紫萍营养繁殖过程的解剖观察

以采自海南陵水的紫萍(Spirodela polyrhiza DW2501-4)为材料,观察紫萍的营养繁殖过程。紫萍DW2501-4培养在0.5倍Hoagland′s液体培养基中,先不断长出新的叶状体,随着营养物质的减少,长出休眠体进入休眠状态。休眠体经过4℃处理7 d后,可在含1%蔗糖的Hoagland′s固体培养基中重新萌发。为了进一步观察叶状体、类休眠体和休眠体的组织结构差异,以及休眠体萌发过程中组织结构的变化,制作了石蜡切片。观察结果显示:紫萍叶状体有数条叶脉,细胞中含少量的淀粉粒,表皮层以下有分层的气室,通常分上下两层,上层气室比下层气室小。类休眠体也有数条叶脉和少量气室,细胞中有较多淀粉粒。休眠体的细胞差异不明显,几乎没有气室,细胞内有大量的淀粉粒,部分细胞含有单宁;随着休眠体萌发,细胞中淀粉粒不断变小,同时分生组织分化出根和新的叶状体。     

紫萍叶状体衰老过程中的内肽酶谱变化和外源L-丝氨酸对内肽酶谱的影响

采用双向凝胶电泳技术分析紫萍叶状体衰老期间内肽酶同工酶的变化以及外源L-丝氨酸对内肽酶影响的结果表明,在衰老的紫萍叶状体中检测到9种内肽酶同工酶,丝氨酸内肽酶EP3可能在叶状体衰老的早期起作用,而半胱氨酸内肽酶EP9在第6天出现,是衰老后期活性最强的内肽酶。培养液中加入外源的L-丝氨酸后,叶状体蛋白质含量下降加剧,与衰老相关的内肽酶EP3、EP4和EP9的活性明显增强或提前出现。     

紫萍P143品系植物rbcS基因的cDNA克隆与表达

紫萍P14 3品系离体半叶状体在黑暗下培养 4d以后 ,rbcS基因的表达比完整植株显著降低 ;半叶状体在黑暗下培养 10d ,后再转移到长日照条件下培养 ,rbcS基因的表达能恢复到较高水平     

铜对紫背浮萍的影响

利用紫萍(Spirodela polyrhiza)作材料,在实验室条件下研究了增加铜对紫萍生长、光合作用色素含量、叶绿素a荧光的产生和植物体内铜累积的影响。结果表明,环境中增加1μmol L-1d的Cu2+时即可显著地抑制紫萍的生长(用鲜重和干重表示),随增加的铜的量加大,对生长的抑制作用增加,鲜重在8 μmol L-1Cu2+时,干重在2 μmol L-1 Cu2+以上时出现负增长;铜水平的升高可使叶绿素含量大幅下降,但对类胡萝卜素的含量影响不大;对叶绿素a荧光的产生也有影响,短时间的处理(24 h内)使Fo和Fm升高,但Fv/Fm变化很小,随着处理时间的延长和处理浓度的增加,Fo和Fm下降至很低水平,特别是Fm下降更快,以至Fv/Fm可能出现负值,表明光合作用器官已受到破坏;当铜处理水平增加时植物体内的铜含量水平也增加,表明其对铜有一定的累积作用,但因为在高铜浓度水平下植物的生物量显著下降,因而从植物修复的角度考虑,在中等或微量铜污染的情况下,才能选择适宜来源的紫萍用于进行铜污染环境的植物修复。     

除草剂对水生植物的生理生态效应

首先研究了常用除草剂对水生植物的生理生态效应。结果表明在 12种除草剂中 ,乙草胺、丁草胺、艾割对紫萍 (Spirodelapolyrhiza (L .) Schleid)、金鱼藻 (Ceratophyllum demersum )生长影响显著。其后进行的丁草胺对金鱼藻生物量及生理生化影响研究表明 :金鱼藻生物量 (干重 )随丁草胺浓度的升高显著下降 ,处理后 16 d,两者呈显著的负相关。丁草胺处理后金鱼藻光合放氧速率明显下降 ,至 16 d,2、4、6、8m g/L处理分别比对照减少 36 .0 2 %、4 1.6 4 %、4 2 .74 %和 4 8.4 3% ;呼吸耗氧速率亦显著下降 ,4、6、8m g/L处理分别比对照下降 2 5 .87%、6 6 .6 4 %、6 7.94 %。呼吸耗氧速率的改变与丁草胺浓度呈极显著的负相关 ;丁草胺处理后金鱼藻叶绿素含量显著下降。谷胱甘肽 - S-转移酶 (GSTs)的变化也与丁草胺处理浓度有关 ,低浓度 (1m g/L )呈现先高后低 ,至 16 d显著低于对照 ,高浓度 (8mg/L )为先低后逐渐恢复。除草剂对水生植物的影响有可能影响整个水生生态系的功能。     

