锰胁迫对垂序商陆生长发育的影响

以垂序商陆为试验材料,采用温室溶液培养方法,在生长介质中添加不同浓度(1、5、8、12和15mmol·L-1)的锰离子,研究锰胁迫对垂序商陆生长发育的影响。结果表明:随着生长介质中锰含量的升高,垂序商陆种子的发芽率、发芽势和有丝分裂指数逐渐降低,幼苗根的生长逐渐受到抑制,根系活力呈下降趋势,植物体各器官的生物量减少。当锰胁迫浓度≥12mmol·L-1时,锰对垂序商陆的生长发育产生非常明显的毒害效应,导致种子的发芽、根尖有丝分裂和幼苗根的生长受到严重抑制,生物量显著减少。锰胁迫对垂序商陆幼苗的芽影响较小,而对生殖器官影响较大,严重降低了垂序商陆的结实数量与质量。     

锰胁迫对垂序商陆光合特性及叶绿素荧光参数的影响

垂序商陆(Phytolacca americana L.)是我国首次发现的锰超富集植物。通过温室营养液培养实验,研究垂序商陆锰耐性与光合特性及叶绿素荧光参数的关系。结果表明,随着生长介质中锰浓度的升高,垂序商陆叶片的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量下降,净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)呈下降趋势,而胞间CO2浓度(Ci)却逐渐升高;叶绿素a/b值和蒸腾速率(Tr)在1 000μmol.L-1锰供应水平时达到最大值;叶片PSⅡ的最大量子产量(Fv/Fm)、PSⅡ有效光化学量子产量(EQY)和光合电子传递速率(ETR)呈下降趋势,而光化学淬灭系数(qP)和光合有效辐射(PAR)高于239μmol photons.m-.2s-1下的非光化学淬灭系数(NPQ)在5 000μmol.L-1锰供应水平时达到最大值。因此,垂序商陆在锰胁迫下可能具有一定的光合保护机制。     

垂序商陆种子油与根皂苷微波辅助提取工艺及种子油理化性质与根皂苷杀虫活性研究

为更好地开发利用垂序商陆(Phytolacca americana L.),本文关注了垂序商陆种子油与根皂苷的微波辅助提取工艺,及种子油理化性质与根皂苷对农业害虫的灭杀效果。结果发现:(1)垂序商陆种子油的微波辅助最佳提取工艺为料液比1∶10(g/m L),微波时间70 min,微波功率300 W,微波温度50℃,种子油得率26.8%;(2)根中皂苷最佳提取工艺为料液比1∶25,微波时间80 min,微波功率500 W,微波温度70℃,根皂苷得率3.22%;(3)垂序商陆种子油密度、折光值、碘值、酸值、过氧化值、皂化值分别为0.887 g/m L、1.542 n_D~(20)、138.6 g I2/100g、0.89 mg KOH/g、28.25 meq/kg与185.7 mg KOH/g;(4)根皂苷对供试害虫小菜蛾具明显杀虫活性,小菜蛾死亡率随处理时间增加呈递增趋势,至第4 d时达84.4%。结果表明,微波在垂序商陆种子油与根皂苷提取中可起到很好的辅助效果,二者在粮油安全或生物农药领域具有较好的开发潜能。     

灵山湾国家森林公园垂序商陆土壤种子库时空动态及其对防除措施的响应

土壤种子库是植物潜在的种群,对生态系统稳定和未来植被的结构、功能有着举足轻重的影响。垂序商陆(Phytolacca americana)的入侵已对山东省胶南市灵山湾国家森林公园的森林生态系统构成严重危害。为调查该物种在公园内的潜在扩散能力,于2009—2014年调查了刺槐(Robinia pseudoacacia)林、黑松(Pinus thunbergii)林、刺槐黑松混交林和紫穗槐(Amorpha fruticosa)林(灌丛)4种林分类型,以及2009年采用物理和化学控制入侵危害严重的刺槐林内的土壤种子库。结果表明:垂序商陆种子在4种林分中均有发现,在刺槐、黑松林内表现为由林缘至林内逐步降低的趋势。垂序商陆种子只存在于枯落物层和5 cm以上的土壤中,随土层深度的增加而减少,枯落物层土壤种子库由林缘到林内呈递减趋势。与2009年相比,2014年黑松林和灌丛中平均种子库密度分别降低46%和44%,刺槐林和混交林分别增加299%和355%。垂序商陆种子发芽率在10%以下,随土层深度的增加而依次降低。采用物理、化学控制措施的刺槐林内垂序商陆的更新量、结实量、种子库含量均明显高于紫穗槐林的。调查结果表明垂序商陆土壤种子库具有明显的空间异质性,并且保持了较强的繁殖潜力,营造紫穗槐灌丛可以有效控制垂序商陆的扩散,可为经营沿海防护林提供理论指导。     

