青藏高原不同海拔地区唐古特山莨菪叶片光合色素含量和抗氧化酶活性的比较研究

以青藏高原东北隅的西宁和海北(海拔分别为2 300 m和3 200 m)人工栽培唐古特山莨菪为材料,对两不同海拔地区间各叶层叶片光合色素含量和抗氧化酶活性等生理指标进行比较分析.结果显示:(1)生长在海北的唐古特山莨菪叶片厚度极显著高于西宁(P<0.01),且两地区植物的叶片厚度从第1层到第4层均呈显著增加趋势;海北唐古特山莨菪叶片的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素含量以及紫外吸收物质的含量均显著高于西宁地区(P<0.05),从第1层到第4层,两地植株叶片的光合色素和紫外吸收物质的含量都呈降低的趋势,且两地区让差异显著;叶绿素a/b的层间差异显著(P<0.05),但两海拔地区间差异不显著;类胡萝卜素/叶绿素比值海北高于西宁,从第1层到第4层叶片呈降低趋势.(2)生长于海北的唐古特山良菪叶片组织中的SOD、CAT活性和MDA含量比西宁的高,POD、APX则相反;从第1层叶片到第4层,西宁和海北唐古特山莨菪叶片中的SOD活性显著增高(P<0.05),但两地区各层间的CAT、POD、APX活性和MDA含量无明显的变化.研究表明,不同海拔对唐占特山莨菪叶片的生理特性有影响,同一海拔不同叶层叶片之间差异也较为明显;生长在高海拔地区的植物尽管表现出诸多生理适应特征,但膜系统依然有一定受损.     

旱生植物沙冬青和油蒿光合膜结构的超微分析

对比分析了沙冬青、油蒿的光合膜系统在人工补水条件与自然水分条件下的结构特点。结果表明,自然生长状态下的沙冬育与油蒿的光合膜系统均比人工补水条件下植株的简单,表现在基粒片层的叠垛程度降低,基粒片层与基质片层比率下降,其中自然水分条件下的沙冬育最明显。同时沙冬青叶绿体中能量型贮藏物质多于的油蒿。分析认为自然水分条件下植株光合膜的简单化可能是光系统Ⅰ、Ⅱ适应环境的表现;充足的水分保障了人工养护株发育出更为完善的光合膜系统。而沙冬育中多量的能量型贮藏物质与植株保持四季常绿有关。     

光系统Ⅱ的结构与功能以及光合膜对环境因素的响应机制

光合膜是地球上捕获、转换和利用太阳能的关键场所,光合膜的活动所提供的能源、粮食及氧气,是人类世界赖以生存的基础。经过35亿年的进化,光合膜已经进化成了一个高度精密的结构,色素分子高密度结合并合理排列,具有高精度的能级耦联网络和高效率的能量传递系统,这使得光合膜成为自然界中能够最高效地吸收和传递太阳能、并能在常温常压下高效地将太阳能转换成化学能和还原势的色素蛋白复合体体系。由于这一特性,光合膜被认为是最有潜力的固定太阳能的新材料,并为研究新型光电转换器件提供了新思路和新理论。因此,长期以来,光合膜的结构-功能关系研究及其功能模拟,特别是执行固定和转化太阳能第一步的光系统Ⅱ,在新能源的利用中吸引了大量的研究力量,取得了突飞猛进的进展。本文总结了近年来关于光系统Ⅱ的结构与功能,以及光合膜对环境的感应和功能调节机制等方面的研究进展。     

巨大螺旋藻光合放氧和超微结构的研究

选用常温下培养的巨大螺旋藻为材料,对其光合放氧与超微结构进行了观察和研究。结果表明：１）巨大螺旋藻具有较强的放氧能力;２）巨大螺旋藻细胞内存在有含量极丰富的类囊体,气泡,藻胆体及羧化体等特写结构与其光合放氧特性相适应;３）类囊体膜片层在细胞的部分区域已趋于重叠,且封闭成一独立系统存在,具类似真核生物叶绿体的结构;４）从进化角度来看,巨大螺旋藻类囊体膜存在的方式可以作为叶绿体系统演化的证据之一,即真     

抗氧化剂和6—BA对根系渗透胁迫的玉米叶片光合膜特性的影响

聚乙二醇溶液处理玉米（Ｚｅａ ｍ ｅｙｓ Ｌ．）幼苗根系,引起叶片电解质渗漏,丙二醛含量增加,叶绿素降解,水分耗失加快,光合速率、光合电子传递活性减少和暗呼吸速率增高。叶面喷施６－苄基氨基嘌呤及２,６－二丁基甲酚、没食子酸丙酯和抗坏血酸等抗氧化剂,可缓解渗透胁迫引起的膜损伤,具有一定的保护作用。     

