褪黑素调节烟草丁香假单胞菌抗性的功能研究

为分析褪黑素(N-乙酰-5-甲氧基色胺)在植物先天免疫中的功能及调控机理,研究以病原菌丁香假单胞杆菌(Pseudomonas syringae pv.tomato DC3000,Pst DC3000)—烟草互作系统为模型,检测了病原菌侵染对烟草褪黑素相关基因表达的影响,并探讨了褪黑素对植物叶片病原菌生长以及气孔开度和活性氧自由基(reactive oxygen species,ROS)含量的影响以及调控机理。结果表明:(1)Pst DC3000处理提高了烟草褪黑素合成(NtSNAT1)和受体(NtPMTR1)基因表达,且外源褪黑素处理降低了叶片中的病原菌含量。(2)与野生型植物相比,过表达大豆GmSNAT1基因显著提高了转基因烟草中内源褪黑素含量和NtPMTR1的表达,且转基因烟草叶片中的Pst DC3000菌落数显著下降。(3)外源褪黑素和细菌鞭毛蛋白多肽flg22处理诱导了野生型和转基因烟草保卫细胞中ROS产生和气孔关闭,且转基因植物对褪黑素和flg22诱导的气孔关闭和ROS产生比野生型烟草更加敏感。综上所述,研究表明褪黑素可能通过受体NtPMTR1介导的信号途径促进保卫细胞ROS产生,诱导气孔关闭,从而降低病原菌Pst DC3000的入侵。     

中国蒿属植物比较形态和解剖学研究——(Ⅰ)叶表皮结构

本文通过光学显微镜和扫描电镜,观察国产菊科蒿属2亚属7组30种代表植物成熟叶片的表皮细胞、气孔器、表皮毛的特征和气孔形状、气孔外拱盖及拱盖内缘、角质膜和蜡质纹饰。其中表皮细胞多角(边)形,大小不等,垂周壁平直、弓形,或者表皮细胞形状不规则,大小不等,垂周壁波浪状或波纹状。下表皮均有气孔器,上表皮有或无气孔器,气孔器类型有无规则型。无规则四细胞型、不等细胞型、十字型、横列型和平列型。大多数种类具多细胞单列毛。多细胞双列毛和腺毛仅发现在腺毛蒿组。这些微形态特征在组间存在着某些差异,具有一定的分类学和生态学意义。     

植物气孔复型法

气孔指植物表皮上的开口,是植物进行光合、呼吸和蒸腾作用时,吸收和排泄气体的重要通道。在一般的教科书中,它泛指这一通道的整体,即表皮上的开口和围绕开口的特化表皮细胞——保卫细胞。气孔发生在植物的所有气生部分,其中以叶片上的数量最多。在有些种类中,它出现在叶子的上下两个表面,但在多数植物中只出现在叶子的下表面。气孔孔口直径和气孔密度(单位面积气孔数量)在不同条件下变化较大,是进行环境变化研究的重要特征。 近年来,我们曾分别使用了离析—透明法和植物叶片的复型方法。获得了比较理想的结果。现就这几种方法的制作过程和效果做简要分析。     

细胞松弛素B对蚕豆气孔运动的影响

以蚕豆叶片下表皮条为材料,研究了微丝在气孔运动中的作用。利用肌动蛋白纤丝专一性抑制剂──细胞松弛素Ｂ（ＣＢ）预处理后,再用诱导气孔运动的因子处理表皮条,在显微镜下观测气孔孔径的变化。结果显示,用ＣＢ处理开放或关闭状态气孔,其开度均不发生变化;ＣＢ处理使微丝解聚,气孔运动被抑制;且ＣＢ处理后气孔的运动是可以恢复的。实验进一步表明,开放气孔经１０ｍｇ／Ｌ的ＣＢ预处理后,ＡＢＡ、Ｃａ２＋及暗诱导气孔关闭的作用均不同程度地受到抑制,推测微丝可能参与ＡＢＡ、Ｃａ２＋及暗诱导的气孔关闭过程;关闭气孔经１０ｍｇ／Ｌ的ＣＢ预处理后,Ｋ＋和（或）光诱导气孔开放的作用受到抑制,推测微丝可能参与光及Ｋ＋诱导的气孔开放过程。     

松茶间作茶树叶片的解剖构造和气孔活动

本文利用光镜技术和MK-3型自动气孔计对松茶间作和单作茶园茶树叶片的解剖构造和气孔传导力进行了比较研究。研究表明,间作茶园茶树叶片的上表皮、栅拦组织和全叶均比单作茶树薄,分别为单作茶树的82.7％,78.2％和67.2％,叶质柔嫩。叶片气孔传导力比单作茶园低。嫩叶传导力>老叶;1芽5叶新梢按叶序3叶>2、4叶>1、5叶;按树冠垂直分布,冠上叶(0—5cm)>冠中叶(10—15cm)>冠下叶(30cm左右)。说明气孔传导力不仅受生态条件影响,与自身的叶龄、叶位等生理机能也有密切关系。     

