四季竹对土壤水分胁迫的生理适应

以四季竹2年生竹苗为材料,采用每天补水控制土壤含水量的方法,设置土壤相对含水率为<30%(T1)、40%～50%(T2)、60%～70%(T3)、80%～90%(T4)和竹蔸部完全水淹(T5)5个土壤水分含量水平,研究四季竹叶片在水分胁迫下的生理活性变化,以探讨四季竹对土壤水分的适应能力。结果表明:(1)随处理时间的延长,T1处理叶片离子渗漏率、MDA含量、叶绿素a/b值、SOD和POD活性、脯氨酸和可溶性蛋白含量均迅速升高,叶绿素含量、类胡萝卜素含量和叶绿素/类胡萝卜素比值迅速下降。(2)T5处理14d后叶片各生理指标随处理时间的延长与T1处理表现出相同的变化规律(类胡萝卜素和脯氨酸除外),并且分别在T1处理14d和T5处理28d后四季竹叶片全部干枯脱落。(3)随处理时间的延长,T2、T3、T4处理的四季竹叶片各生理指标经过一段时间的适应后最终稳定在处理前水平,且处理间均无显著差异。研究发现,四季竹在土壤相对含水率小于30%的土壤中生长不良,甚至死亡,在相对含水率40%～90%的土壤中能正常生长;四季竹耐受水淹胁迫的时间阈值是28d。     

四季竹对不同浓度NaCl胁迫的生理响应

以夏秋季优良笋用竹种四季竹盆栽苗为材料,研究了土壤中1‰~6‰浓度NaCl(干重)处理对四季竹叶片脱落率、离子渗漏率、丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶活性以及渗透调节物质含量的变化特征,以探讨四季竹的抗盐机理。结果表明:(1)随NaCl浓度的增大和处理时间的延长,四季竹叶片脱落率逐渐增加;四季竹在1‰~2‰NaCl浓度下的土壤中生长良好,在3‰~5‰浓度下随处理浓度的增大伤害逐渐加重,但这种伤害是可逆的,6‰是四季竹的半致死盐浓度。(2)叶片离子渗漏率随NaCl浓度的增大而显著增大,在6‰浓度处理下随处理时间的延长近直线升高,在3‰~5‰浓度下先升高后降低,而在1‰~2‰浓度处理下变化平缓且与同期对照无显著差异;叶片MDA含量随NaCl浓度的增大而增加,随处理时间的延长先增加后降低。(3)四季竹叶片SOD和POD活性在胁迫3~15 d均出现先下降后上升的过程,其有一定的锻炼适应性;叶片脯氨酸含量随NaCl处理浓度的增大而增加,其随处理时间的延长在1‰~2‰浓度处理下变化平缓,在3‰~6‰浓度处理下显著增加后减小;各浓度处理的可溶性蛋白含量随处理时间的延长先增加后减小,但均高于对照。研究发现,四季竹是较耐盐竹种,其可以通过调控自身保护酶活性和渗透调节物质含量来有效缓解盐胁迫伤害,从而表现出一定的耐盐能力。     

太湖梅梁湾漫衰减系数季节性差异及其主导因素

利用2006-08-16、2007-3-28和2007-11-12三次在太湖梅梁湾15个样点的观测数据,对漫衰减系数(Kd)及其影响因素的时空差异性进行分析,发现:梅梁湾地区Kd的主要决定因素是总吸收系数,后向散射作用对Kd具有一定的影响作用,但非主导作用;梅梁湾地区水体Kd影响因素的主次关系并非固定不变,而是随着水体组分的季节性变化而变化,3月份Kd的主导影响因素是非色素物质,其次是有色可溶性有机物(CDOM)、色素物质和后向散射作用,而8月份的主导影响因素是色素物质,其次是非色素物质、CDOM和后向散射作用,而11月份相对较为复杂,在440nm处主导影响因素是非色素物质,其次是色素物质、CDOM和后向散射作用,595nm处主导影响因素是非色素物质吸收作用,其次是色素物质吸收作用、后向散射作用、CDOM吸收作用,675nm处主导影响因素是色素物质,其次是非色素物质、后向散射作用和CDOM.     

