镉胁迫对大豆花荚期生理生态的影响

为了探讨重金属胁迫对大豆繁殖期生理生态的影响,采用盆栽试验方法,研究了Cd2+胁迫对五月王和日本青两个大豆品系花荚期植株生长及叶片叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD),活性、过氧化物酶(POD),活性和丙二醛(MDA)含量的影响.结果表明:(1)低质量分数Cd2+胁迫对2个大豆品系的花荚期植株生物量和植株高度均具有促进作用,但随着Cd2+质量分数的增加转而抑制大豆植株的生物量和高度的增加,且质量分数越高其抑制作用越明显.(2)不同质量分数Cd2+处理对花荚期大豆叶片叶绿素合成具有刺激效应,两个大豆品系结荚期的叶绿素含量随胁迫时间的延长呈先增加后降低的趋势.(3)短时间、低质量分数的Cd2+胁迫能增强大豆花荚期SOD活性,长时间、高质量分数的Cd2+胁迫能抑制大豆花荚期SOD活性.(4)随着Cd2+质量分数增加,五月王和日本青结荚期POD活性逐渐升高,但其时间效应有差异;随着胁迫时间的延长,日本青花荚期POD活性稳步提高,而五月王在长时间、高质量分数Cd2+胁迫下POD活性降低.(5)随着Cd2+质量分数和胁迫时间的递增,大豆MDA含量呈"先升后降"趋势.(6)大豆五月王和日本青花荚期对Cd2+耐受性存在较大差异,这主要是由二者的遗传学因素不同决定的而不是环境因素.     

水分胁迫对燥红土和变性土上生长的玉米叶片几种酶活性的影响

采用盆栽控制试验，研究了不同处理条件下，水分胁迫对金沙江干热河谷典型土壤(燥红土和变性土)生长的玉米(Zea mays L.)叶片中几种酶活性的影响．结果表明：(1)在一定的水分胁迫范围内，玉米叶片的过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(ASP)和多酚氧化酶(PPO)活性均随着土壤含水量的降低而升高，但过度胁迫时，酶活性降低；(2)随着土壤含水量降低，玉米叶片中保护酶活性的变化规律略有差异，这与二者的土壤物理性质有关；(3)施肥处理和栽培方式对玉米叶片的酶活性有影响，增施有机肥和Zn肥可提高适度水分亏缺条件下玉米叶片中POD、CAT、ASP和PPO活性．图4参35     

镉胁迫下柳树5个无性系生理特性的变化

柳树(Salix)以其自己特有的生物学特性,对环境Cd污染具有一定的吸收蓄积能力.以5个金丝柳无性系为材料,用盆栽方法研究了镉胁迫对柳树生理特性的影响,以主成分分析法分析7个生理指标的重要性,并以隶属函数法评价了金丝柳5个无性系镉耐性的强弱.研究结果表明,在10～150 mg.kg-1镉胁迫范围内,金丝柳5个无性系生理变化程度不同,但变化规律基本一致.在Cd胁迫下,金丝柳各无性系植株生长受到抑制;叶绿素质量分数降低;叶片细胞膜透性和游离脯氨酸积累量增加,丙二醛和可溶性蛋白质量分数降低.主成分分析表明本试验中选取的5个成分在评价柳树Cd耐性方面有重要作用,它们分别是地径生长率、叶绿素质量分数、MDA质量分数、脯氨酸质量分数和可溶性蛋白质量分数.用隶属函数法以评定金丝柳5个无性系Cd耐性的强弱顺序为4号＞6号＞5号＞7号＞2号.     

镧对铅胁迫下小麦幼苗抗氧化酶活性的影响

在铅胁迫的条件下 ,研究了镧对小麦幼苗生长期地上部分及根系超氧化物岐化酶 (SOD)、过氧化氢酶 (CAT)的活性、脂质过氧化产物丙二醛 (MDA)的含量以及对植物生长的影响 .实验在严格控制的人工气候室进行 1 2d .Pb(NO) 3 处理量为 0 ,5 0 ,1 0 0mg·l- 1.在第二天至实验结束的研究结果表明 ,加La组与对照组比较有明显差异 ,根系的SOD和CAT各增加 0 4 5— 1 6 5倍和 32 2— 77 77% ,MDA减少 1 1 0 5—2 7 4 9% .当有铅胁迫时 ,在 0— 5d内 ,与对照组比较 ,镧使小麦幼苗的地上部分及根系的SOD和CAT有少量的但有统计学意义的增加 (p <0 0 5 ) ,MDA含量则减少 .表明La(NO3 ) 3 使抗氧化酶提高 ,增加了小麦抗铅胁迫的能力 ,但是只是在胁迫初期和胁迫不很严重的条件下 ,才具有这一作用 .     

