镉在旱柳(Salix matsudana Koidz)植株各器官中的积累及对其它营养元素吸收和利用的影响

利用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)技术研究了不同浓度镉(Cd)(0,10,50和100μmol/L)处理对旱柳植株不同器官的吸收和积累以及Cd对其他矿质元素(Fe、Mn、Zn和Cu)的影响。结果表明,随着Cd处理液浓度的增加,旱柳植株各器官中Cd的含量也随之增加,且Cd主要积累在旱柳的根部,向地上部分转移少;Cd胁迫下抑制Fe和Mn离子的吸收与积累;低浓度Cd处理则会促进Zn和Cu的吸收。

旱柳(Salix matsudana Koidz)体内Cu迁移特征的水培模拟研究

为探讨重金属元素Cu在旱柳(Salix matsudana Koidz)植物体内的迁移及形态特征,研究通过水培模拟实验,运用ICP-AES测定了旱柳不同组织中Cu含量,并采用SEM-EDAX技术分析了旱柳不同组织显微结构和Cu存在形态.结果表明:在Cu胁迫下,根、茎、叶中Cu含量随培养液Cu浓度的增加而增加,在450μmol·L-1浓度下根部Cu含量可达2794mg·kg-1,不同组织富集能力顺序为根>叶>茎;旱柳叶中叶绿素含量随培养液Cu浓度增加先小幅上升后大幅下降;SEM-EDAX分析发现,根内Cu主要存在于表皮、中柱及维管束部分,茎内Cu则主要分布在皮层、韧皮部和木质部;Cu含量的增加会抑制旱柳根、茎、叶对Ca、Mg的吸收,使叶绿素含量下降,间接影响了光合作用的正常进行,导致旱柳生物量增长幅度显著降低.

旱柳(Salix matsudana Koidz)对Pb的耐性、富集、转运与胁迫响应研究

耐性机理的系统解析对于旱柳在土壤Pb污染控制上的应用具有重要意义.为了明确旱柳对Pb的耐性机理,通过盆栽试验研究了旱柳对Pb的耐性、富集、转运特征,采用STEM、EDAX、FTIR分析了旱柳对Pb的胁迫响应机制.结果表明:低含量(≤600 mg·kg-1)Pb对旱柳生长有促进作用,高含量(≥1000 mg·kg-1)Pb明显抑制旱柳的生长;旱柳对Pb具有很高的耐性,耐性指数TI(%)可达108.32,属Pb高耐性植物;旱柳对Pb的富集能力较强,富集系数均值可达7.5773,而对Pb的转运能力较弱,转运系数均小于1;低含量Pb胁迫不影响叶绿素的合成,也不会促生丙二醛(MDA),而高含量Pb胁迫明显抑制叶绿素的合成,促使MDA大量生成,导致严重的细胞膜脂过氧化和膜损伤;抗氧化酶(POD、CAT、SOD)及可溶性蛋白能够对低含量Pb胁迫做出积极有效的响应,但无法清除高含量Pb胁迫所产生的毒害;扫描透射电镜(STEM)分析表明,Pb胁迫使根系发黑、萎蔫,茎部破败、堵塞,叶片褶皱、卷曲,破坏气孔结构;傅里叶红外光谱(FTIR)分析表明,Pb胁迫使导致膜脂过氧化和膜损伤的自由羟基增多,而使对Pb具有络合、螯合作用的连生羟基、巯基、羰基数量减少;能谱(EDAX)分析表明,Pb胁迫抑制了Ca、K的吸收,同时干扰其他矿质元素的吸收利用.