高浓度CO2和O3对四季竹叶片膜脂过氧化及抗氧化系统的影响

以2年生四季竹为试材,利用开顶式气室(OTCs)熏蒸法模拟大气CO2和O3浓度升高情景,研究了高浓度CO2(700 μmol·mol-1)和高浓度O3(100 nmol·mol-1)及其复合作用对四季竹叶片膜脂过氧化、抗氧化酶及渗透调节物质的影响.结果表明:高浓度O3处理30 d,四季竹叶片抗氧化酶活性和渗透调节物质含量提高,清除活性氧能力增强,并未出现明显的膜脂过氧化,四季竹能耐受短期的O3胁迫.高浓度O3处理90 d,四季竹叶片抗氧化酶活性显著降低,膜脂过氧化程度加剧,膜结构破坏,发生严重的氧化损伤;高浓度CO2处理30 d,四季竹叶片抗氧化酶活性和渗透调节物质含量提高,能维持活性氧平衡,存在一定的生理适应期.而高浓度CO2处理90 d,四季竹叶片抗氧化酶活性和活性氧含量降低,可溶性糖和可溶性蛋白含量升高,有利于四季竹生长;高浓度O3和CO2复合作用下,相对于单因素高浓度O3处理,四季竹叶片能够维持较高的抗氧化酶活性和渗透调节物质含量,有效地调节活性氧产生与清除的平衡,膜脂过氧化不明显,说明高浓度CO2一定程度上可缓解高浓度O3对四季竹所造成的生理伤害.     

华南地区5种人工幼林的土壤呼吸及其季节性变化

为了解华南人工林的碳固存机制,对广东鹤山的尾叶桉(Eucalyptus urophylla)纯林、30种树种混交林、10种树种混交林、红椎(Castanopsis hystrix)纯林、厚荚相思(Acacia crassicarpa)纯林5种人工林(林龄2–5 a)的土壤总呼吸(Rs)和自养呼吸(Ra)的季节变化进行了研究。结果表明,从2007年到2012年,5种人工林的Rs为81.3~103.9 mg C m–2h–1,Ra为11.2~22.3 mg C m–2h–1,自养呼吸贡献率(RC)为12.4%~26.9%,且5种人工林间的Rs、Ra及RC差异不显著。5种人工林湿季的Rs均显著大于干季的,平均高出311.4%;Ra、RC的季节性差异不显著。湿季土壤温度与Rs具有显著相关性,土壤温度解释了90.2%的变异,而两者关系在干季不显著。人工林间的微环境和土壤条件差异不明显,可能是由于造林时间短,土壤还处于干扰的恢复过程中,导致人工林间土壤呼吸差异不显著。     

盐胁迫对四季竹细胞膜透性和矿质离子吸收、运输和分配的影响

采用盆栽控制试验,研究了土壤不同NaCl浓度(0(CK)、1‰、2‰、3‰、4‰、5‰和6‰)处理45 d对四季竹叶片脱落率和细胞膜透性以及立竹器官K+、Na+、Ca2+和Cl-等矿质离子的吸收、运输和分配的影响.结果表明,1‰～2‰NaCl处理对四季竹叶片脱落率和离子渗漏率无显著影响,3‰～6‰ NaCl处理显著提高了叶片脱落率和离子渗漏率,四季竹的盐胁迫伤害随土壤盐浓度的增大而加剧.随着Na+、Cl-在四季竹立竹各器官中的显著增加,竹根、竹秆、竹枝K+含量逐渐下降,Ca2+含量变化较小,并且K+、Ca2+在竹根、竹秆中的向上选择性运输能力逐渐减弱.由于竹叶在低浓度(1‰～2‰)和高浓度(3‰～6‰)盐胁迫下分别对Ca2+和K+具有较高的选择性吸收能力,随盐浓度的增大,竹叶K+含量迅速升高,Ca2+含量先升高后下降,这对维持竹叶的营养平衡和正常生长具有重要意义.3‰～6‰NaCl处理时,Na+、Cl-在竹叶中的浓度显著高于立竹其他器官,不仅降低了竹叶的渗透势,有利于水分的向上运输,而且四季竹还可以通过叶片脱落的方式降低体内的盐分含量,减轻盐离子毒害.     

