赤霉素介导下植物对重金属的耐性机理

重金属对大多数植物具有毒性,可严重影响植物的正常生理代谢,但植物也进化出缓解重金属胁迫的相关机制,如增强抗氧化系统响应、加快光合效率、调整代谢速率、将重金属区隔化等。赤霉素(GA)是一类经典的植物激素,可调控植物生长发育,增强植物对重金属的耐性,并促进其对重金属的吸收。该研究根据近年来国内外相关文献报道,从重金属胁迫下赤霉素与植物生物量、抗氧化、光合系统修复、重金属区隔化和信号传递的关系等方面,综述了赤霉素介导下植物对重金属的耐性机理,并从重金属胁迫下赤霉素的合成及分解机制、赤霉素提高植物耐受重金属的深入机制、赤霉素在重金属胁迫下植物激素调控网络中的功能以及赤霉素对植物修复效率的影响等方面,对该领域的发展趋势作了展望。     

环境胁迫下雌雄异株植物的性别响应差异及竞争关系

雌雄异株植物是陆地生态系统的重要组成部分之一,对物种多样性的保护和维持生态系统的稳定性有着积极的作用.当前,由于人类干扰加剧导致的环境恶化严重影响了植物个体、种群、群落和生态系统的结构和功能.本文综述了国内外关于干旱、养分缺乏、重金属、盐胁迫以及全球气候变化等环境胁迫下雌雄异株植物的性别响应差异,性别竞争与促进作用,性别竞争下雌雄异株植物识别和适应机制,性别竞争与性别空间分异以及环境胁迫对性别竞争的影响等的研究进展.多数研究显示雌雄植株对环境胁迫表现出显著的性别响应差异,雄株对环境胁迫有更好的耐受性和适应能力.但是,雌雄性别竞争关系的研究还相对不足,环境胁迫下雌雄竞争规律及机制还无定论.未来应该加强多种环境胁迫交互下雌雄异株植物性别响应差异及性别竞争关系的研究.参90     

铝毒与有机酸和磷的关系

总结了铝对植物形态及生理方面的毒害，简要概述了铝对植物毒害的机制、植物的抗铝对策、耐铝植物与铝敏感植物对铝胁迫的不同反应，特别综述了有机酸及磷与植物抗铝毒的关系，以及受铝胁迫的各种土壤改良途径及植物抗铝措施．最后提出了铝胁迫导致植物矮化的问题，建议更多研究者来注意并进一步探索相关问题．表3参65     

蓝藻毒素影响植物生长发育及其机制研究进展

随着工农业生产的发展,工业废水以及生活污水等导致水体富营养化日益加剧。在适宜的条件下,富营养化水体中的蓝藻可在短时间内迅速繁殖并聚集形成蓝藻水华,某些水华蓝藻能产生蓝藻毒素。蓝藻毒素不仅会对植物和水生动物的生长发育产生影响,而且会对人类的健康产生潜在危害。文章介绍了蓝藻毒素及其危害,重点围绕蓝藻毒素对植物生长发育的影响及其机理的研究状况进行了综述,为进一步研究蓝藻毒素影响植物生长发育机制提供信息。国内外的研究表明,蓝藻毒素影响许多植物的种子发芽、根系和地上部的生长,并在植物组织中积累,从而影响植物的产量和品质。蓝藻毒素影响植物生长发育的机理研究主要集中在组织结构损伤、蛋白磷酸酶的抑制、氧化胁迫和DNA损伤等方面,但传统的研究方法难以揭示植物复杂的蓝藻毒素胁迫响应机制,今后应加强分子生物学新技术(如芯片技术和深度测序技术等)在植物蓝藻毒素胁迫响应机制研究中的应用。     

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。     

植物根系细胞壁在提高植物抵抗金属离子毒性中的作用

植物根系细胞壁在抵抗金属离子毒害过程中发挥着重要作用,论文对金属胁迫下植物细胞壁对金属离子的固定作用及其机制进行了探讨.主要从两个方面阐述了金属离子胁迫下,细胞壁提高植物抗性的机制:其一是细胞壁对金属离子的"区隔机制";其二是细胞壁对金属离子的"适应机制".两种机制对于提高植物对金属离子的抗性均具有重要作用.在探讨细胞壁提高植物对金属离子的抗性机制的同时,还对通过外加手段在细胞壁水平来调节植物对金属离子的抗性的可能性进行了探讨,指出通过利用丛枝菌根真菌与大多数植物可以形成菌根共生体的特性,可以从细胞壁角度入手更好地阐述丛枝菌根真菌提高植物对金属离子的抗性机制.     

