平邑甜茶根毛细胞离子流动性对PAHs胁迫的响应

以苹果砧木-平邑甜茶（Malus hupehensis Rehd）幼苗为实验材料,采用营养液栽培,利用非损伤微测技术,研究多环芳烃（PAHs）中荧蒽和苯并（b）荧蒽胁迫处理对平邑甜茶幼苗根毛细胞Ca²⁺、K⁺、H⁺流速的影响.结果表明：（1）经荧蒽及苯并（b）荧蒽胁迫处理后,平邑甜茶幼苗根毛细胞Ca²⁺平均流速由对照的（-63.53±9.30）pmol/（cm²×s）分别增加到（+62.85±10.00）pmol/（cm²×s）、（91.33±19.72）pmol/（cm²×s）;K⁺流速平均值由基础流速（-60.56±14.56）pmol/（cm²×s）分别增至（+32.60±5.44）pmol/（cm²×s）、（+36.76±5.23）pmol/（cm²×s）;H⁺平均流速由对照的（+44.38±5.19）pmol/（cm²×s）分别降低至（-0.72±0.055）pmol/（cm²×s）、（-6.34±0.79）pmol/（cm²×s）.经荧蒽及苯并（b）荧蒽处理,根毛细胞表面Ca²⁺、K⁺、H⁺流动性发生明显逆转.Ca²⁺、K⁺表现为外排趋势,且外排量逐渐降低,最终趋于稳定;H⁺表现较稳定的内吸趋势.（2）苯并（b）荧蒽胁迫对平邑甜茶幼苗根毛细胞离子流动性造成的毒性效应高于荧蒽.说明PAHs胁迫会破坏植物根毛细胞离子流动性,影响植物正常生长,为深入研究植物受PAHs胁迫所产生的响应提供理论依据.     

镉胁迫对苎麻(Boehmeria nivea)根系及叶片抗氧化系统的影响

镉(Cd)是非必需和毒性最强的重金属元素之一,不合理的开发利用可导致土壤受到Cd的严重污染,严重危及土壤环境或水环境。以苎麻为材料,采用模拟镉(Cd)污染盆栽培养法,选择21 d和49 d等2个不同胁迫期,测定不同浓度Cd2+胁迫下苎麻根系与叶片中渗透调节物质含量、超氧化物岐化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)含量及根系活力的变化。结果表明,高浓度胁迫49 d后,苎麻根系中的渗透调节物质含量明显高于叶片含量,且极显著高于对照,并在240 mg·L~(-1)Cd处理下出现最高值;胁迫49 d时,根系与叶片的渗透调节物质含量与Cd2+浓度极显著正相关。在2个不同胁迫周期,苎麻根系的SOD与POD活性均明显高于叶片;在胁迫21 d时,根系的CAT活性低于叶片,而胁迫49 d后,则明显高于叶片;胁迫21 d时,苎麻根系与叶片的抗氧化酶活性均较胁迫49 d要高;胁迫49 d时,根系POD活性与Cd2+浓度呈极显著正相关,表明根系POD酶在抗氧化酶中占主导地位。不同胁迫时长下苎麻根系或叶片的MDA含量变化趋势不明显,但根系或叶片受胁迫21 d后的MDA含量随Cd2+浓度增加的波动相对受胁迫49 d后的更明显,表明植物早期生理功能出现暂时性的修复。2个不同胁迫周期内,不同浓度镉胁迫下苎麻的根系活力均比对照组下降。研究显示,苎麻根系与叶片对镉胁迫的应答机制不同,且在不同胁迫时间下的响应机理差异较大,根系表现出更强的耐受能力。     

镉对3株不同地点生长的大麻生长及矿质元素吸收的影响

为了研究镉胁迫对不同大麻生长的影响,以来自山西的大麻M1和来自甘肃的大麻M2、M3为材料,通过土培盆栽试验,研究了镉胁迫对大麻SPAD值、光合参数、不同组织碳水化合物含量和矿质元素含量的影响及不同地点株间差异。结果表明:镉胁迫显著降低大麻SPAD值,及其光合能力,且不同植株间存在显著差异,M1受抑制严重;镉胁迫使大麻地上部蔗糖和总可溶性糖含量显著升高,根系、叶片和籽粒淀粉含量显著降低。镉含量分析结果显示,镉主要滞留在根系中,其中M1镉积累量最高;镉胁迫显著抑制了大麻M1根系对锰和铜元素的吸收,同时也影响了其在地上部各器官的分配和积累,降低了M3对锌元素的吸收。镉对大麻的影响因大麻不同植株间及组织部位而异。     