旱柳插穗规格与扦插育苗技术试验探讨

旱柳(Salix matsudana Koidz)是一种落叶乔木,高约20 m,胸径可达1 m以上,属于杨柳科柳属的乔木种类。其分布在青海省的川水、浅山和脑山的河流、湖泊、道路、沟渠和村庄附近,具有生长迅速、适应能力强和用途广泛等特点,是青海省重要的本土树种。旱柳在改善生态环境和保持水土方面发挥着重要的作用。旱柳的造林绿化与育苗技术密切相关,因此,本文结合苗圃生产,在37个标准地上进行了研究,重点探讨了旱柳的插穗规格和扦插育苗技术。通过对1-16号标准地的调查研究插穗的年龄、部位、长度和粗度对生长的影响,确定了最佳的插穗规格。通过对17-37号标准地的实验研究扦插时间、方法、深度、密度和浇水次数对生长的影响,得出了旱柳最适宜的扦插育苗技术,希望能为本省旱柳的育苗生产提供技术指导。

《诗经》“杞”释说——兼辨《名医别录》之“榉”

《诗经》与植物“杞”相关的载记共有7处,同名异物的存在使得其整体类分与具体所指具有复杂性,诸家对此亦颇具分歧。综合观之,《诗经》之“杞”可分为3类:第一类是《四牡》《湛露》《四月》之“杞”,其为枸杞(Lycium chinense Miller);第二类是《将仲子》之“杞”,其指旱柳(Salix matsudana Koidz.);第三类是《南山有台》《杕杜》《北山》之“杞”,其是枫杨(Pterocarya stenoptera C.DC.)。《名医别录》之“榉”即为枫杨,《中国植物志》误将之释作榉树[Zelkova serrata(Thunb.)Makino]。

旱柳幼苗抗坏血酸-谷胱甘肽循环及谷胱甘肽代谢对镉胁迫的响应

采用营养液培养方法,研究旱柳(Salix matsudana Koidz)抗坏血酸-谷胱甘肽(ascorbate-glutathione,AsA-GSH)循环及谷胱甘肽代谢对镉(Cd)胁迫的响应.结果表明:Cd显著降低了根部抗坏血酸(ascorbate,AsA)含量,增进了叶部AsA积累,根脱氢抗坏血酸(dehydroascorbate,DHA)含量在低Cd时升高,根和叶DHA含量在高Cd时降低;高Cd时根和叶AsA/DHA值大于对照;根部还原型谷胱甘肽(reduced glutathione,GSH)含量在低Cd时增加,高Cd时降低,不同浓度Cd均提高了叶部GSH含量,而根与叶部氧化型谷胱甘肽(oxidized glutathione,GSSG)含量不同程度低于对照,根和叶GSH/GSSG值高于对照;根抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)活性在低Cd时轻微增加,高Cd时受到抑制,叶部APX活性不同程度增强;Cd不同程度提高了根与叶单脱氢抗坏血酸还原酶(monodehydroascorbate reductase,MDHAR)和脱氢抗坏血酸还原酶(dehydroascorbate reductase,DHAR)活性,仅在低Cd时根谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase,GR)活性显著升高,不同浓度Cd使叶GR活性高于对照;Cd也使根和叶谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GPX)和谷胱甘肽转硫酶(glutathione S-transferase,GST)活性不同程度增加.这些结果表明旱柳通过调节AsA-GSH循环和谷胱甘肽代谢来实现对Cd的耐性与解毒.

毛乌素沙地4种植物叶水势变化及其影响因素分析

对毛乌素沙地旱柳(Salix matsudana Koidz.)、小叶杨(Populus simonii Carr.)、北沙柳(Salix psammophila C.Wang et Chang Y.Yang)和沙蒿(Artemisia desertorum Spreng.)4种植物叶水势的月变化和日变化规律以及不同冠层叶水势的差异进行了研究,并分析了4种植物叶水势与气候因子及树干液流速度的相关性。结果表明:在5月份至8月份,旱柳、小叶杨和北沙柳清晨(5:00)的叶水势波动不明显;但3种植物正午(13:00)的叶水势有一定差异,其中旱柳和小叶杨正午的叶水势差异不明显,而北沙柳7月份和8月份的叶水势则明显小于其5月份和6月份;总体上看,各月份3种植物正午的叶水势均明显小于清晨叶水势。供试4种植物的叶水势日变化曲线均以"单峰型"为主,最高值出现在5:00至6:00,最低值出现在12:00至16:00;日间北沙柳的平均叶水势最低,而其他3种植物的平均叶水势差异不明显,5月份和8月份,北沙柳的平均叶水势分别为-11.9和-17.1 MPa,而旱柳、小叶杨和沙蒿的平均叶水势分别为-6.2和-7.1、-7.7和-7.3、-6.8和-8.4 MPa;但夜间4种植物的平均叶水势无明显变化。4种植物日间均表现出树冠下层叶水势高、上层叶水势低的趋势,而夜间则树冠上层和下层的叶水势几乎一致。相关性分析结果表明:4种植物的叶水势与气温、净辐射量以及树干液流速度负相关、与空气相对湿度正相关,其中,不同月份4种植物的叶水势与净辐射量和树干液流速度均极显著相关(P<0.01)。研究结果显示:毛乌素沙地不同植物叶水势的变化因种类、季节、气候条件的不同而异,但总体上看净辐射量是影响4种植物叶水势变化的最主要气象因子。

