南美蟛蜞菊毛状根诱导及其离体培养

为了探讨利用南美蟛蜞菊毛状根来改良其观赏性状和生产次生物质,研究了南美蟛蜞菊Wedelia trilobata(L.)A.S.Hitche毛状根的诱导及其离体培养过程中培养基N源、碳源、磷和钙的消耗变化。结果表明,发根农杆菌Agrobacterium rhizogenes ATCC15834感染南美蟛蜞菊幼嫩叶片外植体7d后从其叶片切口中脉处产生毛状根。毛状根能在无外源激素的培养基上自主生长。PCR扩增结果显示发根农杆菌Ri质粒的rol B和rol C基因已在南美蟛蜞菊毛状根基因组中插入、整合并得到表达。毛状根液体培养0~7d内处于生长迟滞期、7~21d为快速生长期、21d后进入生长平台期。在毛状根液体培养过程中培养基的蔗糖、硝态氮、PO43?、Ca2+被逐渐吸收和消耗,培养至7d时,蔗糖被消耗近50%;硝态氮含量只剩下起始硝态氮含量的5.8%;至35d时,蔗糖和硝态氮含量分别约为其起始浓度的3.39%和1.82%。与Ca2+浓度变化不同的是,培养基的无机磷被快速消耗,培养至7d时其浓度约为其起始浓度的1.76%;但培养至35d时培养基中仍残存有占起始浓度约61.3%的Ca2+。该结果为今后利用南美蟛蜞菊毛状根来改良其观赏性状和设计合适的培养基来规模培养生产其次生物质提供了可能性。     

镉及其与钙组合对褐脉少花龙葵毛状根生长、抗氧化酶活性和吸收镉的影响

为了探讨利用褐脉少花龙葵毛状根来修复重金属镉(Cd)污染的可能性,采用溶液培养法研究了Cd单独及其与钙(Ca)组合对褐脉少花龙葵毛状根生长、抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性及对Cd吸收的影响。结果表明,Cd≤50μmol/L时能促进毛状根生长,而高于100μmol/LCd则抑制毛状根生长,使其侧根根尖变褐和变短,数目减少。与对照相比,不同浓度Cd培养的毛状根可溶性蛋白含量和SOD活性先升高后逐渐下降;其丙二醛(MDA)含量显著提高;100μmol/LCd使毛状根POD活性逐渐升高,但300μmol/LCd则使毛状根POD活性逐渐降低。与对照(仅添加100μmol/L或300μmol/LCd的毛状根)相比,Cd和10～30mmol/LCaCl2组合培养使毛状根可溶性蛋白含量和MDA含量降低;但提高其SOD活性;而100μmol/LCd和10～30mmol/LCaCl2结合培养的毛状根POD活性均比对照低;而300μmol/LCd和10～30mmol/LCaCl2结合培养的毛状根POD活性则均比对照提高。原子吸收分光光度法测定结果表明,毛状根吸收和吸附的重金属Cd含量随着培养基中Cd浓度的升高而增加。但外源加入10～30mmol/LCaCl2能减少毛状根对Cd的吸收,并调节其抗氧化酶SOD和POD活性,降低其膜脂过氧化水平而解除重金属Cd对毛状根生长的抑制或毒害。     

重金属镉及其与锌组合对黄瓜毛状根生长及其抗氧化酶活性的影响

为了探讨利用黄瓜毛状根来修复重金属镉(Cd)污染的可能性, 研究了重金属Cd单独及其与锌(Zn)组合对黄瓜毛状根生长及其抗氧化酶SOD、POD活性变化的影响。结果表明, Cd≤10 mg/L仅在培养5~15 d间促进黄瓜毛状根生长, 使根增粗; 而Cd≥15 mg/L则抑制黄瓜毛状根生长, 浓度愈高抑制作用愈明显, 侧根变得短而细小。在供试的不同浓度Cd培养的黄瓜毛状根中, 除10 mg/L Cd外, 其余Cd浓度培养的黄瓜毛状根可溶性蛋白含量随着培养时间的延长而逐渐下降; 但其POD和SOD活性则随着培养时间的延长而逐渐升高。与对照(仅添加25 mg/L Zn)相比, 仅1 mg/L Cd+ 25 mg/L Zn组合在培养7~15 d期间促进黄瓜毛状根生长; 其余浓度Cd和25 mg/L Zn组合都抑制黄瓜毛状根的生长, 且Cd浓度愈高抑制作用越强, 侧根数目更少且短小, 侧根根尖变得肿胀; 同时, 除培养5 d外, 25 mg/L Zn和不同浓度Cd组合培养的黄瓜毛状根的生物量、POD和SOD活性均比单独添加对应浓度Cd培养的毛状根降低, 但其可溶性蛋白含量则较之明显提高。结果表明: 黄瓜毛状根具有较强的重金属Cd耐受能力, 高浓度Cd则抑制其生长; 而镉和锌组合会随着培养时间的延长而加重Cd对黄瓜毛状根生长的抑制作用。     