根系分泌作用及其诱导机制

根系分泌作用及其实现植物对胁迫环境的适应,是近年来根际学领域的一个研究热点.文章评述了环境胁迫对植物根分泌物组成、含量的影响以及植物根系分泌的四种诱导假设;并对环境胁迫条件下的信号传递及根系分泌作用的生理及分子生物学基础进行了讨论.在此基础上,认为特定根分泌物的分泌是植物在进化过程中适应环境胁迫的实质.     

胁迫生境深色有隔内生真菌生态分布与功能研究进展

深色有隔内生真菌(dark septate endophytes,DSE)是一类定殖于植物根内的小型真菌,广泛存在各种生境中,其在胁迫生境中的生态分布、生态功能与作用机理是近年来的研究热点.对DSE的生态分布、胁迫生境DSE的生态功能和DSE真菌增强植物抗逆性的作用机理等方面进行综述.研究进展表明,从平原低地到热带、温带、冻原及南北极地区,野生植物根部普遍定殖着DSE真菌,尤其在干旱、高温、寒冷、盐害、重金属污染和养分贫瘠等胁迫生境中,DSE真菌的分布更为普遍.环境胁迫条件下,植物根部共生DSE真菌能够改善植物矿质营养和光合生理、调节植物内源激素平衡、增强植物抗氧化生理,从而促进宿主植物生长、增强植物抗逆能力,以及改变植物对重金属的吸收累积,在植物耐受和适应胁迫环境中起着重要的调节作用.但这些研究主要从生态现象进行了研究,目前对DSE增强宿主植物抗逆性的作用机理仍很缺乏、不够系统深入.未来应建立DSE真菌种质资源库,加强DSE真菌的应用技术研究;结合现代生物技术和方法,系统深入研究DSE真菌提高植物抗逆性的生理和分子机制,为利用DSE真菌增强植物适应环境胁迫提供理论依据.(表1参92)     

克隆植物的碳素生理整合及其生态学效应

碳素整合是克隆植物生理整合过程中非常重要的一部分,是克隆植物生存、生长、繁殖的物质基础.克隆植物碳素整合的基本机制具有一定的共同性或相似性,但克隆植物的种类不同、所处生境以及发育阶段不同或所受到的干扰、胁迫的程度不同,其碳素整合的范围、强度、方向、过程等也有所差异.本文对克隆植物碳素生理整合的基本特征、生态效应以及主要的影响因素进行了详细分析,并对迄今有关克隆植物碳素整合的最新研究进展进行了系统总结.同时,对碳素整合的主要研究方法进行了评价与展望,认为在今后研究中,应加强对克隆植物碳素整合的遗传学基础的研究,同时对于碳素整合的生理学、解剖学和生态学机制的研究也亟待深入.     

近5年增强UV-B辐射对植物影响的研究进展

综合分析了近5年增强UV-B辐射对植物影响的最新研究进展.结果发现近5年来增强UV-B辐射对植物影响的研究明显具有以下趋势:1)增强UV-B辐射对植物个体影响的研究总体上趋于减少;2)对植物信号转导的研究日益增多;3)植物对增强UV-B辐射胁迫的防卫机制和伤害修复研究仍是重点,但更偏重于防卫机制方面的研究;4)更加重视对植物群体及生态系统影响的研究;5)增强UV-B辐射与其它因子(环境背景因子和污染胁迫因子)的复合作用研究成为新的热点和重点.根据近5年的研究进展,推断在今后一段时间内,有关增强UV-B辐射对植物和生态系统影响的研究还会加强,信号转导、分子水平机理以及增强UV-B辐射与其它因子的复合作用研究可能是今后的研究热点.     

Mechanisms of copper tolerance by Armeria maritima in Dolfrwyong Bog,north Wales--initial studies

Preliminary field studies were carried out at Dolfrwynog Bog in July 2000. Replicate samples of water, Armeria maritima plants and the soils adhering to its roots were collected and analysed for copper. Concentrations of up to 6486 mg kg^–1 of copper in the soils were recorded. Accumulation of copper by the plant as expressed by concentration factors (CF) show that it is acting mainly as a copper excluder. Of the copper that is taken up, most of it is retained within the roots with very little being transported to the shoots of the plant. Moreover, a further possible mechanism of tolerance is exhibited by the excretion of copper through its decaying leaves. Towards the use of in vitro cultures to study the copper tolerance mechanisms in A. maritima a micropropagation protocol has been developed. The ex vitro plants have been rooted and established in compost.     

