大青杨对不同干旱胁迫强度的形态和生理响应

为了研究大青杨对干旱环境的耐受性,通过聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫,对不同胁迫强度下大青杨的生长状态、生物量分配、生理生化应答特征进行测定分析。结果显示,随着干旱胁迫时间的延长和强度的增加,大青杨幼苗的苗高、地径生长量和生物量积累明显减少,轻度、中度、重度胁迫下苗高生长量分别下降了17.71%、20.29%、45.96%,地径生长量下降了4.78%、13.62%、17.29%,根冠比上升了11.93%、32.61%、64.10%。叶片相对含水量呈下降趋势,相对电导率呈上升趋势,轻度、中度、重度胁迫下相对含水量分别比对照低23.60%、38.56%和66.78%,相对电导率比对照高106.97%、161.84%、241.75%,说明干旱胁迫对叶片造成了明显的损伤。脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖含量均呈现先上升再下降的趋势,且轻度胁迫比中度、重度胁迫变化幅度小。在胁迫前期和中期均高于对照,说明大青杨幼苗有一定的抗旱能力。在胁迫末期有低于对照的趋势,此时幼苗细胞、组织受到了不可逆转的伤害。大青杨叶片的净光合速率明显呈现双峰模式,受胁迫幼苗显著低于对照且到达峰值的时间不同。胁迫后幼苗的第一个峰值出现的时间比对照提前2h。大青杨能够忍耐短时轻度的干旱胁迫环境,中度和重度干旱胁迫对大青杨幼苗期的生长和生理过程有显著影响。     

镉胁迫对珊瑚树和地中海荚蒾生理生化指标的影响

采用盆栽试验,研究了不同镉(Cd)浓度胁迫下忍冬科荚蒾属珊瑚树(Viburnum odoratissimum)和地中海荚蒾(V.tinus)2种园林树种3年生苗木叶片受伤害形态特征及生理生化指标(叶绿素、丙二醛、可溶性糖及可溶性蛋白含量、电解质渗透率、过氧化物酶活性)的变化,并分析了植株各营养器官(根、茎、叶)Cd的富集水平。结果表明:Cd对珊瑚树叶片生长及生理生化指标均未产生显著影响;地中海荚蒾在Cd胁迫浓度为100mg.kg-1时出现伤害症状,电解质渗透率增加,丙二醛含量增加,叶绿素含量减少;而当胁迫浓度提高到400mg.kg-1时,植株叶片枯黄,植株萎蔫,生长势差;2种植物地下部富集量均大于地上部,可以推断珊瑚树和地中海荚蒾对土壤中Cd具有一定的富集能力,在土壤镉污染严重地区栽植具有重要意义。     

NaCl胁迫对马蔺生长及生理生化指标的影响

采用水培法,以1/2Hoagland溶液为基础培养液,研究了1、2、3、4、6、8和10 g·L-1NaCl胁迫处理对马蔺[Iris lactea Pall.var.chinensis(Fisch.)Koidz.]幼苗部分生长和生理生化指标的影响.结果显示:随NaCl质量浓度的提高,马蔺幼苗的株高和根长、地上部分和根及全株干质量逐渐减小,但在1 g·L-1NaCl胁迫条件下,株高和地上部分及全株干质量均显著高于对照.随NaCl质量浓度的提高和胁迫时间的延长,马蔺幼苗叶片的相对电导率和丙二醛(MDA)含量总体上呈逐渐升高的趋势;其中,用1～4 g·L-1NaCl胁迫处理7或14 d,相对电导率有小幅增加但与对照差异不显著;用1～8 g·L-1NaCl胁迫处理7 d,MDA含量与对照差异不显著.叶片叶绿素和脯氨酸含量以及超氧化物歧化酶(SOD)活性则随胁迫时间的延长呈先升后降的趋势,在胁迫的14或21 d各指标达到最高值.随NaCl质量浓度的提高,脯氨酸含量和SOD活性均不断增加且总体上显著高于对照;叶绿素含量则随NaCl质量浓度的提高出现低浓度升高、高浓度降低的趋势,其中3和4 g·L-1NaCl胁迫处理组叶绿素含量最高;各处理组的可溶性蛋白质含量在处理的第7大或第14天与对照无显著差异,第21天则随NaCl质量浓度的提高呈低浓度升高、高浓度降低的趋势,而第28天则随NaCl质量浓度的提高逐渐降低.总体上看,低质量浓度和短时间的NaCl胁迫对马蔺生长和代谢的抑制作用不明显甚至略有促进作用,而高质量浓度和长时间的NaCl胁迫则具有明显的抑制作用.在实验结束后全部供试植株均存活,结合生长和生理生化指标的测定结果,初步判定马蔺对NaCl胁迫具有较强的耐性.     

