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.     

UV-B辐射对亚热带森林凋落叶氮、磷元素释放的影响

UV-B辐射对凋落物分解过程的影响已成为全球变化生态学研究中的前沿和热点问题之一.采用分解袋法对自然和UV-B辐射滤减两种环境下亚热带6种代表性树种(杉木、马尾松、木荷、香樟、青冈和甜槠)凋落叶氮、磷元素的释放动态进行了研究.结果表明,凋落叶氮元素的动态表现为直接富集、释放-富集和释放-富集-释放3种模式,磷元素的动态表现为直接释放、富集-释放-富集和无明显变化3种模式.与对照相比,UV-B辐射滤减显著延缓了甜槠凋落叶氮元素及青冈和甜槠凋落叶磷元素的释放(P<0.05),但促进了香樟凋落叶磷元素的释放(P<0.05),对其他树种凋落叶的氮或磷释放无显著影响.凋落叶的初始氮含量和C/N比值不能解释氮释放动态,C/P比值可以部分解释磷的释放.全球环境变化背景下UV-B辐射在湿润亚热带地区森林生态系统过程中的作用尚需进一步认识和理解.     

不同酸雨梯度下3种酸雨处理对茶树幼苗叶绿素荧光和光合特性的影响

选择茶(Camellia sinensis)幼苗为试验材料,在盆栽条件下采用受控模拟酸雨喷淋的试验方法,设置3个酸雨梯度p H 2.5、p H 4.0和p H5.6,每个梯度下分别设计地上处理、全淋处理和土壤处理,测定其叶绿素荧光和光合特性.结果表明:在p H 2.5酸雨胁迫下,全淋处理显著减少了茶幼苗相对叶绿素含量(SPAD)合成、降低PSⅡ原初光能转化效率(Fv/Fm)、潜在活性(Fv/F0)、实际光化学量子产量(Yield)、光化学淬灭系数(qP)以及净光合速率(Pn)、气孔导度(Cond)、蒸腾速率(Tr)等光合参数,提高了胞间二氧化碳浓度(Ci)、光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(Rd),地上处理作用下茶幼苗受到抑制作用其次,土壤处理对茶幼苗的抑制作用最小;在p H 4.0酸雨胁迫下,除光饱和点(LSP)、光补偿点和暗呼吸速率其余各处理值均高于对照组(CK),并且土壤酸雨地上酸雨全淋酸雨处理CK,而p H 5.6酸雨胁迫下,各参数变化为土壤酸雨地上酸雨CK全淋酸雨处理.可见,在p H 2.5酸雨胁迫下,全淋酸雨处理对幼苗的抑制作用最强;p H 4.0和p H 5.6酸雨胁迫下,土壤酸雨处理对于幼苗的促进作用最强;处理方式和酸雨强度的交互作用下Fv/Fm、Amax、AQY、LSP、LCP和Rd都具有显著差异,而SPAD、Fv/F0、Yield、qP差异不显著.得出结论为:酸雨对植物的作用机理随酸雨浓度而定,重度酸雨胁迫下,直接和间接作用都有;而中、轻度酸雨胁迫下,主要是通过土壤酸化后对植物起间接作用.     

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.     

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。     

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.     

模拟酸雨对小麦生长的影响

酸雨对环境及农作物的影响,在国内外已为人们所关注。本文研究了模拟酸雨对小麦的影响。一、材料与方法本试验为盆栽试验。供试土壤为滨海相菜园土。土壤pH8.23,有机质含量0.86％,全氮含量0.048％,全磷(P_2O_5)0.187％,全钾(K_2O)1.8％。供试作物选用辐选2号冬小麦。(一)试验处理为探讨不同浓度模拟酸雨对小麦生长全期可能产生的影响,以pH 5.6、4.0、3.5、3.0、2.05种不同酸度的模拟酸雨进行处理。试验采用5次重复。(二)模拟酸雨的制备根据上海地区酸雨的化学组份,制备模拟酸雨(表1)。以混合酸(硝酸∶硫酸=1∶6,当量浓度)调节pH为5.6、4.0、3.5、3.0、2.0,即     

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.     

