干旱胁迫对翅茎白粉藤光合作用及叶绿体超微结构的影响

为探索翅茎白粉藤(Cissus hexangularis)的耐旱性,为矿山修复、石质边坡绿化及屋顶绿化等恶劣环境选择植物提供科学依据,以翅茎白粉藤为试验材料,设置正常浇水、中度干旱胁迫和重度干旱胁迫3个处理,分析不同干旱胁迫对翅茎白粉藤生长性状、光合参数及叶绿体超微结构的影响。结果表明,在中度和重度干旱胁迫下,胁迫后,株高、地上部分鲜重、地下部分鲜重和叶片数均增加,地径、叶长、叶宽和根冠比均降低。随干旱胁迫程度增加,株高增量增加;地上部分鲜重和地下部分鲜重增量均呈先增后降的趋势;地径、叶长、叶宽和叶片数增量均呈降低趋势;根冠比增量呈增加趋势。中度干旱胁迫和重度干旱胁迫下,翅茎白粉藤叶片的净光合速率、气孔导度和胞间CO_(2)浓度日变化曲线类型均为双峰形,均表现出明显的光合“午休”现象。气孔导度、胞间CO_(2)浓度和蒸腾速率日均值均降低;净光合速率和水分利用率日均值均呈先升后降的趋势,均在中度干旱胁迫下较高。叶绿体的结构遭到一定程度损坏,受损程度随干旱胁迫程度增加而增加,但是未见死亡植株,表明翅茎白粉藤具有一定的抗旱性。

灌浆期郑麦1860旗叶的光合速率及叶绿体超微结构分析

为了解郑麦1860在灌浆前中期(花后15~21 d)旗叶叶绿体超微结构以及光合速率,选取百农207和周麦18为对照,通过光合仪测定三个小麦品种花后15~21 d叶片的光合参数,并利用实时荧光定量PCR对灌浆期蔗糖和淀粉合成相关基因的表达量进行分析,进一步通过透射电子显微镜观察叶绿体的超微结构。结果表明,花后15~21 d郑麦1860的净光合速率(P_(n))、细胞间隙CO_(2)浓度(C_(i))和气孔导度(G_(s))总体上显著高于百农207和周麦18,且保持较高的ATP酶活性、NADPH酶含量和叶绿素含量。与百农207和周麦18相比,郑麦1860花后15 d的淀粉含量也相对较高,但花后21 d的淀粉含量较花后15 d显著降低,而蔗糖含量却显著提高。实时荧光定量PCR分析表明,花后15~21 d郑麦1860旗叶蔗糖合成相关基因TaFBA、TaSS和淀粉合成相关基因TaSSⅡ均能保持较高的表达水平。透射电子显微镜观察发现,花后21 d郑麦1860叶绿体的类囊体片层排列清晰有序,堆砌紧密,嗜锇颗粒较少,也未观察到淀粉粒,表明该品种在灌浆前中期一直保持着较稳定的光合结构。这些结果表明,与百农207和周麦18相比,郑麦1860在灌浆前中期能够维持较完整的叶绿体结构,对光能的吸收和转化利用能力更强,可以捕获更多的光能进行光合作用;同时,可将旗叶中的光合产物更快地转运到籽粒中,降低旗叶中的光合产物浓度,从而维持较高的光合速率。

弱光对不结球白菜光合特性与叶绿体超微结构的影响

研究了不结球白菜耐弱光品种“矮王”和不耐弱光品种“绿优”经弱光处理后,光合特性和叶绿体超微结构的变化.结果表明:遮荫处理后,“矮王”的总叶绿素和叶绿素b含量大幅度上升;2个品种的净光合速率(Pn)、光补偿点(LCP)、光饱和点((LSP)、表观量子效率(AQY)、羧化效率(CE)均呈下降趋势;除光补偿点外,“矮王”的下降幅度均小于“绿优”.叶绿素荧光参数分析表明,在弱光条件下,“绿优”的光系统Ⅱ(PSII)受到伤害,Fv/Fm、ETR、ΦPSⅡ和qP的下降幅度均大于耐弱光品种“矮王”.电镜超微观察结果显示:“绿优”的叶绿体内部出现裂缝和孔洞,多数基质片层断裂,基粒片层解体,线粒体出现内含物减少、发生空洞的现象;而“矮王”的叶绿体结构良好,线粒体发育正常.表明弱光处理可以影响植物的光合机构,但对不同品种的影响不同.

