Na2CO3胁迫对星星草叶肉细胞超微结构的影响

利用透射电镜技术对Na2CO3胁迫下星星草叶肉细胞超微结构进行了观察。结果表明：未胁迫的叶肉细胞排列疏松,各种细胞器结构完整,叶绿体含少量淀粉粒和脂质球。轻度盐胁迫（2g/L,4g／LNa2CO3）对叶肉细胞超微结构影响较小。中度盐胁迫（6g／L,8g／L Na2CO3）引起叶肉细胞超微结构的变化,叶绿体类囊体肿胀,基粒紊乱,不含淀粉粒,脂质球数量增加,叶绿体由原来的梭形或椭球形变成圆球状;部分线粒体嵴消失,出现晶体结构;中央大液泡破裂;核逐渐降解。高度盐胁迫（10g／L,12g／LNa2CO3）下,叶绿体片层结构消失,脂质球数量增加,体积变大,被大量的膜片层所包围,叶绿体内、外膜消失,叶肉细胞中看不到叶绿体的存在;膜片层包围线粒体;叶肉细胞中可见大量的泡状结构和膜片层,叶肉细胞死亡。上述结果表明,细胞器特别是叶绿体膜结构的破坏与盐胁迫叶肉细胞最终死亡密切相关。     

不同浓度NaCl和Na2CO3处理对菊芋幼苗光合及叶绿素荧光的影响

 以砂培菊芋(Helianthus tuberosus)幼苗作为试验材料,分别进行不同浓度NaCl (50、 100、150、200、250 mmol&;#8226;L^－1)和Na₂CO₃ (25、50、 75、100、125 mmol&;#8226;L^－1)胁迫处理,以1/2全营养液作为对照,处理7 d后研究NaCl和Na₂CO₃胁迫处理对菊芋幼苗叶片光合作用及叶绿素动力学 参数的影响。结果表明：1)在NaCl处理下,当浓度小于150 mmol&;#8226;L^－1时,增加了菊芋的叶绿素含量、净光合速率(Net photosynthetic rate, P_n)和气孔导度(Stomatal conductivity, G_s),对荧光参数PSⅡ的电子传递情况( F_m/F_o)、PSⅡ原初光能转换效率(F_v/F_m)、PSⅡ量子效率 (Actual quantum yield of PSⅡ under actinic irradiation,φPSⅡ)和光化学猝灭系数(Photochemical quenching coefficient, qP)和非 光化学猝灭系 数(Non-photochemical quenching coefficient, NPQ)没有显著影响,随着浓度的增加,各项生理指标与对照相比除了NPQ显著 增加,其余均显著降低;2)在Na₂CO₃胁迫处理下,随着Na₂CO₃浓度的增加,与对照相比菊芋幼苗叶绿素含量、P_n、G_s以及叶绿素a荧光诱导动力 学参数F_m/F_o、F_v/F_m、φPSⅡ和qP均显著降低,NPQ显著增加;3)就NaCl和Na₂CO₃相比而言,在相同Na⁺浓度情况下,处于Na₂CO₃胁迫下的菊芋 幼苗的叶绿素含量、P_n、G_s以及叶绿素a荧光诱导动力学参数F_m/F_o、F_v/F_m、φPSⅡ和qP下降幅度和NPQ的增加幅度均显著大于NaCl,这说明 NaCl和Na₂CO₃胁迫均对菊芋幼苗造成不同程度的伤害,但在相同Na⁺浓度情况下,Na₂CO₃的伤害程度大于NaCl。由此说明菊芋对盐的忍耐程度高 于碱。     

Na2CO3 胁迫下星星草幼苗叶片PSⅡ光能利用和耗散与培养基质渗透势的关系

用荧光动力学的方法研究了碱性盐Na₂CO₃胁迫下星星草幼苗叶片PSⅡ光能利用和耗散与培养基质渗透势的关系。结果发现在大于-4bar的胁迫下,PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）、PSⅡ潜在光化学效率（Fv/Fo）、PSⅡ实际光化学效率（ΦPSⅡ）以及开放的PSⅡ反应中心有效光化学效率（Fv′/Fm′）的变化不大;然而在小于-4bar Na₂CO₃胁迫下,Fv/Fm、Fv/Fo和Fv′/Fm′均随着渗透势的增大而增大,而ΦPSⅡ、电子传递速率（ETR）、光化学速率、捕光色素吸收的光能被用于热耗散的相对份额及热耗散速率则随着渗透势的增大而减小。这些研究结果说明星星草幼苗在Na₂CO₃胁迫所导致的不同的渗透胁迫下（小于-4bar和大于-4bar）其过剩光能的耗散机制可能不同,大于-4bar的胁迫下可能存在精细的渗透调节机制,而在高强度的Na2CO3所导致的渗透胁迫下具有与其它植物不同的保护机制,可能通过两条途径耗散过剩的光能,一方面通过增加捕光色素吸收的光能被用于热耗散的相对份额及热耗散速率;另一方面通过增大ΦPSⅡ、光化学速率、ETR,增强假循环式光合磷酸化过程,而由此引起的活性氧的增加则通过体内较高活性的保护酶系统来清除,以保护光合器官免受过剩光能的损伤。 

