高山植物短管兔儿草光合作用特性及其对冰冻胁迫的反应

短管兔儿草为典型的高山植物 ,具较强的光合能力 ,但光合效率较低。叶片具有发达的通气贮气组织 ;栅栏组织发达 ,叶绿体基粒片层较少。短管兔儿草光合作用特性易受生长环境因素的影响。低温胁迫使短管兔儿草光合速率、光合量子产额降低。低温下的光照加剧了光合作用受抑制的程度。本研究表明 ,短管兔儿草具较强的抗冻能力 。

冰冻胁迫下树木管状分子内腔隙和栓塞的形成及其修复

许多树木管状分子细胞的细胞壁在冰冻期间并不随细胞内的水分迁移到细胞外冰晶上而塌陷。此时细胞内产生负压 ,负压的产生引起腔隙的形成 ,腔隙又会引起栓塞 ,导致树木内水分运输受阻。冻融循环可导致腔隙和栓塞的形成 ,或者冰冻之后 ,温度急剧回升时树木组织内的冰晶升华所致。在春季树木的根压得到恢复 ,从而使腔隙和栓塞部分消除 ,水分运输又得以畅通。冰冻胁迫对在高纬度和中高纬度的某些地区的树木的生长造成很大的危害 ,管状分子内腔隙和栓塞的形成就是其中之一 ,也是引起树木生长衰退或死亡的主要原因。本文对腔隙和栓塞的形成的原因、机理及其恢复进行了综述。

叉叶苏铁和攀枝花苏铁对冰冻胁迫的生理生化响应

以叉叶苏铁和攀枝花苏铁为材料,比较2种苏铁的抗冻性,并探究其生理生化机制。结果表明:叉叶苏铁和攀枝花苏铁的低温半致死温度分别为-0.15℃和-2.05℃。冰冻处理后,叉叶苏铁的叶绿素含量比CK降低,但攀枝花苏铁的比CK升高;2种苏铁光合效率均比CK下降,丙二醛含量均比CK升高,但叉叶苏铁变化幅度更大;2种苏铁的抗氧化酶活性均表现出不同的变化模式;叉叶苏铁可溶性糖含量较CK下降,攀枝花苏铁的较CK升高,但2种苏铁脯氨酸含量均比CK提高。

冰冻条件下外源SA对水曲柳幼苗叶片内抗氧化酶的影响

分析了冰冻胁迫下外源水杨酸 (SA ,5mmol·L- 1 和 10mmol·L- 1 )对水曲柳幼苗叶片内抗氧化酶的影响。SOD活性受到SA抑制 ,且随外源SA的浓度增加而下降 ,导致超氧自由基上升。SA也能抑制CAT和APX活性 ,CAT活性随SA浓度增加而降低 ,APX活性也有这种趋势。尽管SA提高了POD活性 ,但由于CAT和APX活性受到抑制 ,H2 O2 含量上升。GR活性也受到SA抑制 ,呈现随SA浓度增加而降低的趋势。经 5mmol·L- 1 SA处理的叶片内MDA含量下降 ,平均比对照低 35 19% ,表明低浓度SA能降低冰冻引起的伤害。

冰冻条件下两种外源植物凝集素对水曲柳幼叶叶绿体外膜的影响

水曲柳是我国东北林区重要的造林树种。在其幼叶展开期间经常受到霜冻的危害 ,如何提高其幼叶的低温抗性对于延长其生长期具有重要的实际意义。从水曲柳幼叶中分离完整的叶绿体 ,然后使具有半乳糖专一性的花生凝集素和大豆凝集素结合到水曲柳叶绿体外膜 ,此后经 - 1 0℃冰冻处理 3h ,经测试 ,它们对外膜膜脂的流动性的影响不同。大豆凝集素的疏水性小于花生凝集素的疏水性。大豆凝集素降低了膜脂酰基链和甘油主链的流动性 ,而花生凝集素则增强了这两个部位的流动性 ,这与它们的疏水性大小相关。这表明花生凝集素能在冰冻条件下增加水曲柳叶的叶绿体外被膜的流动性。

植物中冰冻引起的脱水伤害及其保护措施

冰冻脱水造成的伤害是植物所遭受的最严重的伤害 ,它导致原生质膜的破裂、片层相位到HⅡ 相位的相变及断裂突跃伤害 ,其中最受关注的是HⅡ 相位的形成。植物为防止冰冻脱水引起的伤害 ,采取众多的对策 ,如过冷却、膜脂组成的改变以及许多耐冻基因的表达。耐冻基因的表达及其调控机理是目前植物低温生理学中最重要的课题。

电导率法测定榛子枝条抗寒性

试验测定了10个榛子品种(系)1年生枝条在不同温度处理下电解质渗出率的变化情况。结果表明,随着低温胁迫的加强,枝条组织的电解质渗出率明显上升,其中,85-51,81-14,84-1与84-48,84-545,82-11和达维间存在极显著差异。由此推测,10个榛子品种(系)的抗寒性强弱顺序为:达维>82-11>84-545>84-48>84-402>82-8>84-508>84-1>81-14>85-51,与田间调查基本吻合。

