pH作为逆境胁迫信号的研究进展

植物经历逆境胁迫时,木质部汁液pH常常升高,pH升高本身可诱导气孔开放,导致过度失水,对植物的生存具有危害作用,然而,木质部汁液pH升高与植物中普遍存在的低浓度ABA交互作用,却使气孔开度减小,蒸腾速度下降,本文就有关逆境胁迫下植株木质部汁液pH的变化,木质部汁液pH升高与汁液中低浓度的ABA联合关闭气孔的机理,以及逆境胁迫诱导木质部汁液pH升高的可能机制等诸方面的研究进展了综述。     

干旱胁迫下氮素营养与根信号在气孔运动调控中的协同作用

干旱胁迫下根系与地上部分之间的信息传递可使植物叶片及时感知土壤水势变化,从而使植物在没有真正受到干旱伤害时即可做出主动、快速的抗旱应答反应,而在这一过程中,脱落酸（abscisic acid,ABA）和pH起着关键的作用。本研究表明。干旱胁迫下鸭趾草（Commelina communis L．）、番茄（Lycopersicon esculentum Mill．）和向日葵（Helianthus annuus L．）木质部汁液中pH的变化很不相同,且该pH变化和木质部汁液中硝态氮离子浓度的变化没有直接的关系;然而,饲喂实验表明,无论对于何种植物,蒸腾流中硝态氮离子浓度的增加都可有效地增加气孔对ABA的敏感度;分根实验进一步表明,土壤中硝态氮营养的增加可明显提高气孔对根信号的敏感度。以上结果说明,氮素营养可以和根信号相互作用共同操纵气孔运动。     

干旱胁迫下氮素营养与根信号在气孔运动调控中的协同作用

干旱胁迫下根系与地上部分之间的信息传递可使植物叶片及时感知土壤水势变化, 从而使植物在没有真正受到干旱伤害时即可做出主动、快速的抗旱应答反应, 而在这一过程中, 脱落酸(abscisic acid, ABA)和pH起着关键的作用。本研究表明, 干旱胁迫下鸭趾草(Commelina communis L.)、番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)和向日葵(Helianthus annuus L.)木质部汁液中pH的变化很不相同, 且该pH变化和木质部汁液中硝态氮离子浓度的变化没有直接的关系; 然而, 饲喂实验表明, 无论对于何种植物, 蒸腾流中硝态氮离子浓度的增加都可有效地增加气孔对ABA的敏感度; 分根实验进一步表明, 土壤中硝态氮营养的增加可明显提高气孔对根信号的敏感度。以上结果说明, 氮素营养可以和根信号相互作用共同操纵气孔运动。     

pH作为逆境胁迫信号的研究进展

植物经历逆境胁迫时,木质部汁液pH常常升高。pH升高本身可诱导气孔开放,导致过度失水,对植物的生存具有危害作用。然而,木质部汁液pH升高与植物中普遍存在的低浓度ABA交互作用,却使气孔开度减小,蒸腾速率下降。本文就有关逆境胁迫下植株木质部汁液pH的变化,木质部汁液pH升高与汁液中低浓度的ABA联合关闭气孔的机理,以及逆境胁迫诱导木质部汁液pH升高的可能机制等诸方面的研究进展作了综述。     

植物细胞H2O2的信号转导途径

光、环境胁迫和植物激素ABA可以引起植物体内H₂O₂升高, 而H₂O₂作为一个较早进化出来的信号分子, 不仅在诱导氧化性光合作用中起了关键的作用, 并且可以调节诸如气孔运动、超敏反应、细胞凋亡和基因表达等许多过程. 细胞内H₂O₂浓度必须维持在一种精细平衡状态, 它一方面可以通过质膜氧化还原系统和光呼吸系统产生, 另一方面也存在完善的清除机制. H₂O₂从质外体或者产生源进入细胞, 然后进入亚细胞区域. H₂O₂可以调节信号转导蛋白, 如蛋白质磷酸化酶、转录因子、以及位于质膜或其它膜上的Ca²⁺通道. 其中, 蛋白质可逆磷酸化可启动细胞质和细胞核的下游信号转导, 通过影响转录因子而影响基因的表达; 转录因子通过氧化而激活自身或诱导其定向转运至细胞核内. 然而, H₂O₂作为信号分子的研究相对处于“年轻”阶段, 诸如细胞如何感受H₂O₂, 以及在细胞感受H₂O₂信号转导过程中哪种细胞过程是最主要的或是限速步骤, 何种基因对H₂O₂是特异和必需的等问题仍然所知甚少, 这些问题的破解依赖于功能基因组学和遗传学分析.     