不同浓度CaCl_2对盐胁迫下巴西蕉幼苗生理的影响

为了解外源钙(Ca)对香蕉盐胁迫的缓解效应,采用水培试验法研究了在60 mmol L-1 NaCl胁迫下不同浓度的CaCl2对我国香蕉主栽品种巴西蕉(Musa AAA Cavendish var.Brazil)的叶片相对含水量(RWC)、叶绿素含量等生理响应特性的影响.结果表明:盐胁迫下,巴西蕉幼苗叶片Chl a、Chl b、Chl含量显著降低,Chl a/Chl b比值减小,叶片RWC显著降低,叶片和根系的质膜透性和脯氨酸含量显著增加,施加低浓度外源钙可在一定程度上缓解该现象,但高浓度(20 mmol L-1)反而使盐害程度加重,其中5 mmol L-1 CaCl2处理效果最好;处理期间,5、10 mmol L-1 CaCl2处理叶片RWC均显著高于盐胁迫处理,与对照相比较无明显差异;第5天(d 5)时,5、10、20 mmol L-1 CaCl2处理的叶片脯氨酸含量分别比盐胁迫处理高出85.4%、75.3%和86.6%,差异均显著,处理d 10时,根系和叶片脯氨酸均以5 mmol L-1 CaCl2处理的含量最高,与盐胁迫处理达到差异显著水平;此外,5 mmol L-1 CaCl2处理可降低盐胁迫下叶片及根系质膜透性,随着外源CaCl2浓度增加,叶片和根系质膜透性反而增加,处理期间,20 mmol L-1 CaCl2处理始终高于盐胁迫处理.综合各项测定指标及分析,认为施用适当浓度CaCl2可在一定程度上缓解盐胁迫对巴西蕉的影响,其中CaCl2浓度以5mmol L-1较为适宜.     

干旱胁迫对香樟幼树生长及光合特性的影响

通过盆栽和持续干旱研究了干旱胁迫(以2 d为一个处理间隔,持续干旱0-16 d)对香樟(Cinnamomum camphora)幼树生长及光合特性的影响.结果显示:(1)干旱胁迫下香樟幼树的地径、树高生长量受到了抑制.轻度、中度干旱处理(干旱时间2-8 d)叶片含水量和叶片相对含水量与对照差异均不显著,重度干旱处理(干旱时间10 d)下显著低于对照(P0.01);(2)干旱胁迫影响了香樟叶片光合作用的日变化进程,妨碍了其有机物质积累;(3)干旱胁迫下香樟叶片光合色素总量先升高后降低,在干旱第8天达到最高.所有干旱处理的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)均受到不同程度的抑制.气孔因素和非气孔因素共同作用影响香樟幼树的光合作用,在干旱初期(干旱时间2-8 d)气孔因素起主导作用,干旱后期(干旱时间10 d)非气孔因素起主导作用;(4)干旱胁迫下香樟幼树叶片的表观量子效率(AQY)、RuBP羧化速率(CE)、光补偿点(LCP)、光饱和点(LSP)及CO2补偿点(CCP)均显著降低,表明干旱会降低香樟幼树对环境中光照和CO2的利用及适应能力.综上,干旱胁迫下香樟幼树的水分生理状况变差,光合能力及光合日变化进程受到影响,对环境中光照和CO2的利用及适应能力也明显降低,最终香樟幼树的形态生长受到抑制.图3表3参35     

过量表达水稻OsP5CS1和OsP5CS2基因提高烟草脯氨酸的生物合成及其非生物胁迫抗性(英文)

为了解水稻OsP5CS基因在非生物胁迫中的生物学功能及其生理生化作用,将P5CS基因的两个水稻同源基因OsP5CS1和OsP5CS2同时构建到植物表达载体pHB上,并通过农杆菌介导的遗传转化法转入烟草,经过鉴定转基因植株,成功获得9个独立的转基因阳性植株.选取野生型和其中的3个转基因植株后代,分别测定它们在不同的胁迫条件下幼苗的根长、鲜重以及脯氨酸、过氧化氢和丙二醛的含量.结果显示:在200 mmol/L NaCl、300 mmol/L甘露醇(Mannitol)、300μmol/L CuSO4胁迫条件下转基因植株的平均根长、平均鲜重、平均脯氨酸、平均过氧化氢含量和平均丙二醛的含量分别为野生型的1.3-2.3、1.9-3.9、1.8-3.2、51%-61%和62%-76%.因此在烟草中过表达OsP5CS基因,可以显著增加脯氨酸含量,降低烟草在非生物胁迫条件下的氧化损伤.图6参31     

