耐旱杂草稻幼苗光合系统对干旱胁迫的响应

干旱胁迫是影响水稻生产最重要的非生物胁迫因子之一。杂草稻具有较强的抗非生物胁迫的能力,是栽培稻遗传改良的重要种质资源。以1份耐旱杂草稻HEB07-2、1份普通杂草稻WR04-6和栽培稻巴西陆稻(iapar9)和越富(yuefu)为材料,研究了杂草稻和栽培稻光合系统、叶温及水分利用效率对干旱胁迫的响应差异。结果表明:PEG模拟干旱胁迫72 h后,旱敏感品种越富总叶绿素含量显著降低,而杂草稻HEB07-2叶绿素含量上升,WR04-6和iapar9总叶绿素含量无显著变化。干旱胁迫期间,供试材料初始荧光(Fo)上升,最大荧光(Fm)下降,旱敏感品种越富上升幅度最大,而HEB07-2的Fo和Fm上升和下降时间较其他试材晚,说明其受伤害时间延后。干旱胁迫使供试材料净光合速率、气孔导度下降,旱敏感品种越富下降幅度最大,HEB07-2最小。利用红外热像仪测定群体温度变化发现,越富和WR04-6在干旱胁迫下叶温显著上升,而HEB07-2和巴西陆稻叶温无显著变化。     

活性氧清除系统对干旱胁迫的响应机制

干旱胁迫是影响植物生长发育的主要因子,干旱引起活性氧自由基增加,使植物细胞遭受氧化胁迫．植物体通过酶促和非酶促两大保护系统清除活性氧,活性氧自由基的变化也会引起抗氧化防御系统的不同变化．同时干旱胁迫下活性氧的产生也与ABA的积累、脯氨酸的积累以及叶绿素荧光猝灭密切相关,因此了解活性氧清除系统对干旱胁迫的响应机制以及活性氧在植物生理生化过程中的作用是非常必要的。     

干旱胁迫下沙生灌木花棒的抗氧化保护响应研究

采用盆栽试验,测定了在不同土壤水分胁迫程度和胁迫时间下花棒苗抗氧化保护酶(SOD、CAT、POD、APX)活性和抗氧化物(AsA、GSH、Car)含量,并用隶属函数值法综合评价了试验条件下花棒苗的抗氧化能力。结果显示:(1)与同期适宜水分处理相比,花棒苗的抗氧化保护酶活性在中度和重度干旱胁迫30d时均显著增加;胁迫60d时,POD活性均显著降低,而其余酶活性仍增加(重度胁迫)或显著增加(中度胁迫);胁迫90d时,中度胁迫处理除APX活性持平外,其余酶活性仍显著升高,而重度胁迫处理的SOD活性持平、POD活性显著增加、CAT和APX活性均显著降低。(2)相对于同期适宜水分处理,干旱胁迫30d时,中度胁迫处理的花棒苗AsA、Car、GSH含量分别显著增加、稍有增加和显著降低,而重度胁迫的AsA显著增加,Car和GSH含量均显著降低;胁迫60d时,中度胁迫处理的AsA、Car、GSH含量分别显著增加、稍有降低和稍有提高,而重度胁迫的AsA、Car、GSH含量分别显著增加、稍有增加和显著降低;胁迫90d时,中度胁迫处理的AsA含量显著增加,Car和GSH含量均稍有提高,而重度胁迫的AsA含量稍有下降,Car和GSH含量则持平。(3)花棒苗的MDA含量在干旱胁迫过程中均比适宜水分处理增加,且中后期达到显著水平。(4)花棒苗抗氧化能力在干旱胁迫30d表现为重度干旱>中度干旱>适宜水分,胁迫60d为中度干旱>重度干旱>适宜水分,胁迫90d时为中度干旱>适宜水分>重度干旱。研究表明,花棒苗在中度干旱胁迫下能调动自身抗氧化保护酶类与抗氧化物质并提高其抗氧化能力,消除或减轻干旱诱导的活性氧毒害;重度干旱胁迫下的花棒苗在胁迫前中期亦能增强自身的抗氧化能力,但在胁迫后期因部分活性氧清除机制受到破坏而使抗氧化能力降低。     

