干旱胁迫下紫花苜蓿叶片代谢组分析及气孔调节物质的筛选

为阐明干旱胁迫下紫花苜蓿叶片的代谢变化,筛选并鉴定影响叶片蒸腾和气孔的物质为开发苜蓿气孔剂提供理论依据,本研究采用超高效液相色谱串联质谱法对不同程度脱水胁迫处理的紫花苜蓿‘雷达克之星’(Medicago sativa L.‘Ladak+’)叶片进行代谢组测定,分析外源差异代谢物对苜蓿蒸腾和气孔开度的影响。结果表明,干旱导致苜蓿叶片碳氮代谢失衡,脱落酸、愈伤酸含量显著增加,谷胱甘肽循环增强和渗透调节物质明显积累使苜蓿的抗氧化能力和渗透调节能力提高。外源棉子糖能够促进紫花苜蓿叶片气孔关闭,并且棉子糖与脱落酸有协同作用,促进脱落酸诱导的气孔关闭;维生素B6能够促进气孔打开,并且维生素B6与脱落酸有拮抗作用,抑制脱落酸诱导的气孔关闭。总之,干旱引起苜蓿叶片中多种代谢物含量变化,其中棉子糖、维生素B6对苜蓿叶片气孔有调控作用。

不同磷效率紫花苜蓿叶绿素荧光参数对低磷胁迫的响应

【目的】探讨不同磷效率紫花苜蓿(Medicago sativa L.)叶片光合性能对低磷胁迫的响应,从光能转化和利用的差异来揭示品种适应磷胁迫的机理。【方法】试验采用砂培法,供试材料为2个磷高效紫花苜蓿品种甘农6号(G6)、极光(JG)和2个磷低效品种Bara 310SC(B310)、甘农4号(G4)。以1/4霍格兰营养液为基础,设置磷浓度为0.5 mmol/L(正常对照)和0.05 mmol/L(低磷)两个处理水平,紫花苜蓿幼苗处理30天后,测定苜蓿幼苗叶片叶绿素荧光参数,将样品烘干后,测定生物量和磷含量。【结果】与对照相比,低磷胁迫下4个苜蓿品种的生物量和磷利用效率均降低,相对可变荧光诱导曲线J点和I点的荧光强度上升,初级醌受体(Q_(A))被还原的最大速率(M_(o))显著增加,受体库容量(S_(m))等参数下降,PSⅡ受体侧受损;活性反应中心数目(RC/CS_(o))降低,光能的吸收(ABS/RC、ABS/CS_(o))、捕获(TR_(o)/RC、TR_(o)/CS_(o))、传递(ET_(o)/RC)和耗散(DI_(o)/RC、DI_(o)/CS_(o))显著增加,性能指数(PI_(abs)和PI_(total))降低,光合电子传递受阻,PSⅠ和PSⅡ的整体性能降低。从品种间差异来看,磷高效利用型品种G6和JG这些参数的变化幅度均小于磷低效利用型品种B310和G4,且在相同磷处理下具有较高的生物量和磷利用效率。【结论】低磷胁迫主要抑制苜蓿叶片受体侧及反应中心电子传递链性能,使PSⅠ和PSⅡ性能下降,光合电子传递受阻,最终导致生物量和磷利用效率降低。与磷低效利用型品种相比,磷高效利用型品种具有较高的光合电子传递活性,能较好的维持光合系统的稳定性;与其他荧光参数相比,PI_(abs)对低磷胁迫最为敏感,且与磷利用效率显著正相关,能有效的反映PSⅡ光能转化效率、活性反应中心和受体侧的状况,是评估低磷胁迫下苜蓿光合活性的有效指标。