硒对三裂叶野葛毛状根生长及抗氧化酶活性的影响

本文研究硒(Se)对三裂叶野葛毛状根生长及抗氧化酶活性的影响。结果表明,低浓度亚硒酸钠(0~0.5 mg/L)可促进毛状根生长及异黄酮的生物合成,而高浓度亚硒酸钠抑制其生长和异黄酮的积累,且浓度愈高抑制作用愈强。此外,硒可促进可溶性蛋白的生物合成,亚硒酸钠浓度愈高促进作用愈明显;硒还可降低毛状根中SOD活性,提高POD活性,降低MDA含量。说明硒对三裂叶野葛毛状根生长和抗氧化酶活性有重要的调节作用。     

镉在南美蟛蜞菊、蟛蜞菊及其杂交种中的迁移和分布特征

为了解植物对镉的吸收和迁移特性,用200μmol/L镉处理蟛蜞菊(Sphagneticola calendulacea)、南美蟛蜞菊(S.trilobata)及其杂交种,研究了其对镉的吸收、迁移与分布的差异.结果表明,随着镉处理时间的延长,3种植物茎和叶中的镉含量逐渐上升,叶片的镉含量逐渐与茎相当,而根部的镉含量一直是...     

镉胁迫对矮牵牛种子萌发、幼苗生长及抗氧化酶活性的影响

采用营养液培养的方法研究了不同浓度镉Cd（0、1、2和4 mmol·L^-1）处理对矮牵牛（Petunia hybrida）种子萌发、幼苗生长及生理特性的影响。结果发现：与对照相比,较低浓度（1 mmol·L^-1）Cd处理下矮牵牛种子萌发和幼苗生长均显著被抑制,当Cd浓度增至4 mmol·L^-1时完全抑制了矮牵牛种子的萌发。Cd胁迫在低浓度时激活矮牵牛幼苗叶片过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性,而高浓度产生抑制效应;抗坏血酸过氧化物酶（APX）和超氧化物歧化酶（SOD）活性与对照相比均显著升高,丙二醛（MDA）含量无显著变化。不同浓度的乙二胺四乙酸(EDTA)的加入使4 mmol·L^-1 Cd胁迫下矮牵牛幼苗叶片POD和APX活性增加,但不影响SOD和CAT活性;此外,6 mmol·L^-1 EDTA使Cd胁迫下矮牵牛幼苗叶片中MDA含量增加。结果表明,Cd胁迫抑制矮牵牛种子萌发和幼苗生长,却使幼苗叶片POD、CAT和APX活性增加,EDTA的加入能够进一步提高Cd胁迫幼苗POD和APX活性。因此,矮牵牛幼苗在Cd胁迫下具有较强的抗氧化损伤的能力。     

外源一氧化氮对镉胁迫下玉米幼苗根生长及氧化伤害的影响

以玉米幼苗为材料,通过在镉处理的同时补充外源一氧化氮(NO)供体硝普钠(SNP)及其类似物[K3Fe(CN)6]、以及NO消除剂,分析NO对植物耐镉性的影响,探讨NO在植物逆境胁迫响应中的作用及其机理。结果显示:添加20μmol·L-1 SNP能显著降低镉引发的玉米幼苗根生长抑制及根尖内源镉的积累,减少电解质的渗漏以及超氧化物自由基(O2.-)和过氧化氢(H2O2)的上升幅度,抑制超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的增加,进一步提高镉胁迫下谷胱甘肽还原酶(GR)的活性。SNP的上述效应可被NO消除剂2-(4-羧基-2-苯基)-4,4,5,5-四甲基咪唑-1-氧-3-氧化物(cPTIO)所逆转,而SNP类似物K3Fe(CN)6的应用对上述反应几乎无影响,说明该反应具有NO特异性。研究表明,外源NO能够显著缓解镉胁迫对玉米幼苗生长造成的伤害,该缓解作用主要是通过降低植株体内内源镉积累和减轻镉诱发的氧化伤害来实现的。     