缺氮对佛手气体交换、叶绿素荧光及叶绿体超微结构的影响

利用土培试验研究不同氮素水平对佛手叶片光合作用、叶绿素荧光参数、叶绿素含量、叶绿体超微结构及抗氧化酶活性的影响.结果表明,缺氮降低叶绿素(Chl)含量、叶绿素a(Chla)含量以及Chla/叶绿素b(Chlb),同时增加类胡萝卜素(Car)/Chl值;缺氮条件下,佛手叶片气体交换率、PSⅡ的最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学猝灭系数(qP)、PSII的电子传递效率(ETR)呈下降趋势,初始荧光(Fo)以及非光化学猝灭系数(qN)则随氮缺乏程度的加剧而升高;同时,缺氮导致超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶活性降低,膜脂过氧化程度加重,叶绿体类囊体片层结构损伤等.可见,缺氮主要是通过减少光合色素含量,降低光合电子传递速率,引起细胞的膜脂过氧化程度加剧,进而损伤叶绿体类囊体结构及光合反应中心,导致光合速率降低.

短时低温胁迫对甜椒叶绿体超微结构和光系统的影响

通过测定荧光参数、膜脂脂肪酸组成、活性氧及相关清除酶活性,研究了短时低温(4oC)胁迫对冷敏感甜椒叶片光系统的影响。结果表明,6h低温弱光(100μmol·m-2·s-1)胁迫结束时光系统II(PSII)最大光化学效率(Fv/Fm)下降35.6%,氧化态的P700下降约60%,而暗中低温处理对二者没有影响。低温弱光胁迫对膜脂脂肪酸组成和叶绿体超微结构的影响均比暗中低温胁迫严重,而活性氧清除酶的活性有所下降,活性氧积累。因此,叶绿体膜系统的完整性与活性氧积累之间可能存在一定的相互关系。低温弱光胁迫引起了PSII和PSI的光抑制,而活性氧的积累可能是氧化态P700下降的一个原因,而且PSI对低温弱光比PSII表现得更敏感。

日光温室光温因子对黄瓜叶绿体超微结构及其功能的影响

在日光温室内 ,研究了光温因子对黄瓜叶绿体超微结构及其功能的影响 .结果表明 ,因季节之间光、温条件不同 ,日光温室黄瓜叶片显微结构和叶绿体超微结构有一定差异 ,1月份光照弱叶肉细胞较大 ,而 5月份光照强叶绿体数较多 .在该试验条件下 ,未发现叶片光合速率与叶绿体超微结构之间有直接或密切的相关性 .在各生长季节其光合速率均为第 4叶 >初展叶 >基部叶 ,与叶龄及各叶位的受光量有关 .如果将不同叶位叶放在相同的光照下 ,则差异明显减少 .黄瓜叶片的叶肉细胞、叶绿体和淀粉粒的大小以及叶绿体数、基粒数、基粒厚度、基粒片层数都随叶位的下降而呈增加趋势 ,不同品种、同品种不同生长时期的叶片显微结构和叶绿体超微结构及其功能也有一定的差异 .限制日光温室冬季黄瓜光合作用的主要因素是光照弱、有效光照时数少 ,而在晴天温度的限制作用相对较小 。

