冷激诱导高温胁迫下番茄幼苗矮化机理

为了探明冷激诱导高温胁迫下番茄幼苗矮化的机理,育苗期间,每天8:00对幼苗分别进行5、10、15 ℃持续时间依次为10、20、30 min的冷激处理,测试了不同冷激强度下番茄幼苗乙烯释放速率,研究了冷激处理T10 ℃ D10 min(10 ℃持续10 min)结合不同生长调节物质对番茄幼苗乙烯释放速率、赤霉素(GA₃)含量和幼苗生长特性的影响.结果表明： 冷激处理刺激了番茄幼苗乙烯的产生,随着冷激温度的降低和冷激时间的延长,冷激诱导乙烯释放的效应显著增强.5 ℃持续30 min的冷激处理番茄幼苗乙烯产生速率最大,达到60.3 nL·h^-1·g^-1,为对照的6.5倍;乙烯利(ETH)、硫代硫酸银(STS)、GA₃和多效唑(PP333)均不能完全阻止冷激处理T10 ℃D10 min诱发的高乙烯产生率.冷激处理T10 ℃D10 min番茄幼苗茎叶GA₃含量为80.8 μg·g^-1,与对照(130.6 μg·g^-1)相比降低了38.1%.喷施ETH、STS对冷激诱发的幼苗矮化效应无显著影响,而GA₃显著减弱了冷激的矮化效应,PP333显著增强了冷激的矮化效应.以株高作为衡量指标,浓度为4.0 mg·L^-1的PP333处理,相当于10 ℃冷激处理.冷激诱导的番茄幼苗矮化效应主要原因在于冷激降低了番茄幼苗茎叶GA₃的含量.T10 ℃ D10 min可以在降低幼苗株高的同时不降低幼苗干物质的积累.     

冷激对高温胁迫下番茄幼苗生长及花芽分化的影响

为了解苗期冷激锻炼对番茄幼苗生长和花芽分化的影响,试验采用人工气候箱模拟夏季设施高温环境,每天对番茄幼苗进行10 ℃、10 min的冷激锻炼,研究冷激处理对高温胁迫下番茄幼苗生长、叶片超微结构和花芽分化进程的影响,并观察定植后开花和坐果情况.结果表明：在4叶期经过冷激锻炼的番茄幼苗茎粗、壮苗指数分别比对照提高了7.2%和55.5%;经过冷激锻炼处理的番茄幼苗叶片中叶绿体和线粒体等细胞器形状及结构正常完整,一定程度上缓解了高温对番茄幼苗叶肉细胞超微结构的破坏;冷激锻炼显著提高了番茄幼苗早期花芽分化的分化进程,但随着苗龄的延长这种差异变得不显著.定植后经冷激处理的番茄幼苗第1、2穗果的坐果数和坐果率显著高于未经冷激处理.表明冷激锻炼不仅能够缓解高温对番茄幼苗细胞超微结构的伤害和生长的胁迫,还有利于早期花芽分化进程的提前,提高番茄坐果数和坐果率.     

番茄高温高湿胁迫后的补偿生长

为了解高温高湿复合胁迫对番茄的影响,以番茄品种"金冠五号"(Jinguan 5)为对象,设计温度、相对湿度和处理天数三因素正交试验,温度设置4个水平(昼温/夜温),即32℃/22℃、35℃/25℃、38℃/28℃、41℃/31℃,相对湿度设置3个水平,为50%±5%、70%±5%、90%±5%,持续时间设为4个水平,为3、6、9、12 d。以28/18℃、50%～55%环境下处理的番茄幼苗为对照组(CK)。分别在高温高湿胁迫后及恢复生长的7、14、21、28 d进行取样,测定生长指标、抗氧化酶活性及叶绿素含量。结果表明:高温胁迫后,35、38、41℃处理下番茄干重显著降低,叶面积显著增加,41℃番茄干重较CK降低12.89%,高温处理后叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量低于CK,SOD、POD、CAT酶活性均高于CK,且随温度升高,酶活性呈先上升后下降的趋势,38℃处理SOD、POD、CAT酶活性最高,分别较CK增加121.14%、35.41%、55.13%;从湿度来看,相同高温条件下,RH70%处理番茄的生长最好,RH70%处理番茄SOD、POD、CAT酶活性、叶绿素含量显著高于RH50%和RH90%湿度处理;适当的高温能够促进番茄的生长,增加抗氧化酶活性,32℃以下番茄生长呈超补偿;38℃及其以上番茄生长严重受阻;高温条件下,增加湿度能够一定程度上缓解高温对植株的胁迫,但这种作用也是有限的,并不能够完全抵消高温胁迫的伤害。     

