不同光强下入侵植物剑叶金鸡菊与伴生种生长和光合特征研究

研究了剑叶金鸡菊及其伴生植物鬼针草、羊蹄幼苗的生物量分配、生长和生理特性在不同强度的光生境中(全光照和31％光照)的响应特征,探讨了这些特征与其入侵性的关系.结果表明:(1)光强是影响剑叶金鸡菊入侵的重要环境因子,高光环境下其幼苗较高的相对生长速率( RGR)和植物单位重量的光合效率(Am)与其入侵性密切相关.遮荫下,...     

光照条件对蒙古栎幼苗生长特性和光合特征的影响

为了研究不同光照条件下蒙古栎幼苗的生长过程,本文通过控制实验,模拟设计4种不同的光照条件:全光照(FS)、轻度遮荫(LS)、中度遮荫(MS)和重度遮荫(SS),对蒙古栎幼苗的形态特征、光合特性和生物量分配进行比较研究。结果表明:中度遮荫和重度遮荫条件下蒙古栎幼苗的比叶面积显著大于全光照和轻度遮荫,不同光照条件下苗高无显著差异,全光照条件下蒙古栎幼苗的地径显著大于中度遮荫和重度遮荫,同时,全光照条件下的主根长度和根径显著大于3种遮荫条件,而轻度遮荫和中度遮荫又显著大于重度遮荫;最大净光合速率表现为轻度遮荫全光照中度遮荫重度遮荫的趋势,表观量子效率在全光照与轻度遮荫时显著大于中度遮荫和重度遮荫,暗呼吸速率无显著差异;全光照下单株总生物量和根系生物量最高,轻度遮荫和中度遮荫次之,重度遮荫最低;叶片生物量和茎生物量差异较小;不同器官生物量分配表现为根叶茎,并且根生物量所占比重在68%~76%之前;全光照、轻度遮荫和中度遮荫的根冠比显著高于重度遮荫。     

披针叶茴香对变化光环境的表型可塑性

植物对变化光环境的表型可塑性大小影响其在林下生境中分布、生长和更新。为探讨披针叶茴香在不同光环境下的整体表型可塑性及其适应机制,采用遮荫试验模拟5种光照条件(100%、52%、33%、15%和6%相对光照强度),研究了不同光环境下披针叶茴香叶片形态、生理、解剖结构、根系形态以及生物量分配等的变化。结果表明:叶生物量在5种光照处理之间差异不显著,但叶面积和比叶面积均随光照强度减弱显著增加。遮荫处理增加了叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量,但叶绿素a/b比值随光照强度减弱而降低。遮荫降低了非结构性碳水化合物(淀粉和可溶性糖)和可溶性蛋白的含量,增加了叶片氮和磷含量,对叶片氮/磷比影响较小。在52%和33%相对光照处理下,叶片中硝酸盐含量最低,而在100%和6%相对光照处理下硝酸盐积累较多。根生物量、细根和粗根的长度、表面积以及比根长和比根表面积在5种光照处理之间均没有显著差异,根系氮含量在低光环境(15%和6%相对光照处理)中显著降低。随光照强度减弱,披针叶茴香采取保守生存策略,并没有增加叶生物量的分配,而是分配较多的生物量给枝条和树干,储存能量。综合来看,披针叶茴香具有较宽的光生态幅,在6%—100%光照强度下均能正常生长,遮荫有利于披针叶茴香地上和总生物量的积累,52%的相对光照条件下生长最佳。变化光环境下根系性状和整体结构的可塑性相对较低,叶片生理性状的可塑性在披针叶茴香适应光环境变化过程中发挥了主要作用。     

遮荫对江南油杉幼苗生长和叶绿素荧光参数的影响北大核心CSCD

为探究有利于江南油杉(Keteleeria fortunei var.cyclolepis)幼苗生长发育的最适光照条件,该研究以1.5年生江南油杉幼苗为研究对象,对其进行为期2年不同光照强度(即全光照和遮荫率40%、60%、80%)处理,分析其形态生长、叶绿素含量、叶绿素荧光参数、生物量积累及分配等对不同光环境的适应机制。结果表明：(1)随遮荫程度的增强,江南油杉幼苗的地径生长量、叶片厚度逐渐减小,株高生长量、叶面积和比叶面积逐渐增大,叶片干质量呈先升后降的趋势;(2)遮荫造成叶片的叶绿素含量、初始荧光(Fo)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学量子产量[Y(Ⅱ)]、电子传递速率(ETR)均呈现显著增加的趋势;(3)遮荫处理下幼苗的叶、茎、根生物量和总生物量总体表现出随着光照强度的降低而减小的变化趋势,幼苗根生物量比和根冠比均减小,而叶生物量比、茎生物量比以及光合组织与非光合组织生物量比均增大。研究发现,全光照下江南油杉幼苗生长发育受到了抑制,遮荫显著影响江南油杉苗期生长及叶绿素荧光特性,适度遮荫能提高幼苗叶片的光捕获能力、光能利用效率,增强幼苗光合能力,促进生长;江南油杉幼苗在遮荫率为60%的环境下受光胁迫较小,其生长、叶片表观特征、光合能力以及生物量积累与分配等表现最优。     

