锰胁迫对降香黄檀幼苗光合作用及生理特征的影响

测定不同锰胁迫处理下降香黄檀幼苗的光合作用气体交换参数和生理指标,以探讨其适应机理。结果表明,锰浓度越高,降香黄檀幼苗株高、冠幅直径和SPAD均呈先升高后下降的趋势,但差异不显著。降香黄檀幼苗光合作用速率(Pn)降低的主要影响机制是非气孔限制作用。幼苗根部对锰胁迫的反应最敏感,其丙二醛(MDA)含量最高。当锰浓度为2.0 mg/kg时,幼苗株高、冠幅直径、SPAD及Pn均最高。锰浓度达到50.0 mg/kg时,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性明显降低。

锰胁迫和性别竞争交互处理下沙棘雌雄幼苗生理响应特征

沙棘(Hippophae rhamnoides)是重要的雌雄异株人工林防护树种,但对其环境胁迫的性别响应差异研究不足,性别竞争与胁迫因子的交互效应响应特征尚不清楚。为了探讨锰胁迫和性别竞争交互处理下沙棘雌雄植株的生理响应特征和耐受能力,旨在为沙棘修复土壤重金属污染提供实践指导,该文研究了锰胁迫(4000 mg·kg^(-1))和3种不同性别组合模式(雌雄、雌雌、雄雄)处理下沙棘的生理响应,分别测定雌雄沙棘叶片中叶绿素、过氧化物酶(peroxidase,POD)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)、总酚(total phenols,TP)、游离脯氨酸(free proline,Pro)、可溶性糖(soluble sugar,SS)、甜菜碱(glycine betaine,GB)以及锰含量。结果表明:(1)锰胁迫下,在所有竞争组合中,性间竞争的雄株(M/FM)SOD活性最高,而MDA含量与对照相比未有明显升高,表明雄株的抗氧化能力更好,膜氧化损伤程度更小。(2)锰胁迫时M/FM积累了更多的游离脯氨酸,表现出更好的渗透调节能力和耐受能力。(3)交互效应分析显示性别互作和锰胁迫交互处理显著影响了沙棘雌雄叶片的光合色素、抗氧化酶活性和渗透调节能力;主成分分析显示SOD、POD、MDA、叶绿素b(chlorophyll b,Chlb)、SS、Pro可作为重要的生理响应指示参数。该研究结果对于利用沙棘修复土壤重金属污染可提供一定的参考。

苗期水稻和小麦对缺锰胁迫的响应差异及机理

为探究水稻和小麦响应缺锰的差异及其机理,采用水培试验比较了苗期水稻和小麦在缺锰和加锰处理条件下的生长及植株各部位的元素含量和分配情况,并采用绝对定量法比较了小麦和水稻根中锰转运基因的表达水平。结果表明:与供锰充足的植株相比,缺锰21 d严重抑制水稻生长,而小麦生长不受影响;在缺锰条件下,小麦体内锰从根到地上部的转运率比供锰充足时提高了16.4%;相反,水稻体内锰从根到地上部的转运率降低了7.5%;苗期小麦根中TaNRAMP2的绝对表达量是水稻OsNRAMP2的3.8倍~5.1倍。综上可见,小麦比水稻更耐缺锰胁迫,这可能与NRAMP2在小麦中的高表达有关。

锰胁迫下小白菜幼苗渗透调节物质的动态变化

通过水培试验法研究锰胁迫下小白菜幼苗叶片内可溶性糖、可溶性蛋白质、游离脯氨酸等渗透调节物质含量的动态变化。结果显示,随着锰胁迫浓度的升高,小白菜可溶性糖含量先上升,然后慢慢趋于平稳;可溶性蛋白含量呈不断下降的趋势;游离脯氨酸含量呈先升高后下降的趋势。综合分析表明,在一定范围内,小白菜可通过主动调节可溶性蛋白质、可溶性糖、游离脯氨酸等物质含量来适应锰胁迫引发的渗透失衡,以减轻重金属的毒害作用。