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

盐胁迫对转AtNHX1基因杨树光合特性与叶绿体超微结构的影响

以欧美107杨(Populus×euramericana‘Neva’,Wt)和转拟南芥液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白基因At-NHX1的欧美107杨新品系(Tr)幼苗为材料,研究了高低度盐胁迫对两品系幼苗光合色素含量、光合参数和叶绿体超微结构的影响,以阐明转AtNHX1基因杨树的耐盐性与其光合作用及叶绿体结构之间的关系。结果表明:(1)盐处理后,两品系叶片叶绿素含量、类胡萝卜素含量、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均下降,且高盐度处理下降幅度更大;同等盐度处理下,Tr品系叶片叶绿素含量、净光合速率和气孔导度的下降幅度显著低于Wt品系,且在高盐度处理间差异更大;两品系杨树叶片Pn下降的原因在低盐处理时以气孔限制为主,而在高盐下则是气孔限制和非气孔限制共同作用的结果。(2)盐胁迫对Tr品系叶片叶绿体超微结构的影响较轻,其在高盐下仍保持了较好的内部结构;盐胁迫Wt品系叶绿体则缩皱成球形,内部结构趋向简单,以至解体,脂质球显著增多。可见,盐胁迫导致杨树叶绿体结构破坏而引起叶绿体色素含量下降,最终降低其光合作用效率;同等盐度胁迫下,转At-NHX1基因品系叶片保持了较完整的叶绿体超微结构、更高的叶绿素含量,能维持较好的光合状态,从而表现出较高的耐盐能力。

番茄黄化曲叶病毒对番茄叶片光合特性和叶绿体超微结构的影响

以番茄为试验材料,研究番茄黄化曲叶病毒(TYLCV)侵染对植株叶片叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和叶绿体超微结构的影响.结果表明:TYLCV侵染番茄后,叶片叶绿素a、b以及总叶绿素含量分别下降50.2%、24.19%和43.84%,叶片净光合速率和气孔导度分别下降43.28%、27.07%,胞间CO2浓度增加13.04%.与健康叶片相比,叶绿体变形,叶绿体基质片层大部分消解,基粒结构消失,叶绿体外膜和内膜剥离,质壁分离和细胞膜内陷,细胞器消解.研究表明,TYLCV侵染破坏了番茄叶片的叶绿体结构,严重影响番茄叶片的光合作用.

缺钾对越冬期油菜光合特性和叶绿体超微结构的影响

为了明晰缺钾胁迫下光合速率下降的主导因素及其作用机制,在田间条件下设置正常供钾处理(+K)和缺钾处理(–K),采用气体交换和叶绿素荧光联合测定技术以及透射电镜技术,研究缺钾胁迫时越冬期甘蓝型油菜品种浙油601的光合特性及叶绿体超微结构。结果表明,缺钾胁迫时叶片光合速率下降了45.1%。尽管缺钾胁迫下叶片气孔导度(gs)明显降低,但其胞间CO2浓度(Ci)增加了66μmol CO2·mol-1,气孔限制值(Ls)减小了45.7%,说明气孔因素并非缺钾胁迫下油菜叶片Pn下降的主要原因。进一步的叶绿素荧光参数测定结果表明,缺钾胁迫导致油菜越冬期叶片PSII潜在光化学效率(Fv/Fm)和实际光化学效率(ΦPSII)显著下降,说明光系统II反应中心受损;并且缺钾胁迫下油菜叶片叶绿体的长度降低了15.1%、叶绿体厚度增加了22.7%、叶绿体到细胞壁的距离增加了56.1%。由此可见,缺钾胁迫下越冬期油菜叶绿体结构改变及光系统反应中心受损等非气孔因素导致叶片光合速率下降。

干旱对银杏生理生化特性及叶绿体超微结构的影响

以五年生盆栽的银杏大佛指实生苗为实验材料,通过持续自然干旱,研究了持续干旱条件下银杏叶片生理生化指标和叶绿体超微结构的变化.结果表明:干旱处理30 d后,银杏叶片叶绿素含量逐渐下降;MDA含量和SOD活力逐渐上升,CAT活力逐渐下降;脯氨酸和可溶性糖含量逐渐上升,可溶性蛋白质呈先下降后上升的趋势;各项生理指标(除SOD外)均与对照有显著差异(p<0.05).叶绿体逐渐膨胀变圆,基质片层膨胀溶解,嗜锇颗粒增大增多,最终破裂解体.说明持续30d的干旱,对银杏叶片各项生理指标和叶绿体超微结构未产生显著影响,银杏有一定抵御干旱的能力.

