干旱胁迫及复水对不同黍稷品种根系生理特性的影响

以2种抗旱性不同的黍稷品种(‘陇糜4号’和‘晋黍7号’)为试验材料,采用盆栽试验研究了苗期中度和重度干旱胁迫后拔节期复水对其根系生理特性的影响。结果显示:(1)干旱胁迫引起2个黍稷品种根系活力明显下降,根系SOD、POD活性以及MDA、脯氨酸含量明显升高,而且重度干旱胁迫处理变化幅度显著大于中度干旱胁迫。(2)复水后,2个黍稷品种根系的各项生理指标均有不同程度的恢复,且中度胁迫处理较易恢复,重度胁迫下恢复能力很弱。(3)2个黍稷品种根系各项生理指标在干旱胁迫及复水条件下变化幅度不同,干旱胁迫下抗旱性强的‘陇糜4号’根系活力下降幅度明显低于抗旱性弱的‘晋黍7号’,根系SOD活性、POD活性、MDA含量和脯氨酸含量的上升幅度明显高于‘晋黍7号’,而复水后‘陇糜4号’根系的各项生理指标的恢复能力明显强于‘晋黍7号’。研究表明,干旱胁迫及复水条件下‘陇糜4号’均表现出较高的根系活力、保护酶活性和脯氨酸含量,且MDA含量较低,从而表现出较强的抗旱性。     

干旱胁迫及复水对香樟幼树生理特性及生长的影响

通过盆栽和持续干旱处理研究了轻度干旱(持续干旱2~4d)、中度干旱(持续干旱6~8d)和重度干旱胁迫(持续干旱10~16d)及复水对香樟(Cinnamomum camphora)幼树生理特性和生长的影响,为香樟育苗、造林及合理的水分管理提供理论依据。结果显示:(1)干旱胁迫下香樟幼树地径生长量(Zd)和树高生长量(Zh)受到了抑制;轻度、中度干旱处理(土壤体积含水量从正常状态下降到7%)下叶片相对含水量(LRWC)与对照差异不显著,重度干旱处理(土壤体积含水量下降到3%)下显著低于对照。(2)轻度、中度干旱处理的超氧阴离子和过氧化氢含量与对照无显著差异,重度干旱处理较对照显著上升。(3)在活性氧酶促清除系统中,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性在轻度干旱时显著上升,而过氧化氢酶(CAT)活性在重度干旱时才显著上升,在复水48h后3种酶活性均恢复到对照水平。(4)在轻度、中度干旱处理中叶片丙二醛(MDA)含量无显著变化,而在重度干旱下显著升高,且复水48h后未见显著降低。(5)在渗透调节物质中,轻度干旱时可溶性蛋白(SP)含量开始显著升高,中度干旱时可溶性糖(SS)含量显著升高,重度干旱时脯氨酸(Pro)含量显著上升;复水48h后Pro含量显著降低,而可溶性蛋白和可溶性糖含量无显著变化。研究发现,香樟幼树在轻度干旱胁迫下能通过自身抗氧化酶系统和渗透调节物质维持正常生长,而在中度和重度干旱胁迫条件下,其水分生理状况变差,膜系统遭受伤害,酶活性受到抑制,最终导致其形态生长和地上部分生物量积累受限。     

黄连木对干旱胁迫的生理响应

研究了自然干旱条件下黄连木（Pistacia chinensis Bunge）的生理变化。结果表明,随土壤含水量的减少,叶绿素b含量、光合速率、叶片相对含水量与叶水势均下降;叶绿素a和可溶性糖含量、叶绿素a和b的比值及总叶绿素含量呈现上升的趋势;超氧化物歧化酶活性先升后降;丙二醛含量干旱胁迫前期升高,后期变化不明显;净光合速率、气孔导度和蒸腾速率随土壤含水量的减少逐步降低。气孔和可溶性糖含量都是影响黄连木光合速率的关键因子,干旱胁迫前12d光合速率主要受气孔限制,之后为非气孔限制。干旱胁迫前期渗透调节物质以可溶性糖为主,干旱胁迫较重时脯氨酸含量急剧升高,与可溶性糖同时起渗透调节作用。     

