不同耐受型花生品种对盐胁迫的生理响应及其产量差异

土壤盐渍化制约了植物的地理分布,耐盐品种的选择是提高盐渍化土地利用和维持盐胁迫下作物生长的重要途径。以前期筛选试验所鉴定的耐盐花生品种[农花5号(NH5)、铁花5号(TH5)、花育25号(HY25)]和盐敏感型花生品种[铁花2号(TH2)、阜花34号(FH34)、阜花23号(FH23)]为材料,采用水培和田间产量验证的方法,测定丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶活性、渗透调节物质含量,探究盐胁迫下不同耐受型花生生理特性和产量的影响。结果表明:盐胁迫导致花生膜系统损伤,且盐敏感型花生品种的损伤程度更为严重,相较对照,各品种MDA含量上升2.44~2.75倍。盐胁迫提高了花生叶片的抗氧化酶活性,变异系数分析显示,耐盐型品种变异系数在10.71%~16.99%,而盐敏感型花生品种变异系数最大为19.98%,且耐盐型花生品种具有更好的抗氧化酶活性(SOD和POD)。此外,相较于盐敏感型花生品种,耐盐型花生品种可以通过更强的渗透调节能力维持渗透平衡和减轻细胞膜氧化。田间产量数据表明,盐胁迫下各花生品种产量的降低主要是由饱果数减少和百仁重降低所致。综上,不同耐受型花生品种对盐胁迫生理响应特性不尽相同,基于生理特性及产量数据综合考量,NH5和HY25均呈现较好的耐盐性,适合在东北盐渍土地种植。

基于“云-数-地”教学模式的生态学实践课程教学改革与探索

作为生态学实践教学的重要环节,生态学实践是培养学生针对特定生态学问题,设计合理取样和实验方案;面向生态学数据,使用统计学方法处理观测数据并合理解释数据分析结果的必要手段,对学生生态学基础理论知识的巩固和加深具有重要意义。分析目前生态学实践课程教学中存在的主要问题,包括缺乏开放共享式的实践教学模式,实践教学内容更新不及时,实践教学模式固定,不利于生态学知识点之间的应用、拓展等。针对以上问题同时结合新冠感染疫情防控常态化的相关要求,提出基于“云计算-大数据处理-地面调查”的生态学实践课程教学模式。基于“云-数-地”的生态学实践教学通过构建线上实践教学资源数据库,依托遥感数据云处理技术,在实践内容模块化基础上,创建开放共享式实践教学平台。学生通过这一平台可以实现团队协作开展实践设计、实践过程实时更新及实践成果共享,有效提高学生的实践能力和创新思维能力。在此基础上,从教学设备维护和更新、在线资源优化、实践内容的交叉融合及强化实践过程和实践能力考核等方面提出生态学实践课程改革的具体举措。最后,从促进前沿信息技术和专业基础知识的结合、促进实践教学效率和质量的提高、促进实地调查与线上教学资源的有机结合等方面分析生态学实践课程改革的效果,以期为改革创新本科实践教学策略、加速课程现代化建设和提高人才培养质量提供有益参考。

CO_2和O_3浓度倍增及其复合作用对大豆叶绿素含量的影响

利用开顶箱 (OTC)法研究了在CO2 和O3 浓度倍增及其复合作用下 ,大豆叶片叶绿素含量及叶绿素a/b值的变化规律。结果表明 ,不同生育时期大豆叶片中叶绿素含量不同 ,Chla、Chlb 和ChlT 都表现出低 高 低的趋势 ,而且不同处理间变化不同步。不同处理间比较 ,O3 处理的植株叶绿素含量下降最为明显 ,其次是复合处理的影响 ,而CO2 浓度倍增对提高叶片叶绿素含量有一定的作用。Chla/b呈下降趋势 ,受CO2 倍增影响最明显 ,有利于提高作物的光合性能。