镉在旱柳中亚细胞分布及存在的化学形态

以2个旱柳无性系幼苗为材料,通过营养液培养并结合差速离心与化学试剂提取法,分析了不同浓度Cd2＋胁迫下旱柳叶和根中Cd的亚细胞分布及其存在的化学形态。结果显示,（1）随着培养介质Cd2＋浓度升高,旱柳无性系幼苗叶和根中各亚细胞组分Cd含量随之增加。叶片的Cd主要富集于细胞壁、叶绿体和可溶性部分,它们的含量分别占65%~69%、14%~22%、6.8%~7.7%,仅少量Cd发现于膜部分;而根中Cd主要积累于细胞壁和可溶性部分,其中含量分别占59%~66%和14%~25%,Cd在根亚细胞组分中积累量依次为细胞壁〉可溶性部分〉质体〉膜部分。（2）旱柳体内Cd以不同的化学形态存在,大部分为HCl（FHCl）、NaCl（FNaCl）、醋酸（HAC,FHAC）提取态,极少部分为乙醇（EtOH,FEtOH）和水提取态（Fwater）,叶和根中5种Cd提取态含量依次为FHCl〉FNaCl〉FHAC〉Fwater〉FEtOH,而叶和根中HCl和NaCl提取态Cd占有比例大于30%以上。研究表明,旱柳无性系中Cd主要与蛋白质和有机酸螯合或以金属磷酸盐沉淀的形态存在,其根、叶的细胞壁和液泡在Cd忍耐与解毒中起到重要作用。

镉胁迫对旱柳细胞膜透性和抗氧化酶活性的影响

以‘Fuyang 3’旱柳为材料,通过水培方法研究了中、高剂量(5、25μmol.L-1)镉胁迫下旱柳器官的镉(Cd2+)积累、叶和根细胞膜渗透及抗氧化酶活性的变化。结果表明:Cd2+主要积累在旱柳的根部(最高达1 297.71μg.g-1),其次是枝条(最高为163.13μg.g-1)。中、高剂量Cd2+胁迫下,旱柳叶相对电导率、根K+渗透以及根和叶丙二醛(MDA)含量均未发生显著变化。中、高剂量Cd2+胁迫使旱柳根系的超氧歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽转移酶(GST)活性,以及叶片的SOD、愈创木酚过氧化酶(POD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)和GST活性均比对照显著增强;且高剂量胁迫旱柳根系的SOD和GST活性,及其叶片的POD、GPX和GST活性均显著高于相应中剂量胁迫。研究发现,旱柳在不同浓度镉胁迫条件下,其根是Cd2+主要积累器官,其叶和根细胞质膜能保持相对稳定性,其根和叶各抗氧化酶活性发生不同程度改变,从而使旱柳对Cd2+胁迫表现出一定的忍耐性。

