周期性土壤干旱和叶片水势对气孔响应木质部ABA灵敏度的影响

研究了周期性土壤干旱期间气孔对木质部ＡＢＡ响应的灵敏度的变化以及叶片水势对灵敏度的影响。实验结果证明了木质部ＡＢＡ浓度是反映根系周围土壤水分状况的一个指标的结论。土壤周期性干旱不影响木质部ＡＢＡ浓度对土壤水分状况的依赖关系,但显著地提高了气孔对木质部ＡＢＡ 响应的灵敏度。根据对实测数据的数学模拟结果显示,引起气孔导度下降５０％ 所需的木质部ＡＢＡ浓度从第一轮土壤干旱的７５０ ｎｍｏｌ／Ｌ降至第二轮土壤干旱的５５０ ｎｍｏｌ／Ｌ。分根实验的结果表明,叶片水分亏缺显著提高了气孔对木质部ＡＢＡ 的响应的灵敏程度,全根干旱中引起气孔导度下降５０ ％ 所需的木质部ＡＢＡ 浓度比半根干旱的小２ ～４ 倍。这表明,气孔对木质部ＡＢＡ响应的灵敏度不是一个固定的特性,可随植物生长环境及许多其他因素的变化而表现出很大的差异     

土壤干旱条件下玉米叶片内源激素含量及光合作用的变化

利用ＨＰＬＣ和ＥＬＩＳＡ技术研究了土壤干旱条件下玉米叶片内源ＩＡＡ、ＡＢＡ、ＺＲ、ＤＨＺＲ、ｉＰＡ含量的变化情况,以及叶片光合作用过程中,光合速率（Ｐｎ）,气孔导度（Ｇｓ）,ＰＳⅡ光化学效率（Ｆｖ／Ｆｍ）的变化情况,结果发现：叶片中ＩＡＡ浓度,在整个干旱过程中变化不大,与对照相比下降不明显;ＩＡＡ的浓度对干旱的反应不敏感;叶片中ＡＢＡ浓度在干旱最初３ｄ里急剧升高,直至最大值,之后有所下降;ＡＢＡ的     

羊草叶片气体交换参数对温度和土壤水分的响应

 采用生长箱控制的方法研究了羊草(Leymus chinensis)幼苗叶片光合参数对5个温度和5个水分梯度的响应和适应。结果表明：轻度、中度土壤干旱并没有限制羊草叶片的生长,对气体交换参数亦无显著影响,反映了羊草幼苗对土壤水分胁迫的较高耐性。叶片生物量以26 ℃时最大,其它依次为23 ℃、20 ℃、29 ℃和32 ℃。温度升高使气孔导度和蒸腾速率增加, 却使光合速率和水分利用效率降低。水分和温度对叶片生物量、光合速率、气孔导度和蒸腾速率存在显著的交互作用,表明高温加强了干旱对叶片生长和气体交换的影响, 降低了羊草对土壤干旱的适应能力。高温和干旱的交互作用将显著减少我国半干旱地区草原的羊草生产力。     

ABA诱导蚕豆气孔保卫细胞H2O2的产生

以蚕豆叶片下表皮为材料,将荧光探针ＨＰＴＳ导入蚕豆气孔保卫细胞内,利用荧光光谱和激光共聚焦显微技术,检测了ＡＢＡ诱导蚕豆气孔关闭过程中Ｈ２Ｏ２的产生。结果表明,ＡＢＡ和１００μｍｏｌ／Ｌ的Ｈ２Ｏ２可以迅速猝灭ＨＰＴＳ的荧光,ＣＡＴ几乎可完全阻止９μｌ０．２ｍｍｏｌ／Ｌ的ＡＢＡ引起荧光猝灭。因此,ＡＢＡ可以诱导气孔保卫细胞产生Ｈ２Ｏ２,其产生的强度和速度与ＡＢＡ的浓度直接有关,并且推测：这种Ｈ２Ｏ２产生可能是ＡＢＡ诱导气孔关闭过程中信号转导链的一个中间成分。     

