Cr^3＋胁迫对苦草叶片活性氧清除系统和叶细胞超微结构的影响

研究了不同浓度Cr^3＋胁迫对苦草[Vallisneria natarts（Lour．）Hara]叶片活性氧清除系统及细胞超微结构的影响。结果表明,随Cr^3＋浓度的提高（0．5-15．0mg·L^-1）,苦草叶片中O2^-·和MDA含量、SOD和POD及CAT活性均呈现先上升后显著下降的变化趋势,且在10．0和15．0mg·L^-1 Cr^3＋胁迫条件下显著低于对照（P〈0．05）。在1．0mg·L^-1Cr^3＋胁迫条件下,O2^-·的含量达到最高（0．96 OD·g^-2）;在2．0mg·L^-1Cr^3＋胁迫条件下,MDA含量和SOD、POD及CAT活性最高。随Cr^3＋胁迫浓度的提高,苦草叶片细胞超微结构受损程度逐渐加深,导致核仁和高尔基体消失;线粒体脊突膨胀,线粒体膜受损并出现囊泡状结构;叶绿体变形、类囊体膨胀受损并最终导致叶绿体破损。表明高浓度Cr^3＋胁迫对苦草叶片细胞产生了不可逆的伤害。     

植物SUMO化修饰及其生物学功能

SUMO化修饰是细胞内蛋白质功能调节的重要方式之一。植物中的SUMO化修饰途径由SUMO分子和SUMO化酶系组成。SUMO化修饰是一个可逆的动态过程。SUMO前体蛋白在SUMO特异性蛋白酶的作用下成熟,随后通过SUMO活化酶、SUMO结合酶和SUMO连接酶将靶蛋白SUMO化,最后SUMO特异性蛋白酶将SUMO与靶蛋白分离,重新进入SUMO化循环。初步研究表明,植物SUMO化修饰参与植物花期调控、激素信号转导、抗病防御以及逆境应答等生理过程。     

11种非必需氨基酸对离体植物生长的胁迫作用

研究了11种非必需氨基酸对小麦、水稻等植物离体胚植株以及拟南芥、白菜等植物种子植株生长的影响,结果显示,L-半胱氨酸、L-酪氨酸和L-丝氨酸在浓度达到3mmol·L“时开始抑制植株生长,而L-谷氨酸、L-谷氨酰胺、L-甘氨酸和L-天冬氨酸4种氨基酸在5—7mmol·L^-1时才有轻微抑制作用;L-胱氨酸、L-天冬酰胺和L-丙氨酸3种氨基酸,在5．7mmol·L^-1内没有抑制作用。脯氨酸的3种异构体在9mmol·L^-1浓度下没有抑制作用发生,且还表现出有约1个生长级别（3．4cm左右）的生长促进作用。丝氨酸和丙氨酸的D-异构体在3mmol·L^-1浓度即有强烈的生长抑制作用。这些结果表明非必需氨基酸胁迫植物的途径有多态性,这些多态性对研究植物氨基酸代谢有重要意义。     

Cd2+、Cu2+胁迫对黑藻(Hydrilla verticillata)的生长及光合荧光特性的影响

以黑藻(Hydrilla verticillata)为供试材料,采用Cd2+和Cu2+等两种重金属分别在5个浓度梯度水平下的河砂水培方法,研究Cd2+或Cu2+不同浓度胁迫对黑藻株高、生物量、成活率和叶绿素含量的影响,以及对黑藻叶片最小荧光(Fo)、最大荧光(Fm),PSⅡ最大量子产率(QYmax,)、稳态下的PSⅡ反应中心关闭程度(1-Qp_Lss)、稳态下的非光化学淬灭(NPQ_Lss)等光合荧光参数及其荧光成像的影响,探讨各个参数分别随镉、铜浓度递增的变化规律。研究结果表明,Cd2+胁迫下黑藻的株高显著下降,说明Cd2+可能对黑藻叶片的维管束结构产生伤害作用;Cd2+和Cu2+胁迫对黑藻鲜重均无显著影响,说明与水生植物自由水含量存在一定关系;Cd2+和Cu2+胁迫均使黑藻干重显著下降,其中Cu2+胁迫对黑藻干重的影响更显著,说明Cu2+胁迫对黑藻累积生物量的影响远大于Cd2+;Cd2+和Cu2+胁迫下叶绿素各值均呈下降趋势,而Cu2+胁迫对叶绿素的影响更大,说明Cu2+对黑藻叶绿体的毒害比Cd2+更大。随着Cd2+或Cu2+胁迫浓度梯度的增加,黑藻的叶绿素荧光参数(Fo、Fm、QYmax)呈显著下降趋势,(1-Qp_Lss)呈上升趋势,而NPQ_Lss先上升后下降。黑藻在不同重金属胁迫下的生理指标、荧光参数及成像特征等方面所表现出的变化差异性,反映出同等浓度下黑藻受重金属胁迫的影响程度为:Cd2+胁迫Cu2+胁迫;黑藻可以在Cu2+浓度低于1 mg/L的环境下具有正常的光合活性,可推测将黑藻用于低浓度Cu污染水域的修复;在Cu2+浓度达3 mg/L以上环境下黑藻即无法长时间生存,可推测黑藻可以作为Cd污染水环境的指示种。     