锰对锰超积累植物美洲商陆抗氧化系统的影响

采用水培法,研究了美洲商陆在不同锰浓度下的生长、锰积累、H₂O₂含量、脂质过氧化以及抗氧化系统的响应.结果表明：植株锰含量随锰浓度增大而显著增加,依次为叶＞茎＞根.低浓度锰（5 mmol·L^-1）显著促进植株生长,叶片中H₂O₂含量明显降低,丙二醛（MDA）含量与对照相当;高浓度锰（≥10 mmol·L^-1）抑制植株生长,叶片中H₂O₂和MDA水平显著增加,表明叶片中发生了明显的氧化损伤.抗坏血酸过氧化物酶、脱氢抗坏血酸还原酶、谷胱甘肽还原酶的活性和还原型抗坏血酸水平随锰处理浓度上升;超氧化物歧化酶活性在低浓度锰时显著降低,高浓度锰时则显著上升;过氧化氢酶和过氧化物酶活性、还原型谷胱甘肽含量在锰浓度为5～10 mmol·L^-1时显著上升,而在20 mmol·L^-1时明显回落.说明氧化损伤及锰积累可能是高浓度锰下美洲商陆生长受抑的生理原因.锰处理下,抗氧化系统效率提高可以部分解释美洲商陆耐锰和超积累锰的特性,不同抗氧化剂活性或含量随介质锰浓度变化的模式不同,反映了其在美洲商陆耐受不同浓度范围锰时的作用不同.     

不同羽扇豆锰吸收差异及其机制探讨

以白羽扇豆(Lupinus albus L.cv.Kiev)和窄叶羽扇豆(Lupinus angustifolius L.cv.Gungurru)为材料,采用溶液培养方法,在玻璃温室条件下对2种羽扇豆在高锰(10 μmol/L)和低锰(0.5 μmol/L)环境中的锰吸收差异及其可能机制进行分析.结果表明,无论在高锰还是低锰条件下,白羽扇豆植株地上部和根系的锰吸收和转运能力、木质部和韧皮部汁液中的锰含量及低分子量有机酸含量在不同生长阶段都显著高于窄叶羽扇豆,且2种羽扇豆植株韧皮部汁液中锰含量与其低分子量有机酸含量呈显著正相关.研究发现,2种羽扇豆的吸锰能力差异与其种子大小、种子中锰含量、锰的吸收和转运能力以及木质部和韧皮部低分子量有机酸含量有密切关系;锰离子与低分子有机酸形成的可溶性有机复合体可能是促进锰在植物韧皮部转移的一个重要机制.     

锰胁迫对垂序商陆叶片形态结构及叶绿体超微结构的影响

以超富集植物垂序商陆为实验材料,通过温室实验,研究不同锰处理条件下垂序商陆叶片受害症状、叶片形态结构和叶绿体超微结构的变化。当生长介质中锰供应水平为1 000 μmol?L-1时,垂序商陆生长良好,叶片未表现出受害症状,其形态结构和超微结构也没有明显的变化;当锰供应水平为5 000 μmol?L-1时,叶片开始出现褪绿现象,叶肉细胞排列疏松,栅栏组织细胞膨胀, 叶绿体数量减少,外膜部分解体,类囊体膨胀, 基质片层扭曲, 淀粉粒颗粒变小;当锰供应水平为12 000μmol?L-1时,叶片发生大量的褪绿现象,伤害率高达87.33%,并且伤害率随着锰胁迫时间的延长明显升高,叶肉细胞发生扭曲变形,叶绿体皱缩,外膜解体,类囊体空泡化加剧,基质片层严重扭曲,基粒排列紊乱甚至模糊成絮状,嗜锇颗粒增多。 尽管在高锰浓度胁迫条件下植物叶肉细胞及叶绿体超微结构出现一定程度的毒害特征,但垂序商陆仍能完成部分功能,维持其个体的生长,这进一步表明超富集植物垂序商陆具有极强的锰耐性。     

