4种金色叶树木对SO2胁迫的生理响应

近年来SO2污染比较严重,它对植物有着多方面的影响。因此,越来越多的学者开始关注这方面的问题。彩叶植物在丰富园林景观及降低环境污染方面占用重要的地位,它们也被认为是净化城市空气最有效的途径之一。旨在阐明4种彩叶树种耐SO2污染机制,对丰富植物耐SO2研究的理论、科学评价植物抗SO2污染能力以及指导园林绿化科学选择树种等具有重要理论和现实意义。研究采用人工模拟熏气的方法对金叶女贞、金叶莸、金叶风箱果和金叶红瑞木4种金色叶树种的2年生苗木进行不同浓度的SO2胁迫,研究了参试树种的外观受害症状及膜脂过氧化、渗透调节物质、保护酶活性等生理指标对SO2的反应,并采用模糊数学隶属函数法和灰色关联度法对其抗SO2能力进行了综合评价。结果表明:4种金色叶植物对SO2均具有一定的净化能力,表现为随着SO2浓度的增加膜透性增大,丙二醛、脯氨酸、可溶性糖和硫含量增加,超氧化物歧化酶、过氧化物酶以及过氧化氢酶活性上升,叶绿素含量先增后降,叶液pH值下降。但4种金色叶树木对SO2的净化能力有差别,其中金叶红瑞木的净化能力强最大,金叶女贞和金叶风箱果的净化能力为中等,而金叶莸的净化能力最差。这与其含硫量的顺序一致,却与其对SO2的抗性大小即金叶女贞>金叶莸>金叶红瑞木>金叶风箱果完全不同,说明这四种植物对SO2的吸收能力与其对该气体的抗性不完全一致。但这不能表明抗性差的树种在兰州地区不能应用,因为,兰州市空气中的SO2实际污染程度与研究所设置的最低浓度相比仍属安全浓度。在所选的10个指标中,丙二醛含量、细胞膜透性、超氧化物歧化酶活性、过氧化氢酶活性、脯氨酸、过氧化物酶活性、叶绿素和可溶性糖等指标均可作为金色叶植物对SO2抗性的重要鉴定指标,而S含量和叶液pH值在评价植物对SO2抗性能力时并不具有重要性。4种植物的受害程度与其SO2抗性相反,说明受害症状可以作为判断其对SO2抗性大小依据。     

台湾桤木和四川桤木种源苗木对水分胁迫的生理响应

采用PEG6000,研究了4种台湾桤木种源和2种四川桤木种源苗木对水分胁迫的生理响应。结果表明：（1）随着水分胁迫强度增加,叶片质膜相对透性增大,四川桤木种源质膜透性比台湾桤木种源增加幅度大。（2）在轻度的水分胁迫下,6个种源SOD活性均呈上升趋势,POD活性的增加只发生在PEG10％的水分胁迫强度以内,轻度水分胁迫下,MDA含量上升幅度小于重度胁迫强度;在PEG30％胁迫处理时,台湾桤木叶片MDA含量平均上升30．22％,而四川桤木上升了40．44％,表明台湾桤木种源膜脂过氧化程度较四川桤木种源轻,受害程度相对要小一些。（3）水分胁迫下,叶片脯氨酸含垃均有不同程度的增加．在PEG20％水分胁迫处理下,各种源脯氨酸积量增加的幅度为：台湾桤木苗栗种源（AF２）（68．9％）〉台湾桤木福建南平种源（AF４）（60．2％）〉台湾桤木台东种源（AF２）（54．7％）〉台湾桤木台中种源（AF1（47．6％）〉四川桤木广元种源（AC2）（39.7%）＞金堂种源（AC１）（39.1%）。水分胁迫条件下,叶片可溶性糖含量呈下降趋势。６种种源苗木在水分胁迫条件下,由于脯氨酸的积累,有一定的渗透调节能力,但这种渗透调节能力又是十分有限的。（４）采用隶属函数法,对各种源的抗旱生理进行综合评价,其耐旱牛理强弱的顺序是：AF2、AF1、AF3、AF4、AC2、AC1,台湾桤木比四川桤木具有较强的耐旱生理适应性。从耐旱生理角度讲,凡是适合四川桤木生长的区域,基本上亦适合台湾桤木,在引种载培中,应选择抗旱性稍强一些的台湾桤木苗栗种源和台中种源。     