锰胁迫对垂序商陆叶片形态结构及叶绿体超微结构的影响

以超富集植物垂序商陆为实验材料,通过温室水培实验,研究不同锰处理条件下垂序商陆叶片受害症状、叶片形态结构和叶绿体超微结构的变化。当生长介质中锰供应水平为1 000μmol/L时,垂序商陆生长良好,叶片未表现出受害症状,其形态结构和超微结构也没有明显的变化;当锰供应水平为5 000μmol/L时,叶片开始出现褪绿现象,叶肉细胞排列疏松,栅栏组织细胞膨胀,叶绿体数量减少,外膜部分解体,类囊体膨胀,基质片层扭曲,淀粉粒颗粒变小;当锰供应水平为12 000μmol/L时,叶片发生大量的褪绿现象,伤害率高达87.33%,并且伤害率随着锰胁迫时间的延长明显升高,叶肉细胞发生扭曲变形,叶绿体皱缩,外膜解体,类囊体空泡化加剧,基质片层严重扭曲,基粒排列紊乱甚至模糊成絮状,嗜锇颗粒增多。尽管在高锰浓度胁迫条件下植物叶肉细胞及叶绿体超微结构出现一定程度的毒害特征,但垂序商陆仍能完成部分功能,维持其个体的生长,这进一步表明超富集植物垂序商陆具有极强的锰耐性。

锰胁迫对垂序商陆光合特性及叶绿素荧光参数的影响

垂序商陆(Phytolacca americana L.)是我国首次发现的锰超富集植物。通过温室营养液培养实验,研究垂序商陆锰耐性与光合特性及叶绿素荧光参数的关系。结果表明,随着生长介质中锰浓度的升高,垂序商陆叶片的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量下降,净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)呈下降趋势,而胞间CO2浓度(Ci)却逐渐升高;叶绿素a/b值和蒸腾速率(Tr)在1 000μmol.L-1锰供应水平时达到最大值;叶片PSⅡ的最大量子产量(Fv/Fm)、PSⅡ有效光化学量子产量(EQY)和光合电子传递速率(ETR)呈下降趋势,而光化学淬灭系数(qP)和光合有效辐射(PAR)高于239μmol photons.m-.2s-1下的非光化学淬灭系数(NPQ)在5 000μmol.L-1锰供应水平时达到最大值。因此,垂序商陆在锰胁迫下可能具有一定的光合保护机制。

采用FTIR法研究酸模叶蓼对锰胁迫生理响应的影响

采用准确度好和分辨率高、简便快捷的傅里叶变换红外光谱法(FTIR)研究在不同锰浓度(0.005,0.2,0.5,2.0和10.0 mmol.L-1时酸模叶蓼根、茎和叶化学组分的变化。研究结果表明:茎组织在3 420 cm-1和2 920 cm-1处峰高先上升后下降,表明糖类和氨基酸等有机物在锰浓度较低时往往作为渗透性调节物质出现,当锰浓度升高时增强其耐锰性,但其合成和运输受限,含量逐渐下降;根和叶组组织分别在2 920 cm?1和1 630 cm-1处表现为酸模叶蓼分泌有机酸不断螯合锰,造成羧酸O—H减少;随着锰浓度的升高,其羧酸螯合力变弱;叶组织在1 630 cm-1处的显著吸收峰可能与酸模叶蓼叶中氨基酸、多肽和蛋白质类物质含量增大有关;酸模叶蓼根、茎、叶在1 060 cm-1处最高浓度下峰值的变化,主要表现为膜脂过氧化,这可能与酸模叶蓼的锰耐性有关。因此,利用FTIR研究植物化学组分的变化有助于探讨植物的重金属耐性机理。

锰胁迫对苍耳种子萌发及幼苗生理生化特性的影响

为探明苍耳对锰胁迫适应的生理生化机制,以苍耳种子为试验材料,采用培养皿滤纸法,研究了不同浓度锰(0,1000,5000,10000,15000和20000μmol/L)胁迫对苍耳种子萌发、幼苗生长及生理生化特性的影响。结果表明:1)1000~5000μmol/L锰胁迫显著提高了苍耳种子的萌发率,增加了幼苗的芽长和根系活力;当浓度>5000μmol/L时,发芽势、发芽指数、活力指数以及根长、鲜重、干重、根冠比均显著降低;2)随着锰浓度的升高,苍耳幼苗叶片中可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、愈创木酚过氧化物酶(GPX)、过氧化氢酶(CAT)活性均呈现先增加后下降的变化趋势;3)苍耳幼苗体内活性氧和膜脂过氧化物含量随着锰浓度的升高显著增加,超氧阴离子自由基(O2·-)产生速率、羟自由基(OH·)浓度、H2O2和MDA含量分别增加了154.69%、47.29%、100.09%和200.96%。研究结果显示,苍耳对锰胁迫具有较强的耐性,可作为锰矿废弃地修复的备选植物。

