小麦铝抗性和敏感品系对铝胁迫的生理生化反应

研究了冬小麦Triticum aestivvum L.铝抗性品系T202和铝敏感品系T105幼苗经0，50μmol L^-1，75μmol L^-1，100μmol L^-1和150μmol L^-1铝处理后根部的生理生化变化．结果表明：小麦根生长被严重抑制；酸性磷酸酶活性增强，磷代谢激活；硝酸还原酶受到一定程度的抑制；葡萄糖-6-磷酸脱氢酶对铝浓度极其敏感；葡萄糖含量下降；而膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量上升，超氧化物歧化酶(SOD)的活性升高和还原型谷胱甘肽(GSH)的含量下降．证实：铝胁迫造成了氧化伤害，激活了植物体内的抗氧化系统．分析还表明，T202耐铝的各项指标优于T105，前者的代谢酶活性对铝胁迫的反应更为迅捷，并有良好的能量储备和调动机制来抵御铝胁迫及由此产生的胁迫．图8参14     

芦竹生长及生理特性对淹水胁迫的响应

通过分析陆生和淹水环境对不同芦竹基因型生长和生理特性的影响,以期筛选获得一批适应洞庭湖湿地季节性干湿交替生境的优良种质,为退化湿地的修复提供材料支撑。以来源不同的3份芦竹种质为材料,设置淹水处理和陆生对照处理,观察分析不同基因型间在植株表型、光合特征指标(光合速率和蒸腾速率)及生理指标(超氧化物歧化酶、脯氨酸、丙二醛)上的差异。研究显示,芦竹是一种喜水的两栖植物类型,既可以适应陆生环境,也可以适应长期(>4个月)淹水环境。相较于陆生环境,淹水可以促进芦竹植株的生长。在供试的3个芦竹基因型中,来自新西兰的G1基因型在淹水与陆生环境下均表现最好。较强的蒸腾速率和较高的SOD活性是保证G1基因型表现最为优异的支撑。研究明确了芦竹用于洞庭湖退杨还湿地及退化湿地恢复修复的可行性,并筛选得到了优异种质,为洞庭湖退化湿地修复提供了理论及材料支撑。     

龙葵和茄子幼苗对镉胁迫的生理响应

采用营养液培养法研究了镉胁迫条件下龙葵和茄子幼苗的生长及生理响应.结果表明:镉胁迫使龙葵和茄子幼苗生长受到不同程度影响.龙葵在镉浓度低于50 μM条件下,地上部干物质量仅下降15.48%%(P＞0.05),根系干物质量在镉浓度低于100 μM下增加111.11%(P<0.05),根系活力也呈先升后降的趋势;茄子地上部干物质量和根系活力在所有镉处理下均低于对照,根系干物质量在镉浓度高于25 μM时即呈现下降趋势,降幅达47.06p.59%,茄子对镉胁迫的耐受性相对较弱.镉胁迫还导致龙葵和茄子幼苗叶片色素含量降低,叶片相对电导率、MDA含量和可溶性糖含量增加,SOD、POD、CAT变化不一致.龙葵叶片SOD活性随镉胁迫程度的增加先增高后降低,POD和CAT活性基本上表现为逐渐上升趋势,而茄子叶片中SOD活性逐渐下降,POD逐渐上升,CAT呈先降后升又降的变化规律,龙葵体内的3种抗氧化酶对镉胁迫起到较强的抗氧化保护作用.     

两个不同耐铝玉米自交系根系对铝毒胁迫的响应

通过铝(Al)毒胁迫处理,检测两个不同耐Al玉米自交系(耐Al自交系178和Al敏感自交系Mo17)根系氧化胁迫相关指标如Al含量、H2O2含量、丙二醛(MDA)含量,抵御氧化胁迫的过氧化物酶(POD)活性及细胞壁木质素含量,以期为揭示Al毒抑制玉米根系发育的机制提供佐证.结果表明,Al毒处理后,两个玉米自交系根系的Al含量、H2O2含量、MDA含量、木质素含量和POD活性均有所增加.当Al处理24 h时,这些生理指标变化最大.其中,178中木质素含量和POD活性增加幅度大于Mo17,分别为0.126 OD和2.04 U;而Mo17中Al含量、H2O2含量和MDA含量增加幅度更大,分别为1.835μg g-1、16.71μmol g-1和40.2 nmol g-1.综上,玉米根系的生长抑制与Al诱导的膜脂过氧化有关,而根系细胞抗氧化酶POD的活性及木质素含量的变化是玉米对Al毒胁迫的一种诱发性防御反应.图5参29     