拔节期干旱和复水对春玉米物候的影响及其生理生态机制

物候不仅是气候变化的指示指标,也是作物模型的关键参数。现有研究主要关注物候变化与气候环境因子的关系,关于植物物候变化的生理生态机制研究很少。基于春玉米拔节期干旱与不同时间(抽雄期和吐丝期)复水的田间模拟试验分析表明:(1)不同时间复水均使灌浆期延长,乳熟期推迟(9d),表明物候对前期水分胁迫存在记忆。(2)干旱条件下叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)和相对叶绿素含量(SPAD)均随物候进程呈先降后升再降趋势,且均在抽雄期达到极小值;不同时间复水均使P_n、T_r和G_s在吐丝期达到极大值,而SPAD则在灌浆期达到极大值;叶水势(LWP)随干旱进程整体呈下降趋势,不同时间复水均只是减缓了其下降速度,表明LWP可用于描述物候对前期水分胁迫的记忆。(3)通径分析和决策系数分析表明,P_n是最主要的物候影响因子,而影响LWP的土壤相对湿度(RSWC)则是物候的主要控制因子,物候的变化是由P_n的累积变化引起...     

干旱胁迫及复水对浙江润楠幼苗生长与生理特性的影响

采用温室盆栽和干旱胁迫的处理方法,研究不同程度干旱处理对浙江润楠Machilus chekiangensis生长和生理特性的影响。结果表明,随着干旱胁迫时间的延长,土壤自然含水量、叶片相对含水量、植株苗高净生长量和地径净生长量均呈下降趋势,SP含量、SOD活性和叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a/b以及类胡萝卜素含量等指标总体呈先上升后下降的趋势,Pro含量和MDA含量则不断累积。复水后,干旱胁迫处理5 d的土壤自然含水量、苗高净生长量和SOD活性可恢复至对照组CK水平;干旱胁迫处理10~30 d的复水后幼苗SOD活性仍比CK高,叶片相对含水量、地径净生长量、SP含量、Pro含量基本可恢复至CK水平,MDA含量则降低,但各干旱胁迫处理的数值仍比CK高。各干旱胁迫处理的叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a/b以及类胡萝卜素含量均变小,且各指标的最大值也都变小。综上分析可知,浙江润楠具有一定的抗旱性能。     

换锦花和中国石蒜对干旱胁迫的生理响应

以2种春出叶石蒜属植物中国石蒜和换锦花为材料,通过盆栽控水试验,以适宜水分(最大持水量的75%~80%)为对照,设置干旱胁迫(最大持水量的35%~40%)处理,研究干旱胁迫对其幼苗生理生化指标的影响,以明确2种植物的耐旱特性。结果显示:(1)换锦花和中国石蒜幼苗叶片相对含水量(RWC)和叶绿素a、b含量均随着干旱胁迫时间的延长而降低。(2)换锦花可溶性糖含量和脯氨酸含量均随着干旱时间的延长表现出持续增加的趋势,而中国石蒜则表现出先升高后降低的趋势。(3)换锦花和中国石蒜幼苗叶片TBARS含量和相对电导率总体上呈增大趋势,并在干旱末期达到最大值;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均呈现出先上升后下降趋势。(4)换锦花和中国石蒜幼苗叶片净光合速率(Pn)、胞内二氧化碳浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)随着干旱胁迫时间延长均有不同程度下降。研究表明,在土壤干旱胁迫条件下,换锦花和中国石蒜幼苗叶片在水分生理、光合特性、渗透调节物质和抗氧化酶活性等方面表现出一定的差异,其中换锦花较中国石蒜表现出较强的耐旱性,且具有明显的优势。     

珍稀濒危植物堇叶紫金牛对持续干旱的生理响应

采用盆栽控水法,研究了珍稀濒危植物堇叶紫金牛(Ardisia violacea)在持续干旱条件下的生理响应。随着持续干旱时间的延长,堇叶紫金牛应对持续干旱的阶段可分为适应期、轻度干旱期、中度干旱期和重度干旱期。在适应期和轻度干旱期,堇叶紫金牛叶片游离脯氨酸和可溶性糖含量稳定在一个较低水平,可溶性蛋白质含量先下降后快速上升,细胞膜系统和抗氧化酶系统能主动进行生理调节;中度干旱期,丙二醛(MDA)含量和质膜相对透性迅速升高,细胞膜系统受损加剧,游离脯氨酸、可溶性糖含量均急剧增加,对抵御干旱起到重要的渗透调节作用。在轻度干旱期和中度干旱期,光合色素中叶绿素a和叶绿素b含量显著提高,以抵抗干旱胁迫。重度干旱期,细胞膜系统、抗氧化酶SOD、游离脯氨酸和可溶性糖含量上升,但MDA略微下降,这时可能达到植物耐受干旱的极限,不再发生膜脂过氧化作用。综上表明,堇叶紫金牛具有较强的耐旱性,RWC为49.94%是细胞膜系统、抗氧化酶系统和渗透调节物质含量变化的拐点,渗透调节和抗氧化酶系统的主动适应是其耐旱的主要机制。     