硫酸铈对硝酸钙胁迫下番茄叶片抗氧化酶活性及光合性能的影响

以番茄品种‘合作908’幼苗为材料,研究了80 mmol/L硝酸钙胁迫下叶面喷施10 mg/L硫酸铈对番茄幼苗生长、叶片抗氧化酶活性及光合性能的缓解效应。结果显示：硝酸钙胁迫导致番茄幼苗的株高、茎粗、鲜重、地上和地下部干重显著降低,叶片SOD、POD、CAT活性减弱,净光合速率、气孔导度、蒸腾速率以及胞间CO₂浓度均显著下降,而MDA含量和质膜透性显著升高;与硝酸钙胁迫处理相比,叶面喷施硫酸铈处理对硝酸钙胁迫下的番茄幼苗株高、茎粗、鲜重和干重等营养生长具有不同程度的促进作用,同时显著提高叶片SOD、POD和CAT活性,有效降低叶片MDA含量和细胞膜透性,并且显著提高了叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率。研究表明,叶面喷施硫酸铈可诱导增强硝酸钙胁迫下番茄幼苗叶片的抗氧化酶活性,有效降低膜脂过氧化程度,维持较高水平的光合性能,从而一定程度上缓解硝酸钙胁迫对番茄幼苗生长造成的伤害,增强其耐受盐胁迫的能力。     

番茄线粒体和内质网小分子热激蛋白基因的分子克隆

以热激处理的番茄（Lycopersicon esculentum Mill．）花为实验材料,构建了cDNA库,运用ＲＴ－ＰＣＲ方法克隆番茄粒体和内质网小分子热激蛋白cDNA,利用这两个保守区片段为探针,筛选cDNA库,获得线粒体和内质网小分子热激蛋白全序列cDNA。;通过分析线粒体和内质网小分子热激蛋白基因对温度的反应,发现小分子热激蛋白基因在番茄花中的热激应答温度低于它们在叶片中的热激应答温度,并且番茄叶片中的线粒体小分子热激蛋白基因还具有低温应答特性。对线粒体和内质网小分子热激蛋白基因的分子结构特点,小分子热激蛋白基因在番茄花中的特别热激应答温度的调控机理以及线粒体小分子热激蛋白的基因在中片中的低温度应答成因进行了讨论。     

转入甜椒热激蛋白基因CaHSP18提高番茄的耐冷性

利用农杆菌介导法将甜椒热激蛋白基因转化番茄,Northern和Western杂交表明CaHSP18在番茄植株中表达,获得转CaHSP18的番茄植株。Northern杂交显示,CaHSP18基因受低温诱导,表达量随低温处理时间的延长而增加,6h时表达量最高。低温胁迫导致野生型和转基因番茄植株的相对电导率升高,光爱统Ⅱ（PSⅡ）最大光化学效率（Fv/Fm）和放氧速率下降,但转基因番茄植物维持较低的膜透性,较高的Fv/Fm和放氧速率。这些显示,在番茄植株中CaHSP18表达后耐冷性有提高。     

外源一氧化氮和过氧化氢调节菊苣盐适应性

研究外源性一氧化氮(NO)供体硝普钠(SNP,0.1 mmol·L-1)和过氧化氢(H2O2,0.5 mmol·L-1)对NaCl(210 mmol·L-1)胁迫下菊苣(Cichorium intybus)幼苗生长、抗氧化酶活性和逆境蛋白的影响。结果表明:与空白对照相比,盐胁迫导致菊苣幼苗的根长和鲜重显著降低;丙二醛(MDA)含量显著升高(P0.05);超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性减弱,而过氧化物酶(POD)活性增强;热激蛋白90(HSP 90)和脱水蛋白(CiDHN1)mRNA的相对表达量增加,CiDHN1含量在2~48 h内持续升高。与盐胁迫对照相比,SNP预处理缓解了盐胁迫对菊苣幼苗生长的抑制;使幼苗MDA含量显著下降;SOD、POD和CAT活性显著增强(P0.05),SOD和POD同工酶谱带增多;并使HSP90和CiDHN1mRNA的相对表达量和蛋白含量均进一步增加;H2O2预处理也具有类似的效应。这说明SNP和H2O2预处理对菊苣幼苗盐胁迫的缓解效应与其上调抗氧化酶的活性和逆境蛋白的表达有关。     