春小麦不同发育阶段抗氧化系统对田间缓慢干旱的响应

研究了两种抗旱性不同的春小麦(Triticum aestivum L.)品种定西24(抗旱性较强)和品种8139(抗旱性较弱)不同发育阶段体内抗氧化系统对田间缓慢干旱的响应情况。结果表明,在田间自然干旱条件下,随着土壤水分含量的逐渐降低,两品种小麦叶片水势和含水量均缓慢降低,叶片色素及可溶性蛋白含量也于幼苗期显著降低,植株生长受抑。叶片抗氧化酶系统如SOD、：POD、CAT以及GSH—ASC循环中的两种关键酶APX和GR活性,均在小麦发育前期如幼苗期和拔节期显著升高而于后期下降。主要抗氧化物质ASC含量也表现出相似的变化趋势。虽然抗氧化系统在两春小麦品种不同发育阶段对田间干旱的响应行为大体相同,而且干旱较敏感品种8139各物质对干旱的响应强于干旱较耐受品种定西24,但后者减轻干旱导致的氧化损伤的效率高于前者。试验还表明,在作物的不同发育阶段,抗氧化系统对田间缓慢干旱响应的策略不同,前期如幼苗期和拔节期主要表现为积极应对,后期如抽穗期和灌浆期主要表现为被动忍耐。     

喀斯特石生穗枝赤齿藓抗氧化防御系统对干旱胁迫的响应

为科学选择石漠化环境恢复治理的植物材料和深入了解岩生植物的耐旱机制,以喀斯特石生穗枝赤齿藓(Erythrodoutium juluceum)为实验材料,研究了干旱胁迫对其抗氧化酶防御系统的影响。结果表明:超氧化酶歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性,超氧阴离子(O-2·)、丙二醛(MDA)含量呈现出先升后降的趋势;类胡萝卜素(Car)含量一直升高,质膜相对透性呈现出"抛物线"的变化趋势,可溶性蛋白含量波动变化。因此,干旱胁迫早期由于O-2·等活性氧的增加而启动活性氧清除系统进行清除,是抵御干旱的一种协同反应;后期穗枝赤齿藓依然保持较强的自由基清除能力,具有极强的耐旱能力。所以在长期的进化过程中,喀斯特石生藓类形成具有适合干旱变化的系列生理和代谢机制,通过形态上的变化来降低水分的散失,通过生理上的调整来应付环境的恶劣变化,这对于在石漠化地区揭示苔藓植物的抗逆机制,利用苔藓植物的先锋拓荒作用治理石漠化生态环境以及对退化生态系统进行人工恢复治理具有重要价值。     

濒危种四合木与其近缘种霸王水分关系参数和光合特性的比较

运用压力室-容积技术(P-V技术)对西鄂尔多斯地区特有的濒危植物四合木(Tetraena mongolica Maxim.)和生长于同一生境的近缘种霸王(Zygophyllum xanthoxylon (Bunge) Maxim.)的7个水分关系参数饱和含水量时最大渗透势(Ψ_s^sat) 、初始质壁分离时的渗透势(Ψ_s^tlp) 、初始质壁分离时渗透水相对含量(ROWC^tlp) 、初始质壁分离时的相对含水量(RWC^tlp) 、质外体水的相对含量(AWC) 、束缚水与自由水的比值(V_a / V₀),以及细胞最大弹性模量(ε^max)进行了测定,同时利用Li-6400光合作用测定系统测定了二者叶片气体交换参数的日变化,从生理生态学角度探讨了二者生存力、适应力的差异。结果表明:1)四合木的ε^max、ROWC^tlp值和RWC^tlp值均显著低于霸王,而Ψ_s^sat值Ψ_s^tlp值、AWC和V_a / V₀高于霸王。二者保持膨压的能力和方式不同,四合木表现为较小的细胞体积和较强的持水能力,主要以高的组织弹性来保持膨压,而霸王主要以增加细胞质浓度的渗透调节来维持膨压,弹性调节较弱。且四合木保持最大膨压的能力和维持最低膨压的极限渗透势低于霸王,耐旱性弱于霸王。2)自然条件下,四合木和霸王叶片的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)日进程均呈"双峰"曲线,主峰出现在11:00时,次峰出现在15:00时左右,光合作用的午间降低是由气孔导度(Gs)降低造成的。二者相比,四合木光合速率和水分利用效率(WUE)低于霸王,光合能力和对干旱环境适应能力弱于霸王。研究表明四合木在生理生态学方面的生存力、适应力弱于霸王。     