CO2和O3浓度升高及其复合作用对玉米(Zea mays L．)活性氧代谢及抗氧化酶活性的影响

为了揭示CO2和O3浓度升高及其复合作用对植物活性氧(ROS)代谢及抗氧化酶活性的影响机理,以玉米(Zea maysL.)为研究材料,利用开顶式气室(OTCs)研究了CO2和O3浓度升高及其复合作用下,玉米叶片活性氧产生速率、含量,膜脂过氧化程度,抗氧化酶活性,净光合速率及玉米籽粒产量的变化。结果表明,在整个生育期内,与对照相比,高浓度CO2((550±20)μmo.lmol-1)处理下,玉米叶片净光合速率升高,O2-.产生速率、H2O2含量下降,MDA含量、相对电导率减小,SOD、CAT、POD活性增强,玉米百粒重和穗粒数增加;而在O3浓度为(80±10)nmo.lmol-1的条件下,玉米叶片净光合速率下降,O-2.产生速率、H2O2含量升高,MDA含量、相对电导率增大,SOD、CAT、POD活性减弱,玉米百粒重和穗粒数降低;CO2和O3浓度升高复合((550±20)μmo.lmol-1+(80±10)nmo.lmol-1)处理下,玉米叶片的净光合速率、H2O2含量、SOD活性先升高后降低,MDA含量、相对电导率、CAT活性增加,POD活性减弱,而O-2.产生速率几乎不变化,且玉米的百粒重和穗粒数略低于对照。以上结果说明,CO2浓度升高抑制了玉米叶片活性氧的代谢速率,提高了抗氧化酶的活性,从而增强了光合作用,使玉米籽粒产量增加,对玉米表现为保护效应,而O3浓度升高促进了玉米叶片活性氧的代谢速率,降低了抗氧化酶的活性,抑制了光合作用,使玉米籽粒产量下降,对玉米表现为伤害效应。在CO2和O3浓度升高复合处理下,CO2浓度升高在一定程度上缓解了O3浓度升高对玉米的伤害效应,而O3浓度升高亦在一定程度上削弱了CO2浓度升高对玉米的保护效应。

CO2和O3浓度升高对春小麦活性氧代谢及抗氧化酶活性的影响

【目的】揭示CO2和O3浓度升高及其复合作用对植物活性氧(ROS)代谢及抗氧化酶活性的影响机理。【方法】以春小麦(Triticum aestivum L.)为试材,利用开顶式气室(OTCs)研究CO2和O3浓度升高及其复合作用下,春小麦叶片膜脂过氧化程度,活性氧产生速率、含量及抗氧化酶活性的变化。【结果】在整个生育期内,与对照相比,高浓度CO2[(550±20)μmol·mol-1]处理下,春小麦叶片相对电导率、MDA含量减小,产生速率、H2O2含量下降,SOD、CAT、POD和APX活性增强;而在O3浓度为(80±10)nmol·mol-1的条件下,春小麦叶片相对电导率、MDA含量增大,产生速率、H2O2含量升高,SOD、CAT、POD和APX活性总体上有所减弱;CO2和O3浓度升高复合[(550±20)μmol·mol-1+(80±10)nmol·mol-1]处理下,春小麦叶片MDA含量、产生速率和SOD活性总体上低于对照,而相对电导率、H2O2含量以及CAT、POD和APX活性总体上增加。【结论】CO2浓度升高抑制了春小麦叶片活性氧的代谢速率,提高了抗氧化酶的活性,对春小麦表现为保护效应,而O3浓度升高促进了春小麦叶片活性氧的代谢速率,降低了抗氧化酶的活性,对春小麦表现为伤害效应。在CO2和O3浓度升高复合处理下,CO2浓度升高在一定程度上缓解了O3浓度升高对春小麦的伤害效应,而O3浓度升高亦在一定程度上削弱了CO2浓度升高对春小麦的保护效应。

CO_2和O_3浓度倍增及其交互作用对大豆叶绿体超微结构的影响

应用透射电镜观察了模拟大气CO2 和O3 浓度倍增及其交互作用 (开顶箱法 )对大豆叶肉细胞叶绿体超微结构的影响 .结果表明 ,CO2 浓度倍增促进了大豆叶绿体的发育 ,内含淀粉粒积累明显增多、体积增大 ;叶绿体被膜保持完好 ;叶绿体基粒片层排列整齐 .而O3 浓度倍增抑制了叶绿体内淀粉粒的累积 ,并导致叶绿体被膜破碎 ,片层解体 ,严重地破坏了叶绿体的结构和功能 .CO2 和O3 浓度倍增的交互作用对叶绿体超微结构有不同程度的破坏 ,但二者浓度呈梯度增加对叶绿体的损害作用要大于二者浓度持续倍增对叶绿体的影响 ,进一步表明CO2 正效应对O3