植物细胞钙依赖型蛋白激酶参与ABA信号转导过程的实验证据

利用膜片钳技术探讨了植物细胞钙依赖型蛋白激酶（ＣＤＰＫ）是否参与了植物激素脱落酸（ＡＢＡ）调控气孔运动的信号转导过程。胞外加入１μｍｏｌ／ＬＡＢＡ完全抑制光照条件下蚕豆叶片气孔的开放,同时加入ＣＤＰＫ抑制剂三氟拉嗪则显著降低ＡＢＡ对气孔开放的抑制作用。在胞内加入１μｍｏｌ／ＬＡＢＡ抑制全细胞内向钾电流约６０％,同时加入ＣＤＰＫ的底物组蛋白ⅢＳ则可完全逆转ＡＢＡ对内向钾电流的抑制作用。研究结果证明,ＣＤＰＫ可能通过对保卫细胞内向钾离子通道的调节介导了ＡＢＡ调控气孔运动的信号转导过程。     

水分胁迫下蚕豆（Vicia faba L．）气孔关闭与叶片细胞中ABA区隔化与再分配的关系

应用胶体金免疫电镜定位技术研究水分胁迫下叶片ＡＢＡ的再分配。表明：水分胁迫初期蚕豆叶肉细胞中ＡＢＡ的量与对照相比无明显变化,但水分胁迫可导致表皮细胞质外体ＡＢＡ含量明显增加;保卫细胞在水分胁迫前即含有大量ＡＢＡ;ＡＢＡ主要分布在叶绿体和细胞核,细胞的腹壁及相邻外壁和内壁也有大量ＡＢＡ存在,但背壁ＡＢＡ的量很少;气孔完全开放时背壁ＡＢＡ含量更少,当水分胁迫导致气孔关闭时,保卫细胞背壁ＡＢＡ含量大增,说明气孔运动与保卫细胞中ＡＢＡ的区隔化与再分配密切相关。     

细胞松弛素B对蚕豆气孔运动的影响

以蚕豆叶片下表皮条为材料,研究了微丝在气孔运动中的作用。利用肌动蛋白纤丝专一性抑制剂──细胞松弛素Ｂ（ＣＢ）预处理后,再用诱导气孔运动的因子处理表皮条,在显微镜下观测气孔孔径的变化。结果显示,用ＣＢ处理开放或关闭状态气孔,其开度均不发生变化;ＣＢ处理使微丝解聚,气孔运动被抑制;且ＣＢ处理后气孔的运动是可以恢复的。实验进一步表明,开放气孔经１０ｍｇ／Ｌ的ＣＢ预处理后,ＡＢＡ、Ｃａ２＋及暗诱导气孔关闭的作用均不同程度地受到抑制,推测微丝可能参与ＡＢＡ、Ｃａ２＋及暗诱导的气孔关闭过程;关闭气孔经１０ｍｇ／Ｌ的ＣＢ预处理后,Ｋ＋和（或）光诱导气孔开放的作用受到抑制,推测微丝可能参与光及Ｋ＋诱导的气孔开放过程。     

凝结水对干旱胁迫下羊草和冰草生理生态特征及叶片形态的影响

为了探讨凝结水对植物生长的作用,该文研究了干旱处理下模拟凝结水对羊草(Leymus chinensis)和冰草(Agropyron cristatum)生理性状和叶片表面结构的影响。试验设计了干旱无凝结水、干旱每周发生3次和5次凝结水以及正常浇水不发生凝结水4个处理,通过超声波加湿器模拟凝结水的发生,研究凝结水对两种植物叶片相对含水量、水势、净光合速率、水分利用效率、生物量以及叶片表面结构等的影响。结果表明:凝结水显著增加了干旱胁迫下两种植物的叶片相对含水量和水势(p0.05);凝结水显著提高了冰草的净光合速率、气孔导度与蒸腾速率(p0.05);而羊草的气孔导度和蒸腾速率随凝结水的变化不明显。羊草和冰草的地上生物量和根系生物量随凝结水的发生有增加的趋势,但是各处理间差异不显著。凝结水降低了羊草和冰草黄叶数与总叶数的比值,这表明凝结水对干旱胁迫下植物叶片表面结构遭到的破损有一定的保护和修复作用。该研究证实羊草和冰草的叶片可以吸收凝结水,并对其光合作用、水分生理以及生长具有正效应。     