东北桤木叶表皮盾状腺毛的形态及其变化过程

利用电镜扫描技术,观察东北桤木叶片表面,发现其远轴面表皮上具有盾状腺毛。其由2个基细胞、4个柄细胞和20～25个头部细胞组成,随着分泌物质的积累,细胞逐渐破裂。幼叶远轴面表皮无盾状腺毛,仅有气孔分布。观察东北桤木叶片横切面,发现其为异面叶,远轴面表皮上的盾状腺毛细胞与叶脉维管组织相连。外文资料显示用于表述桤木属表皮上的盾状腺毛的名词较多,该毛状体应为“Peltate glandular hairs”。同时建议对“Glandular scales”、“Peltate gland”、“Peltate scale”、“Peltate glandular hairs”等名词进行规范统一。另外有关东北桤木叶表皮上毛状体从原表皮细胞的发生过程及其分泌物的成份,需进一步研究。     

2个欧李品种对碳酸盐胁迫生理响应的初步研究

在盆栽条件下,以不同浓度的NaHCO₃溶液浇灌农大欧李3和4号2年生组培苗,测定苗木叶片的生理指标。结果表明：随胁迫时间的延长,两个品种的叶绿素a呈先变化平缓后降低趋势,各处理间差异显著;叶绿素a/b在整个处理时期变化平稳;脯氨酸呈先变化平缓后升高趋势;农大欧李3号的电解质外渗率、MDA和POD活性呈先变化平缓后升高再降低的趋势,各处理间差异不显著;中、低浓度SOD活性整个胁迫期变化平缓,高浓度的在整个胁迫期间变化较大,各处理间差异极其显著;农大欧李4号电解质外渗率、SOD、POD和MDA在处理期间呈先升高后降低趋势,胁迫解除后,高浓度处理的电解质外渗率、SOD、POD活性上升、低浓度处理下降,MDA则相反。在长期的NaHCO₃胁迫过程中,农大欧李3号和4号都显示了强的耐盐性。     

南方红豆杉对二氧化硫胁迫的生理响应

为探究南方红豆杉(Taxus chinensis var.mairei)对SO2污染的抗逆机理,本实验以1年生盆栽幼苗为材料,采用密闭箱静态熏气法,研究了不同质量浓度SO2(5、10、20和40mg·m-3)下对南方红豆杉主要逆境生理特性的影响。结果表明,随着SO2浓度的增加和熏气时间的延长,叶片受到不同程度的伤害,同时伴随着叶绿素a和叶绿素b的迅速下降,叶片质膜透性的急剧增加,丙二醛含量大幅度上升,可溶性糖和脯氨酸升高。在同一熏气时间下,随着SO2浓度的增加,SOD、POD、CAT、和APX活性呈现先升高后下降的趋势。在整个熏气时间段内,在5 mg·m-3SO2胁迫下,SOD和APX活性首先被诱导,而POD和CAT在10mg·m-3SO2下被诱导;在40 mg·m-3SO2浓度下,与对照相比,SOD、CAT、APX和POD活性显著下降。可以推断,在低于10 mg·m-3SO2浓度下,南方红豆杉通过自身的应激保护系统来提高对SO2的抗性,维持正常生长;南方红豆杉适用于SO2污染区的园林绿化。     

海水胁迫下CoCl2对油菜生长和抗氧化生理指标的影响

以 '高油605'油菜品种为材料,通过室内水培实验考察了不同浓度CoCl2处理对海水胁迫下油菜种子的萌发、幼苗生长及相关生理指标的影响.结果表明:(1)Hoagland+30%海水(CK3)处理的油菜种子萌发和生长受到显著抑制,但添加50~100 μmol·L-1 CoCl2处理的油菜种子发芽率比CK3显著提高31.98%～32.91%,发芽势极显著增加54.17%～59.03%(P＜0.01),鲜重显著增加25.49%～50.98%;而添加150~1 000 μmol·L-1 CoCl2则对油菜遭受海水胁迫的缓解作用减弱,抑制了油菜幼苗的根系生长.(2)CK3幼苗的抗坏血酸和叶绿素含量显著降低;但添加10~100 μmol·L-1 CoCl2处理的抗坏血酸含量比CK3极显著提高1.26～1.87倍,添加30、50和100 μmol·L-1 CoCl2处理的叶绿素含量比CK3显著提高;但200~1 000 μmol·L-1 CoCl2使油菜幼苗抗坏血酸含量显著降低,1 000 μmol·L-1 CoCl2使幼苗叶绿素含量显著下降.(3)10 μmol·L-1 CoCl2处理幼苗的POD和SOD活性分别比对照显著增加60.2%和18.19%,APX活性却降低6.20%;10~70 μmol·L-1 CoCl2使油菜幼苗POD活性降低,SOD和APX活性增加,MDA含量降低,显著缓解了海水胁迫压力;而100~1 000 μmol·L-1 CoCl2使POD先升后降,SOD和APX活性降低,MDA含量增加.研究发现,适宜浓度CoCl2能够显著提高海水胁迫下油菜幼苗的抗氧化酶活性,增强其清除活性氧能力,降低膜质过氧化作用,从而有效缓解海水胁迫伤害,诱导增强其耐盐性,促进幼苗生长;10~100 μmol·L-1 CoCl2对30%海水胁迫的缓解效果最好,更高浓度的CoCl2反而对油菜幼苗产生毒害作用.     

