祁连山北麓山体垂直带土壤碳氮分布特征及影响因素

以祁连山北麓自然垂直带(2600～3600 m)阴、阳坡为研究对象,研究了表层(0～20 cm)土壤有机碳和全氮分布及与海拔、地形、植被和土壤特性的关系.结果表明：阴坡土壤的有机碳和全氮含量(101.2和6.6 g·kg^-1)显著高于阳坡(61.3和5.9 g·kg^-1),且随海拔上升呈增加趋势.不同植被类型下土壤有机碳含量为:高山灌丛草甸>青海云杉林>高山草甸>祁连圆柏林;全氮含量为:高山灌丛草甸>高山草甸>青海云杉林>祁连圆柏林.土壤有机碳含量与海拔、土壤含水量、土壤全氮和年均降水量呈显著正相关关系,与土壤pH值和年平均气温呈显著负相关关系.整个垂直带土壤碳氮比在6.7～23.3,有利于有机质矿化过程中养分的释放.年均气温、年均降水量和土壤含水量是影响土壤有机碳含量的第1主成分,土壤碳氮比是第2主成分,累计解释率为71%,说明气候因子对有机碳和全氮在垂直带上的空间分布起决定作用.     

脱水与复水过程中湿地匍灯藓的生理生化响应

研究了脱水与复水过程中湿地匍灯藓的渗透调节能力、抗氧化保护系统以及DNA损伤与修复的影响。结果表明:(1)在脱水过程中,游离脯氨酸、可溶性糖、还原性糖含量均出现明显增加,脱水12h时达到最大;细胞膜透性上升;超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶活性均持续上升,抗坏血酸含量则逐渐降低;DNA损伤明显加大,脱水24h时DNA已全部降解为低分子量片段。(2)在复水过程中,以上各项指标变化趋势与脱水处理时刚好相反。表明湿地匍灯藓具备复苏植物的典型特征,在含水量变化(变水)过程中具有较强的抗干(旱)性,其抗逆性主要体现为修复能力。     

不同植物生长调节物质对细叶小羽藓愈伤组织诱导及分化的影晌

以细叶小羽藓[Haplocladium microphyllum（Hedw．）Broth．】的配子体为外植体,研究了不同植物生长调节物质对细叶小羽藓愈伤组织诱导及分化的影响。结果表明：在Ms培养基中添加不同的植物生长调节物质对细叶小羽藓配子体增殖影响差异很大,具体表现为2,4一D、KT、IBA和IAA促进细叶小羽藓芽体的诱导及生长,NAA抑制细叶小羽藓芽体的诱导,TDZ阿姨、、及6－BA促进细叶小羽藓的配子体产生愈伤组织;在Ms培养基中添加0．3mg·L－1。6-BA最适合愈伤组织的诱导;在MS掊养基中添加1．0mg·L－1。。IBA最适合愈伤组织的分化。     

干旱胁迫与复水对块根紫金牛生理特性的影响

以岩溶特有药用植物块根紫金牛为试材,研究土壤水分胁迫及复水条件下其叶片光合参数、相对含水量、质膜透性、渗透调节物质含量的变化特性。结果表明:水分胁迫下,块根紫金牛的叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均几乎接近零点,但胞间CO2浓度上升,即非气孔因素限制是光合速率下降的主要原因。水分胁迫不影响块根紫金牛单位面积的总叶绿素和类胡萝卜素含量,但干旱处理的Chl a/b和Car/Chl分别显著低于和高于对照。水分胁迫下,块根紫金牛的叶片相对含水量、相对电导率和丙二醛含量显著增大,即膜系统受到一定的伤害;块根紫金牛叶片脯氨酸含量显著降低,可溶性蛋白含量无显著变化,可溶性糖含量显著增大,但增大幅度不大,说明其在干旱胁迫下的渗透调节能力较弱。复水处理后,块根紫金牛全部指标均能恢复到对照水平,说明其对干旱胁迫较为敏感,主要采取避旱策略。     

