3类抗性种子萌发过程中糖代谢对酸雨胁迫的响应

为揭示酸雨影响种子萌发机理,以pH 2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0的模拟酸雨处理水稻(O.sativa)、小麦(T.aestivum)、油菜(B.chinensis var.oleifera)3种不同抗性种子,研究种子萌发糖代谢对酸雨胁迫的响应.结果表明,水稻、小麦和油菜α-淀粉酶活性、可溶性糖和还原糖含量随胁迫强度增加(pH 5.0～2.0)而降低,均低于对照.3个指标响应酸雨胁迫强度的规律(伤害阈值/变幅)是:水稻(pH 3.5～4.0/53.88%～77.7%)＜小麦(pH 3.5～4.5/58.60%～89.41%)＜油菜(pH 4.0～5.0/60.14%～100%).胁迫强度一定时,水稻α-淀粉酶活性、可溶性糖和还原糖含量随时间延长而上升,小麦和油菜3个指标先升后降.胁迫时间一定时(3～7 d),3种种子处理组的旺α-淀粉酶活性、可溶性糖和还原糖含量均低于对照,且随胁迫强度增加而降低.3个指标达到最大伤害的胁迫时间为水稻(7 d;7 d,7 d)＞小麦(7 d,6 d,5 d)＞油菜(3 d,7 d,5 d).3个指标对酸雨胁迫强度与胁迫时间的响应规律显示,水稻糖代谢抗酸雨能力＞小麦＞油菜,这是酸雨胁迫下3类种子萌发指标趋异的又一内在原因.     

水稻、小麦和油菜种子萌发POD与CAT对酸雨胁迫的响应

研究了pH 2.5～5.0模拟酸雨对水稻(O.sativa)、小麦(T.aestivum)和油菜(B.chinensis var.oleifera)种子萌发过程中POD、CAT活性影响.静态与动态实验结果表明,酸雨胁迫下,3类种子萌发时CAT与POD活性的变化幅度是水稻(28.8%,31.7%)<小麦(34.7%,48.3%)<油菜(79.3%,50.0%);CAT与POD与CK达到差异显著水平(p<0.05)的胁迫强度是水稻(pH3.5)>小麦(pH4.0)>油菜(pH5.0),说明保护酶抗酸雨能力是水稻>小麦>油菜.相同胁迫强度下,水稻、小麦和油菜种子CAT变幅     

模拟酸雨对亚热带三个树种凋落叶分解速率及分解酶活性的影响

利用凋落物袋法研究了模拟酸雨对中国亚热带地区3个典型树种杉木(Cunninghamia lanceolata)、香樟(Cinnamomum camphora)、银杏(Ginkgo biloba)凋落叶分解速率及酶活性的影响.酸雨分别设置为重度酸雨(pH=2.5)、中度酸雨(pH=4.0)、对照处理(pH =5.6)3个梯度.试验结果表明:酸雨胁迫会抑制凋落叶的分解,且随着酸雨强度的增强,抑制作用更明显.杉木、香樟、银杏3个树种对照处理下周转期分别比中度酸雨短33％、43％、14％,比重度酸雨短44％、52％、17％.3种分解酶对酸雨胁迫的表现不同,脲酶和纤维素酶表现为一定的抑制作用,基本呈现为对照处理(pH=5.6)＞中度酸雨(pH=4.0)＞重度酸雨(pH=2.5),与凋落物的分解速率排列情况一致,蔗糖酶在酸雨胁迫下反而有激活的趋势,表现为重度酸雨(pH=2.5)＞中度酸雨(pH =4.0)＞对照处理(pH=5.6).不同树种对酸雨胁迫的影响有一定的差异性,针叶树种杉木受影响最大,阔叶树种香樟和银杏受影响较小,银杏的抗酸性较强,且针叶树种的分解速率比阔叶树种慢.脲酶和纤维素酶对凋落叶的分解贡献较大,而蔗糖酶的影响相对较小.酶活性与季节有较大的关系,夏季活性相对偏高,冬季活性相对偏低.     

Ca2+浸种对酸雨伤害玉米幼苗的影响

通过砂培实验,研究了钙浸种对酸雨伤害玉米幼苗的防护效应.结果表明,酸雨胁迫下,玉米幼苗叶绿素含量减少,叶绿素a/b比值下降,叶片汁液的pH值降低,SOD(超氧化物歧化酶)活性先升高,而在pH值2.5的酸雨胁迫下转而下降,CAT(过氧化氢酶)活性水平下降,POD(过氧化物酶)活性明显增加,脂质过氧化加剧；而在同一强度酸雨胁迫下,经CaCl     