全球气候变化下干旱及复水对植物和土壤微生物的影响：进展与展望

陆地生态系统是维持人类生命活动的重要场所,为人类的生存和发展提供多种生态服务。随着全球变暖和降水格局的改变,干旱事件发生的频度和强度显著增加,严重影响了陆地生态系统的结构和功能。植物和土壤微生物作为陆地生态系统的重要组成部分,在物质循环和能量流动等方面发挥不可或缺的作用。目前,有关干旱如何影响植物和土壤微生物的研究已受到学者们的广泛关注,但大多聚焦于干旱过程,对干旱后复水过程的理解仍十分有限。此外,干旱后复水不仅可以对植物的生长起到补偿作用,而且能够调节陆地生态系统的恢复。因此,开展干旱后复水对植物和土壤微生物影响的相关研究是当前全球气候变化领域的重要生态热点。本文以植物生长、生理性状及土壤微生物为切入点,概述了气候变化下干旱及复水过程对陆地生态系统植物和土壤微生物的影响,并基于当前研究存在的问题,提出了未来需要深入研究的方向,以期为气候变化下植物和土壤微生物如何响应干旱及复水过程的相关研究提供理论参考,进而为维持陆地生态系统的结构和功能并保护生物多样性提供科学依据。     

不同光合类型牧草对干旱-复水的光合生理响应及生长适应策略

基于干旱频率增加、强度增大这一全球降水变化背景, 探究干旱-复水条件下不同功能群(C₃和C₄)植物的光合生理响应及生长适应策略有助于预测降水格局变化条件下草地的植被组成和生态系统功能。该研究采用盆栽实验, 以松嫩草地生长的一年生C₃ (4种)和C₄ (3种)牧草为实验材料, 设置了对照、中度干旱和重度干旱3个水分处理水平, 在干旱末期及复水期对植物进行气体交换、生物量和比叶质量的测量。在干旱条件下, 各物种净光合速率和气孔导度均呈下降趋势, 水分利用效率呈上升趋势。干旱对不同植物光合指标的影响存在功能群差异, 随干旱程度的增加C₄植物逐渐丧失光合优势, 重度干旱对C₄植物净光合速率的影响较C₃植物更加明显。由于干旱条件下C₃植物光合固碳主要受气孔限制而C₄植物主要受代谢限制, 因此复水后C₄植物净光合速率恢复速度较C₃植物慢。干旱条件下, 各物种的生物量降低, 根冠比和比叶质量升高, 干旱对C₃植物各生长指标的影响均大于C₄植物; 复水处理后, C₃植物生物量随干旱强度增加呈下降趋势, 而C₄植物的生物量与对照相比无显著差异。     

酸枣生理生化特性对干旱胁迫的响应

以3年生酸枣为试材,通过盆栽控水试验法研究干旱胁迫条件下酸枣生理生化特性的响应规律.结果表明:随着干旱胁迫梯度的加大、干旱时间的延长,酸枣叶中可溶性糖、游离脯氨酸(PRO)、超氧阴离子自由基及抗坏血酸(AsA)含量累积,呈现持续上升的变化趋势;重度干旱下可溶性糖积累量高于CK 171.74％,且差异显著(P＜0.05);超氧阴离子自由基含量增加了5.77倍(P＜0.05),对细胞膜的氧化损伤加剧;PRO含量在重度干旱时最高,达到1 733.23 μg/g,是CK组的12.68倍(P＜0.01);抗坏血酸含量最高为813.10mg/100g.FW,增加了158.07％(P＜0.01).可溶性蛋白含量呈现先上升后下降的变化趋势,在中度干旱时含量最高9.99 mg/g,增加了2.11倍(P＜0.05);叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)及叶绿素总量呈下降的变化趋势,Chl a降低了31.08％ (P ＜0.05),Chl b降低了37.99％ (P ＜0.01),叶绿素总量降低了33.68％(P＜0.05);干旱对Chl a、Chl b的影响程度不同,导致Chl a/Chl b变化异常;类胡萝卜素含量在干旱胁迫前期上升,增加了37.72％,后期下降,降低了18.94％ (P ＜0.05).     

