环境调控对甘薯组培苗光合自养和叶片超微结构的影响

以甘薯组培苗为材料,在特定CO2浓度,光合光量子通量密度(PPFD)和相对湿度(RH)条件下,研究其生长发育状况和叶片的超微结构。与传统培养方式相比,在环境因子CO2浓度、PPFD和RH分别调控为800～875μmol·mol-1、250 μmol·m-2·s-1和75%～85%的条件下,组培苗的叶片数、茎粗、单株鲜重、叶鲜重、叶面积、根鲜重、叶绿素含量和根系活力显著提高。无论培养基中有无添加蔗糖,环境调控方式下培养的组培苗,叶片下表皮细胞的气孔大多数处于开放状态,气孔的开度最大达50 μm;叶肉细胞中的叶绿体数目多、体积大,形状较为规则,基粒片层的层数较多,片层垛叠也相对整齐、紧密。结果证明,环境调控技术的应用显著提高再生植株的光合自养能力,促进生长发育。

干旱胁迫对彩叶草光合特性及叶片超微结构的影响

通过盆栽试验对彩叶草设置4种水分梯度模拟干旱胁迫处理,20 d后测量光合生理指标并观察叶片超微结构的变化。随着干旱胁迫程度的加深,彩叶草株高、茎粗、最大叶面积都呈下降趋势;净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）呈下降趋势,胞间CO2浓度（Ci）呈先降后升趋势,水分利用率（WUE）、气孔限制值（Ls）呈先升后降趋势;光补偿点（LCP）升高,光饱和点（LSP）降低,最大净光合速率（Pmax）和表现光量子效率（AQY）降低,表明干旱胁迫对彩叶草光合系统造成了一定程度的损伤,其光能利用效率下降,出现光抑制现象。轻度和中度干旱胁迫下Pn降低是由气孔限制引起,而在重度干旱胁迫下则由非气孔限制起主要作用。随着干旱胁迫程度的加深,叶绿体结构逐渐受到破坏,基粒片层和基质片层逐渐扭曲。至重度干旱胁迫时,细胞膜边缘模糊甚至部分破裂消失,出现大量嗜锇颗粒;淀粉粒变形糊化,线粒体膜模糊。研究表明,适度的干旱胁迫（土壤含水量为60%-65%）可提高彩叶草的水分利用率,辅以适当遮阴可减轻光抑制,提高光合速率。

大豆专用肥对轮作、连作大豆叶片超微结构的影响

本文通过透射电镜观察了常规施肥与施用大豆专用复肥对轮作、连作大豆叶片超微结构的影响。结果发现，大豆连作导致叶绿体基粒片层结构破坏，淀粉粒积累，基粒片层结构出现“空隙区”。与常规施肥相比，施用复肥增强了轮作、连作大豆叶片叶绿体基粒片层结构的完整性，增加了基粒数量和基粒片层数，为促进大豆叶片的光合作用创造了条件，相关分析表明，叶绿体基粒片层数与大豆植株营养生长呈显著正相关。

绢毛委陵菜叶片超微结构及生理特性对镉的响应

本文以绢毛委陵菜为试验材料,从结构特点和生理特性两方面研究了绢毛委陵菜在镉胁迫下的反应机理,结果表明:绢毛委陵菜在受到镉胁迫时,随着重金属含量的积累,叶绿体结构的双层膜破裂消失,类囊体模糊散乱,嗜锇颗粒变大增多,淀粉粒增大,直到叶绿体解体。叶绿素含量和可溶性蛋白的含量随镉胁迫时间以及浓度的增加,不断降低;脯氨酸含量显著上升;超氧化物歧化酶活性呈先升高后降低的趋势。研究表明镉胁迫浓度越高,绢毛委陵菜幼苗所受毒害越大,绢毛委陵菜对镉的耐受程度为2mg·kg^(-1)以下。

