茉莉酸甲酯(MeJA)对水稻幼苗的抗旱生理效应

茉莉酸类物质(Jas)是植物体内广泛存在的生长调节物质,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。选用抗旱性存在明显差异的两个水稻(Oryza sativa L.)品种中二欧六和丰华占作为实验材料,通过设置对照、干旱、干旱 茉莉酸甲酯(MeJA)三种处理研究了茉莉酸甲酯对水稻幼苗的抗旱生理效应。研究结果表明,干旱胁迫后两个水稻品种幼苗叶片水势均显著降低,而干旱后喷施茉莉酸甲酯能明显增加叶片的水势,改善叶片的水分状况,抗旱性强的品种水势增加幅度较大。干旱胁迫后水稻叶片的抗氧化酶活性,包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)和有机渗透调节物质,包括可溶性糖、脯氨酸及游离氨基酸含量均大幅度上升,而干旱 茉莉酸甲酯处理则能降低了这些物质的含量,两个水稻品种的变化趋势表现一致。研究结果表明外施茉莉酸甲酯在一定程度上能减缓干旱胁迫对水稻幼苗造成的伤害,有效地提高抗旱性,但这这种增强效应在不同水稻品种间存在一定差异。     

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。     

遮阴和盐分对银叶树幼苗光合特性与叶绿素荧光参数的影响

通过比较不同光和盐水平下银叶树(Heritiera littoralis)幼苗的叶绿素含量、光合光响应参数及叶绿素荧光参数的差异,探讨了遮阴和施盐处理下银叶树幼苗的光合生理及适应能力。以银叶树盆栽幼苗为研究对象,以全光无盐为对照,设置遮阴(遮光率为80%)与2.5%盐水处理,经60 d的处理,测定其光合光响应参数、叶绿素荧光参数及叶绿素含量。结果表明,在正常环境下,银叶树光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)及Chla/b分别为1023、28.8μmol·m^?2·s^?1及3.65,属阳性树种。在无盐条件下,遮阴处理导致了叶片叶绿素含量、表观量子效率(AQY)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、PSII最大光化学效率(Fv/Fm)及PSⅡ有效光化学量子产量(Fv'/Fm')的升高,却降低了Chl a/b、最大净光合速率(P′max)、LSP、LCP、暗呼吸速率(Rd)、初始荧光(Fo)、PSⅡ实际光合效率(ΦPSⅡ)、表观光合量子传递效率(ETR)、光化学猝灭系数(qP)及非光化学淬灭系数(NPQ)。在全光照或80%的遮阴环境下,盐胁迫均使得叶片叶绿素含量、光合光响应参数(AQY、P′max、LSP)及叶绿素荧光参数(Fm、Fv/Fo)显著下降(P<0.05);而在全光环境下,盐胁迫同样显著降低了Fv/Fm、ΦPSⅡ、ETR(P<0.05),但在遮阴环境下,盐胁迫并没有显著降低叶片Fv/Fm、Fv′/Fm′、ΦPSⅡ及ETR(P>0.05)。盐分对叶片叶绿素含量、光合光响应参数(AQY、P′max及LSP)及叶绿素荧光参数(Fo、Fm、Fv、Fv/Fo、ΦPSⅡ、ETR及NPQ)的影响高于光照,光和盐对叶绿素含量、光合光响应参数(AQY、P′max及LSP)及叶绿素荧光参数的影响没有交互作用。研究表明,银叶树幼苗表现出较高的耐阴性及对弱光的利用能力;盐胁迫使银叶树幼苗发生了明显的光抑制,PSII的光化学活性降低,过剩光能对光系统的破坏的风险增加,光能转换效率与电子传递能力下降,光合作用效率大幅降低。     