NaCl胁迫对红砂萌发的影响及萌发期耐盐性评价

探究盐胁迫对红砂种子萌发及萌发后生长和生理生化指标的影响,为解析红砂萌发期耐盐机制及后续研究提供数据支撑。以盐生植物红砂种子为试验材料,NaCl溶液模拟盐胁迫,研究不同浓度NaCl(0、50、100、150、200、300和400 mmol/L)处理下,红砂种子萌发及萌发后根长、株高、生理生化指标的变化趋势。结果显示:(1)与对照相比,50 mmol/L处理的红砂萌发率升高,植株根长、株高显著增加;随着处理浓度的升高,红砂的萌发时间推迟,萌发率减少,盐害率增加,根长、株高下降显著。当盐浓度增加到400 mmol/L时,红砂不能萌发,但仍保持萌发活力,400 mmol/L胁迫35 d的未萌发种子经复萌处理后,相对萌发率为105.43%。(2)随着NaCl浓度的增加,红砂中的丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)含量显著增加,过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性呈现不同程度的增加。(3)分别以相对萌发率、植株全长下降到对照的50%为标准,确定红砂的萌发耐盐阈值为273 mmol/L,最适盐浓度为45.78 mmol/L;萌发后生长耐盐阈值为388.19 mmol/L,生长最适盐浓度为50.59 mmol/L。红砂可在胁迫环境下长期保持萌发活力,待萌发条件适宜时,可快速集中大量萌发;红砂生长阈值浓度大于萌发阈值浓度,说明萌发期是其在盐胁迫下完成生活史的关键时期;随着盐浓度的增加,红砂的生长受到不同程度的抑制,植株在一定胁迫程度内可通过提高POD、SOD活性清除MDA,增加Pro含量从而减少胁迫危害,以维持正常的生理代谢。     

硝酸镧浸种对NaCl胁迫下柳枝稷种子萌发及幼苗生理特性的影响

为探讨镧对NaCl胁迫下柳枝稷种子萌发及幼苗生理特性的影响,该研究以柳枝稷(Panicum virgatum L.)种子为研究材料,通过不同浓度(0、0.05、0.1、0.5和1.0mmol/L)La(NO3)3溶液浸种24h处理后,添加100mmol/L NaCl溶液,以蒸馏水为对照,在种子发芽箱中培养并观察柳枝稷种子萌发和幼苗生长,测定幼苗叶片相对电导率、丙二醛、脯氨酸和叶绿素的含量。结果显示:(1)0.05mmol/L La(NO3)3浸种处理可缓解100mmol/L NaCl对种子发芽的影响。(2)不同处理对幼苗苗长无显著影响,0.1mmol/L La(NO3)3浸种显著增加了幼苗的鲜重和叶面积,当浓度≥0.5mmol/L时根长、根冠比、鲜重和叶面积受到抑制。(3)幼苗叶片相对电导率和脯氨酸含量随La(NO3)3浓度的增加呈先降低后增加的趋势,其中0.05和0.1mmol/L La(NO3)3浸种处理下效果较好,丙二醛含量随La(NO3)3浓度的增加持续降低,但各浓度处理间差异不显著,叶绿素含量在0.05mmol/L La(NO3)3浸种处理下较NaCl处理显著增加,当浓度≥0.5mmol/L随着浸种浓度的增加呈下降趋势。(4)不同指标间发芽势与发芽率、根长和叶绿素含量间呈极显著正相关关系,与根冠比、电导率和脯氨酸含量均呈极显著负相关关系,而与苗长不相关。研究表明,低浓度(0.05mmol/L)La(NO3)3可缓解NaCl胁迫对柳枝稷种子萌发及幼苗生长的影响,而高浓度(1.0mmol/L)的La(NO3)3则会加重NaCl的胁迫危害。     