外源钙对盐胁迫下草木樨(Mellilotus officinalis L.)叶片超微结构的影响

以草木樨(Mellilotus officinalis L.)为研究对象,观测了外源钙离子(0、10、20mmol/L CaCl2)对盐胁迫下(0、50、100、150、200 mmol/L NaCl),草木樨叶片表皮细胞、气孔特性、表皮毛形态结构的影响.结果表明,当Na^+浓度不超过100 mmol/L时,叶表皮细胞、气孔及表皮毛形态结构与对照组相比无明显改变.当Na^+浓度超过150 mmol/L时,表皮毛出现明显损伤,表皮细胞及气孔下腔分泌物明显增多,气孔趋于关闭.外源Ca^2+对盐胁迫下草木樨叶片的损伤具有一定的缓解作用,维持细胞正常的形态结构,提高气孔密度和气孔指数,有效地减小盐胁迫的伤害,增强了植物的耐盐性.尤其是10 mmol/L Ca^2+的保护作用优于20 mmol/L Ca^2+,较高浓度的Ca^2+也会对植物造成胁迫.因此,采用外源Ca^2+增强植物耐盐性时,应根据植物特性,选择适宜浓度,避免造成双重胁迫.

镉胁迫处理对水培苦苣幼苗生理响应及叶片超微结构的影响

【目的】本文通过探究镉胁迫处理对水培苦苣(Cichorium endivia L.)幼苗生理响应的影响及叶片超微结构的变化,为苦苣栽培过程中重金属胁迫的研究提供参考依据。【方法】采用水培法,添加浓度为0(CK)、0.5(低浓度)、1、5、10 mg/L(高浓度)的氯化镉培养苦苣。在处理3 d时测定苦苣的总镉含量、叶绿素及类胡萝卜素含量、逆境生理指标,并观察叶片细胞超微结构;在30 d时测定苦苣的生长指标。【结果】高浓度镉显著降低苦苣幼苗的鲜重及株高,提高了幼苗死亡率。随着镉浓度的增加,丙二醛与游离脯氨酸含量均呈现出先上升后下降的趋势,但始终高于对照。SOD酶活性随着苦苣幼苗体内总镉含量的增加而逐渐下降。POD酶活性表现为先下降后升高,添加10 mg/L的氯化镉最高。添加氯化镉后,叶绿体的结构与功能遭到破坏。【结论】苦苣幼苗通过一系列自身调节对镉具有一定的耐受性,但高浓度镉显著影响了苦苣幼苗的生理代谢,造成调节功能紊乱和代谢异常,并破坏了叶绿体的结构与功能。未来可以从细胞代谢通路方面进一步研究植物对重金属胁迫下的生理响应。

不同干旱胁迫处理对燕麦产量和叶片超微结构的影响

【目的】探究燕麦在形态结构上的耐旱特性。【方法】试验设置土壤含水量分别为田间最大持水量的75%、45%、30%的3个水分处理,观察干旱胁迫对燕麦品种蒙燕1号的产量、不同生育时期干物质量和灌浆期叶片表皮细胞和叶肉细胞超微结构的影响。【结果】随着干旱胁迫程度的加重,燕麦产量显著下降;干旱胁迫对叶片干物质量的影响大于对茎秆和穗的影响;叶片下表皮结构对干旱胁迫更为敏感,随着干旱胁迫时间和程度的增加叶片表皮气孔数量减少、气孔面积减小、表皮毛密度下降、表皮短细胞数量增加、表皮细胞饱满度降低。随着干旱胁迫时间和程度的增加叶肉细胞面积减小、叶绿体数量和面积减小、核染色质凝聚程度逐渐增加、叶绿体内部类囊体基粒和基质结构逐渐解体、线粒体逐渐膨胀;长时间重度干旱胁迫导致叶绿体形状各异,叶绿体之间出现团聚现象。【结论】燕麦对干旱胁迫适应能力较强。

华中农业大学研究团队 揭示钾营养通过调控叶片超微结构协调作物叶面积和光合速率同步增加的机制

近日,华中农业大学作物养分管理研究团队在New Phytologist上发表了题为The reduction in leaf area precedes that in photosynthesis under potassium deficiency:The importance of leaf anatomy的研究论文,揭示了钾营养通过调控叶片超微结构协调作物叶面积和光合速率同步增加的机制。研究团队通过多年的田间观测发现:缺钾过程中油菜叶面积和光合能力呈现不同步变化,即在缺钾胁迫初期,油菜叶面积首先降低,而此时的叶片光合能力无明显变化;随着缺钾胁迫问题加重叶片光合能力随之显著降低,最终呈现出叶缘焦枯的典型缺钾症状。