四季竹生态自适应的立竹秆形结构特征

植株结构是植物对环境响应的基础,是植物生态自适应的机制之一。为探究四季竹的生态自适应性,对四季竹立竹秆形结构因子进行了调查和分析。结果表明:四季竹立竹胸径与立竹全高、立竹枝下高、立竹胸高壁厚,立竹全高与立竹胸高壁厚、立竹枝下高均呈极显著正相关,立竹节间长与立竹全高呈显著正相关,其它结构因子间相关性不显著。立竹全高、立竹枝下高与立竹胸径间均具有极显著的二次函数关系,分别为TH=-171.849+69.96D-0.194D2和BH=47.306+7.433D-0.115D2,立竹胸高壁厚与立竹胸径呈极显著的线性函数关系,WT=-0.1447+0.2453D。在试验四季竹林中立竹相对全高、相对枝下高和相对胸高壁厚的平均值均比较稳定,分别为30.27、9.36和0.24。立竹秆形结构特征在一定程度上可以解释四季竹的生态自适应性。     

利用红外相机技术分析秦岭有蹄类动物活动节律的季节性差异

2009年8月至2013年4月期间,在陕西观音山自然保护区,利用18台红外相机收集到羚牛(Budorcas taxicolor)、川西斑羚(Naemorhedus griseus)、中华鬣羚(Capricornis milneedwardsii)、毛冠鹿(Elaphodus cephalophus)、小麂(Muntiacus reevesi)、林麝(Moschus berezovskii)6种有蹄类动物的照片数据,通过相对丰富度指数分析了它们的活动规律及季节性差异。结果表明:(1)6种有蹄类动物在研究区域总丰富度达到了58.71%,其中羚牛的相对丰富度是28.02%,川西斑羚13.24%,毛冠鹿10.08%,中华鬣羚4.21%,小麂2.26%,林麝0.90%。(2)6种有蹄类动物的月相对丰富度反映了其年活动格局,其中羚牛、川西斑羚、毛冠鹿、中华鬣羚、小麂表现出一致性,即夏季活动最为频繁,秋季减弱,冬季达到活动低谷,春季逐渐回升;而林麝则在冬季活动最为频繁,夏季最弱。(3)日时间段相对丰富度反映了动物全年的日活动规律,其中川西斑羚和羚牛相似,主要以白天活动为主;毛冠鹿、小麂、林麝具有明显的晨昏活动习性;中华鬣羚活动高峰出现在02:00–06:00和20:00–22:00,以夜间活动为主。(4)分析不同季节6种有蹄类动物日活动规律,羚牛在春季出现一定的差异,活动高峰出现在16:00–20:00;川西斑羚、毛冠鹿、中华鬣羚在冬季表现出一定的差异,活动高峰相对延迟或者提前;小麂春季表现出差异,活动主要集中在00:00–10:00和18:00–20:00;林麝由于数据相对较少,在4个季节表现出不同的活动规律。(5)夜行性分析得到中华鬣羚具有较强的夜间活动能力,夜间相对丰富度达到了65.81%。这些研究结果有助于监测有蹄类动物种群的变化,为保护区有效保护管理提供了数据支持。     