不同光环境下胡桃楸幼苗的形态可塑性及其响应研究

为了探求不同光环境对胡桃楸幼苗生长的影响,对全光照（100%光照）、中光照（60%光照）、低光照（30%光照）3种光环境下胡桃楸幼苗的生长、形态特征、生物量分配和水分特征开展研究。结果表明：胡桃楸幼苗的形态在不同光环境下存在明显的可塑性变化,生物量分配和水分特征均表现出不同程度的差异。低光照条件下,胡桃楸幼苗生长快,株高、地径分别为全光照的1.14、1.18倍;冠幅大,是全光照的1.40倍;叶片宽大,叶长和叶宽分别是全光照的1.25和1.36倍;分枝数明显少于全光照。3种光环境下胡桃楸幼苗地上部分生物量存在显著差异,地下部分差异不显著。叶片相对含水量随着光照的降低呈现逐渐增加的趋势;全光照条件下叶片饱和持水量与叶片干鲜比明显大于遮阴条件;3种光照条件下叶绿素含量差异显著。胡桃楸幼苗为适应不同光环境,在形态和生理方面都做出适应性调整,适当的遮阴处理有利于胡桃楸幼苗生长。     

朱砂根幼苗在不同光照强度下的形态和生理响应

通过人工遮荫模拟不同生境光强(100%、52%、33%、15%和6%的相对光照)的方法,对朱砂根(Ardisia crenata Sims)幼苗形态、生物量和生理指标的变化特征进行了分析。研究结果显示,朱砂根单株生物量在52%相对光照处理下显著高于其他光照处理,在15%～52%相对光照处理下分配给叶片的生物量比例高于全光照(100%)和极弱(6%)光照处理,但根冠比不受光强影响,其结构可塑性相对较低。硝酸盐含量随遮荫强度的增加而增大,且在6%相对光照处理下显著增加,硝酸盐还原酶的活性同硝酸盐含量变化规律一致,表明朱砂根主要通过改变叶面积和比叶面积等形态指标,以及调整生物量的分配和光合色素含量来适应不同的光环境。叶绿体超微结构分析结果显示,在15%～52%相对光照处理下,叶绿体数量较多且细胞结构较完整,而100%和6%光照处理下的叶绿体数量明显减少,且细胞结构严重受损发生质壁分离现象。因此,朱砂根适宜生长的光照条件为15%～52%,尤其是33%～52%的相对光照条件更佳。     

耐冬山茶对不同光照和水分的生理生态学响应

耐冬山茶作为第三纪孑遗植物,是山茶自然分布最北缘的种群,具有丰富的形态特征与独特的遗传特性.以野生耐冬山茶幼苗为对象,设置2个光照梯度(全光照的65%、15%)、3个干旱梯度(田间持水量的75%、50%、25%),研究耐冬山茶在不同光照、水分条件下生理生态学响应机制,验证现存的4个理论假设是否能够解释耐冬山茶幼苗对遮荫与干旱的响应.结果表明:15%全光照限制了耐冬山茶幼苗的生长.与65%全光照相比,15%全光照使叶片的净光合速率、蒸腾速率和叶绿素含量下降,最大降幅分别为63.3%、82.9%和17.5%,显著提高了叶片的比叶面积、叶片含水量和PSⅡ最大光化学效率,最大分别提高了60.3%、8.3%和6.4%.干旱抑制耐冬山茶的生长,使株高、基径下降.随着干旱胁迫的加重,植株叶片的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度显著降低,最小值分别为0.83μmol·m^-2·s^-1、0.30μmol·m^-2·s^-1和11.56 mmol·m-2·s-1.随干旱胁迫的加重,过氧化物酶和过氧化氢酶含量总体呈下降趋势,而丙二醛和脯氨酸含量显著上升.15%全光照缓解了干旱对耐冬山茶幼苗的消极影响,遮荫与干旱对耐冬山茶幼苗的交互作用符合"促进理论".耐冬山茶幼苗能够通过多种调节机制适应环境变化,且能适应较大的光照和水分范围.此外,通过改善耐冬山茶生长的光照和水分条件,为其提供理想的生长环境,可以扩大其园林应用.     