镉胁迫对狭叶香蒲某些生理指标的影响

利用水培法研究了Cd胁迫对狭叶香蒲(Typha angustifolia L.)某些生理指标的影响。结果表明,Cd浓度在0.4和1.0 mg.L-1时,狭叶香蒲的叶绿素含量呈上升趋势;Cd浓度高于1.0 mg.L-1时,叶绿素含量有所下降。当Cd浓度达1.5 mg.L-1时,狭叶香蒲的根系活力明显降低。随Cd浓度的增加,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性基本呈现低浓度时上升高浓度时下降的变化趋势;丙二醛(MDA)含量则呈上升趋势。     

植物响应镉胁迫的生理生化机制研究进展

镉(Cd)是一种分布广泛且污染严重的重金属;其毒性大,不仅影响植物的生长发育,而且危害人类健康。该文对植物Cd胁迫的生理生化响应方面的最新研究进展进行了总结概括。从植物光合系统、活性氧、活性氮、抗氧化防御系统、激素、钙信号、蛋白和基因等方面,概述了植物对Cd胁迫的响应及应答机制,探讨了植物对Cd胁迫响应机制的研究方向,...     

镉胁迫对紫花苜蓿幼苗生理特性和镉富集的影响

以"甘农三号"紫花苜蓿幼苗为材料,在水培条件下,探究了在10 d内不同浓度(0～2.0 mmol·L^-1)镉(Cd)胁迫对其根长、茎长、生物量、叶绿素和丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性、Cd富集及其亚细胞分布的影响。结果表明:低浓度(0.125 mmol·L^-1) Cd能促进幼苗根和茎的生长,增加叶片叶绿素含量,较高浓度(0.5～2.0 mmol·L^-1) Cd显著抑制幼苗根和茎的生长,叶绿素及生物量显著降低; Cd胁迫使MDA含量显著增加,而SOD和POD活性显著增强,其中Cd胁迫浓度为0.5mmol·L^-1时,SOD和POD活性达到最大值,这可能是植物对环境胁迫的一种应激保护反应; Cd在各亚细胞组分中的含量依次为细胞壁>细胞质>线粒体>叶绿体,且均随Cd胁迫浓度的升高而增加。当Cd胁迫浓度为0.125 mmol·L^-1时,水培10 d的紫花苜蓿幼苗单株地上部对Cd的净化率最高可达0.214%,而整盆植株在单位体积内对Cd的净化率最高可达15.5%;当Cd胁迫浓度为2.0 mmol·L^-1时,紫花苜蓿幼苗地上部Cd含量达89.36μg·g-1。这些结果表明紫花苜蓿对Cd具有很强的富集能力,虽未达到Cd超富集植物的临界标准,但从植株生物量、耐Cd能力、富集Cd量及对Cd的净化率等方面综合考虑,紫花苜蓿在Cd污染土壤的植物修复中具备良好的应用价值。     