毛竹和四季竹对臭氧胁迫的耐受力差异

为了解竹子对大气O3浓度升高的生理响应规律及耐受O3胁迫能力的种间差异性,为气候变化背景下的竹林培育应对策略提供理论依据,运用开顶式同化箱(OTCs)开展了5个O3浓度梯度(过滤大气CF、环境大气NF、50、100和150 nl·L-1)对毛竹(Phyllostachys edulis)和四季竹(Oligostachyum lubricum)叶片光合色素、可溶性蛋白、脂质过氧化和抗氧化系统的影响研究.结果表明:处理90d后,随着O3浓度的升高,毛竹和四季竹叶片叶绿素(Chl)、类胡萝卜素(Car)含量均呈下降趋势,但毛竹的降幅大于四季竹.MDA含量、POD活性呈升高趋势,毛竹的升幅大于四季竹.SOD活性毛竹呈下降趋势,而四季竹表现出先升高后降低的规律.可溶性蛋白含量毛竹和四季竹分别呈升高、降低趋势;与CF相比,低O3浓度处理(≤50 nl·L-l)并未对毛竹和四季竹造成明显伤害,而高O3浓度处理(≥100 nl·L-1)下毛竹和四季竹叶片光合色素含量和SOD活性极显著降低,MDA含量和POD活性极显著提高,导致毛竹和四季竹叶片光合色素合成受阻,叶片老化加快,膜脂过氧化程度加剧,膜结构和抗氧化系统功能遭到破坏;主成分分析表明,四季竹对O3胁迫的耐受能力明显强于毛竹.     

四季桂抗氧化防御系统对干旱、高温及协同胁迫的响应

以天香台阁四季桂(Osmanthus fragrans cv. ‘Tian Xiang TaiGe’)为材料, 研究干旱(轻度、中度和重度)、高温(40°C)及干旱高温协同胁迫对四季桂叶片抗氧化防御系统的影响。结果显示, 干旱胁迫下, 四季桂活性氧(ROS)逐渐积累, 膜脂过氧化程度加深; 轻度和中度干旱胁迫下, 抗氧化酶活性显著升高; 重度干旱胁迫下, 抗坏血酸(AsA)及其还原力(AsA/DHA)显著降低, 谷胱甘肽(GSH)及其还原力(GSH/GSSG)以及抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环相关酶活性呈先上升后下降的趋势, 在中度干旱胁迫时达到峰值。高温胁迫显著增强ROS积累、抗氧化酶活性、抗氧化剂含量及AsA-GSH循环效率。干旱高温协同胁迫下, 四季桂所受伤害大于单一胁迫, ROS在抗氧化酶的作用下增幅减缓; 随着胁迫强度的加剧, AsA-GSH循环效率呈先增加后下降的趋势, 重度协同胁迫时显著降低, 无法维持氧化还原平衡。四季桂在干旱高温胁迫下能快速启动体内抗氧化防御系统, 清除体内过量的ROS, 增加机体还原力, 以减缓胁迫带来的伤害。     

二氧化碳和臭氧浓度升高对四季竹矿质养分含量和运输的影响

为阐明CO_2和O_3浓度升高对竹子矿质养分含量和运输的影响,以2年生四季竹(Oligostachyum lubricum)为试材,采用开顶式气室(OTCs)设置了环境背景大气[CK,(40±5)nmol·mol~(-1) O_3,(360±20)μmol·mol~(-1) CO_2]、O_3浓度升高[EO,(100±10)nmol·mol~(-1) O_3,(360±20)μmol·mol~(-1) CO_2]、CO_2浓度升高[EC,(40±5)nmol·mol~(-1) O_3,(700±35)μmol·mol~(-1) CO_2]、CO_2和O_3浓度复合升高[EOEC,(100±10)nmol·mol~(-1) O_3,(700±35)μmol·mol~(-1) CO_2]4个处理,测定了竹叶、竹枝、竹秆和竹根的Na+、Fe(~(2+,3+)、Ca~(2+)和Mg~(2+)含量,并分析了矿质营养在器官间的转运情况。结果显示:与CK比较,EO处理显著降低了四季竹植株体内Na+和Fe(~(2+,3+)含量,特别是竹根和竹叶,同时也明显降低Na+和Fe(~(2+,3+)器官间的运输能力。EC处理显著降低了四季竹植株体内Na+含量,而未改变其他矿质元素含量,但其器官中的分配格局和运输能力发生变化,尤其是竹枝向竹叶运输Ca~(2+)和Mg~(2+)的能力增强。EOEC处理显著降低了四季竹植株体内Na+含量,但显著提高了Fe(~(2+,3+)、Ca~(2+)和Mg~(2+)含量及其向上运输能力。研究表明,O_3浓度升高降低了四季竹植株体内矿质养分含量和器官间养分运输能力,在一定程度上影响四季竹的正常生长;CO_2浓度升高通过提高Ca~(2+)和Mg~(2+)向光合器官叶片的运输能力,促进四季竹生长;CO_2和O_3浓度升高复合作用能够通过提高四季竹光合器官竹叶中Fe(~(2+,3+)、Ca~(2+)和Mg~(2+)含量及其向光合器官叶片的运输能力,以维持体内矿质养分元素的平衡,提高四季竹对高浓度CO_2和O_3浓度复合环境下的适应能力。     

