植物中氨基酸的生理作用

氨基酸是一类带有氨基(—NH_2)或亚氨基(—NH)的有机酸的总称,是细胞的重要组成部分,在植物生命活动中担负着各种生理作用。近年来,在研究氨基酸对植物生长发育的影响方面取得了一些进展。水分生理中的作用植物在干旱胁迫下可通过渗透调节作用来维持细胞一定的含水量和膨压势,从而维持细胞的正常功能。当水势下降时要保持膨压不变,     

土壤水分胁迫对拉瑞尔小枝水分参数的影响

采用压力室法在土壤水势为-0.021、-0.121、-0.698、-0.968 MPa 4种情况下对大田种植的1年生Larrea tridentata的小枝水势进行测定,并绘制PV曲线,通过PV曲线求解各水分参数,用以判定土壤水分胁迫对L.tridentata生理特性的影响。研究结果表明:供水良好的情况下,L.tridentata水势日变化呈双峰曲线,随着土壤水分含量的减少,峰值逐渐变得不明显。在土壤水分胁迫条件下,L.tridentata有一定的渗透调节和保持膨压的能力,它一方面通过细胞壁弹性和拥有较高的束缚水含量来保持膨压,另一方面原生质具有较强的忍耐脱水的能力。随着土壤干旱胁迫的逐渐加重,其耐脱水能力提高,保持膨压的能力逐渐减弱。通过对其在不同土壤水分胁迫条件下渗透调节和维持膨压能力的综合评价,得出其在4种土壤水分状况下的综合抗旱指数分别为0.25、0.17、0.933、0.657,说明随着土壤水分含量的逐渐减少,L.tridentata能逐渐提高自身抵御干旱的能力以适应干旱;通过抗旱模型的判定得出L.tridentata属于高水势延迟脱水型耐旱树种。     

极端干旱条件下多年生植物水分关系参数变化特性

通过对生长在塔克拉玛干沙漠南缘极端干旱区野外生境条件下的4种多年生植物胡杨、柽柳、沙拐枣和骆驼刺的主要水分关系参数(P100为膨压最大时的渗透势;P0为膨压为零时的渗透势;emax为最大细胞弹性模量;RWCa为细胞在质壁分离点时的相对含水量)在植物生长周期内的变化特征进行了分析,结合对植物清晨水势和土壤含水率变化的系统进行测定。结果表明:4种植物在低水势下保持膨压能力大小的排序为柽柳>胡杨>骆驼刺>沙拐枣。4种植物应对水分胁迫的共同反应是在细胞出现质壁分离时,保持高的体内含水量;在耐旱机理上,沙拐枣和骆驼刺属于高水势延迟脱水类型,胡杨和柽柳属于低水势忍耐脱水类型;在植物生长期内,4种植物清晨水势的变化特征是,骆驼刺的清晨水势值最高,沙拐枣和胡杨的清晨水势值的季节变化较为稳定,柽柳的清晨水势值最低;植物清晨水势的变化趋势同其水分关系参数的变化特性基本一致;4种植物没有受到严重的水分胁迫,灌溉对植物水分关系参数变化的影响不显著;植物处并利用地下水来满足其生存和生长需求,维持地下水位的基本稳定,是保证多年生植物恢复重建的重要前提。     

4种沙生灌木幼苗PV曲线水分参数对干旱胁迫的响应

以柠条、沙木蓼、杨柴和花棒4种沙生灌木幼苗为材料,采用盆栽法在适宜水分、中度干旱和重度干旱(田间持水量的75%、50%和35%)3种土壤水分条件下,应用PV技术测定了它们在膨压为0时的渗透势(ψstlp)、相对水含量(RWCtlp)和相对渗透水含量(ROWCtlp),以及饱和含水时的渗透势(ψssat)、束缚水含量(Va)、膨压随叶水势下降而降低的速率b值和组织细胞总体弹性模量(ε′)等水分参数,并用隶属函数值法对4种苗木在干旱下保持膨压的能力进行了综合评价.结果显示:与适宜水分条件下相比较,除花棒幼苗在中度及重度干旱下ψssat值、柠条苗在中度干旱下ψssat和ψstlp差值和在中度及重度干旱下Va值、沙木蓼苗在中度干旱下ε′和RWCtlp值均变化很小以外,4种苗木其它水分参数在不同程度干旱胁迫下均有较明显的变化,且其变化幅度随干旱胁迫的加剧而增加,从而使苗木保持膨压及吸水保水的能力较适宜水分下明显增强;苗木保持膨压能力的综合评价结果为:中度干旱下柠条>花棒>杨柴>沙木蓼,重度干旱下柠条>花棒>沙木蓼>杨柴.研究表明,柠条幼苗对干旱胁迫具有极强的渗透调节适应性.     

