干旱胁迫下黄土高原4种乡土禾草抗氧化特性

采用盆栽实验,对干旱胁迫下黄土高原4种乡土禾草冰草、长芒草、无芒隐子草和白羊草叶片过氧化氢(H₂O₂)、丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)活性和非酶抗氧化物质还原型抗坏血酸(AsA)、还原型谷胱甘肽(GSH)、类胡萝卜素(Car)含量进行了测定。 结果表明:随着干旱胁迫程度的加剧,4种乡土禾草叶片H₂O₂、MDA含量均呈增加趋势,这说明它们均遭受了干旱所造成的氧化胁迫,且干旱程度越大其遭受的氧化胁迫也越大。由于4种乡土禾草均为禾本科植物并生存于相同的生态环境中,它们在抗氧化特性上具有一定共性。在60%FC和45%FC干旱胁迫下,4种乡土禾草均可以通过增加抗氧化酶SOD、CAT、APX、GR、DHAR、MDHAR、GPX活性和非酶抗氧化物质AsA含量来抵御干旱所造成的氧化胁迫。由于种属差异,4种乡土禾草的抗氧化特性也存在差异。在60%FC和45%FC干旱胁迫下,冰草、无芒隐子草和白羊草还通过增加非酶抗氧化物质Car含量增强抗氧化能力,长芒草和白羊草则还可通过增加POD活性抵御干旱。在60%FC干旱胁迫下,冰草还可通过增加非酶抗氧化物质GSH含量提高其抗氧化性。采用隶属函数法对4种乡土草种抗氧化能力的综合评价表明,冰草的抗氧化能力最强,其次为无芒隐子草和白羊草,长芒草的抗氧化能力最差。     

干旱胁迫下荒漠植物红砂叶片抗氧化特性

以荒漠半荒漠地区优势种超旱生灌木红砂两年生植株为研究对象,测定了不同程度干旱胁迫下叶片膜脂过氧化和抗氧化特征参数,以探讨荒漠植物抗氧化系统对荒漠极端环境的适应机制.结果显示:红砂叶片过氧化氢(H2O2)含量随干旱胁迫加剧而显著增加,丙二醛(MDA)含量在不同程度干旱胁迫下均有不同程度的增加,可溶性蛋白含量随干旱胁迫的增加而显著降低;类胡萝卜素和脯氨酸含量在不同程度干旱胁迫下均有不同程度增加;超氧化物歧化酶(SOD)活性随干旱胁迫加剧而显著提高,过氧化氢酶(CAT)活性在不同程度干旱胁迫下均有不同程度增加;过氧化物酶(POD)活性在中度干旱胁迫下显著增加而在重度干旱胁迫下显著降低.研究表明,荒漠植物红砂叶片中胡萝卜素、脯氨酸、SOD和CAT在防御干旱引起的氧化胁迫中起到了显著保护作用, 而POD在重度干旱胁迫下没有起到积极保护作用.     

干旱胁迫对3种不同光合类型荒漠植物叶绿体和线粒体超微结构的影响

以荒漠木本C_3植物天山猪毛菜、C_3-C_4中间型植物松叶猪毛菜、C_4植物木本猪毛菜为研究对象,采用盆栽控水试验,设置正常供水和轻度、中度和重度干旱处理(土壤含水量分别为田间持水量的80%、60%、45%和35%),研究不同程度干旱胁迫对3种不同光合类型荒漠植物叶片超微结构的影响。结果表明:(1)正常水分条件下,叶肉细胞中各细胞器结构完整。(2)轻度干旱胁迫下,3种植物叶片超微结构未受损伤,无明显变化。(3)中度干旱胁迫下,天山猪毛菜和松叶猪毛菜叶肉细胞壁界限不清晰,类囊体片层扩张且排列不紧密,不同之处在于,天山猪毛菜线粒体最先出现降解,内含物流失,而松叶猪毛菜线粒体外膜轮廓变形,嵴减少;木本猪毛菜线粒体无明显变化,叶绿体轻微扩张。(4)重度干旱胁迫下,天山猪毛菜和松叶猪毛菜叶绿体受损且结构混乱,线粒体出现降解;木本猪毛菜叶绿体出现膨胀,线粒体外膜轮廓模糊,嵴减少且结构模糊不清楚。研究认为,不同程度干旱胁迫下木本猪毛菜叶绿体和线粒体的受损程度都最低;干旱胁迫下天山猪毛菜和松叶猪毛菜叶绿体的受损程度大致相似;松叶猪毛菜和木本猪毛菜线粒体对干旱胁迫的耐受力要比叶绿体强。     