土壤水分亏缺条件下根源信号ABA参与作物气孔调控的数值模拟

建立了根系吸水模型和根源ABA参与作物气孔调控过程相耦合的气孔导度模型,该模型在根源信号ABA的产生项中考虑了根系吸水影响函数和根系密度分布函数.利用该耦合模型模拟大田状况下根源ABA参与玉米气孔行为调控过程,结果表明,由于充分考虑了根区土壤水势和土壤中根长密度分布对根系吸水的影响,较好地反映了土壤不同层次根系吸水强度,更为确切地描述了当土壤水分亏缺时,根系合成ABA的量、各层根系蒸腾流中ABA浓度、木质部ABA浓度以及最终ABA参与对气孔行为的调控作用.     

植物激素ABA在水分胁迫下的功能及信号途径

植物根系感知外界水分胁迫刺激,诱导ABA生物合成。ABA既可诱导气孔关闭或抑制气孔开放,以降低植物的蒸腾失水,又可影响植物根系发育,以抵御水分胁迫。本文就植物激素ABA及其下游信号H2O2、NO以及Ca2＋等在植物生长调节方面的研究进展进行概述,以构建水分胁迫下植物生长自我调控的可能模式。     

干旱胁迫下植物根源化学信号研究进展

土壤干旱胁迫诱导植物根系产生根源化学信号,经运输系统长距离传输到地上部分,降低气孔导度,抑制蒸腾作用,从而提高植物的水分利用效率。根源化学信号包括脱落酸(ABA)、细胞分裂素(CTK)、生长素、木质部pH值和钙离子(Ca²⁺)等,其中以ABA为主的植物根源信号通路研究得最为广泛和深入。总结了几种主要的化学根源信号物质的基本性质、主要功能和调节机制,重点对这些信号参与气孔行为、差别基因表达和生长发育方面的研究进展进行了综述。由于干旱条件下植物根源信号反应涉及到从分子到群体的一系列复杂过程,各种信号的生理效应呈现交互作用、耦合发生的特点,今后的热点领域将集中在研究交互网络中合成的的关键物质和揭示这些物质在分子及生理水平上的作用机理上。根源化学信号研究正朝向"以分子和生理研究为基础、不同尺度的结构和功能耦合"的方向发展。     

液压信号与植物水分胁迫信号传递研究（综述）

植物根部受到干旱胁迫时,由茎部产生的液压信号使茎部作出反应.液压传递根到茎之间的水分胁迫信号.土壤干旱引起茎中场所产生液压反应,然后产生ABA信号,引起气孔关闭.在不同植物中,减弱液压反应,阻止干旱信号的长距离传导,气孔不能关闭.     

土壤干旱条件下氮素营养对玉米内源激素含量影响

在田间持水量分别保持于35％、55％和75％±5％的土壤水分条件下,利用盆栽实验研究了土壤干旱和氮素营养对玉米内源激素和气孔导度的影响．结果表明,土壤干旱下氮素营养明显降低了玉米根系木质部汁液ABA浓度,而正常供水下施氮处理间则无显著差异(施氮处理仍较低),同时测定的叶片ABA浓度则呈相反的变化趋势,表现为干旱下施氮处理要高于不施氮处理;施氮处理木质部汁液中ZRs浓度应低于相应的不施氮处理,在调控气孔行为方面并未表现拮抗ABA作用;3种土壤水分条件下,施氮玉米叶片的气孔导度均高于不施氮处理,与木质部汁液ABA浓度呈负相关,说明施氮处理较低的根源ABA浓度是导致其气孔导度较大的主要原因．     