ABA诱导蚕豆气孔保卫细胞H2O2的产生

以蚕豆叶片下麦皮为材料,将荧光探针ＨＰＴＳ导入蚕豆忆保卫细胞内,利用荧光光谱和激光共聚焦显微技术,检测了ＡＢＡ诱导蚕豆气孔关闭过程中Ｈ２Ｏ２的产生。结果表明,ＡＢＡ和１００μｍｏｌ／Ｌ的Ｈ２Ｏ２可以迅速猝灭ＨＰＴＳ的荧光,ＣＡＴ几乎可完全阻止９μｌ０．２ｍｍｏｌ／Ｌ的ＡＢＡ引起荧光猝灭。因此,ＡＢＡ可以诱导气孔保卫细胞产生Ｈ２Ｏ２,其产生的强度和速度与ＡＢＡ的浓度直接有关,并且推测：这种Ｈ２Ｏ２产     

岳桦幼苗光合特性和非结构性碳水化合物积累对干旱胁迫的响应

以长白山林线树种岳桦为对象,利用生长控制试验进行干旱处理,研究干旱对岳桦幼苗光合特性及非结构性碳水化合物(NSC)积累的影响.结果表明:干旱显著降低了岳桦幼苗的净光合速率和气孔导度,提高了其水分利用效率;干旱显著增加了岳桦幼苗叶、皮、干和根中的可溶性糖和总NSC的含量,但显著降低了淀粉含量;随着干旱的持续,叶片的气孔导...     

天然型与非天然型脱落酸的生物活性比较

采用新方法精制脱落酸（ＡＢＡ）异构体试样,提高了（Ｓ）－（＋）－ＡＢＡ与（Ｒ）－（－）－ＡＢＡ两对映体纯度。抑制生长试验和残留量分析以及气孔闭合试验表明：天然型（Ｓ）－（＋）－ＡＢＡ活性显著高于非天然型（Ｒ）－（－）－ＡＢＡ或（ＳＲ）－（±）－ＡＢＡ。抑制莴苣种子发芽５０％的活性强度,（Ｓ）－（＋）－ＡＢＡ约是（Ｒ）－（－）－ＡＢＡ的５倍,（ＳＲ）－（±）－ＡＢＡ介于两者之间。抑制萝卜下胚轴生长试验,最显著有效期为２～６ｄ,生理作用期约为一周,（Ｓ）－（＋）－ＡＢＡ活性是（Ｒ）－（一）－ＡＢＡ的３．５倍。鸭跖革气孔闭合试验,（Ｓ）－（＋）－ＡＢＡ活性比（Ｒ）－（－）－ＡＢＡ高１倍。     

外源硒对干旱胁迫下烤烟生长和生理特性的影响

采用盆栽试验,研究了外源硒(2~12 mg·kg~(-1))对干旱胁迫下烟株生长、叶片光合色素含量、光合特性、抗氧化酶活性以及渗透调节物质含量的影响。结果表明:干旱胁迫抑制烤烟生长,显著影响烤烟的生长和生理生化代谢的相关指标。低浓度的外源硒能不同程度的缓解烤烟所受干旱胁迫的伤害,但高浓度外源硒处理则表现出毒害效应。适宜浓度的外源硒显著促进了干旱胁迫下烤烟植株生长,提高了烟株叶片光合色素含量,提高净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r),降低胞间CO_2浓度(C_i),同时也提高了烤烟叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性以及可溶性蛋白、脯氨酸和可溶性糖等渗透调节物质含量,降低了叶片丙二醛(MDA)的积累。其中4 mg·kg~(-1)外源硒处理缓解效果最好。     