水杨酸对非生物胁迫下植物抗氧化能力的影响

水杨酸(SA)在植物体内具有重要生理作用,除了参与抵抗生物胁迫信号转导外,还参与植物响应非生物胁迫。外源SA在植物应对盐碱、重金属、高低温和干旱等胁迫过程中发挥关键作用。综述了SA调控的抗氧化系统对植物响应非生物胁迫的影响,重点讨论了SA对抗氧化酶和非酶物质的诱导作用。     

植物干旱胁迫下气孔关闭的信号转导

气孔关闭被认为是干旱胁迫的应答事件之一,根源ABA作为其原初信号之一,它向保卫细胞的运输受木质部汁液pH影响。而钙离子和阴离子通道则是ABA诱导气孔关闭的重要第二信使。     

3种荒漠植物光合及叶绿素荧光对干旱胁迫的响应及抗旱性评价

利用盆栽试验结合人工浇水后自然耗水的方法测定干旱胁迫对梭梭、白刺、沙蒿3种荒漠植物叶片水分、光合及叶绿素荧光参数的影响,探讨各指标在干旱胁迫过程中的变化特征、响应机制及其与土壤水分的定量关系,并用隶属函数法对其进行抗旱性排序。结果表明：(1)3种植物叶片相对含水量(RWC)随干旱胁迫天数增加持续降低,最大水分亏缺(RWD)呈波动式上升趋势。(2)3种植物总叶绿素含量(Chl)和叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)含量,以及梭梭、白刺类胡萝卜素含量均随胁迫天数增加而降低;沙蒿类胡萝卜素随土壤含水率降低逐渐升高。(3)梭梭、白刺、沙蒿叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、水分利用效率(WUE)等主要光合气体交换参数对土壤水分表现出明显的阈值响应,适宜的土壤含水率分别为8.04%～19.33%、4.17%～19.10%、6.48%～17.51%。(4)3种植物 PSⅡ最大光化学效率(Fv/F_m)、实际光化学效率(F_v′/F_m′)及光化学淬灭系数(qP)均随干旱胁迫天数增加和光照强度增大而降低,非光化学淬灭系数(NPQ)则呈逐渐上升趋势;干旱胁迫中后期,梭梭、沙蒿的F_v/F_m及F_v′/F_m′均下降,光合机构光合活性遭到破坏,电子传递受阻,PSⅡ反应中心受损,表现出光抑制,而白刺调节自身PSⅡ反应中心免受伤害的能力较强。(5)隶属函数法综合分析表明,3种植物耐旱能力大小依次为白刺>梭梭>沙蒿。研究发现,3种荒漠植物均可通过调节 PSⅡ反应中心开放程度与活性,对干旱胁迫表现出较强的耐性,胁迫后期植物PSⅡ反应中心关闭或不可逆失活,表现出光抑制。     

外源褪黑素对干旱胁迫下黑麦草和苜蓿抗氧化能力及养分吸收的影响

以黑麦草和苜蓿为对象,分别叶面喷施和根施100 μmol·L^-1的褪黑素溶液,在干旱胁迫下测定了生物量、丙二醛(MDA)含量、相对电导率、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性、养分含量(有机碳C、全氮N、全磷P)等指标,研究外源褪黑素对干旱胁迫下植物抗氧化能力及养分吸收的影响。结果表明: 干旱胁迫下,黑麦草和苜蓿的地上、地下生物量显著降低,外施褪黑素能够有效缓解干旱胁迫对黑麦草和苜蓿生长的抑制作用,叶面喷施和根施褪黑素使干旱胁迫下黑麦草的生物量分别增加14.5%和29.6%,苜蓿的生物量分别增加36.6%和49.1%。干旱胁迫下,黑麦草的SOD、POD活性和苜蓿的SOD活性显著降低,外施褪黑素显著提高黑麦草和苜蓿的SOD、POD、CAT活性,减少叶片中MDA的积累,使叶片相对电导率显著下降,抗氧化能力显著提高。干旱和外施褪黑素对黑麦草和苜蓿有机碳含量无显著影响。干旱胁迫下,黑麦草叶片和根中的N、P含量以及苜蓿根中的N含量降低,外施褪黑素提高黑麦草和苜蓿根和叶片中的N、P含量,这表明褪黑素对干旱胁迫下黑麦草和苜蓿的养分吸收有一定的调节作用。施用褪黑素不仅能改善植物的抗氧化能力,还能调节养分吸收以增强植物对干旱胁迫的适应性,而且叶面喷施褪黑素效果好于根施。     

