高温培养条件下爪哇伪枝藻的生理特性和超微结构特征

荒漠生物结皮广泛分布于干旱区环境,高温是影响生物结皮中藻类生存的重要环境因子。在实验室培养条件下,以生物结皮形成和发育中的重要优势种爪哇伪枝藻(Scytonema javanicum Born et Flah)为材料,研究高温胁迫对伪枝藻生理生化特性和细胞结构的影响。设置了25℃(对照)、35℃、40℃和45℃等不同高温处理,测定了短期(6h)和长期(15d)高温条件下,S.javanicum的光合活性、光合色素、多糖含量和丙二醛含量以及细胞超微结构的变化。结果表明,S.javanicum最大光化学量子产量Fv/Fm和PSII有效光化学量子产量ΦPSII在35℃下表现出最大值。40℃高温明显抑制藻体叶绿素a合成,35℃处理促进了叶绿素a合成(高于对照值),而40℃处理明显促进了藻体类胡萝卜素合成,高于对照处理和35℃处理。随温度升高,S.javanicum丙二醛、胞内可溶性糖和胞外多糖含量呈现出逐渐增大的趋势。透射电镜切片显示,40℃高温明显破坏了藻体细胞超微结构,如原生质体出现絮状形态和空泡化,35℃处理则有利于细胞形态结构的保持和稳定。以上结果初步证实了S.javanicum能够较好地耐受适当的高温(35℃)。研究对于了解S.javanicum对高温环境的耐受程度及对高温的适应性具有一定的理论意义,并对利用荒漠蓝藻治理荒漠化具有实际指导价值。     

低温驯化和外源糖对爪哇伪枝藻冷胁迫的影响

低温是影响荒漠藻类生存的重要环境因子.研究了低温驯化和外源糖对爪哇伪枝藻冷胁迫的作用.实验测定了低温和外源糖处理下伪枝藻某些生理活性指标的变化.结果表明,低温胁迫导致伪枝藻生物量和光合活性的显著降低,低温驯化和外源糖在一定程度上对藻细胞叶绿素α含量和光合活性具有促进作用,低温驯化明显提高了细胞内可溶性蛋白的含量,而对丙二醛的含量影响不大.研究还发现,低温驯化明显降低了细胞膜的相对透性,而外源糖对细胞膜的相对透性影响不大.此外,低温驯化促进了伪枝藻胞外多糖的大量合成.研究结果初步证实了低温驯化和外源糖类对于提高伪枝藻的冷胁迫耐受性具有调节作用.     

爪哇伪枝藻胞外多糖诱导皮肤癌细胞(A431)凋亡的研究

为探讨爪哇伪枝藻胞外多糖(Extracellular polymeric substances of Scytonema javanicum, EPS)诱导人表皮癌A431细胞凋亡及其对凋亡相关基因caspase-3、bcl-2和bax表达的影响,本实验利用MTT法检测细胞生长抑制情况;HE染色法及透射电镜进行形态学观察;单细胞凝胶电泳法(SCGE/彗星电泳)分析DNA受损情况;免疫组织化学法检测细胞内caspase-3、bcl-2和bax表达水平。结果显示EPS能显著抑制A431细胞增殖,并呈时间和剂量依赖性,作用96h的半数抑制浓度IC50为4.25mg/mL,并出现细胞凋亡的形态学改变;彗星电泳结果与对照相比6mg/mL EPS作用48h能引起A431细胞DNA严重损伤;免疫组织化学检测发现6mg/mL EPS作用72h能显著上调A431细胞内凋亡相关基因caspase-3和bax的表达,而下调bcl-2的表达。     