干旱胁迫对3种苹果属植物叶片解剖结构、微形态特征及叶绿体超微结构的影响

采用树脂包埋块半薄/超薄切片技术,通过光镜(LM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)方法,研究了轻度、中度和严重干旱胁迫对楸子(Malus prunifolia)、新疆野苹果(M.sieversii)和平邑甜茶(M.hupehensis)叶片组织解剖结构、表皮微形态特征(气孔密度、大小及角质层厚度)及叶绿体超微结构的影响。光镜观察结果表明,与对照相比,干旱胁迫条件下3种苹果属植物叶片厚度、栅栏组织厚度及叶肉组织结构紧密度(CTR)都显著减小(P<0.05),而海绵组织厚度与叶肉组织结构疏松度(SR)均显著增加(P<0.05)。扫描电镜观察结果显示,3种苹果属植物幼叶气孔密度在干旱胁迫下显著增大(P<0.05),而气孔宽度、开张比及其开张度明显下降。透射电镜观察结果表明,在干旱胁迫下,楸子和新疆野苹果上下角质层厚度逐渐增加,而平邑甜茶的随干旱胁迫程度增加呈先增后减的变化;在轻度和中度水分胁迫下,叶绿体膨胀变形,淀粉粒变小消失,基粒片层排列松散减少,类囊体腔扩大;在严重胁迫条件下,叶绿体膨胀近圆形,叶绿体膜破裂,类囊体严重泡化开始解体。与平邑甜茶相比,严重水分胁迫下楸子和新疆野苹果叶绿体超微结构损伤较小,能较好地保持细胞结构的完整性。

过量施氮对嵌合体‘金旗’玉簪叶色、氮代谢关键酶活性及叶绿体超微结构的影响

以嵌合体类型花叶玉簪的代表品种‘金旗’玉簪为材料,研究了过量施用氮肥对嵌合体‘金旗’玉簪叶片的不同部位叶色变化、氮代谢关键酶以及叶绿体超微结构的影响。研究结果显示,在过量(2g/kg栽培基质)尿素处理后28d,嵌合体‘金旗’玉簪叶片黄色部位完全转绿,叶绿素含量显著上升且达到最大值;与其相对应嵌合体‘金旗’玉簪叶片的绿色部位叶绿素含量在处理后7d达到最大值,在处理后28d达到最低值。嵌合体‘金旗’玉簪叶片各部位(黄色和绿色)的全氮含量,硝酸还原酶(NR)活性,谷氨酸脱氢酶(GDH)活性均在处理后7d达最高水平;嵌合体‘金旗’玉簪叶片(黄色和绿色)的氨态氮初始合成关键酶-谷氨酰胺合成酶(GS)活性在施肥处理后14d达到最大值,谷氨酸合酶(GOGAT)活性高低与叶绿素含量变化趋势一致。嵌合体‘金旗’玉簪叶片黄色部位的叶绿体在施肥处理前,其发育受到严重抑制,缺乏正常的基粒堆积,并存在大量"空泡";施肥处理后28d,受抑制的叶绿体超微结构发育完全,出现正常的类囊体片层结构,与其绿色部位和非嵌合体玉簪叶片的叶绿体结构相似。