镉胁迫对旱柳光合作用和内肽酶变化的影响

通过水培方法,添加不同浓度CdCl2(0、5、25、50μmol.L-1)处理14d,测定叶绿素含量、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性、游离氨基酸含量及内肽酶活性,调查Cd对旱柳光合作用和内肽酶变化活性影响。结果发现:Cd处理降低了总叶绿素、叶绿素a、b含量;Rubisco活性随着介质中Cd浓度增加而降低;Cd抑制根和叶PEPC活性;同对照相比,根中游离氨基酸含量没有显著变化,而叶中游离氨基酸含量增加;不同浓度Cd处理降低根的内肽酶活性,高浓度Cd使叶内肽酶活力增加。这些结果表明,Cd通过降低叶绿素含量,促进叶内肽酶活性和抑制了CO2羧化酶活性来影响旱柳光合作用。

模拟贝壳砂水分变化对旱柳光合特性的影响

为探讨贝壳堤岛旱柳叶片光合特性的水分响应规律，以2a生旱柳苗木为材料，模拟设置贝壳砂生境系列水分梯度，测定分析不同土壤水分条件下旱柳叶片的主要光合生理参数。结果表明：（1）直角双曲线修正模型可较好模拟旱柳叶片净光合速率的光响应过程，维持旱柳较高光合作用的土壤相对含水量（RWC）为50．1％～94．4％，适宜光强为800-1600μmol．m^-2·S^-1，水分对光强利用的补偿效应显著。（2）随土壤水分的降低，旱柳叶片净光合速率、光饱和点、表观量子效率及最大净光合速率均表现为先升高后降低；干旱和渍水胁迫条件下，旱柳叶片的光补偿点升高，光饱和点降低，光照生态幅变窄，光能利用效率降低，水分胁迫抑制光能效应明显。（3）随土壤水分的降低，旱柳叶片瞬时和潜在水分利用效率均表现为先升高后降低，分别在RWC为45．7％、40．6％时达到最大值，适度干旱胁迫可显著提高旱柳叶片的水分利用效率。（4）干旱和渍水胁迫均显著降低旱柳叶片的叶绿素含量和叶片水势，随土壤水分降低两者均表现为先升高后降低，叶绿素含量和叶片水势分别在RWC为58．9％、50．1％达到最高值。研究发现，贝壳砂生境旱柳叶片光合生理参数对土壤水分表现出一定的阈值响应，维持旱柳较高光合能力和水分利用效率的适宜土壤水分相对含量为50．1％～77．7％，表现为耐水湿不耐干旱的水分特性。

竹柳对Pb^(2+)胁迫的响应及其Pb富集能力

为了阐明竹柳(Salix matsudana Koidz cv.zhuliu)对重金属Pb^(2+)胁迫的耐受性和吸附能力,以竹柳插穗(直径1 cm,长度15 cm)生根苗为材料,在水培试验条件下,观测不同Pb^(2+)浓度(0、100、200、400 mg·L^(-1))下的竹柳生长、光合参数和各器官矿质元素含量,分析Pb^(2+)胁迫对竹柳的影响。结果表明:竹柳株高、叶数、根长及生物量在100 mg·L^(-1)Pb^(2+)胁迫下均增加,但在200、400mg·L^(-1)胁迫下,均受到抑制;100 mg·L^(-1)Pb^(2+)胁迫促进竹柳光合速率,随着Pb^(2+)胁迫递增,在200、400 mg·L^(-1)Pb^(2+)胁迫下,竹柳的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度受到抑制,胞间CO_2浓度升高;不同Pb^(2+)胁迫条件下,在竹柳各器官的分布情况为:根>叶>茎,随着Pb^(2+)胁迫递增,Pb^(2+)在各器官的积累也逐渐升高,但相应的转运系数和富集系数则逐渐减小;不同浓度Pb^(2+)胁迫,促进了竹柳各器官对矿质元素Ca^(2+)的吸收(p<0.05),但却抑制了K^+和Mg^(2+)的吸收。表明竹柳对Pb^(2+)胁迫有一定的耐受性和适应性。