模拟酸雨对烤烟叶片光合特性和叶绿素荧光参数的影响

以烤烟为供试材料,采用土培盆栽的方法研究了不同pH值的模拟酸雨(pH5.6、pH4.5、pH4.0、pH3.5、pH3.0、pH2.5、pH2.0)对烤烟叶片叶绿素含量、气体交换和叶绿素荧光参数的影响.结果表明:pH≥3.5处理的轻度酸雨对烤烟Chl.a含量影响不大,但pH≤3.5处理烤烟叶片Chl.b和总叶绿素含量显著下降.pH≤2.5模拟酸雨使烤烟叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Ls)、胞间CO2浓度(Ci)、叶面饱和蒸气压力亏缺(VPD)显著降低,使烤烟叶片的气孔限制值(Ls)和潜在水分利用效率(WUEi)显著升高,模拟酸雨使pH2.0处理烤烟叶片的蒸腾速率(Tr)和pH2.5处理的瞬时水分利用效率(WUE)显著降低.pH≥3.5处理的光合有效量子产量(EQY)、光合电子传递速率(ETR)和光化学猝灭(qP)与对照差异不大,但pH≤3.0处理明显降低;烤烟叶片的非光化学猝灭呈先升高后降低趋势,pH≥3.5处理的非光化学猝灭(NPQ)明显高于pH≤3.0处理.     

酸雨胁迫对大豆种子萌发过程中能量代谢的影响

为探索酸雨胁迫对大豆种子萌发过程中能量代谢的影响,采用pH2.0,2.5,4.0模拟酸雨处理大豆(台湾292)种子,研究不同强度酸雨胁迫对大豆种子呼吸速率,CAT活性,线粒体蛋白与ATP含量及能荷的影响.结果表明,随着酸雨胁迫强度增加(pH≤2.5),上述指标均呈下降趋势.高强度酸雨(pH为2.0)对大豆种子萌发时能量代谢的影响是最大的.     

模拟酸雨对蕃茄生长影响的试验

酸雨是当今世界上面临的重要环境污染问题之一,酸雨对森林、农作物的影响已引起人们的关注。在我国,酸雨主要发生在长江以南,尤以四川、贵州为严重。局部地区酸雨发生频率较高,小于pH4的酸雨时有出现,对森林及农作物已产生一定的危害。笔     

模拟酸雨对毛竹入侵阔叶林缓冲区土壤细菌群落多样性的影响

为了分析酸雨对毛竹入侵阔叶林缓冲区土壤细菌群落多样性的影响,以浙江省天目山国家级自然保护区毛竹扩张形成的竹阔混交林为研究对象,选取T₁（pH=4.0）、T₂（pH=2.5）两个模拟酸雨梯度,并以pH=5.5为对照（CK）,应用Illumina MiSeq高通量测试技术分析不同强度酸雨胁迫下土壤细菌群落组成和多样性变化及其关键影响因素.结果表明:①随着酸雨强度增加,竹阔混交林土壤w（TN）（TN为总氮）、w（OC）（OC为有机碳）、C/N和w（AN）（AN为碱解氮）显著升高,而pH、w（DOC）（DOC为可溶性有机碳）、w（MBC）（MBC微生物量碳）和w（MBN）（MBN为微生物量氮）显著下降（P < 0.05）.②与CK相比,模拟酸雨处理（T₁、T₂）显著降低了细菌群落的OTUs数量、Chao1指数和Ace指数（P < 0.05）.③竹阔混交林土壤细菌包括34门96纲247目401科698属,其中变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门、放线菌门为3种处理下共有的优势菌门（相对丰度>1%）.变形菌门和放线菌门相对丰度在CK处理下最高,酸杆菌门和绿弯菌门相对丰度在T₂处理下最高.与CK相比,Arthrobacter属和Elsterales属相对丰度变化显著,可作为酸雨胁迫下土壤细菌群落结构变化的指示种.主坐标（PCoA）分析和相似性检验结果显示,模拟酸雨改变了土壤细菌群落结构.④冗余分析（RDA）和相关性分析表明,不同酸雨处理的竹阔混交林土壤细菌多样性与土壤pH、w（TN）密切相关（P < 0.05）.研究显示,不同模拟酸雨处理下土壤细菌群落结构和多样性有明显差异,主要可能受到土壤pH、w（TN）的影响.      