NaCl胁迫下盐芥和拟南芥化合物含量与蛋白质结构变化比较——傅立叶红外光谱法

以盐生植物盐芥为材料,中生植物拟南芥为对照,研究了NaCl胁迫下盐芥和拟南芥叶片Na 含量、化合物含量和蛋白质结构变化的差异.应用傅立叶红外光谱(FTIR)的分析方法,揭示了拟南芥和盐芥叶片中酯类、蛋白质、碳水化合物含量、蛋白质二级结构在盐胁迫下的不同响应.结果表明,随着200 mmol/L NaCl胁迫0～48 h,盐芥叶片中蛋白质和酯类含量持续增加,碳水化合物含量逐渐降低,仍比拟南芥的含量高出30%;而拟南芥在50 mmol/L NaCl胁迫下的蛋白质、碳水化合物和酯类合成量逐渐降低.应用曲线拟合酰胺I区波峰,分析发现叶片中蛋白质二级结构有1 668 cm-1和1 638 cm-1两个组成部分.通过比较发现,盐芥与拟南芥叶片中酰胺I区1 668 cm-1波峰面积随时间延长而逐渐增加的变化趋势相似,而盐芥叶片中1 638 cm-1波峰面积比拟南芥的显著增加,因此使盐芥的1668/1638 cm-1比值逐渐降低,拟南芥1668/1638 cm-1比值逐渐升高.由此揭示,盐芥植株通过增强的蛋白质、酯类合成代谢调控能力抵御盐胁迫的损伤,而且盐芥叶片总蛋白质二级结构比拟南芥的更趋稳定,与叶片中Na 含量的变化趋势显著相关.因此盐芥为了适应高浓度盐胁迫,具有叶片蛋白质、酯类快速合成以及蛋白质构象更趋于稳定的积极响应.图6表1参29     

镉胁迫对镉敏感水稻突变体活性氧代谢及抗氧化酶活性的影响

镉是一种常见的环境有毒重金属元素,不仅影响植物的生长和发育,而且还通过食物链危害人类健康.因此研究镉对植物的影响、分析植物逆境生理过程,对损伤和抗逆机理研究具有重要意义.以镉敏感水稻突变体和野生型(Oryza sativa L.)为材料,采用营养液培养实验,研究了不同浓度镉对水稻叶片活性氧代谢及抗氧化酶化系统的影响.结果表明:镉胁迫使水稻叶片超氧阴离子(O2-·)、过氧化氢(H2O2)、丙二醛(MDA)含量增加,且突变体的增加幅度明显大于野生型.随着镉浓度的提高,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(G-POD)活性均表现为先上升后下降,但SOD活性的变化更明显;过氧化氢酶(CAT)活性则呈一直下降的趋势.在较高镉浓度胁迫下(>5 μmol L-1),突变体叶片的SOD、CAT活性均明显低于野生型.研究结果表明,随着镉胁迫浓度的增加,突变体叶片积累更多的活性氧,产生严重的氧化胁迫,引起了更高程度的膜脂过氧化,这可能是突变体对镉胁迫更敏感的生理原因之一.     

Cd2+胁迫对竹叶眼子菜的毒理学效应分析

以不同浓度Cd2 处理5 d的竹叶眼子菜为实验材料,分析了叶片的光合色素、抗氧化系统、丙二醛(MDA)、可溶性糖、可溶性蛋白等生理生化指标的应答反应,并用透射电镜观察了叶细胞超微结构的变化.随着Cd2 处理浓度的增加,叶绿素含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性下降,而MDA和可溶性糖含量上升;过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性和抗坏血酸(ASA)、还原型谷胱甘肽(GSH)含量分别在2 mg L-1和4 mg L-1时达到峰值;可溶性蛋白含量下降,相对分子质量(Mr)为52.1×103、42.9×103、27.4×103和14.1×103的多肽合成量逐渐减少,但Mr为18.1×103的多肽的合成量增加;叶绿体膨大、解体;线粒体嵴突肿胀、空泡化;核仁分散、核膜断裂、核质散出.结果表明: Cd2 对竹叶眼子菜的光合结构、细胞保护系统以及细胞结构的完整性等都产生明显破坏作用,最终将导致植物死亡.其中SOD、叶绿素和蛋白生物合成各指标的反应较灵敏,可作为水体Cd2 污染的监测指标. Cd2 对竹叶眼子菜的半效应浓度为2.97 mg L-1.图8参27     