Knock-out of Arabidopsis AtNHX4 gene enhances tolerance to salt stress

AtNHX4 belongs to the monovalent cation:proton antiporter-1 (CPA1) family in Arabidopsis. Several members of this family have been shown to be critical for plant responses to abiotic stress, but little is known on the biological functions of AtNHX4. Here, we provide the evidence that AtNHX4 plays important roles in Arabidopsis responses to salt stress. Expression of AtNHX4 was responsive to salt stress and abscisic acid. Experiments with CFP-AtNHX4 fusion protein indicated that AtNHX4 is vacuolar localized. The nhx4 mutant showed enhanced tolerance to salt stress, and lower Na⁺ content under high NaCl stress compared with wild-type plants. Furthermore, heterologous expression of AtNHX4 in Escherichia coli BL21 rendered the transformants hypersensitive to NaCl. Deletion of the hydrophilic C-terminus of AtNHX4 dramatically increased the hypersensitivity of transformants, indicating that AtNHX4 may function in Na⁺ homeostasis in plant cell, and its C-terminus plays a role in regulating the AtNHX4 activity.     

海盐对绿竹叶片反射光谱及叶绿素荧光参数的影响

沿海防护林是海岸生态系统中最基本的生物资源,由于沿海地区地下水位高,土壤含盐量高,肥力低,生态环境恶劣等特点,所以优良植物种选择是加快沿海优良防护林体系建设的关键。为了探讨绿竹耐盐性以及为沿海地区防护林选择优良植物种,以2年生绿竹(Bambusa oldhamii)为材料,采用水培法进行不同浓度的海盐处理,利用Unispec-SC型单通道光纤光谱仪和非调制式叶绿素荧光仪对绿竹叶片反射光谱和叶绿素荧光参数等进行测定。结果表明:当海盐浓度小于1.2%时,绿竹叶片中叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量,以及"三边"参数与对照无显著差异,当海盐浓度升高到1.6%时,色素与对照相比分别降低了63.2%、62.8%和47.2%(P0.01),红边位置(λr ed)和红边面积(Sred)相比对照显著减小(P0.05)。1.2%浓度的海盐处理,红边归一化指数(rNDVI)、绿度归一化指数(gNDVI)、类胡萝卜素反射指数2(CRI700)和光化学反射指数(PRI)显著降低(P0.05),与对照相比分别降低了27.3%、23.3%、19.5%和43.9%;当海盐浓度增加到1.6%时,rNDVI、改良红边比值指数(mND)、gNDVI、改良归一化差值指数(mSR700)、类胡萝卜素反射指数1(CRI550)、CRI700和PRI等参数与对照相比分别下降了42.4%、43.9%、32.6%、21.5%、47.2%、49.9%和58.5%。绿竹叶片PSⅡ最大量子产率(Fv/Fm)、电子传递的量子产额(ΦEo)、单位反应中心捕获的用于电子传递的能量(ETo/RC)、单位面积反应中心数目(RC/CS)和叶片性能指数(PIABS)等参数,1.6%海盐处理与对照相比分别降低了50.8%、28.6%、21.7%、52.1%和92.3%,单位反应中心复合体吸收的能量(ABS/RC)比对照提高了96.9%。说明绿竹具有一定的耐盐性。     

