茉莉酸甲酯(MeJA)对干旱胁迫下水稻幼苗光合作用特性的影响

茉莉酸(JA)及茉莉酸甲酯(MeJA)是广泛存在于植物体内的与抗性关系密切的生长物质,能显著增强植物在机械伤害、低温、盐害、干旱等非生物环境胁迫和病虫害等生物胁迫中的抗性.以水稻品种中二欧6为实验材料,通过设置对照、干旱、干旱+MeJA、干旱+MeJA+水杨苷异羟肟酸(SHAM)四种处理,研究了干旱胁迫下施用MeJA及其代谢抑制剂SHAM对水稻幼苗的叶绿素荧光和光合作用特性的影响.研究结果表明,干旱胁迫下外源MeJA(0.25 μmol·L~(-1))处理可显著提高水稻幼苗的叶片水势、叶绿素含量、叶绿素荧光参数Fv/F_0和Fv/Fm值、蒸腾速率、叶片气孔导度、胞间CO_2浓度,降低ABA含量,从而提高水稻幼苗的抗旱性.然而,加入茉莉酸信号途径的抑制剂水杨苷异羟肟酸(SHAM)后MeJA诱导的水稻抗旱效应受到逆转,表现在水稻幼苗叶片水势、叶绿素荧光和光合作用参数等显著下降,ABA含量显著上升.     

茉莉酸类物质(JAs)的生理特性及其在逆境胁迫中的抗性作用

以茉莉酸(JA)和茉莉酸甲酯(MeJA)为代表的茉莉酸类物质(JAs)是广泛存在于高等植物体内的一种新型植物生长调节物质,在调节植物生长发育、光合特性、抗逆反应等起着重要的作用。茉莉酸类物质能抑制植物生长,抑制种子和花粉粒萌发,促进叶片和果实衰老,加速细胞的分裂和膨大,促进气孔关闭,诱导禾本科植物的颖花开放;此外还能调节植物的光合作用和呼吸作用及保护酶活性。目前更多的研究表明,茉莉酸(酯)类物质是与抗性密切相关的植物生长物质,它作为内源信号分子参与植物在机械伤害、病虫害、干旱、盐胁迫、低温等条件下的抗逆反应。在植物受到伤害时,植物体内茉莉酸及其衍生物的含量显著增加,进而诱导一系列与抗逆有关的基因表达,如蛋白酶抑制剂、硫蛋白和苯丙氨酸转氨酶(PAL)等,提高酯氧合酶活性,从而增强植物的抗性。研究还发现,在干旱逆境胁迫条件下,与脱落酸(ABA)的表现相似,茉莉酸类物质大量积累,外施能增强植物的抗旱性。茉莉酸与脱落酸在抑制生长、促进衰老和逆境胁迫的反应上作用极为相似,两者可协同起作用或独立发挥,而茉莉酸与水杨酸(SA)二者之间则大多研究认为存在相互抑制的拮抗作用,但也有一定协同作用。而茉莉酸与各种激素的信号传导途径的相互作用机制仍有待进一步深入研究。     

土壤干旱胁迫对Larrea tridentata叶片矿质营养元素含量的影响

研究了土壤干旱胁迫对Larrea tridentata叶片10种营养元素含量的影响.结果表明:N、P、K、Ca、Mg含量在土壤干旱胁迫下的变化趋势基本相同,都是在轻度水分胁迫时略有下降,随着土壤水分胁迫的加重,含量逐渐增加,只有P含量在重度水分胁迫(土壤水势为-2.415 MPa)时有所下降;在土壤水势超过了萎蔫系数后,L.tridentata的各大量营养元素含量仍能维持在较高水平有助于增强其抗旱性;L.tridentata叶片微量元素(Fe、B、Mn、Cu、Mo)含量对土壤干旱胁迫的反映不敏感,各微量营养元素的含量在土壤干旱胁迫时与正常土壤水分状态时没有显著差异;总的来讲,在土壤水分胁迫状况下,L.tridentata能通过对自身营养元素调节的方式来提高自身的抗旱性,表现出较强的抗旱性.     