复合重金属胁迫对秋茄幼苗某些生理特性的影响

用5个级别的人工复合重金属污水处理红树植物秋茄Kandelia candel(L.)幼苗,2个月后对其叶绿素含量、叶片和根系的活性氧清除系统中的保护酶SOD、POD和CAT活性变化以及膜脂质过氧化作用影响进行分析.结果显示:叶绿素a、b及总量在低浓度处(1 W)有所上升,随着污染级别的升高,三者的含量均下降,且远低于对照组值.SOD活性随着污染级别的增加呈"先升后降"的变化.10 W污水时,叶和根系中的SOD活性均达到最大值.POD的活性变化与SOD活性变化相一致.CAT活性在叶片中不受污染程度的影响,保持相对平稳,但在高级别的污染下,活性有下降的趋势;而根系中CAT活性在10 W污水时达到最大值,污染程度再升级时,活性迅速下降.MDA含量在叶片中随着污染级别的增加呈"先降后升",而根系中MDA含量却是以升-降-升的模式变化,但它们都在10 W污水时,达到最小值.综合试验结果分析表明,秋茄幼苗在遭受重金属胁迫时,根系比叶更能有效地清除组织中的活性氧自由基,保护了根的生长,从而提高了抗重金属的能力.     

荞麦叶内抗氧化系统对铝胁迫的响应

以荞麦(FagopyrumesculentumMoench)为实验材料,采用沙培法,研究了荞麦对不同铝质量浓度胁迫下体内保护酶的响应和变化规律。结果表明,铝胁迫下荞麦体内铝质量浓度的升高促进了过氧化物酶的活性,抑制了过氧化氢酶和超氧化物歧化酶的活性,增加了蛋白质、丙二醛、抗坏血酸和游离脯氨酸的含量;多酚氧化酶和抗坏血酸过氧化物酶在适当的铝质量浓度处理下活性都有提高。在高铝处理下,叶片中积累的铝明显较根和茎多。在铝的胁迫下,荞麦体内非酶系也发挥了重要的作用。     

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。     

几种湿地植物对重金属镉胁迫的生理生化响应

通过水培试验研究了不同质量浓度的重金属镉(0、20、30、40、50、60 mg·L-1)胁迫对水生美人蕉(Canna glauca)、红蛋(Echinodorus osiris)、风车草(Cyperus alternifolius)、彩叶草(Coleus blumei benth)等湿地植物体内丙二醛、脯氨酸、镉的含量以及细胞膜的透性变化的影响,探讨了镉胁迫下不同湿地植物对镉的生理生化响应和耐受能力,为应用人工湿地处理含镉废水提供依据.研究结果表明,在镉胁迫下4种供试植物叶片的丙二醛含龟和膜透性增加,并且试验条件下,培养液中镉质量浓度越高植物叶片中阿二醛细胞膜透性也越高;植物叶片中脯氨酸质量分数变化则有所不同,培养液中镉质最浓度处于0～40 mg·L-1时,脯氨酸质量分数随着镉质量浓度增加而增加,镉质量浓度高于40 mg·L-1,脯氨酸质量分数随着镉质量浓度的增加而降低.不同湿地植物对镉胁迫响应也显著不同,丙二醛含量、脯氩酸质量分数和细胞膜透性大小为:彩叶草>风车草>红蛋>美人焦.由此可见,4种供试植物耐受镉害的能力依次为:美人蕉>红蛋>风车草>彩叶草.美人蕉和红蛋在含镉废水人工湿地生态上程修复中具有很好的应用前景.     

