镧胁迫下外源H2O2对裸燕麦幼苗叶绿素荧光参数和光合碳同化酶活性的影响

稀土污染已成为制约农业发展的一种重要因素,为探讨外源过氧化氢(H_2O_2)缓解裸燕麦镧(La)胁迫伤害的光合生理机制,以‘白燕7号’裸燕麦幼苗为材料,采用砂培方法,研究了5 mmol/L H_2O_2喷施预处理对1.20 mmol/L La~(3+)胁迫下裸燕麦幼苗生长、叶片叶绿素荧光参数和碳同化关键酶活性的影响。结果表明:La胁迫下,H_2O_2预处理的裸燕麦幼苗根长、株高和生长量的降幅及叶片叶黄素循环脱环氧化状态(A+Z)/(V+A+Z)显著下降,PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(Φ_(PSⅡ))、光化学猝灭系数(qP)和吸收光能用于光化学反应的份额(P)显著提高,PSⅡ非光化学猝灭系数(NPQ)、调节性能量耗散Y(NPQ)、非调节性能量耗散Y(NO)、吸收光能用于天线热耗散的份额(D)、PSⅡ反应中心非光化学耗散的份额(E_x)和双光系统间激发能分配不平衡偏离系数(β/α-1)明显降低,同时1, 5-二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)、1, 7-二磷酸景天庚酮糖酯酶(SBPase)和1, 6-二磷酸果糖醛缩酶(FBAase)活性显著提高,但转酮醇酶(TKase)活性无显著变化。表明外源H_2O_2能够通过提高PSⅡ光化学效率和碳同化关键酶活性而非依赖叶黄素循环的热耗散来减轻La胁迫导致的光抑制,从而缓解La胁迫幼苗生长的受抑程度,增强裸燕麦对La胁迫的适应性。     

外源H2O2对盐碱混合胁迫下裸燕麦幼苗生长和抗性生理的影响

为探讨信号分子过氧化氢（H₂O₂）增强裸燕麦盐碱耐性的作用及其生理机制,以裸燕麦品种‘定莜6号’为材料,在日光温室内用珍珠岩培养幼苗至三叶一心期时叶面喷施0.01 mmol·L^-1 H₂O₂的同时根部浇灌75 mmol·L^-1盐碱混合溶液（NaCl：Na₂SO₄：NaHCO₃：Na₂CO₃=12：8：9：1）或添加H₂O₂淬灭剂二甲基硫脲（DMTU）,研究对幼苗生长及叶片光合色素含量、活性氧代谢和渗透调节物质积累的影响。结果表明：喷施H₂O₂能够缓解盐碱混合胁迫对裸燕麦幼苗生长的抑制,提高幼苗根长、株高和植株干重及叶片叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素含量和超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶活性,降低超氧阴离子、H₂O₂、丙二醛、抗坏血酸、谷胱甘肽和游离氨基酸含量,促进抗氧化物质类黄酮、总酚和原花青素及渗透调节物质可溶性蛋白质、可溶性糖和脯氨酸积累。添加DMTU部分或完全逆转了H₂O₂的上述作用。采用隶属函数综合评价显示,喷施H₂O₂提高了盐碱混合胁迫下裸燕麦幼苗的综合评价值D,添加DMTU完全逆转了H₂O₂对D值的提升作用。表明外源H₂O₂通过参与活性氧代谢和渗透调节物质积累等生理代谢调控缓解盐碱混合胁迫诱导的氧化伤害和生长抑制,从而提高裸燕麦对盐碱胁迫的适应能力。     

基于核糖体ITS区和28S rRNA D2～D3区的短体线虫系统发育研究

短体线虫又称根腐线虫,是世界分布最为广泛和最具破坏性的迁徙性植物内寄生线虫之一.本研究根据214条核糖体ITS序列,218条核糖体28S大亚基D2～D3序列,应用MEGA 4.0软件,通过邻接法(NJ)构建了短体线虫的系统发育树.结果发现,2个系统树在整体上大致相似,仅在小的分支上存在差异.基于ITS序列的系统树将25种短体线虫至少分为8组,相应的基于D2～D3序列的系统树将23种短体线虫至少分为7组.其中,有3个大组内部的系统发育关系比较清晰.根据本研究的系统发育分析仍然无法从总体上确定短体线虫种间的系统发育关系.     