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     

甘薯LEA2基因的克隆与表达分析

胚胎发育晚期丰富蛋白(Late embryogenesis abundant,LEA)是植物在逆境胁迫下产生的一种应激蛋白质,具有较高的亲水性和热稳定性,与植物抗逆功能密切相关,研究LEA家族基因对于甘薯抗逆性分子育种具有重要意义.通过对甘薯(徐薯18)转录组数据库搜寻时发现编码LEA2的转录本,随后对该转录本进行了克隆和测序分析,利用数字表达谱(Digital Gene Expression Profi ling,DGE)和半定量RT-PCR分析了Ib-LEA2在不同组织和不同发育阶段的表达图谱.为进一步了解Ib-LEA2在生物体响应盐胁迫中的作用,将Ib-LEA2连接原核表达载体pET-32a,用大肠杆菌BL21(DE3)菌株进行盐胁迫的耐受分析.结果显示:Ib-LEA2完整的开放阅读框(ORF)长度为942 bp,编码313个氨基酸残基.进一步研究发现,在甘薯组织内同时存在3个高度同源的LEA 2基因型(核苷酸序列99%),分别命名为Ib-LEA2a、Ib-LEA2b和Ib-LEA2c.数字表达谱和半定量RT-PCR的结果显示Ib-LEA2在不同组织和发育阶段具有不同的表达图谱,在茎中的表达量远远高于叶和根.大肠杆菌BL21(DE3)菌株盐胁迫的结果显示,较之对照菌株,表达Ib-LEA2的菌株能够更好地耐受高浓度的NaCl.研究表明,Ib-LEA2对盐胁迫有一定的响应能力,能够保护细胞免受高盐的毒害.     

Cd胁迫下杂交水稻对Cd的吸收及其动态变化

镉（Cd）是非必需的有毒元素,是农业环境和农产品的重要污染物,易被水稻吸收并在籽粒中积累。不同水稻品种拥有不同的独特基因,导致水稻籽粒吸收积累Cd的能力存在一定的差异。因此,开展不同水稻品种耐Cd特性及其不同生育期的吸收转运效率研究具有重要意义。本文采用水培试验,研究了两个水稻（Oryza sativa L.）品种：D83A/R527（低吸收累积Cd）和辐优838（高吸收累积Cd）在不同质量浓度Cd胁迫下籽粒Cd质量分数及不同生育时期水稻根、茎、叶内Cd的吸收积累量及其动态变化特点。结果表明,两种水稻品种在Cd胁迫下籽粒Cd积累量差异显著,辐优838在1.0 mg·L^-1 Cd质量浓度胁迫下籽粒Cd质量分数就已超过国家食品卫生标准;在1.0~3.0 mg·L^-1 Cd质量浓度胁迫下,D83A/R527籽粒内Cd质量分数仅为辐优838的50~60%。随着Cd处理浓度增加和生育时期推进,两种水稻各部位Cd吸收量均表现为逐渐增加,其增加幅度总体表现为：辐优838〉D83A/R527;不同部位中,根的积累效应最强,叶片吸收积累能力最低,辐优838茎、叶吸收积累效率分别是D83A/R527的1.5~2.0倍左右。在1.0~3.0mg·L^-1 Cd胁迫下,水稻Cd积累差异较为显著的时期为灌浆期,辐优838的根系向茎、叶的转移效率大于D83A/R527,且D83A/R527主要表现为由根系向茎Cd转移效率较高,叶片Cd积累相对较少。灌浆期是水稻籽粒干物质积累的重要时期,也是吸收累积Cd的重要时期,这为筛选低吸收积累水稻品种和调控Cd在水稻籽粒中的吸收累积奠定了重要理论基础。     

外源NO介导Cu~(2+)胁迫下番茄幼苗活性氧与内源NO代谢的研究

采用营养液培养方法,研究Cu~(2+)胁迫下外源一氧化氮(nitric oxide,NO)介导的番茄幼苗活性氧及NO代谢途径。结果表明:在Cu~(2+)胁迫下,番茄叶片和根系氧自由基含量增加,NO释放量以及硝酸还原酶(nitrate reductase,NR)和一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)活性降低。外源NO能提高Cu~(2+)胁迫下番茄叶片NR和NOS活性,促进NO的产生,根系NOS活性及NO产量也同时上升。外源NO使精氨酸含量显著增加,而Hb(牛血红蛋白,NO清除剂)可部分抵消NO的促进作用,使Cu~(2+)+SNP+Hb处理下番茄精氨酸含量显著下降。可见,外源NO的加入可通过酶促和非酶促途径促进Cu~(2+)胁迫下NO的合成,介导NO信号调控网络,调节内源NO、精氮酸和活性氧代谢途径,从而缓解过多Cu~(2+)引起的氧化伤害。