不同品种万寿菊对镉胁迫的生长和生理响应

以6个万寿菊品种为研究对象,研究了不同浓度的重金属镉（Cd）胁迫（0、200、400、600 mg/L）对万寿菊基径、株高以及百叶重、茎叶重和单花质量等生长指标及其质膜透性（丙二醛、相对电导率）、保护酶活性（SOD、POD、CAT、APX）以及光合特性(叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、水分利用效率)等生理指标的影响。结果显示:(1)低于400 mg/L的Cd胁迫对6个万寿菊品种的基径、株高无明显影响,而百叶重、茎叶重和单花质量却随着Cd浓度的增加显著降低,尤其是‘大英雄’和‘迪阿哥’2个品种表现的抗性较差。(2)随着Cd胁迫浓度的增加,各品种丙二醛（MDA）含量和相对电导率（REC）显著增加,而其保护酶活性不同程度降低。(3)Cd胁迫降低了万寿菊的叶绿素Chl a+b含量和Chl a/b,且抗性差的品种降低的幅度更大;叶片净光合速率（Pⁿ）明显降低,但蒸腾速率(T^r)和气孔导度(G^s)相对降幅较小,对水分利用效率（WUE）影响较小。研究表明,不同品种万寿菊对Cd毒害响应存在明显的差异,且Cd胁迫下生理响应的差异是品种间耐性差异的重要原因之一;抗性差的品种在高浓度Cd胁迫下,光合作用能力降低,抗氧化系统酶的活性受到显著抑制,膜质过氧化加剧,且品种‘珍妮’和‘金门’的抗性强于其他品种,可选择作为Cd污染区栽植植物。     

盐胁迫对二穗短柄草幼苗生长及不同器官中盐离子稳态的影响

采用4种浓度的NaCl溶液(50、100、150、200 mmol/L)处理二穗短柄草和拟南芥(对照)幼苗,测定不同浓度盐胁迫下2种植物幼苗的生长指标和离子分布,以探讨二穗短柄草在盐胁迫下主要阳离子平衡机制.结果表明:(1)盐胁迫显著抑制二穗短柄草根叶的生物量积累.(2)根冠比数据显示,在盐胁迫条件下二穗短柄草能够更好地维系地下部分的生物量积累.(3)在4种浓度盐胁迫下,二穗短柄草叶中Na+含量低于根系,而且K+、Cl-含量和K+/Na+比值始终高于根系,说明在二穗短柄草中Na+从地下到地上的转运受到抑制,但对Cl-的转运缺乏有效的调控.(4)回归分析发现,盐胁迫下二穗短柄草和拟南芥根部Na+与K+含量变化呈正相关关系,而在叶部则不相关,说明二穗短柄草和拟南芥Na+与K+在根部具有相同的离子通道,而在叶部却具有各自独立的转运途径.     

干旱高温复合胁迫下sHSPs基因在不同耐旱性玉米中的表达差异及其对ABA和H2O2的响应

以4个玉米(Zea mays L.)品种——‘郑单958’(耐干旱)、‘浚单20’(耐高温)、‘隆玉602’(耐干旱高温复合胁迫)和‘驻玉309’(对3种胁迫均敏感)为实验材料,分别采用脱落酸(ABA)及其抑制剂氟定酮(F)、H2O2及其清除剂碘化钾(I)和丙酮酸钠(P)预处理,探讨干旱高温复合胁迫下小热休克蛋白(sHSPs)在不同耐旱性玉米品种中的表达以及ABA和H2O2对其表达的影响。结果显示:(1)高温、干旱高温复合胁迫诱导的sHSP16.9、sHSP17.2、sHSP17.4、sHSP17.5、sHSP22和sHSP26等6个sHSPs基因表达增加量明显高于干旱和对照。(2)在6个sHSPs中,sHSP17.2基因仅在‘郑单958’中表达;sHSP16.9、sHSP17.4和sHSP26基因在‘隆玉602’中表达增加量最高,在‘驻玉309’中表达增量最低;sHSP17.5和sHSP22基因在‘郑单958’中表达增加量最高,在‘驻玉309’中最低。(3)ABA、F、I和P预处理后,对干旱高温复合胁迫诱导的6个sHSPs基因表达增加量仅有略微影响,但显著影响了sHSP26的蛋白表达。研究表明,sHSPs在不同耐旱性玉米品种中的表达存在显著差异,ABA和H2O2仅稍微提高了sHSPs基因表达,但显著提高了sHSP26蛋白表达,这些结果为进一步研究植物在多胁迫条件下耐逆机理奠定了基础。     