干旱胁迫条件下AMF促进小马鞍羊蹄甲幼苗生长的机理研究

采用温室水分控制试验,在干旱胁迫条件下,定量化研究优势丛枝菌根真菌(AMF)影响优势乡土植物小马鞍羊蹄甲(Bauhinia faberi var.microphylla)幼苗生长的机理,主要通过研究干旱胁迫条件下摩西球囊霉菌(Funneliformis mosseae)与小马鞍羊蹄甲的共生关系,阐明AMF在植物生长初期的作用。结果表明,干旱胁迫条件下,摩西球囊霉菌能够很好地侵染幼苗,侵染率高达89%—97%,并且不受水分条件影响。接种的幼苗最大光合速率、水分利用效率随着干旱胁迫程度从重度到轻度(水分从低到高)逐渐增大,相反地,叶片脯氨酸含量逐渐减小。接种显著地促进幼苗株高、叶片数、叶面积、根长、根面积等生长指标,提高幼苗各部分生物量、地上地下磷(P)含量。当含水量为60%田间持水量时,AMF促进小马鞍羊蹄甲幼苗吸收P的效果最好。接种还显著影响幼苗的生物量分配,在重度干旱胁迫时影响P分配,水分条件也显著影响幼苗的生物量分配。此外,接种和水分的交互作用对叶生物量、总生物量、生长指标以及地上部氮(N)总量影响显著。结果表明干旱胁迫条件下菌根效应显著,并在干旱条件下显著促进了小马鞍羊蹄甲幼苗的生长,这为进一步干旱河谷植被恢复提供了理论依据。     

Effects of groundwater salinity on the characteristics of leaf photosynthesis and stem sap flow in Tamarix chinensis

AimsThe objective of this study was to investigate the change pattern of leaves photosynthesis and stem sap flow of Tamarix chinensisin under different groundwater salinity, which can be served as a theoretical basis and technical reference for cultivation and management of T. chinensis in shallow groundwater table around Yellow River Delta.MethodsThree-year-old T. chinensis, one of the dominated species in Yellow River Delta, was selected. Plants were treated by four different salinity concentrations of groundwater—fresh water (0 g∙L^-1), brackish water (3.0 g∙L^-1), saline water (8.0 g∙L^-1), and salt water (20.0 g∙L^-1) under 1.2 m groundwater level. Light response of photosynthesis and the diurnal courses of leaf transpiration rate, stem sap flux velocity and environment factors under different groundwater salinity were determined via LI-6400XT portable photosynthesis system and a Dynamax packaged stem sap flow gauge based on stem-heat balance method, respectively.Important findings The result showed that groundwater salinity had a significant impact on photosynthesis efficiency and water consumption capacity of T. chinensis by influencing the soil salt. The net photosynthetic rate (P_n), maximum P_n, transpiration rate, stomatal conductance, apparent quantum yield and dark respiration rate increased first and then decreased with increasing groundwater salinity, while the water use efficiency (WUE) continuously decreased. The mean P_n under fresh water, brackish water and salt water decreased by 44.1%, 15.1% and 62.6%, respectively, compared with that under saline water (25.90 µmol∙m^-2∙s^-1). The mean WUE under brackish water, saline water and salt water decreased by 25.0%, 29.2% and 41.7%, respectively, compared with that under fresh water (2.40 µmol∙mmol^-1). With the increase of groundwater salinity from brackish water to salt water, light saturation point of T. chinensisdecreased while the light compensation point increased, which lead to the decrease of light ecological amplitude and light use efficiency. Fresh water and brackish water treatment helped T. chinensis to use low or high level light, which could significantly improve the utilization rate of light energy. The decrease in P_n of T. chinensis was mainly due to non-stomatal limitation under treatment from saline water to fresh water, while the decrease in P_n of T. chinensis was due to stomatal limitation from saline water to salt water. With increasing groundwater salinity, stem sap flux velocity of T. chinensis increased firstly and then decreased, reached the maximum value under saline water. The mean stem sap flux velocity under fresh water, brackish water and salt water decreased by 61.8%, 13.1% and 41.9%, respectively, compared with that under saline water (16.96 g·h^-1). Tamarix chinensis had higher photosynthetic productivity under saline water treatment, and could attained high WUE under severe water deprivation by transpiration, which was suitable for the growth of T. chinensis.     