模拟酸雨对毛竹阔叶林过渡带土壤真菌结构及其多样性的影响

为探究酸雨对毛竹扩张形成的竹阔混交林土壤真菌群落的影响程度,于2017～2018年在浙江省杭州临安天目山国家级自然保护区开展酸雨模拟实验,选取T1(pH=4.0)和T2(pH=2.5)两个模拟酸雨梯度,并以CK(pH=5.5)对照,利用Illumina MiSeq高通量测序技术,分析不同强度酸雨胁迫下,土壤真菌群落多样性变化及影响因素.结果表明与对照相比,T1处理显著提高了真菌群落的OTU数量、Chao1指数和Ace指数(P0.05).竹阔混交林土壤主要由13个门类群的菌群组成,优势菌群包括子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、被孢霉门(Mortierellomycota)和毛霉门(Mucoromycota).主坐标(PCoA)分析和相似性检验结果表明模拟酸雨改变了土壤真菌结构.Bifiguratu属、Geminibasidium属、Purpureocillium属和Oidiodendron属相对丰度变化显著,可作为酸雨胁迫下土壤真菌群落结构变化的指示种.冗余分析(RDA)和相关性分析表明,土壤pH和全氮对土壤真菌群落结构影响显著(P0.05).综上所述,酸雨提高了真菌群落多样性指数,改变土壤真菌群落结构.该研究结果有助于了解森林生态系统中的真菌群落,以及土壤真菌作为影响因子在预测环境变异中的作用.     

酸雨与镧对大豆幼苗生长的复合伤害效应研究

为探索酸雨与稀土镧对大豆幼苗生长的复合影响及其内在机制,以重要油粮作物大豆(Glycine max)为材料,研究在模拟酸雨pH分别为3.0、3.5、4.5与稀土镧La(Ⅲ)浓度分别为60、100和300mg·L-1处理下大豆幼苗生长及光合作用的变化.结果表明,相对单一酸雨与镧处理,酸雨与La(Ⅲ)复合处理组中大豆幼苗的生长受抑制程度增大,两者呈协同效应,且pH越低,La(Ⅲ)浓度越高,抑制效应越明显.光合参数的变化规律与生长指标近同,相同处理组各光合参数的降幅不一致,其中最大荧光(Fv/Fm)和叶绿素含量(Chl)的降幅范围分别为9.53%～22.75%和9.14%～24.53%,较净光合速率Pn(22.78%～84.7%)、希尔(Hill)反应速率(15.52%～73.38%)和Mg2+-ATPase活性(14.51%～71.54%)小,表明各光合参数对2个胁迫因子的敏感程度存在差异.进一步相关性分析发现,Pn变化主要受Hill反应速率与Mg2+-ATPase活性的影响,而Chl、Fv/Fm次之.表明酸雨与La(Ⅲ)对植物光合过程各环节的作用机制不同,光合作用受阻是影响植物生长的重要因素之一.     

在模拟酸雨胁迫下,棉花(Gossypium hirsutum L.)子叶圆片叶绿素含量和可见伤害症状应变模型研究

以棉花子叶圆片为材料,研究了酸雨在伤害叶绿素过程中的胁迫强度、胁迫时间(胁程)和胁变量三者相互间的数量关系.结果表明,叶绿素含量下降率和可见伤害指数与酸雨pH值之间具有拟合度很高的Logistic曲线关系;Logistic拟合方程中的拐点处pH值和曲线降低率及A,b等参数均是时间的函数,分别与胁程有一定的相关性;在pH值为2.5酸雨胁迫下,叶绿素含量下降率在24h内、可见伤害指数在4h内与胁程之间具有拟合度很高的直角双曲线关系;根据这些关系建立植物酸雨伤害模型.     

在模拟酸雨胁迫下,棉花(Gossypium hirsutum L.)子叶圆片叶绿素含量和可见伤害症状应变模型研究

以棉花子叶圆片为材料,研究了酸雨在伤害叶绿素过程中的胁迫强度、胁迫时间(胁程)和胁变量三者相互间的数量关系.结果表明,叶绿素含量下降率和可见伤害指数与酸雨pH值之间具有拟合度很高的Logistic曲线关系;Logistic拟合方程中的拐点处pH值和曲线降低率及A,b等参数均是时间的函数,分别与胁程有一定的相关性;在pH值为2.5酸雨胁迫下,叶绿素含量下降率在24h内、可见伤害指数在4h内与胁程之间具有拟合度很高的直角双曲线关系;根据这些关系建立植物酸雨伤害模型.     

酸雨对种子萌发影响的实验研究

采用ＰＨ值２．５、３．０、３．５、４．５的酸雨处理小麦种子，观察种子的萌发率、平均萌发天数和萌发势。结果表明：酸雨对种子的萌发率和平均萌发无显著影响，但对种子萌发势有显著影响。     

模拟酸雨对水稻叶片质膜H+-ATPase活性与胞内Ca2+浓度的影响

在水培条件下研究了模拟酸雨(pH=2.5～5.5)对水稻叶片胞内Ca2+浓度和质膜H+-ATPase活性的影响.结果表明:与对照组(CK)相比,酸雨处理5 d(胁迫期)后,pH=5.5和5.0处理组的水稻叶片胞内H+浓度、质膜H+-ATPase活性、胞内Ca2+浓度、质膜Ca2+-ATPase活性无显著变化;pH=4.0和3.5处理组各指标显著升高,且H+-ATPase活性随Ca2+浓度升高而上升;pH=3.0和2.5处理组各指标显著降低,此时胞内Ca2+缺失,对H+-ATPase活性的调节作用受到限制.经正常条件培养5 d(恢复期)后,pH=4.0和3.5处理组各指标均恢复至CK的处理水平,表明H+-ATPase活性受到Ca2+调控已恢复到正常;pH=3.0和2.5处理组的Ca2+浓度高于CK及胁迫期,H+-ATPase活性低于CK但高于胁迫期,表明H+-ATPase活性受Ca2+调控得到部分恢复.因此,酸雨胁迫下胞内Ca2+对质膜H+-ATPase活性有一定调节作用,且受酸雨强度的制约.     