过氧化氢预处理增强敏感型黑豆抗铝能力的生理机制

以铝敏感型黑豆(简称SB)幼苗为实验材料,在水培条件下进行不同浓度过氧化氢(H2O2)和AlCl3处理,考察其生长和相关生理指标变化,探讨H2 O2预处理缓解黑豆铝毒害的生理以及分子机理.结果显示:(1)黑豆幼苗根的相对生长量在0.1和1.0 μmol·L-1 H2O2处理下始终得到显著促进,并以后者效果更好,而在10.0和100.0 μmol·L1 H2O2处理下先表现促进后受到显著抑制.(2)经过1.0 μmol·L-1 H2O2预处理的SB幼苗在不同程度Al3+胁迫(50～400 μmol·L 1)3周后,其叶片和根中总蛋白含量分别显著增加了16.7％～41.2％和10.0％～25.0％,MDA含量减少了近50％;而其同期的SOD和POD活性显著增加.(3) H2 O2预处理可诱导SB根和叶中的SOD基因(Mg/Fe-SOD和Mn-SOD)的表达水平明显提高.研究表明,低浓度H2O2能显著促进铝胁迫下铝敏感型黑豆幼苗生长,且主要是通过增加植株抗氧化酶活性和相关基因表达水平来提高其对铝胁迫的抗性.     

拟南芥PKS5点突变体对盐碱胁迫的响应特性

拟南芥蛋白激酶PKS5参与植物对外界的盐碱胁迫信号响应过程.为探求PKS5不同结构域对外界盐碱胁迫下的响应功能,以PKS5点突变体pks5-2、pks5-4、pks5-5、pks5-6、pks5-7、pks5-8和pks5-9为材料,分析PKS5不同点突变体在外界盐碱胁迫下的特性.结果显示:(1)pks5-2、pks5-6、pks5-7和pks5-8对外界盐碱胁迫的主根生长表型与野生型存在差异,pks5-4、pks5-5和pk5-9则无差异,其中的pks5-2和pks5-8主根生长对盐碱胁迫表现出抗性表型,而pks5-6和pks5-7表现出敏感表型.(2)当PKS5发生点突变后其突变基因的表达发生改变,与野生型基因相比,PKS5-2、PKS5-6与PKS5-7的表达均有所降低.(3) PKS5点突变蛋白的亚细胞定位与野生型相比不存在差异,在细胞核、细胞质及细胞膜中均有分布.(4)pks5各点突变体内的Na+含量在野生型与点突变体间存在显著差异,pks5-2体内的Na+含量较野生型降低,而pks5-6和pks5-7体内的Na+则升高.研究表明,PKS5不同位置点突变导致植物对外界盐碱胁迫有着不同的响应过程,预示PKS5不同的结构域在其功能上存在差异.     

水淹对枫杨幼苗光合生理特征的影响

通过设置对照(CK)、连续性水淹(CF)和间歇性水淹(PF)3个水分处理,模拟三峡库区库岸带土壤水分变化,研究乡土树种枫杨当年实生幼苗的生理生态适应机制.结果表明: 不同水分处理均显著影响枫杨幼苗的光合作用、生物量积累和生长.与CK相比,CF和PF组枫杨幼苗除胞间CO₂浓度升高,净光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)均显著降低.其变化趋势是枫杨幼苗的P_n、g_s在试验初期下降,然后逐渐恢复或趋于稳定.随着处理时间的延长,CF和PF组枫杨幼苗的总生物量、根生物量、茎生物量、叶生物量、株高和地径均呈现上升趋势.CF和PF组的总生物量、根生物量、叶生物量和株高,以及PF组的茎生物量均显著低于CK,而CF组的茎生物量与CK无显著差异,其地径还高于CK.枫杨幼苗具有耐受水湿而不耐水淹-干旱交替的生理生态特征.     

