高温下花红苋和绿叶苋叶片生理特性变化的比较

40℃连续6 d处理苋菜(Amaranthus tricolor)两个栽培品种花红苋和绿叶苋,探讨热胁迫下它们生理特性的改变.结果表明:与绿叶苋相比,高温下花红苋叶中可溶性糖和脯氨酸含量明显增加,PPO(多酚氧化酶)和POD(过氧化物酶)活性增强,苋菜红素显著积累.绿叶苋对高温表现敏感,苋菜红素含量在处理2 d后明显降低,膜脂过氧化产物丙二醛和质膜透性均高于花红苋,叶片呈现较明显的氧化漂白症状.与常温对照相比,高温下两种苋菜的总酚含量变化不大.热胁迫下花红苋积累较多的苋菜红素和渗透调节物质,酶活性提高,可能是其对高温逆境具有较好耐受能力的生理基础.     

人工高温下苋菜叶的抗热特征和光合性能

研究了连续6昼夜人工热胁迫(40℃/35℃)对苋菜(Amaranthus tricolor)两个栽培品种绿叶苋和花红苋叶片的组织结构、苋菜红素和热稳定蛋白含量及光合特性的影响。结果表明:6昼夜高温胁迫后,花红苋叶中苋菜红素大量积累,第6天时的含量是绿叶苋的1.81倍。苋菜红素在花红苋叶片下表皮、维管束细胞和上表皮中积累,但绿叶苋则不明显。花红苋栅栏组织结构正常,但绿叶苋出现部分断裂,叶绿体受损较为严重。花红苋叶片的叶绿素和类胡萝卜素含量降幅较绿叶苋低,热稳定蛋白含量轻微上升,其光补偿点和饱和光强比绿叶苋明显滞后。高温胁迫6 d后,绿叶苋的光合速率、胞间CO2浓度和气孔导度等光合参数均显著低于花红苋(P<0.01)。可见,高温下苋菜红素在组织或细胞中的积累与花红苋的耐热性密切相关,较好地维持了花红苋叶片相对稳定的光合性能。     

施肥对两种苋菜吸收积累镉的影响

通过盆栽试验,研究了生长在5 mg/kg镉(Cd)污染土壤中的两种苋菜(红苋(Amaranthus Paniculatus L.)和绿苋(Amaranthus Paniculatus L.))在3种施肥处理下(N、NP和NPK)的生长状况和对Cd的吸收积累情况。结果表明,两种苋菜能够在污染土壤中正常生长,各器官中叶Cd含量最高,范围为124.1—225.9 mg/kg;根中次之,范围为57.1—100.6 mg/kg;茎中最低,范围为56.2—87.6 mg/kg;富集系数高达22.4—40.2。施加N,NP,NPK肥对两种苋菜器官中的Cd含量和生物量有显著影响。其中,施加NPK肥使红苋和绿苋的生物量分别达到不施肥(对照)处理的3.5和3.2倍,单株提取Cd的总量是对照3.2和5.0倍。综上表明,两种苋菜(红苋和绿苋)具有生物量大、易栽培、施加NPK肥能够大幅增加生物量的同时不减少器官对Cd的吸收等优点,作为Cd污染土壤的修复植物有巨大应用前景。     

苋菜的叶绿素和花青素含量的变化

苋菜(Amaranthus spp.)在外观上的特点是叶色多样性。人们常以其叶色的不同而分为青叶苋、红叶苋、紫叶苋、花叶苋等。一般认为叶色的表现,主要由于叶组织中叶绿素及花青素含量的多寡及其相互比例的大小造成。在蔬菜作物叶绿素与花青素、胡萝卜素、茄红素等含量的分析中以菠菜、黄瓜、蕃茄等较多,而对苋菜叶色分析的报道则很少。为此,本文作了如下的分析。     