外源NO对镉胁迫下水稻幼苗抗氧化系统和微量元素积累的影响

重金属污染已成为世界范围的主要问题之一,其中镉(Cd)毒害的范围最广.Cd污染影响植物的生长和发育.一氧化氮(NO)作为植物体内的一种活性信号因子,参与了植物对各种胁迫的应答.为了探讨外源NO对Cd胁迫下水稻苗期生理生化响应的调节作用,以粳稻和籼稻为材料,采用营养液水培的方法,研究外源NO供体硝普钠(SNP)对100μmol/L Cd胁迫下2个水稻基因型(ZF802和ZH11)幼苗生长、抗氧化酶系统和微量元素吸收的影响.结果表明,1.5 mmol/L SNP能明显缓解Cd胁迫对两种水稻幼苗生长的抑制作用,提高幼苗对Cd的耐性.尽管存在一定的基因型差异,但外源NO能使两个基因型叶片中的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性下降,降低了叶片中丙二醛(MDA)含量,从而缓解Cd对水稻幼苗的毒害.另外,外源NO影响Cd胁迫下水稻幼苗地上部和根部Cd和微量元素的积累,这种影响的程度与水稻的品种有关,具有显著的基因型差异,且机制较复杂.     

镉胁迫对旱柳细胞膜透性和抗氧化酶活性的影响

以‘Fuyang 3’旱柳为材料,通过水培方法研究了中、高剂量(5、25μmol.L-1)镉胁迫下旱柳器官的镉(Cd2 )积累、叶和根细胞膜渗透及抗氧化酶活性的变化。结果表明:Cd2 主要积累在旱柳的根部(最高达1 297.71μg.g-1),其次是枝条(最高为163.13μg.g-1)。中、高剂量Cd2 胁迫下,旱柳叶相对电导率、根K 渗透以及根和叶丙二醛(MDA)含量均未发生显著变化。中、高剂量Cd2 胁迫使旱柳根系的超氧歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽转移酶(GST)活性,以及叶片的SOD、愈创木酚过氧化酶(POD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)和GST活性均比对照显著增强;且高剂量胁迫旱柳根系的SOD和GST活性,及其叶片的POD、GPX和GST活性均显著高于相应中剂量胁迫。研究发现,旱柳在不同浓度镉胁迫条件下,其根是Cd2 主要积累器官,其叶和根细胞质膜能保持相对稳定性,其根和叶各抗氧化酶活性发生不同程度改变,从而使旱柳对Cd2 胁迫表现出一定的忍耐性。     

培养基磷缺乏对黄瓜毛状根生长、抗氧化酶活性及氮源利用的影响

采用液体培养的方法研究了培养基磷缺乏对黄瓜毛状根生长及其抗氧化酶活性及培养基中氮源和钙利用的影响.结果表明,黄瓜毛状根在完全缺磷的培养基中几乎不能生长;而培养基无机磷缺乏会抑制黄瓜毛状根的生长,且浓度越低,其抑制作用越明显,毛状根变得越纤细而长,侧根数减少且短小.与全磷培养相比,磷缺乏培养基培养的黄瓜毛状根可溶性蛋白含量明显偏低,但其SOD和POD活性则明显升高.与完全缺磷(对照)相比,在培养过程中不同无机磷浓度培养的黄瓜毛状根的SOD和POD活性均比对照低.当黄瓜毛状根在不同磷缺乏浓度的液体培养基中培养时,随着培养时间的延长,培养基的电导率逐步下降,并与培养基起始无机磷浓度成正比;其培养基的铵态氮和硝态氮不断被吸收和利用,培养至15d时,培养基中的铵态氮已绝大部分被消耗完毕,但直至培养30d时培养基的硝态氮仍未被消耗完毕.培养基中无机磷缺乏会降低黄瓜毛状根对培养基硝态氮的吸收和消耗以及抑制黄瓜毛状根对钙的吸收.而适当提高培养基的无机磷浓度可促进黄瓜毛状根对培养基中钙的吸收和消耗.     

Cadmium tolerance and antioxidative defenses in hairy roots of the cadmium hyperaccumulator,Thlaspi caerulescens