脱落酸调节植物抵御水分胁迫的机制研究

干旱、盐渍、低温等均可导致植物可利用水分的亏缺,表现为水分胁迫。植物感受到水分胁迫,诱导脱落酸（abscisic acid,ABA）生物合成。ABA可通过促使气孔关闭或抑制气孔开放,使作物尽可能地降低蒸腾失水,以抵御水分胁迫。该文就植物激素ABA及其下游信号过氧化氢（hydrogenperoxide,H2O2）、一氧化氮（nitric oxide,NO）以及Ca2＋等在植物气孔运动调节方面的研究进展进行概述,以构建水分胁迫下ABA调节植物气孔运动的可能模式。     

不同土壤水分条件下土壤容重对玉米木质部汁液中ABA浓度和气孔导度的影响

受旱玉米植株木质部汁液中的ABA浓度是高水分处理的5倍,土壤容重每增加0.12g·cm-3,木质部液汁中ABA浓度约增加1倍。在相同土壤基质势下,植株的气孔导度和蒸腾速率随土壤容重的增大而下降,而容重对植株的叶水势没有影响。生长在混合容重(一边为1.20g·cm-3,另一边为1.45g·cm-3)土壤上的植株中,ABA浓度和气孔导度与全部根系处在高容重土壤中的植株接近。     

叶片水H218O富集的研究进展

 植物叶片水H₂¹⁸O富集对大气中O₂和CO₂的¹⁸O收支有着重要影响。蒸腾作用使植物叶片水H₂¹⁸O富集, 而植物叶片水H₂¹⁸O富集的程度主 要受大气水汽δ¹⁸O和植物蒸腾水汽δ¹⁸O的影响。过去, 通过引入稳态假设(蒸腾δ¹⁸O等于茎水δ¹⁸O)得到Craig-Gordon模型的闭合形式, 或 将植物整个叶片水δ¹⁸O经过Péclet效应校正后得到植物叶片水δ¹⁸O的富集程度。然而, 在几分钟到几小时的短时间尺度上, 植物叶片蒸腾 δ¹⁸O是变化的, 稳态假设是无法满足的。最近成功地实现了对大气水汽δ¹⁸O和δD的原位连续观测, 观测精度(小时尺度)可达到甚至优于稳定 同位素质谱仪的观测精度。在非破坏性条件下, 高时间分辨率和连续的大气水汽δ¹⁸O和蒸腾δ¹⁸O的动态观测, 将提高植物叶片水H₂¹⁸O富集的 预测能力。该文综述了植物叶片水H₂¹⁸O富集的理论研究的新进展、研究焦点和观测方法所存在的问题, 旨在进一步加深理解植物叶片水H₂¹⁸O 富集的过程及其机制。     

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。     

马占相思林冠层气孔导度对环境驱动因子的响应

利用Granier热消散探针在2003年10月测定了广东鹤山丘陵地马占相思林14株样树的树干液流,同时监测林冠上方的光合有效辐射、空气湿度和气温,结合树木的形态和林分的结构特征,计算马占相思的整树蒸腾(E)、林分总蒸腾(E_t)以及冠层平均气孔导度(g_c),分析树形特征与整树水分利用的关系、冠层气孔导度对光合有效辐射(PAR)和空气水汽压亏缺(D)的响应.结果表明,整树蒸腾与胸径(P＜0.0001)、边材面积(P＜0.0001)和冠幅(P=0.0007)以自然对数的形式、与树高(P=0.014)以幂函数的形式呈现显著正相关.冠层气孔导度最大值(g_cmax)随D的上升呈对数函数下降(P＜0.0001),对光合有效辐射的响应则呈双曲线函数增加(P＜0.0001).液流测定系统能提供连续和准确的整树和林分蒸腾速率值,经严格数学推导公式计算,最终可求出冠层气孔导度,是研究森林水分利用与环境因子相互关系的有效方法.     

