冷驯化提高金边卫矛抗寒力期间细胞ATP酶的超微细胞化学定位

采用磷酸铅沉淀的电镜细胞化学方法,对经冷驯化及未经冷驯化的金边卫矛 EuonymusradicansEmorald&Gold. 以及两者在-5℃下处理1d后的叶肉细胞进行了ATPase的超微细胞化学定位的比较观察,并对冷驯化可提高植物抗寒力及ATPase与植物抗寒性关系进行了探讨.标志ATPase活性反应的磷酸铅沉淀物主要分布在叶片栅栏细胞和海绵细胞的质膜和液泡膜上,ATPase在这两类细胞中的分布及活性无明显差异.金边卫矛幼苗经4℃低温驯化7d后,其质膜和液泡膜的ATPase活性高于22℃下生长的幼苗,冷驯化后的金边卫矛幼苗在-5℃处理1d后,其质膜和液泡膜上仍可观察到ATPase的活性反应,但较低温胁迫前有所降低,且超微结构完整,未见任何伤害.而未经冷驯化的金边卫矛幼苗在-5℃处理1d后,其质膜和液泡膜上的ATPase完全失活,同时细胞的超微结构受到严重伤害.实验结果表明,冷驯化可提高金边卫矛幼苗ATPase在低温胁迫下的稳定性,这种活性变化与植物抗寒力的提高呈正相关,同时还发现液泡膜ATPase活性较质膜ATPase变化幅度大,推测液泡膜可能较质膜ATPase对低温更为敏感.     

低温驯化对苗木生理及核酸转录的影响

以华北落叶松幼苗为材料,研究低温驯化对苗木生长发育有关的某些生理指标以及核酸转录的影响。试验结果表明,冷驯化可以提高植物的抗寒性。冷驯化后的幼苗受到－２０℃低温胁迫时,细胞质膜Ｋ＾＋的渗漏比对照少,光合性能提高,ＲＮＡ和可溶性蛋白质增加。     

棉花幼苗叶片光合特性对低温胁迫及恢复处理的响应

为研究低温逆境及恢复处理下棉花幼苗光合特性响应机制, 丰富棉花苗期在不同胁迫水平下的抗寒机制及为应对自然条件下突发的低温冷害提供理论依据, 以‘新陆早33号’ (冷敏感)及‘中棉所50号’ (高耐寒)两个品种为试材, 采用人工模拟低温方法, 研究不同温度和处理时间下棉花幼苗光合气体交换参数、光能转化及传递的表现和恢复能力, 并通过测定胁迫解除后叶片的光合光响应曲线来分析叶片对光环境的适应能力。结果表明, 在较低强度低温逆境(15 ℃或24 h胁迫)中, 叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、气孔限制值、胞间CO₂浓度、最大光化学效率、光适应下最大光化学效率、实际光化学效率、相对电子传递速率变化幅度较小, 且胁迫解除后可恢复正常, 此时叶片光系统II (PSII)光反应中心受损可逆, P_n下降主要因气孔闭合引起。随着胁迫强度增加, 各测试指标变化显著, 且恢复表现较差, 此时叶片PSII光反应中心光能吸收、转化和电子传递受到严重阻碍, P_n下降原因由气孔限制因素转变为非气孔限制因素。低温胁迫导致叶片对光辐射的利用能力下降, 随着胁迫温度降低, 叶片最大净光合速率、表观量子效率及光饱和点快速下降, 光补偿点及暗呼吸速率则呈上升趋势。低温胁迫可导致棉花幼苗叶片对光环境适应能力降低, PSII反应中心对激发能捕获、活跃化学能转化及光合电子传递速率快速下降, CO₂固定能力降低, 最终导致光合能力下降。强耐寒品种则能在低温逆境中保持较高的光能转化、电子传递和弱光利用效率, 亦可通过减少暗呼吸消耗和调整G_s降低幅度和速度来保持较高的光合速率, 提高恢复能力, 增强植株抗逆性。     