植物抗氧化动态平衡研究进展

植物在生长发育的过程中会产生代谢副产物活性氧,其含量在植物生长过程中起双重作用。适量的活性氧可提高植物对逆境胁迫的耐受性,但是过量的活性氧会诱发氧化猝发反应,严重影响植物的生长发育。因此,提高植物的抗氧化能力对于提高植物的抗逆能力来说显得尤为重要,该方面的研究也成为近年来逆境生物学的一大热点。植物体为了应对逆境环境造成的活性氧动态失衡,进化出了含酶和非酶组分的抗氧化系统。本文主要介绍了参与高等植物活性氧代谢的相关物质,对近年来国内外报道的代谢途径进行了综述,为提高植物的抗逆能力提供参考依据。     

植物对干旱胁迫的分子反应

干旱胁迫是影响植物生长发育的主要因子,渗透保护剂的合成和积累,脱水伤害的修复,自由基清除酶和LEA蛋白基因表达的增量调节能增加植物的耐干旱性。植物在干旱条件下至少有4条信号转导途径,其中2条信号途径是依赖ABA的,另外2条途径是不依赖ABA的,在植物干旱胁迫的信号转导中,双组分的组氨酸激酶可能起渗透感受器的作用,Ca^2 和IP3可能是脱水信号的第2信使,转基因植物是一种评价编码蛋白功能的良好系统。     

甜菜碱对干旱胁迫下湖北海棠超微弱发光及抗氧化能力的影响

以盆栽4年生的苹果砧木湖北海棠（Malus hupehensis）为试材,叶面喷施100 mmol·L^-1的甜菜碱,研究外源甜菜碱对干旱胁迫下湖北海棠叶片超微弱发光（UWL）、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢（H₂O₂）、脯氨酸（Pro）及甜菜碱（GB）含量的影响.结果表明,轻度干旱胁迫下,叶片UWL强度提高,但随着干旱胁迫程度的加重而下降,至严重干旱胁迫时UWL明显低于正常供水处理;H₂O₂、MDA含量随干旱胁迫加重而升高;SOD和POD活性随胁迫加重而升高,但至重度干旱时下降.与单独干旱处理相比,叶片喷施甜菜碱显著提高了轻度和中度干旱胁迫叶片的UWL（分别提高35.27%和43.95%）、SOD和POD活性,降低了H₂O₂和MDA含量;促进了Pro和GB的积累.表明甜菜碱及通过甜菜碱诱导的脯氨酸积累,能够提高干旱胁迫下叶片的抗氧化能力,减轻过氧化损伤,对叶片细胞起到保护作用.     