模拟干旱胁迫对枣树幼苗的抗氧化系统和渗透调节的影响

用不同浓度的PEG-6000对抗旱性不同的1年生枣树(Zizyphus jujuba)幼苗进行渗透胁迫处理后,研究了不同抗旱性品种枣树幼苗的抗氧化酶活性和渗透调节物质含量的变化.结果显示,干旱胁迫下3种枣苗叶片的相对含水量(RWC)均降低,丙二醛(MDA)含量和细胞质膜相对透性均增加.在30%PEG胁迫下除骏枣1号的SOD活性降低外,3个品种枣苗在干旱胁迫下SOD和POD活性都增加;狗头枣2号的过氧化氢酶(CAT)活性在胁迫下明显增加,而木枣1号和骏枣1号的CAT活性均随着胁迫程度的增加而逐渐下降;木枣1号和骏枣1号的APX活性随着胁迫程度的增加先增加后降低,而狗头枣2号明显增加.干旱胁迫下,除骏枣1号的脯氨酸(Pro)含量和木枣1号的可溶性糖含量在30%的胁迫水平下降低(P>0.05)外,3种干旱胁迫水平下3个品种枣苗的Pro和可溶性糖含量均增加.总之,干旱胁迫下,枣苗叶片相对含水量、抗氧化酶(SOD、POD、CAT和APX)活性、渗透调节物质Pro和可溶性糖含量均为:狗头枣2号>木枣1号>骏枣1号,而MDA含量和膜透性均为骏枣1号>木枣1号>狗头枣2号,表明3个品种的抗旱性为:狗头枣2号>木枣1号>骏枣1号,研究结果与其品种的实际抗旱性一致.     

濒危物种四合木与其近缘种霸王遗传多样性的比较研究

 采用垂直板聚丙烯酰胺凝胶电泳技术,对西鄂尔多斯高原的濒危植物四合木(Tetraena mongolica)种群和生长于同一生境的普通种霸王(Zygophyllon xanthoxylon)种群的遗传多样性和遗传分化进行了比较研究。等位酶分析表明,与其他灌木相比,两种植物均维持较高的遗传多样性。但濒危植物四合木种群遗传多样性水平低于霸王种群,多态位点百分率P分别为60％和83.3％,等位基因平均数A为1.6和2.2,平均期望杂合度He为0.245和0.392。种群间遗传分化不明显,基因分化系数Gst为0.051和0.020。这一结果说明不同类型的濒危植物具有不同的遗传含义,采取的保护措施也不尽相同。     

沙芥属植物活性氧清除系统对干旱胁迫的响应

以沙芥属植物沙芥和斧形沙芥幼苗为试材,采用盆栽控水干旱方法,分析其在不同干旱胁迫强度下根和叶的活性氧水平、抗氧化酶活性和抗氧化剂含量的变化,并利用隶属函数法和抗旱系数法综合评价沙芥和斧形沙芥的抗旱性。结果表明: （1）随着干旱胁迫程度的加剧,沙芥和斧形沙芥的根和叶中O^-·₂产生速率及·OH、H₂O₂、MDA含量总体呈逐渐升高的趋势,且干旱胁迫下沙芥比斧形沙芥产生了更多的ROS和MDA。（2）随着干旱胁迫程度的加剧,沙芥和斧形沙芥的根和叶中POD、APX、GST活性及叶中GR活性均先升高后降低,叶中的SOD活性以及根中GR、GPX活性均先降低后升高,根和叶中的CAT活性、叶中的GPX活性和根中SOD活性均逐渐升高;但根和叶中的SOD、POD、CAT活性在各干旱处理下均表现为斧形沙芥高于沙芥。（3）沙芥和斧形沙芥的根和叶中AsA含量随着干旱胁迫程度的加剧而先升高后降低,GSH含量逐渐升高,CAR含量逐渐降低,而VE含量在叶中逐渐升高,在根中却逐渐降低;但斧形沙芥比沙芥合成更多的AsA和GSH,其植物体内AsA GSH循环系统能清除更多的ROS。（4）沙芥和斧形沙芥的根和叶中总抗氧化能力（T AOC）均随着干旱加剧逐渐增强,且斧形沙芥的总抗氧化能力强于沙芥;活性氧清除系统的平均隶属度和综合抗旱系数显示,轻度干旱胁迫下沙芥抗旱性强于斧形沙芥,中度和重度干旱胁迫下斧形沙芥的抗旱性强于沙芥。研究认为,在干旱胁迫条件下,斧形沙芥根叶中ROS和MDA含量明显低于沙芥,而其大部分抗氧化酶活性和抗氧化剂含量高于沙芥,斧形沙芥植株体内抗氧化系统表现出更强的活性氧清除能力,从而表现出更强的抗旱性。     