遮荫和全光下生长的棉花光合作用和叶绿素荧光特征

 遮荫条件下（遮荫下光强相当于自然光强的40％左右）棉花(Gossypium hirsutum)叶片光合速率明显降低,仅为自然光强下生长叶片的30%～40％,叶片中RuBP羧化酶活性降低,而表观量子效率(AQY)较高。不同光照条件下生长的棉花叶片对短时间持续光强的光合诱导过程有明显的差异,由弱光转到强光下,自然光强下生长的叶片的Pn、Gs、ΦPSⅡ及非光化学猝灭系数(NPQ)都能在较短的时间内达到最大值,而遮荫叶片需要的时间较长;遮荫下生长的棉花叶片的实际光化学效率,随光强的增加下降幅度较大,而自然光照下生长的叶片下降幅度较小;自然光照下生长的叶片的NPQ随光强的升高达到较高水平,而遮荫叶片在较低的光强下即达到最大值,此时NPQ较低,遮荫叶片依赖于叶黄素循环的能量耗散水平较低。遮荫叶片较低的光合速率以及过剩光能耗散能力是其转入自然强光后光抑制严重的主要原因。     

不同光照对望天树种子萌发和幼苗早期生长的影响

在不同光照梯度的人工遮荫和森林生境中,研究了西双版纳季节雨林标志树种望天树的种子萌发和幼苗早期生长特征.结果表明,裸地上的强光照和深度遮荫均不利于望天树种子的萌发,中等程度的遮荫有利于种子萌发.望天树种子萌发率在林窗中央最大,而且萌发迅速,林窗边缘和林下生境不利于种子萌发.幼苗株高、基径和单株叶面积等生长指标均在部分遮荫处理条件下最大;幼苗根冠比在裸地上最高,且随遮荫程度的增加而降低;幼苗比叶面积在一定光照强度范围内随遮荫程度的增加而增大,在3层遮荫最大.除幼苗根冠比以外的其它生长参数均在林窗中央最大.讨论了环境因子(主要是光照强度和光质)对望天树种子萌发和幼苗生长的影响.     

遮荫棉花转入强光后光合作用的光抑制及其恢复

研究了遮荫棉花（Gossypium hirsutum L.）突然由遮荫条件暴露在自然强光下时,叶绿素荧光发射、叶绿体色素组成、净光合速率（Pn）等在光照转移当天以及随后的适应过程中（光照转换后15d内）的变化。遮荫棉花突然转到强光下,叶片发生了严重的光合作用光抑制,叶绿素荧光参数Fv/Fm和φPSⅡ急剧降低,且明显低于自然光照下生长的叶片,而F。值却明显升高。这些参数即使在光照转换的次日清晨也不能完全恢复。Fv/Fm和Pn在光照转换以后的4d内持续降低,在第6天以后开始逐渐升高,在10-12d达到稳定值,表现出遮荫棉花叶片对光强变化的一定适应性,但Fv/Fm和Pn均未达到自然光照条件下生长的棉花叶片的相应值。最后的Pn值较遮荫下叶片增加60%,但同自然光照下生长的叶片相比只有后的40%。试验结果还表明,光照转换以后叶片内叶黄素循环库逐渐增大,在较短的时间内（3d）即可达到较高的水平。遮荫棉花突然转么自然强光下,叶片Fv/Fm及Pn的降低与PSⅡ反应中心的破坏有关,在对强光的适应过程中依赖叶黄素循环的热耗散等保护机制增强。光保护机制的逐渐完善有助于减轻叶片由遮荫转到强光下遭受的光破坏。     

少花龙葵种子萌发特性及其果汁对小白菜种子萌发的影响

对少花龙葵的成熟果实采用3种采种方式,于室内测定水分、温度、光照条件对不同采种方式所得种子的发芽影响,并就少花龙葵的果汁对小白菜种子萌发的影响进行分析.结果表明:(1)少花龙葵种子于25℃恒温下浸种8 h后吸水达到饱和,其适宜发芽温度为20℃～25℃,萌发受黑暗抑制;(2)3种采种方式中以捣烂果实后种子不从果实取出并不清洗而直接晾干的采留种方式最佳;(3)少花龙葵果汁原液和其5～10倍稀释液抑制广东小白菜种子发芽,20～50倍稀释液则促进其萌发,表明少花龙葵果汁具有化感效应.     