不同土壤水分下山杏光合作用CO2响应过程及其模拟

在半干旱黄土丘陵区,以2年生盆栽山杏为材料,应用CIRAS-2型光合作用系统,测定了8个土壤水分梯度下山杏光合作用的CO₂响应过程,并采用直角双曲线模型、指数方程和直角双曲线修正模型对其CO₂响应数据进行拟合,分析了山杏光合作用与土壤水分的定量关系.结果表明: 山杏CO₂响应过程对土壤水分有明显的阈值响应特征.维持山杏叶片较高的光合速率(P_n)和羧化效率(CE)的土壤相对含水量(RWC)在46.3%～81.9%,在此水分范围内,光合作用没有发生明显的CO₂饱和抑制现象;当RWC超出此范围,土壤水分升高或降低均明显降低山杏叶片的光合能力(P_{n max})、CE和CO₂饱和点(CSP).在不同土壤水分条件下,3个模型对山杏CO₂响应数据的模拟效果有明显差别.在46.3%～81.9%土壤水分范围内,3个模型均能较好地拟合山杏CO₂响应过程及其特征参数CE、CO₂补偿点(Γ)和光呼吸速率(R_p),其拟合精度均表现为直角双曲线修正模型＞指数方程＞直角双曲线模型;当土壤水分含量过高(RWC＞81.9%)或过低(RWC＜46.3%)时,只有直角双曲线修正模型能较好地拟合山杏CO₂响应过程及其特征参数.RWC在46.3%～81.9%范围内,山杏具有较高的光合作用效率;与传统直角双曲线模型和指数方程相比,直角双曲线修正模型具有更好的适用性.     

外源脯氨酸对镉胁迫下小麦幼苗生长的影响

以高蛋白小麦品种“北农9549”为试材,研究喷施不同浓度脯氨酸(0、1.0、5.0和10.0 mmol·L-1)对镉胁迫下小麦幼苗生长和重金属吸收的影响.结果表明:以不施镉为对照,1.0 mmol·L-1CdCl2胁迫下,小麦幼苗的根长、株高和干质量分别显著下降24.0％、15.0％和27.5％,叶绿素a、b和类胡萝卜素含量分别显著下降23.3％、6.7％和30.8％,超氧化物歧化酶(SOD)活性降低了18.4％,内源脯氨酸、抗坏血酸和丙二醛(MDA)含量分别显著上升78.6％、31.5％和17.9％,细胞膜相对透性显著升高24.8％,过氧化物酶(POD)活性为对照的2.4倍,并且促进对铜的吸收,抑制锌的吸收.随外源脯氨酸浓度的增加,小麦幼苗的根长、株高、干质量、叶绿素和类胡萝卜素含量均逐渐恢复到对照水平,抗坏血酸、内源游离脯氨酸含量和SOD活性均上升,可溶性蛋白含量先上升后下降,POD活性、MDA含量和细胞膜相对透性下降,而锌积累量升高,镉、铜积累量下降.叶面喷施外源脯氨酸可缓解镉对小麦幼苗生长的胁迫,以喷施5.0～10.0 mmol·L-1外源脯氨酸效果最佳.     

盐胁迫下施肥对棉花生长及氮素利用的影响

利用海水配制不同含盐量(0、0.15%、0.3%)的土壤盆栽棉花,在可移动遮雨棚内研究了不同施肥(N、NK、NP、NPK)处理对棉花生长、氮素吸收与利用的影响.结果表明: 盐胁迫和施肥均影响棉花生物产量、棉株氮素农学利用效率、氮素生物利用效率和氮素积累量,且两者存在显著的互作效应.施肥能提高盐胁迫下棉株氮素利用效率及氮素积累量,并显著增产,不同施肥处理中以N、P、K肥料配合施用的效果最好;施肥效果受盐胁迫程度的影响,低盐胁迫(0.15%)下的施肥效果好于中度盐胁迫(0.3%).     

干旱胁迫与复水过程中遮光对细叶小羽藓的生理生化影响

以细叶小羽藓为试材,分别设置全光照、遮光30％、遮光50％和遮光70％条件,采用人工控水方法研究了干旱胁迫与复水过程中细叶小羽藓的质膜透性、渗透调节能力及抗氧化酶系统的变化.结果表明:于旱胁迫过程中,细叶小羽藓的相对含水量呈下降趋势,而相对电导率在干旱21 d时达到最大值,且全光照下的相对电导率最高(58.0％);可溶性糖和游离脯氨酸含量均先上升后下降;超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性先持续上升而后下降.在复水过程中,细叶小羽藓的相对含水量与干旱胁迫时相反;相对电导率、可溶性糖含量、游离脯氨酸含量、SOD和POD活性先小幅回升后逐渐下降,但SOD和POD活性仍较高;复水后大部分指标都恢复到干旱胁迫前水平.细叶小羽藓具备复苏植物的典型特征,在变水过程中有较强的抗旱能力.