模拟氮沉降和干旱对准噶尔盆地两种一年生荒漠植物生长和光合生理的影响

氮素和水分是荒漠生态系统的两个主要限制因子, 研究两者对荒漠植物的效应有助于深入了解荒漠生态系统对全球变化的响应。该文选择准噶尔盆地荒漠地区两种常见的一年生植物涩荠(Malcolmia africana)和钩刺雾冰藜(Bassia hyssopifolia), 设置0、0.18和0.72 g N·m ^-2·week ^-13个施氮浓度和湿润与干旱两个土壤水分处理, 研究模拟氮沉降增加和干旱对其生长和光合生理的影响。结果表明: (1)两种植物的根长、根重、叶片数、叶面积、总生物量和冠根比均随着施氮浓度的增加而增加, 干旱能够抑制氮对植物生长的促进作用, 但是, 氮的增加同时也能部分缓解干旱对植物生长的影响。与钩刺雾冰藜相比, 涩荠的根长、生物量和冠根比更易受氮增加和干旱的影响。(2)两种植物的最大净光合速率、叶绿素含量、可溶性蛋白含量随着氮浓度增加而增加, 但涩荠和钩刺雾冰藜对氮增加和干旱的生理响应也有所不同, 涩荠的响应更加敏感。两种植物对氮沉降和干旱胁迫响应的差异可能是其生活型等生物学特性差异所引起。通过对两种一年生植物的生长和光合生理分析表明, 在古尔班通古特沙漠, 春季丰富的降水和氮素增加将有利于涩荠和钩刺雾冰藜的生长和生产力的增加, 相对地下生长, 地上部分增加更显著。当干旱季节来临时, 氮的增加又能够在一定程度上降低干旱对这两种植物的负效应, 说明其对干旱具有一定的生态补偿作用。     

植物体内干旱信号的传递与基因表达

干旱是严重影响植物生长发育的重要环境胁迫因子之一。干旱能影响植物的水分状态,使植物缺水遭受伤害。近年来,相继从拟南芥等植物中克隆出了一些受干旱诱导的基因,如蛋白激酶基因、光合基因、渗透调节基因、功能蛋白基因（如LEA基因）等。干旱等胁迫信号经历一系列的传递过程,最后诱导这些特定基因的表达。在植物体中,可能存在依赖ABA型和不依赖ABA型两条干旱信号的传递途径。近年来从高等植物中分离出一系列调控干旱相关基因表达的转录因子,通过转录因子之间以及与其它相关蛋白之间的相互作用,激活或抑制干旱等胁迫因子诱导的基因表达。     

小车前（Plantago minuta Pall.）种子表面粘液物质的吸水特性及其对种子在干旱环境中萌发的影响

为了理解荒漠短命植物小车前(Plantago minuta Pall.)种子表面的粘液物质对种子在干旱环境中萌发的作用,在室内控制条件下研究了粘液物质的吸水保水特性、剥离粘液物质的种子(无粘液种子)和保留粘液物质的种子(粘液种子)在-1.15～-0.15 MPa不同渗透胁迫条件下的萌发状况.结果表明: (1)小车前种子表面的粘液物质干重占粘液种子干重的5.6%;在去离子水中,粘液物质可以吸收相当于其自身干重217.1倍的水分;粘液物质的存在使得小车前种子的吸水倍数由2倍增加至14倍,从而保证为种子萌发提供充足的水分;(2)干燥的粘液种子吸水2h后即达到饱和,而吸水饱和后的粘液种子在室温下晾置,经过48h后又干燥失水恢复至原重;(3)在去离子水中或低渗透胁迫(-0.33～-0.15 MPa) 条件下,粘液物质吸水作用能促进小车前种子萌发,粘液种子3d的发芽势和10d的总萌发率均显著高于无粘液种子;在高渗透胁迫(-1.15～-0.73MPa)条件下,粘液种子3d的发芽势显著低于无粘液种子的,而10d的总萌发率与无粘液种子的没有显著差别,表明粘液物质在干旱条件下可能从种子而非外界环境中吸取水分,减缓了种子萌发速率.通过上述结果可以认为小车前种子表面的粘液物质在早春干湿交替剧烈的荒漠生境中起到通过调节水分来调节种子萌发的作用,这种萌发策略大大降低了因大批种子同时萌发导致幼苗受旱甚至种群灭亡的潜在风险.     

水分胁迫下植物活性氧代谢研究进展(综述Ⅰ)

本文概述植物活性氧代谢的研究及水分胁迫下活性氧与植物抗旱性(抗水分胁迫)之间的关系;着重叙述水分胁迫响应中植物脱毒酶和抗氧化物的功能和机制;并对植物抗氧化基因的研究进展作了讨论。     

干旱胁迫对小麦旗叶活性氧代谢及灌浆速率的影响

在防雨池栽条件下,研究了干旱胁迫对小麦旗叶活性氧代谢的影响.结果表明,小麦旗叶内H2O2和O-·2水平随干旱胁迫的加剧和衰老进程的加快而逐渐升高,活性氧清除系统中的SOD和CAT活性逐渐下降,膜脂过氧化产物MDA含量升高,导致叶片内可溶性蛋白质和叶绿素含量下降,是干旱胁迫造成对籽粒产量贡献较大的旗叶伤害的主要原因之一,从而导致穗粒重下降.     