Plasticity of photosynthetic processes and the accumulation of secondary metabolites in plants in response to monochromatic light environments: A review

Light spectra significantly influence plant metabolism, growth and development. Here, we review the effects of monochromatic blue, red and green light compared to those of multispectral light sources on the morpho-anatomical, photosynthetic and molecular traits of herbaceous plants. Emphasis is given to the effect of light spectra on the accumulation of secondary metabolites, which are important bioactive phytochemicals that determine the nutritional quality of vegetables. Overall, blue light may promote the accumulation of phenylpropanoid-based compounds without substantially affecting plant morpho-anatomical traits compared to the effects of white light. Red light, conversely, strongly alters plant morphology and physiology compared to that under white light without showing a consistent positive effect on secondary metabolism. Due to species-specific effects and the small shifts in the spectral band within the same color that can substantially affect plant growth and metabolism, it is conceivable that monochromatic light significantly affects not only plant photosynthetic performance but also the “quality” of plants by modulating the biosynthesis of photoprotective compounds.     

模拟大气硫酸铵污染对香樟幼苗生长及光合特性的影响

通过室内盆栽实验研究了大气颗粒污染物硫酸铵对香樟幼苗生长及光合特性的影响。结果表明,香樟幼苗叶片涂抹硫酸铵处理对植物生长无显著影响;低浓度硫酸铵(2 g·L^-1)提高了叶片叶绿素含量,而高浓度(4 g·L^-1)却降低了叶片叶绿素含量;与对照相比,低浓度处理的香樟叶片净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度与蒸腾速率无显著差异;高浓度处理的香樟叶片净光合速率与蒸腾速率高于对照,而气孔导度与胞间二氧化碳浓度与对照无显著差异。机理分析表明,硫酸铵颗粒物主要通过影响叶片气孔导度来影响植物光合特性。     

中国产龙葵数值分类的研究

本文通过对龙葵及变种黄果龙葵和少花龙葵的形态特征比较及系统聚类分析研究,认为可分为２个种及１个变种。     

植物乙醇提取物对蔬菜蚜虫和蚜茧蜂的影响

用药膜法测定8种常见植物的乙醇提取物对桃蚜(Myzus persicae)、瓜蚜(Aphis gossypii)和萝卜蚜(Lipaphis erysimi)的忌避和控制作用,以及时蚜虫重要天敌--菜蚜茧蜂(Aphidius gifuensis)和菜少脉蚜茧蜂(Diaeretiella rapae)存活的影响．结果表明,供试的8种植物乙醇提取物对3种蚜虫都有一定的忌避作用,其中效果最好的是白花非洲山毛豆(Tephrosia vogelli)和樟树(Cinnamomum camphora),对桃蚜、瓜蚜和萝卜蚜的忌避率分另达0、414、0．729、0．547和0、549、0．690、0．729;除黄素馨(Jasminum mesuyi)和草胡椒(Peperomia pellucida)外,其余6种植物乙醇提取物对桃蚜、瓜蚜、萝卜蚜都有较好的控制作用,其中山毛豆、樟树对蚜虫的控制效果最佳,鸡矢藤(Paederia scandena)和芒箕(Dicranopteris dichotoma)仅次于前2种植物,白兰花(Michelia alba)对瓜蚜和萝卜蚜也有较好的控制作用;鱼藤精稀释1000倍对萝卜蚜效果很好,对桃蚜控制作用较差．8种提取物中,山毛豆对蚜茧蜂有较强的毒性,4h死亡率达63．33％,仅次于鱼藤酮精稀释100倍(4h的死亡率达80％),而樟树、羊蹄甲(Bauhinia variegata)、黄素馨、白兰花和草胡椒的乙醇提取物与对照没有差异,对蚜茧蜂安全、无毒．     

Influence of abiotic stress signals on secondary metabolites in plants

Plant secondary metabolites are unique sources for pharmaceuticals, food additives, flavors, and industrially important biochemicals. Accumulation of such metabolites often occurs in plants subjected to stresses including various elicitors or signal molecules. Secondary metabolites play a major role in the adaptation of plants to the environment and in overcoming stress conditions. Environmental factors viz. temperature, humidity, light intensity, the supply of water, minerals, and CO₂ influence the growth of a plant and secondary metabolite production. Drought, high salinity, and freezing temperatures are environmental conditions that cause adverse effects on the growth of plants and the productivity of crops. Plant cell culture technologies have been effective tools for both studying and producing plant secondary metabolites under in vitro conditions and for plant improvement. This brief review summarizes the influence of different abiotic factors include salt, drought, light, heavy metals, frost etc. on secondary metabolites in plants. The focus of the present review is the influence of abiotic factors on secondary metabolite production and some of important plant pharmaceuticals. Also, we describe the results of in vitro cultures and production of some important secondary metabolites obtained in our laboratory.     