植物的渗透调节与其它生理过程的关系及其在作物改良中的应用

水分胁迫下,植物细胞中溶质主动积累,渗透势降低,从而产生渗透调节（oxmoticadjustment,OA）现象。渗透调节的主要功能在于维持膨压,继而影响其它一些生理生化过程[30,41]。本文讨论植物在水分胁迫下产生渗透调节的生理基础,渗透调节的意义及其在作物改良中的应用前景。互渗透调节的意义1．互渗透调节与抗旱性的关系在水分胁迫下,小麦的渗调能力与抗旱性成正相关。这是Morgan在1977年的试验结果。Flower等‘”‘也观察到抗旱的高粱品种比不抗旱品种能在更低的叶水势下使膨压得到维持。从理论上讲,渗调能力高有利于植物抗旱,但由…     

NaCl对渗透胁迫下三角叶滨藜光合作用和水分状况的调节

以溶液培养的三角叶滨藜(Atriplex triangularis)为材料, 测定分析了在PEG诱导的渗透胁迫条件下, 适量的NaCl对其光合作用和水分吸收的影响, 以探讨环境溶液中NaCl对植物适应干旱的影响。结果表明, PEG诱导的渗透胁迫导致三角叶滨藜植株吸水困难、叶绿素含量降低、光合系统受损、生长受抑制、生物量减少; 而在PEG渗透胁迫的处理液中添加10–40 mmol·L^–1NaCl可以明显降低植株水势和叶片渗透势, 维持较高的细胞膨压, 减缓PEG渗透胁迫对光合系统的破坏作用, 保证相对较高的光合速率和生长速度, 从而有效增强了三角叶滨藜对渗透胁迫的适应能力。     

土壤干旱对沙棘苗木生长及水分利用的影响

研究了土壤干旱条件下盆栽沙棘苗木生长、光合和水分关系的变化。结果表明,同样环境条件下,蒸腾速率随干旱胁迫程度加重而降低,而蒸腾日进程差异不大,均为单峰曲线,峰值出现在11：00;轻、中度干旱胁迫下沙棘叶含水量、水势、渗透势、膨压下降幅度较小,光合速率、侧枝生长速率保持在较高水平,能维持基本的生长量,表现出耐旱植物的生理特征;重度干旱胁迫使上述指标下降较显著,且长时间胁迫后,33．3％沙棘幼苗死亡。     

介绍一种质壁分离法测定植物细胞基态渗透浓度的新方法

我们于1985年9月开始与美国明尼苏达大学园艺系教授E.J.Stadelmann合作,共同开展抗性生理的研究。在合作过程中,E.J.Stadelmann教授传授了一系列实验技术和方法。我们认为其中质壁分离法测定植物的基态渗透浓度的方法在研究抗性生理中有较高的实用价值。现介绍给大家参考。作为植物抗旱和抗盐的一种机制,渗透调节越来越引起人们的重视。在干旱或盐渍化条件下,由于外界水势降低,作物吸水困难而导致萎蔫,影响正常的生理活动。但是植物可以通过代谢活动主动吸     