镉对旱柳幼苗生长及低相对分子质量巯基化合物含量的影响

通过溶液培养方法，研究在镉（Cd）处理下旱柳生长、Cd积累、耐性及低相对分子质量巯基化合物对 Cd胁迫的响应.结果表明：与对照相比，在Cd浓度≥25μmol/L 时显著降低相对生长速率；地上部、根以及整株生物量随着介质Cd浓度升高而逐渐降低，在Cd浓度≥5μmol/L 时显著降低了根生物量，而 Cd 浓度≥25μmol/L 时显著降低地上部生物量；同时，随着 Cd 浓度增加耐性指数也逐渐降低；用根表示半数抑制浓度（50% effective concentration，EC50）为82μmol/L；根和地上部含Cd量随着介质Cd浓度升高而增加，Cd 主要积累于根部，在5-25μmol/L时，地上部含Cd量为64.89-163.13μg/g，此时植物生长没有受到严重影响；根和叶非蛋白质巯基（non-protein thiols，NPTs）、蛋白质巯基（protein thiols，PTs）和总巯基（total thiols，TTs）化合物含量随着介质 Cd浓度增加而增加；中高Cd浓度使根部半胱氨酸（cysteine，Cys）含量高于对照，在 Cd浓度范围为5-50μmol/L 时叶部Cys含量没有显著影响，而Cd浓度为100μmol/L时降低了叶中 Cys 含量；与对照相比，Cd 提高了根中还原型谷胱甘肽（reduced glutathione，GSH）含量，而对叶中 GSH 含量没有影响，根和叶氧化型谷胱甘肽（oxidized glutathione，GSSG）含量降低，GSH/GSSG值高于对照.这些结果表明低相对分子质量巯基化合物在 Cd 忍耐与解毒中起重要作用.

NaCl对旱柳生长发育及部分生理特性的影响

为了探究旱柳对盐胁迫的生长和生理响应机制,以旱柳无性系扦插枝条为材料,用含有不同质量浓度NaCl的Hoagland营养液对其进行水培,观察旱柳枝条和根的生长情况,测量旱柳的光合与气体交换指标、抗氧化酶活性及丙二醛(MDA)含量.结果表明,盐胁迫会抑制旱柳枝条和根的生长,随着盐胁迫程度的增加,旱柳的净光合速率、气孔导度、胞间CO_2浓度和蒸腾速率等急剧下降,气孔抑制百分率和水分利用效率显著升高.低浓度盐胁迫会诱导SOD、POD和CAT活性的升高,高浓度盐胁迫则会抑制抗氧化酶活性.旱柳MDA的含量在低盐胁迫下略增加,随着盐胁迫程度的增加,MDA含量迅速升高.总之,旱柳在NaCl质量浓度为0.1~0.2 g/L的培养液中能够生长;当NaCl质量浓度达到0.4 g/L时,旱柳生长受到严重抑制.对盐胁迫下旱柳光合抑制的分析表明,气孔因素是导致旱柳叶片光合速率降低的主要原因.

旱柳叶化学成分研究

目的分离、鉴定旱柳叶中的化学成分。方法采用水提、醇沉,硅胶柱色谱等方法进行分离,得到3个化学成分,运用IR,UV,Ms,1H-NMR和13C-NMR等光谱法鉴定化合物结构。结果分离鉴定了3个化合物:儿茶酚(Ⅰ),木樨草素-7-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(Ⅱ),大黄酚(Ⅲ);用TLC法检查出大黄素甲醚(Ⅳ)。结论化合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均是首次从该植物中分离获得。

寒地旱柳早春萌芽期枝条氮磷钾含量变化研究

为了研究寒地旱柳早春萌芽期枝条内氮磷钾含量变化规律,用以判断休眠芽萌发期营养状况的好坏。试验以寒地旱柳1～4年生枝条为试材,研究4月1日—28日内枝条内含水量、氮磷钾含量变化状况。试验结果表明:1～3年生枝条随时间延后,含水量显著上升,升高幅度均在29%以上,4年生枝条含水量保持稳定,仅升高2.93%;枝条内氮含量呈现出先升高后降低的变化,4月21日之前不同年龄生枝条氮含量差异较大,到28日2～4年生枝条含氮量差异不显著,显著低于1年生枝条;磷含量在1—7日4个处理之间差异显著,28日2～4年生枝条差异不显著;4月1日不同处理之间钾含量差异显著,后期钾含量变化幅度较大,规律性不强。综合分析认为,随着树体生命活动的加强,枝条内含水量,氮磷钾含量均会升高,叶芽萌发后氮磷钾含量会显著降低。