辽宁碱蓬SlCMO基因盐胁迫表达分析及盐诱导启动子鉴定

胆碱单加氧酶（choline monooxygenase, CMO）是合成甜菜碱的关键酶,甜菜碱在植物抵抗渗透胁迫中起着重要的作用。本研究室前期克隆了盐生植物辽宁碱蓬CMO（Suaeda liaotungensis CMO）基因及启动子。本研究对SlCMO基因在盐胁迫下的表达及盐诱导启动子进行分析。qRT-PCR分析SlCMO基因在辽宁碱蓬不同器官及盐胁迫下的表达,结果表明,SlCMO基因在根、茎、叶中均有表达,其中茎、叶中的表达量较高,SlCMO基因在根、茎、叶中的表达均受盐胁迫诱导。5′端缺失分析SlCMO启动子的盐诱导区段,结果表明,pC5（-267~+128 bp）是SlCMO启动子的盐诱导功能区段,推测pC5调控SlCMO 基因的盐诱导表达。本研究为SlCMO 基因表达调控研究奠定基础,也为植物抗盐基因工程提供可用的启动子。     

水分胁迫导致小麦叶片光合作用下降的非气孔因素

小麦幼苗根部在不同渗透势溶液(PEG4000)中经受不同时间胁迫,叶片的RWC和水势下降、膜的RP、R_s和C_i升高。同时P_n下降。它还使叶肉细胞内的叶绿体排列发生紊乱、膜受到破坏、基粒间的连接松驰或消失、类囊体片层肿胀和解体、脂质小球增多和淀粉粒消失。相应地叶片的RuBPC活性下降和GO活性升高,从而促进了C_i的累积。此外MDA含量增多是自由基诱发脂质过氧化的结果。这些非气孔因素可能是造成小麦光合作用下降的重要原因。     

磷酸肌醇磷脂酶C在DREB2表达调控中的作用

环境胁迫对植物的生长不利。转录因子DREB2对干旱、高温、低温等非生物胁迫应答基因的表达具有重要的调控作用。磷酸肌醇磷脂酶C对 DREB2 基因有双向调节机制。深入了解 DREB2 和磷酸肌醇磷脂酶C的研究进展及其在生物工程上的应用,以及磷酸肌醇磷脂酶C对 DREB2 基因的表达调控机理,可以为磷酸肌醇磷脂酶C和 DREB2 基因在提高植物胁迫耐受性中的利用提供基础。     

不同福禄考品种对低温胁迫的生理响应及抗寒性综合评价

通过对14个福禄考品种在低温胁迫下相关生理指标进行分析,结果表明:可溶性糖含量随处理温度降低呈"升降升降"的变化趋势;可溶性蛋白含量随处理温度降低呈"降升降降"的变化趋势;不同品种脯氨酸、叶绿素、丙二醛含量和超氧化物歧化酶活性变化趋势不同,差异达到显著水平。运用主成分分析法和聚类分析法对14个福禄考品种进行抗寒性排序,将其分为3个抗寒等级:强抗寒品种为‘Sub-05’、‘Sub-Ja-03’和‘Sub-Ja-04’;中抗寒品种为‘Sub-Ja-01’、‘Sub-Ja-02’、‘Sub-06’、‘Sub-07’、‘Pan-02’和‘Pan-Ru-07’;弱抗寒品种为‘Pan-01’、‘Pan-Ru-06’、‘Pan-05’、‘Pan-04’和‘Pan-03’。丛生福禄考品种抗寒性优于锥花品种,与露地越冬观察的结果基本一致。