镉胁迫下4种宿根花卉的生理生长响应及其抗性差异

以百合科宿根花卉大花萱草、“金娃娃”萱草、“甜心”玉簪、东北玉簪为研究材料,研究其在Cd质量浓度为40 mg/kg处理下,随着植物体内镉的积累,不同时期4种花卉生理生长的响应,并根据各项指标的测定结果对4种花卉的抗镉胁迫能力进行综合评定。结果表明,镉胁迫下,植株受害情况不仅受时间主效应的影响,还受时间×树种、时间×树种×质量浓度交互效应的影响。经方差分析和多重对比,并用隶属函数法进行综合评定,[JP3]得出4种花卉的抗镉胁迫能力强弱顺序依次为“甜心”玉簪、“金娃娃”萱草、大花萱草和东北玉簪。[JP]     

切花寒菊小花对低温胁迫的生理响应及其抗寒性分析

以切花寒菊品种'寒紫'和'寒黄'为材料,比较了低温下(<0℃)2个品种舌状花和管状花的相对电导率(REC)变化及半致死温度(LT50)差异,并测定了从温室温度(14.4℃～16.2℃)至3℃的降温过程中2个品种舌状花和管状花的SOD活性和MDA、可溶性糖、可溶性蛋白含量及花粉生活力变化.结果表明:低于-6℃条件下,2个品种电导率均随温度下降而显著上升,且低温下'寒黄'舌状花、管状花的相对电导率均低于'寒紫'.两品种半致死温度均在-9℃左右或更低,且'寒黄'低于'寒紫',管状花低于舌状花.在室温至3℃的降温过程中,2个品种SOD活性、可溶性蛋白含量及花粉萌发率先升后降,MDA含量则先降后升,且均在6℃或9℃时出现拐点,而可溶性糖含量表现为持续增加,且'寒紫'花粉萌发率下降较'寒黄'早且快.结果发现,'寒黄'抗寒性强于'寒紫'、管状花强于舌状花,2品种小花出现冻害的极限低温在-6℃以下,而9℃甚至6℃是寒菊花期出现生理障碍的转折点;切花寒菊可通过提高自身SOD活性及可溶性糖、可溶性蛋白含量来抵抗低温胁迫,且调节能力'寒黄'强于'寒紫'、管状花强于舌状花.     

不同西瓜基因型对干旱胁迫的生理响应及其抗旱性评价

以来源于不同地区的12个西瓜基因型为试材,采用盆栽控水的方式进行持续干旱处理,研究干旱胁迫对西瓜幼苗株高、根长、鲜质量及干物质积累等生长状况的影响,比较不同基因型材料对干旱胁迫的生理响应差异,同时依据旱害指数对其抗旱性进行直接评价,并采用隶属函数法进一步验证和综合评价.结果表明: 干旱处理下,12个西瓜基因型对干旱胁迫的耐受能力存在明显差异,各基因型开始出现旱害症状的时间和发生旱害的程度各不相同.干旱胁迫降低了西瓜幼苗的株高、地上、地下鲜质量和地上干物质积累量,普遍提高了根冠比,而对根长和地下干质量存在正向和负向两种不同的影响.干旱处理后,西瓜叶片的相对含水量和叶绿素含量均不同程度降低,丙二醛、过氧化氢和超氧阴离子含量增加,脯氨酸大量积累,而可溶性蛋白含量以及抗氧化酶活性则因基因型的不同而表现出不同的结果.分析认为,3个野生型材料M20、KY-3和Y-2为抗旱性强的西瓜种质,Y34、金美人和04-1-2为敏感种质,而其余基因型为中抗种质.     

