一氧化氮调控植物缺铁响应的研究进展

一氧化氮(nitric oxide,NO)是植物体内一种重要的信号分子,不仅对植物的生长发育具有重要的调控作用,而且在植物应答缺铁胁迫中同样扮演着关键角色。近年来,有关NO介导的植物缺铁响应调控机制研究取得了一系列重要进展。本文重点针对植物体内NO的合成及其信号转导途径在缺铁胁迫应答中的作用和NO与其他信号分子互作介导植物缺铁响应调控研究进行系统综述与展望,以加深NO在植物缺铁响应调控功能的认识。     

不同耐铝型杉木幼苗叶片抗氧化系统对铝胁迫的响应特征

为探讨铝胁迫对杉木抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环的影响,明确AsA-GSH循环在杉木耐铝性中的作用,以耐铝(YX26)和铝敏感型(YX5)杉木家系为材料,分析了铝胁迫对不同耐铝型杉木叶片氧化损伤、抗氧化酶活性和AsA-GSH循环系统的影响。结果表明:(1)铝胁迫显著增加杉木叶片丙二醛(MDA)含量,而且YX5叶片中MDA含量增幅显著大于YX26。(2)铝胁迫不同程度增加了2个杉木家系叶片过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和单脱氢抗坏血酸还原酶(MDAR)活性以及抗坏血酸(AsA)、脱氢抗坏血酸(DHA)、还原型谷胱甘肽(GSH)和氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量,而且除AsA含量外,铝胁迫下YX26中上述酶活性和非酶性抗氧化剂含量的增幅均大于YX5。(3)铝胁迫下YX5叶片中过氧化氢酶(CAT)和脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)的活性受到显著抑制,而YX26中这两个酶的活性却有所增加,且YX26中的DHAR活性显著高于对照。(4)铝胁迫抑制了2个杉木家系超氧化物歧化酶(SOD)活性,但YX26中SOD活性的降幅小于YX5。研究认为,铝胁迫下通过维持AsA-GSH循环酶活性和非酶性抗氧化系统的高效运转,增强自身活性氧清除能力是耐铝型杉木家系具有较强铝耐能力的生理基础。     

CO_2浓度升高对杉木幼苗生长及其光合特性和养分含量的影响

以杉木优良无性系‘洋061’幼苗为材料,设置常规CO_2浓度400μL·L~(-1)(对照组)和CO_2加富浓度800μL·L~(-1)(处理组)两个处理,研究CO_2浓度加富对杉木幼苗生长、根系形态特征、光合生理以及养分含量的影响,以明确杉木优良无性系对CO_2浓度升高的响应特征,为杉木苗木高效培育提供理论依据。结果表明:(1)CO_2加富能显著促进杉木幼苗生物量的积累和苗高的生长,并显著促进杉木根系生长,其根长、根系表面积、根系体积和根系直径分别较对照增加14.60%、28.26%、41.98%和14.70%。(2)CO_2加富能促进杉木叶片类胡萝卜素含量显著增加,使杉木叶片净光合速率(P_n)、胞间二氧化碳浓度(C_i)和水分利用效率(WUE)分别较对照显著提高51.03%、14.13%和151.20%,并使气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r)分别显著下降58.72%和44.00%。(3)CO_2加富使杉木叶片最大荧光(F_m)、可变荧光(F_v)、PSⅡ潜在光化学效率(F_v/F_o)、PSⅡ实际光化学效率(Φ_(PSⅡ))和光化学淬灭系数(qP)分别较对照显著增加11.48%、11.25%、6.33%、20.38%和30.34%,且不同处理间差异显著,非光化学淬灭系数(NPQ)较对照显著下降21.90%(P0.05),但对初始荧光(F_o)和PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)无显著影响(P0.05)。(4)CO_2加富处理显著增加植株钙元素的含量,并显著降低植株磷元素的含量。研究认为,短期CO_2加富处理可通过增加光合色素含量,提高叶片净光合速率和光能利用效率,进而增强叶片光合能力,同时促进根系生长,增强植物对养分吸收的能力,最终促进杉木幼苗的生长。     

