剂 DMTU(二甲基硫脲)和Ca²⁺能够有效缓解AlCl₃诱导的细胞死亡水平的上升;而Ca²⁺通道抑制剂LaCl₃(三氯化镧)则加剧了AlCl₃胁迫下的细胞死亡。(3)在AlCl₃胁迫下对细胞添加外源ATP,能够缓解AlCl₃胁迫下胞内H₂O₂水平上升和Ca²⁺水平下降的同时,并显著降低AlCl₃胁迫导致的细胞死亡。研究表明, Al³⁺以剂量依赖的模式提升细胞死亡和细胞内H₂O₂的水平并降低胞内Ca²⁺和eATP水平,AlCl₃诱导的细胞死亡受到H₂O₂和Ca²⁺水平变化的调节,eATP可以通过调节H₂O₂与Ca²⁺水平缓解AlCl₃诱导的细胞死亡。推测Al³⁺胁迫可能通过抑制钙离子通道而破坏了细胞内H₂O₂和Ca²⁺之间的协同关系,外源ATP对Al³⁺诱导H₂O₂上升的缓解作用可能是由于其提升了细胞的抗氧化能力。