锰胁迫对杠板归细胞超微结构的影响

锰是植物生长必需的微量元素,然而锰含量过高将影响酶活性、造成植物毒害,不同植物的锰耐性差异很大。杠板归(Polygonum perfoliatum L.)是一种生长在锰尾矿废弃地的耐性植物。通过温室培养,应用透射电子显微镜-能谱联用仪研究不同锰处理条件下(5,1000,10 000μmol/L)杠板归根、茎和叶细胞超微结构的变化和锰在叶细胞内可能的存在形式,结果表明:(1)生长介质锰含量为5μmol/L时,杠板归细胞超微结构未见异常;即使锰处理浓度为1000μmol/L时,杠板归根、茎和叶细胞结构依然完整,细胞器清晰可见,未见明显损伤;(2)当锰处理浓度为10000μmol/L时,杠板归细胞器未见缺失现象,但根细胞内线粒体数量减少,茎细胞叶绿体开始受损,叶细胞叶绿体膜结构出现破损,基粒片层结构减少,嗜锇颗粒数量明显减少;(3)与对照相比,1000μmol/L或10000μmol/L锰处理30 d,植物细胞内出现黑色团聚物。10000μmol/L锰处理条件下,杠板归叶细胞内和细胞间隙出现类似针状物质,这可能是杠板归体内锰积累和分布的形态之一。研究成果有助于阐明植物的锰耐性机制,为锰耐性植物筛选和废弃锰尾矿库生态重建提供科学参考。

锰胁迫对青葙生长及叶绿素荧光特性的影响

通过温室水培实验,研究在不同锰质量浓度(2.5、50、100、150、200、300 mg·L-1)胁迫下青葙(Celosia argentea Linn.)的叶绿素含量、叶绿素荧光参数的变化,及对其生长的影响,探究青葙对锰毒的耐性。结果表明,随着Mn2+质量浓度的升高,青葙叶片的叶绿素含量和叶绿素荧光参数值都出现不同程度下降。当Mn处理浓度大于50 mg·L-1时,叶绿素a、叶绿素b含量和总叶绿素含量显著下降,但在Mn质量浓度为100-300 mg·L-1的范围内,叶绿素b含量变化不明显(p>0.05)。青葙的最大光化学量子产量(Fv/Fm)、最大荧光产量(Fm)、最小荧光产量(Fo)、光合量子产量(EQY)、表观光合电子传递速率(ETR)、光合化学淬灭系数(qP)均随Mn2+质量浓度的增加显著降低,说明锰胁迫抑制了青葙的电子传递过程。但在150、200、300 mg·L-1质量浓度锰处理下ETR、EQY、qP下降趋势变缓,且ETR、EQY不存在显著差异。青葙株高与ETR、EQY的变化规律基本相似,根长则与对照组相比下降不显著,到300 mg·L-1才出现明显降低。试验结果证明青葙对锰毒具有耐性。

锰胁迫对紫花苜蓿生理和生长特性的影响

为探讨重金属锰离子胁迫对两个紫花苜蓿品种WL525和WL440生理生态方面的影响,在温室可控环境下,采用盆栽试验进行锰胁迫处理,并分别测量其株高、生物量、根冠比、养分含量、酶活性和丙二醛含量。结果表明:随着锰离子胁迫程度增大,紫花苜蓿的株高生长速率、地上和地下生物量先升高后下降,根冠比在浓度为300mg/L时最大,根系受到明显抑制;苜蓿粗蛋白质含量在10mg/L处理下最高,ADF和NDF含量在300mg/L浓度下最低;酶活性随胁迫程度表现出先上升后下降的趋势,MDA含量则呈现上升的趋势。

锰胁迫对甘蓝型油菜Brassica napus L.种子活力和幼苗抗氧化系统的影响

用不同质量分数的锰溶液(0.2%,0.4%,0.8%和1.2%Mn2+)处理甘蓝型胜利油菜Brassica napuscv.Shengli,研究锰对其种子活力、幼苗细胞膜透性、脂质过氧化及抗氧化剂的影响.结果表明:锰胁迫降低了种子活力、幼苗抗坏血酸(Vc)质量分数、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性,破坏了细胞膜的完整性,并使丙二醛(MDA)质量分数、脯氨酸(Pro)质量分数和过氧化物酶(POD)活性增加.