Plant species capable of hyperaccumulating heavy metals are of considerable interest for phytoremediation and phytomining. This work aims to identify the role of antioxidative metabolism in heavy metal tolerance in the Cd hyperaccumulator, Thlaspi caerulescens. Hairy roots of T. caerulescens and the non-hyperaccumulator, Nicotiana tabacum (tobacco), were used to test the effects of high Cd environments. In the absence of Cd, endogenous activities of catalase were two to three orders of magnitude higher in T. caerulescens than in N. tabacum. T. caerulescens roots also contained significantly higher endogenous superoxide dismutase activity and glutathione concentrations. Exposure to 20 ppm (178 microM) Cd prevented growth of N. tabacum roots and increased hydrogen peroxide (H(2)O(2)) levels by a factor of five relative to cultures without Cd. In contrast, growth was maintained in T. caerulescens, and H(2)O(2) concentrations were controlled to low, nontoxic levels in association with a strong catalase induction response. Treatment of roots with the glutathione synthesis inhibitor, buthionine sulfoximine (BSO), exacerbated H(2)O(2) accumulation in Cd-treated N. tabacum, but had a relatively minor effect on H(2)O(2) levels and did not reduce Cd tolerance in T. caerulescens. Lipid peroxidation was increased by Cd treatment in both the hyperaccumulator and non-hyperaccumulator roots. This work demonstrates that metal-induced oxidative stress occurs in hyperaccumulator tissues even though growth is unaffected by the presence of heavy metals. It also suggests that superior antioxidative defenses, particularly catalase activity, may play an important role in the hyperaccumulator phenotype of T. caerulescens.     

镉胁迫对烟草根抗氧化能力和激素含量的影响

采用水培试验,研究了镉胁迫对烟草(Nicotiana tabacum)根内的超氧阴离子含量、可溶性蛋白质含量、抗氧化系统SOD、POD、CAT、APX、GR活性、膜质过氧化水平及激素IAA、ABA、GA3、ZR含量的影响。结果显示烟草根中的超氧阴离子含量随着镉浓度增大而升高;镉浓度为5mg/L时,可溶性蛋白质含量增加,但随着镉浓度增加,可溶性蛋白质含量急剧下降;SOD、CAT、APX活性在镉浓度为5mg/L时上升,但随着镉浓度升高其活性下降;POD,GR活性在镉浓度为5-25mg/L时上升,在镉浓度为50mg/L时下降,但仍高于对照;MDA含量随着镉浓度增加而升高;IAA氧化酶活性在镉浓度5mg/L时下降,但随着镉浓度的升高而降低;IAA含量在镉浓度为5mg/L时上升,但随着镉浓度增加,IAA氧化酶活性升高,导致IAA含量逐渐下降;镉胁迫对烟草根中ABA合成表现为促进作用;GA3含量在镉浓度为5mg/L时上升,但随着镉浓度的增加其含量逐渐下降;ZR含量在镉胁迫下迅速减少。     

干旱和复水对入侵植物三裂叶蟛蜞菊叶片叶绿素荧光特性的影响

选取入侵植物三裂叶蟛蜞菊(Wedelia trilobata)及其本地近缘种蟛蜞菊(W. chinensis)为实验材料,比较干旱和复水后二者叶片的叶绿素荧光特性和抗氧化酶活性等生理指标的变化规律,探讨入侵种三裂叶蟛蜞菊对干旱的响应和生态适应性.结果发现,在自然干旱处理过程中,入侵种三裂叶蟛蜞菊与本地种蟛蜞菊相比土壤含水量下降较快,对它们叶片气孔形态的比较发现,干旱胁迫11d后三裂叶蟛蜞菊叶片气孔开度明显大于蟛蜞菊,这可能是导致其失水较快的原因之一.干旱胁迫11d后三裂叶蟛蜞菊的PSⅡ最大光能转化效率(Fv/Fm)降低了43.8%,而蟛蜞菊只降低了3.7%;同时,与蟛蜞菊相比,三裂叶蟛蜞菊的PSⅡ实际光化学量子产量(Yield)、表观光合电子传递速率(ETR)和光化学猝灭系数(qP)也表现出较大幅度的降低,说明三裂叶蟛蜞菊对干旱胁迫较敏感;但复水后,三裂叶蟛蜞菊能够较快地恢复到正常水平,且与本地种不存在显著差异.这主要是由于入侵种在遭受干旱胁迫时提高了对其过量激发能的热耗散能力以及超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸还原酶(APX)的活性,保护光合机构少受不可逆的损伤,使其在干旱胁迫解除后光合功能得以迅速恢复.研究结果初步表明三裂叶蟛蜞菊容易受到水分条件的限制,它向干旱地区扩散的可能性较小.     

