水分亏缺下细胞延伸生长与细胞膨压和细胞壁特性的关系

在简要介绍植物细胞延伸生长的生物物理模型的基础上,综述了水分亏缺下植物细胞延伸生长与细胞膨压、细胞壁伸展性和细胞壁塑变阈值的关系,阐述了植物细胞壁调节在作物抗旱性中的作用。     

水分亏缺对植物细胞壁的影响及其与细胞延伸生长的关系

综述了水分亏缺下,植物细胞壁的伸展特性及其组成变化与细胞延伸生长受抑的关系,阐述了植物细胞壁在细胞延伸生长受抑过程中的作用机制,并对其中的一些可能原因进行了讨论。     

植物根系和叶片生长对水分亏缺的原始反应

细胞扩张生长是植物受水分亏缺影响最敏感的生理过程之一,主要在对细胞水分导性、细胞壁特性和延伸组织中溶质传输结果分析的基础上,从细胞、组织和器官水平上对细胞扩展生长进行了探讨。根系和叶片细胞主要通过以下2个过程来补偿水分胁迫的作用。调节扩展生长需要的细胞临界膨压;溶质在延伸组织中的运移,此外,还探讨了植物根系和叶片生长对水分亏缺的生理适应机制。     

植物根系和叶片生长对水分亏缺的原初反应

细胞扩张生长是植物受水分亏缺影响最敏感的生理过程之一。主要在对细胞水分导性、细胞壁特性和延伸组织中溶质传输结果分析的基础上 ,从细胞、组织和器官水平上对细胞扩展生长进行了探讨。根系和叶片细胞主要通过以下 2个过程来补偿水分胁迫的作用 :调节扩展生长需要的细胞临界膨压 ;溶质在延伸组织中的运移。此外 ,还探讨了植物根系和叶片生长对水分亏缺的生理适应机制     

水分亏缺条件下玉米根系PIP2-5基因的表达(简报)

在PEG-6000模拟水分亏缺条件下,以微管蛋白基因为内参基因,水通道蛋白基因PIP2—5为检测基因,采用半定量逆转录聚合酶链式反应（RT-PCR）体系检测PIP2—5基因在玉米根系中的表达的结果表明,人工模拟水分亏缺条下PIP2—5基因表达量高于正常水分条件下的。这暗示,水分亏缺条件下细胞-细胞途径对根系吸水的贡献可能增大。     

苗期水分亏缺对玉米根系发育及解剖结构的影响

利用盆栽试验,研究了不同水分亏缺[土壤含水量分别为田间持水量的75%～85%(对照)、65%～75%(轻度)、55%～65%(中度)、45%～55%(重度)]对玉米苗期根系发育及解剖结构的影响.结果表明:干旱抑制了植株生长,随着水分亏缺程度的加重,根系长度缩短、根直径变细、总生物量降低;而根系活力、根冠比、根尖多糖含量均增加;侧根根毛长度、根毛密度、根毛总长度在中度水分亏缺条件下达到最大.组织切片观察结果表明,根直径变细主要是由于根的中柱面积减小、导管直径缩小所致,不同水分亏缺处理间导管的数量差异不大,但水分亏缺使导管壁变得不规整.根尖多糖含量的增加主要表现在表皮细胞和根冠细胞内,在表皮细胞内多糖主要以游离形式分布,在根冠细胞内主要以淀粉粒形式分布.总之,在水分亏缺条件下,玉米通过改变导管结构、增加表皮细胞与根冠细胞内多糖的含量及扩大根毛总表面积,来调节根系对水分的吸收能力,增强玉米植株的抗旱性,但根毛并不随着亏缺程度的加重而无限制的增长,在过度干旱条件下,根毛会受到抑制或损伤.     

水分亏缺和施氮对冬小麦生长及氮素吸收的影响

利用管栽试验研究了不同生育期,水分亏缺和施氮对冬小麦生长及氮素吸收的影响.结果表明：任何生育期水分亏缺都会影响冬小麦的株高、叶面积、干物质累积及对氮素的吸收.冬小麦对水分亏缺的敏感期为拔节期,其次为开花期、灌浆期和苗期.苗期干旱后复水对后期生长有显著的补偿效应,开花期适度干旱后复水对生物量形成和氮素吸收有一定的补偿作用,拔节期干旱对小麦的生长影响明显.相同氮肥处理下, 与不亏水处理比较, 苗期水分亏缺、拔节期水分亏缺、开花期水分亏缺、灌浆期水分亏缺的根系氮素积累量分别平均降低25.82%、55.68%、46.14%和16.34%,地上部氮素积累量分别平均降低33.37%、51.71%、27.01%和2.60%.在相同水分处理下冬小麦含氮量、累积吸收氮量都表现为高氮处理（0.3 g N·kg^-1FM）>中氮处理（0.2 g N·kg^-1FM）>低氮处理（0.1 g N·kg^-1FM）.水分逆境条件下施用氮肥对冬小麦植株生长和干物质累积及氮吸收具有明显的调节效应.     