水分胁迫对不同抗旱性玉米幼苗叶片蛋白质的影响

在水分胁迫及复水条件下 ,选用抗旱性较弱的丹玉13号和抗旱性较强的掖单13号玉米品种幼苗为试材 ,研究了玉米叶片蛋白质的变化规律和抗旱性的关系。结果表明 ,可溶性蛋白含量随水分胁迫加强而下降。水分胁迫可引起蛋白质合成的变化并产生干旱诱导蛋白 ,抗旱性弱的品种诱导蛋白产生早于抗旱性强的品种。

逆境胁迫下植物活性氧代谢及外源调控机理的研究进展

逆境胁迫可使植物活性氧代谢失衡,导致活性氧过度积累,从而对植物造成氧化伤害。而外源调控可以缓解这种逆境伤害。从逆境胁迫及外源调控对植物活性氧代谢机制的影响角度,总结了近年来国内外关于逆境胁迫及外源调控对植物活性氧自由基代谢、细胞膜脂过氧化程度、抗氧化酶活性影响的研究进展。在此基础上指出未来全球变化背景下植物活性氧代谢研究应在分子水平上进一步深入,同时应加强关于CO2、O3等温室气体浓度升高对植物活性氧代谢影响的研究。

UV-B辐射增强和O_3浓度升高对大豆叶片内源激素和抗氧化能力的影响

揭示大豆叶片内源激素对UV-B和臭氧胁迫的代谢机制和响应方式,为从分子水平研究植物内源激素对UV-B(Ultraviolet-B)和O3(Ozone)胁迫的适应机制奠定基础。以大豆(Glycine max.)为试验材料,利用开顶式气室研究UV-B(0.32W/m2)和O3((110±10)nmol/mol)复合胁迫对大豆叶片内源激素含量及活性氧代谢系统的影响。结果表明:在大豆整个生育期内,与对照相比,UV-B胁迫使大豆叶片ABA(Abscisic acid)含量、ZR(Zeatin riboside)含量和IAA(Indoleacetic acid)含量显著降低,IAA/ABA、ZR/ABA、(IAA+ZR)/ABA比值升高,O·-2(Superoxide anion free radical,O·-2)产生速率和MDA(Malonaldehyde)含量升高,SOD(Superoxide dismutase)、CAT(Catalase)和POD(Peroxidase)活性显著降低;高浓度O3胁迫下,大豆叶片ABA和IAA含量显著下降、ZR含量显著增加,IAA/ABA、ZR/ABA、(IAA+ZR)/ABA值显著升高,O·-2产生速率和MDA含量增加,SOD、CAT和POD活性显著降低;UV-B和O3复合胁迫下,大豆叶片ABA含量、ZR含量和IAA含量降低,ZR/ABA、(IAA+ZR)/ABA值下降,而IAA/ABA值升高,O·-2产生速率和MDA含量显著增加,SOD、CAT和POD活性显著降低。UV-B辐射增强和O3浓度升高单一及复合作用使大豆叶片内源激素间平衡改变,进而影响大豆叶片的代谢水平。持续胁迫下,植株抗氧化能力下降,对大豆表现为伤害效应。UV-B和O3复合胁迫比单独胁迫时的影响有所加深,但是小于两者单独作用时影响的简单累加。

大气CO_2浓度升高对植物光合作用的影响

大气CO2浓度不断升高以及由此带来的温室效应已成为全球变化研究的热点问题之一。CO2作为植物光合作用的底物,其浓度升高必然对植物的光合作用产生影响。大气CO2浓度升高对植物光合作用的影响主要体现在:对不同植物的光合色素含量均有影响,但结果有所差异;短期处理光合速率提高,而长期处理则可能出现光合适应,其适应机理目前尚存在分歧;不同光合类型植物的叶片形态结构有不同的响应结果,叶绿体超微结构也明显变化;生物量和产量提高。此外,CO2浓度升高与其它环境因子相互作用对植物的光合作用也具有重要影响。大气CO2浓度升高条件下对木本植物的研究、在分子水平上的深入研究以及在不同环境下的研究将成为未来研究的主要方向。

砷胁迫对超级稻根系保护酶活性和渗透调节物质的影响

探讨砷胁迫对超级稻抗氧化能力的响应机理。在盆栽条件下,以沈农265超级稻品种为供试试材,研究砷对超级稻根系活性氧代谢和渗透调节程度的影响。结果显示,随着砷浓度的提高,超级稻根系超氧化物歧化酶(SOD)活性和过氧化物酶(POD)活性呈先上升后下降的趋势,膜脂过氧化产物(MDA)含量增加,相对电导率增大,可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸都呈现出先升高后降低的趋势。超级稻在分蘖期、孕穗期和灌浆期均表现出同样的趋势。在低浓度砷胁迫下,水稻自身会出现自我保护的现象,高浓度砷对超级稻表现出伤害效应。