氟节胺对烤烟碳氮代谢及叶片超微结构的影响

研究了人工抑芽(T1)、杯淋氟节胺1次(T2)、杯淋氟节胺2次(T3)3种农艺措施对烤烟碳氮代谢关键酶、化学成分以及叶片超微结构的影响。结果表明:(1)打顶后21 d和28 d,T2的淀粉酶、转化酶和蔗糖合成酶活性均显著高于T1。(2)打顶后14 d、21 d和28 d,T2的NR活性显著高于T1和T3,T2的GS活性显著高于T3,T2和T1的GDH活性无显著差异但均显著高于T3。(3)总糖和还原糖含量表现为T2>T1>T3,淀粉含量表现为T2>T3>T1;打顶后14 d、21 d和28 d,T2的总氮含量显著高于T1,T2和T3的烟碱含量均显著低于T1。(4)人工抑芽叶片发育正常,施用氟节胺会在一定程度上破坏叶片超微结构。氟节胺杯淋1次的烤烟叶片碳氮代谢旺盛,协调性更好,叶片发育较合理。

同步辐射(软X射线)对冬小麦的诱变效应及机理研究Ⅱ.幼苗叶片细胞超微结构的观察

利用透射电子显微镜观察了幼苗叶片细胞亚显微结构的变化 ,揭示了细胞结构受损情况与性状变异的关系。结果表明 :同步辐射引起了细胞亚显微结构的变化 ,出现了细胞质壁分离 ,细胞膜、核膜受损破裂 ,内含物外流 ,叶绿体、线粒体形态结构变异 ,内质网数目减少。同步辐射对细胞亚显微结构的总体损伤效应小于γ 射线 ,抑制了叶绿体的正常发育 ,致使细胞中叶绿体体积变小 ,数目减少 。

蔷薇属植物抗性与叶片和花瓣超微结构相关性分析

月季病害已成为其规模化生产的主要限制性因素之一,科学高效的抗病性鉴定方法可为抗病月季种质资源的筛选提供有力的技术支撑.以6份蔷薇属种质资源为实验材料,通过氯仿浸提法测定叶片蜡质含量,并利用电镜扫描观察不同种质材料的叶片和花瓣超微结构,对比分析月季抗病能力与蜡质含量及超微结构的关系.结果表明:高抗种质材料的蜡质含量均较易感种质高;气孔密度、气孔开合度均较易感种质低.因而,叶片蜡质含量、气孔密度及其开合度均可作为月季种质资源抗病性能力鉴定的形态结构初级指标.根据蜡质含量结果及其叶片和花瓣超微结构特征,可进行月季种质资源抗病性的早期鉴定,科学高效地筛选出不同抗病水平的月季种质资源,这对新种质资源的引进与开发利用以及杂交后代的抗病高效筛选提供了一定的科学理论依据.

铝胁迫对常绿杨生长及叶肉细胞超微结构的影响

【目的】对酸性条件下铝在常绿杨‘A-61/186’体内积累和分布的规律以及铝胁迫下叶片超微结构与生长生理指标的响应变化进行初步研究,以揭示常绿杨对酸性土壤铝胁迫的响应机制,从而对常绿杨在亚热带地区的推广提供理论依据。【方法】以常绿杨‘A-61/186’为试验材料,在水培溶液中进行铝胁迫试验,对铝胁迫下‘A-61/186’杨的生长量及生物量、植株各组织中的铝含量、叶片叶绿素荧光指标进行测定,并利用透射电镜对叶肉细胞超微结构做系统研究。【结果】酸铝胁迫对常绿杨‘A-61/186’生长状况产生影响,根、茎、叶各组织生长量及生物量均显著下降,生物量分配结构上表现出铝对‘A-61/186’地下部分的影响大于地上;铝胁迫下‘A-61/186’根系较茎、叶组织积累更大量的铝。铝胁迫下‘A-61/186’叶绿素荧光参数显示出叶片通过非光化学的途径将过多的光能进行耗散,因而可降低植物的光合效率,影响生长量和生物量,叶肉细胞超微结构损伤程度的变化与生长量及叶绿素荧光参数的变化相一致,说明铝胁迫下‘A-61/186’生长量和生物量的降低与铝对光合系统的直接损伤有关。【结论】从常绿杨‘A-61/186’体内铝含量及初始生长受抑制的铝浓度来看,相比喜酸性树种茶树、龙眼、桉树等,‘A-61/186’对铝胁迫更为敏感,在酸性富铝化土壤上种植要采用一定的铝毒害防治措施。