基于核磁共振波谱的盐芥盐胁迫代谢组学分析

以甲醇/水(1∶1)作为溶剂,利用高分辨核磁共振氢谱分析了盐生模式植物盐芥(Thellungiella salsuginea)代谢组对盐胁迫的响应。根据1H核磁共振(NMR)波谱,在盐芥莲座叶中准确鉴定出23种代谢产物,包括11种氨基酸、4种糖类、6种有机酸和2种其他代谢产物。主成分分析表明,150、300 mmol/L NaCl处理盐芥的代谢组与对照均有显著差异(P<0.05),两种浓度的NaCl处理对盐芥代谢组的影响也不相同。盐胁迫处理以后,盐芥23种代谢产物含量均发生显著变化,除天冬氨酸、延胡索酸受盐胁迫诱导含量下降以外,其余代谢物含量均不同程度升高。这些代谢物主要参与了糖类代谢途径、氨基酸合成途径、三羧酸循环和甜菜碱合成途径,这些代谢途径在盐芥响应盐胁迫过程中有重要作用。     

Fatty acid desaturase-6 (Fad6) is required for salt tolerance in Arabidopsis thaliana

Fatty acid desaturases play important role in plant responses to abiotic stresses including cold, high temperature, drought, and osmotic stress. In this work, we provide the evidence that Fad6, a chloroplast desaturase, is required for salt tolerance during the early seedling development of Arabidopsis. Expression of Fad6 was responsive to salt and osmotic stress. Compared with the wild-type plants, the fad6 mutant showed reduced tolerance to salt stress, and accumulated more Na⁺ and less K⁺ under high NaCl stress condition. Furthermore, cellular oxidative damage was more severe in fad6 when treated with high concentrations of NaCl, as indicated by increased electrolyte leakage rate and malondialdehyde production, as well as by decreased activities of anti-oxidative enzymes. All these results suggest that Fad6 is required for salt resistance in Arabidopsis.     

New method for electroporation of Lactobacillus species grown in high salt

We here describe a new method for electroporation of Lactobacillus species, obligately homofermentative and facultatively heterofermentative, based on the cell-wall weakening resulting from growth in high-salt media. For L. casei, optimum transformation efficiency of up to 10⁵ transformants per microgram of plasmid DNA was achieved following growth in the presence of 0.9 M NaCl. Plasmids of different sizes and replication origins were also similarly transformed. These competent cells could be used either directly or stored frozen, up to 1 month, for future use, with similar efficiency. This protocol was assayed with different Lactobacillus species: L. delbrueckii subsp. lactis, L. paracasei, L. plantarum and L. acidophilus, and it was found that they were transformed with similar efficiency.     

花期海蓬子对盐胁迫的生理响应

研究了花期阶段不同浓度NaCl(0、10‰、20‰、30‰、40‰、50‰和60‰)对海蓬子(Salicornia bigelovii)生长、光合色素、光合作用参数、抗氧化和离子含量的影响.结果表明:10‰NaCl盐处理下海蓬子株高、茎生物量、叶绿素(Chl)含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)、茎SOD活性和POD活性等指标值均显著高于其它处理,而高盐(40‰NaCl及其以上)胁迫下,上述指标值均表现为下降,同时茎K+含量也显著下降,而茎Na+、Cl、Na+/K+和MDA含量等显著上升.相关分析显示,生物量与Chl a/Chl b呈现显著正相关,与株高、茎Pn、Gs、Ci、Chl、Chl含量、K+含量、SOD和POD活性呈现极显著正相关,与气孔限制值(Ls)、Car/Chl、MDA含量、Cl含量和Na+/K+等均呈极显著负相关.综上所述,10‰NaCl处理是花期海蓬子生长和光合生长的最适宜盐度,而无盐和高盐下海蓬子光合抑制主要是来自气孔因素,同时高盐胁迫下还伴随着非气孔限制.