叶面喷施亚精胺对高温胁迫下番茄叶绿素合成代谢的影响

以设施番茄栽培品种‘金棚朝冠’幼苗为试验材料,研究叶面喷施0.25 mmol·L~(-1)亚精胺(Spd)对高温胁迫下(38℃/28℃,昼/夜)番茄幼苗生长及叶绿素合成过程中前体物质含量、关键酶活性和叶绿素含量的影响,探讨Spd缓解番茄高温胁迫伤害的生理机制。结果表明:(1)高温胁迫显著抑制了番茄幼苗的生长,叶面喷施Spd可有效缓解高温胁迫对番茄幼苗地上部生长的抑制作用,但对于地下部的生长无显著缓解作用。(2)高温胁迫下番茄叶片叶绿素合成前体物质δ-氨基酮戊酸(ALA)和胆色素原(PBG)的含量显著提高,而尿卟啉原Ⅲ(UroⅢ)、原卟啉Ⅸ(ProtoⅨ)、镁-原卟啉Ⅸ(Mg-protoⅨ)和原叶绿素酸(Pchl)的含量显著降低,证明叶绿素前体由PBG向UroⅢ的转化受阻,导致叶绿素a(Chla)、总叶绿素(Chlt)含量和Chla/Chlb显著降低。(3)叶面喷施Spd能增强高温胁迫下胆色素原脱氨酶(PBGD)活性,有效缓解了高温胁迫对PBG到UroⅢ转化的阻碍作用,促进PBG之后叶绿素合成前体物质的合成,Chla含量和Chla/Chlb显著增加。研究发现,高温胁迫显著抑制番茄幼苗的生长,叶面喷施Spd可通过显著增强PBGD活性来缓解由PBG向UroⅢ的受阻程度,促进高温胁迫下番茄叶片的叶绿素前体合成,提高叶绿素含量和番茄植株的生长量,减轻高温胁迫对番茄幼苗生长的伤害。     

CPPU和6-BA对盐胁迫下番茄活性氧代谢及叶绿素荧光的影响

以番茄品种 '金棚一号' 幼苗为材料,通过营养液水培试验,研究了不同浓度(10、20、30 mg·L-1)外源细胞分裂素N-苯基-N'-(2-氯-4-吡啶基)脲(CPPU)和6-苄基腺嘌呤(6-BA)对NaCl胁迫下番茄幼苗活性氧代谢及叶绿素荧光的影响.结果表明,NaCl胁迫处理导致番茄幼苗活性氧生成速率和过氧化物酶(SOD)、超氧化物岐化酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性显著增加,但抗氧化酶活性的提高幅度低于活性氧的积累速度,最终导致番茄幼苗光合系统Ⅱ(PSⅡ)能力降低;营养液添加CPPU和6-BA在一定程度上均可缓解NaCl对番茄幼苗的伤害,但存在明显浓度效应,其中20 mg·L-1 CPPU处理效果最好,其次为30 mg·L-16-BA处理;在20 mg·L-1 CPPU和30 mg·L-16-BA处理下,番茄幼苗叶片和根系O2产生速率、MDA含量显著低于NaCl处理,而SOD、POD、CAT活性和光合性能却显著提高.研究发现,CPPU和6-BA均通过诱导提高番茄幼苗抗氧化酶活性来缓解NaCl胁迫对其细胞膜的伤害和对光合的抑制,但CPPU缓解效果更好且最适浓度较低.     

AtsHsp17.6-CⅠ和AtsHsp17.6-CⅡ基因对非生物胁迫的应答研究

小分子热激蛋白是植物受到热胁迫后的主要表达产物之一,与植物细胞耐热有密切关系。该研究发现,拟南芥小分子热激蛋白基因AtsHsp17.6-CⅠ和AtsHsp17.6-CⅡ 除热激之外,重金属离子Ni⁺、Pb²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺和Al³⁺均能诱导这2个热激蛋白基因的表达;氧化胁迫和渗透胁迫同样也能诱导它们表达。该研究将由CaMV35S启动子驱动的这2个小分子热激蛋白基因导入拟南芥,RT-PCR分析表明,2个小分子热激蛋白基因在转基因植物中呈现组成型表达。实验结果表明,组成型表达小分子热激蛋白基因AtsHsp17.6-CⅠ的转基因植物表现出对6 μmol·L^-1 Cd²⁺胁迫、0.4% NaCl胁迫的耐受性。研究表明,这2个小分子热激蛋白基因可能参与着多种抗逆途径,推测其能够减轻或抵抗逆境胁迫引起的伤害并对其进行修复。     