镉胁迫对鸡冠花种子萌发及幼苗生理生化特性的影响

采用水培法和盆栽法测定分析不同浓度Cd(0、50、100、150、200 mg/L)胁迫对鸡冠花种子萌发、幼苗生物量、叶片光合色素、渗透调节物质(可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸)、丙二醛(MDA)、低分子巯基化合物(GSH、GSSG、Cys、NPT)含量以及抗氧化酶 (SOD、POD、CAT、APX)活性的影响,探讨鸡冠花耐受Cd胁迫的能力及其生理机制,为植物解毒机制提供基础资料。结果显示：(1)鸡冠花种子的发芽势、发芽率和发芽指数在低浓度Cd处理下提高,而活力指数、根长及苗长在各浓度Cd胁迫下均不同程度降低,以上指标均在低浓度(50、100 mg/L)Cd胁迫下受到显著抑制,且根长受抑制程度显著高于苗长;幼苗生物量(整株鲜重、地上部分鲜重及地下部分鲜重)在200 mg/L Cd胁迫时受到显著抑制,较对照分别下降了61.9%、58.4%和72.7%;根冠比及主根长虽未受到显著影响,但总体呈现降低趋势。(2)鸡冠花幼苗叶片叶绿素和类胡萝卜素含量在100~200 mg/L Cd胁迫下均显著降低,叶片可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量在Cd胁迫下总体呈升高趋势,并分别在50、150、200 mg/L时显著升高。(3)鸡冠花幼苗叶片各抗氧化酶活性在Cd胁迫下呈不同变化趋势,POD和APX活性在各浓度Cd胁迫分别增加23.1%~304.2%和160.0%~280.0%;SOD活性在各浓度Cd胁迫均受到抑制,但仅在150 mg/L时显著降低43.2%;CAT活性在50~150 mg/L Cd胁迫下显著增强了46.6%~66.5%,但在200 mg/L Cd胁迫却显著降低59.5%。(4)高浓度(200 mg/L)Cd胁迫下鸡冠花幼苗叶片巯基化合物GSH、GSSG、Cys、NPT含量分别比对照上升了53.2%、164.2%、53.9%和0.79%,而GSH/GSSG比值显著降低。研究发现,鸡冠花种子萌发期和幼苗期对Cd胁迫均具有一定的耐受力,但高浓度Cd胁迫仍致使幼苗部分抗氧化酶活性降低,ROS过量积累,引起膜脂过氧化程度加深,其产物MDA含量逐渐升高;Cd胁迫促进低分子巯基化合物含量呈不同幅度的增加,但GSH/GSSG比值下降,细胞内氧化还原反应(Redox)受到抑制,导致幼苗正常生长代谢受阻,生物量持续降低。     

3个树种对不同程度土壤干旱的生理生化响应

利用盆栽试验和采用人工浇水后持续自然耗水的方法,研究了3年生山杏(Prunus sibirica)、沙棘(Hippophae rhamnoides)、油松(Pinus tabulaeformis)对土壤干旱胁迫的生理生化响应过程。结果表明:随着干旱程度加剧,3个树种叶片相对含水量(LRWC)及叶绿素(Chl)含量持续下降,细胞膜透性逐渐增大;其中,以山杏和沙棘变化幅度较大,油松最小;3个指标发生显著变化的土壤相对含水量(RWC)临界值,油松为54.7%、山杏和沙棘分别为46.7%和48.4%。3个树种超氧化物歧化酶(SOD)与过氧化物酶(POD)两种抗氧化酶活性,随RWC降低先升高后降低;维持较高抗氧化酶活性的RWC范围,油松为32.9%—76.4%、山杏和沙棘分别为46.7%—77.9%和35.8%—78.2%;在不同土壤干旱程度下,油松的抗氧化酶活性水平高于沙棘和山杏。3个树种两种渗透调节物质脯氨酸(Pro)与可溶性糖(Ss)的含量随RWC降低而增加,油松的增加幅度大于山杏和沙棘;Pro含量的增加速度大于Ss含量。结论:3个树种可通过渗透调节、抗氧化酶活性升高等途径增强对干旱逆境的耐受性和适应性;3个树种的抗旱能力为油松>沙棘>山杏。     