银杏抗寒优良无性系选育

采用-20℃低温处理方法 ,分析了39个银杏无性系枝条的LT50,可溶性糖含量、可溶性蛋白含量,SOD活性等指标的变化。运用多元统计主成分分析,初步判断受试材料抗寒性,由强到弱排序为:16#、38#、17#、40#、41#、36#、45#、15#、53#、44#、19#、42#、57#、10#、35#、18#、50#、55#、32#、26#、12#、30#、56#、9#、13#、34#、12#、37#、14#、33#、54#、20#、28#、11#、31#、27#、29#、39#。其中抗寒性较高的银杏无性系有16#、41#、36#、45#、19#、17#、38#、40#,表现为较好的保水能力、抗氧化能力和渗透调节能力,从而表现出较强的抗寒力,具有在高纬度或高海拔地区推广试验的潜力。

湘北地区柚品种的抗寒性研究

通过测定冰冻胁迫后不同柚类品种叶片细胞质膜透性、可溶性蛋白质、可溶性糖、游离脯氨酸、组织束缚水、自由水含量及调查果园受冻情况 ,研究了湘北地区主要柚类品种耐寒性差异 .结果表明 :本地酸柚抗寒性最强 ,金香柚和无核金香柚抗寒性强 ,无核杂交柚、溪蜜柚抗寒性较强 ,适于湘北栽培 ;沙田柚抗寒性较差 ,每隔十年左右一次的周期性奇寒冻害严重 ,在湘北地区应根据其小气候慎重发展 。

石楠和蜡梅茎结冰动力学过程的差热扫描分析

在(0.66±0.2)℃/min(0℃^-20℃)的降温速度下,采用高分辨率差热分析法分别对石楠(Photinia serrulata Lindl.)和蜡梅(Chimonanthus praecox (L.) Link)活体幼茎和经过10 min高温煮沸的幼茎在结冰过程中的热力学行为进行分析,并根据茎的形态解剖结构对他们的结冰特征进行研究。结果显示:石楠和蜡梅的活体幼茎在结冰过程中的差热扫描曲线均出现3个放热峰;而经过高温杀死后的茎仅出现1个单放热峰。分析结果表明,2种植物活体幼茎的3个放热峰可能与其木质部、质外体、韧皮部、形成层的结冰、脱水以及髓组织的结冰、脱水过程有关。进一步采用生理盐水浸湿的滤纸进行模拟实验,结果发现差热扫描曲线出现与高温杀死的茎类似的放热峰。实验结果表明,采用高分辨率差热分析法可以探测植物组织结冰过程中的放热强度、结冰温度及其与结冰动力学过程相关的大量细节,适用于植物的结冰动力学分析。

常绿园林植物顶花板凳果叶片低温条件下的结冰模式分析

【目的】分别用热力学和显微观察分析常绿植物顶花板凳果结冰过程的胞外结冰,以了解该种常绿植物叶片的结冰模式,为阐明常绿植物抗冻机制提供理论依据。【方法】用高分辨率差热扫描分析模式植物叶片结冰过程中的热力学行为,同时用显微镜观察植物叶片组织的结冰特征。【结果】高分辨率差热扫描法监测到顶花板凳果活叶片在冷却过程中出现双放热峰,呈现双相结冰和细胞外先结冰的特征,而预先冰冻杀死的叶片和叶片组织提取液仅有1个快速的单放热峰,呈现单相均一溶液结冰,即细胞内外同时结冰的特征。活叶片的结冰弛豫时间为195秒,过冷度为5.05℃,冰冻杀死叶片的结冰弛豫时间为73 s,过冷度为5.45℃。由显微观察可知,细胞间隙中细胞间隙溶液形成大体积的无色冰晶。【结论】顶花板凳果叶片组织在冷却过程中的胞外结冰现象。同时,本研究提供了高分辨率差热分析植物叶片结冰模式的方法。该结果为从热力学角度进一步深入了解植物的冰冻伤害机制提供新的途径。

女贞和冬青卫矛叶片低温下胞外结冰模式的热力学新证据

低温条件下植物组织的结冰模式,即胞外或胞内结冰,直接决定着细胞的生死。目前胞外结冰的直接证据很少,尤其缺乏热力学证据。用高分辨率差热扫描结合显微观察分析了女贞(Ligustrum lucidum)和冬青卫矛(Euonymus japonicus)叶片在降温过程中的结冰放热现象,发现2种植物胞外结冰的热力学和组织结构变化的新证据。2种植物的活叶片在冷却过程中均呈现双放热峰,即双相结冰的特征;而预先冰冻杀死的叶片和叶片组织提取液浸润的滤纸片在同样冷却过程中仅有1个快速的大单放热峰,即单相结冰的特征。显微观察也显示,结冰过程中活组织细胞间隙中形成大量的白色冰晶,且细胞虽然脱水收缩但细胞内的有色溶液没有流失,表现出胞外结冰的特征。实验结果为深入揭示植物的冰冻伤害机制提供了新证据和研究方法。