干旱胁迫对霸王水分生理特征及细胞膜透性的影响

以2年生霸王为试验材料,用盆栽人工控制土壤水分,研究不同梯度土壤水分条件对霸王水分生理特征、丙二醛含量和细胞膜相对透性的影响.结果表明,与充足供水对照(土壤重量含水量为23%)相比,在严重干旱胁迫(土壤含水量为3%)20 d和45 d时,霸王叶水势和叶片相对含水量分别显著降低70.87%和45.54%、26.81%和12.66%;相应的叶片MDA含量和细胞膜相对透性分别显著增加33.81%和21.78%、17.51%和14.98%;严重干旱胁迫30 d使得霸王叶片保水力显著下降;同时随着土壤干旱胁迫程度的增强,霸王日蒸腾耗水量持续下降,且严重干旱胁迫处理的蒸腾耗水量日变化为水平直线型,其余处理均为单峰型.研究发现,严重干旱胁迫下随着胁迫时间的延长,霸王叶水势和叶片相对含水量有增加趋势,而叶片MDA含量和细胞膜相对透性则有减小趋势,它能够通过自身的调节机制,逐渐改善叶片水分状况,降低细胞膜伤害程度,从而适应严重干旱环境.     

四合木(Tetraena mongolica)水分参数季节变化及生境间差异

运用PV技术对5个不同生境四合木水分参数（ψs^sal、ψs^tlp、ROWC^tlp、RWC^tlp如、AWC、Va／Vo和ε^max）的季节动态（5、7、9月份）及生境间差异性进行研究。结果表明：（1）四合木水分参数ψs^sal、ψs^tlp值较低,AWC、Va／Vo值较高,体现荒漠灌木四合木较强的干旱适应性特点。（2）四合木主要水分参数ψs^sal、ψs^tlp值及ε^max表现为5月份〉7月份〉9月份,AWC、Va,Vo表现为5月份〈7月份〈9月份,四合木耐旱性随5月份、7月份、9月份递增,这种季节变化规律与植物生长发育的节律相吻合,即与物候的进程一致。（3）对5个生境四合木（低山、台地、丘陵、高平原、倾斜平原）耐旱性排序,得出倾斜平原、高平原〉丘陵〉台地〉低山,将3个月份5个不同生境四合木水分参数进行聚类。结果低山、台地、丘陵四合木为一类,高平原、倾斜平原四合木为一类。方差分析表明：3个月份ψs^sal值、ψs^tlp值和AWC值均表现为高平原、倾斜平原四合木显著低于低山、台地、丘陵四合木。不同生境四合木的渗透调节机制不同,倾斜平原和高平原的四合木其体内通过增加细胞质浓度进行渗透调节能力较强（较低的ψs^tlp值和ψs^sal）;而生境为低山、台地和丘陵四合木抗脱水能力较强（较大的AWC值）。     