     

Na2CO3胁迫下星星草幼苗活性氧及保护酶活性的变化

对低浓度Na₂CO₃胁迫下星星草幼苗相对电导率、O^-₂产生速率、H₂O₂含量以及保护酶CAT、SOD和POD活性的研究结果表明,低盐胁迫1 d后,星星草幼苗细胞膜的通透性、O^-₂产生速率、H₂O₂含量及保护酶活性都随着盐胁迫的加剧而升高,其具体的变化规律与盐胁迫强度和幼苗细胞膜的受损伤程度密切相关,但相关关系的性质上具有差异。     

Na2CO3胁迫下星星草（Puccinellia tenuiflora）幼苗叶表皮和叶肉细胞中K、Na的相对含量

对不同强度Na2CO3胁迫处理下星星草幼苗叶片表皮和叶肉细胞中K、Na的透射电镜X-射线电子探针显微分析和叶片表面扫描电镜X-射线电子探针显微分析,结果表明：在相同胁迫强度下,无论是表皮细胞还是叶肉细胞的细胞壁和液泡中的Na相对含量均明显高于细胞质中的Na相对含量,并且K的相对含量均明显比相应部位Na的相对含量高,细胞壁与液泡中的Na相对含量变化范围非常接近。在Na2CO3胁迫浓度低于0.1molL-1时,在相同胁迫强度下,K的相对含量高于Na的相对含量,使细胞质保持相对高的K/ Na比。而尽管向细胞壁和液泡分流了大量的Na,但是细胞质中的Na相对含量仍然随着Na2CO3胁迫强度的增加而增加,一方面证明星星草在Na2CO3胁迫下维持相对高的K/ Na比的能力是有一定限度的,另一方面暗示星星草作为盐生植物在盐碱环境中一定程度上Na可以部分地代替K而行使部分K的生理功能。     

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.     

马蔺对不同浓度NaHCO3胁迫的生理响应

为探讨不同浓度NaHCO₃胁迫下,马蔺叶片的膜透性、可溶性蛋白及膜脂过氧化物含量的变化规律,以1年生马蔺实生苗为研究对象,通过对细胞膜透性、膜质过氧化产物MDA、SOD、POD和可溶性蛋白等指标进行测定,研究在盆栽控盐条件下,马蔺对NaHCO₃胁迫的适应与响应。结果表明：随着NaHCO₃浓度和胁迫时间的增加,对马蔺叶片可溶性蛋白含量的影响总体是先下降后上升的趋势,在30 d时,0.4%和0.6%盐浓度胁迫下的马蔺的可溶性蛋白含量上升较大,分别比对照高：21.7%,38.6%;在NaHCO₃盐胁迫的10~20 d,马蔺叶片的的膜透性略有降低;在20~30 d时,膜透性迅速上升;NaHCO₃胁迫20 d时,除对照外其他盐浓度胁迫下的马蔺叶片的POD活性都达到了最大值,分别比对照高95%,103%,496%;相同盐浓度胁迫下,随着时间的延长,SOD活性变化趋势是先下降后上升;MDA作为膜脂过氧化作用的主要产物之一,随着盐浓度的增加和盐胁迫时间的延长,在30d时0.6%浓度的马蔺叶片中MDA含量大量积累。综上所述,马蔺有抗盐（NaHCO₃）胁迫的能力,是重要的盐碱地生植物,本研究为马蔺的抗盐碱性研究又提供了一有力证据,同时为今后将马蔺应用于治理盐碱土地增加了理论基础。     