锰胁迫对大豆氮素积累的影响

采用15N示踪技术与沙培相结合的方法,以最适锰浓度为对照,设置锰缺乏(分别为对照浓度的1/25和1/5作为重度和轻度锰缺乏处理)和锰过量(分别为对照浓度的5倍和25倍作为轻度和重度锰过量处理)4个锰胁迫处理,研究了锰胁迫对大豆氮素积累的影响。结果表明:与对照相比,锰胁迫并未明显影响生育前期大豆植株氮素积累,但对中后期氮素积累起显著抑制作用(P<0.01),并且抑制作用随胁迫程度的加深而加重;锰胁迫对苗期(V4)肥料氮的积累无影响,但对其他生育时期肥料氮的积累均表现出不同程度的抑制作用;在整个生育期间,锰胁迫显著抑制了根瘤固氮的积累,大幅度减少了鼓粒期间根瘤固氮的积累;锰胁迫不仅显著减少了成熟期(R8)大豆营养器官和子粒中肥料氮、根瘤固氮、总氮的积累,还在一定程度上增加了营养器官中肥料氮、根瘤固氮、总氮的积累比例,子粒则相应减小。综合分析表明,锰胁迫对大豆肥料氮、根瘤固氮、以及总氮的积累均有抑制作用,抑制效果在大豆生育中后期表现明显,并且锰胁迫改变了成熟期大豆营养器官和子粒中肥料氮、根瘤固氮和总氮的积累比例。本试验所得结果丰富了锰胁迫与大豆氮素营养的相关研究内容,并为进一步的机理研究奠定了基础。

铁锰胁迫对胭脂草部分逆境生理指标的影响

采用溶液培养法研究了Fe2+、Mn2+胁迫对胭脂草的生长和生理特性的影响.结果表明:胭脂草在Fe2+、Mn2+污染环境中,易受Fe2+毒害,而对Mn2+具有高抗性.Fe2+毒害临界浓度为0.5 mmol.L-1,毒害耐受浓度≤1.25 mmol.L-1;Mn2+毒害临界浓度为4 mmol.L-1,毒害耐受浓度≤8 mmol.L-1.实验结果为景观植物胭脂草用于城市生态环境铁锰污染的植物修复提供依据.

锰胁迫对3种花卉植物生理抗性的影响

[目的]为花卉植物应用于锰污染土壤修复提供科学依据。[方法]采用盆栽试验,研究锰胁迫对紫茉莉、金盏菊、万寿菊生理抗性的影响。[结果]随着锰离子浓度的升高,3种花卉植物叶片叶绿素含量均呈先上升后下降的趋势,丙二醛、脯氨酸的含量均呈升高的趋势。锰处理紫茉莉、金盏菊、万寿菊叶片叶绿素含量分别比不添加锰处理的下降36.00%、5.29%、10.50%。3种花卉植物细胞膜系统所受伤害程度的大小顺序为万寿菊>紫茉莉>金盏菊。锰胁迫时金盏菊脯氨酸含量的变化最大,锰离子最高和最低浓度胁迫下脯氨酸含量相差近25倍。[结论]金盏菊对锰胁迫的耐受能力高于紫茉莉和万寿菊。

油茶幼苗根和叶对早期锰胁迫生理响应特征比较

为了解油茶幼苗对锰胁迫的生理响应规律及其不同器官对锰胁迫的响应差异,在水培条件下,将培养液中锰离子浓度提高至6 mmol/L形成锰胁迫,就油茶幼苗根和叶在锰胁迫早期（持续20天）的生理响应特征进行分析与比较。结果发现,锰胁迫第15天后,少数叶片的尖端和边缘出现了褐斑;与对照组相比,处理组幼苗叶与根中的MDA含量、SOD与POD酶活性均发生了显著的变化,且随着处理天数的增加,根和叶的MDA含量、SOD与POD活性均呈增加或增强趋势,但在不同器官中测定的各生理指标值存在差异,如MDA含量叶〉根,SOD活性叶〉根,而POD活性根〉叶;锰胁迫的最初阶段（第0-5天）,SOD活性的变化程度显著大于其他两项生理指标。实验结果说明,在锰胁迫初期,油茶幼苗各生理指标协同响应以应对外界环境的变化,但不同器官所受锰胁迫的毒害程度不同,抗逆境的主导酶以及酶响应的速度都有差异。