珍稀植物濒危机制及保育策略中的营养条件

首先简要论述了珍稀植物濒危的原因、濒危机制的各种理论和研究方法，包括就地保护和迁地保护两个方面的保育策略的制定与实践。然后着重从营养条件的角度对这些理论和现状进行了分析。认为濒危物种在其历史演化过程中存在的脆弱环节以及活植物迁地保护的评价标准均与营养条件密切相关，营养条件可能是某些物种濒危机制中的一个重要组成部分；营养条件方面的研究可以为保护区设立的大小提出指导性意见；珍稀植物迁地保护过程中应密切关注营养条件的影响；营养条件在一定程度上决定了对某些物种保育策略的制定；将分子生物学与植物营养学的研究方法相结合，将能成为珍稀植物濒危机制及保育策略研究中的一种有效手段。     

Biosynthesis and effects of copper nanoparticles on plants

Copper nanoparticles have improved properties compared to the bulk copper material. Copper nanoparticles indeed find applications in gas sensors, heat transfer fluids, catalysis, solar energy and batteries. Antibacterial and antifungal activities of copper nanoparticles find applications in the agriculture and healthcare sectors. Nonetheless, careless use of copper nanoparticles may cause environmental pollution and health effects. Here we review the biosynthesis of copper nanoparticles using plant materials, named phytosynthesis, and micro-organisms. We also discuss the effect of copper nanoparticles on crops and pathogenic micro-organisms. Copper nanoparticles varying in sizes from 5 to 295 nm have been synthesized using leaf extracts and latex from plants, and using bacteria and fungi. Biosynthesized copper nanoparticles show good antimicrobial activity inhibiting the growth of pathogenic bacteria and pathogenic fungi. Copper nanoparticles enhance the germination and growth of some plants at lower concentrations, whereas high concentrations result in retarded growth.     

植物修复土壤重金属污染中外源物质的影响机制和应用研究进展

重金属进入土壤后难以被降解,并通过食物链在生物体内富集,长此以往会导致中毒、癌症、畸形、突变,严重影响了人类生产活动及地球生态系统的稳定。植物修复技术是一种经济有效的重金属污染修复技术,其依靠超富集植物强大的自身抗性机制,从土壤中提取或稳定重金属,达到污染治理的目的。然而修复土壤重金属污染的超富集植物通常生长缓慢、生物量低,其抗性机制也会受到植物本身对重金属胁迫的阈值限制,当胁迫超过这个阈值,植物修复的效率就会大大降低甚至失去修复功能。文章在解析植物重金属相互作用机制的基础上,综述了添加外源物质对重金属毒害植物的缓解效应以及其在强化植物修复土壤重金属污染中的应用研究进展;介绍了应用外源物质调控植物吸收转运重金属的3种途径,分别为提高土壤重金属生物利用度、促进植物生长以及增强植物耐性。提出了应用外源物质作为强化植物修复措施的潜力及今后的研究方向,其未来的研究应着重于以下方面:明确外源物质的应用浓度、时期、方式与植物吸收转运重金属之间的关系;从植物内源激素及信号分子间的互作、抗逆基因表达、内生及根际微生物等不同层面上揭示外源物质对植物积累重金属的调控机理;开展外源物质与其他植物修复强化技术的联合应用研究。这些研究可为土壤重金属污染的植物修复技术及其强化措施研究提供科学依据,同时也对植物修复工程技术的发展实践具有一定的指导意义。     

Trace element geochemistry of soils and plants in Kenyan conservation areas and implications for wildlife nutrition

Trace element concentrations in soils, plants and animals in National Parks and Wildlife Reserves in Kenya are assessed using geochemical mapping techniques. Soil trace element concentrations are shown to be related to soil parent material and possibly to pedological and hydrological factors. At Lake Nakuru National Park, plant trace element concentrations vary with plant species and the geochemical conditions that influence uptake are discussed. Impala at Lake Nakuru National Park and black rhino at Solio Wildlife Reserve are shown to have a lower blood copper status than animals from other areas. The trace element status of wildlife is assessed also with respect to critical concentrations used for domestic ruminants. It is suggested that at Lake Nakuru National Park, the low soil copper content and high molybdenum content of some plants contributes to the low copper status of impala and may also influence the nutrition of other species.     