不同处理对旱柳扦插繁殖的影响

[目的]探讨旱柳扦插繁殖的最佳生根条件。[方法]研究不同基质、插穗直径、生根剂以及温湿度对旱柳扦插生根的影响。[结果]扦插在1/4园土+3/4草炭基质中的旱柳插穗生根率最大(98.48%),平均根数也最多(5.99根);而扦插在1/2盐碱土+1/2草炭基质中的平均根长最长,达3.06 cm。1 000 mg/L的IBA生根剂可促进旱柳生根,生根率达100%,并提高了插条的平均根数和平均根长。塑料拱棚内外的温湿度对旱柳插穗生根有显著影响,塑料拱棚内植株插条的生根率(94.90%)、平均根数(4.41根)、平均根长(2.35cm)显著高于棚外的,移栽易成活。旱柳插穗直径对插穗的生根影响不显著,中段和基段插穗的生根效果较好。[结论]选用旱柳枝条的中段和基段为插穗,扦插在塑料拱棚内园土和草炭混合基质中,并施加一定浓度的生根剂,能提高插穗的生根率,生根情况较好。

山西省旱柳古树资源遗传多样性的SSR分析

采用10对SSR引物对采自山西省7个地区的49份旱柳古树材料进行分析,共扩增条带33条,多态性条带26条,多态性比率为78.79%.等位基因数、有效等位基因数、Nei's遗传多样性指数和Shannon多样性信息指数分别为1.787 9,1.332 3,0.205 9和0.324 2,这些古旱柳材料具有丰富的遗传多样性。利用POPGENE32软件计算各地区间的遗传距离变化范围为0.009 4~0.144 9.其中,太原和忻州两个地区古树间的遗传距离最小,为0.018 4;晋中和临汾两个地区间的最大,为0.144 9.同时对这49个古旱柳品种个体进行聚类分析,结果表明这些古树均来源于不同无性系,聚类结果呈现混杂性,与地区关联度低。

镉胁迫对旱柳植株活性氧含量的影响

旱柳是吸收、转化镉(Cd)的本土先锋植物,可以对Cd污染的土壤进行植物修复。超量Cd会对植物体正常的生理功能产生毒害,影响植物的生长发育。以旱柳为试验材料,研究在不同浓度Cd胁迫下旱柳根系和叶片中过氧化氢(H2O2)和超氧阴离子(O2·-)的含量变化情况,探讨Cd的毒害机制。结果表明,在不同浓度Cd胁迫下,旱柳的根系和叶片会产生活性氧(ROS),从而导致抗氧化酶的活性增高。旱柳根系和叶片中O2·-的含量和H2O2的含量均高于对照组,且随着处理浓度的升高和处理时间的延长,处理组中旱柳根和叶中O2·-和H2O2的含量与对照组存在明显的差异性(P<0.05)。

旱柳体外培养与直接分化再生系统的建立

给出了旱柳体外培养的方法：9月份至12月份采集1～2a生枝条上带腋芽的茎段，经过筛选确定MS＋0．5mg／L6-BA＋0．1mg／LNAA为最佳诱导培养基，平均每个芽点产生的不定芽数量为3．5个，20d后苗高为1．8cm；不定芽在MS＋0．1mg／L6-BA＋0．2mg／LNAA培养基中继代增殖及生长较好，为适宜的增殖培养基；在形成的不定芽中有些不定芽起源于单株苗的切口基部，因此，初步建立了旱柳的直接分化再生系统，可为旱柳的遗传转化等研究奠定基础．经过壮苗处理的幼苗在MS＋0．2mg／LNAA培养基上的生根率达100％，且生根量多，幼苗生长健壮．生根苗移栽至V（草炭土）：V（河沙）为3：1的混合基质中，60d后成活率为90％左右．