镉胁迫下不同形态氮肥对春小麦体内含氮物质的影响

为了探讨不同形态氮肥在缓解镉对农作物毒害方面所发挥的作用,减少镉对人体健康产生的危害,以辽春10号小麦为材料,采用盆栽方法,模拟镉污染农田,设置了铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)两种氮素形态,施氮量5个水平,研究了不同施氮量下氮素形态对小麦体内含氮物质的影响。结果表明:镉胁迫下,铵态氮对小麦地上部干质量、地上部氮素积累量和小麦叶片叶绿素含量的促进作用高于硝态氮;而施氮量在150～300kg/hm2范围内,硝态氮对小麦叶片可溶性蛋白含量和硝酸还原酶活性的促进作用高于铵态氮。

臭氧胁迫对大豆根系形态和活性氧代谢的影响

利用开顶式气室(OTCs)对大豆进行臭氧(O3)胁迫试验,研究了高浓度O3对大豆根系体积、根瘤数、根瘤干重、根干重等根系形态指标以及膜脂过氧化程度、活性氧、抗氧化酶活性等活性氧代谢指标的影响。结果表明:在高浓度O3处理下,根系体积、根及根瘤干重、根瘤数降低,根系MDA含量、相对电导率显著上升,膜脂过氧化程度加剧;超氧阴离子(O2.-)产生速率和H2O2含量增加;O3胁迫处理的SOD活性在分枝期高于CK处理,其余各时期均低于CK处理;CAT活性除在开花期低于CK处理外,其它时期均高于CK处理;POD活性呈先升后降的趋势,各个时期均高于CK处理。高浓度O3导致大豆抗氧化系统的氧化损伤,对大豆表现为伤害效应,从而抑制了大豆根系的正常生长发育。

臭氧胁迫对大豆根系激素含量和活性氧代谢的影响

以大豆(Glycinemax.)为试验材料,探讨臭氧(O3)浓度升高〔(80±10)nL·L-1〕对大豆根系内源激素含量及活性氧代谢系统的影响。研究表明:在大豆整个生育期内,O3胁迫处理下的大豆根系脱落酸(ABA)含量、玉米素核苷(ZR)含量与对照相比显著(P<0.05)升高,生长素(IAA)含量显著(P<0.05)降低,内源激素间平衡改变,IAA/ABA、AR/ABA及(IAA+ZR)/ABA比值显著(P<0.05)降低,超氧阴离子产生速率、MDA含量、POD活性和脯氨酸含量与对照相比显著(P<0.05)升高,SOD和CAT活性显著(P<0.05)降低。O3胁迫在一定程度上可以改变内源激素的含量及激素间的平衡比例,提高大豆的抗氧化能力,但是,长时间的胁迫作用将导致抗氧化系统氧化损伤,从而使膜脂过氧化程度加重,对大豆表现为伤害效应。

大气O3浓度升高对城市油松光合作用的影响

为了揭示臭氧（O3）浓度升高对城市森林光合作用的影响机理,利用开顶式气室研究了高浓度O3对沈阳城内油松光合生理特性的影响。结果表明：与对照（自然O3浓度,约45 nmol/mol）相比,在O3浓度升高（80±8）nmol/mol条件下,油松针叶的叶绿素含量降低,而类胡萝卜素含量则呈现出先升高后降低的变化趋势;净光合速率和Hill反应活力明显下降,降幅分别为18.36%-45.95%和11.35%-20.84%;羧化效率降低,降幅为7.50%-26.59%;叶绿体ATP酶活性受到抑制,但Ca^2＋ -ATP酶活性与Mg^2＋ -ATP酶活性的变化趋势略有差异。同时O3浓度升高抑制了油松针叶可溶性糖和淀粉含量的积累,说明O3浓度升高对油松光合作用具有较强的抑制作用。