甘蓝型油菜黄化突变体的叶绿体超微结构、气孔特征参数及光合特性

【目的】揭示甘蓝型油菜自发黄化突变体NY的叶绿体超微结构、气孔特征参数与光合色素含量及光合特性之间的关系,为探讨突变材料的黄化机理和在育种实践上的应用提供理论依据。【方法】以突变体NY及其野生型NG,及组配的F1(NY×NG)、rF1(NG×NY)为研究材料,进行五叶期心叶和平展叶的叶绿体超微结构观察、气孔特征参数调查、光合色素含量测定、光合特性测定及农艺性状考察。【结果】突变体NY黄化心叶和黄绿平展叶的叶绿体发育程度均差于野生型NG及F1、rF1;NY黄化心叶下表皮气孔保卫细胞叶绿体数较NG少40%左右,黄绿平展叶中数目与NG等相近;NY的Chla、Chlb、Chl(a+b)、Car含量及组成,净光合速率均显著低于同时期NG及F1、rF1;NY生育期推迟,经济性状变差,单株籽粒产量下降,但组配F1和rF1的农艺性状和光合特性均能恢复至正常水平。【结论】黄化突变体NY是叶绿体结构发育缺陷所导致的缺总叶绿素型突变体,其叶绿体结构发育异常,基粒和基粒片层数的减少致使叶绿素含量过低,是其光合速率较低和农艺性状较差的主要原因。

旱涝胁迫对薄壳山核桃光合特性和叶绿体超微结构的影响

以薄壳山核桃1年生实生苗为材料,研究了干旱和淹水胁迫对其光合特性和叶绿体超微结构的影响。结果表明,与淹水胁迫相比,薄壳山核桃幼苗对干旱胁迫更敏感。干旱10 d,薄壳山核桃幼苗叶片即开始萎蔫,光合能力丧失,出现大量溶酶体和嗜锇颗粒;而淹水10 d,幼苗仍保持较高的光合能力,叶绿体超微结构相对稳定;干旱30 d,叶绿体结构完全破坏,大部分细胞器已经破坏溶解;淹水30 d,薄壳山核桃幼苗叶片开始变黄,出现少量褐色斑点,叶绿体肿胀变圆,嗜锇颗粒数量增加,片层结构开始松散。

高温对水稻黄叶突变体剑叶光合特性和叶绿体超微结构的影响

以水稻黄叶突变体为材料,进行高温胁迫处理(9:30～17:30,40℃;其它时间段与自然温度相同),研究高温胁迫对其剑叶光合特性和叶绿体超微结构的影响。结果表明:高温胁迫使水稻黄叶突变体剑叶净光合速率(Pn)、PSⅡ原初光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ光量子效率(фPSⅡ)和非循环光合电子传递速率(ETR)显著降低,初始荧光(F0)显著增加,同时使剑叶叶绿素、可溶性蛋白质含量显著降低,细胞膜透性显著增加,叶片的叶绿体内基粒和基质片层模糊、疏松,结构紊乱。研究发现,40℃高温胁迫致使水稻黄叶突变体剑叶叶绿体超微结构破坏,引起PSⅡ反应中心的光化学效率降低,最终造成叶片光合能力减弱。

烟叶生长发育过程中叶片光合特性及叶绿体超微结构的变化

在豫中烟区以NC89为材料研究烤烟叶片发育过程中光合特性及叶绿素含量的变化规律,并同步观察叶绿体超微结构的变化。结果表明:叶片发育过程中净光合速率值呈现先上升后下降的趋势,气孔导度、气孔限制值与净光合速率呈极显著相关关系,胞间CO2浓度与净光合速率呈显著负相关关系。叶绿素含量同净光合速率变化趋势一致,结合叶绿体超微结构观察结果,可知净光合速率的变化与叶绿体超微结构的发育及叶绿素含量密切相关,叶绿体结构逐步完善及叶绿素含量升高是导致净光合速率上升的主要原因,净光合速率下降的过程中,叶绿体超微结构的逐步解体,烤烟叶片的衰老主要是非气孔限制因素引起的。