Cr^3＋胁迫对苦草叶片活性氧清除系统和叶细胞超微结构的影响

研究了不同浓度Cr^3＋胁迫对苦草[Vallisneria natarts（Lour．）Hara]叶片活性氧清除系统及细胞超微结构的影响。结果表明,随Cr^3＋浓度的提高（0．5-15．0mg·L^-1）,苦草叶片中O2^-·和MDA含量、SOD和POD及CAT活性均呈现先上升后显著下降的变化趋势,且在10．0和15．0mg·L^-1 Cr^3＋胁迫条件下显著低于对照（P〈0．05）。在1．0mg·L^-1Cr^3＋胁迫条件下,O2^-·的含量达到最高（0．96 OD·g^-2）;在2．0mg·L^-1Cr^3＋胁迫条件下,MDA含量和SOD、POD及CAT活性最高。随Cr^3＋胁迫浓度的提高,苦草叶片细胞超微结构受损程度逐渐加深,导致核仁和高尔基体消失;线粒体脊突膨胀,线粒体膜受损并出现囊泡状结构;叶绿体变形、类囊体膨胀受损并最终导致叶绿体破损。表明高浓度Cr^3＋胁迫对苦草叶片细胞产生了不可逆的伤害。     

超临界CO2提取甘草地上部分总黄酮

采用单因素试验对甘草地上部分（茎叶）的超临界CO₂提取工艺进行了研究。实验考察了压力、萃取时间、温度及CO₂流量对甘草地上部分总黄酮提取率的影响,以总黄酮提取率和含量为指标,系统的研究了超临界二氧化碳萃取法提取甘草地上部分总黄酮的提取效果。得出的最佳工艺参数为：采用40~60目原料,80%乙醇为夹带剂,萃取时间：1.5 h;萃取压力：30.0 MPa;萃取温度：50℃;CO₂流量：10 kg·h^-1;分离压力: 5.8 MPa;分离温度: 40℃。实验结果表明超临界二氧化碳萃取甘草总黄酮的提取率2.09%,含量5.42%,工艺具有提取率高,纯度高的特点,为规模化生产甘草总黄酮的提取提供了研究基础。     

黄土塬区麦田CO2通量季节变化

利用涡度相关法对黄土塬区小麦地CO₂通量季节变化进行了研究。结果表明：（1）小麦CO₂通量日变化与生育期、光合有效辐射、土壤温度密切相关。（2）小麦各生育期CO2的平均日收支由大到小依次为拔节孕穗期＞返青期＞起身期＞抽穗期＞成熟期＞灌浆期＞出苗分蘖期＞越冬期。（3）白昼CO₂通量与光合有效辐射在出苗分蘖期、起身期、成熟期几乎不相关,在灌浆期低度相关,在其他生育期内都达到了显著相关。CO₂通量与夜间2cm土壤温度在越冬、起身、拔节孕穗期显著相关,其他5个生育期内为低度相关。（4）小麦收割后表现为碳源,各天具体状况与前一天是否降雨、当天的天气状况有关。     

Na2CO3胁迫下星星草(Puccinellia tenuiflora)幼苗叶表皮和叶肉细胞中K、Na的相对含量

对不同强度Na2CO3胁迫处理下星星草幼苗叶片表皮和叶肉细胞中K、Na的透射电镜X-射线电子探针显微分析和叶片表面扫描电镜X-射线电子探针显微分析,结果表明：在相同胁迫强度下,无论是表皮细胞还是叶肉细胞的细胞壁和液泡中的Na相对含量均明显高于细胞质中的Na相对含量,并且K的相对含量均明显比相应部位Na的相对含量高,细胞壁与液泡中的Na相对含量变化范围非常接近。在Na2CO3胁迫浓度低于0．1molL^-1时,在相同胁迫强度下,K的相对含量高于Na的相对含量,使细胞质保持相对高的K／Na比。而尽管向细胞壁和液泡分流了大量的Na,但是细胞质中的Na相对含量仍然随着Na2CO,胁迫强度的增加而增加,一方面证明星星草在Na2CO3胁迫下维持相对高的K／Na比的能力是有一定限度的,另一方面暗示星星草作为盐生植物在盐碱环境中一定程度上Na可以部分地代替K而行使部分K的生理功能。     