氯化镉对葡萄根系线粒体特性与根系活力的影响

以巨峰、玫瑰香、龙眼和泽香4个葡萄品种一年生扦插苗为试材,研究了氯化镉（CdCl₂）处理后葡萄根系线粒体过氧化氢（H₂O₂）、膜通透性转换孔（MPTP）、膜电位（Δψ）、细胞色素C（Cyt c）及根系活力的变化.结果表明：4个葡萄品种经0.5 mmol·L^-1的CdCl₂处理后,根系线粒体H₂O₂含量上升,MPTP开放程度增大,Δψ降低,Cyt c含量下降,根系活力明显降低;其中,H₂O₂含量和Cyt c 含量由高到低的顺序为：巨峰＞泽香＞玫瑰香＞龙眼,而根系活力、MPTP和Δψ由高到低的顺序为：龙眼＞玫瑰香＞泽香＞巨峰.表明巨峰葡萄根系活力比其他品种更易受到CdCl₂的影响,而龙眼葡萄根系活力在4个品种中受CdCl₂影响最小.     

硝普钠缓解镧引起的黑麦草幼苗生长抑制和根系氧化损伤

采用水培方法,研究了外源一氧化氮（NO）供体硝普钠（SNP）对300 μmol·L^-1 LaCl₃胁迫下黑麦草幼苗生长和根系活性氧代谢的影响。结果表明：在LaCl₃胁迫下,喷施50 μmol·L^-1 SNP能够抑制镧（La）从黑麦草根系向地上部的转运,缓解La对幼苗生长的抑制作用;提高幼苗根系超氧化物歧化酶和抗坏血酸过氧化物酶活性,降低过氧化物酶活性及谷胱甘肽、脯氨酸、H₂O₂、丙二醛含量、超氧阴离子产生速率和质膜相对透性,对过氧化氢酶活性和抗坏血酸含量无显著影响。表明NO可通过活性氧代谢的调节,缓解高浓度La胁迫对黑麦草幼苗生长的抑制作用。     

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.     

岩溶区青冈栎整树蒸腾的季节变化

应用Granier热消散树干液流技术,在裸露岩溶区坡地上对青冈栎样树的树干液流和整树蒸腾过程变化及其驱动因子进行了研究.结果表明:青冈栎树干液流密度与树木胸径大小的关系是随机的,日间液流密度峰值出现在13:30—14:30;日液流密度峰值夏季最大,为56.00 g H₂O·m^-2·s^-1,春季最小,在35.86 g H₂O·m^-2·s^-1.岩溶区单树日蒸腾量随着天气变化起伏较大,单树日蒸腾量与水汽压亏缺和太阳辐射呈显著的幂函数相关关系(R=0.97,P<0.01).平均整树日蒸腾量变化格型为夏季高冬春低,秋季(旱季)随土壤水分的减少由高到低变化.与其他地区的树种相比,即使受旱季的干燥少土双重胁迫,裸露岩溶区坡地上的青冈栎整树日蒸腾量仍然较高,推断在岩溶区旱季青冈栎的水分来源可能很大程度上依赖于富水的表层岩溶带.     

盐胁迫下水稻叶片光合参数对光强的响应

以耐盐性不同的两个水稻品种秋光和辽盐2号为试材,在设定条件下测定长时间NaCl胁迫下水稻剑叶的净光合速率(P_n)、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）和胞间CO₂浓度（C_i）在不同光照强度（PFD）诱导下的反应差异与水稻抗性的关系.结果表明,在不同浓度NaCl胁迫下,随着PFD的升高,两品种的P_n和G_s均呈上升趋势,与对照相比,耐盐品种辽盐2号的P_n增加了14.87%,而秋光的P_n则下降了17.91%.C_i、L_s及P_n/G_s比值的变化趋势表明,气孔因素和非气孔因素对辽盐2号的光合变化起到了积极作用,而气孔因素则是引起秋光光合变化的主要原因.