酸雨对全生育时期水稻叶绿素荧光的影响

酸雨是全球关注的重大环境污染问题之一,中国亦继西欧和北美之后,成为当今世界第三大酸雨区。光合作用是植物生物量和作物经济产量形成的生理基础,叶绿素荧光常用来判断逆境胁迫对植物光合作用造成的伤害。有研究表明,酸雨会对植物叶绿素荧光造成影响,然不同生长阶段植物对逆境的抵抗能力亦存在差异,采用模拟酸雨（酸雨 pH 值梯度为4.5、3.5、2.5）或模拟天然降水持续胁迫（每隔3天喷施1次）水稻（Oryza sativa）（从幼苗期至灌浆期）,利用原位无损伤叶绿素荧光测定技术（德国Walz公司PAM-210脉冲调制式荧光仪）分别探测和分析幼苗期、分蘖期、孕穗期和灌浆期水稻叶片（处理组和对照组）,研究酸雨对全生育期水稻叶绿素荧光的影响,相关研究未见报道。结果表明,与CK相比,pH 4.5酸雨使幼苗期和孕穗期初始荧光（Fo）显著提高了7.69%、8.84%,使幼苗期、分蘖期和孕穗期非光化学猝灭参数（qN）显著提高了8.64%、4.86%、6.09%,使幼苗期和孕穗期最大光化学量子产量（Fv/Fm）,PSII电子传递速率（ETR）,实际原初光能捕获效率（ΦPSII）,光化学猝灭参数（qP）显著降低,幼苗期、孕穗期降幅依次为Fv/Fm（3.01%、6.88%）、ETR（8.40%、10.24%）、ΦPSII（8.39%、12.23%）、qP（3.79%、12.55%）;pH 3.5、pH 2.5酸雨不同程度地显著降低了各生育时期Fv/Fm、ETR、ΦPSII、qP,幼苗期和孕穗期qN,显著提高了各生育时期Fo,且随酸雨pH值降低,变化幅度增大。同时,pH 4.5或pH 3.5酸雨持续胁迫下,水稻受到伤害大小规律为灌浆期＆lt;幼苗期＆lt;分蘖期＆lt;孕穗期;pH 2.5酸雨持续胁迫下,水稻受到伤害大小规律为分蘖期＜幼苗期＜灌浆期＜孕穗期。总之,酸雨胁迫强度与水稻叶绿素荧光参数存在剂量-效应关系,酸雨持续胁迫会对不同生育时期水稻光合作用造成影响,并且不同生育时期水稻光合作用对酸雨胁迫敏感性存在差异,这些是评价酸雨胁迫对植物影响时需考虑因素。     

模拟酸雨对水稻根系激素含量与生长的影响

为进一步清晰酸雨抑制植物生长的内在机制,采用水培法研究酸雨(pH 5.0—2.5)对水稻根系激素含量(生长素IAA、赤霉素GA、玉米素ZT、脱落酸ABA)、根系活力与质膜H+-ATPase活性及根系生长的影响.结果表明,与对照(CK)相比,经酸雨胁迫5 d后,pH 5.0组水稻幼苗根长及鲜重下降,但激素含量IAA和ABA、根系活力、H+-ATPase活性、根表面积和体积均显著上升,表明pH 5.0酸雨下水稻幼苗通过提高IAA、ABA含量,根系活力以及激活H+-ATPase活性调控水稻对营养的吸收,使根长及鲜重较其他酸雨处理组受抑较弱.pH 4.5、pH 3.5和pH 2.5酸雨组水稻幼苗IAA/ABA、GA/ABA、ZT/ABA、根系活力以及根系生长指标显著下降,表明pH 4.5、pH 3.5和pH 2.5酸雨降低激素含量影响根系细胞分裂和伸长,抑制根系活力导致水稻根系各生长指标受抑.将胁迫后幼苗移至对照条件下恢复5 d后,pH 5.0酸雨组根系活力和生长指标均恢复至CK,IAA/ABA、GA/ABA和ZT/ABA和质膜H+-ATPase活性有所上升;而pH 4.5—2.5酸雨组各指标变幅减小且优于胁迫期,表明水稻幼苗通过提高生长促进型激素(IAA、GA、ZT)含量、根系活力以及质膜H+-ATPase活性减轻酸雨对根系生长的制约,根系生长指标均有一定程度的恢复,且恢复程度受酸雨强度制约.     

苗期玉米根叶对干旱胁迫的生理响应

采用人工控制水分的方法,研究了干旱胁迫下苗期玉米(ZeamaysL.)根系和叶片的生理指标,用以明确苗期玉米根系和叶片对干旱的生理响应。研究结果表明,苗期中度干旱胁迫处理条件下,玉米根系和叶片均表现出对干旱胁迫的生理响应,并各具特点。与对照相比,干旱胁迫使玉米根系和地上部的生物量降低,叶片中的叶绿素含量显著降低、叶片光合面积减小,根冠比增大。干旱胁迫使玉米根系比表面积增大,根系氧化活力和还原活力增强。干旱胁迫导致玉米叶片的光合功能降低,初始荧光升高,初始光系统Ⅱ(PSⅡ)的原初光能转换效率、PSⅡ潜在活性、潜在光合作用活力均受到抑制。干旱胁迫下玉米叶片和根系脂质过氧化作用增强,根系和叶片中的游离脯氨酸含量升高。     