喀斯特石生穗枝赤齿藓抗氧化防御系统对干旱胁迫的响应

为科学选择石漠化环境恢复治理的植物材料和深入了解岩生植物的耐旱机制,以喀斯特石生穗枝赤齿藓(Erythrodoutium juluceum)为实验材料,研究了干旱胁迫对其抗氧化酶防御系统的影响。结果表明:超氧化酶歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性,超氧阴离子(O-2·)、丙二醛(MDA)含量呈现出先升后降的趋势;类胡萝卜素(Car)含量一直升高,质膜相对透性呈现出"抛物线"的变化趋势,可溶性蛋白含量波动变化。因此,干旱胁迫早期由于O-2·等活性氧的增加而启动活性氧清除系统进行清除,是抵御干旱的一种协同反应;后期穗枝赤齿藓依然保持较强的自由基清除能力,具有极强的耐旱能力。所以在长期的进化过程中,喀斯特石生藓类形成具有适合干旱变化的系列生理和代谢机制,通过形态上的变化来降低水分的散失,通过生理上的调整来应付环境的恶劣变化,这对于在石漠化地区揭示苔藓植物的抗逆机制,利用苔藓植物的先锋拓荒作用治理石漠化生态环境以及对退化生态系统进行人工恢复治理具有重要价值。     

干旱胁迫对不同玉米自交系苗期渗透调节的影响

以5个抗旱性不同的玉米骨干自交系黄早四、掖478、郑58、旱21、齐319为试验材料,对持续水分胁迫下玉米幼苗的叶片相对含水量、渗透调节能力(OA)、脯氨酸含量和可溶性糖含量的变化规律进行了研究。结果表明:随着干旱胁迫的加重,叶片相对含水量呈现下降的趋势,渗透调节能力和可溶性糖含量呈现先上升后又下降的趋势,脯氨酸含量呈现持续上升的趋势;在持续干旱条件下,不同自交系各个指标的变化幅度不同,说明不同种质资源对干旱胁迫的响应方式不同,渗透调节能力也有差异。在水分胁迫的前7d中,渗透调节能力逐渐增加,第7天时达到最大值,OA从大到小的排列顺序为齐319郑58掖478旱21黄早四;但此后,除旱21外,其余4个自交系的OA都随之下降。旱21和齐319以可溶性糖和脯氨酸为主要的渗透调节因子,黄早四则以脯氨酸为主要的渗透调节物质。     

藜对干旱胁迫的生理生化反应

干旱是植物最易遭受的胁迫之一,每年由于干旱胁迫给农业造成损失几乎相当于其他所有环境因子胁迫所造成的损失的总和。通过人工控制水分模拟干旱来研究生长期的藜对干旱胁迫的生理生化反应,以期望为干旱农业的高效生产提供理论依据。以盆栽的藜为材料,用控制浇水的方法分对照、轻度胁迫、中度胁迫、重度胁迫4个组,研究了不同程度干旱胁迫对藜叶片的水分状况、渗透调节物质、活性氧代谢以及内生保护系统的影响。结果表明:在干旱胁迫下,藜叶片相对含水量(RW C)、自由水含量(FW C)下降,束缚水含量(BW C)上升;可溶性糖、脯氨酸、K 、C a2 含量增加,表现出藜对适度干旱有一定的适应性。但重度干旱胁迫,O2.产生速率和丙二醛(M DA)含量显著提高,导致膜损伤,质膜透性上升;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性先上升,后下降;抗坏血酸(A SA)含量降低。过分干旱胁迫对藜会造成一定伤害。     