Responses of the desert green algae,Chlorella sp. to drought stress

Desert algae are important components of the desert soil crust and play an essential role in desert soil ecosystem development. Owing to their special habitat, desert algae are often exposed to harsh environments, among which drought represents the most common stress. Green algae are considered to have drought tolerance potential; however, only a few studies have investigated this. In this study, we selected the green alga Chlorella sp., which was isolated from desert soil, and studied its physiological response to polyethylene glycol (PEG) 6000-induced drought stress. The results showed that drought stress can affect the photosynthetic efficiency of Chlorella sp., reduce its water retention ability, and destroy its ultrastructure. However, Chlorella sp. can cope with drought stress through a series of physiological regulatory strategies. Protective strategies include quick recovery of photosynthetic efficiency and increased chlorophyll content. In addition, induced synthesis of soluble proteins, lipids, and extracellular polysaccharide (EPS), and accumulation of osmotic regulatory substances, such as sucrose and trehalose, also contribute to improving drought tolerance in Chlorella sp. This study provides insights into the physiological responses of Chlorella sp. to drought stress, which may be valuable for understanding the underlying drought adaptation mechanisms of desert green algae.     

外源亚精胺对盐胁迫下黄瓜幼苗体内抗氧化酶活性的影响

以不同耐盐性黄瓜品种“长春密刺”和“津春2号”为材料,采用营养液栽培,研究了外源亚精胺(Spd)对NaCl胁迫下黄瓜幼苗叶片与根系中超氧阴离子(O2-.)产生速率、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性的影响。结果表明,外源Spd对未经盐胁迫处理(对照)黄瓜幼苗体内O2-.产生速率、SOD、CAT和POD活性均无显著性影响;盐胁迫处理提高了O2-.产生速率,SOD、POD和CAT活性都有不同程度的升高;外源Spd处理进一步提高了盐胁迫下SOD、POD和CAT活性,减缓了O2-.产生速率。与耐盐型“长春密刺”品种相比,盐胁迫对盐敏感型“津春2号”影响较大,外源Spd对盐敏感型黄瓜品种盐胁迫伤害的缓解作用较大。表明盐胁迫下外源Spd可缓解盐胁迫对膜的伤害,从而提高黄瓜幼苗的耐盐性。     

荒漠河岸林植物木质部导水与栓塞特征及其对干旱胁迫的响应

 以同处于干旱区的塔里木河下游(铁干里克)和黑河下游(乌兰图格)断面为研究区, 比较了荒漠河岸林主要建群种胡杨(Populus euphratica)、柽柳(Tamarix spp.)、疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia)和花花柴(Karelinia caspia)在长期遭受不同干旱胁迫下的根、枝条木质部导水力和栓塞化程度的变化特征, 并分析了木质部导水对干旱胁迫的响应及适应策略。结果表明: 1) 黑河下游荒漠河岸林植物的导水能力显著高于塔里木河下游, 其中柽柳、胡杨、疏叶骆驼刺和花花柴根木质部的初始比导率(K_s0)分别高11.97、6.74、7.10和3.73倍, 枝条的K_s0分别高9.48、3.65、2.07和1.88倍, 地下水埋深导致的干旱胁迫程度不同是诱发荒漠植物导水能力差异的根本原因; 2)柽柳耐干旱能力最强, 适应范围较宽, 而花花柴、疏叶骆驼刺的耐旱性相对较弱, 适生范围较窄, 这可能与植物的根系分布有关; 3)干旱胁迫较轻时, 枝条木质部是荒漠河岸林植物水分传输的主要阻力部位, 干旱胁迫严重时, 根木质部是限制植株水流的最大阻碍部位; 4)荒漠河岸林植物主要通过调节枝条木质部的水流阻力来适应干旱胁迫, 且其适应策略与干旱胁迫程度有关, 干旱胁迫轻时, 植物通过限制枝条木质部水流来协调整株植物的均匀生长; 干旱胁迫严重时, 植物通过牺牲劣势枝条、增强优势枝条水流来提高植株整体生存的机会。