H_2S对干旱胁迫下白三叶幼苗抗氧化防御能力的影响

以‘拉丁诺’白三叶(Trifolium repens cv.‘Ladino’)为试验材料,研究外源H2S处理对PEG6 000(聚乙二醇)模拟干旱胁迫下白三叶叶片相对含水量(RWC)、膜脂过氧化、活性氧成分、抗氧化酶、抗坏血酸-谷胱甘肽循环代谢和非酶抗氧化物质的影响,以揭示H_2S调控白三叶抗旱性的生理机制。结果显示:(1)0.2 mmol/L的外源NaHS(H_2S供体)能显著提高干旱胁迫下白三叶的叶片相对含水量,维持显著较低的电解质渗透率(EL)和丙二醛(MDA)含量。(2)与直接干旱胁迫相比,干旱胁迫下外源添加NaHS处理的白三叶叶片内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性显著增强,抗坏血酸-谷胱甘肽循环代谢中关键酶抗坏血酸过氧化物酶(APX)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、单脱水抗坏血酸还原酶(MDHAR)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性及其抗氧化中间产物抗坏血酸(AsA)、谷胱甘肽(GSH)含量也显著提高。(3)叶片类黄酮、总酚和原花青素的含量在一定的胁迫时间范围内亦显著增加,并伴随着活性氧成分O_2~(-·)产生速率和H_2O_2水平降低。研究认为,外源H2S能通过促进干旱胁迫下白三叶体内的多重抗氧化防御能力来提高其幼苗的抗旱性。     

中国特有植物四合木的昆虫群落与多样性特征

对中国特有植物四合木(Tetraena mongolica)植株上昆虫群落进行调查和多样性特征分析,共采得四合木上昆虫标本1935号,隶属于8目42个科(或总科)136种。包括同翅目、膜翅目、半翅目、鞘翅目、双翅目、缨翅目、直翅目和脉翅目的种类。同翅目昆虫在数量上占有绝对的优势,达67.96%。膜翅目丰富度最高,有59种;优势类群(>10%)是叶蝉,常见类群(1%～10%)包括小蜂、粒脉蜡蝉、天牛、蚂蚁、皮蝽、蚜虫和盲蝽等。调查所得昆虫群落中植食性昆虫有59种共1610只,丰富度和个体数量在群落中占有绝对的优势。其中尤以吸食类昆虫为最,其个体数量和优势度指数最大,但均匀度最低。寄生性天敌昆虫在群落中多样性最大,优势度最低,多为膜翅目种类。中性昆虫优势度指数较高。捕食性昆虫物种丰富度和个体数量较小,但多样性高,仅次于寄生性昆虫。     

二种天牛对濒危植物四合木的危害

在内蒙古西鄂尔多斯国家级自然保护区内,采用野外观察、随机抽取样方,结合解剖病害植株,对危害四合木（Tetraena mongolica Maxim）的2种天牛红缘天牛Asias halodendri（Pallas）和槐绿虎天牛Chlorophorus diadema（Motschulsky）的为害株率和为害特点进行研究。结果表明,2种天牛对四合木的危害十分严重,将成为导致四合木近期灭绝的主要威胁;在整个保护区范围内,4个地段的为害程度不同,2种天牛的分布情况也不同;2种天牛的危害特点以及对寄主造成的危害也有显著差别。     

四合木(Tetraena mongolica)分布区景观结构时空变化分析

利用3S技术,1972年航空黑白像片,1988年TM CCT磁带数据以及1995年1：10万TM影像等信息源,以斑块为最小景观结构单元,对西鄂尔多斯特有种四合木（Tetraena mongolica)的分布及其分布区的景观结构进行了研究,结果表明：（1）四合木的分布区面积约为2 754km2;(2)分布区面积及斑块平均面积都在减少,1988年实际占有1456km2,1995年为15．38km2,减少了18．1％;（3）四合木分布面积的减少在不同时空尺度上并不相同,1988－1995年间的年变化率比1972－1988年间的年变化率高5倍,空间尺度上城市工业区的年变化率比放牧分布区高。     