栓皮栎幼苗对土壤干旱胁迫的生理响应

以栓皮栎一年生盆栽苗为实验材料,采用称重控水的方法,设置不同土壤水分胁迫梯度,系统分析其幼苗在不同干旱胁迫条件下的生理生化响应特征,以探索栓皮栎耐旱特性.结果显示:(1)栓皮栎幼苗叶片中3种保护酶(SOD、POD、CAT)活性在对照(CK,土壤相对含水量19.5％～21.5％)条件下保持稳定,而中度干旱(T2,9.5％～11.5％)和重度干旱(T3,5.5％～7.5％)条件下,随着胁迫时间的延长呈先增高后降低的趋势,且变化的幅度在不同胁迫强度下存在差异.(2)在整个干旱胁迫过程中,各胁迫处理叶片丙二醛(MDA)含量均呈上升趋势,不同胁迫强度的变化幅度不同;叶片中的可溶性蛋白含量和根系活力随着干旱胁迫程度的增强呈先增高后降低的趋势.(3)栓皮栎幼苗叶片的脯氨酸含量随着干旱胁迫时间的延长表现出先增加后降低的趋势;叶片叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量以及叶绿素a/b值均呈逐渐降低的趋势.研究表明,栓皮栎幼苗在短期和轻度干旱胁迫下通过提高自身的保护酶活性、增加可溶性蛋白和脯氨酸含量、提高根系活力等来抵御干旱环境的伤害,从而表现出较强的耐旱特性;而在重度干旱胁迫条件下,栓皮栎幼苗自我调节能力丧失,体内代谢紊乱,导致保护酶活性、可溶性蛋白、脯氨酸含量和根系活力等下降,从而受到干旱伤害.     

流动沙丘先锋植物沙米对风沙流和干旱胁迫的光合生理响应北大核心CSCD

以民勤野外和盆栽沙米(Agriophyllum squarrosum)为研究对象,在自然条件下设置对照、挡风墙、浇水及浇水+挡风墙处理,在风洞内干旱和浇水环境下分别设置风速(0、6、8、10和14 m·s^(-1))和吹袭时间(0、15、30、45 min)处理,采用Li-6400便携式光合仪对沙米光合生理特征进行测定,探讨风沙流和干旱胁迫互作对沙米植株光合作用的影响。结果表明:(1)在野外自然条件下,沙米叶片P_(n)日进程在对照、设挡风墙、浇水处理均呈“双峰”曲线,而在设挡风墙+浇水处理呈“单峰”曲线,且设挡风墙处理峰值比对照增加,浇水处理的“午休”时间比对照推后;叶片G_(s)、T_(r)、WUE的日变化趋势与P_(n)基本相似,而C_(i)的日变化趋势则与P_(n)基本相反;沙米WUE日均值以设挡风墙处理最高,T_(r)日均值以浇水处理最高,P_(n)和G_(s)日均值均以设挡风墙+浇水处理最高。(2)在浇水条件下,沙米叶片的P_(n)、G_(s)在低速(6 m·s^(-1))风沙流胁迫下升高,后随着风速增大而减小,其T_(r)随风速的增大而增大,WUE则逐渐减小;在干旱条件下,沙米叶片P_(n)、G_(s)和WUE均随风速的增大而降低,其C_(i)和T_(r)则升高;在相同风速下,浇水处理叶片的P_(n)、G_(s)、T_(r)和WUE均不同程度高于干旱胁迫处理,而其C_(i)和WUE均与干旱胁迫处理接近。(3)沙米叶片的光合性能在浇水条件下遭受中速(8 m·s^(-1))风沙流吹袭45 min时显著降低,在干旱胁迫下遭受中速风沙流吹袭30 min时就显著降低。研究发现,干旱和风沙流胁迫均会抑制沙米进行光合作用,浇水和设挡风墙则可以提高沙米的光合性能;沙米的光合性能在浇水条件下受到低速风沙流胁迫的显著促进,在干旱胁迫下则随风速的增大而降低;浇水可以延长沙米光合作用对持续风沙流胁迫的耐受时间。     

