毛白杨幼苗叶片生长及其光合参数和硼转运蛋白基因对高硼胁迫的响应

该研究采用毛白杨(Populus tomentosa)为试验材料,分析了温室条件下沙培幼苗对短期高硼胁迫(1、5、10 mmol/L硼酸)下的叶片生长、光合参数和硼转运蛋白的响应特征。结果显示:(1)与对照(0.05 mmol/L硼酸)相比,1 mmol/L硼酸处理导致毛白杨幼苗叶片叶绿素荧光参数上调,活性氧含量上升,树苗基部叶片出现少量黑色坏死斑;5 mmol/L硼酸胁迫下,叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率下调,胞间二氧化碳浓度上升,叶绿素荧光参数和过氧化氢含量进一步上调,超氧阴离子含量较1 mmol/L硼酸胁迫时下调但仍然高于对照,除顶部叶片之外的其他叶片上出现大量坏死斑;10 mmol/L硼酸胁迫下,气体交换参数、叶绿素荧光参数和活性氧含量与5 mmol/L硼酸胁迫时相似,所有叶片均在平行于次级叶脉的方向出现呈带状分布的坏死斑。(2)毛白杨幼苗根和茎硼含量在硼胁迫条件下与对照相比变化幅度较小,而叶片硼含量在5 mmol/L和10 mmol/L硼酸胁迫下比对照显著上升,此时硼转移系数和生物富集系数均维持较高的水平。(3)硼转运蛋白(BOR)基因家族成员中PtoBOR4和PtoBOR8在根中的表达水平随着外界硼浓度的增加呈先上升后下降的趋势;在茎中,PtoBOR3基因下调表达,PtoBOR5上调表达;在叶片中,PtoBOR4表达先上升后下降,而PtoBOR7和PtoBOR8上调表达。研究表明,毛白杨幼苗叶片叶绿素荧光参数、活性氧、气体交换参数及硼转运蛋白基因家族表达对高硼胁迫较为敏感,硼胁迫症状在较短的时间内在叶片上以坏死斑的形式出现,可能与其较强的控制根系硼浓度的能力和向地上部分迅速运输硼的能力有关。     

Physiological responses of two poplar species to high boron stress

 近年来国外学者发现杨树(Populus spp.)对硼表现出很强的富集能力和极强的耐受能力, 但其耐硼胁迫的生理机制和种间差异仍不清楚。该研究通过两年的硼梯度控制试验, 探讨了硼胁迫对欧洲黑杨杂交种俄罗斯杨(Populus russkii)和银白杨变种新疆杨(P. bolleca)的生长和生理指标的影响。结果表明, 新疆杨的耐高硼能力高于俄罗斯杨, 其高硼伤害阈值(EC10)为35 mg·kg^–1, 俄罗斯杨为19 mg·kg^–1。两种杨树的过氧化氢酶(CAT)和愈创木酚过氧化物酶(Gu-POD)活性随硼浓度升高而升高, 超过EC10后显著下降。尽管两种杨树的叶绿素含量和光化学效率在硼胁迫下降低, 但抗硼胁迫能力较强的新疆杨仍然保持了较高的叶绿素a/b值和热耗散能力(非光化学淬灭升高), 因此有效地保护了该树种的光合能力。两种杨树的可溶性糖含量随硼胁迫加重而适应性升高, 以维持其抗渗透能力, 但其叶片可溶性蛋白含量仅在中低强度的硼胁迫条件下有所升高。该研究明确了两个富集硼的杨树种对高硼胁迫的生理响应及其种间差异。     

俄罗斯杨水培苗对硼胁迫的生长和生理响应

该研究采用水培试验,分析了俄罗斯杨(Populus russkii)对短期硼胁迫(1、5、10mmol/L硼酸)的生长和生理响应特征,探明其对硼胁迫的耐受范围,初步揭示其耐硼的生理基础。结果显示:(1)与对照相比,1mmol/L硼酸处理俄罗斯杨水培苗的生长情况更优,叶片光合色素含量和净光合速率显著上升,SOD和APX活性及抗坏血酸含量显著上调。(2)5mmol/L硼酸处理幼苗有轻微胁迫受害症状,叶片褪绿变黄,叶绿素b含量比对照显著上升,而Chla/Chlb比值显著下降,其SOD和APX活性显著上调。(3)10mmol/L硼酸处理幼苗表现出严重毒害症状,叶片发黄、茎尖和根尖生长受抑制;叶片PSⅡ原初光能转换效率(F_v/F_m)和Chla/Chlb比值比对照显著下降;其叶片MDA含量、POD活性、抗坏血酸含量以及游离脯氨酸和可溶性糖含量均比对照显著上升。研究表明,在不同浓度硼酸短期胁迫下,俄罗斯杨水培苗能通过上调抗氧化酶活性和抗氧化物质、渗透调节物质含量来有效清除体内胁迫产生的活性氧,减轻膜脂过氧化伤害,使其在低于5mmol/L硼酸胁迫环境下正常生长,表现出较强的耐硼性。