四合木(Tetraenamongolica)林地昆虫群落的组成、结构及多样性特征

濒危植物四合木(Tetraena mongolica)为我国特有的蒺藜科单种属落叶小灌木.对四合木林地昆虫群落进行了调查,共得昆虫标本11363号,263种.隶属于67个科(或总科)11个目.同翅目的个体数量和优势度指数最高;膜翅目的物种丰富度和多样性指数最大;双翅目的均匀度最大.数量优势类群(＞10％)为木虱和叶蝉类,常见类群(1％～10％)是象甲、小蜂、粒脉蜡蝉、拟步甲、蚂蚁、蝽科、皮蝽、盲蝽、斑翅蝗科昆虫.营养结构中植食性类群在种类和数量上占绝对优势,其中的吸食类昆虫优势度最大;天敌昆虫以寄生性类群为主,多样性最高;捕食性和中性昆虫的种类和数量相对较少,但捕食者的均匀度最高.灌木层与草本层相比,灌木层昆虫群落的物种丰富度和个体数量明显占优;优势种的优势度大.而草本层昆虫群落的多样性和均匀度高.2层整体的相似性低.膜翅目的共有种最多.     

24-表油菜素内酯对干旱胁迫下辣椒幼苗叶片抗氧化酶系统及耐旱相关基因表达的影响

报道了干旱胁迫下外源24-表油菜素内酯（EBR）对辣椒幼苗叶片H₂O₂和MDA含量,抗氧化酶活性,以及耐旱相关基因表达的影响。结果表明,0.1 μmol·L^-1 EBR处理诱导了辣椒幼苗叶片H₂O₂含量的增加,并提高了SOD、APX、CAT、DHAR、MDAR和GR活性;干旱胁迫下,EBR处理显著诱导了辣椒叶片抗氧化酶活性的增加,并抑制了H₂O₂和MDA含量的上升;EBR处理也促进了cAPX和MDAR等抗氧化酶基因的表达,以及WRKY3、WRKY6和MYB等转录因子的表达。由此认为,适宜浓度的外源EBR可能是通过信号分子H₂O₂调控辣椒叶片中WRKY和MYB等转录因子的表达以调控相关耐旱基因表达,增强细胞的抗氧化酶活性,减轻干旱造成的膜质过氧化伤害,从而增强了辣椒幼苗的耐旱性。     

叶面喷施褪黑素对干旱及复水下玉米光合特性和抗氧化系统的影响

为揭示叶面喷施外源褪黑素(MT)在干旱胁迫及复水下调控玉米的生理机制,该研究以玉米‘陕科9号’为试验材料,叶面喷施100 μmol·L^-1褪黑素,在重度干旱胁迫和复水后测定叶片相对含水量(RWC)、叶面积、地上部生物量、光合机构活性以及抗氧化酶活性等指标。结果表明：(1)外源喷施褪黑素能有效缓解干旱胁迫诱导的玉米生长发育抑制,同时显著提高干旱胁迫下玉米叶片光系统(PSⅡ和PSⅠ)有效量子产量［Y(Ⅱ)和Y(Ⅰ)］,并降低干旱胁迫下叶片PSⅠ 受体侧和供体侧限制引起的非光化学能量耗散的量子产量Y(ND)和Y(NA)。(2)喷施外源褪黑素显著增强了干旱胁迫玉米植株叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)及谷胱甘肽还原酶(GR)活性,显著降低了其丙二醛(MDA)和过氧化氢(H₂O₂)含量;同时外源褪黑激素也显著上调了其相应抗氧化酶活性相关基因的表达量。(3)复水后,干旱胁迫下经褪黑素处理的玉米植株叶片上述各参数恢复速度较单独干旱胁迫处理植株更快。研究认为,叶面喷施褪黑素有效缓解了干旱胁迫对玉米叶片的光合机构的损伤,增强了叶片抗氧化酶活性及相关基因的表达,显著降低了膜脂过氧化伤害程度,且复水后显著促进叶片生理功能的恢复,表明外源褪黑素可通过改善干旱及复水下玉米叶片光合效率和抗氧化能力,从而促进植株生长以适应干旱多变的环境。     

荒漠植物四合木(Tetraena mongolica Maxim.)EST-SSR标记的识别与开发

四合木(Tetraena mongolica Maxim.)是内蒙古东阿拉善-西鄂尔多斯地区的特有珍稀植物,为古地中海孑遗物种.自然环境恶化和人类活动干扰,使其生境发生了严重的破碎化,甚至消失.有限的分子标记限制了对该植物种质遗传多样性和生存现状的认识.本研究通过转录组测序,构建了含有119603条Unigenes的四...