镉胁迫对小报春幼苗生长及生理特性的影响

该研究采用盆栽控制试验,测定不同浓度(0、5、50、100、150、200 mg/kg)土壤Cd胁迫下小报春幼苗生长及生理生化指标,以探究小报春(Primula forbesii Franch.)对重金属镉(Cd)污染的抗性和敏感性,为新型香花地被植物应用于Cd污染土壤提供理论依据。结果表明:(1)低浓度(5 mg/kg)Cd胁迫能促进小报春株高和根长的伸长,高浓度(≥150 mg/kg)Cd胁迫下株高、根长和生物量明显降低。(2)随Cd胁迫浓度增加,小报春幼苗叶片光合作用、叶绿素含量、SOD和CAT活性先上升后下降,而其超氧阴离子产生速率、过氧化氢、丙二醛含量、叶相对电导率和POD活性持续升高。(3)在Cd胁迫条件下,小报春体内K、Zn含量降低,叶和根中Ca、Mg含量显著增加,体内Cd含量明显升高,且根系Cd含量远远高于叶和叶柄。研究发现,小报春幼苗对Cd胁迫具有一定的耐性,低浓度(5 mg/kg)Cd胁迫对小报春生长影响较小,但高浓度(≥150 mg/kg)Cd胁迫对小报春产生明显的毒害作用,影响其正常生长;小报春可能通过增强体内抗氧化酶系统活性、增加叶和根中Ca、Mg含量和根系截留镉来减轻镉胁迫的伤害,提高自身耐受镉胁迫能力。     

不同倍性大青杨的光合特性及叶片解剖结构比较

通过对二年生二倍体、三倍体和四倍体大青杨叶片结构和光合特性的研究,探讨不同倍性大青杨生长性状差异的原因。结果表明：不同倍性大青杨的净光合速率（Pn）、光饱和点（LSP）、光补偿点（LCP）等光合指标差异显著。三倍体的最大净光合速率（Pmax）高出二倍体21%。叶片厚度、表皮细胞厚度、栅栏组织厚度、栅栏组织与海绵组织厚度的比值,都是三倍体和四倍体大青杨比二倍体高,且均呈现增加的趋势。其中,四倍体大青杨表皮细胞最厚,上下表皮分别高出二倍体64%和17%。三倍体大青杨的栅栏组织厚度及栅栏组织与海绵组织厚度的比值最大,比值高出二倍体50%。通过叶片光合特性和解剖结构比较证明,三倍体和四倍体大青杨对光的适应性和光合作用能力强于二倍体。     

燕麦植株生长及叶片生理活性对土壤镉胁迫的响应

该研究以燕麦品种‘燕科2号’(籽粒镉积累量高,Yh)和‘200919 7 1’(籽粒镉积累量低,Yl)为材料,采用盆栽试验,在土壤Cd胁迫条件下测定两种类型燕麦植株生长、叶片光合生理参数及抗氧化酶活性的变化,探讨两品种对Cd胁迫的响应差异。结果表明：(1)Cd胁迫条件下,燕麦品种Yh和Yl植株生长、气体交换参数及叶绿素荧光参数均受到抑制,并以单株干重、叶片净光合速率(P_n)、光化学淬灭系数(qP)表现最为突出,Yh的降幅分别为38.2%、35.0%、14.7%,Yl降幅分别为40.8%、57.1%、27.3%。(2)镉胁迫均诱导增强了两个类型燕麦品种叶片抗氧化酶活性,尤其是SOD活性得到显著增强,Yh和Yl的增幅分别为41.9%和44.9%; Cd胁迫也显著提高了MDA含量,Yh和Yl的增幅分别达到22.2%和18.1%。研究发现,在Cd胁迫条件下,与低Cd积累燕麦品种相比,高Cd积累燕麦品种具有较高的生物量和抗氧化酶活性,以及较强的净光合速率和优异的叶绿素荧光特性,从而表现出较强的耐Cd性。     

热带地区不同水稻品种对土壤镉胁迫的生理生化响应

以热带地区主栽品种博优225和矮糯为材料,采用盆栽试验研究了不同水稻品种对土壤外源重金属Cd胁迫的耐性机理。结果表明:在各浓度镉胁迫下,2个品种水稻都是根累积的镉含量要高于茎叶和稻壳、糙米,即根>茎叶>稻壳>糙米;随着镉胁迫浓度的增加,细胞膜受损的伤害程度越大,矮糯质膜透性略高于博优225;随着Cd浓度的升高,水稻叶片丙二醛(MDA)、脯氨酸含量逐渐增加,且博优225的增加幅度明显大于矮糯,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性均呈上升趋势,且博优225明显高于矮糯;过氧化氢酶(CAT)活性呈下降趋势;表明同样条件下博优225受Cd毒害更严重。     

Effects of Melatonin on Growth,Physiology and Gene Expression in Rice Seedlings Under Cadmium Stress