酸铝胁迫下常绿杨根冠超微结构变化

中国的亚热带地区气候温暖湿润、雨量充沛,是中国速生丰产林基地,森林土壤多呈偏酸性和酸性,为富铝化酸性土壤,容易造成植物铝毒害。A-61/186（Populus×enramericana cv.）是澳大利亚 L．D．Pryor 博士选育的半常绿杨树无性系（semi-evergreen poplar clone）,母本为美国南方种的落叶型美洲黑杨（Populus deltoids Marsh）,父本为原产智利的常绿品种欧洲杨智利变种（Populus nigra cv.Chile）,是中国林科院郑世锴研究员于1987年从巴基斯坦引入中国的3个常绿杨品系之一,适合热带亚热带种植。以常绿杨A-61/186（Populus×euramericana cv.）根冠细胞为材料,采用水培酸铝胁迫实验,在胁迫30 d、60 d和90 d时在透射电子显微镜下进行根冠细胞超微结构的观察及拍片,研究在酸铝胁迫下浓度和作用时间对其超微结构的影响,探究铝毒条件下杨树根冠细胞的超微结构变化,并为根冠细胞铝毒亚显微水平评价提供资料。结果表明,随着铝浓度的升高,根冠细胞壁溶解断裂;细胞基质由凝胶态向分散碎块转变;淀粉粒数量有减少的趋向,淀粉质体数量有增加的趋向,而淀粉粒堆重心偏向由明显到不明显的趋向。随着铝作用时间的延长,根冠细胞在60 d浓度0.370 mmol·L^-1淀粉粒急剧减少;在90 d浓度0.666 mmol·L^-1淀粉粒质体急剧减少;淀粉粒堆或淀粉质体堆无重心偏向。     

桐花树幼苗叶片生理生态指标对气态汞胁迫的响应

桐花树是我国主要的广布种红树植物,具有泌盐性。通过胁迫实验,研究桐花树幼苗叶片生理生态指标对气态单质汞(Hg0)胁迫的响应,以期了解红树植物吸收和富集气态汞的机制。结果表明:气态汞胁迫造成桐花树叶片可溶性糖含量、过氧化物酶(POD)活性下降;而丙二醛(MDA)、脯氨酸、超氧化物歧化酶(SOD)等指标上升;叶绿素含量、过氧化氢酶(CAT)活性出现先升高后降低的趋势,还原型谷胱甘肽(GSH)含量则先降低后升高。总之,虽然Hg0胁迫可增加桐花树幼苗叶的膜质过氧化程度,影响其生理代谢活动,但其叶片可通过调节抗氧化酶活性及还原型谷胱甘肽含量来提高自身抗氧化能力,进而提高对Hg0的抗性。     

藿香蓟(Ageratum conyzoides)对土壤铅胁迫的生理响应

为了解日益增加的城市土壤铅(Pb)胁迫对城市园林地被植物的影响,采用盆栽实验研究土壤Pb胁迫对藿香蓟(Ageratum conyzoides)叶片生理特性的影响.结果显示,Pb胁迫处理降低了藿香蓟叶片的叶绿素总量及叶绿素a和b含量,质膜透性增大,丙二醛(MDA)含量上升.随着Pb浓度增加,同一时期内藿香蓟叶片SOD、POD和CAT酶活性均上升,但土壤Pb浓度超过750 mg kg-1或1 000 mg kg-1后保护酶活性开始逐渐下降.随着胁迫处理时间的延长,SOD活性在d 20、d 40和d 60时都高于胁迫处理d 7时的活性,POD活性是在d 20时急剧下降,CAT活性则在胁迫处理d 60时急剧下降.研究表明,藿香蓟能在一定程度上适应土壤Pb胁迫,但Pb胁迫浓度超过750 mg kg-1后将影响其生理代谢过程.图4参20     

酸铝与铅复合污染对大豆幼苗生长的影响

通过盆栽试验研究了酸铝和铅的复合污染对大豆幼苗生长的影响及其交互作用.结果表明,不同酸和铅处理对大豆种子萌发和长势产生明显影响;酸铝和铅均使大豆须根减少,须根变得粗而短,颜色变深.酸铝与铅对大豆幼苗生长的影响具有复杂交互作用,交互作用在不同的水平组合及不同植物器官上具有不同的特点.影响株高因素的主次顺序为:酸铅酸×铅,影响根长因素的主次顺序为:酸铅≈酸×铅.随着酸化程度的提高,交换性铝的含量显著提高,吸附态羟基铝整体呈下降趋势.当酸化程度相同时,交换态铝随外源铅的增多而减小,吸附态羟基铝呈上升之势.外源铅进入土壤后,主要以活性较高的水溶态、可交换态、碳酸盐结合态和Fe-Mn氧化物结合态存在.酸铝和铅的交互作用可能与铅的加入影响土壤铝的形态有关.图8,表3,参15.     