外源NO对NaHCO3胁迫下黑麦草幼苗光合生理响应的调节

采用营养液砂培方法,研究了外源一氧化氮(NO)对100 mmol/L NaHCO3胁迫下黑麦草幼苗叶片叶绿素含量、光合气体交换和叶绿素荧光参数、光能分配及叶黄素循环的影响。结果表明:(1)外施60μmol/L NO供体硝普钠(SNP)显著缓解了NaHCO3胁迫下叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和气孔限制值(Ls)的下降及胞间CO2浓度(Ci)的升高,提高了光系统Ⅱ(PSⅡ)的潜在活性(Fv/Fo)、最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)和光化学猝灭(qP),降低了初始荧光(Fo)和非光化学猝灭(NPQ)。(2)NaHCO3胁迫下,外施SNP显著抑制了天线转换效率(Fv’/Fm’)的下降,降低了光系统间激发能分配的不平衡性(β/α-1)和天线热耗散的比例(D),提高了吸收光能中用于光化学反应的比例(P),而对PSⅡ反应中心的过剩光能(Ex)无明显影响。(3)外施SNP显著降低了NaHCO3胁迫下叶黄素循环库(V+A+Z)下降和叶黄素循环脱环氧化状态(A+Z)/(V+A+Z)上升的幅度。但SNP对NaHCO3胁迫的缓解效应可被NO清除剂血红蛋白(Hb)部分或完全地逆转,SNP的分解产物NaNO2处理对NaHCO3胁迫无明显改善。表明外源NO可能通过提高光化学效率,缓解了碱胁迫引起的光抑制对光合机构的破坏,从而提高黑麦草的光合效率。     

外源硫化氢对豌豆根尖及其边缘细胞的影响

为研究外源硫化氢(H2S)对豌豆(Pisum sativum)胚根生理特性及其边缘细胞的影响,测定了不同浓度外源H2S处理下豌豆根长、根尖组织可溶性蛋白质含量、抗氧化酶(APX、CAT、POD和SOD)活性、根尖边缘细胞存活率及其粘胶层相对面积的变化。结果表明:低浓度(0-40μmol·L-1)H2S可促进豌豆胚根生长,根尖组织可溶性蛋白质含量升高,SOD、APX和POD活性增加,CAT活性降低,根尖边缘细胞存活率上升,粘胶层相对面积变小。高浓度(60-80μmol·L-1)H2S可抑制豌豆胚根生长,可溶性蛋白质含量和边缘细胞存活率明显下降,APX和POD活性降低,CAT活性升高,SOD活性没有明显变化,粘胶层相对面积变大;边缘细胞染色体凝集并边缘化,然后逐渐降解并伴随粉末化,细胞质膜皱缩。因此,推测H2S可能在植物体内发挥着重要的生理作用。     

胞质Ca2+参与外源H2S促进盐碱胁迫下裸燕麦种子萌发

硫化氢（Hydrogen sulfide,H₂S）是植物新型气体信号分子,钙离子（Calcium,Ca²⁺）为重要的第二信使,两者在植物逆境响应中分别发挥着重要作用。为明确胞质Ca²⁺在外源H₂S促进盐碱胁迫下作物种子萌发中的作用,以裸燕麦（Avena nude）为材料,采用培养皿培养,以混合盐碱（NaCl、Na₂SO₄、Na₂CO₃、NaHCO₃的摩尔比为12：8：1：9）模拟甘肃裸燕麦种植地盐碱环境,蒸馏水为对照,测定了胞外Ca²⁺螯合剂乙二醇-双-（2-氨基乙醚）四乙酸（EGTA）、质膜Ca²⁺通道阻断剂氯化镧（LaCl₃）、液泡Ca²⁺释放抑制剂钌红（RR）和内质网钙泵阻断剂毒胡萝卜素（Thaps）分别与H₂S供体硫氢化钠（NaHS）共处理下种子的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、平均发芽速率、胚根长和胚芽长7个发芽指标,利用隶属函数分析方法综合评价胞质Ca²⁺对H₂S缓解盐碱胁迫抑制种子萌发的影响。结果表明,随着盐碱胁迫浓度增大,裸燕麦种子的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、平均发芽速率、胚根长和胚芽长显著下降。与对照相比,15~75 mmol·L^-1盐碱胁迫导致裸燕麦种子萌发的隶属函数综合评价值（D）显著降低,30 mmol·L^-1盐碱胁迫下D值下降了73.1%;100~1 000 μmol·L^-1 NaHS不同程度提高了裸燕麦种子萌发的D值,且100 μmol·L^-1 NaHS缓解30 mmol·L^-1盐碱胁迫下D值下降的作用最大;EGTA、LaCl₃和RR均显著逆转了100 μmol·L^-1 NaHS对30 mmol·L^-1盐碱胁迫下D值下降的缓解作用,而Thaps对NaHS的作用无显著影响。表明胞质Ca²⁺参与外源H₂S促进盐碱胁迫下裸燕麦种子萌发的信号传导过程,且胞质Ca²⁺主要来源于胞外Ca²⁺的内流和液泡中Ca²⁺的释放。     