外来植物南美蟛蜞菊、裂叶牵牛和五爪金龙的光合特性

对南美蟛蜞菊、裂叶牵牛和五爪金龙的光合生理特性进行研究 ,结果表明 :(1) 3种植物都具有较强的 CO2 固定能力 ,南美蟛蜞菊的净光合速率峰值达 2 2 .1μm ol/ (m2 · s) ,高于裂叶牵牛 (17.2 μmol/ (m2 · s) )和五爪金龙 (18.6 μmol/ (m2 · s) ) ;(2 ) 3种植物光合速率、蒸腾速率的日进程曲线呈“双峰”型 ,气孔导度变化规律与蒸腾速率相似 ,在中午前后均出现一定程度的下降 ;(3)暗呼吸速率曲线呈单峰型 ,在中午时出现高峰 ,暗呼吸速率大小次序为 :五爪金龙 >裂叶牵牛 >南美蟛蜞菊。(4 )南美蟛蜞菊的光饱和点为 15 31μm ol/ (m2· s) ,光补偿点为 2 0 .0 μmol/ (m2· s) ,而裂叶牵牛的光饱和点 114 6 μmol/ (m2· s) ,光补偿点39.3μmol/ (m2· s) ;五爪金龙的光饱和点 12 6 1μmol/ (m2· s) ,光补偿点 4 4 .1μm ol/ (m2· s) ,3种植物都表现为喜阳植物的特性 ,且对弱光条件的适应力也较强 ,其中尤以南美蟛蜞菊的有效光合辐射范围最广 ,光量子利用效率较高 ,具有很强忍耐强光及适应阴生环境的能力。该项研究有助于解释南美蟛蜞菊生长迅速、生产力高、竞争性强的生物学特点     

低温条件下拔节期小麦叶片内源激素含量和抗氧化酶活性的变化

以扬麦16和徐麦30为试验材料,利用人工气候室模拟低温逆境,研究拔节期-3 ℃和-5 ℃低温胁迫对小麦植株受冻率、叶片内源激素含量和抗氧化酶活性的影响.结果表明： 随着处理温度的降低、胁迫时间的延长,小麦植株冻害等级与冻害指数增加,-5 ℃处理72 h两品种五级冻害率均为100%.低温处理结束当天,小麦叶片中内源激素脱落酸（ABA）、玉米素核苷（ZR）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）活性随胁迫程度加重呈先升高后降低的趋势;处理结束后3 d,ABA、ZR含量及抗氧化酶活性较处理结束当天升高;至处理结束后6 d,与自然生长的对照处理接近.低温胁迫叶片中赤霉素（GA₃）含量下降,处理结束后3和6 d,扬麦16叶片中GA₃含量呈上升趋势,徐麦30则表现为先升高后下降.-5 ℃ 72 h重度胁迫处理叶片中ABA、ZR、GA₃含量和SOD、POD、CAT活性均较对照显著下降.相关分析表明,较高的ABA、ZR含量、SOD、POD、CAT活性以及较低的GA₃含量可减缓低温胁迫对小麦植株的伤害.     

拟南芥CEO1基因在氯化镉诱导的氧化胁迫中的作用

以拟南芥ceo1、突变体为材料,研究CEO1（clone eight-one）在镉胁迫条件下作用的结果表明,与野生型植株相比,150μmol·L^-1的CdCl2处理10d后,拟南芥ceo1突变体表现为植株生长矮小,叶片卷曲发黄,根系短小。镉处理后,拟南芥突变体幼苗叶中H2O2的积累较多;镉处理1h后的突变体中抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性明显上升,至2h时又开始下降,而镉处理2h后,野生型APX活性才开始增加。镉处理2h后的野生型的谷胱甘肽还原酶（GR）显著增加,而突变体无明显变化。两种类型拟南芥的超氧化物歧化酶（SOD）与过氧化氢酶（CAT）的活性没有明显差异。     

铁镉互作对水稻脂质过氧化及抗氧化酶活性的影响

利用营养液培养方法,以‘沈农265’为供试品种,研究不同Fe(0、0.1、0.25、0.5mmolFe2+·L-1)、Cd(0、0.1、1.0μmolCd2+·L-1)处理对水稻植株体内脂质过氧化及抗氧化酶活性的影响.结果表明:单独供应Fe显著降低了水稻地上部和根系生物量,同时供应Cd后生物量不再下降;单独供应Cd降低了根系中丙二醛(MDA)和可溶性蛋白含量,而同时供应Fe时这种降低作用消失.Fe处理降低了水稻地上部和根系Cd含量,Cd处理也降低了Fe含量,两者表现出明显的相互抑制作用.高Cd(1.0μmol·L-1)和Fe互作,增加了水稻根系中MDA和可溶性蛋白含量,降低了超氧化物岐化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性.表明在低Cd环境中为水稻提供一定数量的外源Fe能降低植株Cd含量;但高Cd胁迫将降低水稻对Fe的吸收,并导致植株体内产生脂质过氧化.