大豆光合速率和气孔导度对水分胁迫的响应

土壤水分胁迫使两个供试大豆品种(系)光合速率和气孔导度降低,“鲁豆四号”降低的幅度大于小粒大豆品系“7605”。在相同的叶水势下,“7605”的光合速率和气孔导度均高于“鲁豆四号”,但“7605”气孔随水势下降而关闭的速率大于“鲁豆四号”。水分胁迫使叶片温度升高,“7605”比“鲁豆四号”升温较快,但在同一水分处理中,“鲁豆四号”的叶温高于“7605”。水分胁迫降低了大豆的水分利用效率,且“鲁豆四号”降低的速率大于“7605”。结果表明,“7605”对水分胁迫具有较好的适应能力。     

黄龙山林区不同演替时期典型树种光诱导的气孔动力学研究

光诱导的气孔动力学响应快慢是影响植物叶水分利用效率的重要因素,为探索黄土高原不同演替阶段树种水分利用效率差异的生理机制,该研究以黄龙山林区典型树种(演替早期种山杨和白桦、演替后期种辽东栎)的幼龄实生苗为材料,采用盆栽试验,研究了叶片光诱导的气孔导度动力学参数差异及其与气孔特征、叶长期水分利用效率的关系。结果表明：(1)山杨和白桦气孔开放过程中气孔导度(g_s)增加的时间常数(K_i)小于辽东栎,但气孔关闭过程中气孔导度降低的时间常数(K_d)则大于辽东栎,表明山杨和白桦气孔开放更快,而辽东栎的气孔关闭更快。同时,气孔开放过程中山杨和白桦的g_s响应幅度均大于辽东栎,气孔关闭过程中山杨的g_s响应幅度亦大于辽东栎。(2)3种树种中,辽东栎的气孔密度最大,气孔最小,气孔指数最大,辽东栎气孔特征无法解释其慢速的气孔开放过程。 (3)山杨和白桦具有高的光合速率、最大羧化效率和最大电子传递速率,3种树种碳同位素比率(δ¹³C)表征的长期水分利用效率表现为山杨>白桦>辽东栎。研究认为,演替早期种山杨和白桦的高水分利用效率与其快速的气孔开放有关,而演替后期种辽东栎快速的气孔关闭并未增加其水分利用效率,且长期水分利用效率低于山杨和白桦,可能与辽东栎慢速的气孔开放限制了其光合速率有关。     

甘草叶片形态结构和光合作用对干旱胁迫的响应

叶片结构在植物防御生物和非生物胁迫方面起着重要的作用,可通过合成、储存和分泌次生代谢产物提高植物抗性。以甘草幼苗为试材,采用盆栽控水自然干旱法,探讨叶片光合作用、气孔微形态和腺体形态对干旱胁迫的响应。结果表明:①随着干旱胁迫程度的加剧,叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均呈先升高后降低的趋势;其中胞间CO2浓度(Ci)在重度干旱胁迫(severe stress,SS)时迅速增高。②随着干旱胁迫程度的加剧,叶片总气孔密度和气孔开张比呈先增大后减小的趋势;而气孔开张宽度呈逐渐减小的趋势。③随着干旱胁迫程度的加剧,叶片上表皮和下表皮腺体密度总数整体上呈增大的趋势,腺体颜色随着干旱胁迫程度的加剧逐渐加深,形状出现不规则褶皱和内陷。总之,甘草叶片表面的腺体特征参与抗旱逆境调节,从而避免干旱胁迫对甘草植株的伤害;在SS下,胁迫程度加速了气孔细胞的程序性死亡(PCD),甘草幼苗失去抗旱能力。     

低温胁迫下红松与西伯利亚红松光合与气孔特性

红松与西伯利亚红松均为寒温带著名的成林树种,具有较强的耐寒性,与红松相比,西伯利亚红松具有更强的耐寒性。为探究低温胁迫下两树种的生理响应机制及抗寒生理机理,本研究以5年生的红松与西伯利亚红松幼苗为材料,对其进行低温处理,3个胁迫温度(0℃、-20℃和-40℃)和3个胁迫时间(6、24和48 h),20℃为对照,研究低温胁迫下红松与西伯利亚红松的光合特性和气孔特性。T检验和方差分析结果表明,各光合指标和气孔密度在红松与西伯利亚红松中的差异显著(P<0.05),低温及低温胁迫时间对红松与西伯利亚红松各光合指标具有极显著影响(P<0.01),低温对红松与西伯利亚红松的气孔开度与气孔面积具有极显著影响(P<0.01)。胁迫前(20℃)和0℃低温胁迫下,红松中的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均显著高于西伯利亚红松,但在-20℃条件下胁迫6 h,西伯利亚红松各光合测定指标显著高于红松。随着温度的降低与胁迫时间的延长,两树种的各光合指标均呈下降趋势。红松中的气孔密度显著高于西伯利亚红松,胁迫前(20℃),红松与西伯利亚红松的气孔均为椭圆形,随着温度的降低,两树种的气孔开度和气孔面积显著减小。