Proteome Dynamics and Physiological Responses to Short-Term Salt Stress in Brassica napus Leaves

Salt stress limits plant growth and crop productivity and is an increasing threat to agriculture worldwide. In this study, proteomic and physiological responses of Brassica napus leaves under salt stress were investigated. Seedlings under salt treatment showed growth inhibition and photosynthesis reduction. A comparative proteomic analysis of seedling leaves exposed to 200 mM NaCl for 24 h, 48 h and 72 h was conducted. Forty-four protein spots were differentially accumulated upon NaCl treatment and 42 of them were identified, including several novel salt-responsive proteins. To determine the functional roles of these proteins in salt adaptation, their dynamic changes in abundance were analyzed. The results suggested that the up-accumulated proteins, which were associated with protein metabolism, damage repair and defense response, might contribute to the alleviation of the deleterious effect of salt stress on chlorophyll biosynthesis, photosynthesis, energy synthesis and respiration in Brassica napus leaves. This study will lead to a better understanding of the molecular basis of salt stress adaptation in Brassica napus and provides a basis for genetic engineering of plants with improved salt tolerance in the future.     

In vitro regeneration of Alnus cremastogyne Burk from epicotyl explants

Summary Multiple shoots were grown from seedling explants of Alnus cremastogyne Burk by a two-stage culture procedure: initiation on WP medium supplemented with 2–8 M benzylammopurine(BAP) for 6 weeks, thereafter 3 weeks of subculture(shoot multiplication) on the same medium with 1 M BAP. A 5–9 fold multiplication rate was achieved. Type and concentration of sugar used in the multiplication medium were shown to be critical factors for both multiple shoot induction and bud elongation, the optima being 87.5mM glucose and 87.5mM sucrose respectively. After transfer to half-strength WP media either containing indolebutyric acid (IBA) or lacking plant growth regulator, almost all the shoots rooted. However, high rhizogenesis could be achieved only with shoots cultured in rooting medium containing 87.5mM sucrose or 175mM glucose, and shoots from multiplication media containing 87.5mM sucrose. Survival of the plantlets following transfer to vermiculite was 100%.Abbreviations BAP 6-benzylaminopurine - 2iP N⁶-(²-isopentenyl)adenine - kinetin 6-furfurylaminopurine - zeatin trans-6-(4-hydroxy-3-methylbut-2-enyl)aminopurine - IBA indol-3-butyric acid - WPM Woody plant medium (Lloyd and McCown, 1981)     

2种枸杞叶片对混合盐胁迫的生理响应

选取耐盐性不同的‘宁杞5号’和‘黑杞1号’一年实生苗为试验材料,进行渗透势分别为-0.47、-0.82和-1.18MPa的混合盐(NaCl+Na_2SO_4)胁迫处理,分析比较2种枸杞叶片生理指标的响应特征,以揭示2种枸杞适应盐胁迫的生理机制。结果表明:(1)随着渗透势降低,2种枸杞叶片生理指标响应趋势基本一致,叶绿素(Chl)和可溶性蛋白(SP)含量先升后降,相对电导率、丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)、可溶性糖(SS)含量逐渐增加,但‘宁杞5号’的变化幅度大于‘黑杞1号’。(2)随着渗透势降低,2种枸杞叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性均增强,但-1.18 MPa混合盐溶液处理则抑制了‘宁杞5号’抗氧化酶活性。(3)随着盐胁迫处理时间的延长,2种枸杞叶片相对电导率、MDA含量、Pro含量、SS含量和CAT活性增加,但‘宁杞5号’的渗透调节物质积累量高于相应‘黑杞1号’;而2种枸杞Chl含量及SOD和POD活性在-1.18 MPa混合盐溶液处理下有所下降。研究表明,2种枸杞均可通过积累渗透调节物质和加强抗氧化酶系统来缓解盐胁迫对自身的伤害,‘宁杞5号’的渗透调节能力较强,而‘黑杞1号’具有更稳定的抗氧化酶系统,从而具有更强耐受盐胁迫的能力。     