3个油茶品种幼苗对干旱胁迫的生理响应

在温室内模拟不同干旱胁迫,通过盆栽试验研究了3个油茶品种‘长林4号’(C4)、‘长林23号’(C23)和‘长林53号’(C53)2年生幼苗主要生理指标的变化,并利用相关分析、主成分分析和隶属函数法对各油茶品种抗旱性进行综合评价。结果表明:(1)随着干旱程度加重和胁迫时间延长,油茶叶片相对电导率和硫代巴比妥酸反应物(TBARS)含量均有不同程度上升。(2)超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性均呈现先上升后下降趋势,且在干旱15d时,抗氧化酶活性达到最大。(3)叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导数(Gs)和蒸腾速率(Tr)随着胁迫程度加重和胁迫时间延长均有不同程度下降。(4)抗旱性综合评价表明,供试的3个油茶品种抗旱能力依次为C53>C4>C23。     

Responses of Camellia sinensis to Drought and Rehydration

The effects of drought and rehydration on tea seedlings were significant. After five days of drought imposition the contents of chlorophylls, carotenoids, ascorbate and glutathione, and activities of guaiacol peroxidase and glutathione reductase decreased. Simultaneously, contents of proline, H₂O₂ and superoxide anion, lipid peroxidation and activities of catalase and superoxide dismutase increased. These parameters recovered to different degrees during subsequent rehydration.     

河北木蓝叶表型对干旱胁迫的响应

干旱胁迫下植物叶表型可塑性研究可揭示植物在不同自然环境中的生态意义并了解其适应性进化机制。木蓝属是豆科第三大属,其生境多样,形态复杂,因此其分类和进化研究还存在很多问题。该研究以木蓝属中生态幅最宽、形态变异最大的河北木蓝为研究对象,选取四川省石棉县,云南省蒙自市、砚山县3个种源地的河北木蓝一年生幼苗进行盆栽控水试验,设置4个干旱胁迫梯度,从植物叶片的宏观形态及表皮毛两个方面探究河北木蓝对干旱胁迫的响应。结果表明:河北木蓝叶片随干旱程度的增加和干旱时间的延长,3个种源地的植株均呈现出叶变短,叶片变小,叶柄缩短的趋势;同时,叶下表皮毛密度显著增加,长度显著减小;砚山和石棉种源的上表皮毛长度减小,但石棉种源的上表皮毛密度无显著变化,蒙自种源的上表皮毛长度及密度均无显著变化。该研究结果为河北木蓝的分类及其适应性进化研究奠定了基础。     

棒叶落地生根对干旱与复水的生理响应

为探讨棒叶落地生根(Kalanchoe tubiflora)耐旱的机制,在干旱与复水条件下,对其叶片的一些生理生化指标进行了测定。结果表明,随干旱时间延长,棒叶落地生根叶片中O2-·生成速率增大,H2O2含量升高,导致脂质过氧化产物MDA含量增高;同时SOD活性升高,CAT活性降低;可溶性糖与脯氨酸含量增加,但复水后这些指标均恢复到干旱前的水平。这说明棒叶落地生根能够耐受干旱环境是通过积累渗透调节物质,提高活性氧的清除能力,从而减少氧化胁迫造成的伤害。     

Plant Responses to Drought,Acclimation, and Stress Tolerance

At the whole plant level, the effect of stress is usually perceived as a decrease in photosynthesis and growth. That is why this review is focused mainly on the effect of drought on photosynthesis, its injury, and mechanisms of adaptation. The analysed literature shows that plants have evolved a number of adaptive mechanisms that allow the photochemical and biochemical systems to cope with negative changes in environment, including increased water deficit. In addition, the acquisition of tolerance to drought includes both phenotypic and genotypic changes. The approaches were made to identify those metabolic steps that are most sensitive to drought. Some studies also examined the mechanisms controlling gene expression and putative regulatory pathways.     

干旱胁迫下蒭雷草的生理响应

为探讨蒭雷草(Thuarea involuta)在热带珊瑚岛干旱环境下的适应能力,对干旱胁迫下蒭雷草叶片抗逆生理指标的变化进行了研究。结果表明,干旱胁迫初期,叶片的丙二醛(MDA)含量随胁迫程度增加的差异不显著;随胁迫时间的延长,除重度胁迫下先迅速增加后急速下降外,其余处理的变化较小。超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性随干旱胁迫程度增加而升高;随时间延长,SOD活性不断上升,POD活性基本稳定,CAT活性则先下降后上升。除轻度胁迫下可溶性蛋白(SP)含量低于对照外,其余处理均随干旱胁迫程度增加而增加;干旱胁迫下的脯氨酸(Pro)含量随时间延长呈先上升后下降的变化趋势,但在处理第18天时不同胁迫程度间均差异不显著。因此,蒭雷草具有较强的抗旱能力,可用于南海诸岛的人工植物群落构建和植被恢复以营造良好生态环境。