氮素形态对杉木幼苗侧根生长和叶片光合特性的影响

以3月龄的杉木实生苗为试验材料,分析了不同氮素形态——硝态氮(NO₃^- N)、铵态氮(NH4⁺ N)和硝酸铵(NH₄NO₃)(氮素浓度均为3 mmol·L^-1)对杉木幼苗侧根生长、叶片光合气体交换参数和叶绿素荧光参数的影响,以揭示杉木幼苗对不同形态氮的偏好性,以及不同形态氮肥下杉木幼苗侧根生长和光合生理的响应特征,为杉木苗期氮肥管理提供理论依据。结果显示：(1)不同氮素形态对杉木幼苗地上部和侧根生物量具有显著影响,其中NH₄⁺ N处理下幼苗地上部和侧根生物量最大,NO₃^- N处理次之,而NH₄NO₃处理最小。(2)NH₄⁺ N和NO₃^- N处理下杉木幼苗总根长、根系总表面积和根系总体积均显著高于NH₄NO₃处理(P＜0.05),且NH₄⁺ N处理又显著高于NO₃^- N处理,但不同氮形态处理间侧根数量差异不显著。(3)NH₄⁺ N处理下杉木幼苗叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率明显高于NO₃^- N和NH₄NO₃处理,但NO₃^- N和NH₄NO₃处理之间无明显差异。(4)NH₄⁺ N处理下杉木叶片初始荧光强度低于NO₃^- N处理,而最大荧光强度、可变荧光强度和PSⅡ潜在活性却高于全硝氮和硝铵氮处理。上述结果表明,NH₄⁺ N处理不仅有利于杉木幼苗侧根生长发育,且其叶片具有较强的光合能力,较高的PSⅡ中心稳定性、光化学活性以及电子传递效率,从而更有利于植株生长。因此,从根系生长和光合特性来看,杉木幼苗对铵态氮具有偏好性。     

外源氮素调控C/N比对杉木林凋落叶细菌群落结构的影响

为探究不同C/N比对杉木凋落叶分解特性的影响,通过添加外源氮,采用分解袋法,分析林下植被保留和林下植被去除2种林分中不同C/N比值的杉木凋落叶分解300 d时细菌群落结构差异。研究显示：一定范围内,初始C/N比降低有利于杉木凋落叶分解和细菌群落多样性提升,过低的C/N比则具有抑制作用;相比于林下植被去除,林下植被保留管理措施更有利于杉木凋落叶的分解,且细菌群落多样性更高,但当初始C/N比值为20.3时,杉木凋落叶分解所受的抑制作用更为明显;在门水平上,变形菌门、放线菌门和浮霉菌门为杉木凋落叶中主要优势种群;在属水平上,慢生根瘤菌属、嗜酸栖热菌属和Singulisphaera属在杉木凋落叶中相对丰度较高;不同处理间的杉木凋落叶细菌群落结构具有显著差异,变形菌门、放线菌门和酸杆菌门等细菌门中的多类细菌相对丰度差异显著;在门分类水平上,杉木凋落叶C/N比值与主要细菌种群相对丰度的相关性最高,C/P比值与杉木凋落叶细菌群落结构变异的相关性最高;在属水平上,杉木凋落叶全碳含量、C/N比值和全钾含量与主要细菌种群相对丰度的相关性最高,全钾含量与杉木凋落叶细菌群落结构变异的相关性最高。结果表明初始C/N比的降低改变了杉木凋落叶细菌群落结构,进而作用于杉木凋落叶的分解。     

不同光质对杉木组培苗生根的影响及其机理初探北大核心CSCD

以杉木优良无性系‘洋020’组培苗为材料,比较不同光质组合处理对组培苗生根的影响,以筛选出最适宜杉木组培苗生根的光质配比;进一步以白光为对照,并结合生根率最低和最高的处理,分析不同处理间组培苗生长、光合色素含量、叶绿素荧光学参数、内源性激素含量及叶绿体超微结构的差异,以揭示不同光质组合介导的组培苗生根和生长的调控机理,为杉木组培苗工厂化生产提供理论依据。结果表明:(1)不同光质组合条件下,以红蓝光质组合处理(红∶蓝=3∶1)杉木组培苗的生根率最高(71.11%),较白光对照显著提高45.61%,而蓝光处理生根率最低(12.50%)。(2)红蓝光质组合处理组培苗生物量和株高均高于白光对照和蓝光处理,且不同处理间株高存在显著差异(P<0.05)。(3)与对照和蓝光处理相比,红蓝光质组合处理组培苗叶片的光合色素含量和PSⅡ潜在光化学效率F_(v)/F_(o)值均显著提高,暗示该处理叶片具有较强光源捕获能力和光能利用能力。(4)叶绿体超微结构观察显示,红蓝光质组合处理的组培苗叶绿体淀粉粒数量少,体积小,且叶绿体基质和基粒片层结构清晰,有利于同化产物输出。(5)红蓝光质组合处理的组培苗具有较高的生根率与其具有较高的生长素(IAA)、较低的细胞分裂素(CTK)含量以及较高的IAA/CTK比值有关,而具有较高的株高与其较高的赤霉素(GA)和IAA含量、较低的ABA含量以及较高IAA/ABA、GA/ABA比值有关。     