信号分子水杨酸减缓干旱胁迫对紫御谷光合和膜脂过氧化的副效应

为研究信号分子水杨酸(SA)对干旱胁迫下紫御谷光合和膜脂过氧化的影响,为SA应用于紫御谷抗旱育苗提供理论依据,测定分析了SA处理对干旱胁迫下紫御谷幼苗叶片光合和膜脂过氧化相关指标的变化。结果表明:(1)干旱胁迫破坏了紫御谷叶绿体的膜结构,使基粒数量明显减少,垛叠不明显,排列比较松散,而SA处理能在一定程度上保护叶绿体的膜结构。(2)干旱胁迫降低了紫御谷幼苗叶片的叶绿素b和总叶绿素含量,而SA处理能提高干旱胁迫下紫御谷幼苗叶片的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和胡萝卜素含量。(3)干旱胁迫降低了叶片的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、光饱和点和暗呼吸速率,增加了叶片的光补偿点、CO₂饱和点、CO₂补偿点和光呼吸速率,而SA处理则增加了紫御谷幼苗叶片的净光合速率、气孔导度、光饱和点和暗呼吸速率,降低了紫御谷幼苗叶片的光补偿点、CO₂饱和点、CO₂补偿点和光呼吸速率。(4)干旱胁迫降低了紫御谷幼苗叶片的F_v/F_m和Φ_PSⅡ,显著增加了叶片的相对电导率和丙二醛含量,而SA处理则增加了幼苗叶片的F_v/F_m和Φ_PSⅡ,降低了叶片的相对电导率和丙二醛含量。表明:信号分子水杨酸能够有效减缓干旱胁迫对紫御谷光合和膜脂过氧化的影响。     

肉苁蓉中松果菊苷和毛蕊花糖苷的植物雌激素活性研究

研究肉苁蓉中松果菊苷和毛蕊花糖苷的雌激素活性。采用荧光素酶报告质粒法检测受试药物松果菊苷和毛蕊花糖苷的雌激素活性;利用雌激素受体竞争性结合实验和荧光素酶报告质粒法,检测松果菊苷和毛蕊花糖苷与雌激素的竞争性作用。松果菊苷和毛蕊花糖苷有上调雌激素应答元件(ERE)活性,和雌激素共同作用可以拮抗雌激素对ERE的上调作用。松果菊苷和毛蕊花糖苷通过上调ERE荧光素酶活性而表现出植物雌激素活性,可作为候选SERMs。     

HCO-3碱度增加对铜绿微囊藻光合活性和超微结构的影响

研究了不同重碳酸盐(HCO-3)碱度2.3 mmol/L(ALK2.3)和12.4 mmol/L(ALK12.4)对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa FACHB 905)生长、光合特性、丙二醛(MDA)含量和超微结构的影响.实验结果表明,与对照相比碱度增加对铜绿微囊藻生物量抑制率分别为7%(ALK2.3)和55%(ALK12.4).对光合色素Chl a含量的抑制率分别为22%(ALK2.3)和88%(ALK12.4).Chl a/PC与对照相比先升高后降低.ALK2.3前期显著抑制光合活性,其它时期没有明显影响.ALK12.4对铜绿微囊藻光合活性表现出抑制-促进-抑制的作用模式.碱度诱导MDA含量的增加,碱度越高MDA含量增加越显著.超微结构表明,碱度增加使胞内类囊体数目减少,脂质体增加.表明碱度增加抑制光合色素的合成,破坏光合机构,进而抑制藻的光合活性,增加膜脂过氧化程度,对细胞产生伤害.     

外源多胺对低氧胁迫下黄瓜幼苗光合特性和膜脂过氧化的影响

以抗低氧能力不同的2个黄瓜(Cucumis sativus)品种为试材, 研究了外源多胺对黄瓜幼苗植株生长、光合特性和膜脂过氧化的影响。结果表明, 外源多胺能显著提高低氧胁迫下黄瓜幼苗叶片的净光合速率和水分利用率, 降低叶片中丙二醛含量和质膜透性, 使幼苗鲜重和干重明显增加。因此在低氧胁迫下, 外源喷施多胺能提高幼苗叶片的净光合速率, 促进植株生长, 缓解胁迫对黄瓜幼苗的伤害。此外, 与抗低氧能力较强的品种绿霸春4号相比, 外源多胺对抗低氧能力较弱的品种中农8号的影响更明显。     