柠檬酸对锰胁迫下大豆幼苗生长特性的影响

以大豆黑农46为材料,研究了外源柠檬酸对锰胁迫下大豆幼苗生长特性的影响。结果表明,随着锰胁迫加强,未施用柠檬酸处理(处理前)大豆幼苗根冠比总体上升,施用柠檬酸处理(200μmol/L)根冠比总体下降。与处理前相比,处理后的叶绿素含量、脯氨酸含量、电导率总体下降,可溶性糖含量先上升后下降,叶绿素a/b变化不规律。结果表明,柠檬酸对缓解锰胁迫有一定作用。

锰胁迫对大豆氮素吸收利用的影响

采用砂培与同位素标记的方法,以最适锰浓度为对照,设置重度锰缺乏（对照浓度的1/25,S1表示）、中度锰缺乏（对照浓度的1/5,S2表示）、中度锰过量（对照浓度的5倍,S3表示）、重度锰过量（对照浓度的25倍,S4表示）4个不同锰胁迫处理,研究了锰胁迫对大豆矿质氮积累的影响。结果表明：不同锰胁迫处理对除苗期外其他时期大豆叶片硝酸还原酶（NR）起显著抑制作用,减小幅度范围15.26%～53.10%,并且抑制作用随胁迫程度的加深而加重;不同锰胁迫处理降低了苗期和成熟期叶、茎、根和成熟期荚果中硝态氮含量,而对其他时期则存在一定促进作用;不同锰胁迫处理降低了苗期至鼓粒期大豆各营养器官和成熟期根中氮素含量,而增加了成熟期叶和茎中氮素含量;锰胁迫处理对结荚期和鼓粒期荚果氮素含量无影响,但显著降低了成熟期荚果氮素含量;不同锰胁迫处理均对苗期和成熟期叶部矿质氮积累无影响,但显著抑制了盛花期至鼓粒期矿质氮积累,S4处理减小幅度最大,为37.34%;不同锰胁迫处理未影响苗期和盛花期茎、根部矿质氮的积累,但显著抑制了结荚期至成熟期的积累;锰胁迫显著抑制了荚果和全株矿质氮的积累,成熟期S1、S2、S3和S4处理荚果和全株矿质氮积累量分别较对照减少了40.93%、22.85%、26.83%和42.15%,以及34.27%、18.38%、22.05%和34.19%。综合分析表明,锰缺乏和锰过量胁迫均明显影响大豆矿质氮的同化和积累,抑制作用随胁迫程度的加深而加重。

锰胁迫对紫花苜蓿幼苗碳、氮代谢的影响

采用沙培法,以常规锰浓度为对照,研究不同锰营养状况对苜蓿早期光合碳同化与氮代谢的影响,结果表明:锰素缺乏(T1处理:5%CK;T2处理:20%CK),苜蓿叶片1,5-二磷酸核酮糖羧化酶积累量减少,光合色素含量下降,硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性降低。锰重度过量(T4处理:20倍CK),苜蓿幼苗碳氮代谢运转受阻,可溶性蛋白、氨基酸总量和羧肽酶活性大幅下降。5倍常规浓度的中度锰过量处理,则促进了碳素同化、氨基酸的合成和可溶性蛋白的积累。综合分析表明,中度锰过量有助于苜蓿苗期的光合碳同化和蛋白质代谢。

三色堇对土壤锰胁迫的生理响应

为研究城市土壤中锰(Mn)胁迫对城市园林花卉植物的影响,采用盆栽试验的方法,研究了土壤Mn胁迫对三色堇叶片生理特性的影响。结果表明:与对照相比,Mn胁迫处理使三色堇叶片的叶绿素含量降低,质膜透性增大,丙二醛(MDA)含量上升;在土壤Mn浓度低于0.6%时三色堇可以适应胁迫,而高浓度Mn胁迫(浓度高于0.6%)则会干扰其正常的生理代谢活动。