钼胁迫对烟草光合荧光参数和叶绿体超微结构的影响

为探明烟草响应钼胁迫光合生理机制,研究了缺钼胁迫对烟草光合气体交换、叶绿素荧光参数和叶绿体超微结构的影响。结果表明:缺钼培养10 d后,烟苗光合色素含量和净光合速率较对照有所降低,胞间二氧化碳浓度、气孔导度和蒸腾速率提高,光系统初始荧光和非光化学猝灭系数提高,光合电子传递速率和最大光化学效率降低,但差异均不显著;烟苗的叶绿体基类片层和基质片层排列松散,淀粉粒数量少。培养20 d时,缺钼和对照烟苗的多数指标差异显著。培养30 d时,除蒸腾速率外,缺钼和对照烟苗的其它指标差异均显著,叶绿体片层结构受损严重,淀粉粒发育差。缺钼胁迫损伤了叶绿体超微结构,抑制了原初光能转化效率,降低了光合能力。且随胁迫时间延长,缺素表现明显。

蚕豆萎蔫病毒2号分离物侵染对蚕豆叶片光合活性和叶绿体超微结构的影响

研究了受蚕豆萎蔫病毒2号(Broadbeanwiltvirus2,BBWV2)中国分离物B935和欧洲分离物PV131侵染的蚕豆(Vicicafaba)叶片光合特性、叶绿素荧光诱导动力学参数和叶绿体超微结构变化。感病蚕豆叶绿素含量减少,叶绿素a/b比逐步降低;光合气体交换参数Pn值和Gs值降低,Ci值升高;叶绿素荧光诱导动力学参数Fv/Fm、Fv'/Fm'、ΦPSII、qP值均有不同程度降低,NPQ值升高;光合器结构遭到不同程度的破坏,B935侵染后叶绿体发育不良,片层结构疏松,PV131侵染后叶绿体肿胀变圆,片层结构疏松瓦解。与B935相比,PV131侵染对以上各参数的变化有更大影响,且对叶绿体的破坏更为严重。实验结果表明BBWV2不同分离物对光系统II(PSII)的抑制作用与光合器受损程度相关。

Pb污染对马蔺生长、体内重金属元素积累以及叶绿体超微结构的影响

通过土壤单因子Pb胁迫盆栽试验和铅锌尾矿污染土壤掺比试验研究了不同土培条件下Pb对马蔺(Iris lacteavarchinensis)生长、体内重金属元素积累以及叶绿体超微结构的影响。结果表明:2种不同土壤Pb胁迫下马蔺株高、根长、叶数以及地上、地下部生物量均随Pb浓度的增加呈先增后降的趋势,其中,土壤单Pb胁迫下,低于500 mg/kg Pb胁迫(T1—T3)均增加了马蔺的株高和根长,仅800mg/kg高Pb浓度处理时马蔺生物量才出现轻微下降(P>0.05);与单一土壤Pb胁迫相比,铅锌尾矿污染土壤掺比试验中铅锌尾矿含量低于一定浓度下对马蔺株高、根长生长同样也具有促进效应,只有100%尾矿污染土壤处理下马蔺地上部和根系生物量下降显著(P<0.05)。马蔺地上部和根系Pb含量均随土壤中Pb浓度和尾矿含量的增加而增加,800mg/kg土壤单Pb胁迫下为340.6、1700.02 mg/kg,100%尾矿污染土壤处理下为126.9、1725 mg/kg。Pb单独胁迫下马蔺地上部Zn含量随Pb含量的增加逐渐下降,Zn和Pb的吸收表现出一定的拮抗效应;而不同掺比污染土壤胁迫下马蔺地上部和根系Zn积累同Pb一样,均随土壤中Pb、Zn浓度的增加而增加,Zn和Pb的吸收表现为一种协同效应。而2种不同土壤Pb胁迫下马蔺对Cu、Cd的吸收均相对较少。研究中,800mg/kg Pb胁迫处理和50%尾砂土壤胁迫处理下马蔺叶片叶绿体双层被膜及内部基粒和类囊体结构与对照相比变化不大。综上表明,马蔺对重金属Pb有较强的耐受性,具备修复Pb污染土壤的潜在能力。