干旱胁迫对枇杷生理特性及生长的影响

以3年生‘大五星’枇杷嫁接苗为试验材料,通过盆栽控水试验设置4个水分处理梯度:对照(CK)、轻度胁迫(LS)、中度胁迫(MS)和重度胁迫(SS),研究不同程度土壤干旱对枇杷幼树的生长和生理特性的影响。结果显示:(1)枇杷的株高、地上和地下生物量随干旱胁迫的增强呈下降趋势。(2)在轻度和中度胁迫下叶片叶绿素含量增加,随着土壤水分的减少,叶绿素含量和叶片相对含水量(LRWC)均显著下降。(3)叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)随着干旱胁迫的加剧均显著下降,其中Gs下降幅度最大,而胞间CO2浓度(Ci)则表现为先下降后上升,重度胁迫时叶片的水分利用率(WUE)最低。(4)干旱的加重使叶片超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的活性呈现先增加后降低的趋势,过氧化氢酶(CAT)活性在轻度胁迫下最为活跃但在重度胁迫时显著降低,丙二醛(MDA)含量在中度胁迫第10天开始显著升高。(5)随干旱胁迫的加剧游离脯氨酸(Pro)含量增加且在重度胁迫第10天达到最大值,而可溶性蛋白(SP)含量在胁迫后期与对照无显著差异,可溶性糖(SS)含量在重度胁迫后期达到峰值且与对照差异显著。研究表明,在轻度和中度干旱胁迫下,枇杷叶片光合作用受到抑制,但能够积极调控抗氧化酶的活性和渗透调节物质的含量等来增强耐受性,而重度胁迫下,叶片膜系统和光合系统受到损伤,枇杷生长受到严重抑制。     

Comparative physiological and proteomic analysis of cultivated and wild safflower response to drought stress and re-watering

Drought is one of the major environmental stress that adversely affect the growth and development of oil seed plant, safflower. There is a limited knowledge on proteomic responses to support physiological, biochemical changes in how safflowers can regulate growth and metabolism under drought conditions and followed by re-watering. The changes in morphological, physiological, biochemical and proteomics of safflower genotypes (Carthamus tinctorius L.; Remzibey-05 and Linas, tolerant and sensitive cultivars, respectively, and C. oxyacantha M. Bieb., wild type) after exposure to drought and followed by re-watering have been examined. Drought negatively affected the shoot weight, water content, chlorophyll fluorescence, and biochemical parameters, including photosynthetic pigment, proline, MDA, and H₂O₂ contents and antioxidant enzyme activities in all genotypes, while the re-watering period allowed Remzibey-05 to recover, and it even provided the wild type completely recovered (approximately 100%). A total of 72 protein spots were observed as differently accumulated under treatments. The identified proteins were mainly involved in photosynthesis and carbohydrate, protein, defense, and energy metabolisms. Protein accumulation related to these metabolisms in Remzibey-05 were decreased under drought, while increased following re-watering. However, sensitive cultivar, Linas, could not exhibit an effective performance under drought and recovery when compared with other safflower genotypes. Supplementary InformationThe online version contains supplementary material available at (10.1007/s12298-021-00934-2).     

干旱胁迫对大丽花生理生化指标的影响

以大丽花品种'粉西施'扦插苗为试材,研究不同程度干旱胁迫及复水处理对大丽花品种'粉西施'叶片生理生化指标的影响.结果表明:随着干旱胁迫程度的增加和时间的延长,大丽花叶片的相对含水量、水势和叶绿素含量显著下降;叶片相对电导率、丙二醛含量显著增加,质膜遭到损害,大量离子外渗,严重胁迫下质膜的损害最严重,复水后无法恢复到对照水平;可溶性糖、脯氨酸含量显著增加,脯氨酸含量在中度和重度胁迫后期增加显著,说明其对干旱亏缺的敏感性较低;可溶性蛋白呈降-升-降的变化趋势;抗氧化酶SOD、POD和CAT活性先上升后下降,3种酶对干旱胁迫和活性氧的响应存在一定差异,表现为相互协调的作用.     