低温与水分胁迫对黄瓜和豌豆叶圆片光合作用的影响及与光的关系

黄瓜幼苗在照光下遭受低温(5℃),光合作用量子效率和叶绿素荧光迅速受到抑制,并随处理时间的延长而加重。在暗中遭受低温,光合器官的伤害则明显减轻。豌豆幼苗不论在暗或光下低温处理,其光合作用量子效率和叶绿素荧光均无明显变化。 持续温和的水分胁迫(-0.95MPa)对光合作用量子效率只有轻微影响,但光-CO_2饱和下的最大光合速率对胁迫却较敏感。光合滞后期与水分胁迫程度也有密切关系。     

冷锻炼对甜椒叶片光合作用及其低温光抑制的影响

以冷敏感植物甜椒 (CapsicumannuumL .)抗冷性不同的两个品种为试材 ,利用CIRAS 1光合测定系统和FMS2调制式荧光仪 ,在控温控光条件下分析比较了冷锻炼苗与未经锻炼苗的叶片光合特性、叶绿素荧光参数对温度的响应。结果表明 ,随着温度的降低 ,无论是否经过锻炼 ,低温主要通过抑制碳同化能力来影响光合作用 ,并使光能过剩 ,导致低温光抑制。提高环境CO2 浓度以增强暗反应对光能的利用 ,低温光抑制减轻。 5d的亚适温锻炼过程中甜椒叶片已发生一定程度的光抑制 ,但锻炼苗叶片能在低温下维持较高的光系统II光化学效率(ФPSII)、光化学猝灭系数 (qP)和光适应下光系统II最大光化学效率 (Fv′/Fm)值 ;冷锻炼提高了两品种低温下对光抑制的抗性 ,而且对抗冷品种的作用效果更明显     

日本桃叶珊瑚的冷驯化及抗寒机制研究

冷驯化能大大提高植物的抗寒性。研究测定了引进日本桃叶珊瑚(Auccuba japonica Thunb.cv.Variegata)苗木在不同越冬条件下的抗寒性指标及在低温锻炼前后的半致死温度,并通过双向电泳分离与抗寒性有关的特异蛋白。结果表明,日本桃叶珊瑚能安全地越冬(最低气温为-18℃),日本桃叶珊瑚叶片抗冻的细胞结构特征在于其叶肉细胞排列疏松,间隙大,有利于防止细胞内结冰;经过4℃冷驯化的植株低温半致死温度为-21℃,而未经冷驯化的植株低温半致死温度为-7．5℃;双向电泳分析发现至少有3个常温下存在而低温下消失的蛋白多肽,分子量分别为A15kD、B14kD、C56kD、D26kD。依据分子量和等电点初步分析,A与组蛋白H2A相似,B与组蛋白H2B相似;另B与Rubisco小亚基分子量相近,C与Rubisco大亚基分子量相近,前一种情况可能与有关抗寒基因的表达有关,后一种情况可能与低温下的光合作用减弱有关。     

外源Spd对低温胁迫下甜瓜幼苗光合与抗氧化特性及其相关基因表达的影响

为探讨外源亚精胺(Spd)诱导甜瓜耐低温胁迫的生理与分子机制,该研究以甜瓜耐低温品种‘世纪蜜’和低温敏感品种‘GL-1’为试验材料,在人工气候箱内采用基质栽培法,对其叶面喷施外源Spd,对低温胁迫及恢复后甜瓜幼苗生长、光合作用、抗氧化酶活性等生理指标进行测定,并利用定量PCR技术分析4种抗氧化酶基因在低温胁迫条件下的表达特性,分析外源Spd缓解低温胁迫的效应。结果表明:(1)低温胁迫显著抑制甜瓜幼苗的生长及其光合作用,降低幼苗叶绿素含量,显著增强抗氧化酶活性及相关基因表达水平,且对品种‘GL-1’影响大于‘世纪蜜’。(2)外源Spd处理可以有效促进甜瓜幼苗的生长,提高叶片叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、气孔限制值(Ls)、水分利用效率(WUE),以及最大光化学效率(Fv/Fm)、光系统Ⅱ光能捕获效率(Fv′/Fm′)和表观光合电子传递速率(ETR),降低胞间CO2浓度(Ci)和初始荧光(Fo)。(3)外源Spd可诱导低温胁迫下甜瓜抗氧化酶活性和基因表达量发生改变,并提高了低温胁迫下甜瓜幼苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化酶(APX)基因的表达,从而增强这些抗氧化酶活性,有效缓解低温胁迫造成的氧化胁迫伤害。(4)与对照相比,外源Spd对低温胁迫下品种‘GL-1’各指标降低或升高的幅度大于品种‘世纪蜜’。研究发现,Spd有利于甜瓜幼苗在低温胁迫下光合作用的维持,提高光合电子传递效率、光能的捕获与转换,并提高抗氧化酶活性和相关基因表达水平,促进甜瓜幼苗的生长,有效缓解低温胁迫对甜瓜幼苗生长的抑制作用,且Spd对低温敏感品种‘GL-1’缓解效果优于耐低温品种‘世纪蜜’。     