季节性干旱胁迫对石灰山三种常绿优势树种的水分和光合生理的影响

以西双版纳地区石灰山季节雨林三种优势常绿树种油朴(Celtis wightii)、尖叶闭花木(Cleistanthus sumatranus)和轮叶戟(Lasiococca comberi var.pseudoverticillata)为材料,研究了季节性干旱对树木枝条水分传导、最大光合速率(Amax)和渗透调节相关的叶片的生理生态特征等的影响.结果表明,与雨季相比三种植物的叶片凌晨水势在旱季都有显著的降低,说明该生境的植物在旱季遭受较为严重的土壤干旱胁迫.除油朴的枝条边材比导率(Ks)在旱季和雨季没有显著性差异外,尖叶闭花木和轮叶戟的Ks在旱季都有显著的降低;而枝条的叶比导率(Kl)三树种在两个季节间均无显著变化.Kl在旱季没有显著性降低,可能是常绿树种在旱季通过脱落部分叶片以调整其水力结构来保持较高的单位叶面积的水分供应.在旱季三树种Amax都有显著减小.Ks和Kl都和Amax呈正相关关系,说明了枝条木质部的水分传导对叶片光合作用有较直接的影响.三树种叶片膨压丧失点的水势和饱和渗透势在旱季也均显著降低,表明三树种都通过较强的渗透调节来适应季节性的干旱.与同一生境中两种常见落叶树种相比较,三树种木质部导管抵抗空穴化的能力较强,能在较低的木质部水势下保持其水分传导,以在旱季仍能维持叶片较为正常的生理功能.这些结果初步揭示了石灰山常绿优势树种通过水力结构的调整和渗透调节等来适应季节性干旱的策略.     

水分胁迫下不同抗旱类型品种对氮素营养反应的比较研究

实验结果表明,小麦受到水分胁迫时,游离脯氨酸大量积累,胁迫缓慢加重时,渗透调节能力增强,适当的氮素营养,可增强渗透调节作用,有助于干旱下维持膨压,提高NR酶活性和净光合速率。水地型品种对水分和氮素营养都较敏感,叶片水势、饱和渗透势、NR酶活性、游离脯氨酸含量的变化都较旱地型品种大,旱地型品种在受旱时水分状况较稳定,生理代谢变化幅度较小,但两类旱地品种对氮素营养的反应不同。旱肥型较旱薄型敏感。水分胁迫下,水地型品种渗透势下降较多,渗透调节幅度较大,是对逆境更敏感或实际受到的胁迫较重的表现。     

塔干南缘骆驼刺植被水分关系的研究

对塔克拉玛干沙漠———绿洲过渡带骆驼刺 (AlhagisparsifoliaShap .)水分关系的研究表明 :骆驼刺在夏季保持了正的膨压 ,一直较高较稳定的清晨水势说明植物水分恢复状况良好 ,植物得到了较好的水分供应 ;在 7月 ,干旱胁迫造成的水分亏缺并未影响植株正常的蒸腾作用 ,因而干旱引起的水分胁迫并未威胁到植被的存在。骆驼刺对干旱胁迫的水分生理适应主要体现在叶水平上 ,表现为饱和枝条的渗透势 (Πo)和膨压消失点的渗透势 (Πp)的差值 (ΔΠ)和相对含水量 (RWC)在膨压消失点间更大的变化、渗透调节的产生、较高较稳定的饱和枝条水分与干物质之比 (WCsat)和膨压消失点的相对含水量 (RWCp) ,以及较低的共质体水在总水分中的相对含量 (RWCsym)。但形态学上的特征 ,主要表现为深而发达的根系和蒸腾面积的减少 ,才是骆驼刺适应极端干旱环境的主要途径。非定期的夏季一次性灌溉对地下水位很低地区的骆驼刺植被水分状况的恢复没有帮助。     

塔干南缘骆驼刺植被水分关系的研究

对塔克拉玛干沙漠--绿洲过渡带骆驼刺(Alhagi sparsifolia Shap.)水分关系的研究表明:骆驼刺在夏季保持了正的膨压,一直较高较稳定的清晨水势说明植物水分恢复状况良好,植物得到了较好的水分供应;在7月,干旱胁迫造成的水分亏缺并未影响植株正常的蒸腾作用,因而干旱引起的水分胁迫并未威胁到植被的存在.骆驼刺对干旱胁迫的水分生理适应主要体现在叶水平上,表现为饱和枝条的渗透势(Πo)和膨压消失点的渗透势(Πp)的差值(ΔΠ)和相对含水量(RWC)在膨压消失点间更大的变化、渗透调节的产生、较高较稳定的饱和枝条水分与干物质之比(WCsat)和膨压消失点的相对含水量(RWCp),以及较低的共质体水在总水分中的相对含量(RWCsym).但形态学上的特征,主要表现为深而发达的根系和蒸腾面积的减少,才是骆驼刺适应极端干旱环境的主要途径.非定期的夏季一次性灌溉对地下水位很低地区的骆驼刺植被水分状况的恢复没有帮助.     

