乙酰胆碱与蚕豆气孔运动的关系

在蚕豆(Vicia faba L.)幼苗中,根尖的切除可以引起植株蒸腾速率的逐渐下降;而在这一过程中植株地上部水势保持不变;外施乙酰胆碱可以使蒸腾速率基本恢复到断根前的水平。利用气质联动技术对乙酰胆碱的内源性进行了鉴定,结果表明蚕豆的类乙酰胆碱提取物具有与人工合成的乙酰胆碱和高等动物脑组织中类乙酰胆碱提取物相同的质谱谱线,说明乙酰胆碱是蚕豆中的一种内源物质。为了对乙酰胆碱进行快速而准确的测定,建立了测定乙酰胆碱的热裂解的气相色谱法。利用这种方法测定的结果表明,在从根的切除到不定根重新长成的整个过程中,叶片下表皮中乙酰胆碱的含量与叶片的蒸腾速率及根的存在和生长状态密切相关,表明内源的乙酰胆碱可能参与调控植物的气孔行为;这一推论又为乙酰胆碱对表皮条中气孔开度的刺激效应和乙酰胆碱酯酶抑制剂neostigmine可以增加气孔对乙酰胆碱的敏感性的实验进一步证实。     

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H     

乙烯对UV-B辐射诱导蚕豆气孔关闭的调控效应(英文)

UV-B辐射作为一种重要的环境信号影响着植物的生长与发育,它能够调控气孔运动和诱导乙烯产生.该试验利用乙烯生物合成抑制剂和乙烯受体抑制剂处理蚕豆叶片表皮条,结合气孔开度分析和乙烯释放量测定,研究乙烯在UV-B辐射调控表皮条气孔运动中的作用.结果发现,将蚕豆叶片表皮条置于0.8 W·m-2的UV-B辐射下1～4 h,乙烯生成和气孔关闭均被显著诱导,且乙烯释放峰先于气孔关闭的起始;乙烯生物合成抑制剂和乙烯受体抑制剂处理均能显著逆转UV-B辐射诱导的气孔关闭;外源乙烯处理也能模拟UV-B辐射的效应诱导可见光下蚕豆表皮条的气孔关闭.可见,乙烯介导了UV-B辐射诱导的蚕豆气孔关闭.     

8种绿化树种光合特性及叶片解剖结构比较

城市绿化不仅包含了园林绿化的美化作用,还具有重要的生态功能,其生态功能是通过植物的生理活动实现的。光合能力在种间和基因型间的变化很大,这些差异通常与代谢和(或)叶片的解剖结构的性质有关。本研究选择8种哈尔滨常见树种,采用Li-6400便携式光合测定系统对叶净光合速率(P_n)、呼吸速率(R_d)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(C_i)等进行测定,并利用显微镜观察测定叶片厚度、表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度,从而探讨叶片结构对光合生理的影响。结果表明:8个树种间叶片最大光合速率、气孔导度、胞间CO_2浓度、蒸腾速率、光饱和点差异显著(P <0.05);表皮厚度、栅栏组织厚度、上表皮气孔密度和下表皮气孔密度差异显著(P <0.05)。虽然8个树种间光合能力和叶片解剖结构的差异较大,但分析发现其间也存在一定的相关性。其中,光饱和点与叶表皮厚度显著正相关(P <0.01),相关系数为0.78。胞间CO_2浓度与上表皮气孔密度显著负相关(P <0.05),相关系数为-0.65。而最大光合速率、呼吸速率、蒸腾速率和光补偿点与表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、上表皮气孔密度和下表皮气孔密度相关均不显著(P> 0.05)。胞间CO_2浓度与表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度和下表皮气孔密度相关均不显著(P> 0.05)。光饱和点与栅栏组织厚度、海绵组织厚度、上表皮气孔密度和下表皮气孔密度相关均不显著(P> 0.05)。虽然对叶片结构对生理过程的影响的机理还需要进一步研究,但是我们认为叶片解剖结构的研究可以更好地理解生理指标的变化。     