梓属5个种对干旱胁迫的生理响应

为分析梓属5个种干旱胁迫响应程度,为梓属耐旱树种的筛选、抗旱育种及栽培工作提供理论依据。本研究选取梓属的黄金树、滇楸、灰楸、梓树和楸树为试材,将其在浇水量为700 mL和400 mL的水分条件下培养50 d,测量其苗高、地径、叶水势、叶绿素相对含量、叶绿素荧光参数和比叶重等指标,并运用隶属函数法对其抗旱性进行综合评价。结果表明:在2种水分条件下,生长状态最好的为楸树,梓树相对较差。在干旱胁迫条件下,除黄金树外,其他各树种的叶片水势(ΨL)都降低,最大气孔导度(Gs)均增加。不同种的叶绿素相对含量(SPAD)值均在干旱胁迫条件下升高。除滇楸和楸树外,各树种的光系统Ⅱ最大光能转换效率(Fv/Fm)随干旱胁迫而增加。除灰楸外,干旱胁迫增加了其他树种的比叶重(LMA)。利用隶属函数法综合评价抗旱性的结果为:灰楸>梓树>滇楸>楸树>黄金树。说明梓属不同树种间有着不同的抗旱能力。综合分析,楸树和灰楸的抗旱能力较强,滇楸和梓树的抗旱能力次之,黄金树的抗旱能力最差。     

玉米对渗透胁迫的反应和生理适应

利用不同渗透势的培养液模拟土壤干旱条件,研究了玉米杂交种“中单2号”在此条件下的生长和生理的变化。实验表明,各指标对于渗透胁迫的变化敏感性顺序为叶片延伸速率、叶水势、脯氨酸含量>净光合速率>相对透性。玉米幼苗在渗透胁迫下具有一定的生理适应能力,表现在一定的渗透胁迫范围内随胁迫时间的延长,生长、生理变化有趋于缓和或恢复的趋势。     

Direct Observation of Reversible and Irreversible Stomatal Responses of Attached Sunflower Leaves to SO(2)

The effects of SO₂ on stomatal aperture of attached sunflower leaves were observed with a remote-control light microscope system that permitted continuous observation of stomatal responses over periods of several hours. The relationship between actual stomatal aperture and stomatal conductance, measured with a porometer, also was examined on leaves before and after exposure to SO₂.

A distinction between uninjured and injured regions was clearly visible on leaves after exposure to 1.5 microliters per liter SO₂ for less than an hour. During the exposure, the mean value of apertures for many stomata, which indicates stomatal conductance and transpiration rate, tended to decrease simultaneously in the uninjured and injured regions. However, the rate of decrease in the injured region was slower than that in the uninjured region because of a transient opening induced by water-soaking in the injured region. The transient opening was less common in stomata near veins and veinlets.

There was a good correlation between pore width and stomatal conductance measured with a porometer before exposure to SO₂. This correlation continued in leaves exposed to SO₂ until visible, irreversible injury occurred, but then it disappeared.

The results of these experiments indicate the necessity of continuous observation of individual stomata under the microscope to understand the effects of air pollutants such as SO₂ on stomatal behavior.

     

不同菠菜品种对海水胁迫的生理响应差异

以耐海水菠菜品种荷兰3号和海水敏感品种圆叶菠菜为材料,采用水培方法,研究了海水胁迫对菠菜叶片、根系质膜的伤害作用以及叶片光合作用、叶绿素荧光参数的影响.结果表明:(1)海水胁迫对荷兰3号单株干重影响不大,而显著降低圆叶菠菜的单株干重,并使2个品种植株的叶片和根系MDA含量增加,质膜透性增大,叶片光合色素含量降低,但荷兰3号的变化幅度(叶片MDA除外)小于圆叶菠菜.(2)海水胁迫下,短期内2个品种由于气孔限制引起叶片胞间CO2浓度(Ci)降低,净光合速率(Pn)下降;长期胁迫下,荷兰3号Pn恢复到对照水平,而圆叶菠菜同化力下降,Pn降低.(3)海水胁迫对荷兰3号光化学猝灭系数(qP)影响不大,实际光化学效率(ΦPSⅡ)明显升高,而圆叶菠菜的qP和ΦPSⅡ均下降;荷兰3号初始荧光(F0)的下降幅度和非光化学猝灭系数(qN)上升幅度比圆叶菠菜大;2个菠菜品种的最大光化学效率(Fv/Fm)均下降,但荷兰3号光抑制程度(1-qP/qN)的升高幅度比圆叶菠菜小.研究结果说明,海水胁迫下,2个耐性不同的菠菜品种植株都产生了光合作用的光抑制和光氧化伤害,使膜质过氧化和叶绿素含量降低;耐性强的品种能够较多地将光能用于光化学反应,热耗散能力较强,光抑制程度较低,膜系统和光合色素受到活性氧的破坏程度较低,保持了较高的净光合速率,最终可明显降低海水胁迫对植株生长的影响.