不同干旱胁迫强度下白刺花幼苗叶片的生理生化反应

植物代谢产物和抗氧化酶活性与干旱胁迫强度的定量关系是评估植物适应干旱能力的重要科学问题.本文采用盆栽试验设计,设置土壤田间持水量(FC)80%、60%、40%、20%4个干旱胁迫处理.研究了不同强度的干旱胁迫梯度上2 a生白刺花(Sophora davidii)幼苗叶片内丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)、可溶性蛋白质、光合色素含量、超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性的变化特点.发现:(1)MDA与Pro含量随着干旱胁迫强度的增加呈线性增加趋势.(2)蛋白质和光合色素含量在干旱胁迫梯度上呈"钟型"抛物线变化趋势,在60%～40%FC下含量最高.(3)4种抗氧化酶活性的变化趋势不尽相同.其中SOD与APX的活性在干旱胁迫梯度上的反应均表现为多项式变化规律,即在中度干旱下的活性显著升高.而重度胁迫下降低;CAT活性变化规律与SOD和APX活性的变化正好相反;POD活性则表现为倒钟型趋势.60%FCT活性最低.综合分析表明,可溶性蛋白质和光合色素的含量、SOD、APX、CAT以及POD不仅能够较好地指示干旱胁迫对幼苗叶片的生理生化伤害程度,并且可反应叶片开始受胁迫伤害的土壤干旱水平.但是MDA和Pro含量则无法指示;60%FC左右的土壤含水量是白刺花2 a生幼苗叶片生理生化代谢受到伤害的干旱强度的阈值.图3参26     

甜菜碱和水杨酸对干旱胁迫下辣椒开花结果期生理特性的影响

以云椒2号为材料,研究外源甜菜碱(glycine betaine,GB,100 mmol/L)和水杨酸(salicylic acid,SA,200 mg/L)对干旱胁迫下辣椒开花结果期生理特性的影响。结果表明:在干旱胁迫下,外源GB,SA处理能有效缓解辣椒叶片相对含水量的下降,抑制丙二醛含量的增加,同时,提高辣椒叶片可溶性糖、脯氨酸的含量,提高过氧化物酶(peroxidase,POD)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和过氧化氢酶(catalase,CAT)的活性;外源SA处理使辣椒叶片可溶性蛋白含量下降。利用模糊隶属函数法对渗透调节物质、膜脂过氧化和抗氧化酶活性多项指标进行综合评价,GB,SA、干旱处理综合评价值分别为0.521 9,0.495 0,0.475 1。GB,SA处理均能提高辣椒的抗旱性,其中GB处理的辣椒抗旱性更好。     

干旱胁迫对润楠幼苗生长和生理生化指标的影响

以2年生润楠(Machilus pingii)幼苗为试验材料,采用盆栽和持续停水的干旱处理方法,模拟研究不同干旱胁迫时段对润楠幼苗生长及抗性生理的影响,旨在为润楠幼苗的栽培和水分管理提供理论依据及技术参考.结果显示:(1)随着干旱胁迫时间延长和胁迫程度增加,土壤体积含水量(SWC)、叶片组织中相对含水量(LRWC)、苗高和地径生长量均下降,叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素Car以及叶绿素a/b均呈先增加后降低的趋势;(2)主要渗透调节物质可溶性糖(SS)含量、可溶性蛋白(SP)含量随着干旱时间延长表现为先升后降,脯氨酸(Pro)含量逐渐升高;(3)丙二醛(MDA)、过氧化氢(H2O2)含量在轻度(SWC为10%-15%)和中度(SWC为6%-10%)胁迫下缓慢增加,重度胁迫(SWC<6%)下大幅度增加,说明膜脂过氧化作用加剧,膜透性增加;(4)在整个干旱过程中,超氧化物歧化酶(SOD)活性、抗坏血酸(As A)逐渐下降,而过氧化物酶(POD)活性在轻度和中度干旱过程中逐渐加强,重度胁迫下急剧下降,但胁迫结束时仍高于对照25.5%.本研究表明,在轻度和中度干旱条件下(SWC>7.6%),润楠幼苗能通过调节自身的抗氧化系统和渗透调节物质含量来减轻干旱伤害,维持植物体的生长及正常生理代谢,从而表现出一定的耐旱抗旱潜力;但在土壤水分亏缺较严重的条件下,润楠幼苗会受到严重伤害.     