烟碱型乙酰胆碱受体参与乙酰胆碱调控的气孔运动

动物细胞中 ,乙酰胆碱功能的发挥要求乙酰胆碱受体的参与 ,烟碱型受体的激活剂可以直接影响膜对离子的通透性 .在乙酰胆碱诱导的气孔开放过程中 ,可能同样涉及到烟碱型受体的作用 ,药理学的证据表明烟碱型乙酰胆碱受体参与乙酰胆碱调控的气孔运动 ,而且烟碱型乙酰胆碱受体介导的气孔开放与介质中的离子组成密切相关 ,只有在含K⁺的介质中烟碱才可以诱导气孔开放而在含Ca^{2 +}的介质中没有作用 ;同样 ,烟碱型乙酰胆碱受体的抑制剂只有在含K⁺的介质中才能抑制乙酰胆碱诱导的气孔开放 .进一步利用荧光定位技术证明烟碱型受体存在于蚕豆气孔保卫细胞中 ,而且主要分布在保卫细胞原生质体的表面 .免疫印迹实验初步证明在保卫细胞原生质体的微粒体中存在着能与动物烟碱型乙酰胆碱受体的α和β亚基发生免疫交叉反应的蛋白条带 .以上结果表明烟碱型乙酰胆碱受体存在于保卫细胞中 ,而且介导了乙酰胆碱诱导的气孔在含K+介质中的开放 .     

桃树叶片角质蒸腾的日变化

用ZHT蒸腾仪分别测定本校校园内栽植的碧桃（Amygdalpersica）成熟叶片（顶叶下第8～9片）和幼嫩叶片（顶叶下第3～4片）上下表皮蒸腾速率日变化,结果（表1）如下：（1）镜检可见桃树叶片上表皮元气孔,其蒸腾为角质蒸腾,下表皮为胶质和气孔蒸腾速率之和,总蒸腾为上下表皮蒸     

弱光下生长的葡萄叶片蒸腾速率和气孔结构的变化

 植物能够对生长环境产生生态适应性,这种适应性可从气孔导度、光合速率、水分利用效率等生态指标上反映出来。为了研究葡萄蒸腾特性对弱光环境的适应性变化,本试验以‘京玉’葡萄幼苗（Vitis vinefera cv. Jingyu）为试验材料,通过遮光处理（2个处理,分别遮光65%和85%）营造弱光环境,测定了在弱光环境下生长的葡萄叶片蒸腾速率、气孔导度、水分利用效率对光照强度的响应,同时用扫描电镜技术观察了气孔的发育。结果表明,弱光环境下生长的葡萄幼苗,叶片的水势较高,但水分利用效率较低,叶片蒸腾速率和气孔导度变化对光照强度的响应缓慢,而自然光下生长的葡萄叶片则反应较迅速。通过对气孔结构的研究发现,与自然光照环境下生长的植株相比,在弱光环境下生长的葡萄幼苗,叶片下表皮的气孔横轴变宽,大小气孔之间差异减少,气孔外突,表皮细胞变大甚至扭曲,角质层变薄。说明葡萄幼苗能够对弱光环境产生适应性变化,其蒸腾特性的变化与其气孔结构的变化相关,具有一致性。     

水淹导致皇冠草光合机构发生变化并加剧其出水后光抑制

通过气体交换和叶绿素荧光等方法研究了水淹及胁迫解除后皇冠草不同功能叶的光合特性及光抑制的变化.结果表明:与对照相比,气生叶(全淹组淹水前形成的功能叶)在水淹条件下叶片大小和气孔没有明显变化,但沉水叶(全淹组淹水后新生的功能叶)的叶面积增加,气孔变小,上表皮气孔密度增加.水淹导致气生叶碳同化能力、光化学效率和叶绿素含量下降.沉水叶在发育过程中碳同化能力、光化学效率和叶绿素逐渐升高.气生叶和沉水叶出水后其活体叶片在强光下的相对含水量急剧下降,发生明显的光抑制;而弱光下无明显光抑制发生.出水后离体叶片强光照射下6h后两种功能叶均发生严重光抑制,且弱光下不能恢复.因此,可以认为淹水条件下,沉水叶上表皮气孔密度的增加使其蒸腾速率提高;沉水叶较强的碳同化能力和增加的叶面积是确保其植株水下生存的重要因素;强光使气生叶和沉水叶出水后均发生严重光抑制,导度和蒸腾速率提高导致的叶片失水则加剧了这一过程,两者共同作用导致自然条件下两种功能叶的出水死亡.     