干燥-再吸水条件下爪哇伪枝藻生理特性和超微结构特征

以典型荒漠丝状蓝藻爪哇伪枝藻为材料,在温室中设置水合(对照)、轻微干燥、中度干燥和极度干燥4种处理,研究干燥胁迫对藻体光合活性、膜脂过氧化、细胞可溶性物质含量、抗氧化酶活性以及细胞超微结构的影响,并采用不同促进剂和抑制剂对干燥藻体进行再吸水处理,测定藻体光合活性的恢复情况。结果显示:(1)爪哇伪枝藻在干燥胁迫下PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)显著降低,并与其藻体水分含量之间呈极显著性相关(r=0.97、P<0.000 1);(2)随着干燥胁迫程度增加,藻体MDA含量、SOD和CAT活性随之升高,细胞可溶性蛋白和可溶性糖含量增加;(3)在藻体再吸水条件下,培养液(BG-110)、胞外多糖和蔗糖对藻体Fv/Fm的恢复具有重要作用,N-乙酰半胱氨酸和脯氨酸对Fv/Fm有一定的恢复效果,氯霉素和敌草隆则抑制Fv/Fm;(4)与水合状态下的细胞结构相比,干燥藻体细胞结构发生明显的变化,如细胞壁增厚,原生质粘稠浓缩、呈紧密分层排列,细胞内出现大量细小黑色颗粒物等。(5)采用不同外源物质对干燥藻体进行再吸水时,藻体的光合活性呈现不同的恢复效果。研究表明,干燥胁迫下爪哇伪枝藻的光合活性受到明显抑制,细胞质膜过氧化程度加剧,细胞出现可溶性小分子物质积累,抗氧化酶活性增强,并造成细胞结构出现适应性变化。     

水稻花药对高温胁迫的生理响应

为了探明水稻花药在高温胁迫下的生理反应及适应机理,以耐热水稻品系996和热敏感水稻品系4628为材料,在人工气候室进行高温（9：00-17：00,37℃;17：00-9：00,30℃）和适温处理（9：00-17：00,30℃;17：00～9：00,25℃）,研究高温胁迫对水稻花药可溶性糖、可溶性蛋白质、热稳定蛋白、维生素C含量、膜透性及内源激素含量等生理特性的影响。结果表明,高温使水稻花药中可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量和维生素C含量下降,热稳定蛋白含量上升;热敏感品系4628花药中丙二醛含量和相对电导率在高温胁迫下增幅大于耐热品系996;高温胁迫下,水稻花药中GA3和IAA含量降低,ABA含量上升,耐热品系996花药中GA3、IAA含量降低幅度小于热敏感品系4628,ABA含量增加幅度小于热敏感品系4628。     

高温胁迫下三唑酮对黄瓜幼苗某些生理性质的影响

研究了三唑酮浸种对黄瓜幼苗抗热性的影响。结果表明,高温胁迫下黄瓜幼苗子叶叶绿素a、b及可溶性蛋白质含量下降,Chla／b比值、游离脯氩酸和可溶性糖含量增加。20mg／L三唑酮浸种抑制了黄瓜幼苗子叶的叶绿素a、b和可溶性蛋白质含量的下降及可溶性糖含量的增加,但脯氨酸含量降低,Chla／b比值上升。恢复温度后子叶的叶绿素a、b及可溶性蛋白、脯氨酸和可溶性糖含量与胁迫后相比均有不同程度的下降,但三唑酮处理下降的幅度低于对照。综上结果,三唑酮增强了黄瓜幼苗的耐热性。     

高温胁迫影响红掌生长发育的研究进展

红掌原产于南美洲热带雨林,其具有色彩艳丽的佛焰苞,在适宜的条件下可周年开花,是一种具有极高观赏价值的盆花和切花植物.夏季高温严重影响红掌的生长和观赏价值,增加了红掌的种植成本.对高温胁迫影响红掌外观形态、光合作用、细胞膜热稳定性、渗透调节物质、保护酶活性进行了讨论分析,对高温褪色机理及其应对措施进行了归纳总结,以期为进...     

高温胁迫对两种冷季型草坪草生理生化特性的影响

为研究高温胁迫对冷季型草坪草生理生化指标的影响,通过盆栽试验测定了昼夜(38/28℃)两种温度下两种冷季型草坪草的5种生理生化指标(质膜透性、脯氨酸含量、过氧化物酶(POD)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量)。结果表明:随着胁迫时间的延长,各品种叶片的相对电导率、丙二醛含量和游离脯氨酸含量均呈递增趋势,其增加幅度与胁迫时间呈正相关,胁迫后各指标相对于对照均有了显著的增加(P<0.05);过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性则呈先上升后下降的趋势。高羊茅属3个品种的耐热性大于早熟禾属各品种的耐热性,其中高羊茅属的RebleⅣ和早熟禾属的Blue Sap-phire的耐热性优于种间其他品种。     

