水土保持植物类芦对土壤酸胁迫的形态生理响应

土壤酸度低是限制一些金属矿山废弃地植被恢复的主要因素之一,类芦可在酸度极低的稀土矿废弃地正常生长,其中可能存在对酸胁迫特殊的形态生理响应机制。因此,采用室内土培盆栽模拟胁迫试验,设计不同强度酸胁迫处理(pH:3.5,4.5,5.0和5.6),测定不同酸胁迫条件下,类芦地上部分和根系生长、生物量、抗氧化酶活性及MDA含量等指标,探讨类芦对土壤酸胁迫的适应策略。结果表明,类芦对土壤酸胁迫有一定的耐性,pH 3.5处理仍能较正常生长;随土壤pH的逐渐增大,类芦地上部分和根系各生长指标整体表现为先增大后减小的变化趋势,弱酸胁迫对类芦根系生长有一定促进作用,pH 4.5处理均达最大值,为类芦最适宜生长的土壤酸度;酸胁迫条件下,类芦可通过加快根直径的生长,增大根系的生物量分配,以适应酸胁迫条件,但酸胁迫对类芦体内抗氧化酶活性具有一定抑制作用。

陌上菅(Carex thunbergii)对淹水弱光胁迫的形态生理响应

为研究陌上菅在淹水弱光条件下的响应机制,在室内模拟的水体中,采用人工遮荫的方法,设置了6个光强梯度,以株高、叶长、生物量、叶绿素a含量、抗氧化相关酶活性和丙二醛含量等为指标,探讨了淹水弱光环境对湿生植物陌上菅(Carex thunbergii)的形态生理影响。研究表明:(1)在持续淹水60d后,相对光强低至0.60%时陌上菅才开始出现死亡迹象,表明陌上菅具有很强的耐涝能力,在相对光强0.60%处理下,陌上菅仍能启动自身的抗性机制,表明相对光强0.60%左右水平可能是陌上菅淹水后受弱光环境胁迫的耐受下限;(2)淹水环境中,陌上菅抵御弱光胁迫的机制包括伸长叶长和株高、改变能量分配方式、提高叶绿素的含量和减缓新陈代谢等;(3)各弱光处理组MDA含量显著高于对照组,出现死亡迹象的处理组MDA含量高达对照组的40.17倍,同时抗氧化物酶活性与MDA含量呈一定的负相关。

扁荚山黧豆对NaCl胁迫的形态和生理响应

为了分析土壤盐渍化对扁荚山黧豆(Lathyrus cicera L.)生长发育的影响及其耐盐的生理机制,利用梯度浓度NaCl对扁荚山黧豆种子的萌发期及幼苗期进行了胁迫处理,统计幼苗形态对NaCl胁迫的响应,检测SOD等抗氧化酶活性及脯氨酸等渗透调节物质含量。结果表明:不同浓度的NaCl均可限制扁荚山黧豆的种子萌发率和幼苗生长,其耐受NaCl的浓度阈值介于100~150 mmol/L之间;APX、POD、PPO和SOD是扁荚山黧豆应对NaCl胁迫的主要抗氧化酶类,使活性氧的积累与清除处于稳态;在100 mmol/L NaCl处理条件下,地上部的脯氨酸可能向根部进行了转运;通过地上部与根部的协同作用,增加扁荚山黧豆的盐耐受性。POD、SOD等抗氧化酶活性和脯氨酸、MDA含量等7个生理指标之间呈显著相关性,共同响应NaCl胁迫并维持了扁荚山黧豆的正常生长。