臭氧污染胁迫下植物的抗氧化系统调节机制

工业和农业的快速发展导致近地层O3浓度不断提高,这对陆地生态系统的动物、植物、微生物和人类健康造成伤害。O3对植物的影响尤其是对农作物的影响将关系到世界粮食的安全生产。O3污染胁迫可诱导植物产生活性氧物质,破坏植物的膜系统,影响植物的光合作用等正常生理功能。植物在自然适应过程中,可形成一套抗氧化机制来缓解O3胁迫伤害。综述了国内外近年来有关O3胁迫下植物抗氧化系统调节机制的研究进展,包括植物通过调节体内的抗氧化酶活性和非酶类物质含量来缓解O3对植物伤害的机制。O3污染胁迫下植物可调节其叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)和单脱氢抗坏血酸还原酶(MDAR)等抗氧化酶的活性。抗坏血酸(AsA)、类胡萝卜素(Car)和谷胱甘肽(GSH)等非酶类物质在清除O3胁迫产生活性氧方面具有重要的作用。另外,根据目前的研究进展,提出了一些需要继续深入探讨的问题。     

土壤干旱胁迫对Larrea tridentata叶片膜脂过氧化和保护酶活性的影响

Larrea tridentata是一种亚热带沙漠中常绿的含树脂的灌木,有很高的生态价值和药用价值。在不同土壤干旱胁迫条件下,测量了L.tridentata叶片具有生物学活性物质的含量变化。结果表明,随着土壤水分胁迫的加重,L.tridentata保护酶活性与MDA含量的整体趋势都是先升高,在土壤水势达到-2.415 MPa时,有所下降。L.tridentata体内重要的渗透调节物质脯氨酸的质量分数总体成上升趋势。可见,保护酶及渗透调节对L.tridentata提高自身的抗旱性有重要作用。     

不同植物叶片臭氧伤害症状及其生理响应机制的差异

快速发展的城市化和工业化引起近地层臭氧浓度不断升高,对城市绿化植物具有很大的毒性伤害。选择城市常见的景观植物万寿菊、矮牵牛及圆叶牵牛为供试植物,利用开顶式气室,研究了不同植物臭氧伤害症状及其生理响应机制的差异。结果表明:1)臭氧暴露后,供试植物叶片均出现了不同程度的臭氧伤害,或叶脉间黄化(万寿菊和矮牵牛),或出现白色斑点(圆叶牵牛),且随臭氧浓度升高其黄化程度加剧,白色斑点亦扩张形成白色斑块,最终叶片从症状形成的地方开始干枯。2)臭氧暴露加剧了供试植物叶片膜脂过氧化程度,但对可溶性蛋白含量没有显著影响,说明植物生长后期臭氧暴露并没有造成蛋白质退化进而引起植物抗臭氧胁迫能力的下降。3)臭氧暴露后万寿菊叶片茉莉酸含量降低,矮牵牛叶片水杨酸含量显著升高,而圆叶牵牛既有水杨酸含量的升高又有茉莉酸含量的降低,说明不同植物对臭氧伤害的激素响应是不一致的,茉莉酸保护能力减弱引起了臭氧对万寿菊叶片伤害,水杨酸过度累积造成了矮牵牛叶片的臭氧直接伤害,而圆叶牵牛的臭氧伤害则是2种原因都可能存在。因此,在大气臭氧浓度尚不能有效控制的情况下,明确不同植物臭氧伤害形成的激素响应,以采取针对性保护措施维持其最大生态效益。     

干旱胁迫对文心兰抗氧化酶活性和渗透调节物质含量的影响

以切花文心兰＂黄金2号＂（Oncidium Gower Ramsey‘Gold 2’）幼苗及成熟苗为材料,用盆栽控制浇水模拟干旱的方法,对不同程度干旱胁迫下其叶片抗氧化酶活性和渗透调节物质含量的变化进行研究。结果表明,文心兰＂黄金2号＂具有一定的耐旱性。随着干旱胁迫程度的加深,文心兰幼苗及成熟苗的相对含水量和相对电导率变化慢、幅度小,超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性能保持一定水平,渗透调节物质可溶性糖和脯氨酸含量持续上升,表明文心兰＂黄金2号＂对干旱胁迫具有较强的适应能力。     