褐脉少花龙葵毛状根的诱导、培养及其澳洲茄胺的产生

利用发根农杆茵的遗传转化和液体培养技术,研究了褐脉少花龙葵(solanum nigrum L.Var.Dauciforum)毛状根的诱导和离体培养及其澳洲茄胺的产生以及液体培养过程中培养基中N源和钙的消耗变化.结果表明.发根农杆菌ATCC15834感染褐脉少花龙葵叶片外植体5 d后产生毛状根.感染25d后,约90%的叶片外植体产生毛状根.毛状根能在无外源生长调节剂的MS固体和体培养基上自主生长.PCR扩增结果显示发根农杆菌Ri质粒的rilB和rolC基因已在少花龙葵毛状根基因组中整合并得到表达.所产生的毛状根能产生药用次生物质澳洲茄胺,其含量约为非转化植株根的1.3倍,达到582.05μg/g干重.少花龙葵毛状根液体培养0-5 d内处于生长迟滞期、5-15 d为快速生长期、15d后进入生长平台期.培养基的硝态氮和铵态氮在毛状根液体培养过程中被逐渐吸收和消耗,至培养15 d时铵态氮被消耗殆尽.而硝态氮仍剩余44.7%;培养基中钙的浓度在培养过程中虽逐渐降低,但在培养25d时仍未被完全消耗,其浓度约为起始浓度的43.5%.该结果为今后设计合适的培养基来规模培养褐脉少花龙葵毛状根生产药用次生物质澳洲茄胺提供了可能性.     

8种常绿阔叶树木的叶结构特点及其对光照变化的适应性分析

通过对8种常绿阔叶树种和对照种(香樟)的叶结构特征比较,分析它们对光照变化的适应特性。结果显示,由于植物类群系统演化的非同步性,常绿阔叶树种对光照变化的适应方式各有不同,各具特点,需要按各自特点加以分析。比较而言,同科树种的可比性较强。按叶结构特点及其群落等资料综合分析,浙江桂(Cinnamomum chekiangense)和冬青(Ilex purpurea)表现为喜光,灰毛含笑(Michelia foveolata var．cinerascens)其次;大叶冬青(Ilex latifolia)和红茴香(Illicium henryi)表现为耐荫;乐东拟单性木兰(Parameria lotungensis)、云南拟单性木兰(Parameria yunnanensis)等其它种类为中性树种。该研究结果对预测常绿阔叶树种在园林中的合理配植有指导意义。     

Developmental Effects of Sandoz 6706 on Activities of Enzymes of Phenolic and General Metabolism in Barley Shoots Grown in the Dark or under Low or High Intensity Light

The activities of three enzymes of phenolic biosynthesis and six of general metabolism were studied at 24-hour intervals between the 3rd and 8th day after planting in barley shoots treated with the chlorosis-inducing herbicide Sandoz 6706 and grown in the dark or under high or low intensity light. The herbicide had no effect on fresh weight or soluble protein (per shoot) in plants grown in the dark or under low intensity light, but slightly decreased these parameters in plants grown for more than 5 days under high intensity light. In dark-grown seedlings the herbicide had no detectable effects on plastid ultrastructure or on the activity of malate dehydrogenase, cytochrome c oxidase, NADP-cytochrome c reductase, triose phosphate isomerase, peroxidase, catalase, shikimate dehydrogenase, phenylalanine ammonia-lyase, or chalcone-flavanone isomerase. Under low intensity light, Sandoz 6706-treated plants developed plastids with single thylakoids extending across the organelle, and the activity of all enzymes examined was increased to varying degrees. When the herbicide-treated plants were grown under high intensity light, plastid lamellar organization was severely disrupted. Activities of shikimate dehydrogenase and chalcone-flavanone isomerase were markedly enhanced, phenylalanine ammonia-lyase activity slightly promoted, and catalase activity severely inhibited. The other enzymes were not appreciably affected by Sandoz 6706 under high intensity light. It is concluded that the changes in plastid ultrastructure and enzyme activities of the herbicide-treated plants are largely secondary photomorphogenetic or photooxidative responses in the carotenoid-free plants in which chlorophylls accumulate in reduced amounts (low intensity light) or are completely absent (high intensity light).