植物应对干旱胁迫的气孔调节

气孔是植物控制叶片与大气之间碳、水交换的重要门户,植物的生长和生存都依赖于叶片气孔对碳获取和水散失的调控.因此,气孔调节机理研究与气孔导度模型研发是精确模拟陆地生态系统碳、水循环过程不可或缺的内容.近年来,随着气候变化的加剧,干旱事件愈发频繁,对植物的存活、生长和分布产生深刻影响.为了深入理解植物碳-水耦合机理过程、预测全球变化下植物及群落的动态,开展植物应对干旱胁迫的气孔调节研究尤为重要.本文综述了植物在干旱胁迫条件下气孔调节机制和模型研究进展.首先阐述了植物气孔对干旱胁迫的主动调节与被动调节,讨论了气孔调节的演化过程,包括蕨类和石松类植物的被动水力调节、被子植物的主动调节和裸子植物的双重调节机制,认为裸子植物的气孔调节方式是植物进化过程中介于蕨类、石松类植物和被子植物之间的一种重要过渡类型.然后分析了气孔调节与水力调节的关系,讨论了“植物水势和气孔导度解耦”问题中存在的争议.之后介绍了基于水分利用效率假说和最大碳增益假说所建立的气孔导度优化模型的应用,并指出后者有更强的预测能力和应用前景.最后,为了有效减少植被对气候变化响应预测中的不确定性,提出了2个亟待开展的研究问题:将植物叶片的气孔调节功能研究由个体扩展到生态系统甚至更大尺度,改进陆地生态系统碳水循环机理模型;量化气孔调节的主动水力反馈过程,修正植物气孔功能水力模型.     

水分胁迫下ABA由蚕豆根向地上部的运输及其在叶片组织中的分布

蚕豆根装载的＾３Ｈ－ＡＢＡ可以５．６ｃｍ／ｍｉｎ以上的速率向冠部运输,短时间内根运来的ＡＢＡ主要分布在有大量气孔密布的下表皮,但长时间内则主要分布在大叶肉组织中,抑制蒸腾可降低ＡＢＡ向叶片中的运输积累。     

甘草叶片形态结构和光合作用对干旱胁迫的响应

叶片结构在植物防御生物和非生物胁迫方面起着重要的作用,可通过合成、储存和分泌次生代谢产物提高植物抗性。以甘草幼苗为试材,采用盆栽控水自然干旱法,探讨叶片光合作用、气孔微形态和腺体形态对干旱胁迫的响应。结果表明:①随着干旱胁迫程度的加剧,叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均呈先升高后降低的趋势;其中胞间CO2浓度(Ci)在重度干旱胁迫(severe stress,SS)时迅速增高。②随着干旱胁迫程度的加剧,叶片总气孔密度和气孔开张比呈先增大后减小的趋势;而气孔开张宽度呈逐渐减小的趋势。③随着干旱胁迫程度的加剧,叶片上表皮和下表皮腺体密度总数整体上呈增大的趋势,腺体颜色随着干旱胁迫程度的加剧逐渐加深,形状出现不规则褶皱和内陷。总之,甘草叶片表面的腺体特征参与抗旱逆境调节,从而避免干旱胁迫对甘草植株的伤害;在SS下,胁迫程度加速了气孔细胞的程序性死亡(PCD),甘草幼苗失去抗旱能力。     