3种北美红枫对持续高温干旱胁迫的生理响应机制

对3种北美红枫幼苗进行持续高温干旱处理,通过测定幼苗渗透调节物质含量、保护酶活性、细胞质膜差别透性、丙二醛含量及叶绿素相对含量等生理生化指标和形态特征的变化,揭示了3种北美红枫幼苗对持续高温干旱胁迫的生理适应机制。研究发现,持续高温干旱处理2 d,植物叶片中的叶绿素、可溶性蛋白含量及超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性均有显著下降,十月光辉和秋火焰叶片开始受到热伤害,而酒红仍然生长良好。处理4—6 d时,叶片中仅可溶性蛋白含量变化不显著,其余生理指标均有显著变化:脯氨酸含量和电导率均持续显著上升,丙二醛含量呈下降趋势,此时植物体自身的生理调节机制开始发挥作用。处理6 d后,秋火焰整株叶片枯黄,十月光辉和酒红叶片的受害指数约为70%。处理10 d时,叶片中丙二醛、脯氨酸含量和电导率均达到最大值,3种北美红枫均整株枯死。3种北美红枫对持续高温干旱环境的耐受性具有一定差异,利用隶属函数的方法对试验测定的9个生理指标进行综合评价,发现秋火焰的耐受性最差,十月光辉次之,酒红的耐受性最强,这与其受害指数的变化情况是一致的。     

三角褐指藻对黑暗胁迫的生理响应

为了研究黑暗条件对三角褐指藻生长及生化组成的影响,并探讨三角褐指藻对黑暗环境的生长适应能力,我们对该藻进行12 d的黑暗处理,着重测定了藻细胞密度、生物量、叶绿素a、可溶性糖和蛋白含量等指标。结果表明,三角褐指藻对黑暗环境表现出一定的适应性忍耐能力,在12 d的长期黑暗胁迫条件下依然可以存活,而藻细胞生化组成对黑暗的响应程度很可能是该藻得以维持细胞低水平生长的主要原因。随着黑暗处理时间的延长,三角褐指藻生长状况受抑制的程度增大,其生长及生化组成与对照组相比发生了极显著的变化。实验结束时,黑暗处理下的藻细胞密度和生物量分别降低到2.93×10⁵ cells·ml^-1和0.011 g·ml^-1,仅为对照的8.0%和37.3%。同样地,黑暗环境也明显地抑制了三角褐指藻体内生化物质的合成与积累,黑暗处理12 d时藻细胞的叶绿素a、可溶性糖和蛋白含量分别比对照降低了约89%、87%和85%。研究结果可为海洋微藻种质的筛选、种质资源库的构建及微藻生物资源的综合开发利用提供参考依据。     

水稻幼苗叶片光合作用和量子产额对低温强光的响应

水稻(Oryza sativa)幼苗叶片光合作用及 CO_2吸收的量子产额有不同的最适温度。20℃以下,光合速率和量子产额降低,两者的变化趋势相似。6—12℃抑制量子产额34—74%、抑制光合速率46—89%。低温弱光不抑制量子产额,但处理后给予强光(低温),抑制率达33%。经强光(1000μmol m~(-2)s~(-1))低温(8℃)处理2小时的叶片,转入高温(30℃)弱光(120μmol m~(-2)s~(-1))中,出现了量子产额的可逆变化,从0.018(对照0.049)提高到0.034(恢复1小时)及0.039(恢复2小时)。低氧(2%)可减弱在大气中因强光低温产生的抑制作用。结果表明,高光强和高氧是与低温共同作用的重要因子。低温强光引起光氧化损伤,表现光抑制现象。     

群体和单细胞微囊藻对短期高光胁迫的生理响应

为了探讨不同形态的微囊藻（Microcystis）对光的耐受能力及其应对机制,研究比较了短期高光强条件下群体微囊藻和单细胞微囊藻的生理响应,结果表明,在高光强胁迫下,群体和单细胞微囊藻的叶绿素含量、最大电子传递速率（ETR_max）均降低,但与单细胞微囊藻相比,群体微囊藻的下降幅度较小;在高光强胁迫下,群体微囊藻的过氧化氢酶（CAT）与超氧化物歧化酶（SOD）的活性均显著增加,而单细胞微囊藻只有CAT活性增加;在短期高光胁迫下,群体微囊藻的死亡率没有显著变化。这些结果表明群体微囊藻比单细胞微囊藻能耐受更高的光强,也暗示了群体微囊藻在野外高光强条件下更具竞争优势。     