Effects of simulated acid rain on root growth of Cunninghamia lanceolata and Schima superba saplings planted in acidified soil

Results from pot culture (with one-year old Cunninghamia lanceolata and Schima superba) are described. It was found that the biomass production and elongation of C. lanceolata was seriously inhibited at pH 2.0 rain, but for S. superba, was not affected markedly. When pH values of experimental rain were higher than 2.0, the root growth of both species was not adversely affected. Aluminium had already accumulated to some degrees in the roots of both trees, and started to affect the root growth of C. lanceolata at pH 2.0 rain. The soil chemistry was also examined. Increased acidity of experimental rain increased the leaching of Ca and Mg. The Al/Ca mol ratio increased from 0.3 to 0.9 in top soil, and in rhizosphere to 1.5 when the pH values of simulated acid rain were 4.5 to 2.0. In this experiment, NO₃- fertilization effect was discovered.     

北京市常见落叶树种叶片滞纳空气颗粒物功能

为了探求北京市常见落叶乔木树种滞纳空气颗粒物的功能,选取了6种典型落叶乔木树种(杨树、刺槐、栾树、垂柳、元宝枫、银杏),利用空气气溶胶再发生器(QRJZFSQ-I)测定了不同树种单位面积叶片对空气总悬浮颗粒物(TSP)、粗颗粒物和细颗粒物的滞纳量.结果表明:16个树种的叶片对不同粒径空气颗粒物均能起到一定的滞纳作用,且不同树种滞纳量表现出较大差异,栾树和刺槐单位面积叶片对不同粒径颗粒物的滞纳量最高,杨树的滞纳量最小;2不同树种单位面积叶片对不同粒径颗粒物的滞纳量并不完全随着取样时间的延长而增加,在雨后8 d和雨后5 d,不同树种单位面积叶片对TSP和粗颗粒物的滞纳量差异较大,但不同树种单位面积叶片对细颗粒物的滞纳量在不同取样时间下没有明显差异.在北京以空气污染的生态治理为目标选择落叶树种时,与银杏、垂柳、元宝枫、杨树相比,应优先选择栾树,其次为刺槐.     

树冠及叶凋落物对模拟酸雨缓冲能力的初探

用模拟试验的方法,对树冠、叶凋落物和鲜树叶缓冲酸雨的能力进行研究。结果表明,阔叶树比针叶树缓冲能力大;树叶汁液pH高的比低的缓冲能力大;阔叶树面积的大小,与缓冲能力成正比;针叶则相反。在pH2.0、3.0的处理中,它们的缓冲能力排序为:叶凋落物>鲜树叶>树冠。在pH4.5时,则是叶凋落物>树冠>鲜树叶。     

Response of peroxidase and catalase to acid rain stress during seed germination of rice, wheat, and rape

Seed germination of plants with various acid-resistance display different responses to acid rain. To understand the reason why such differences occur, the effects of simulated acid rain (pH 2.5–5.0) on the activities of peroxidase (POD) and catalase (CAT) during seed germination of rice (O. sativa), wheat (T. aestivum), and rape (B. chinensis var. oleifera) were investigated. Results indicated that the maximum change in activities of CAT and POD by acid rain treatment with different acidity and time in relation to the referent treatment without acid rain, was in the order: rice (28.8%, 31.7%) < wheat (34.7%, 48.3%) < rape (79.3%, 50.0%). The pH level for which the treatment with acid rain did not cause significant difference (p < 0.05) was in the order: rice (3.5).wheat (4.0).rape (5.0). Moreover, the change in activity of POD was higher than that of CAT, which showed that POD was more sensitive to acid rain stress than CAT. The difference in the ability of POD and CAT in removing free radicals was one reason why the germination indexes of these three species behaved differently. __________ Translated from Environmental Science, 2005, 26(6): 123–125 [译自: 环境科学]