镉胁迫对不同马铃薯品种形态和生理特性的影响及评价

以青薯9号(QS 9)、威芋7号(WY 7)、云薯505(YS 505)、毕薯2号(BS 2)、LZ川(LZC)和云薯801(YS 801)等6个马铃薯品种为试验材料,进行镉(Cd)胁迫处理,探讨Cd胁迫对不同马铃薯品种形态及生理特性的影响,并利用隶属函数值法对6个品种耐镉性进行综合评价。结果表明,Cd胁迫对6个马铃薯品种的株高和最大节间距指标影响最显著,在Cd胁迫45 d时6个马铃薯品种的株高及最大节间距指标均显著下降,但WY 7的降幅最低。Cd胁迫也引起了不同马铃薯品种中MDA的积累,其中BS 2的MDA积累增幅最大,达40%。另外,WY 7的叶绿素(Chl)含量降幅在所有测定品种中最低,为33.9%。抗氧化酶(AOEs)活测定结果表明,Cd胁迫显著提高了WY 7和YS 801中AOEs活性,但对YS 505的POD活性和BS 2的PAL活性变化影响较小。光合相关指标测定表明,Cd胁迫后马铃薯6个品种中,WY 7的净光合速率(Pn)降幅最小,为36%,而QS 9和BS 2的Pn降幅最大,均为54%。通过模糊隶属函数值法综合评价该6个品种耐镉性,强弱依次为WY 7>YS 801>LZC>YS 505>QS 9>BS 2。

青檀扦插苗对不同氮素水平的形态、光合生理响应和转录组分析

【目的】研究不同氮素水平下青檀(Pteroceltis tatarinowii)形态和光合生理变化,筛选氮素响应基因,为后期深入开展氮素响应分子机理研究提供参考。【方法】选取0、2、50 mmol/L NH_(4)NO_(3)的Hocking’s营养液分别作为缺氮(N_(0))、中氮(N_(2))、高氮(N_(50))处理条件对青檀扦插苗进行盆栽控制试验,28 d时进行形态和光合生理指标测定。对不同氮素水平处理后的青檀混合样本进行3代全长转录组测序,测序结果为2代转录组测序提供参考,通过生物信息学分析筛选不同氮素水平响应的差异表达基因并进行KEGG通路富集分析,利用荧光定量PCR技术对富集基因进行根和叶片中的表达分析。【结果】氮素处理第28天时青檀的株高、地径、叶片数量、叶面积、比叶面积、叶片生物量、茎生物量,以及根系、叶片与茎氮含量随着氮素处理浓度提高而提高,总根长、总根表面积、总根体积、比根长、根冠比、根系生物量随着氮素浓度提高而降低。高氮素处理明显提高了叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量,增强了净光合速率和气孔导度。不同氮素水平的转录组测序的差异表达基因中76个基因随着氮素水平提高稳定上调表达,32个基因随着氮素水平提高稳定下调表达。对这108个基因进行KEGG通路富集分析发现排在前两位的分别是光合作用和氮代谢通路,光合作用通路富集的基因是OEE2、OEE3、PSBR、PSB27、PSAF和PSAK,氮代谢通路富集的基因是2个NR和1个NiR基因。表达分析结果显示这9个基因在根和叶片中具有相似的表达模式,缺氮处理中表达量最低,高氮处理中表达量最高;光合作用通路的6个基因在每一种氮素浓度处理时在叶中的表达量均高于在根中的。【结论】随着氮素浓度的提高,光合作用通路基因表达上调,促进了光合作用,硝酸还原酶基因和亚硝酸还原酶基因表达上调,提高了硝酸根的同化效率,最终造成青檀地上部生长得到加强,根系生长受到抑制。在没有参考基因组的情况下,为探讨青檀氮素响应分子机理、发掘关键候选基因提供了有力依据。

盐胁迫下藜的形态结构与生理响应

本文采用石蜡切片、扫描电镜和体视显微镜对藜进行了形态结构观察和多种生理指标检测,研究在盐胁迫下藜的结构和生理变化。结果表明:在花期,藜的株高和茎粗显著降低,叶未产生明显肉质化。高盐(300mmol.L-1)胁迫下,叶维管束的导管数量及形成层层数增加,茎的维管束密度增加,根木质化程度增强,大导管密度显著降低。叶下表面的盐囊泡较上表面多,叶和茎细胞中均含有簇状结晶。随着盐浓度的升高,叶片中含水量降低,相对电导率升高,丙二醛(MDA)含量无显著变化,叶绿素含量在苗后期先升高后降低,在花期,其含量随盐浓度升高而降低。300mmol.L-1盐胁迫下,苗后期的可溶性糖、脯氨酸及甜菜碱含量显著增加;至花期,脯氨酸及甜菜碱含量显著高于对照。以上结果初步显示,高浓度盐胁迫对花期的藜形态结构及部分生理指标均比苗期产生显著影响,但300mmol.L-1盐胁迫下藜仍能完成其生活史。