外源多胺对低氧胁迫下黄瓜幼苗光合特性和膜脂过氧化的影响

以抗低氧能力不同的2个黄瓜（Cucumis sativus）品种为试材,研究了外源多胺对黄瓜幼苗植株生长、光合特性和膜脂过氧化的影响.结果表明,外源多胺能显著提高低氧胁迫下黄瓜幼苗叶片的净光合速率和水分利用率,降低叶片中丙二醛含量和质膜透性,使幼苗鲜重和干重明显增加.因此在低氧胁迫下,外源喷施多胺能提高幼苗叶片的净光合速率,促进植株生长,缓解胁迫对黄瓜幼苗的伤害.此外,与抗低氧能力较强的品种绿霸春4号相比,外源多胺对抗低氧能力较弱的品种中农8号的影响更明显.     

青藏高原几种典型高山植物的光合特性比较

选用西宁地区人工栽培的高山植物唐古特大黄(Rheum tanguticum)、山莨菪(Anisodus tanguticus)和麻花艽(Gentiana straminea),比较了3种高山植物之间光合作用的光响应和CO₂响应特性,叶片光合色素以及UV-B吸收物质的差异;并以低海拔植物菘蓝(Isatis indigotica)为对比,分析了高山植物与低海拔植物的差异。结果表明:与低海拔植物菘蓝相比,3种高山植物光合作用的表观量子效率(AQY)都偏低;唐古特大黄叶片的AQY、羧化效率(CE)和光呼吸速率(R_p)都很低,净光合速率(P_n)的光响应曲线在全日照光辐射范围内并没有达到完全饱和,这与单位面积叶片具有较高的光合色素以及UV-B吸收物质有关;麻花艽植物与唐古特大黄一样,具有较高的UV-B吸收物质和光合色素含量,但其R_p较高,加之P_n受气孔限制较为明显,故其光合作用的饱和光强很低,P_n相对于其它3种植物也较低;山莨菪与低海拔植物菘蓝的光合特性很相似,都具有较高的AQY和CE。这些结果表明,3种高山植物的光合特性有较大差异,但并没有一致的相对于低海拔植物的共性。4种植物P_n的胞间CO₂浓度(C_i)响应曲线在CO₂饱和点以后都表现为无机磷(P_i)再生限制,其R_p的变化与CO₂饱和点以后的最大P_n的变化基本一致。     

增强UV—B辐射对高山植物麻花艽净光合速率的影响

在高寒矮嵩草（Kobresia humilis)草甸地区以太阳短波辐射为背景,建立了人工增强UV－B辐射的实验装置,每天增补15．8kJ.m^-2的辐射剂量,模拟平流层臭氧破坏约5％时近地表面太阳UV－B辐射的增强。观测表明：UV－B辐射的增强对麻花艽（Gentiana stramianea)植物的光合作用无明显的抑制或伤害作用。相反,在早晨补充UV－B辐射的短时间内,叶片的Pn随Gs的增大而有所提高。随着UV－B辐射时间的延长,在11：30－12：30,Pn和Gs有所降低。UV－B辐射时间进一步延长后（约14：00以后）,处理和对照组叶片Pn和Gs的差异趋向不明显,增强太阳UV－B辐射后,麻花艽叶片的光合色素并无明显变化,UV－B吸收物质的含量无明显变化,麻花艽叶片厚度的直接测量表明,增强UV－B辐射能明显提高叶片的厚度。叶片厚度的增加可补偿增强UV－B辐射辐后引起的光合色素的光降解,改善单位叶面积为基础的光合速率,是高原植物对强UV－B辐射的一种适应方式。     

青藏高原萹蓄、车前叶绿体超微结构研究

对生长在青藏高原两个海拔高度的蓄和车前叶绿体进行超微观察表明。1.高海拔地区蓄的叶绿体发生变形,叶绿体的长度缩短、厚度增加,被膜模糊,而车前叶绿体的形态变化不大。2.高海拔地区的两种植物叶绿体的基粒片层和基质片层都呈现肿胀现象,尤以蓄为显著。3．高海拔地区的两种植物叶绿体中基粒片层的叠垛程度均比低海拔地区的高。以上特征是青藏高原特殊的高寒生态条件长期影响的结果。     