酸雨对水稻、小麦和油菜种子萌发的影响

采用pH2.0、2.5、3.0、3.5、4.0与5.0模拟酸雨处理水稻、小麦和油菜种子的实验结果表明,3者在pH 2.0时不发芽,在pH 2.5时只有水稻和小麦异状发芽,pH≥3.0时,水稻、小麦和油菜种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数都与pH值显著正相关,水稻和小麦的异状发芽率则随pH值上升而降低.部分生理指标的实验结果表明,水稻、小麦和油菜的吸水值、呼吸速率和贮藏物质运转效率也与pH值显著正相关,水稻与小麦贮藏物质消耗率与pH值显著正相关,而油菜与pH值显著负相关;水稻、小麦和油菜的芽、根长抑制指数都与pH值显著负相关.酸雨胁迫下,种子各项指标变幅为水稻＜小麦＜油菜,这表明抗酸雨胁迫能力为水稻＞小麦＞油菜.     

酸雨对植物新陈代谢的影响

从5个方面系统地综述了酸雨对植物新阵代谢的影响,包括:①酸雨对膜透性的影响;②对光合系统的影响;③对呼吸作用的影响;④对物质代谢的影响;⑤对酶活性的影响。      

模拟酸雨对土壤微生物活性的影响

本文通过对广西南宁、柳州山地森林土壤(0~5cm)进行模拟酸雨(pH5.6~3.1)土柱淋溶试验,连续淋溶1280mm模拟酸雨,研究了酸雨对土壤微生物活性的影响。酸雨对土壤呼吸作用抑制的程度与土壤特性及雨水酸度有关。pH3.1的模拟酸雨使硝化作用受到显著抑制。pH3.7、pH3.1的模拟酸雨连续淋溶有机氨的矿化作用激活或抑制取决于土壤本身特性。对土壤酶活性产生激活、抑制或无影响,与土壤及酶特性有关。      

模拟酸雨对水稻叶片质膜H~+-ATPase活性与矿质元素含量的影响

采用水培法研究模拟酸雨(p H=5.0、3.5、2.5)对水稻叶片质膜H+-ATPase活性与矿质元素含量的影响.结果显示:与对照(CK)相比,酸雨处理5 d(胁迫期)后,p H=5.0组质膜H+-ATPase活性与活化能、K+、Ca2+、Mg2+含量均无显著变化,仅细胞渗透势下降.p H=3.5酸雨导致细胞渗透势、K+含量下降,质膜H+-ATPase活性、H+-ATPase活化能、Ca2+含量明显上升,Mg2+含量无显著变化.p H=2.5组H+-ATPase活性、细胞渗透势和K+、Mg2+含量明显下降,H+-ATPase活化能和Ca2+含量上升,表明矿质元素含量不仅受H+-ATPase活性的调控,还与酸雨强度和离子价态有关.经5 d恢复(恢复期)后,p H=5.0组各指标均恢复到CK水平,p H=3.5组除细胞渗透势外均恢复至CK水平,p H=2.5处理组各指标虽未达到CK水平,但较胁迫期有所恢复.表明K+、Ca2+、Mg2+含量受H+-ATPase活性的调节,且恢复效果受酸雨强度影响.     

模拟3种类型酸雨对木荷光合生理特性的影响

我国酸雨类型正在由硫酸型酸雨(Sulfuric acid rain,SAR)逐步向混合型酸雨(Mixed acid rain,MAR)、硝酸型酸雨(Nitricacid rain,NAR)转变,由此将产生各种未知环境效应。以木荷(Schima superba)为试验材料,在试验大棚内测定其在此3种光合生理特性参数。结果表明,在酸雨胁迫下木荷都受到不同程度的伤害。在同酸雨类型不同pH值处理下,3种酸雨类型均以pH 2.5处理各类光合参数数值较低,但是在pH 4.0时MAR处理的光饱和点(LSP)值最高,达到508.3μmol/(m²·s),此时对应的表观量子效率(AQE)值最低,为0.023 CO_2/photon;对照组(CK,pH 5.6)在3种类型酸雨处理中,以SAR处理数值最低。不同酸雨类型同pH值处理下,SAR和MAR处理的光响应曲线pH 4.0组均低于pH 2.5组和CK组,而NAR处理的光响应曲线pH 4.0组高于pH 2.5组和CK组;而且,3种酸雨类型处理pH 2.5组的最大光合速率(A_(max))始终低于CK组。这说明植物的A_(max)在一定程度上随着酸雨浓度的增加而减小。