高粱苗对干旱的反应和调节适应能力

本实验在人工气候室的人工光照室内进行。利用不同低渗透势的培养液模拟土壤干旱条件,观察较抗旱的高粱品种“晋杂5号”在此条件下的生长、生理和代谢的变化。实验表明植株水势、脯氨酸量,总游离氨态氮量在外界渗透势为–2.5巴时就会发生显著变化,鲜重和相对透性在–5.0巴时开始发生显著变化;而干重则在–10.0巴时才发生明显变化。对于干旱的变化敏感性顺序为水势、脯氨酸量,总游离氨态氮量>相对透性、鲜重>干重。表明干旱首先引起植物水分状况和某些代谢过程的变化,最后才是干物质的积累。“晋杂5号”幼苗在干旱条件下具有一定的调节适应能力,表现在渐进干旱处理时受到的抑制小于同样程度的突然干旱处理。另外,在一定的干旱范围内随时间延长,生长、生理代谢变化,有趋于缓和或恢复的趋势。本文分析并讨论了脯氨酸含量的对数(log PRO),相对透性的对数(log RP),鲜重和干重的日相对生长率(RGR)和植株水势(φ)之间的关系。     

水分胁迫对毛白杨杂种无性系苗木维持膨压和渗透调节能力的影响

在不同土壤干旱胁迫条件下,应用ＰＶ技术测定了６个毛白杨双杂交速生无性系多项水分参数的变化,并对各无性系渗透调节和维持膨压能力进行了综合评定。结果表明,随着土壤干旱胁迫的发展,各无性系均有一定的提高渗透调节和维持膨压能力,但不同无性系存在显著差异,Ｂ４３２和Ｂ４３０在各水分胁迫程度均表现较好,Ｂ４２９、Ｂ４３３和Ｂ４１４表现一般,亲本毛白杨表现最差。     

荒漠植物蒙古扁桃水分生理特征

蒙古扁桃(Prunus mongolica)是荒漠区和荒漠草原的水土保持植物和景观植物,是蒙古高原古老残遗植物,对其深入研究对于了解蒙古高原植被演替以及对当地生态环境的稳定和恢复有着重要意义。该实验采用PV技术和自然脱水法探讨了蒙古扁桃的水分生理特性。结果表明:在自然状态下,蒙古扁桃幼苗叶片的相对含水量为69%,饱和含水量为117%,临界饱和亏为48%,水势为-0.85 MPa。经 5% PEG-Hoagland (-0.46 MPa)干旱胁迫处理3 d后,其相对含水量、临界含水量和水势分别下降到48%、39%和 -1.97 MPa,而饱和含水量和束缚水与自由水比值分别增加到187%和11.94。对失水率分析的结果表明:在正常水分状态下,蒙古扁桃幼苗经102 h自然脱水后失水达到平衡,而经过干旱胁迫处理3 d后,其失水率曲线斜率变小,失水过程明显减缓,失水最终达到平衡的时间延长到152 h,其保水能力显著提高。将旱生植物蒙古扁桃的失水率曲线与中旱生植物长柄扁桃(P. pedunculata)的失水率曲线相比较发现,蒙古扁桃的耐脱水能力明显强于中旱生植物长柄扁桃。PV曲线(Pressure-volume curve)分析结果表明: 蒙古扁桃饱和含水量渗透势(Ψπ¹⁰⁰)和零膨压渗透势 (Ψπ⁰)很低,分别为-2.49 MPa和-3.11 MPa,而Ψπ¹⁰⁰和Ψπ⁰差值较大(0.62 MPa),表明其维持膨压的能力很强。其细胞壁弹性模量值低(4.18 MPa)进一步表明,蒙古扁桃具有很强的膨压调节能力。蒙古扁桃幼苗失去膨压时的渗透含水量(ROWC^tlp)为80%,这是其细胞壁特性所决定的渗透调节能力的基础。蒙古扁桃质外体含水量(AWC, %)较高(79%),因而具有较高的束缚水与自由水比值(7.76),这是其耐脱水性的生理基础。总之,蒙古扁桃叶水势、渗透势低有利于其根部对深层土壤水分的吸收,而较高的束缚水与自由水比值及较低的细胞壁弹性模量是其耐脱水的生理基础。     