川芎对镉、铅及其复合处理的生理响应

选取四川道地产区的川芎(Ligusticum chuanxiong Hort.)为研究材料,采用盆栽控制进行模拟镉(Cd)、铅(Pb)及其复合处理实验,研究重金属在川芎体内的吸收和分配规律,探讨Cd、Pb及其复合处理下川芎的生理响应机制.实验包括4个处理,分别为对照处理(0 mg/kg Cd和0 mg/kg Pb)、镉处理(5 mg/kg Cd)、铅处理(500 mg/kg Pb)及其复合处理(5 mg/kg Cd+500 mg/kg Pb).结果表明,Pb主要富集在根部,而Cd富集在根部与根茎;Pb促进了Cd从地下部向地上部的转移,但抑制了Cd在根茎和叶片中的富集,复合处理显著降低了川芎根茎和地上部分Cd的积累.与对照处理相比,Cd、Pb单一处理抑制了川芎叶片的光合作用,显著降低了净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)、叶绿素a(Chla)、叶片瞬时水分利用效率和根系活力,其中Cd处理对植株的胁迫相较于Pb处理负面影响更加显著.与Cd处理相比,复合处理显著提高了植株的实际光化学量子产量(YⅡ)和光化学淬灭(q_P),降低了非光化学淬灭(NPQ),川芎叶片具有更强的光合潜力.在次生代谢产物合成中,Cd处理显著降低根茎中阿魏酸和川芎嗪含量,Pb处理显著降低根茎中藁本内酯含量;相较于Cd单一处理,复合处理显著增加了根茎中阿魏酸的含量.本研究表明川芎受到Pb处理的毒害效应弱于Cd处理;复合处理下,川芎通过提高叶片的光合潜力、水分利用效率和根系活力缓解重金属的毒害;结果可为评价川芎遭受重金属污染风险提供科学依据.(图4表6参32)     

酸胁迫对马尾松幼苗生长及根际铝形态的影响

在不同p H值(2.5、3.5、4.5和5.6)模拟酸雨处理下,研究根箱栽培马尾松(Pinus massoniana L.)幼苗生物量(根茎长、根与茎叶干重、一级侧根数)、叶绿素含量以及根系质膜相对透性的变化,在酸雨pH 3.5-5.6范围内对松树幼苗根际与非根际土壤的pH值和铝形态以及植株铝积累量进行测定,以探明酸胁迫对马尾松幼苗生长及根际铝形态的影响.结果显示:当酸雨p H从5.6降至2.5,马尾松幼苗生物量和叶绿素含量均降低,而根系质膜透性从13.2%升至36.4%,膜伤害度由轻度的4.1%提高到重度的23.2%,且重度酸胁迫下两者变化均极显著(P 0.01);此外随酸胁迫强度的增强,马尾松根际与非根际土壤pH值分别由5.95和5.91降至4.02和3.87,而根际土壤中交换态、有机结合态铝含量则分别上升至7.27和18.1 mg/kg,且马尾松植株铝积累量增加至49.46μg/株,其在植株根系中的积累量明显高于地上部分.上述结果表明,酸胁迫使得马尾松根系质膜受损程度增加,叶绿素含量减少,引起光合作用减弱,幼苗生长受到抑制;另外,酸雨能改变土壤中铝化合物的形态,增加活性铝离子溶出量,其中一部分转化成有机结合态铝,另一部分则通过根系吸收累积在幼苗植株内,阻碍马尾松生长发育.(图5表3参45)     

超富集植物青葙叶片对锰胁迫的生理和激素代谢响应

为研究超富集植物青葙叶片生长和光合色素对锰胁迫的响应及其激素应答机制,采用不同浓度锰胁迫(0.5、30、60、100 mg/L)来进行水培试验,观察不同锰处理下青葙的生长状况,并测定其叶片生物量、叶面积、叶绿素以及内源激素的含量.结果 显示:随着锰胁迫浓度的增加,青葙叶片的生物量、叶面积以及叶绿素和类胡萝卜素均存在显著...     