H_2O_2作为根源信号介导盐胁迫诱导的蚕豆气孔关闭反应

H2O2作为信号分子可被多种胁迫诱导产生并在细胞内积累,进而参与调节植物的抗逆反应。文章通过远红外热成像观察等实验发现,根部NaCl胁迫可诱导蚕豆气孔关闭,叶片温度上升,叶片内Na＋和H2O2含量增加,蒸腾流汁液中H2O2浓度升高。另外,NaCl可直接诱导离体蚕豆根产生H2O2,却不能影响表皮条内H2O2含量。NaCl胁迫条件下产生的蒸腾流汁液可直接诱导表皮条气孔关闭,该过程可被抗氧化剂抗坏血酸（AsA）所逆转。这些结果表明,H2O2作为盐胁迫的根源信号,可能通过维管系统运输参与调节蚕豆气孔的关闭反应。     

H2O2作为根源信号介导盐胁迫诱导的蚕豆气孔关闭反应

H2O2作为信号分子可被多种胁迫诱导产生并在细胞内积累,进而参与调节植物的抗逆反应。文章通过远红外热成像观察等实验发现,根部NaCl胁迫可诱导蚕豆气孔关闭,叶片温度上升,叶片内Na+和H2O2含量增加,蒸腾流汁液中H2O2浓度升高。另外,NaCl可直接诱导离体蚕豆根产生H2O2,却不能影响表皮条内H2O2含量。NaCl胁迫条件下产生的蒸腾流汁液可直接诱导表皮条气孔关闭,该过程可被抗氧化剂抗坏血酸(AsA)所逆转。这些结果表明,H2O2作为盐胁迫的根源信号,可能通过维管系统运输参与调节蚕豆气孔的关闭反应。     

Transpiration decline curves and stomatal characteristics of faba bean genotypes

Nine F1 crosses of faba bean (Vicia faba L.) and their parental genotypes were evaluated for transpiration decline curves (TDC) and stomatal characteristics. The most common type of TDC had one inflexion. One parent and three crosses were characterized by TDC of two inflexions, while one cross had TDC without inflexion. The genotypes which exhibited TDC with 2inflexions showed later time to stomatal closure (SC). Also stomatal and cuticular transpiration rates differ significantly among studied genotypes. A model for selecting genotypes with effective water retaining features was suggested. This model includes relative water content (RWC) at SC, stomatal density, guard cell length, stomatal pore width at both sides of the leaf, stomatal pore length at lower side and leaflet dry mass This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

The kinetics of stomatal responses to VPD in Vicia faba: electrophysiological and water relations models

Abstract. An Ohm's law analogy is frequently employed to calculate parameters of leaf gas exchange. For example, resistance to water vapour loss is calculated as the quotient of vapour pressure difference (VPD) and vapour loss by transpiration. In the present research, this electrical analogy was extended. Steady-state transpiration as a function of VPD, assayed in leaflets of Vicia faba using gas exchange techniques, was compared with steady-state K⁺ current magnitude as a function of voltage in isolated guard cell protoplasts of Vicia faba, assayed using the patch clamping technique in the whole cell configuration. An electrophysiological model originally developed to explain the kinetics of current changes following step changes in voltage across a cell membrane was used to fit the kinetics of transpiration changes following step changes in VPD applied to leaflets of Vicia faba. Following step increases in VPD, transpiration exhibited an initial increase, reflecting the increased driving force for water loss and, for large step increases in VPD, a transient decrease in stomatal resistance. Transpiration subsequently declined, reflecting stomatal closure. By analogy to electrophysiological responses, it is hypothesized that the humidity parameter that is sensed by guard cells is VPD. Two models based on epidermal water relations were also applied to transpiration kinetics. In the first model, the transient increase in transpiration following a step increase in VPD was attributed partially to an increase in the Physical driving force (VPD) and partially to a transient decrease in stomatal resistance resulting from reduced epidermal backpressure. In the second model, the transient decrease in stomatal resistance was attributed to a direct response of the guard cells to VPD. Both models based on water relations gave good fits of the data, emphasizing the need for further study regarding the metabolic nature of the guard cell response to humidity.     

Leaf hydraulic conductivity and stomatal responses to humidity in amphistomatous leaves

The response of stomata to changes in humidity for a single surface of an amphistomatous leaf was investigated in Xanthium strumarium and Vicia faba using gas exchange and direct observation of stomatal apertures. The stomatal response to humidity for a given surface was found to be the same whether or not the humidity for the opposite surface was changed concurrently. Stomata on the surface for which humidity was constant showed no response to changes in humidity for the opposite surface. Despite large changes in epidermal turgor on the surface for which humidity was changed, there was no change in epidermal turgor for the surface with constant humidity. Measurements of transpiration and epidermal turgor as functions of the mole fraction gradient of water between leaf and air were used to calculate a value for leaf hydraulic resistance. The results suggest that in these species, the mechanism for the stomatal response to humidity resides in the epidermis or the mesophyll very close to the epidermis, and that most of the hydraulic resistance of the leaf occurs between the xylem and the evaporating sites.     