不同饵料对魁蚶稚贝生长和存活的影响

在温度23.5～24.0 ℃和盐度29.5～30.0条件下,研究了球等鞭金藻、小球藻、牟氏角毛藻和新月菱形藻4种单细胞藻类单独及组合投喂24 d后对魁蚶稚贝生长与存活的影响.结果表明: 不同饵料投喂条件下,稚贝存活率均在95%以上,不同处理组间差异不显著.单一饵料投喂组中,球等鞭金藻组的稚贝生长最快,小球藻组的稚贝生长最慢.组合投喂组中,球等鞭金藻与其他3种单胞藻混合(1∶1)投喂组稚贝壳长及特定生长率均优于其他组,其中与小球藻混合投喂的效果最好,稚贝壳长和壳高的特定生长率分别为5.6%·d^-1和6.4 %·d^-1.研究结果可为魁蚶人工苗种培育技术的优化提供参考依据.
     

七子花苗期光合日进程及光响应

对七子花苗期光合日进程及光响应进行了研究,结果表明:(1)净光合速率的日进程曲线呈双峰型,胞间CO2浓度的日进程基本与净光合速率相反,中午胞间CO2浓度增高表明净光合速率午间降低主要受非气孔限制因素的影响。暗呼吸速率日进程呈单峰曲线,中午最高。光能利用效率以上午7∶00为最高,中午最低,以后又逐渐上升。(2)净光合速率最适温度为25～30℃,高光合有效辐射和高温下光抑制加剧。(3)29℃下饱和光强为890μmolm 2s 1,表观量子效率为0.0325,光补偿点为44μmolm 2s 1;随着光合有效辐射的增强,气孔阻力减小,但光合有效辐射过高,气孔阻力却有所上升。(4)在29℃的饱和光强下,羧化效率为0.0351,CO2补偿点为173μmolmol 1,低于或高于饱和光强,羧化效率下降,CO2补偿点升高。     

外源GSH对NaCl胁迫下番茄幼苗光合特性及碳同化关键酶基因表达的影响

对NaCl胁迫下番茄幼苗叶片分别喷施还原型谷胱甘肽(GSH)、氧化型谷胱甘肽(GSSG)和谷胱甘肽合成抑制剂(BSO)构建不同氧化还原水平的番茄植株,研究外源GSH介导的氧化还原状态对NaCl胁迫下番茄幼苗光合作用的影响.结果表明: 外源喷施GSH诱导NaCl胁迫下番茄幼苗叶片的还原力水平提高,叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)、蒸腾速率(T_r)及最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(Ф_PSⅡ)、光化学猝灭系数(q_P)、非光化学猝灭系数(NPQ)值均提高,核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)活性及大亚基(RbcL)、小亚基(RbcS)和Rubisco活化酶(RCA)的基因表达水平上调,从而有效保护了光合系统,促进了(光系统Ⅱ)PSⅡ光化学反应活性、降低了NaCl胁迫对光合暗反应的抑制,缓解了NaCl胁迫对番茄植株的危害.喷施GSSG显著降低了NaCl胁迫下番茄幼苗叶片还原力水平,造成叶片光损伤和光抑制加剧,但RbcS和RbcL的基因表达水平上调可能是导致NaCl+GSSG处理下叶片P_n未下降的原因.喷施BSO对NaCl胁迫下番茄幼苗叶片氧化还原状态、CO₂传导能力和PSⅡ反应中心无显著影响,但BSO上调碳同化关键酶Rubisco初始活性、总活性及RCA和RbcS表达水平是导致P_n提高的原因.     

亚适宜温光下萘乙酸钠对番茄幼苗生长与生理特性的影响

以番茄“中杂105”为试材,研究亚适宜温光条件下根施10 mg·L^-1萘乙酸钠对番茄幼苗生长与生理特性的影响.结果表明： 亚适宜温光处理番茄幼苗生物量、壮苗指数、根系活力、光合速率、根系和叶片中全氮含量均显著下降,超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性升高,过氧化氢酶活性降低,玉米素核苷含量显著下降,而脱落酸含量显著增加.亚适宜温光条件下,与对照相比,根施10 mg·L^-1萘乙酸钠可使番茄幼苗全株干质量、壮苗指数分别提高16.4%、22.9%,并使根、叶中全N含量及光合速率分别增加8.5%、28.5%、37.0%,提高根系活力和保护酶活性,增加吲哚乙酸和玉米素核苷含量,抑制脱落酸含量的增加.亚适宜温光处理下,根施10 mg·L^-1萘乙酸钠可以通过提高番茄幼苗根系活力、保护酶活性和光合速率,调控内源激素水平变化,促进番茄幼苗生长.     