高温和干旱对银杏光合作用、叶片中黄酮苷和萜类内酯含量的影响

为了探讨高温和干旱的相互作用对银杏(Ginkgobiloba)生长及叶内次生代谢物的影响,设干旱、高温(夜间30℃)和干旱+高温3个处理,测定了2年生银杏幼苗的生长指标、光合特性、叶片水势、气孔导度以及叶内黄酮苷和萜类内酯的含量。与对照(未经干旱或高温处理)相比,高温引起银杏叶片最大净光合速率降低,气孔导度和光补偿点增加;干旱处理后,银杏最大净光合速率、气孔导度和叶片水势均降低,但光补偿点以及叶片黄酮苷和萜类内酯含量增加,表观量子产量变化不明显。高温和干旱共同作用下,银杏光补偿点和呼吸速率增高,光饱和点显著降低,根冠干重比无统计学上显著变化,但总干重降低。上述结果说明干旱和高温降低了银杏对光的适应范围,银杏光能利用效率变低,气孔导度下降,最大净光合速率降低,呼吸作用增强,抑制了生长;干旱引起黄酮苷和萜类内酯含量增加的幅度大于高温。     

盐胁迫下玉米幼苗ABA和GABA的积累及其相互关系

盐胁迫下玉米幼苗内源脱落酸(abscisicacid,ABA)和γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyricacid,GABA)含量增加,且ABA的积累先于GABA.用100μmol/L外源ABA和150mmol/LNacl处理使玉米幼苗内源GABA含量增加,NaCl和ABA同时处理时,对玉米幼苗GABA积累的诱导表现加合效应.ABA生物合成抑制剂氟草酮预处理后使盐胁迫诱导的GABA含量增加幅度减小,说明在盐胁迫下ABA调节GBAA积累.NaCl和ABA处理均刺激谷氨酸脱羧酶(GAD)的活性,推测盐胁迫下ABA通过调控GAD的活性而导致GABA积累.图6参18     

膨润土对镉胁迫下水稻幼苗生理生化特性的影响

为了探讨膨润土钝化修复镉(Cd)污染土壤对水稻幼苗生理生化特性的响应,通过盆栽试验研究了膨润土对Cd胁迫下水稻幼苗地上部生物量,叶片叶绿素含量,SOD、POD活性以及MDA含量的影响.结果表明,膨润土在不同程度上提高了水稻幼苗叶片叶绿素含量,促进了水稻幼苗的生长和发育,地上部生物量随膨润土投加量的增加而增大.单一Cd污染土壤中,水稻幼苗叶片SOD活性变化不明显,而幼苗根系SOD活性随Cd浓度的增加而显著降低(P＜0.05),投加膨润土后整体上提高了根系SOD活性.单一Cd污染土壤中,水稻幼苗叶片和根系POD活性随Cd浓度的增加而均呈现先应激性升高然后降低的变化趋势,投加膨润土后叶片POD活性有所降低,而5 ～50 g·kg-1膨润土处理显著提高根系POD活性(P＜0.05),比未投加膨润土处理分别增加13.2％ ～22.4％、4.9％ ～9.5％、44.8％～80.6％和6.9％～49.6％.单一Cd污染土壤中,水稻幼苗叶片和根系MDA含量随着Cd浓度的升高而升高,与无Cd胁迫对照相比,分别增加139.0％和158.1％;投加膨润土处理水稻幼苗MDA含量显著降低,膜脂过氧化作用明显减弱.因此,膨润土能有效缓解Cd胁迫对水稻幼苗的毒害作用,可用于Cd污染土壤的钝化修复.     

不同Cu2+浓度处理对斜生栅藻生长及叶绿素荧光特性的影响

利用浮游植物荧光仪(phyto-PAM)研究了不同Cu2+浓度不同时间(12、24、36和48 h)处理后,斜生栅藻Scendesmus obliquus生长及叶绿素荧光特性等的变化.测定的主要参数有:PS Ⅱ最大光能转化效率(Fv/Fm),PS Ⅱ实际光能转化效率(φPSⅡ=Yield),PSⅡ潜在活性(Fv/Fo),最大相对电子传递效率(rETRmax,即Pm),光能利用效率(α)和细胞密度(A650nm值),叶绿素a、叶绿素b及胡萝卜素含量.结果表明:高浓度Cu2+处理(20～010 μamolμmol·L-1)下,Fv/Fm、Yield、Fv/Fo、rETR、α以及细胞密度等参数随着胁迫时间延长,数值下降幅度显著,叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量也明显下降,低浓度Cu2+处理(0～10 μml·L-1)时上述参数变化不显著.可见,高浓度Cu2+(40～100μmol·L-1)处理对斜生栅藻有显著的胁迫抑制作用,低浓度Cu2+处理(0～10 μmol·L-1)对其影响不明显.     