高温胁迫下苋菜的叶绿素荧光特性

为了探明高温胁迫对苋菜(Amaranthus tricolor L.)光合过程的影响,用不同温度(25、30、35、40、45℃)处理苋菜植株1h后,随即测定了其叶绿素荧光动力学参数和快速光响应曲线特征参数的变化.结果表明:40℃以上高温胁迫下,苋菜叶片的光系统Ⅱ(PSⅡ)潜在光化学效率(Fv/Fo)、最大光化学效率(Fv/Fm)下降;最大荧光(Fm)、光合电子传递速率(ETR)、PSⅡ实际光化学效率(Yield)、光化学淬灭系数(qP)也均有所下降;而初始荧光(F.)和非光化学淬灭系数(NPQ)在40℃以上高温胁迫下显著上升.叶绿素荧光快速光响应曲线测定结果表明,初始斜率α、最大相对电子传递速率ETRmax和半饱和光强Ik在40℃以上高温胁迫下有所下降.研究表明,40℃以上高温胁迫对苋菜的光能的吸收、转换、光合电子传递和强光耐受能力等均有一定的影响.     

高温胁迫对筛豆龟蝽成虫抗氧化能力的影响

为探索筛豆龟蝽Megacopta cribraria (Fabricius)对高温的耐受性及其体内抗氧化系统对极端高温胁迫的响应机制.以25℃为对照温度,经高温37℃、40℃、43℃和46℃胁迫处理4h后,测定筛豆龟蝽成虫存活率及其体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)的活性以及总抗氧化(T-AOC)能力和丙二醛(MDA)含量的变化.在37℃～46℃高温胁迫下,筛豆龟蝽成虫存活率与对照无显著差异,其体内SOD和CAT活性较对照组均显著增加,其中,SOD活性在37℃最高,随着温度进一步升高,其活性有所下降,但仍显著高于对照.CAT一直保持较高活性,随着处理温度的升高CAT活性呈逐渐升高趋势,在极端高温46℃时其活性最高.POD活性在37℃～ 40℃显著高于对照,43℃和46℃处理与对照无显著差异.T-AOC活性在各处理温度下均显著高于对照,且随着处理温度的升高T-AOC活性呈先升高后降低趋势.各处理MDA含量与对照无显著差异.筛豆龟蝽体内3种抗氧化酶的活力、总抗氧化能力和MDA在适应高温胁迫过程中发挥了重要作用.     

镉胁迫下绿豆和箭舌豌豆幼苗的抗氧化反应

采用溶液培养法对Cd2 胁迫下绿豆和箭舌豌豆幼苗叶组织内的抗氧化酶活性、活性氧和丙二醛(MDA)含量以及细胞电解质泄漏率的变化进行了研究。结果显示,随着Cd2 胁迫浓度的增加和胁迫时间的延长,2种作物叶组织内的MDA含量和细胞电解质泄漏率明显增加;在胁迫期间,二者的过氧化氢(H2O2)和超氧阴离子(O2.-)的含量以及过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、超氧化物歧化酶(SOD)活性呈先升高并在不同的时间达到高峰后再下降的趋势。与箭舌豌豆相比,Cd2 胁迫下的绿豆幼苗叶组织的MDA含量、电解质泄漏率及H2O2和O2.-的积累量较高,CAT、SOD和APX的活性较低。研究表明,Cd2 胁迫下箭舌豌豆的抗氧化能力高于绿豆的抗氧化能力。     

Drought may be beneficial to the competitive advantage of Amaranthus spinosus

干旱利于刺苋的竞争优势 干旱可以影响入侵植物的生长和土壤酶活性。因此,非常有必要评估干旱背景下入侵植物的竞争优势以及入侵植物和干旱对土壤酶活性的影响。本研究旨在分析干旱背景下起源于热带美洲的入侵植物刺苋(Amaranthus spinosus)与本地植物苋菜(Amaranthus tricolor)共存时的竞争优势和土壤酶活性。通过栽植实验进行刺苋与苋菜的竞争共栽培,并进行不同水平的干旱处理,即：(i)对照;(ii)轻度干旱;(iii)重度干旱。实验结束后测定两种苋属植物的功能性状、渗透调节、抗氧化酶活性以及土壤pH、电导率、土壤微生物生物量碳含量和土壤酶活性。干旱背景下,刺苋的相对竞争强度和相对优势度均高于苋菜。因此,干旱利于刺苋的竞争优势。干旱背景下,刺苋的土壤水溶性盐含量和蔗糖水解能力均大于苋菜。而较高的土壤水溶性盐含量和蔗糖水解能力利于刺苋对养分的获取和利用。     