咸水浇灌后持续干旱条件下棉花生长及光合作用的变化

用咸水(不同浓度的NaCl溶液)浇灌盆栽棉花植株,随后进行持续干旱处理.测定干旱处理期间棉花的生长情况、光合速率、叶绿素荧光等参数的变化,并对植株的相对含水量、水势、渗透势等水分状况和Na⁺、K⁺含量进行分析,探索环境Na⁺在棉花适应干旱胁迫中的作用.结果表明: 干旱可以明显抑制植株的生长,降低叶片的净光合速率;用25～100 mmol·L^-1NaCl溶液浇灌后进行持续干旱处理的棉花植株,其株高、生物量、净光合速率和F_v/F_m值均明显高于用水浇灌后进行持续干旱处理的植株.同时,前者的土壤和叶片相对含水量、细胞膨压、Na⁺含量也明显高于后者,但植株水势和组织渗透势则显著低于后者,且组织渗透势的降低与Na⁺含量具有显著相关性.上述结果说明,土壤适量Na⁺的存在能够提高土壤和植株的保水力、增加棉花对Na⁺的吸收和积累、降低组织渗透势,从而增强植株吸水力、保持较高的细胞膨压,维持相对较高的光合速率和生长速度.土壤中存在一定浓度的NaCl可以有效缓解干旱对棉花的不利影响.     

美国海滨桤木和薄叶桤木水分生理特性的比较

采取盆栽、人工控水的方式, 研究并比较了美国本土海滨桤木(Alnus maritima)和薄叶桤木(A. incana)的气孔导度(G_s)、叶片水势(ψ_leaf)以及渗透调节能力对土壤水分条件的响应, 以探讨引起两种桤木生态分布差异巨大的生理生态原因。结果表明: 1)正常水分条件下, 海滨桤木的G_s低于薄叶桤木, 其与大气温度、相对湿度和水蒸气亏缺等气象因子的相关性低于薄叶桤木; 干旱胁迫下, 海滨桤木的G_s对其自身ψ_leaf下降信号的敏感度低于薄叶桤木; 复水后, 其G_s恢复更为缓慢。2)正常水分条件下, 海滨桤木的ψ_leaf高于薄叶桤木, 且引起气孔关闭的ψ_leaf临界值较高; 干旱胁迫下, 海滨桤木的ψ_leaf下降幅度高于薄叶桤木。3)正常水分条件下, 海滨桤木和薄叶桤木的渗透调节能力无显著差异; 干旱胁迫下, 尽管两种桤木均表现出饱和状态渗透势(ψ_s^sat)下降、膨压与水势关系的最大变化率降低、初始失膨点渗透势(ψ_s^tlp)增加、细胞渗透调节能力范围(ψ_s^sat-ψ_s^tlp, Dψ_s)减小的趋势, 但与薄叶桤木相比, 海滨桤木的ψ_s^tlp较高, Dψ_s较小。从以上生理生态指标可以看出, 较高的叶片水势、较低的气孔调节能力、干旱下较低的渗透调节能力是造成海滨桤木分布范围狭小的重要原因。     

植物甜菜碱合成酶的分子生物学和基因工程

甜菜碱是一种非毒性的渗透调节剂。多种高等植物在盐碱或缺水的环境下在细胞中积累甜菜碱 ,以维持细胞的正常膨压。甜菜碱的积累使得许多代谢中的重要酶类在渗透胁迫下能保持活性。在植物中甜菜碱由胆碱经两步氧化得到 ,催化第一步反应的酶是胆碱单加氧酶 (CMO) ,催化第二步反应的酶是甜菜碱醛脱氢酶 (BADH)。本文综述了这两种酶的分子生物学及基因工程研究的最新进展 ,讨论了其基因工程研究的意义。     

干旱条件下各生育期大豆膨压维持方式的研究（简报）

干旱条件下,大豆膨压维持有渗透调节和弹性调节两种方式,用Ｐ－Ｖ－曲线分析的方法观察到抗旱性强的品种在各个生育期弹性调节能力强,抗旱性差的则弱。     

地下水埋深对幼龄梭梭功能性状的影响

地下水是干旱荒漠区潜水灌丛植物的重要水分来源,为认识地下水埋深对潜水植物功能性状的影响,利用蒸渗仪群配备的全自动补水仪设置两组地下水埋深(2和3.5 m),测定幼龄梭梭生长季同化枝水力性状、气体交换特征和根系形态参数.结果表明:与地下水埋深2 m相比,地下水埋深3.5 m处理幼龄梭梭黎明前同化枝水势、饱和膨压渗透势和根...