Quantifying progress toward a conservation assessment for all plants

The Global Strategy for Plant Conservation (GSPC) set an ambitious target to achieve a conservation assessment for all known plant species by 2020. We consolidated digitally available plant conservation assessments and reconciled their scientific names and assessment status to predefined standards to provide a quantitative measure of progress toward this target. The 241,919 plant conservation assessments generated represent 111,824 accepted land plant species (vascular plants and bryophytes, not algae). At least 73,081 and up to 90,321 species have been assessed at the global scale, representing 21–26% of known plant species. Of these plant species, at least 27,148 and up to 32,542 are threatened. Eighty plant families, including some of the largest, such as Asteraceae, Orchidaceae, and Rubiaceae, are underassessed and should be the focus of assessment effort if the GSPC target is to be met by 2020. Our data set is accessible online (ThreatSearch) and is a baseline that can be used to directly support other GSPC targets and plant conservation action. Although around one‐quarter of a million plant assessments have been compiled, the majority of plants are still unassessed. The challenge now is to build on this progress and redouble efforts to document conservation status of unassessed plants to better inform conservation decisions and conserve the most threatened species.     

The use of legumes for reclaiming copper mine wastes in the Southwestern USA

Seeds of three legumes, blue lupine (Lupinus hirsutus L.), sesbania (Sesbania macrocarpa Muhl.), and alfalfa (Medicago sativa L.) were broadcast planted on four soil materials (desert soil, overburden, overburden plus tailings, and tailings) associated with copper mines near Tucson, Arizona. Experiments were conducted to study the effects of the four soil materials on germination (emergence), seedling establishment, and growth over a two-year period (1974 and 1975). All species grew best on desert soil, followed by overburden, overburden plus tailings, and tailings, in decreasing order. The presence of copper in overburden plus tailings and in tailings may have created a toxicity effect that limited the growth of plants in these two soil materials. Alfalfa was superior on all soil materials. Sesbania and blue lupine grew equally well. All three species were able to adapt to the different soil materials. For revegetation on copper mine wastes, it is desirable to plant a variety of plant species rather than a single species, to help blend the disturbed areas into the surrounding environmentApproved for publication as Arizona Agricultural Experiment Station Research Contribution No. 3100.     

Soil organic matter and salinity affect copper bioavailability in root zone and uptake by Vicia faba L. plants

Processes that control the mobility, transformation and toxicity of metals in soil are of special importance in the root-developing zone. For this reason, there is a considerable interest in understanding trace elements (TEs) behavior in soil, emphasising the processes by which plants take them up. Increased root-zone salinity can affect plant TEs uptake and accumulation in plant tissue. Furthermore, copper (Cu) complexation by soil organic matter (SOM) is an effective mechanism of Cu retention in soils, controlling thus its bioavailability. Therefore, a greenhouse pot experiment was conducted to study the effects of soil Cu contamination in a saline environment on faba bean (Vicia faba L.) element uptake. Treatment with NaCl salinity was applied (control, 50 mM NaCl and 100 mM NaCl) on faba bean plants grown in a control and in a soil spiked with Cu (250 and 500 mg kg^?1). Low and high SOM content trial variants were studied. Cu accumulation occurred in faba bean leaf, pod and seed. Cu contamination affected plant element concentrations in leaves (Na, Ca, Mg, Mn), pod (Zn, Mn) and seed (Mn, Mo, Zn). Root-zone salinity also affected faba bean element concentrations. Furthermore, Cu contamination—salinity and salinity—SOM interactions were significant for pod Cu concentration, suggesting that Cu phytoavailability could be affected by these interactions. Future research will be focused on the mechanisms of Cu translocation in plant and adaptation aspects of abiotic stress.     

植物体中萜类物质化感作用的研究进展

萜类物质主要以挥发油的形式广泛存在于高等植物中,尤以菊科植物含量丰富。萜类是天然物质中种类最多的一类,按结构可分为单萜、双萜、倍半萜、三萜及多萜等,是第二大类化感物质,尤其是单萜和倍半萜化感活性很强。萜类化感物质合成后大多通过植物体挥发或根系分泌等途径进入土壤,从而影响自身及邻近植物的生长。植物体中萜类物质化感作用已成为近年来国内外研究的热点。文章从萜类物质在植物中的分布、积累特点、释放途径及影响因素等方面进行了系统论述,分析了萜类对植物化感作用的机理及特点,总结了近年来该领域所取得的研究成果。文章认为萜类物质具有独特的化感活性,往往在较低的浓度即能表现出很强的抑制作用,影响其释放的内外因素较多,而且因其种类繁多化感作用机制也较复杂。最后指出了萜类物质化感作用研究中存在的关键问题,并对今后的研究方向进行了展望,希望研究者能进一步创新萜类化感物质的收集方法,关注土壤及空气等媒介对萜类物质化感活性的影响,采用多学科交叉的手段深入探索萜类物质的化感机理。