不同干旱胁迫下欧李光合及叶绿素荧光参数的响应

采用人为控制土壤含水量的方法对欧李进行轻度和重度干旱的处理,测定叶片的气体交换和叶绿素荧光参数的日变化。结果表明,干旱胁迫下欧李叶片净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、气孔导度、PSII最大光化学效率、光化学量子效率显著下降,但胞间CO2浓度、非光化学猝灭系数以及叶黄素循脱环氧化状态（Z＋0.5A）/（V＋A＋Z）和Z含量升高。两干旱处理植株的影响程度存在差异。这表明在长时间干旱条件下,欧李叶片光合作用的降低受到气孔与非气孔因素的双重影响,叶黄素循环的启动增加了胁迫条件下的热耗散能力以保护光合机构免受干旱胁迫的进一步伤害。     

水分胁迫下ABA由蚕豆根向地上部的运输及其在叶片组织中的分布

蚕豆根装载的３Ｈ－ＡＢＡ可经５．６ｃｍ／ｍｉｎ以上的速率向冠部运输。短时间内（５ｍｉｎ）根运来的ＡＢＡ主要分布在有大量气孔密布的下表皮,但长时间内（３ｈ）则主要分布在对内组织中。抑制蒸腾可降低ＡＢＡ向叶片中的运输积累。光镜放射自显影术显示,根运来的ＡＢＡ可有效地在表皮细胞及保卫细胞的质外体积累。３Ｈ－ＡＢＡ由根向地上部快速运输及其在作用部位的有效积累,说明水分胁迫下蚕豆根部可以通过ＡＢＡ信号的传递控制气孔的行为。     

组织透明法观察葡萄叶片生长过程中气孔与叶脉形态结构特征变化

本文以‘摩尔多瓦’葡萄叶片为试验材料,采用组织透明法观察了葡萄叶片生长过程中叶片表皮细胞、气孔和叶脉形态结构的变化,测定与气孔和叶脉功能相关的生理指标变化,比较了组织透明法、指甲油法和撕取法在观察葡萄叶片气孔上的实验效果。结果表明:组织透明法能够清晰观察到葡萄叶片生长过程中叶片表皮细胞、气孔和叶脉形态结构的变化。相对于指甲油法、撕取法,组织透明法操作简单,且能保持组织完整性,提升观察叶片细胞结构的实验效果。从叶片生长过程中气孔形态结构变化规律来看,葡萄嫩叶齿尖存在大量的大气孔,而叶片中部只观察到中央大气孔和正在发育的气孔保卫细胞母细胞。随着叶片生长,叶片气孔保卫细胞母细胞逐渐发育形成成熟气孔,叶片末端叶脉也是随叶片生长而生长,叶脉密度逐渐增加,提高了树体往叶片供水的效率。从与气孔和叶脉功能相关的各项生理指标变化来看,气孔导度随着气孔逐渐形成和成熟而逐渐升高,但叶片含水量和水势下降,有利于拉升水分和养分从根系往地上树体各器官运输,满足整个植株生长发育的需要。     

干旱和CO2浓度升高对干旱区春小麦气孔密度及分布的影响

 通过对不同土壤水分状况、不同CO2浓度条件下春小麦叶片气孔的观测结果表明：干旱和CO2浓度升高不仅影响叶片气孔密度,而且也影响其分布。随干旱程度的加剧,气孔密度有明显的上升趋势,气孔在叶片上的分布趋向均匀;随CO2浓度的升高,气孔密度有明显的下降趋势,其分布也趋向均匀。水分状况和CO2浓度相同时,气孔密度及分布受不同温度的影响。     

干旱和CO_2浓度升高对干旱区春小麦气孔密度及分布的影响

通过对不同土壤水分状况、不同 CO2 浓度条件下春小麦叶片气孔的观测结果表明 :干旱和 CO2 浓度升高不仅影响叶片气孔密度 ,而且也影响其分布。随干旱程度的加剧 ,气孔密度有明显的上升趋势 ,气孔在叶片上的分布趋向均匀 ;随 CO2 浓度的升高 ,气孔密度有明显的下降趋势 ,其分布也趋向均匀。水分状况和 CO2 浓度相同时 ,气孔密度及分布受不同温度的影响