高温胁迫对桃和抽细胞膜透性和光合色素的影响

研究了桃和袖离休叶片在高温胁迫下细胞膜透性（电解质渗漏和Pi渗漏）和光合色素的变化及其与抗热性的关系。结果表明。①高温处理下,无论是黑暗条件下浸水24h,还是光照条件下浸水24h,两种果树的电解质和Pi渗漏都显著增加,光照有利于膜的修复;②高温引起Chl含量下降,Chla／b比值上升;③上述这些生理反应与果树的抗热性有关,可用于果树的抗热性鉴定。     

高温胁迫对桃和抽细胞膜透性和光合色素的影响

研究了桃和柚离体叶片在高温胁迫下细胞膜透性（电解质渗漏和Ｐｉ渗漏）和光合色素的变化及其与抗热性的关系。结果表明。（１）高温处理下,无论是黑暗条件下浸水２４ｈ,还是光照条件下浸水２４ｈ,两种果树的电解质和Ｐｉ渗漏都显著增加,光照有利于膜的修复;（２）高温引起Ｃｈｌ含量下降,Ｃｈｌａ／ｂ比值上升;（３）上述这些生理反应与果树的抗热性有关,可用于果树的抗热性鉴定。     

发状念珠藻对盐胁迫的响应

探讨了发状念珠藻(NostocflagelliformeBornetFlah)对盐胁迫的耐受适应机制,采用含不同浓度NaCl(0、01、02、04、06、08、10mol/L)的BG110培养液处理具有正常生理活性的丝状体,25±05℃,40μmol/m2/s下照光培养12h,测定藻体光合作用、呼吸作用等生理活性以及体内一些物质的含量,结果表明:随培养液中NaCl浓度的升高藻体光合作用、呼吸作用以及PSⅡ活性(Fv/Fm)降低;质膜透性不断增大,丙二醛含量升高,自由水含量、自由水/束缚水比值下降,类胡萝卜素、可溶性糖含量增加,脯氨酸含量变化不大。由此可知,盐胁迫下发状念珠藻正常生理活性受到抑制而表现出一定的抗逆能力;该藻对盐胁迫具有一定的耐受能力,类胡萝卜素的增加有助于清除藻体内的氧自由基,可溶性糖可能是其主要渗透调节物质之一,脯氨酸在盐胁迫中的渗透调节作用不大。       

水产养殖水体附着生物对磺胺甲恶唑胁迫响应及其降解效应

研究通过模拟养殖水体,探究附着生物对磺胺甲恶唑(SMX)的胁迫响应及其对SMX的降解途径。结果表明,在5和10 mg/L SMX胁迫下,附着生物胞外聚合物(EPS)分泌较对照组增加31.3%和21.5%,抗氧化能力降低20.6%和31.8%,但生物量的积累没有显著差异。SMX使附着生物抗氧化系统受到损伤,并刺激其分泌更多胞外聚合物以提高耐受性。去除实验结果表明,附着生物会促进SMX的消减, 1 g/L附着生物在第14天对SMX的去除率为25.10%。主要降解中间产物有N4-乙酰基-磺胺甲恶唑(TP295)、对苯醌亚胺(TP107)、去砜基磺胺甲恶唑(TP189)和去氨基磺胺甲恶唑(TP238),键的断裂和苯环上氨基反应是SMX降解的两种主要途径。研究结果对评估SMX在养殖水体中的生态风险和利用附着生物去除SMX提供技术支撑。     

CHANGES IN PHOTOSYNTHESIS IN RESPONSE TO COMBINED IRRADIANCE AND TEMPERATURE STRESS IN CYANOBACTERIAL SURFACE WATERBLOOMS1