Na2CO3胁迫下星星草幼苗叶绿体GST活性变化及其与相关指标的关系

通过对不同浓度Na2CO3胁迫下星星草幼苗培养基质和叶片渗透势、叶片相对电导率、叶绿体谷胱甘肽转移酶（GST）活性和O2^-产生速率的研究,以探讨星星草幼苗叶绿体GST活性在Na2CO3胁迫下的变化规律及其在抗Na2CO3胁迫中的作用。结果表明,在0～0．4％Na2CO3胁迫范围内,随着其浓度的增加星星草幼苗叶绿体GST活性增强,Na2CO3胁迫浓度继续增加则GST活性急剧减弱。星星草幼苗叶绿体GST活性随培养基质渗透势、叶片渗透势和叶片相对电导率以及叶绿体O2产生速率的变化趋势相似。叶绿体GST活性和Na2CO3胁迫浓度以及叶片渗透势之间、叶绿体GST活性和O2^-产生速率以及叶片渗透势之间、叶绿体GST活性和培养基质渗透势以及叶片渗透势之间、叶绿体GST活性和O2^-产生速率以及叶片相对电导率之间相关关系显著。说明叶绿体GST在星星草幼苗抵抗低强度（浓度）Na2CO3胁迫中起着非常重要的作用。     

盐胁迫下芦苇叶肉细胞超微结构的研究

对青藏高原柴达木盆地柯柯盐湖边盐碱地上生长的芦苇叶肉细胞的超微结构进行了研究,并以西宁地区非盐碱地上生长的芦苇作对照。结果表明：西宁地区的芦苇叶肉细胞的叶绿体呈椭圆形,其膜系统完整,基粒片层和基质片层发育良好。在盐碱地上生长的芦苇叶肉细胞的叶绿体呈圆形,叶绿体内出现较大的淀粉粒,并发现有线粒体嵌入叶绿体的现象。叶绿体的类囊体膨大,线粒体的嵴也有膨大的现象。在盐湖水中生长的芦苇叶肉细胞,叶绿体的类囊体排列紊乱、扭曲、松散。类囊体膜局部被破坏,部分类囊体膜解体,空泡化,甚至消失,一些溶解了的类囊体流进细胞质中。综上所述,芦苇叶肉细胞超微结构的变化是该植物适应柯柯盐湖地区盐渍、低温、低气压、强辐射等环境因子的结果。     

NaCl胁迫下星星草幼苗MDA含量与膜透性及叶绿素荧光参数之间的关系

星星草幼苗在不同浓度NaCl胁迫处理7d后,测定了叶绿素荧光参数、MDA含量和叶片电解质外渗率。结果表明,在低浓度NaCl(小于1·2%)胁迫下,星星草幼苗叶绿体MDA含量随胁迫强度的增强而降低,而在高浓度NaCl(1·2%~2·4%)胁迫下则相反。在低浓度NaCl(小于1·2%)胁迫下,Fv/Fm(PSⅡ原初光能转化效率)、Fv/Fo(表PSⅡ潜在活性)、Fv′/Fm′(类囊体能化时PSⅡ固有效率)和qP(荧光光化学淬灭效率)随着胁迫强度的增强而增高,而在高浓度NaCl(1·2%~2·4%)胁迫下则随着胁迫强度的增强而降低;而qNP(荧光非光化学淬灭效率)和HDR(热耗散速率)却随着胁迫强度的增强而增高。ΦPSⅡ(PSⅡ实际光化学效率)在低浓度NaCl(小于0·4%)胁迫下随着胁迫强度增强而升高,在0·4%~1·6%之间迅速下降,大于1·6%时,ΦPSⅡ又迅速升高。Fv/Fm、Fv/Fo、Fv′/Fm′和qP均随着MDA含量的增高而降低,而EL(叶片电解质外渗率)、qNP和HDR在MDA含量较低的范围(0·9753~1·1901μmol·g-1FW)内均减小,在MDA含量较高的范围(1·3080~1·8518μmol·g-1FW)内,均迅速增大。ΦPSⅡ在MDA含量较低范围(0·9753~1·0953μmol·g-1FW)内时上升,但变化不大,随着MDA含量的增高(在1·1172~1·1901μmol·g-1FW)范围内迅速降低,但当MDA含量进一步增高时(在1·3080~1·8518μmol·g-1FW)范围内又迅速升高。这些结果表明,星星草幼苗的荧光参数具体的变化规律与盐胁迫强度和幼苗细胞膜的受损伤程度密切相关,即低浓度NaCl胁迫(小于1·2%)下,星星草幼苗由于活性氧的增加而发生膜脂过氧化可能主要通过体内较高活性的保护酶系统来清除,而高浓度NaCl胁迫(大于1·2%)下,星星草幼苗可能具有与其它植物不同的保护机制,即可能主要通过增加qNP(荧光非光化学淬灭效率)、HDR(热耗散速率)耗散过剩的光能和提高ΦPSⅡ增强假循环式光合磷酸化过程,消耗掉多余的能量,以保护光合器官免受过剩光能的损伤,从而减轻膜脂过氧化作用。     