在光照和黑暗条件下低温对水稻幼苗光合器官膜脂过氧化作用的影响

水稻幼苗在光照和黑暗的低温胁迫下(5±1℃,48h),引起叶绿体中SOD活性明显降低,膜脂过氧化产物——MDA显著积累,叶绿体超微结构发生不同程度的破坏。光照下低温处理比黑暗中低温处理变化更为显著;不同耐寒力的水稻品种之间亦表现出一定的差异。     

青海高原不同海拔珠芽蓼叶绿体超微结构的比较

 用电子显微镜技术观察研究了生长于青海高原3个海拔地带(2500m、3200m、3980m)的珠芽蓼(polygonum viviparum L．)叶绿体的超微结构,发现随着海拔的升高,叶绿体结构呈现显著的变化趋势。2500m和3200m处叶绿体形状规则,分布在细胞边缘。3980m处叶绿体膨大变形,且分布在整个细胞当中。海拔升高,类囊体膜减少,膜垛叠程度减小。不同海拔珠芽蓼叶绿体的类囊体膜结构差异较大,特点显著。随海拔升高,珠芽蓼叶绿体破坏程度增加。主要表现为类囊体膜肿胀、类囊体膜溶解和叶绿体破裂。许多破裂的叶绿体中残留有发达的基粒和大而多的淀粉粒。珠芽蓼叶绿体的这些结构特征,既是环境胁迫的结果,又是植物适应性的表现。     

致病性暗色霉的浆膜超微结构分类学意义初探

对致病性暗色霉中的着色霉(Fonsecaea Negroni)外瓶霉(Exophiala Charmichael)瓶霉(Phialophoro Medlar)中的五种真菌浆膜超微结构进行了冰冻蚀刻研究,发现裴氏着色霉(Fonsecaea pedrosoi)和紧密着色霉(F.compacta)的内折长而宽,较深,略有弯曲,数量少,多呈平行或垂直排列。皮炎外瓶霉(Exophiala dermatitidis)的内折数量多,密集而分布均匀,呈圆点状或圆棒状。棘状外瓶霉(Exophiala spinifera)的内折少而表浅,多为圆形。疣状瓶霉(Phialophora verrucosa)的内折数量,排列,形状无一定规律。据上述特征,着色霉可以与外瓶霉,疣状瓶霉区别开来,皮炎外瓶霉也可与棘状外瓶霉区分。浆膜超微结构的性状有一定的分类学意义。     

白皮松绒毡层细胞超微结构的研究

白皮松绒毡层细胞的细胞器是十分丰富的,其中粗糙内质网、核糖体和造粉体在减数分裂过程中达到高峰。小孢子形成时,绒毡层细胞开始解体,内质网和线粒体是最后衰老的细胞器。在单核花粉形成时,处于绒毡层细胞外切向壁上的周绒毡层膜特别明显。但是,孢粉素体却主要分布在内切向壁和径向壁上。有趣的是,绒毡层细胞中的造粉体结构与壁层细胞不同。而且,脂体在二分体阶段基本消失,相反,此刻孢粉素体却在质膜外大量聚集。推测脂体的消长可能与原乌氏体和孢粉素体的形成有关。     

EFFECT OF LIGHT HISTORY ON THE ULTRASTRUCTURE AND PHYSIOLOGY OF PROROCENTRUM MARIAE-LEBOURIAE (DINOPHYCEAE)1

Ultrastructural and physiological responses of Prorocentrum mariae-lebouriae (Parke & Ballantine) Faust are reported for cultures maintained at growth irradiances (I_g) ranging from 20.6 to 0.3 E m^?2.d^?1 and following downward shifts in light intensity. We tested the hypothesis that Prorocentrum grown under light regimes that elicit different responses in photosynthesis and pigmentation exhibit distinctive cell ultrastructures. Prorocentrum from high-light conditions had high saturation intensities for photosynthesis (I_k) and low levels of Chl a, Chl c and peridinin-cell^?1 These cultures were morphologically distinguished by a large starch volume fraction (V_v), small chloroplast V_v and fewer thylakoids lamella^?1. I_k values were lower and pigment concentrations higher in low-light treatments, and cells showed reduced starch V_v, large chloroplast V_v, and higher numbers of thylakoids · lamella ^?1. Cells grown under extremely low-light conditions appeared stressed as indicated by the absence of starch reserves and the presence of large vacuoles within the cytoplasm. Results for presence of large vacuoles within the cytoplasm. Results for quantiative electron microscopy, photosynthesis-irradiance (P-I) relations and cell pigmentation indicate that photoadaptation in P. mariae-lebouriae involves a strategy that encompasses changes in both the “size” and “number” of photosynthetic units.