阿魏酸和凹土对党参种子萌发、生长及幼苗叶绿素荧光参数的影响

该研究以党参种子为实验材料,通过设置不同浓度(0、0.01、0.05、0.2、0.5、1.0、2.0、3.0、5.0和10.0 mmol·L-1)的阿魏酸以及具有不同凹凸棒粘土(凹土)/蛭石体积比(0/1、1/120、1/80、1/50和1/20)基质的室内培育试验,分析基质中阿魏酸对党参种子萌发、生长及幼苗叶绿素荧光参数的影响,以及基质中凹土含量对上述阿魏酸影响的缓解效应。结果表明,当阿魏酸浓度高于1.0 mmol·L-1时,党参种子活力受到抑制,种子萌发过程延缓。在播种前基质中施加不同浓度的阿魏酸,党参幼苗生物量积累和叶片光化学反应水平在低浓度下得到促进,在高浓度下受到抑制;在幼苗生长过程中短期内施加不同浓度的阿魏酸,党参幼苗叶片光化学反应水平会显著降低。在含有较高浓度阿魏酸的基质中添加不同体积比凹土,能够有效缓解上述党参种子萌发和幼苗生长过程中所遭受的阿魏酸伤害,且凹土在基质中的体积比为1/50时的缓解作用最为明显。可见,环境中高浓度阿魏酸会显著抑制党参种子萌发、生长及幼苗叶片光化学反应水平,添加适量凹土可有效缓解阿魏酸在不同生长阶段对党参所造成的胁迫伤害。

镉胁迫下凹凸棒石粘土对党参幼苗的保护作用

目的:探究镉胁迫下在基质中添加凹凸棒石粘土对党参幼苗的保护作用。方法:在镉胁迫下,通过研究在基质中加入不同比例的凹凸棒石粘土对幼苗叶绿素荧光参数等生理学反应的影响,明确凹凸棒石粘土对党参幼苗的保护作用。结果:随着镉胁迫浓度的增大和胁迫时间的延长,党参幼苗叶片的光下最大光化学效率(Fv'/Fm')、光适应下实际光化学效率(Y(Ⅱ))、光化学猝灭系数(qP)、电子传递效率(ETR)降低,非光化学荧光猝灭系数(qN,NPQ)升高。在基质中以不同的体积比添加凹凸棒石粘土[凹凸棒石粘土/蛭石体积比(V/V)=0/1,1/120,1/80,1/50,1/20]能够缓解镉胁迫所导致的Fv'/Fm'、Y(Ⅱ)、qP、ETR的降低和qN、NPQ的升高,而凹凸棒石粘土/蛭石体积比为1/50时缓解效果最为明显。进一步研究表明,在镉胁迫下,党参幼苗叶片叶绿素含量降低,MDA含量、可溶性蛋白含量和三种抗氧化酶(POD、CAT、APX)活性升高,在基质中加入1/50的凹凸棒石粘土能明显缓解镉胁迫所引起的上述生理学压力。结论:在基质中添加适当比例凹凸棒石粘土对镉胁迫下党参幼苗有明显的保护作用。

逆境胁迫对菜豆黄化苗转绿过程中交替呼吸途径与叶绿素荧光特征的影响

以菜豆黄化幼苗作为试验材料,探讨了铅(Pb)或PEG(聚乙二醇)胁迫下交替呼吸途径在植物转绿过程中对叶绿素含量以及叶绿素荧光特性的影响,以阐明逆境胁迫下植物交替呼吸途径的生理学作用。结果显示:(1)与菜豆黄化幼苗正常转绿过程(对照)相比,Pb或PEG胁迫导致菜豆黄化幼苗的叶绿素含量积累延迟,使叶片PSⅡ潜在最大光化学量子效率(F_v/F_m)、光适应下最大光化学效率(F_v′/F_m′)、PSⅡ光适应下实际光化学效率(Y(Ⅱ))和光化学荧光猝灭系数(qP)显著下降,而非光化学猝灭系数(NPQ)则显著增加。(2)在菜豆黄化幼苗转绿过程中,Pb或PEG胁迫导致其交替呼吸途径容量较对照均显著上升。(3)Pb或PEG胁迫下,交替呼吸途径抑制剂[水杨基氧肟酸(SHAM,1mmol/L)]使菜豆黄化幼苗转绿过程中叶绿素含量、F_v/F_m、F_v′/F_m′、Y(Ⅱ)和qP进一步下降,NPQ却进一步增加,说明抑制交替呼吸途径会加剧Pb或PEG胁迫对PSⅡ反应中心活性的进一步抑制,使还原力积累加剧,造成热耗散进一步增加。研究表明,Pb或PEG胁迫均显著降低了菜豆黄化幼苗PSⅡ对光能的利用率,进而阻碍了菜豆黄化幼苗转绿进程;交替呼吸途径有助于在胁迫条件下缓解PSⅡ的过度还原,可能在一定程度上缓解了Pb或PEG胁迫对其转绿进程的阻碍作用。