Melatonin (MLT) is a hormonal substance found in many organisms and can improve plant stress resistance. In this study, the japonica rice variety Y32 and indica rice variety NJ6 were cultivated in hydroponics under different concentrations of CdCl₂ at the two-leaf stage. The growth, physiological and biochemical responses of the seedlings and the expression of cadmium (Cd)-related genes under exogenous melatonin (MLT) treatment were assessed. The results indicated that Cd stress destroyed the dynamic balance between reactive oxygen species (ROS) production and removal, resulting in ROS accumulation, membrane lipid peroxidation, and impaired growth and development. Following the application of exogenous MLT to rice seedlings, increases in plant biomass including both underground and above-ground areas were observed. MLT also scavenged the inhibition of superoxide dismutase (SOD) and peroxidase (POD) in a concentration dependent manner in response to Cd stress. Catalase (CAT) activity and malondialdehyde (MDA) expression also decreased following MLT treatment. Amongst the six Cd-related genes assessed, five genes were down-regulated and one was up-regulated in response to MLT treatment. Taken together, these data demonstrate that MLT improves the resilience of rice seedlings at the biochemical, physiological, and molecular levels, and diminishes the damage caused by Cd stress.     

杨树杂种无性系生长与光合生理遗传变异研究

以美洲黑杨与大青杨的27个杂种无性系1年生盆栽扦插苗为材料,以美洲黑杨无性系I-69为对照,对其生长性状、扦插成活率以及主要光合生理指标进行遗传变异分析,并利用分析结果对杂种无性系进行初步选择.结果表明:(1)27个杂种无性系间苗期生长性状及光合生理等12个性状指标差异极显著,无性系重复力均在0.7以上,最高达0.987,均受强遗传控制.(2)结合生长性状分析不同无性系的净光合速率,发现具有较高净光合速率的无性系,同样具有较大生长量和较高成活率.(3)经主成分分析和聚类分析,初选出7个生长快、成活率较高、光合作用能力较强的无性系(编号依次为135、141、153、155、165、177和193),7个无性系苗高超对照10%~33%,地径超对照11%~24%,成活率超对照30%~48%,净光合速率超对照7%~29%,且干形优美,适应性强,可作为进一步选育的材料.     

大青杨基因组DNA的提纯及鉴定

由于各种林木在组织结构和化学成分上的差异,核酸的提取方法将不尽相同。高质量的DNA是林木分子生物学研究的关键因素。探索一种科学的、合适的DNA提取方法尤为重要。本文对大青杨基因组DNA的提取方法进行了优化。通过电泳检测、紫外分析、限制性内切酶消化和随机引物PCR扩增鉴定所获得的基因组DNA,证明其完全可以满足分子生物学实验的要求。     

镉胁迫对绢毛委陵菜-丛枝菌根真菌共生体根系结构和生理的影响

为从生理水平上揭示绢毛委陵菜（Potentilla sericea L.）-丛枝菌根真菌共生体对镉胁迫的应答机制,以绢毛委陵菜多年生植株为试验材料,分别接种根内根生囊霉（Rhizophagus intraradices）和摩西球囊霉（Funneliformis mosseae）,80 d后以不同浓度的镉胁迫处理并测定菌根侵染率,研究侵染率较高菌种的共生体植株的生理指标变化和结构变化。结果表明：摩西球囊霉较根内根生囊霉对绢毛委陵菜菌根侵染率高,达100%,而根内根生囊霉侵染率为89.33%;接种摩西球囊霉真菌的植物,当镉质量浓度达10 mg?L^-1时,细胞壁小范围破裂、液泡出现变小的趋势,高浓度镉（20 mg?L^-1）处理时,根系细胞壁破裂,细胞无法维持原有形态;镉胁迫下,Cd（5 mg?L^-1）~ Cd（10 mg?L^-1）MDA含量显著上升（P<0.05）,Cd（0 mg?L^-1）~Cd（5 mg?L^-1）SOD活性和脯氨酸含量变化显著（P<0.05）,可溶性蛋白含量和叶绿素含量显著减少（P<0.05）,Cd（10 mg?L^-1）~Cd（15 mg?L^-1）可溶性蛋白含量和叶绿素含量变化不显著（P>0.05）,植物可以抵抗一定浓度范围的镉胁迫。综合来看,接种摩西球囊菌可以增强绢毛委陵菜耐镉胁迫能力,为利用绢毛委陵菜修复镉污染土壤提供了理论依据。     