干旱胁迫对毛竹幼苗生理特性的影响

以1年生毛竹为试验材料,采用盆栽方式,设置对照(CK)、轻度(LS)、中度(MS)和重度干旱胁迫(HS)4个不同处理,研究不同水分条件下毛竹幼苗生理响应。结果表明:随着水分胁迫程度的加强,毛竹幼苗净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)显著下降(P<0.01),降幅分别达54.7%和49.7%,水分利用效率(WUE)在轻度胁迫条件下明显提高,但在中度和重度胁迫下又有一定程度下降;叶绿素a和叶绿素b含量显著下降(P<0.05和P<0.01),降幅分别为42.1%和28.2%,水分胁迫对叶绿素a/b(Chl-a/Chl-b)影响不显著;SOD活性、CAT活性和MDA含量显著上升(P<0.01、P<0.05和P<0.01);各生理指标间存在着相关性,经主成分分析,可将9个单项耐旱生理指标综合成为2个相互独立的综合指标,为评价毛竹苗期抗旱性提供参考。     

干旱胁迫和复水对浙江楠光合与根系生长的影响

为探索珍贵树种斑块化混交造林的可行性, 以浙江楠为研究对象, 通过干旱胁迫和复水试验, 分析其光合生理特征、根系生长和抗氧化系统的响应。结果表明, 对照条件下浙江楠的光合生理最优, 重度干旱严重影响浙江楠的生理进程, 具体表现为光合能力、光适应特征、瞬间气体交换参数和叶绿素荧光参数的显著下降, 其光合速率的下降是由气孔因素导致; 中度干旱条件下的浙江楠植株水分利用率最高, 重度干旱条件下的水分利用率与对照、中度干旱相比较, 分别下降了29.6%和46.4%; 中度干旱条件下根半径下降, 但SOD、POD和CAT未显著下降, CAT均值略有上升, 重度干旱条件下的3种保护酶均表现出显著下降, 抗氧化酶已不能有效清除掉活性氧物质。因此, 浙江楠具备一定的抗旱能力, 中度干旱并不影响浙江楠的正常生长, 在实际斑块化造林过程中, 可适度控制土壤含水量, 有利于在不同树种斑块化混交配置应用中提升浙江楠造林的成活率和保存率。     

干旱胁迫对木兰科5树种生理生化指标的影响

对乐昌含笑(Michelia chapensis Dandy)、金叶含笑(M. foreolate Merr. ex Dandy)、阔瓣含笑(M. platyetala Hand. -Mazz.)、观光木(Tsoongiodendron odorum Chun)和红花木莲[Manglietia insigis (Wall.) Blume]进行28 d干旱胁迫处理,测定了丙二醛(MDA)和可溶性糖含量;对除乐昌含笑以外的4个树种进行了7种脂肪酸成分即肉豆蔻酸、棕榈酸、棕榈油酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、α-亚麻酸的测定.结果表明,干旱胁迫时MDA和可溶性糖含量均升高.在4个树种的处理组和对照组中,不饱和脂肪酸比例高于饱和脂肪酸;在干旱胁迫时,饱和脂肪酸比例升高,不饱和脂肪酸比例下降.综合各生理指标变化与田间观察结果,上述5树种按抗旱能力强弱依次排序为:阔瓣含笑、乐昌含笑、观光木、金叶含笑和红花木莲.     

干旱胁迫对花生根系生长发育和生理特性的影响

以花育17号和唐科8号两个花生品种为试验材料,在防雨棚栽培池内进行土柱栽培试验,研究了中度干旱胁迫和正常供水处理下花生生育后期根系形态发育特征和生理特性.结果表明: 唐科8号具有较发达的根系及较高的产量和抗旱系数,花育17号根系对干旱胁迫的适应性小于唐科8号.两品种根长密度、根系生物量均主要分布于0～40 cm土层中,但同一土层内两品种根系性状存在差异.与正常供水处理相比,干旱胁迫处理使花育17号各生育期总根长、根系总表面积和总体积均降低,而唐科8号除花针期显著降低外,其余生育期均明显升高;干旱胁迫增加了两品种20～40 cm土层内根系生物量、根系表面积和体积,而降低了40 cm以下土层内各根系性状;干旱胁迫处理使两品种饱果期40 cm以下土层内根系活力降低,且花育17号降低幅度高于唐科8号.干旱胁迫下两品种生育后期根系发育和生理特性的差异表明其根系在干旱胁迫下对水分吸收和利用存在差异.     