Cu胁迫下水杨酸对当归幼苗叶绿素含量和荧光特性影响的研究

研究了Cu胁迫对当归幼苗叶绿素含量和叶绿素荧光参数的影响,以及外源水杨酸对Cu胁迫的缓解作用.研究发现,用CuCl_2处理当归幼苗24,48和72h后,和对照相比,当归幼苗的叶绿素含量、实际光化学效率(Y(Ⅱ)),PSⅡ电子传递速率(RET)、最大光化学效率(F′v/F′m)和光化学淬灭系数(qP)随胁迫时间的延长而显著下降,且叶片非光化学猝灭(qN和QNP)显著上升.在CuCl_2胁迫的同时,对当归幼苗叶片喷施水杨酸后,和未进行水杨酸处理的叶片相比,其叶绿素含量,Y(Ⅱ),RET,F′v/F′m和qP有所升高,而qN和QNP的上升有所下降.上述结果表明,Cu胁迫降低了当归幼苗的叶绿素合成和光化学效率,而水杨酸的施加能够有效缓解Cu胁迫对当归幼苗叶绿素合成以及光化学产生的不良影响.

铜胁迫对黄芪幼苗的生理学毒性与凹凸棒黏土的缓解作用

为探究黄芪幼苗对铜离子(Cu^2+胁迫的耐性机理以及凹凸棒黏土对Cu^2+污染的缓解作用,研究了不同浓度CuSO4(2~20mmol/L)胁迫对黄芪幼苗的生理学毒性与凹凸棒黏土的缓解作用.结果表明,2mmol/LCuSO4胁迫使得根系Cu^2+含量、H2O2(过氧化氢)含量、MDA(丙二醛)含量分别较对照显著上升1.82倍、1.04倍、2.14倍.CuSO4胁迫浓度达8mmol/L时,根系SOD(超氧化物歧化酶)活性、根尖膜损伤程度和叶片Cu^2+含量分别较对照显著上升1.13倍、1.12倍和2.62倍;同时,叶片PSⅡ(光系统Ⅱ)实际光化学效率[Y(Ⅱ)]、光化学淬灭系数(qP)、PSⅡ电子传递速率(ETR)和叶绿素含量较对照分别显著降低22.88%、24.44%、21.49%和28.31%,而NPQ和qN(非光化学荧光猝灭系数)则较对照分别显著上升2.35倍和1.58倍.根系POD(过氧化物酶)和CAT(过氧化氢酶)活性、可溶性糖和可溶性蛋白含量在8mmol/LCuSO4处理下达到最高值后呈下降趋势.CuSO4浓度为15~20mmol/L时,根系APX活性和叶片光适应下PSⅡ潜在最大光化学效率(Fv’/Fm’),以及幼苗全株鲜重、全株干重、地下部鲜重、地下部干重较对照显著下降.在非CuSO4胁迫条件下,基质中凹凸棒黏土的存在使得幼苗根系MDA含量较对照显著降低15.93%,但未对其它所测生理学指标产生显著影响;在20mmol/L CuSO4胁迫条件下,基质中凹凸棒黏土的存在使得幼苗根系和叶片中Cu^2+含量分别显著下降30.78%和23.12%;同时显著缓解了20mmol/L CuSO4胁迫对根系活性氧水平、抗氧化酶活性、膜脂质过氧化程度、根尖膜损伤程度、可溶性蛋白和可溶性糖含量,叶片PSⅡ光化学活性和叶绿素含量的不良影响,以及对幼苗生长的抑制作用.研究结果表明,培养基质中凹凸棒黏土的存在能够显著降低幼苗组织中Cu^2+的生物有效性,继而缓解CuSO4胁迫对黄芪幼苗的生理学毒性作用.