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。     

砖厂废气污染对橡胶树光合生理特性的影响

选取砖厂废气排放方向种植的橡胶树（Hevea brasiliensis）品系＂云研77-2＂为研究对象,在距离砖厂200、400、600 m处设置3个研究点,研究分析砖厂排放废气污染对橡胶树光合参数的影响。结果表明：砖厂废气排放对3个不同距离处橡胶树叶片光合参数有显著影响（P〈0.05）。随着橡胶树与砖厂距离的缩近,即污染加剧,橡胶树叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2（Ci）、蒸腾速率（Tr）、最大光合速率（Pmax）、光饱和点（LSP）、暗呼吸速率（Rd）和叶绿素含量（Chl）均呈下降趋势;最大荧光（Fm）、可变荧光（Fv）和最大荧光比（Fv/Fm）也下降,初始荧光（Fo）升高。该研究结果证明,砖厂废气污染对橡胶树光合生理特性有显著影响：相距砖厂600 m范围内,越靠近砖厂,橡胶树叶片光合特性越低。     

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.     

干旱胁迫过程中外源钙对忍冬光合生理的影响

以不同浓度Ca2＋对干旱胁迫处理下的忍冬进行化学调控,研究外源Ca2＋对干旱胁迫处理下忍冬叶片中叶绿素含量、可溶性糖含量、游离脯氨酸含量、过氧化氢酶活性以及光合速率的影响,以探讨外源Ca2＋对缓解干旱胁迫下忍冬光合作用下降的作用机制。结果表明,干旱胁迫下,忍冬的正常生理代谢明显受到抑制,叶绿素质量分数、可溶性糖质量分数、游离脯氨酸质量分数、过氧化氢酶活性以及光合速率分别降低到0.4 mg·g-1、0.06~0.1 mg·g-1、0.8 mg·g-1、0.25 u.mg-1和12~14μmol·m-2.s-1;当施入钙离子后,干旱胁迫对忍冬的伤害得到不同程度的缓解,并在最大程度上稳定叶绿素含量和CAT活性;并能使脯氨酸和可溶性糖的积累显著减少。说明外源Ca2＋能够在一定程度上弥补干旱胁迫导致的Ca2＋亏缺,使植物维持较正常的生理活动,稳定细胞膜结构,维持体内离子吸收平衡,维持较高的光合速率并保护光合结构。     

邻苯二甲酸二丁酯对三角褐指藻的生态毒性效应

为了研究邻苯二甲酸二丁酯（DBP）对海洋微藻的生态毒性效应,选择三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum）作为受试对象,设置7个DBP质量浓度处理,即丙酮对照组、2.5、3、3.5、4、5和7.5mg·L-1,测定了三角褐指藻的生长、光合色素质量浓度和叶绿素荧光特性等指标。结果表明：DBP各暴露组对三角褐指藻的生长均有显著抑制作用,三角褐指藻不能耐受7.5mg·L-1的DBP,当DBP质量浓度为5mg·L-1时,三角褐指藻在前2天几乎没有生长,从第3天开始恢复生长,并很快进入指数生长期;叶绿素a、c及类胡萝卜素质量浓度也随着DBP暴露浓度的增大而逐渐降低;随着DBP暴露浓度的升高,三角褐指藻光系统Ⅱ（PSⅡ）的最大光能转化效率（Fv/Fm）、PSⅡ的潜在活性（Fv/F0）、实际光能转化效率（Yield）和光合电子传递效率（ETR）均降低,但与对照组相比,低质量浓度处理组（≤4mg·L-1）,各指标下降不明显,而5mg·L-1的实验组在胁迫12h后,Fv/Fm、Fv/F0、Yield、ETR逐渐上升,其参数值甚至超过其它处理组。     

酸雨胁迫对木荷叶片气体交换和叶绿素荧光参数的影响

通过盆栽试验,研究了3种不同pH值（2.5、4.0、5.6）的模拟酸雨溶液对2年生木荷（Schima superba）幼苗叶片气体交换和荧光参数的影响。结果表明：在不同酸雨处理下,净光合速率和气孔导度日变化均呈＂双峰＂型,最大净光合速率和最高表观量子效率（AQE）变化趋势依次是pH4.0〉pH5.6〉pH2.5,说明pH4.0处理对木荷光合作用有促进作用;在不同酸雨处理下,PSⅡ原初光能转换效率（Fv/Fm）、PSⅡ潜在活性（Fv/Fo）和相对叶绿素含量均呈现出pH4.0〉pH5.6〉pH2.5的变化趋势,pH4.0酸雨处理下表现出最高值,说明适度降低酸雨pH值（pH4.0）并不会对木荷的光合系统活性造成损伤,反而有促进作用,表明木荷对酸雨有较强的适应能力。     

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