土壤水分状况对长白山阔叶红松林主要树种叶片生理生态特性的影响

现在水资源缺乏已成为全球性问题 ,对植物产生极大的影响 ,水分亏缺影响植物的整个生长过程 ,不论是外部形态还是内部结构以及各种代谢过程均受到影响。一般认为 ,植物的不同程度水分亏缺都对其生长不利 ,但也有的研究表明 ,适度的水分亏缺能促进植物的生长[13 ,15] ,这主要是由于不同植物在不同程度水分亏缺条件下碳同化与水分利用机制间存在差异的结果[6,7,14 ] 。本研究以温带典型森林类型阔叶红松林主要树种为研究对象 ,通过观察不同树种光合能力、水分利用率等生理生态特性对不同土壤水分条件响应程度和耐干旱程度 ,为进一步分析未来气…     

西南地区水稻水分亏缺率时空变化特征及其影响因素

基于西南及周边地区1960—2013年气象观测资料,分析了近54年西南地区水稻生长季水分亏缺率时空变化特征,探讨了环流异常、地理环境与水分亏缺率时空变化的关系。结果表明:在空间格局上,由于受气候条件和地理环境影响,东部丘陵区水分亏缺相对较多,云贵高原水分供给相对充足,且水分亏缺区和盈余区分别呈现出“一带两中心”的分布特征;在变化趋势上,近54年西南地区水稻水分亏缺呈现“整体变干、局部变湿”的空间格局,“甘孜—钦州”一线以南地区水分亏缺率呈现增大趋势,“甘孜—钦州”一线以北地区水分亏缺率呈现“增大—减小相间”的分布格局;在影响因素上,NAO、ENSO与西南地区水稻水分亏缺率变化具有相关性。在NAO正相位时,除广西丘陵区沿海地带部分站点水分亏缺率呈下降趋势外,整个地区干旱化程度加剧;在厄尔尼诺年,西南地区水分亏缺率存在地域分异,横断山区、四川盆地和云贵高原水分亏缺率呈上升趋势,东部丘陵区水分亏缺率则呈下降趋势。全球变暖背景下,西南地区水稻水分亏缺率逐年增加,对灌溉蓄水依赖明显,增大了区域农业脆弱性。     

不同CO2浓度变化下干旱对冬小麦叶面积指数的影响差异

叶面积指数是作物生长状况的一个重要表征参数,也是研究陆地生态系统的一个重要的参数.当今世界温室气体排放逐年上升,气候变暖趋势明显,对气候变化敏感的农业将受到影响.在全球变化的背景下,采用农业技术转移决策支持系统(DSSAT)系统,通过在黄淮海平原典型站点模拟3种CO2浓度条件下冬小麦在水分充足和水分亏缺2种情境下的生长过程,分析不同CO2浓度下水分亏缺对冬小麦叶面积指数的影响差异.研究发现,CO2浓度升高对叶面积指数增长有促进作用,且在干旱情况下对叶面积指数的正效应比湿润情况下更为明显,在CO2浓度倍增条件下,发生水分亏缺的作物叶面积指数数倍增长.研究结论有助于分析CO2浓度变化对农作物生长过程的影响,为农田水分管理提供依据,又为估算叶面积指数提出了一种模型的方法.     

节水农业及其生理生态基础

提高自然降水和灌溉水利用效率是节水农业要解决的中心问题。近年实践证明,通过提高水分利用率的途径增加农田生产力存在很大潜力,节水和增产的目标可能同时实现。为实现这一目标,需要研究确定植物水分亏缺的允许程度。植物各个生理过程对水分亏缺的敏感性不同,综合文献报道和作者研究结果,水分亏缺对与作物产量密切相关生理过程影响的先后顺序为:生长—蒸腾—光合—运输。在一定条件下,有限水分亏缺不会对作物最终经济产量造成影响,但却能显著提高水分利用效率。     