Stomatal limitation of photosynthesis as affected by water stress and CO2 concentration

A water stress effect on photosynthesis and transpiration of wheat seedlings at 50-500 µmol(CO2) mol-1 was measured in an open gas exchange system. The limitation of photosynthesis by stomatal conductance was quantified by a stomatal control coefficient of the net photosynthetic rate. The stomatal control coefficient increased linearly as the water potential of root media decreased to -1 MPa, and it decreased with increasing CO2 concentration.     

共聚焦显微技术研究SA对蚕豆气孔保卫细胞的影响

水杨酸(salicylic acid,SA)作为植物体内一种内源性的信号分子,具有多种生理功能.实验表明水杨酸以浓度依赖的方式诱导气孔关闭,抑制气孔张开.20U/mL的CAT与SA共同处理时可逆转SA诱导气孔关闭作用的83%~90%.以H2O2荧光探针H2DCFDA结合激光扫描共聚焦显微术直接检测到SA处理可引起保卫细胞内H2O2的产生;在保卫细胞内显微注射CAT可完全阻止SA导致的DCF荧光增强.表明SA诱导的气孔关闭可能与H2O2的产生有关.     

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。     

不同蚕豆品种对铅污染的光合生理响应特征

以3个蚕豆品种(分别为K0883、K0502、K0697)为试验材料,通过大田模拟小剂量Pb污染(浓度为40和250 mg·kg^-1),研究了净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、细胞间隙CO₂浓度、水分利用效率、叶绿素含量等光合生理响应特征的变化在不同品种中的差异.结果表明,Pb污染下3个蚕豆品种气孔导度和蒸腾速率没有显著变化,叶绿素含量有不同程度的上升;在250 mg·kg^-1 Pb浓度下,K0883蚕豆品种净光合速率、水分利用效率、细胞间隙CO₂浓度分别升高121.80％、上升193.70％、下降42.76％.3个蚕豆品种对Pb污染的抗性大小顺序为K0883＞K0697＞K0502.蚕豆不同光合生理指标对小剂量Pb污染的响应特征不同.不同蚕豆品种对小剂量Pb污染的响应特征存在差异,这种种内的差异性采用单个生理指标难以反映,只有通过对多个指标的整合分析才能表现出来.     

重铬酸钾对蚕豆根尖细胞致畸效应的研究

以蚕豆根尖为材料,研究重铬酸钾对蚕豆根尖细胞的致畸效应。采用蚕豆根尖细胞的微核试验和染色体畸变试验方法,以不同浓度的重铬酸钾为诱变剂,测定蚕豆根尖细胞的微核率和染色体畸变率。结果表明:重铬酸钾能诱发较高频率的微核率,即在一定浓度范围内,其微核率随重铬酸钾处理浓度的升高而增加,但高于一定浓度后反而呈下降趋势;不同浓度的重铬酸钾均使蚕豆根尖细胞有丝分裂指数增大;重铬酸钾还能诱导蚕豆根尖细胞产生较高频率的染色体畸变,且产生多种类型的染色体畸变。结论是重铬酸钾对蚕豆根尖细胞具有明显的致畸效应。     

UV-B辐射对蚕豆叶片气孔运动的间接效应与NO和H2O2有关

0.2 W.m-2的UV-B辐射不仅能诱导整体蚕豆叶片气孔导度和开度的显著降低,而且能明显降低蚕豆叶肉光合活性,但该强度的UV-B辐射却不能明显影响离体表皮条的气孔开度.说明0.2W.m-2的UV-B主要通过间接途径调控了蚕豆叶片气孔运动.借助药理学试验和激光扫描共聚焦显微镜技术,进一步对该间接效应过程中是否有NO和H2O2的参与进行了探讨.结果显示:NO专一性清除剂cPT IO和一氧化氮合酶(NO S)抑制剂L-NAM E均能有效地抑制UV-B辐射诱导的叶片气孔关闭和保卫细胞内源NO水平的升高;H2O2清除剂抗坏血酸(A SC)和过氧化氢酶(CAT)也能有效地逆转UV-B辐射诱导的气孔关闭和保卫细胞内源H2O2含量的升高.另外,外源NO或H2O2处理也能有效地诱导叶片气孔关闭.结果说明0.2W.m-2的UV-B辐射对蚕豆叶片气孔关闭的间接诱导与NO和H2O2有关.