温度和光照强度对鼠尾藻生长和生化组成的影响

在实验室条件下,研究了温度(10、15、20、25 ℃)和光照强度(20、60、100、140、180 μE·m^-2·s^-1)对鼠尾藻生长和生化组成的影响.结果表明,温度、光照强度及两者的交互作用对鼠尾藻生长均具有极显著影响.鼠尾藻在15 ℃和20 ℃下生长速率较高,随着温度的升高,达到最大生长速率所需要的光照强度有上升趋势.在10 ℃和15 ℃下,较高的光照强度对鼠尾藻生长产生了一定抑制作用,而在20 ℃和25 ℃下,其生长速率总体随光照强度的增加而增加.温度和光照强度对鼠尾藻叶绿素a、墨角藻黄素的含量影响极显著,其中光照强度的影响大于温度.总体上,叶绿素a和墨角藻黄素的含量均随着光照强度的升高而显著下降,随着温度的升高而升高.鼠尾藻碳水化合物含量随着光照强度的升高而显著升高,而温度对碳水化合物含量影响不显著.鼠尾藻蛋白质含量随着光照强度的增加而显著下降,在10 ℃和15 ℃下含量较高,随着温度的继续升高,蛋白质含量呈下降趋势.光照强度和温度的变化可改变鼠尾藻的藻体成分含量,这种改变可能是鼠尾藻为了适应环境因子改变而做出的积极的生理调节,对其生长和生存具有重要的生态意义.     

陇中黄土高原主要造林树种细根生物量分布

以2 mm为粗、细根的划分界限,采用根钻法对黄土高原安家沟流域油松、白杨、山杏、刺槐、沙棘和柠条6个主要造林树种细根分布进行研究,并测定不同林地下土壤含水率和土壤理化性质.结果表明： 在水平方向上,油松细根生物量呈先增大后减小的二次多项式分布,其他5个树种细根生物量均呈对数分布,水平根系发达,细根主要分布在冠幅半径2~3倍的范围内,表明各植被通过水平扩展来获取更多的土壤水分.在垂直方向上,随着土层深度的增加,细根生物量均呈减小趋势.6种植被细根生物量与土壤水分、容重呈显著负相关,与有机质、全N含量呈显著正相关.     

利用蛋白质组学技术揭示的植物高温胁迫响应机制

高温是限制植物生长和产量的主要非生物胁迫因子.近年来,蛋白质组学研究为我们从系统生物学水平深入认识植物高温胁迫应答的复杂的分子机制提供了重要信息.目前,已经分析了模式植物拟南芥、主要粮食作物(大豆、水稻和小麦)、耐热植物(匍匐剪股颖、马齿苋、假虎刺),以及野生毛葡萄、胡杨、苜蓿、半夏等应答高温胁迫过程中的蛋白质组变化特征.这些研究共鉴定到838种响应高温胁迫的蛋白质,其中534种蛋白质表达受到高温诱导,304种蛋白质表达受到抑制.本文整合分析了上述植物在应对不同程度高温胁迫(30～45 ℃处理0～10 d)时蛋白质表达模式的变化特征,为解释高温胁迫应答网络体系中重要的信号与代谢通路(如：信号转导、胁迫防御、糖类与能量代谢、光合作用、转录、蛋白质合成与命运、膜与转运等)的变化提供了证据和线索,为深入认识植物应答高温胁迫的分子调控机制奠定了坚实的基础.     

温度对亚热带地区常见树种叶片甲烷排放的影响

以亚热带常见树种米槠、木荷、浙江桂、罗浮栲、杉木和柑橘为对象,利用控制试验研究了温度对树木叶片甲烷(CH₄)排放的影响.结果表明: 当温度在10 ℃时,供试的6种树木中,仅木荷、柑橘和罗浮栲的叶片排放CH₄;温度高于20 ℃时,所有树木叶片均可排放CH₄.温度高于30 ℃时,叶片排放CH₄的平均排放速率(1.010 ng CH₄·g^-1DM·h^-1)是10～30 ℃时平均排放速率(0.255 ng CH₄·g^-1DM·h^-1)的3.96倍.增温对柑橘和杉木CH₄排放速率的影响显著高于其他4种树木.培养时间对叶片排放CH₄速率有显著影响,温度胁迫对树木排放CH₄的影响受植物活性的控制.在低温或高温条件下,树木干叶均不能排放CH₄.高温胁迫对树木叶片排放CH₄有重要影响,全球变暖可能增加植物的CH₄排放.