高温与干旱胁迫对‘南林895杨’扦插苗生长和超微结构的影响

【目的】研究‘南林895杨’扦插苗生长与细胞超微结构对高温、干旱及其复合胁迫的响应,探讨胁迫下叶片形态、生长与细胞超微结构损伤程度之间的关联机制,以期从形态和细胞学角度研究对不同胁迫响应机制的差异。【方法】‘南林895杨’扦插苗,设置不同的温度和水分梯度,比较高温、干旱单因素胁迫及复合胁迫下的扦插苗生长形态指标,并通过透射电镜观察超微结构变化。【结果】1)在高温、干旱单一胁迫和复合胁迫下,杨树地径、株高、生物量、叶分配指数均有不同程度下降,叶缘分裂程度、根茎比和根分配指数增大,复合胁迫对生长形态指标的影响大于单一胁迫;2)在高温、干旱单一和复合胁迫下,扦插苗叶片超微结构均受到不同程度的损伤,表现为叶绿体膨胀,膜系统紊乱,基粒片层扩张消融,嗜锇颗粒数量增多,淀粉颗粒减少以及重度胁迫下细胞排列松散。超微结构损伤程度与胁迫强度基本一致,重度高温胁迫比干旱胁迫对超微结构的影响更显著,复合胁迫对幼苗超微结构的影响大于单一胁迫。【结论】高温、干旱胁迫下叶片超微结构的损伤影响植物的光合作用和细胞内环境的稳定,正常的生理过程受到影响,并最终反映在植物生长形态变化上。‘南林895杨’扦插苗叶片超微结构的损伤程度与形态结构的变化基本一致,说明从形态和细胞学角度来揭示植物的胁迫响应机制是可行的。

美洲黑杨叶片结构的抗螨变异研究

通过对1年生的26个美洲黑杨及其杂种无性系的叶片显微结构进行观测,研究叶片超微结构的差异与杨树抗螨能力之间的关系.结果表明:显示高度抗螨的无性系品种叶片表面粗糙,叶片瘦小,具有"叶脉外凸密集型"结构;高度感螨的无性系品种叶片表面平滑,叶肉肥厚,具有"叶脉内陷型"结构;具有一定抗螨能力的无性系品种叶片表面比较粗糙,叶肉比较干瘪,具有"叶脉外凸型"结构.试验表明,在优质美洲黑杨抗螨品种的选育过程中,可以参考叶片的超微结构作为抗性判断的一个标准.

基于自然生长期和越冬期叶片解剖结构特征的7种重楼属植物抗寒力

为探索重楼属不同抗寒力的7种植物的叶片解剖结构特征与其抗寒性的相关性,探究重楼属植物的抗寒机制,以自然生长期(6月)和越冬期(1月)的7种重楼叶片为材料,制作石蜡切片和透射电镜切片,分别观测10项叶肉解剖结构和栅栏细胞超微结构.采用聚类分析法筛选两个时期的抗寒性评价指标,结合隶属函数法对不同重楼抗寒性进行综合评价.结果表明:重楼叶片上下表皮为长方形单层细胞,栅栏细胞1-2层,7种重楼的10项叶片结构指标差异性显著(P<0.05).聚类分析筛选出两个时期的重楼属植物抗寒性评价指标大致相同.其中自然生长期筛选出的指标为叶片总厚度(TL)、细胞结构疏松度(SR)、叶脉突起度(VPD)、栅海比(P/S)和下表皮厚度(TLE);越冬期的抗寒性指标为海绵组织厚度(TS)、栅栏组织厚度(TP)、VPD、P/S和TLE.隶属函数值计算出两个时期的排序结果显示,除长柱重楼排序差别较大外,其余种大致相同.对比两个时期栅栏细胞超微结构表明,低温会导致细胞壁破损,细胞核皱缩,叶绿体中类囊体降解,基粒片层空隙增大,嗜锇颗粒增加,淀粉粒合成受阻,线粒体数量增加.7种重楼的抗寒性强弱排序为越南重楼>皱叶重楼>长柱重楼>宽瓣球药隔重楼>西畴重楼>平伐重楼>云南重楼.抗寒性强的重楼属植物的叶片特征表现为叶片下表皮和栅栏组织更厚,海绵组织更薄,具有更大的细胞组织紧密度以及更大的叶脉厚度和叶脉突起度,细胞核和叶绿体结构更稳定,低温环境下受损程度更小.