Cu胁迫下基质中凹凸棒石粘土对当归幼苗的保护作用

在含有不同比例凹凸棒石粘土的混合基质中(凹凸棒石粘土∶基质的体积比分别为0∶1、1∶100、1∶70、1∶50、1∶20)培育当归幼苗,以研究Cu胁迫对当归幼苗的生理学影响及凹凸棒石粘土对Cu胁迫下当归幼苗的保护作用。结果表明:(1)基质中不存在凹凸棒石粘土时,随着CuCl2处理浓度的上升,当归幼苗叶片的实际光化学效率[Y(Ⅱ)]、PSⅡ电子传递速率(ETR)、光化学淬灭(qP)和叶绿素含量都逐渐降低;而叶片的非光化学猝灭(qN)、可溶性蛋白含量、抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT、APX)、过氧化氢含量以及根和叶片中的Cu含量均显著性增加,表明Cu胁迫降低了当归幼苗的光化学效率、叶绿素的合成、增加了组织中Cu含量和氧化压力。(2) CuCl2胁迫下,当基质中存在不同比例的凹凸棒石粘土时,Cu胁迫所导致的叶片Y(Ⅱ)、ETR、qP及叶绿素含量的降低以及叶片qN、可溶性蛋白含量、抗氧化酶活性、过氧化氢含量、根和叶片的Cu含量的升高均有所缓解,说明凹凸棒石粘土通过吸附或固定基质中游离的以及可交换的Cu离子,减少了当归幼苗对有效Cu离子的吸收,从而缓解了Cu离子对植物造成的生理学压力,且这种缓解作用依次为1∶70> 1∶50> 1∶20≥1∶100> 0∶1,这是基质中存在过多的凹凸棒石粘土时,其在吸收基质中Cu离子的同时也会影响基质的通气性、透水性和酸碱度等。这表明凹凸棒石粘土在基质中的适当加入能缓解Cu胁迫对当归幼苗造成的的生理学压力。

低温胁迫下交替呼吸途径对当归幼苗叶绿素荧光活性的影响

以岷当归幼苗为材料,通过温室盆栽试验研究了在低温(4℃和-7℃)胁迫下交替呼吸途径对当归幼苗叶片叶绿素含量和荧光特性的影响,探讨交替呼吸途径在当归响应低温逆境过程中的作用。结果表明,随着胁迫温度的降低和处理时间的延长,当归叶片的叶绿素含量、实际光化学效率[Y(Ⅱ)]、光合电子传递速率(ETR)及光化学淬灭系数(qL)逐渐降低,而非光化学猝灭系数(NPQ)升高;同时,低温胁迫也导致当归幼苗叶片交替呼吸容量显著升高;在低温胁迫下,经交替呼吸途径抑制剂[1 mmol·L^(-1)的水杨基氧肟酸(SHAM)]预处理的当归幼苗叶片叶绿素含量、Y(Ⅱ)、ETR及qL进一步显著下降,而NPQ进一步显著升高,且温度越低升降幅度越大。研究发现,低温胁迫对当归幼苗叶片叶绿素的合成以及PSⅡ的光化学性能产生了显著抑制,低温胁迫下交替呼吸途径对当归幼苗叶绿素合成以及PSⅡ的光化学性能具有一定的保护作用。

流动沙丘先锋植物沙蓬遗传驯化和栽培品系选育进展

综合利用荒漠植物和沙地资源对我国北方干旱区生态文明建设和粮食安全具有深远意义.先锋植物沙蓬广泛分布于我国北方干旱半干旱地区的流动沙丘上,其种子俗称沙米,营养价值全面均衡,食用历史悠久.通过调研沙蓬研究文献和沙米饮食文化,本团队于2010年开始沙蓬驯化研究,并从自然群体和人工诱导突变体两个层面入手,开展沙蓬遗传驯化和品系选育工作,初步获得了多个农艺性状较好的株系,为进一步在不同区域栽培评价以及品种申报奠定了材料基础.同时也发现当前限制沙蓬快速驯化的瓶颈问题主要是沙蓬种质资源表型的系统分析、遗传转化体系的建立和齐苗壮苗株系的获得.

气候变化背景下沙蓬属(Agriophyllum)物种潜在地理分布

沙蓬(Agriophyllum squarrosum)被认为是未来的潜势作物,其野生近缘种表型和遗传变异丰富,对沙蓬驯化和遗传改良具有重要意义。利用沙蓬属(Agriophyllum)5个物种的分布点数据和9种环境变量数据,模拟沙蓬属当前及未来两个时期(2050s和2070s)不同气候情景下的潜在分布。采用刀切法筛选关键环境因子,kuenm数据包优化模型参数,最后预测分析了未来沙蓬属物种适生区的空间变化。结果表明:(1)MaxEnt模型预测沙蓬属潜在分布的精度高,AUC值为0.957±0.006,当前总适生区的面积为1 731.50万km^(2),其中高适生区面积为462.35万km^(2),沙蓬属可广泛分布在亚洲中纬度干旱和半干旱地区;(2)在未来气候变化情景下,沙蓬属潜在适生区有向高纬度和高海拔地区扩张的趋势;(3)温度是影响沙蓬属物种分布的主导环境因子。