Cr6+和乙草胺对少根紫萍的毒性效应

采用水培实验方法,研究了重金属Cr6 和除草剂乙草胺对少根紫萍(Spirodela oligorrhiza L.)生长的单一毒性和联合毒性效应.结果表明,Cr6 和乙草胺对少根紫萍96 h生长抑制的IC50分别为15.4和6.95 mg* L-1,在质量浓度1∶ 1的情况下, Cr6 与乙草胺共存对少根紫萍96 h的IC50 为3.14 mg* L-1,二者为协同作用.随着Cr6 和乙草胺处理浓度的增加,少根紫萍叶绿素a浓度下降,复合污染对叶绿素a的影响明显大于单一污染,也表现为协同作用.另外,还对少根紫萍生长抑制实验进行了探讨,建议使用植物个体数和重复间的偏差作为衡量实验质量的指标.     

紫萍磷转运蛋白1;1 cDNA序列的克隆及表达模式

紫萍Spirodela polyrrhiza是一种在生物质资源开发利用和水体生物修复中广泛使用的漂浮植物。随着水体富营养化日益严重,紫萍在水面随处可见。有文献报道紫萍对水体中的氮和磷有良好的净化作用。为了深入研究紫萍对水体中无机磷的吸收和转运,以紫萍为材料提取RNA反转录为cDNA,以此为模板,扩增得到1条特异性片段,其开放读码框 (ORF) 全长序列为1 620 bp,编码539个氨基酸,命名为SpPHT1;1,在GenBank中登录号为MN720003。生物信息学分析表明,SpPHT1;1没有内含子,编码的蛋白是一种稳定的、疏水的、具有11个跨膜结构域的蛋白,其结构具有主要协助转运蛋白超家族 (Major facilitator superfamily,MFS) 保守的结构域,聚类分析显示紫萍SpPHT1;1与玉米ZmPHT2和高粱SbPHT1-8有较近的亲缘关系,推测其属于植物磷转运蛋白家族PHT1成员。正常磷条件,SpPHT1;1在紫萍叶中的表达明显多于根;低磷条件促进该基因的表达,相对表达量在紫萍根和叶生长48 h时均达到峰值;丰磷条件会抑制基因表达,说明SpPHT1;1的表达会受到外界磷浓度的影响。研究结果有助于紫萍磷转运蛋白基因功能的进一步深入研究,为紫萍的进一步开发和利用提供理论依据。     

两种浮萍植物的叶绿体超微结构对模拟酸雨的敏感性

用蒸馏水和不同pH值(5.5,4.5,3.5和2.5)的模拟酸雨培养浮萍(Lemn aminorL.)和紫萍(Spirodela polyrrihiza(L.)Schleid)48h后,测定叶状体膜系统渗漏率,观察叶绿体超微结构的变化。结果表明,随酸雨pH的下降,两种浮萍叶状体的膜系统渗率增大,叶绿体超微结构受损。浮萍和紫萍对酸雨的敏感性和伤害时细胞与叶绿体形态变化显示一定的种间差别。浮萍的结构性损伤始于pH4.5,原生质体收缩,出现质壁分离,基粒结构混乱;pH3.5时叶绿体肿胀呈球状,片层结构破坏并出现许多空泡。紫萍在pH3.5时膜系统的外渗率仍较低,基粒和基质类囊体结构无明显改变;pH2.5时叶绿体结构才出现严重伤害,但未见明显的肿胀与质壁分离现象。因此认为在两种浮萍的共生水体中,紫萍对酸雨污染有较强的生存竞争能力,而浮萍则可用作pH<4.5水体的灵敏指示植物。     

铈对紫萍抗铜能力的影响

铈能减缓铜胁迫导致的紫萍(Spirodela polyrhiza L.)叶片膜透性的增加、可溶性蛋白含量和叶绿素a/b 值的下降以及超氧阴离子(O₂·)、丙二醛(MDA)的积累。与同浓度的单一铜处理相比, 加入20 mg/L 的铈后, 超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)的活性和类胡萝卜素(Car)、抗坏血酸(AsA)含量不同程度的增强或增多, 暗示铈可能通过提高紫萍活性氧清除能力以增强对铜的抗性和耐性。     

细胞分裂素在维持紫萍叶状体生命中的重要作用

将无根和囊的紫萍(Spirodela polyrrhiza)P143品系半叶状体分别放在含有和不含6-苄基嘌呤的培养液上于长日照条件下培养。在不含6-BA的培养液上培养4d以后,半叶状体开始失绿,光合能力降低;第12天时,半叶状体已接近死亡。但是,培养在含有6-BA的培养液上的半叶状体干重、叶绿素和可溶性蛋白质含量、希尔反应活力、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶的小亚基和其编码基因rbcS mRNA水平显著增加。这些6-BA处理过的半叶状体平均寿命可达80d,几乎等同于完整植物体上叶状体的寿命,因此提出细胞分裂素对于紫萍叶状体生物学功能的维持是必需的。