干旱和盐胁迫对马铃薯试管苗亚细胞结构及生理生化指标的影响

以‘陇薯3号’脱毒试管苗为材料,研究了不同浓度PEG-4000(0、2%、4%、6%、8%)和NaCl(0、25、50、100、200mmol/L)对马铃薯2周大小试管苗根系生长、叶肉细胞超微结构及部分生理生化指标的影响,为筛选耐盐抗旱马铃薯种质提供理论依据。结果显示:(1)随着PEG-4000和NaCl浓度的增加,马铃薯试管苗根总长、根体积、根数均呈现下降趋势,并且胁迫浓度越高时间越长其下降趋势越明显,而盐胁迫处理的下降幅度明显大于PEG胁迫处理。(2)随着PEG-4000和NaCl浓度的增加,马铃薯试管苗叶肉细胞细胞壁明显变厚,发生明显的质壁分离,嗜锇颗粒显著增加,出现大量囊泡,叶绿体损害逐渐加剧,直至完全解体。(3)随着PEG-4000和NaCl浓度的增加,马铃薯试管苗脯氨酸(Pro)含量显著增加,过氧化氢(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性显著增强,而其丙二醛(MDA)含量迅速增加,但叶片叶绿素含量持续下降。研究表明,在PEG-4000模拟干旱和NaCl胁迫条件下,马铃薯试管苗叶片叶绿体结构受到严重损害,叶绿素含量显著降低,且胁迫程度越强损害越严重、下降幅度越大;同时,干旱和高盐胁迫也诱导马铃薯试管苗脯氨酸含量和抗氧化酶CAT和SOD活性显著上调,一定程度上缓解了干旱和高盐胁迫的伤害。     

大青杨PubZIP1基因的克隆及亚细胞定位与抗旱表达特性分析

从大青杨中克隆得到PubZIP1基因,通过基因测序结果可知,PubZIP1基因全长1 083 bp,编码360个氨基酸。分析得出PubZIP1蛋白含有BZIP和DOG1两个结构域,其二级结构包括α-螺旋（62.50%）、无规卷曲（29.72%）、延伸链（5.56%）、β-折叠（2.22%）。通过亚细胞定位试验表明PubZIP1基因位于细胞核。通过qRT-PCR分析表明,在模拟干旱的不同7% PEG6000胁迫时间下,分析结果表明胁迫后PubZIP1基因在大青杨根中的表达量呈下降趋势。而在大青杨茎和叶片中的表达量呈上升趋势,尤其是在叶片中明显被诱导表达。预测该基因可能主要在叶片中表达并行使功能。     

镉胁迫对西瓜幼苗生长及其叶片解剖结构和生理特性的影响

该研究以‘北抗1号’西瓜幼苗为试验材料,采用实验室盆栽方法,考察在不同浓度镉胁迫(0、60、120、180和240 mg/L)处理下西瓜幼苗的生长及其叶片生理特性和解剖结构的变化特征,初步探讨西瓜耐受镉胁迫的生理机制。结果显示：(1)在镉胁迫条件下,西瓜幼苗的生长受到抑制,随着镉胁迫浓度的增加,西瓜幼苗的叶片形态黄化现象逐渐加重,根系形态逐渐纤弱,株高、茎粗、茎节数和叶片数均呈现下降趋势。(2)镉胁迫下,西瓜幼苗叶片主脉中细胞受损,主脉直径显著减小,叶肉组织疏密度显著降低。(3)随着镉胁迫浓度的升高,西瓜幼苗的含水量、净光合速率、SOD活性等显著降低,丙二醛和游离脯氨酸含量显著升高,POD活性和可溶性蛋白含量先升高后降低,生理特性受到显著影响。研究发现,‘北抗1号’西瓜幼苗对镉有一定的适应性,在低浓度(60 mg/L)镉胁迫处理下,西瓜幼苗的形态特征、生理特性变化不显著,但在高浓度(180 mg/L)镉胁迫下,幼苗的生长受到严重抑制,渗透调节系统以及生物膜保护系统严重受损。