缓释肥对杉木容器苗生长、光合生理和养分积累的影响

为探索杉木容器苗生长、光合特性及养分积累对不同缓释肥用量的响应特征,该文通过设置6种不同缓释肥处理(0、200、400、800、1 000、1 200 g·m^-3),研究不同缓释肥用量对杉木幼苗生长、光合色素含量、叶绿素荧光特性和养分含量的影响,并结合隶属函数法对各生长和生理指标进行综合评价,以期筛选出适合杉木容器苗生长的施肥水平,为杉木优质苗木的高效培育提供参考。结果表明：(1)与对照相比,缓释肥处理可不同程度促进杉木幼苗苗高、地径生长及植株总生物量的积累。(2)与对照相比,缓释肥处理可显著增加杉木叶片叶绿素和类胡萝卜素含量,提高叶片最大荧光(F_m)、可变荧光(F_v)、PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ潜在光化学效率(F_v/F_o)和实际量子产量(QY)值。(3)缓释肥处理可不同程度促进杉木幼苗养分的积累,其中锰、铁和锌积累量变化最显著。(4)隶属函数法分析结果表明,当缓释肥用量为1 000 g·m^-3时...     

铁对缺磷和铝毒耦合胁迫下杉木耐铝性的影响

为探究酸性土壤中铁与缺磷和铝毒耦合胁迫的互作关系及其对杉木耐铝性的影响,以杉木优良基因型YX11实生苗为材料,采用控制条件下沙培试验方法,设置对照(CK)、铝胁迫(Al)、缺磷和铝毒耦合胁迫(-P+Al)、缺磷和铝毒耦合胁迫下缺铁处理(-P+Al-Fe),研究缺磷和铝毒耦合胁迫下,外源供铁对杉木幼苗生长、光合生理、植株铝和铁含量、叶片抗性生理的影响。结果表明:(1)Al胁迫处理能显著抑制杉木幼苗生长,-P+Al处理进一步加剧Al诱导的生长受抑,而-P+Al-Fe处理则能显著缓解-P+Al处理引起的生长受抑程度。(2)杉木叶片光合色素含量,叶绿素荧光参数最大荧光(F_(m))、可变荧光(F_(v))、PSⅡ潜在光化学活性(F_(v)/F_(o))、PSⅡ最大光化学效率(F_(v)/F_(m))、光化学淬灭系数(qP)和实际最大量子产额(QY)以及叶片净光合速率在不同胁迫处理下均较CK出现不同程度下降,但-P+Al处理的降幅显著大于-P+Al-Fe处理。(3)杉木叶片SOD、POD、CAT和APX等抗氧化酶活性在不同胁迫处理下均比CK显著增加,但-P+Al处理各抗氧化酶活性增幅显著低于-P+Al-Fe处理,从而导致-P+Al处理叶片形成更多过氧化氢,积累大量丙二醛。(4)杉木根和叶片铝含量在不同胁迫处理下均比CK显著增加,但根和叶片中铝含量在-P+Al-Fe和-P+Al处理间无显著差异,而-P+Al处理根和叶片中铁含量显著高于-P+Al-Fe处理。研究发现,在缺磷和铝毒耦合胁迫下,与缺铁相比,正常供铁能显著促进铁在杉木植株体内的积累,抑制其抗氧化酶活性的增强,促进过氧化氢大量积累,造成光合色素降解,同时对质膜和光合反应中心造成不可逆损伤,显著降低光合效率,加剧铝毒诱导的杉木生长受抑程度。     

不同林分密度杉木林养分积累与垂直空间分配

在对1800、3000和4500株hm-23种密度杉木林生长调查及生物量测定的基础上,测定3种密度杉木林各组分养分含量和养分积累量,研究其地上部分养分积累量的垂直空间分配,为杉木林高效培育提供科学依据.结果 表明:1800、3000和4500株·hm-2杉木林养分积累总量分别为1311.57、2531.55和2307....