拉瑞尔Larrea tridentata光合特性对CO2摩尔分数和干旱的响应

利用Li-6400光合测定系统测定拉瑞尔L.tridentata的光合生理特性及其对CO2摩尔分数升高和干旱的响应。结果表明：土壤水势在-0.884 5 MPa以上,L.tridentata的光合器没有任何损害,抵御干旱的能力很强;适当的增加CO2摩尔分数有利于提高光饱和点、光量子利用效率和最大净光合速率,且CO2摩尔分数升高的正效应要大于土壤水分胁迫的负效应,因而在一定程度上CO2摩尔分数的增加,提高了L.tridentata的抗旱能力;随着光合有效辐射的增强和CO2摩尔分数的升高,叶片净光合速率、CO2饱和点和羧化速率都有增大趋势,叶片对高摩尔分数CO2利用效率提高;不同土壤水分条件下,叶片气孔导度和蒸腾速率都随着CO2摩尔分数的升高而降低,水分利用效率随着CO2摩尔分数的升高而升高;既能饱和叶片的RubisCO,又不至于造成气孔大量关闭的CO2摩尔分数在700~800μmol.mol-1左右,说明目前的CO2摩尔分数还不足以饱和拉瑞尔的RubisCO酶。未来CO2摩尔分数升高,将对拉瑞尔的光合作用有所促进,并可能提高拉瑞尔对干旱的适应能力。     

五种常绿树木对铅污染胁迫的反应

文章研究了5种常绿树木对铅污染胁迫的反应,实验结果表明,在高浓度铅胁迫下,5种树木叶片的叶绿素含量、质膜透性、过氧化氢酶活性及铅富集量等生理生化特性均产生明显变化,但变幅不尽一致。其中,黄杨、海桐、杉木抗铅污染胁迫的能力优于香樟和冬青。     

人工纳米材料增强植物耐盐性的机理研究

土地盐渍化问题导致土壤环境恶化和农作物减产,基于纳米材料(NMs)的纳米农业技术在增强植物耐盐性方面的潜力正备受关注. 目前,关于NMs提高植物耐盐性的分子机制仍不明确,因此以烟草(Nicotiana tabacum L.) BY-2悬浮细胞为供试材料,研究对照组(CK)、盐胁迫处理组(S)以及盐胁迫下分别暴露于纳米二氧化钛(nTiO₂)和纳米硒(nSe)的细胞活性变化,并通过非损伤微测系统(NMT)原位实时检测Na+流速,采用液相色谱质谱联用(LC-MS/MS)技术分析NMs对盐胁迫下烟草BY-2悬浮细胞代谢组的影响. 结果表明:①0.1 mg/L nTiO₂ (处理6 h)与0.5 mg/L nSe (处理12 h)使盐胁迫下的烟草BY-2悬浮细胞的活性分别显著提高8.1%和13.6%. ②0.1 mg/L nTiO₂ (处理6 h)与0.5 mg/L nSe (处理12 h)使盐胁迫下的烟草BY-2悬浮细胞的Na+外排也分别显著增加了171.5%和99.0%. ③两种NMs通过调控不同的代谢通路增强烟草BY-2悬浮细胞的耐盐能力. 烟草BY-2悬浮细胞暴露于0.1 mg/L nTiO₂ (处理6 h)和0.5 mg/L nSe (处理12 h)后分别识别出53种和73种差异代谢物,nTiO₂可增强多种类别代谢物〔部分氨基酸和肽、脂肪酸和共轭物、三羧酸循环(TCA cycle)有机酸、糖类和嘧啶等物质〕的合成,而nSe则主要增强氨基酸和肽、吲哚和水杨酸等物质的合成. ④暴露于nTiO₂后,烟草BY-2悬浮细胞产生的差异代谢物中尿苷、吡哆醛、甘露糖、大麦芽碱和葫芦巴碱等代谢物含量均与Na+外排呈显著正相关;暴露于nSe后,烟草BY-2悬浮细胞产生的差异代谢物中吲哚丙烯酸、色氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸等代谢物含量均与Na+外排呈显著正相关,这些物质多参与莽草酸代谢通路,因此nSe可能通过调控莽草酸途径增强Na+外排. 研究显示,0.1 mg/L nTiO₂与0.5 mg/L nSe分别通过不同的代谢途径增强烟草BY-2细胞的耐盐性.