盐胁迫对Frankia 生长和生理生化特性的影响

研究了盐胁迫(10～50 g·L-1 NaCl)对从杨梅[Myrica rubra (Lour.) Sieb. et Zucc.]、木麻黄(Casuarina spp.)、桤木(Alnus spp.)和福建胡颓子(Elaeagnus oldhami Maxim.)根瘤中分离出的11株Frankia菌株的生长和生理生化特性的影响.结果表明,在离体培养条件下,分离自木麻黄和桤木根瘤的Frankia菌株耐盐性最强,其次是来源于福建胡颓子根瘤的Frankia菌株,而从杨梅根瘤中分离得到的Frankia菌株耐盐性最弱.在盐胁迫条件下, Frankia菌株的形态和生理生化特征也发生相应变化孢囊和泡囊数量增加、菌丝变细或变粗、固氮酶活性增加、营养源利用率下降.     

干旱胁迫及复水对海滨木槿光合作用和生理特性的影响

选择2年生海滨木槿扦插苗为材料,通过自然干旱20 d而后复水(21 d),研究了其在干旱和复水过程中的光合作用和生理特性.结果表明:经过20 d的干旱胁迫,在土壤含水量仅为5.9%的情况下海滨木槿全部成活,干旱胁迫显著降低了海滨木槿的净光合速率,实测值最高仅为1.1μmol·m^-2·s^-1,最大光化学效率为对照的84.3%.可溶性蛋白和抗氧化酶同时积累,稳定细胞渗透势并清除干旱造成的脂膜过氧化物质.复水7d后光合速率升高至对照的57.3%,超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性随着丙二醛含量下降而下降,复水21 d后,海滨木槿抗氧化酶、可溶性蛋白和叶片相对含水量均恢复至对照水平,干旱处理总生物量虽显著降低,但根冠比显著提高.海滨木槿具有极强的耐旱能力,是适用于沿海地区景观改良和道路绿化的重要树种.     

Physiological and growth responses of two dogwoods to short-term drought stress and re-watering

Cornus florida and its cultivars have attracted many attentions by its colorful ornamental features. Suitable moisture condition is a major factor in the success of introduction. However, little is known about dogwoods drought adaptation to seasonal water deficit, and recovery potential from the following rainfall. In this paper, treatment of continuous drought lasted 19 days, followed by re-watering for 7 days was performed on 10-month-old seedlings of C. florida, comparing with native C. kousa. Meantime, well-watered seedlings of two species were regarded as controls. Soil relative water content (SRWC) in stressed seedlings of both dogwoods decreased significantly with drought stress prolonged, and recovered to the normal level after re-watering. As the response to drought stress, significant decline in internal carbon dioxide concentration (C_i), remarkable increment in intrinsic water use efficiency (WUE_i) in C. florida, significant increment in chlorophyll content in C. kousa, and notable decline in leaf relative water content (LRWC), maximum quantum efficiency of PSII photochemistry (F_v/F_m), photochemical quenching (qP), as well as significant increment in malondialdehyde (MDA) content, superoxide dismutase (SOD) activity, soluble sugar content (SSC) in both dogwoods were observed. However, most of physiological variables recovered to the level of control after re-watering. Furthermore, drought stress promoted root volume, root area, root biomass, whereas inhibited seedling height, basal diameter, aboveground biomass, resulting in increase of root/shoot ratio. Our findings indicate that, although C. florida has a weaker performance than C. kousa under drought stress, it can recover to the normal level after re-watering. These results suggest that C. florida and its cultivars possess drought adaptive potential for introducing to southern China.