油茶幼苗对不同浓度锰离子的早期生理响应及其耐锰能力初探

油茶是一种重要的木本油料作物,为了解油茶幼苗对不同浓度锰离子的早期生理响应规律及其对高锰的耐受能力,该研究以油茶幼苗(湘林7号)将其放于0.005(CK)、0.1、1、4、8、10、12、14、16 mmol·L-1共9个不同锰浓度的霍格兰氏营养液中培养,研究不同供锰水平短期处理下水培油茶幼苗的表观及生理变化。测定叶片中超氧化物酶(SOD)与过氧化物酶(POD)活性,丙二醛(MDA)与可溶性糖以及叶绿素的含量。结果表明:(1)锰浓度达到4 mmol·L-1后,幼苗出现叶片失绿、褐斑、脱落现象;浓度超过8 mmol·L-1后,植株出现死亡;锰浓度越高上述现象越明显;(2)随锰浓度增加,叶片中SOD、POD活性及叶绿素含量呈先增后减的变化趋势,MDA与可溶性糖的含量则持续增加且在浓度超过8 mmol·L-1后增加更明显;(3)随培养天数(0、20、50 d)增加,8 mmol·L-1组可溶性糖与MDA含量持续增加,叶绿素含量持续减少;POD与SOD的酶活在前阶段(0~20 d)呈增加趋势,后期(20~50 d)则相反;低于8 mmol·L-1各组,浓度越低各指标随时间变化幅度越小;(4)处理过程中,各组抗氧化酶活性变化率SOD均大于POD(Paired t-Test,P0.01)。这说明油茶幼苗生理响应可有效抵御锰胁迫的毒害效应,植株表现出了较高的锰耐受能力(≤8 mmol·L-1),SOD与POD等抗氧化酶在抵御锰胁迫过程中发挥了重要作用。     

外源水杨酸对盐胁迫下大黄种子萌发及幼苗生长的影响

该研究以掌叶大黄、唐古特大黄和药用大黄种子为材料,采用双层滤纸培养法,设置系列浓度NaCl (0、100、150、200、250 mmol/L) 胁迫试验,以及系列浓度水杨酸(SA)溶液(0、50、100、150、200、250 mg/L)拌种和浸种后盐胁迫实验,测定3种大黄种子萌发及幼苗生长指标,揭示外源水杨酸对盐胁迫下大黄种子萌发及幼苗生长的影响。结果显示：(1)随NaCl浓度增大3种大黄种子的发芽率均呈直线下降趋势,且子叶、胚轴、根和苗等生长均受到强烈抑制。(2)在拌种条件下, 200 mmol/L NaCl胁迫下掌叶大黄苗长在200 mg/L SA处理下受到显著促进; 200 mmol/L NaCl浓度盐胁迫下唐古特大黄种子发芽率在250 mg/L SA处理下受到显著抑制;100 mmol/L NaCl胁迫下药用大黄种子发芽势在200 mg/L SA处理下受到显著抑制,其发芽率在150 mg/L SA处理下得到显著抑制,其苗长在250 mg/L SA处理下受到显著抑制。(3)在浸种条件下, 200 mmol/L NaCl胁迫下掌叶大黄种子发芽率在50 mg/L SA处理下显著提高,其幼苗根长和苗长的生长在250 mg/L SA处理受到显著促进;200 mmol/L NaCl胁迫下唐古特大黄种子的发芽势在200 mg/L SA处理下得到显著促进,其幼苗根和苗的生长在50 mg/L SA处理下得到显著促进;100 mmol/L NaCl 胁迫下药用大黄根和苗的生长在100 mg/L SA处理下均得到显著促进。研究表明,3种大黄种子和幼苗对盐胁迫的响应趋势一致,但对不同浓度SA拌种和浸种的响应有较大差异。     

SEED GERMINATION OF AMERICAN POKEWEED (PHYTOLACCA AMERICANA). I. LABORATORY TECHNIQUES AND AUTOTOXICITY

Seeds of pokeweed (Phytolacca americana L.), an underinvestigated species, were studied to determine optimal conditions for laboratory germination. Soaking seeds in acid solutions prior to sowing increased rates of germination. Concentrated (conc) H₂SO₄ was more effective than conc NO₃ or conc HCl acids. Physiological evidence from seed germination studies suggests that autotoxicity, or intraspecific inhibition, exists in pokeweed, a species known to possess several biologically active compounds. Seed germination was investigated in the laboratory with aqueous extracts of vegetative and reproductive structures of the plant. The presence of extracts from most plant parts correlated with reduced or no germination by seeds of its own species, whereas the presence of distilled water correlated with high percentages of germination by control seeds. Whether diluted with water by 5-fold (20% v/v) or undiluted, juice of pokeweed fruits completely inhibited the laboratory germination of pokeweed seeds. Also, extracts of freshly harvested mature leaves, stems, and immature fruits inhibited seed germination. However, results with root extracts, obtained from a single individual, depended more on concentration, since the highest concentration (50% v/v) inhibited germination, and lower concentrations (10 and 20% v/v) increased germination percentages over control samples. Results with extracts of juvenile leaves correlated with neither inhibition nor promotion of germination. Thus, except for juvenile leaves and the root, most extracts of the pokeweed plant inhibited seed germination with more mature structures exerting more inhibition and less mature structures exerting less or no inhibition. The ecological implication of autotoxicity is that seeds are more dispersed through time and space. In regard to seed germination by other species, especially those taxa known to possess biologically active compounds, these and other results suggest that the phenomenon of autotoxicity might be more widespread than previously suspected.     