低磷胁迫下紫花苜蓿根系解剖结构对磷吸收效率的影响

为明确紫花苜蓿(Medicago sativa)根系解剖结构对低磷胁迫的响应特征,探明根系解剖结构变化对磷吸收效率的影响,本研究以12个紫花苜蓿品种为材料,在对照(0.5 mmol·L^(−1) NH4H2PO4)和低磷胁迫(0.05 mmol·L^(−1) NH4H2PO4)下,测定苗期根系中柱面积、皮层面积、皮层细胞层数等根系解剖结构特性。低磷胁迫抑制了各紫花苜蓿品种的生长和磷吸收效率,不同品种对低磷胁迫的响应存在显著差异;基于相对生物量和相对磷吸收效率,将供试品种划分为高产耐低磷、高产磷敏感、低产耐低磷和低产磷敏感型四大类型,这4类品种在低磷胁迫下均表现出皮层面积、中柱面积和次生木质部面积下降等趋势;与其他3种类型相比,高产耐低磷型品种的皮层细胞层数下降幅度较大,而通气组织占皮层百分比增大幅度较大,这有助于提高根系横向吸收效率,同时次生木质部面积下降幅度较低,保证了较强的轴向运输能力。逐步回归分析表明,通气组织占皮层百分比和皮层细胞层数(P<0.05)、次生木质部面积(P<0.01)与磷吸收效率显著正相关。调控次生木质部面积、皮层细胞层数和通气组织占皮层百分比是紫花苜蓿根系解剖结构响应低磷胁迫的主要途径,其中次生木质部面积是影响磷吸收效率最关键的解剖结构性状。

6个紫花苜蓿品种根系形态结构对低磷胁迫的响应

为明确低磷胁迫下紫花苜蓿(Medicago sativa L.)根系形态结构的响应差异对磷效率的影响,以6个紫花苜蓿品种为材料,采用营养液砂培法,测定两种磷水平(对照:0.5 mmol·L^(-1);低磷:0.05 mmol·L^(-1))下苜蓿根系形态、解剖结构和磷效率。结果表明:低磷胁迫下,各苜蓿品种的根系长度、表面积、导管直径、中柱直径及其占根直径比例均降低,其余根系性状则呈现不同的变化趋势。低磷胁迫抑制了各苜蓿品种的生长和磷吸收;除‘赛迪’的磷利用效率显著增加外,其余5个苜蓿品种的磷利用效率均显著降低。‘赛迪’主要通过增加根冠比和磷利用效率,表现出较强的耐低磷能力。总体表明,根系长度、表面积、体积、导管直径、中柱直径及其占根直径比例是苜蓿根系响应低磷胁迫的主要指标,其中根系长度和中柱直径占根直径比例分别是影响6个苜蓿品种磷吸收和利用效率最关键的根系性状。

转苜蓿MsOr基因烟草光合-光响应和光合-CO2响应曲线特征研究

为明确苜蓿(Medicago sativa)Orange基因的表达对植物光合作用的影响,以转Orange(MsOr)基因型烟草(TOR1与TOR2)和野生型烟草(WT)为研究材料,采用盆栽控制试验,比较研究了WT,TOR1和TOR2叶片光响应曲线和CO 2响应曲线,并测定其叶片类胡萝卜素含量。结果表明:直角双曲线修正模型可较好地拟合烟草光响应曲线和CO 2响应曲线;在一定光合有效辐射强度和CO 2浓度范围内,随光强和CO 2浓度增加,TOR1和TOR2的净光合速率均显著高于WT(P<0.05);TOR1和TOR2的最大净光合速率、光饱和点、CO 2饱和点、羧化效率、暗呼吸速率和光呼吸速率显著高于WT,而CO 2补偿点显著低于WT(P<0.05);TOR1和TOR2的叶片总类胡萝卜素含量约为WT的2倍。研究表明:苜蓿MsOr基因的表达促进了烟草植株叶片类胡萝卜素的积累,同时提高了其光能和CO 2利用能力,增强了植株对高光强、高CO 2浓度环境的适应能力。

关于实现可持续性发展的研究

Andrew Dobson 在 1996 年提出,可持续性是一种环境方面的理论或概念,这意味着任何环境可持续性理论都必须能够回答所有环境问题。作为当前最热门的话题之一,可持续发展从工业革命至今一直是世界各国学者研究的重点。在这些研究中,我们经常会听到“碳峰”“生态经济”“智慧城市”等专业术语,在理解这些具体的生态问题之前,我们应该先厘清一些最基本的问题:什么是可持续性?怎样实现可持续性?可持续性的目标是什么?为了阐明这些基本问题,首先要探讨目前学术界对可持续性的主流定义,在此基础上,阐释对可持续性研究的意义,然后讨论目前世界上最具成效的三种实现可持续目标的方,最后总结未来人类社会在可持续发展事业中的根本目标。