臭氧胁迫对大豆酚类化合物含量和抗氧化能力的影响

【目的】揭示大豆酚类物质对O3浓度升高的代谢机制与响应方式,为从分子水平研究植物次生代谢对O3胁迫的适应机制奠定基础。【方法】以大豆(Glycine max.)为试材,O3浓度45 nmol·mol-1为对照,利用开顶式气室系统探讨O3浓度升高(O3-1处理:(80±10)nmol·mol-1,O3-2处理:(110±10)nmol·mol-1)对大豆酚类物质含量及抗氧化能力的影响。【结果】在大豆整个生育期内,O3-1处理下的大豆叶片总黄酮含量、总多酚含量及苯丙氨酸解氨酶(PAL)、脂氧合酶(LOX)、多酚氧化酶(PPO)活性与对照相比显著(P<0.05)升高,而O3-2处理下的总黄酮含量与PAL活性显著(P<0.05)低于对照。臭氧胁迫下大豆叶片超氧阴离子()产生速率和过氧化氢(H2O2)含量升高,相对电导率及丙二醛含量增加。【结论】O3浓度升高在一定程度上可以激活大豆叶片PAL和LOX等酶的活性,有利于酚类物质的合成,提高大豆的抗氧化能力,但长时间高浓度O3将导致抗氧化系统氧化损伤,从而使膜脂过氧化程度加重,对大豆表现为伤害效应。

UV-B辐射增强对大豆叶片活性氧代谢及籽粒产量的影响

对大豆植株进行紫外(UV-B)辐射增强试验,研究了UV-B增强对大豆籽粒产量及活性氧代谢的影响。结果表明,增强UV-B辐射导致大豆株粒数、百粒质量及株粒质量下降;大豆叶片MDA含量、相对电导率显著上升,膜脂过氧化程度加剧;O2.-产生速率和H2O2含量增加;SOD活性呈波动性变化,除在分枝期有所升高,其余各时期均低于CK处理;CAT活性除在结荚期显著升高,整个生育期呈下降趋势,且总体表现为大于CK处理;POD活性呈现先升后降的趋势,各个时期均高于CK处理。说明紫外辐射增强使大豆叶片受到活性氧损伤,抑制了大豆的正常生长,从而导致大豆籽粒产量降低。

水分胁迫及复水对玉米叶片叶绿素含量和光合作用的影响

水分胁迫下玉米叶片光合速率和叶绿素含量下降,复水试验表明,二者在轻度和中度胁迫下较易恢复,重度胁迫下恢复能力很弱。尤其是经重度胁迫后,叶绿素含量在复水初期仍保持下降趋势,说明光合作用受抑制不仅表现在逆境过程中,而且延续到逆境解除之后。抗旱性强的品种在水分胁迫下能维持较高的光合速率和叶绿素含量,而且复水后其恢复能力也较强。

连续两个生长季大气CO2浓度升高对银杏希尔反应活力和叶绿体ATP酶活性的影响

近年来,随着温室气体浓度不断上升,有关CO2浓度升高对植物影响的研究已取得一定进展,但CO2浓度升高对植物光合作用的影响需要从生理生化水平上进一步深入的研究。以沈阳城市森林树种银杏(Ginkgobiloba L.)为研究对象,利用开顶式气室研究连续两个生长季大气CO2浓度升高对银杏光合特性的影响。结果表明,在大气CO2浓度为700μmol.mol-1条件下,与对照相比,第1个生长季CO2处理的银杏叶片净光合速率极显著增加(P<0.01),希尔反应活力极显著增大(P<0.01)、Ca2+/Mg2+-ATP酶活性显著(P<0.05)或极显著增强(P<0.01)、光合产物淀粉的含量极显著增多(P<0.01);第2生长季CO2处理的银杏叶片净光合速率显著增加(P<0.05),希尔反应活力在通气60d时极显著(P<0.01)增大,Ca2+/Mg2+-ATP酶活性在处理30d时显著降低(P<0.05),淀粉含量增多。与第1个生长季相比,第2个生长季CO2处理的银杏叶片净光合速率降低,希尔反应活力减小,Ca2+/Mg2+-ATP酶活性减弱,叶绿素含量增多,淀粉含量减少。试验中出现了光合适应现象。

大气二氧化碳浓度升高对植物影响的研究进展

大气中二氧化碳浓度升高及其带来的温室效应是当今全球变化的热点问题之一,并且其仍保持着较高的增长趋势。二氧化碳浓度升高首先影响到植物的生长与生存。主要表现在对植物生长发育、植株的形态结构以及内部生理生化机能的直接或间接作用。本文根据国内外资料对此做了详细综述。