锰超富集植物垂序商陆(Phytolacca americana L.)的认定

针对目前国内锰超富集植物商陆属（Phytolacca）植物名称混乱的状态,在重新审查锰超富集植物——商陆（Phytolaccaacinosa Roxb．）的野外标本和温室培养植物的基础上,比对中国科学院昆明植物所标本馆的腊叶标本,并查阅相关文献资料。以期正确认定锰超富集累植物的学名。结果表明,湘潭锰矿尾矿废弃地原生的锰超富集植物实为垂序商陆（Phytolacca americana L）,国内外相关研究论文中出现的商陆和美洲商陆实为垂序商陆的同物异名。这一植物名称的认定,将对避免锰超富集植物研究重复进行、保证相关研究正常有序开展具有重要意义。     

Variability on morphological and ecological seed traits of Limonium avei (De Not.) Brullo & Erben (Plumbaginaceae)

Limonium avei is an annual species occurring in the salt‐marshes and in limited surfaces of rocky areas around the Mediterranean coasts. Seed lots from five populations of this species, along a latitudinal gradient, were analyzed using an image analysis system to detect differences in seed morphology among populations. Germination requirements at constant (5–25°C) and alternating temperatures (25/10°C), both in light and in darkness, were evaluated for all populations, as well as the effect of the calyx removal on final seed germination and its rate. Morpho‐colorimetric analysis clearly identified seeds from different populations, habitats and substrates without misattributions among them. The calyx slowed the germination process, influencing both final germination and rate with respect to naked seeds. Seeds from all populations germinated with significantly higher percentages in the light, with respect to those incubated in the darkness, and showed rapid germination (time in days to reach 50% of germination: 0.5 days) at the warmer tested temperature (25°C). High germination (>80%) was also detected for seeds of all the investigated populations, except for those from the Apulian region (South Italy, ca. 60%). Our results highlight that L. avei has a high variability in seed morphology, probably habitat induced, and a fast germination response for all populations. Rapid germination may be an adaptive strategy that allows L. avei seeds to take advantage of transient favorable conditions during the germination stage, to ensure seedling establishment under the unpredictable rainfall pattern in the Mediterranean climate.     

Polyamine oxidase 3 is involved in salt tolerance at the germination stage in rice

Soil salinity inhibits seed germination and reduces seedling survival rate,resulting in significant yield reductions in crops.Here,we report the identification of a polyamine oxidase,OsPAO3,conferring salt tolerance at the germination stage in rice(Oryza sativa L.),through map-based cloning approach.OsPAO3 is up-regulated under salt stress at the germination stage and highly expressed in various organs.Overexpression of OsPAO3 increases activity of polyamine oxidases,enhancing the polyamine cont...     

锰胁迫对盐肤木种子萌发、幼苗生长及理化特性的影响

为揭示植物适应锰胁迫的生理机制,通过在不同Mn²⁺浓度(0、1、5、10、15、20 mmol/L)下开展盐肤木(Rhus chinensis)种子萌发以及幼苗生长实验,检测锰胁迫处理7、15、30 d后幼苗生理生化特性的变化。结果表明:(1)随着Mn²⁺浓度的升高,盐肤木种子发芽率变化不显著,在80.0%-81.6%之间,发芽势、发芽指数和活力指数则呈先升后降的趋势;其幼苗生物量也呈现先升后降的趋势;(2)随着Mn²⁺浓度的升高与胁迫时间的延长,盐肤木幼苗叶绿素a、叶绿素b含量均呈现先增加后降低的趋势,类胡萝卜素含量呈现下降的趋势;(3)胁迫7 d时,随着Mn²⁺浓度的升高,盐肤木幼苗超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性均显著上升;胁迫15、30 d时,高Mn²⁺浓度(15-20 mmol/L)下POD、CAT活性则均降低;(4)胁迫7 d时,随着Mn²⁺浓度的升高,可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨酸含量升高;胁迫15、30 d时,在Mn²⁺浓度为20 mmol/L时可溶性蛋白与游离脯氨酸含量显著降低;(5)随着Mn²⁺浓度的升高与胁迫时间的延长,丙二醛(MDA)含量均升高。研究说明盐肤木具有较强的耐受锰胁迫能力,它可通过增强抗氧化酶活性、积累渗透调节物质含量来应对锰胁迫。