Buoyant cyanobacteria, previously mixed throughout the water column, float to the lake surface and form a surface waterbloom when mixing subsides. At the surface, the cells are exposed to full sunlight, and this abrupt change in photon irradiance may induce photoinhibition; at the same time, temperature rises as well. This study investigated the damaging effects of this increase in temperature as well as the ecologically more relevant combination of both an increased temperature and a high photon irradiance. Analysis of surface blooms with oxygen microelectrodes showed that integrated oxygen contents that are dependent on the balance of photosynthetic oxygen evolution and respiratory oxygen uptake decreased when temperature was raised above the lake temperature. Gross rates of photosynthesis were unaffected by temperatures up to of 35°C; hence, a moderate increase in temperature mainly stimulated oxygen uptake. Preincubation of cells of the cyanobacterium Anabaena flos-aquae (Lyngb.) de Brébisson at temperatures up to 35°C did not affect the subsequent measurement of rates of net photosynthesis. Another 5°C rise in temperature severely damaged the photosynthetic apparatus. Failure to restore net rates of photosynthesis was coupled to a strong quenching of the ratio of variable to maximum fluorescence, F_v/F_m, that was the result of a rise in F_o. A combination of high temperature and high photon irradiance was more damaging than high temperature alone. In contrast, low photon irradiances offered substantial protection against heat injury of the photosynthetic apparatus. I conclude from this study that because cyanobacteria usually are acclimated to low average irradiance prior to bloom formation, there is a reasonable risk of chronic photoinhibition. The increase in temperature will enhance the photodamage of cells in the top layer of the bloom. Low photon irradiances in subsurface layers will offer protection against heat injury. If the high temperatures extend to the deepest, dark layers of the bloom, damage in those layers is likely to occur.     

高CO2浓度下豆科4种乔木幼苗的生理生化反应

本文对４种豆科乔木幼苗在高ＣＯ２浓度（５５０×１０－６±５０×１０－６）和在对照ＣＯ２浓度（约为３５０×１０－６）下生长的幼苗的一些生理生化指标进行了比较研究。初步结果显示：高ＣＯ２浓度能缩短幼苗子叶的存活时间。高ＣＯ２环境下生长的４种幼苗叶片中的可溶性蛋白、可溶性糖、纤维素、Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｍｇ的含量（均为全量）较对照ＣＯ２环境下生长的幼苗的相应值低,而淀粉含量则较高。其中以全氮、可溶性糖差异较显著。以单位鲜重表示的幼苗叶片叶绿素（Ｃｈｌ）和类胡萝卜素（Ｃａｒ）含量降低。高ＣＯ２浓度下生长的４种幼苗（３０天龄）叶片中硝酸还原酶活性比对照ＣＯ２浓度下生长的幼苗的值低。高ＣＯ２浓度下生长的４种幼苗叶片的平均蒸腾速率有不同程度的降低,而气孔阻力升高。幼苗对高ＣＯ２环境的反应与种的生态特性有关。喜光的大叶合欢幼苗对高ＣＯ２环境的反应较大,喜光而具一定耐荫性的猴耳环幼苗次之,而耐荫的光叶红豆和茸荚红豆幼苗则较小     

THE RESPONSE OF GROWTH AND BIOCHEMICAL COMPOSITION TO VARIATIONS IN DAYLENGTH, TEMPERATURE, AND IRRADIANCE IN THE MARINE DIATOM THALASSIOSIRA PSEUDONANA (BACILLARIOPHYCEAE)

The relationships between the growth rate of the marine diatom Thalassiosira pseudonana (Hustedt) and irradiance, daylength, and temperature were determined in nutrient-sufficient semicontinuous cultures. The initial slopes of the growth versus total daily irradiance curves were not affected by temperature or daylength. Growth versus irradiance was best modeled as a hyperbolic function at short daylengths and better modeled as an exponential function at longer daylengths. The maximum or light-saturated growth rates at each daylength were modeled as a hyperbolic function of daylength. This model was extended in a novel manner to include temperature dependence providing a framework that can be used to interpret other experimental data on growth rate versus daylength. The resulting model should be useful in global models of phytoplankton growth. Carbon, nitrogen, and chl a quotas were influenced by daylength, irradiance, and temperature. Both C and N quotas were positive exponential functions of irradiance, whereas N and chl a quotas were significantly greater for cells grown at the lower temperature. The ratio chl a :C quota (chl a :Q_c) was a strong negative exponential function of total daily irradiance. Cells grown at 10° C had significantly greater chl a :Q_c ratios than those grown at 18° C, and daylength also had a significant positive influence on chl a :Q_c. The apparent effect of daylength on chl a :Q_c was removed by standardizing chl a :Q_c to growth rate (μ), resulting in a temperature-dependent relationship between chl a :Q_c·μ⁻¹ and irradiance that accounted for 95% of the variation in the data.