镉胁迫对菜豆叶片抗氰呼吸、抗氧化及PSⅡ光合特性的影响

为探究镉胁迫下抗氰呼吸(交替途径)对植物体的保护作用和可能存在的作用机制,以菜豆幼苗为研究材料,探讨镉胁迫对菜豆叶片抗氰呼吸、抗氧化和光系统Ⅱ(PSⅡ)光合特性的影响,以及抗氰呼吸对PSⅡ的影响是否与其参与抗氧化调节作用有关.结果显示:随镉处理浓度的增加,菜豆叶片抗氰呼吸能力和抗氧化酶[过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、超氧化物歧化酶(SOD)]活性以及过氧化氢(H2O2)含量呈现先升高后降低趋势,而超氧阴离子自由基(O2^-)则逐渐显著上升;同时,菜豆幼苗叶片Fv′/Fm′(光适应下PSⅡ最大光化学效率)、Y(Ⅱ)(PSⅡ实际光化学效率)和qP(光化学淬灭系数)、ETR(PSⅡ光合电子传递速率)下降,而叶片非光化学荧光猝灭系数(NPQ)则上升.非镉胁迫条件下,叶面分别喷施H2O2、O2^-消除剂或抗氰呼吸抑制剂未对上述所测叶绿素荧光参数造成不良影响,且H2O2消除剂的施加使得qP和ETR显著提高.在镉胁迫下,叶面分别喷施H2O2或O2^-消除剂有效缓解了镉导致的PSⅡ光化学活性的降低,而抗氰呼吸抑制剂的施加则造成了镉胁迫造成的PSⅡ光化学活性的进一步下降以及H2O2和O2^-含量的进一步提高,并导致了CAT、POD、APX抗氧化酶活性水平的降低.上述研究结果表明,镉胁迫下抗氰呼吸可有效缓解镉胁迫导致的菜豆幼苗叶片活性氧的过量积累和抗氧化酶活性的上升以及PSⅡ光化学活性的下降;且抗氰呼吸对PSⅡ的保护作用可能与其调节抗氧化的功能有关.

铜胁迫下基质中添加凹土对党参幼苗生理指标的影响

以党参幼苗为试材,通过外源施加铜离子的方法,研究了铜胁迫下在基质中添加凹土对党参幼苗叶片生理学指标的影响。结果表明:铜离子胁迫降低了党参幼苗叶片的光下最大光化学效率(Fv′/Fm′)、光适应下实际光化学效率(Y(Ⅱ))、光化学猝灭系数(qP)、电子传递效率(ETR)和叶绿素含量;并升高了叶片可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量、丙二醛含量和抗氧化酶(过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX))活性。非铜离子胁迫下,在基质中添加适量凹土能够提高党参幼苗叶片Fv′/Fm′和叶绿素含量的水平,但未对其它生理学指标产生显著性影响。在铜胁迫下,基质中含有适量凹土能明显减缓铜离子胁迫导致的党参幼苗叶片Fv′/Fm′、Y(II)、qP、ETR和叶绿素含量的降低以及叶片可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量、丙二醛含量和3种抗氧化酶活性的升高。试验表明,在党参幼苗培养过程中,在基质中添加适量凹土可在一定程度上缓解铜胁迫对党参幼苗叶片的生理学压力。

镉胁迫对黄芪幼苗的生理学影响及凹凸棒粘土对镉胁迫缓解作用的研究

该文研究了镉胁迫对黄芪幼苗的生理学影响及在基质中凹凸棒粘土对镉胁迫的缓解作用。研究发现,随镉施加浓度的升高,黄芪幼苗叶片Y（Ⅱ）（PSⅡ实际光化学效率）、q P（光化学淬灭系数）、ETR（PSⅡ电子传递速率）、叶绿素含量下降,而叶中镉含量、叶片非光化学荧光猝灭系数（q N,NPQ）、根中镉与丙二醛含量、根质膜透性及根尖膜损伤程度上升;同时根APX（抗坏血酸过氧化物酶）、SOD（超氧化物歧化酶）、POD（过氧化物酶）和CAT（过氧化氢酶）活性以及可溶性蛋白与可溶性糖含量呈现出先升高后降低趋势。在非镉胁迫条件下,基质中凹凸棒粘土的存在未对叶片的上述参数和根中镉含量、根质膜透性、根抗氧化酶（APX,POD,CAT）活性、根可溶性蛋白含量产生显著性影响;但显著提高了根SOD活性和可溶性糖含量并降低了根丙二醛含量和根尖膜损伤程度。在镉胁迫下,基质中凹凸棒粘土的存在能显著缓解镉胁迫导致的叶片Y（Ⅱ）、q P、ETR、叶绿素含量和根CAT活性、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量的降低以及叶片镉含量、q N、NPQ与根中镉含量、丙二醛含量、质膜透性、根尖膜损伤程度、SOD、POD、APX活性的升高;进一步观察显示,基质中凹凸棒粘土对黄芪幼根镉胁迫的缓解作用会随镉胁迫时间的延长而增加。上述结果表明,凹凸棒粘土对黄芪幼苗镉胁迫具有一定的缓解作用。