Na2CO3处理对黄瓜嫁接苗与自根苗耐盐性的影响

通过Na2CO3,胁迫对黄瓜嫁接苗和自根苗耐盐性差异的研究,揭示黄瓜幼苗的耐盐机制,为设施黄瓜生产提供理论依据。实验以孝感早瓠瓜为砧木,津春四号黄瓜为接穗,采用不同浓度Na2CO3,溶液对黄瓜嫁接苗和自根苗进行处理,研究其对黄瓜幼苗的生理胁迫效应。结果表明：在0—7000mg／L范围内,随着Na2CO3,处理浓度的增加,黄瓜嫁接苗和自根苗的株高、茎粗、叶面积、地上部鲜重、根鲜重、叶绿素和根系活力均下降,但嫁接苗受抑制的程度显著低于自根苗;脯氨酸、丙二醛和根冠比均呈上升趋势,且这三项指标均表现为嫁接苗显著高于自根苗;叶片SOD酶活性均呈先上升后下降趋势,均在Na2CO3,处理浓度为1000mg／L时达到最大值,且嫁接苗的活性显著高于自根苗。嫁接苗的耐盐性优于自根苗,Na2CO3胁迫条件下,嫁接苗和自根苗的生长条件盐浓度以不超过3000mg／L为宜。     

Na2CO3胁迫对黄瓜幼苗生长及生理指标的影响

以‘津优一号’和‘春四’黄瓜为实验材料,采用砂培法研究了Na2CO3胁迫对黄瓜幼苗生长及生理指标的影响。结果显示,随着Na2CO3浓度的增大,两个黄瓜品种的幼苗根冠比逐渐下降,叶绿素含量先上升后下降,可溶性糖含量、脯氨酸含量、SOD活性逐渐上升;‘津优一号’的相对电导率和丙二醛含量随Na2CO3浓度的增大逐渐增加,而‘春四’的相对电导率和丙二醛含量在20 mmol.L-1时最低,此后逐渐上升。主成分分析结果显示,丙二醛含量、SOD活性、可溶性糖含量、脯氨酸含量、叶绿素b,这5项指标在评价黄瓜幼苗的Na2CO3耐性方面是比较重要的。结合这5项指标综合分析,发现‘津优一号’较‘春四’有较强的耐碱性。     

NaCl胁迫对5个引自北美的树种叶肉细胞超微结构的影响

为明确美国白蜡(Fraxinus americana L.)、茶条槭(Aceginnala Maxim.)、红桤木(Alnus rubra Bong.)、水紫树(Nyssa aquatica L.)和美国皂荚(Gleditsia triacanthos L.)5个引自北美的树种的耐盐性,采用水培方法、利用透射电镜技术对0(对照)、4和8 g·L-1 NaCl胁迫处理后5个树种1年生苗叶肉细胞超微结构的变化进行了观察和比较.观察结果表明:正常条件(0g·L-1NaCl)下,5个树种叶肉细胞在叶绿体形态、嗜锇颗粒数量等方面略有差异,但均未发生质壁分离现象.经NaCl胁迫处理后,5个树种叶肉细胞中的叶绿体和细胞核受到不同程度的损伤,表现为叶绿体膜消失,类囊体片层结构肿胀,叶绿体降解,嗜锇颗粒增大或增多,细胞核的核膜消失、核染色质凝聚;且随NaCl质量浓度的提高,损伤程度均逐渐加剧.4和8g·L-1NaC1胁迫条件下,美国皂荚、茶条槭和水紫树的叶肉细胞发生质壁分离现象,而红桤木、美国白蜡和水紫树的叶肉细胞内出现环状片层.根据观察结果,推测红桤木和美国白蜡对NaCl胁迫的耐性较强,美国皂荚和茶条槭也有一定的耐性,而水紫树的耐性最弱.     

Na2 CO3胁迫下星星草幼苗活性氧及保护酶活性的变化

对低浓度Na2CO3胁迫下星星草幼苗相对电导率、O2.—产生速率、H2O2含量以及保护酶CAT、SOD和POD活性的研究结果表明,低盐胁迫1 d后,星星草幼苗细胞膜的通透性、O2.—产生速率、H2O2含量及保护酶活性都随着盐胁迫的加剧而升高,其具体的变化规律与盐胁迫强度和幼苗细胞膜的受损伤程度密切相关,但相关关系的性质上具有差异。