砷胁迫下不同砷富集能力植物内源生长素与抗氧化酶的关系

采用室内土培法,研究了砷胁迫(0,50,100和200 mg/kg)对凤尾蕨属中砷超富集植物大叶井口边草(Pteris cretica var.nervosa)和非砷超富集植物剑叶凤尾蕨(Pteris ensiformis)生物量、株高、叶片内源3-吲哚乙酸(IAA)含量、IAA氧化酶(IAAO)活性、砷含量、抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD、过氧化物酶POD、过氧化氢酶CAT)活性以及细胞膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量的影响,并用逐步回归法分析了IAA含量与砷含量、抗氧化酶活性、MDA含量之间的关系。此外,研究了100 mg/kg砷处理下IAA、IAAO、3种抗氧化酶和MDA的时间动态。结果表明,与对照(不加砷)相比,加砷处理下大叶井口边草的株高和生物量未出现显著变化,但剑叶凤尾蕨在中、高浓度砷胁迫下则显著降低;中、高浓度砷胁迫均使2种植物叶片含砷量、IAA含量显著增加和IAAO活性显著下降,但这种改变在大叶井口边草中更为显著;加砷处理使大叶井口边草叶片3种抗氧化酶活性维持或增加,剑叶凤尾蕨中SOD和CAT活性虽能维持,但POD活性则显著下降,说明砷胁迫下大叶井口边草具有更强的抗氧化能力。逐步回归分析结果显示,2种植物叶片IAA含量均与砷含量成显著正相关,但在大叶井口边草中,IAA含量还与CAT活性成显著负相关。时间动态研究表明,第13天,大叶井口边草具有最高的IAA含量、最低的IAAO活性以及最低的CAT活性,而剑叶凤尾蕨中的变化规律则不明显。因此,叶片保持较高的IAA含量、较低的IAAO和CAT活性有助于大叶井口边草超量富集砷。     

土壤干旱对观赏植物活性氧产生和抗氧化酶活性的影响

采用盆栽试验方法,考察自然干旱-复水处理下观赏植物红叶石楠、金叶女贞、小叶黄杨和大叶黄杨叶片超氧阴离子自由基(O-·2)产生速率、丙二醛(MDA)含量以及保护酶(SOD、POD、CAT)活性的变化,研究各种植物在干旱条件下的活性氧产生与酶促清除过程以及复水后的恢复情况差异,以揭示植物在逆境条件下的适应策略。结果表明:(1)自然干旱过程中,红叶石楠叶片O-·2生成速率呈先降低,之后明显升高,而小叶黄杨、金叶女贞、大叶黄杨均先升后降。(2)干旱提高了4种植物的MDA含量,但金叶女贞和大叶黄杨的MDA含量变化较小。(3)干旱下4种植物叶片的SOD活性增强,它们的POD活性变化不同,而CAT活性均先升高后下降。(4)复水后,4种植物O-·2产生速率和MDA含量均降低;小叶黄杨、金叶女贞、大叶黄杨SOD活性上升,而红叶石楠SOD活性下降;红叶石楠、金叶女贞、大叶黄杨CAT活性下降,而小叶黄杨则上升;红叶石楠、小叶黄杨、大叶黄杨POD活性下降,而金叶女贞却上升。研究表明,不同植物对活性氧的清除途径不同;隶属函数法分析表明4种观赏植物在干旱胁迫初期的综合抗旱性表现依次为:小叶黄杨金叶女贞大叶黄杨红叶石楠。