质膜氧化还原系统与植物细胞延伸生长的关系

主要介绍近年来有关质膜氧化还原系统与植物细胞延伸生长的关系,参与酶及影响酶活和延伸生长因素的研究进展,并指出需要深入探讨的问题。     

有限灌溉条件下冬小麦水分亏缺的灵敏度分析

水分亏缺是干旱、半干旱区作物生产的最主要限制因子。在我国西北半干旱区,随着集水生态农业的发展．实施在作物生育期对其进行关键性的有限灌溉．这就使得更多的土地具有种植价值了。用一个度量作物不同生长阶段水分亏缺的灵敏度指标值λ来确定灌溉关键期。对一个给定的作物．在不同的生长阶段．λ的值是不同的,λ的值越大．生长阶段对水分越灵敏,水分亏缺对产量造成的危害越大,从而越需要保持水分平衡。在西北半干旱区甘肃省定西农业试验站,经过两年冬小麦种植试验,建立了冬小麦产量-耗水量Jensen模型,该模型表明拔节期以后．λ值明显增大．至抽穗期达最大,这说明从拔节期开始．该地冬小麦进入灌溉关键期．抽穗期是灌溉的最关键时期。一个理论方法应用到有限灌溉试验田．确定了灌溉水减少与经济效益的关系,结果表明在作物生育期,一些水分减少是可能的。用Nairizi和Rydzewski的方法计算出的λ值确定出的最大允许水分亏缺是不合理的高,它们计算λ值的方法在半干旱区是不适用的,用我们建立的模型计算出的最大允许水分亏缺比较合理,在效益成本比为1．5时,冬小麦允许的水分亏缺是12．4％．这与大田试验较为接近。     

非充分灌溉及其生理基础

介绍了非充分灌溉的概念及内涵,主要阐述了在非充分灌溉条件下,作物体内产生的适应性生理反应,经非充分灌溉及轻度干旱处理,作物气孔阻力增加,蒸腾失水减少,作物水分散失对气孔开度的依赖性大于光合对其的依赖性。可通过气孔调节作物光合与水分的关系,最终提高作物的水分利用效率;有限度的水分亏缺,有利于同化物向籽粒调运,利用^14CO2标记研究表明,生长后期水分亏缺下,小麦体内存在对花前营养器官“临时库”同化物的再动员和对产量的补偿机制;适度水分亏缺促进了小麦等作物初生根的生长发育,增加深层土壤中的根系与根系活性,防止后期根系早衰。总之,在非充分灌溉条件下,作物能够在营养生长,物质运输和产量形成等方面产生有效的补偿机制,可作为非充分灌溉的重要理论基础。     

松嫩草原碱化草地角碱蓬群落水分生态的研究

 本文采用自行设汁的蒸散仪和加拿大Campbe 11科学仪器公司生产的自动气象设备测定了松嫩草原碱化草地角碱蓬群落的蒸散、蒸腾量、太阳辐射及空气温度等环境因子。分析结果表明生长季的睛天条件下,角碱蓬群落的蒸散、蒸腾速率的日进程均为单峰曲线,且各月份间差异很大。群落蒸腾速率与太阳辐射强度、空气温度、相对湿度、风速等环境因子紧密相关,其中与太阳辐射强度呈极显著正相关关系。生长季降雨量和土壤含水量在角碱蓬群落水分循环与平衡的过程中起重要调节作用。1992年6～8月的生长季中,角碱蓬群落总的水分亏缺较少(6.3mm),但各月份间差异很大,其中6月份水分亏缺最高(30.1mm)。     

用环境扫描电子显微镜研究Vero细胞在微载体上的生长

使用环境扫描电子显微镜(ESEM), 通过观察Vero细胞在Cytodex-3微载体表面上贴附铺展及增殖生长过程中的形态变化, 分析了细胞在微载体上的贴附与铺展的过程和行为; 考察了外源的层/纤粘连蛋白对细胞铺展形貌的影响, 发现细胞在微载体上的增殖生长以细胞群落延伸扩展的形式进行. 用ESEM图像计数法和结晶紫细胞核计数法获得细胞生长过程的细胞密度变化和生长曲线, 研究了接种密度对细胞生长过程的影响, 随着接种密度的增大, 细胞延迟期缩短, 表观生长速率增大, 细胞长满微载体表面所用的时间缩短. 在实验的血清浓度范围内(5%~10%), 血清浓度影响细胞的贴附, 随着血清浓度的增大, 细胞的贴附率增加, 从而影响整个生长过程.     