日光温室黄瓜叶片功能性状对施氮量的响应

随着现代生态学的内涵延伸,植物个体功能性状在种群、群落和生态系统尺度上,都已成为明确植物个体和生态系统与环境协同变化规律的可靠途径。通过透射电镜法观察了黄瓜叶片的组织形态,并测定了黄瓜叶片化学组成和氮代谢相关酶活性。结果表明:黄瓜叶片的组织形态与化学组成之间具有协变关系。无氮和高氮胁迫条件下,黄瓜叶片中N,P,K含量较低,相对应的是叶绿体中片层结构混乱,脂质小球数量多,并且高氮条件下,叶肉细胞中淀粉粒数量显著增加(P<0.05)。相关性分析结果表明,黄瓜叶片生理性状、养分组成与土壤理化性质之间均存在关联。黄瓜叶片酶活性与土壤碱解氮和pH相关性较强。CAT,NR和GS活性均与土壤碱解氮含量显著正相关,MDA活性与土壤碱解氮含量显著负相关(P<0.05),CAT和GS活性与土壤pH值显著负相关。研究以个体生态学特征为依据,明确了日光温室黄瓜叶片功能性状对不同施肥策略的响应规律,弥补了传统群体生态学应用方面的不足,对于提升日光温室农业生态服务功能具有指导意义。

高羊茅对草坪砖基质环境下干旱胁迫的光合响应

以高羊茅Festuca elata 4个品种‘Bonsai’、‘Aries’、‘Millennium’和‘Hundog-5’作为材料,系统研究了不同时间的干旱胁迫对叶片光合性能及超微结构的影响。结果表明:当PAR为1400μmol·(m^(2)·s)^(-1)时,4个品种的P_(n)均达到最高值;同一光照强度下,4个品种P_(n)随着处理时间的延长而下降,下降幅度表现为‘Aries’>‘Bonsai’>‘Hundog-5’>‘Millennium’。从C_(i)与G_(s)、T_(r)表现来看,‘Bonsai’和‘Aries’在干旱处理28 d后有小幅增加的现象,表明‘Bonsai’和‘Aries’P_(n)的下降原因为非气孔因素。叶片超微结构显示,干旱胁迫28 d时,‘Millennium’和‘Hundog-5’叶片的叶绿体仍然具有较完整的形态,‘Bonsai’和‘Aries’则表现出明显的质壁分离现象,叶绿体、线粒体结构受损严重,推测‘Millennium’和‘Hundog-5’具有较强的干旱胁迫缓冲能力,可以作为耐旱草种进行应用。研究结果为草坪砖基质栽培环境下的草种选择和水分管理提供了参考。

水稻品种‘扬稻二号’与‘扬稻六号’的抗旱性差异分析

为分析‘扬稻二号’与‘扬稻六号’的抗旱性差异,以抗旱性不同的两个籼稻品种(‘扬稻二号’与‘扬稻六号’)为研究对象,检测了叶片的保水力及表皮渗透度,并使用扫描电镜观察了叶片表面的超微结构,同时检测了耐逆相关基因在干旱处理前后的表达动态。结果表明:在离体情况下‘扬稻六号’叶片的失水率和表皮渗透度都低于‘扬稻二号’;‘扬稻六号’叶片表面的气孔长度小于‘扬稻二号’,但单位面积内的硅质乳突、气孔及气孔周沿乳突数均高于‘扬稻二号’;一部分干旱相关基因在品种间共同诱导表达,如OsPP2C和OsDHN,而另外一部分基因在品种间差异表达,如OsSTPK-1、OsNAC6和OsZF1。这些结果为进一步阐明‘扬稻二号’与‘扬稻六号’的抗旱性差异提供了新的依据。