干旱胁迫和复水对梨幼树生理特性的影响

为了解植物干旱生理适应机制和恢复机制,以梨品种‘翠冠’和‘黄冠’幼树为试材,研究土壤干旱胁迫及复水条件下叶片光合参数、叶片相对含水量、叶片质膜透性、超氧化物歧化酶活性及脯氨酸含量的变化特性.结果显示:1)随着干旱胁迫的加剧,两品种的叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均呈下降趋势;‘翠冠’叶片胞间CO2浓度呈先降后升的趋势,而‘黄冠’呈持续下降趋势,但‘黄冠’光合作用的4项指标明显高于‘翠冠’;复水后,两品种的光合指标恢复显著,但均未超过对照水平.2)干旱胁迫引起两品种的叶片相对含水量急剧下降,叶片质膜透性和脯氨酸含量显著升高,超氧化物歧化酶活性呈先升后降趋势;复水后,两品种的4项指标不同程度地得以恢复,但大部分指标没有恢复到对照水平,其中‘黄冠’各项指标在复水前后的变化幅度比‘翠冠’更小.综合分析表明,‘翠冠’和‘黄冠’对干旱胁迫的响应存在差异,‘黄冠’对干旱逆境具有更强的适应能力.     

水分胁迫下内生真菌感染对黑麦草叶内保护酶系统活力的影响

比较了两种不同的水分胁迫方式（田间干旱迫和温室渗透胁迫）下，内生真菌感染对黑麦草叶内SOD、POD和CAT活性以及MDA含量变化的影响，结果表明，当植物未遭受水分胁迫时，感染植株叶内SOD和POD活性明显高于非感染植株，在温室渗透胁迫下，随着胁迫强度和胁迫时间的增加，感染植株叶内SOD活性明显高于非感染植株，MDA含量大大低于非感染植株，而在田间干旱胁迫下，感染植株的这种优势表现得并不明显，图2表2参23     

干旱胁迫对香蒲生长和叶绿素荧光参数的影响

采用野外调查方法,研究了不同土壤含水量条件下香蒲植株的形态、生物量、叶绿素含量和叶绿素荧光参数的变化。结果表明：（1）土壤含水量对香蒲株高影响显著,轻度、中度和重度干旱处理香蒲株高分别下降为对照（土壤水分始终饱和）的90.90%、68.19%和63.64%。（2）香蒲茎直径、叶长、叶宽和叶绿素含量均随土壤含水量的降低而呈递减趋势,枯叶率却明显增加。（3）不同土壤含水量条件下香蒲密度和生物量差异均达显著水平（P〈0.05）。轻度、中度和重度干旱组香蒲密度分别比对照下降41.67%、53.33%和66.67%;而对照香蒲单株生物量分别为轻度、中度和重度干旱组的2.25、5.54和7.45倍。（4）香蒲叶片最大光量子产量（Fv/Fm）和最大相对电子传递速率（Re,t,max）随土壤含水量的减少而明显降低。干旱降低了香蒲叶片光系统Ⅱ（PSⅡ）的光化学效率,抑制了香蒲的生长。     

内生真菌感染对黑麦草若干抗旱生理特征的影响

对周期性干旱胁迫下内生真菌感染（EI）和非感染（EF）的黑麦草植株的几项生理指标进行了比较。结果表明，干旱胁迫导致EI和EF叶片相对水分含量下降，细胞膜透性增加，游离脯氨酸累积，叶绿素，类胡萝 纱和淀粉含量下降，可溶性糖含量增加，与EF植株相比，干旱胁迫下EI植株可溶性糖含量较高，膜透性及脯氨酸含量均较低，从生理生化角度说明内生真菌可提高其宿主植物的抗旱性。图3参39     