锌胁迫下马蔺种质材料的耐受性与生理响应

采用盆栽砂培试验,设置5种不同浓度锌(Zn)处理(0、50、150、450、900 mg/kg),对16份野生马蔺种质材料苗期株高、存活率、地上生物量、地下生物量以及叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)、可溶性蛋白含量等生长和生理指标进行测试分析,旨在揭示其在Zn胁迫下的耐锌能力及生理响应规律.结果表明,随着Zn浓度的升高,16份马蔺种质材料苗期的相对存活率,9份材料的相对株高和相对地下生物量,5份材料的相对地上生物量均呈显著下降趋势,其他材料的相对株高、相对地上生物量和相对地下生物量呈先升后降趋势;经聚类分析法和标准差系数赋予权重法的综合评价,筛选出耐锌能力较强的材料有7份(BJCY-ML014、BJCYML017、BJCY-ML032、BJCY-ML022、BJCY-ML007、BJCY-ML005、BJCY-ML019),耐锌能力较弱的材料有3份(BJCYML035、BJCY-ML029、BJCY-ML004),其余材料为耐锌能力中等.随着Zn胁迫浓度的增加,马蔺叶片中SOD、POD活性和可溶性蛋白含量均呈先升后降的趋势,但耐锌能力较强的材料变化幅度较平缓,而耐锌能力中等和较弱的材料变化幅度较急剧;Zn胁迫处理对叶片中丙二醛(MDA)含量也有显著影响,不同材料间变化差异明显.以上结果表明,16份马蔺种质材料对锌胁迫的耐受性存在显著差异,强耐锌性马蔺种质材料在重金属锌胁迫下受到的伤害较轻,在Zn~(2+)污染土壤种植马蔺时要根据污染程度合理选用种质材料.     

太湖复合污染胁迫下生物体抗氧化标志物的响应

采用清洁地饲养鲫鱼(Carassius auratus)为监测对象,采取主动生物监测法(ABM)对太湖北部湾复合污染区梅梁湖与贡湖进行为期3周的生物监测.结果表明,在有机、重金属复合污染条件下鲫鱼肌肉组织中抗氧化酶谷胱甘肽(GSH)、谷胱甘肽过氧化物酶(GP_X)与谷胱甘肽硫转移酶(GST)对污染物胁迫反应敏感,实验初期GSH出现显著抑制,而GP_X与GST出现显著诱导(P<0.05),实验后期均出现一定程度恢复,各监测点之间抗氧化酶没有表现出显著的差异.IBR综合分析表明,重金属离子对生物体抗氧化综合生物效应贡献最大,同时,浅水湖泊中风场的扰动影响不可忽略.     

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     

植物对干旱胁迫的响应研究进展

植物在经受干旱胁迫时,通过细胞对干旱信号的感知和传导,调节基因表达,产生新蛋白质,从而引起大量形态、生理和生化上的变化.干旱胁迫对植物在细胞、器官、个体、群体等水平上的形态指标有显著影响,也会影响其光合作用、渗透调节、抗氧化系统等生理生化指标.植物对干旱胁迫的分子响应较复杂,包括合成一些新的基因如NCED、dehydrin基因和CBF、DREB等转录因子.另外,干旱胁迫还能造成蛋白质组学的变化.参52     

铝胁迫对八仙花抗氧化酶系统的影响

为了揭示八仙花富集铝的机制,以八仙花扦插苗为试材,进行外源铝胁迫,测定根系与叶片中铝含量、根系活力、丙二醛含量、过氧化氢含量和抗氧化酶活性的变化.结果表明:100μmol/L铝胁迫使八仙花植株受到铝毒害.在50μmol/L铝胁迫的最初4 h,根系铝含量降至最低,然后呈逐渐增加的趋势;5种抗氧化酶类活性均先升高再降低,铝胁迫4 h时升至最高,然后逐渐降低至无铝胁迫水平;丙二醛含量和叶片电导率随着处理时间的延长而升高,而根系活力变化趋势相反;在处理的最初1 h时,过氧化氢含量急剧增加,然后随着处理时间延长而缓慢降低.因此,八仙花体内抗氧化酶系统对缓解铝毒起着重要作用.