夜间低温胁迫后外源SA对恢复中黄瓜幼苗光合特性的影响

为明确低温胁迫后恢复过程中水杨酸(SA)对植物光合特性的影响,以黄瓜品种‘津研四号’幼苗为材料,通过沙培试验,研究了外源SA对夜间5℃低温胁迫后常温(25℃)恢复中黄瓜幼苗叶绿素含量、光合速率、叶绿素荧光参数、气体交换参数等的影响。结果显示:(1)与喷施清水处理相比,外源SA处理显著促进了夜间低温胁迫后的常温(25℃)恢复效果,显著提高了恢复速度和水平,表现在黄瓜幼苗叶绿素含量、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)显著升高,黄瓜幼苗净光合速率在恢复6h时达到对照水平的82.18%。(2)外源SA还明显加快了恢复过程中黄瓜幼苗叶片最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)及非循环电子传递速率(ETR)的恢复,提高了非光化学猝灭系数(NPQ)值,增强了幼苗自身光保护能力。(3)外源SA也促进了黄瓜幼苗叶片表观量子效率(AQY)和羧化效率(CE)的恢复,它们在恢复2d时分别达到对照水平的92.59%和90.62%。研究表明,在夜间低温胁迫后的常温恢复过程中,外源SA可有效地促进黄瓜幼苗光合作用的恢复,增强其对低温环境的适应能力。     

外源6-BA对低温胁迫下茄子幼苗光合作用、叶绿素荧光参数及光能分配的影响

本文研究了外源6-BA对低温胁迫下茄子幼苗光合作用、叶绿素荧光参数和能量分配的影响。结果表明,外源6．BA显著增加了低温胁迫下茄子叶绿素含量、净光合速率（Pn）、蒸腾速率（t）、气孔导度（Gs）和胞间CO2浓度（c1）;同时外源6-BA明显提高了低温胁迫下茄子幼苗叶片的PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）、PSⅡ潜在活性（R／Fo）、PSII天线转化效率（FvFm）、实际光化学效率（φpsⅡ）、光化学猝灭系数（g,）和光化学反应能量（P）,降低了非光化学猝灭系数（NPQ）、天线热耗散能量（D）,对非光化学反应耗散能量（E）无明显影响。表明外源6-BA处理通过促进低温胁迫下茄子幼苗光合作用,提高光合电子传递效率,从而保护光合系统,降低低温胁迫对植物的损伤。     

NaCl胁迫增强杂交酸模(Rumex K-1)幼苗叶片的米勒过氧化反应

200 mmol/L NaCl胁迫对杂交酸模(Rumex K-1)幼苗叶片光系统Ⅱ最大光化学效率(Fy/Fm)没有影响,但是显著降低了光合速率和气孔导度,导致细胞间隙CO2浓度和叶绿素含量增加.同时,盐胁迫引起活性氧清除关键酶超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性上升.在光合作用诱导过程中,无论是对照叶片还是盐胁迫叶片,米勒过氧化反应均维持一部分光合电子流.光合作用达到稳定状态后,盐胁迫叶片仍能够通过米勒过氧化反应维持部分光合电子流.强光下,低氧(2%)抑制米勒过氧化反应对对照叶片光抑制程度没有明显影响,而显著增加盐胁迫叶片的光抑制程度.据上述结果推测:盐胁迫下米勒过氧化反应的增强有助于消耗过剩的激发电子,从而降低强光下杂交酸模幼苗叶片的光抑制程度.