燕麦幼苗活性氧代谢和渗透调节物质积累对NaCl胁迫的响应

采用营养液砂培方法,研究了不同浓度NaCl胁迫(0、50、100、150、200和250mmol·L-1)对“定莜6号”燕麦幼苗生长、活性氧代谢和渗透调节物质含量的影响.结果表明:NaCl胁迫显著抑制燕麦幼苗的生长,抑制程度随NaCl浓度提高而增强,燕麦可耐受的最高NaCl浓度约为150 mmol·L-1;随着NaCl浓度的增加,叶片O2-产生速率、H2O2和丙二醛含量明显增加,超氧化物歧化酶、过氧化物酶和抗坏血酸过氧化物酶活性先升后降,过氧化氢酶活性迅速下降后逐渐升高,NaCl胁迫明显降低了谷胱甘肽含量,而抗坏血酸含量变化不大;NaCl胁迫显著提高了叶片脯氨酸含量,Na+含量随着NaCl浓度增加不断提高,K+含量和K+/Na+逐渐下降,质膜H+-ATP酶活性、总可溶性蛋白、热稳定蛋白和热不稳定蛋白含量先升后降,游离氨基酸含量先降后升,可溶性糖含量呈降-升-降趋势变化;盐胁迫下活性氧代谢失调和Na+、K+平衡破坏及积累有机溶质进行渗透调节时更多能量的消耗可能是燕麦生长受抑的重要因素.     

一氧化氮对裸燕麦耐盐性的增强效应

采用营养液培养方法,以‘定莜6号’裸燕麦为材料,研究外源一氧化氮供体硝普钠(SNP)对100 mmol·L-1Na Cl胁迫下裸燕麦幼苗生长、活性氧代谢和渗透溶质积累的影响。结果表明:5μmol·L-1SNP能明显缓解Na Cl胁迫对幼苗生长的抑制作用,显著提高Na Cl胁迫下裸燕麦叶片超氧化物歧化酶、过氧化物酶和抗坏血酸过氧化物酶活性及谷胱甘肽和抗坏血酸含量,降低丙二醛、过氧化氢、超氧阴离子和游离氨基酸含量及过氧化氢酶活性,提高可溶性糖、可溶性蛋白质和脯氨酸含量及K+/Na+比。分析表明,外源一氧化氮通过提高抗氧化能力和渗透溶质积累以及维持K+、Na+平衡,缓解盐胁迫诱导的氧化伤害和生长抑制,从而提高裸燕麦的耐盐性。     

外源硫化氢对豌豆根尖及其边缘细胞的影响

为研究外源硫化氢（H2S）对豌豆（Pisum sativum）胚根生理特性及其边缘细胞的影响,测定了不同浓度外源H2S处理下豌豆根长、根尖组织可溶性蛋白质含量、抗氧化酶（APX、CAT、POD和SOD）活性、根尖边缘细胞存活率及其粘胶层相对面积的变化。结果表明：低浓度（0-40μmol·L-1）H2S可促进豌豆胚根生长,根尖组织可溶性蛋白质含量升高,SOD、APX和POD活性增加,CAT活性降低,根尖边缘细胞存活率上升,粘胶层相对面积变小。高浓度（60-80μmol·L-1）H2S可抑制豌豆胚根生长,可溶性蛋白质含量和边缘细胞存活率明显下降,APX和POD活性降低,CAT活性升高,SOD活性没有明显变化,粘胶层相对面积变大;边缘细胞染色体凝集并边缘化,然后逐渐降解并伴随粉末化,细胞质膜皱缩。因此,推测H2S可能在植物体内发挥着重要的生理作用。     

过氧化氢缓解裸燕麦幼苗低温胁迫的主成分和隶属函数分析

为探明信号分子过氧化氢(H_2O_2)提高裸燕麦幼苗耐冷性的作用,以‘定莜6号’沙培幼苗为材料,在3叶期喷施10μmol·L~(-1)H_2O_212 h后于8℃/5℃(昼/夜)条件下低温胁迫,以喷蒸馏水(H_2O)为对照,分别在低温处理的0、1、2、3、4、5 d取幼苗叶片测定超氧阴离子(O_2~·)、H_2O_2、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、抗坏血酸(AsA)、谷胱甘肽(GSH)、可溶性糖(SS)、脯氨酸(Pro)、可溶性蛋白质(SP)和热稳定性蛋白质(HSP) 13项与耐冷性有关的生理指标及低温处理5 d后植株株高和生物量增量,采用主成分和隶属函数分析综合评价H_2O_2对裸燕麦幼苗耐冷性的影响。结果表明,与对照相比,喷施H_2O_2显著提高了低温胁迫下裸燕麦幼苗株高和生物量增量,降低了裸燕麦幼苗叶片O_2~·和MDA及低温胁迫2~5 d的H_2O_2含量,促进低温胁迫期间裸燕麦幼苗叶片SOD、CAT、POD和APX活性提高及AsA、GSH、SS、Pro、SP和HSP积累。主成分分析13项生理指标离差标准化数据,提取的前4个主成分累积方差贡献率达85. 6%;隶属函数综合评价4个主成分得分值显示,喷施H_2O_2显著提高了低温胁迫0~5 d的综合评价值。表明喷施H_2O_2能够通过调控生理生化代谢提高裸燕麦幼苗的耐冷性。