CO2浓度增加和水分亏缺对典型绿肥植物光合性能及水分利用效率的影响

探讨大气CO₂浓度和水分变化对3种典型绿肥植物光合性能及水分利用效率的影响,可为未来气候变化情形下草地生态系统适应性管理提供理论支持。本试验利用可精准控制CO₂浓度的人工气候室,设置400(自然大气)和800 μmol·mol^-1(倍增)两个CO₂浓度,80%土壤田间持水量(FC)(充分灌水对照)、55%～60%FC(轻度水分亏缺)、35%～40%FC(中度水分亏缺)、<35%FC(重度水分亏缺)4个水分梯度,研究CO₂浓度增加和水分亏缺对甘蓝型油菜、白三叶和紫花苜蓿叶绿素含量、气体交换参数及水分利用效率(WUE)的影响。结果表明: 同一CO₂浓度下,与充分灌水对照相比,当土壤水分<40%FC时,3种植物的叶绿素含量和气体交换参数均显著降低;土壤水分为55%～60%FC时,3种植物的叶绿素总含量无显著变化,而白三叶和紫花苜蓿的光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)降低了6%～25%,但WUE无显著性差异。与大气CO₂浓度相比,CO₂浓度倍增使充分灌水处理下甘蓝型油菜的P_n显著降低了21.5%,而显著增加了轻度水分亏缺下3种植物的P_n,且增加了中度水分亏缺下甘蓝型油菜和紫花苜蓿的P_n,但只对重度水分亏缺下紫花苜蓿的P_n有所改善;CO₂浓度倍增显著增加了白三叶和紫花苜蓿在所有水分处理下的WUE,但只增加了甘蓝型油菜在轻度水分亏缺下的WUE。CO₂浓度和水分的交互作用对3种植物的P_n均有显著影响,但仅对甘蓝型油菜的WUE有显著影响。综上,3种植物对大气CO₂浓度倍增和水分亏缺的响应存在明显差异,CO₂浓度升高能改善轻度水分亏缺对3种植物光合性能和WUE的不利影响,但只改善了重度水分亏缺下紫花苜蓿的光合性能。     

春小麦胚芽伸长过程中渗透调节与能量代谢

本文用PEG模拟水分亏缺对春小麦红芒麦和绵阳11号胚芽伸长过程中生长、膨压、渗透势、水势和渗透调节能力与ATP含量、能荷变化及能量代谢间的关系进行了研究。结果表明,通过降低能荷,改变分解代谢与合成代谢的比率,使渗透调节物质积累,增加了幼苗的吸水能力,从而使其在一定的ATP能量水平上维持缓慢生长;抗旱品种红芒麦在水分亏缺下成苗速率较快,能保持一定的ATP能量水平和能荷值,渗透调节和吸水能力都比较强。     

非生物胁迫下植物细胞壁组分变化

植物细胞壁主要由纤维素、半纤维素、果胶、木质素和糖蛋白组成,其在植物生长中主要起结构支持、物质运输和抵御逆境的作用.植物生长在受到各种环境信号影响后,细胞壁特性会发生很大改变.这些环境信号也会改变细胞壁组分的含量和结构,从而改变细胞壁机械特性.这种细胞壁的改变可以认为是植物对环境胁迫的响应.本文主要综述在非生物环境胁迫下,包括水分亏缺、低温胁迫、重金属胁迫和增强UV-B辐射下细胞壁多糖含量和结构,细胞壁结构蛋白和细胞壁相关酶活性,以及分布在细胞间隙的小分子物质的响应和机制,结合近年来细胞壁相关基因水平、基因组水平和蛋白组水平方面的研究结果,讨论了今后该领域的研究方向.     

GFP示踪观察移植瘤原代培养细胞的生长规律

采用GFP稳定表达的细胞系(293-BAC)接种裸鼠形成移植瘤.取肿瘤组织进行原代培养,通过GFP示踪和细胞形态学变化,观察了肿瘤组织中细胞的生长规律.肿瘤细胞释放并生长在组织块附近,向周围空间延伸.种植时散落的薄层组织细胞则直接贴壁生长.生长的鼠源间质细胞占总细胞量的1%～3%,散在或在组织新生肿瘤细胞外围集中生长.原代培养的细胞在传代5代以后,其中的鼠源细胞消失.经过成瘤和传代过程的肿瘤细胞生长性能稳定、来源纯净,是相关研究的好材料.观察到的细胞生长规律可为移植瘤的相关研究提供参考.