甜椒穴盘苗对不同程度水分胁迫-复水的生理生化响应

对温室甜椒穴盘苗进行水分处理,探讨了不同程度水分胁迫-复水过程中叶片生理生化特性的变化.叶片相对含水量(RWC)、渗透势随基质水分减少而降低,渗调能力逐步增强.POD、SOD、CAT酶活性随水分减少而上升,SOD对水分胁迫最敏感,复水后主要由POD、CAT负责清除H2O2和过氧化物.游离氨基酸、脯氨酸随基质水分减少急剧上升,复水后大幅下降,可能为水分胁迫下主要渗透调节物质.水分胁迫下,甜椒叶片可溶性蛋白主要降解为氨基酸的形式参与渗透调节.RWC降至45%(停水后d3)时,可溶性糖显著积累,但明显晚于氨基酸,但它基础含量高,主要在较为严重的水分胁迫时发挥作用.尽管水分胁迫使保护酶活性和渗透调节能力均提高,但任何程度的胁迫均不可避免伤害幼苗.穴盘苗生产中,建议“水分胁迫锻炼”时间以不超过3d逐步达到RWC≥45%为宜.图4表2参12     

钒胁迫对水稻幼苗生理生化和富集特性的影响

水稻（Oryza.sativa L.）是我国最重要的粮食作物之一,水稻产量占粮食总产量的一半以上,一旦水稻受到重金属污染,将会影响水稻植株的正常生长和生理特性。目前关于钒胁迫对水稻植株生理特性指标的影响方面报道较少。通过水培实验,研究了不同钒（V）质量浓度（0、4、8、12、16、20 mg·L-1）对水稻幼苗（Oryza.sativa L）生理生化和富集特性的影响。结果表明：随着V胁迫浓度的增加,叶绿素含量、可溶性蛋白含量、过氧化氢酶（CAT）活性、过氧化物酶（POD）活性、超氧化物歧化酶（SOD）等均呈现先上升、后下降的变化趋势。当ρ（V）≤12 mg·L-1,与对照相比较,叶绿素含量、可溶性蛋白含量和酶活性增大了135.3%、104.2%、77.8%（CAT）、84.5%（POD）和273.2%（SOD）;当ρ（V）〉12 mg·L-1,则分别降低37.2%、39.4%、41.1%、24.1%和24.5%。随着 V 胁迫浓度的增加,丙二醛（MDA）含量和细胞膜透性逐渐增大,与对照相比,分别增加了38.5%~289.3%、21.2%~303.2%,根系活力下降了10.9%~82.2%。可见,低ρ（V）（≤12 mg·L-1）对水稻幼苗的生长有一定的刺激作用,水稻幼苗自身保护酶表现出较强的自我调节能力;高ρ（V）（〉12 mg·L-1）明显抑制叶绿素和蛋白合成、抗氧化酶活性和根系活力,伤害了细胞质膜系统,影响水稻幼苗的生长发育。不同V浓度胁迫下,水稻幼苗累积的V含量为：根〉茎叶。随着V胁迫浓度增加,水稻幼苗各器官V含量增大,其中根部增幅远大于茎叶,当ρ（V）从5 mg·L-1增加到40 mg·L-1,与对照相比较,根部增加了0.98~25.3倍,茎叶部增加了0.26~4.74倍。生物富集系数（BF）先增加后降低,最大值为2.8408;迁移系数（TF）下降,最低值为0.1170,说明水稻对V有较强的富集能力,但迁移能力较低,积累的V主要富集在根部,可减轻V对地上部植物的危害。     

湿害处理对不同生育时期芝麻叶片保护酶活性和种子产量的影响

对蕾期、盛花期和终花期的芝麻品种进行了24～60 h的湿害处理.测定了叶片保护酶(POD、SOD、CAT)、植株萎蔫率、死株率等14个性状.结果表明,蕾期和盛花期芝麻叶片中保护酶SOD、POD和CAT活性随着湿害处理时间的延长均呈先升后降的趋势,品种间存在差异.蕾期和盛仡期湿害处理对芝麻生长速率、植株萎蔫率和死株牢影响较大,尤以盛花期最为严重.3个生育时期的芝麻品种受湿害处理后均蒴果数减少、种子产量降低、根系早衰甚至烂根.芝麻叶片保护酶活性与植株萎蔫率、死株率旱显著或极显著负相关,与生长速率、有效蒴果数等9个考察性状呈正相关,且大部分相关系数达到显著或极显著水平.综合各项考察指标,湿害处理对芝麻盛花期影响最为严重,K36 h是多项指标发生急剧变化或转折的敏感时间,湿害后的表现型性状变化趋势与叶片保护酶活性变化趋势在品种间基本一致.图4表1参23