环境因子对C_3植物光呼吸生态学效应研究进展

光呼吸是C3植物体内重要的代谢过程。本文阐述了人类经济发展的同时对自然环境所产生的种种影响后果,包括CO2浓度升高、紫外辐射增加、温度变化、强光等环境因子对植物光呼吸所产生的影响,如直接或间接导致植物光呼吸速率的变化,进而在植物生理和生态上产生相关的效应。C3植物在受到环境胁迫时,可以通过光呼吸协调代谢功能,在一定程度上发挥规避环境、尤其是极端环境胁迫的效应。因此,可通过调节C3植物的光呼吸规避环境胁迫,这为光呼吸研究在环境生态学领域的拓展指出新的方向。

环境微生物基因组学的生态学管窥

自然界约99%的微生物不能通过传统的分离筛选途径进行培养(即未培养微生物),为获得新的基因资源,更全面地认识微生物多样性和微生物在自然环境和生物圈中的重要作用,近年来随着分子生物学的快速发展及其在微生物研究中的广泛运用,以环境中未培养微生物为研究对象的新兴学科——环境微生物基因组学成为国内外学者的研究热点。本文介绍了环境微生物基因组学的分析研究策略及生态作用:从环境样品中直接提取所有微生物的总DNA,采用适宜的载体克隆到宿主细胞中构建宏基因组文库,再筛选新的活性物质或基因;从生态学角度分析微生物不可培养的原因,可利用环境微生物基因组技术进行土壤污染修复、畜禽养殖除臭、鉴定新物种以及确定特定生态环境体系中未培养微生物种群与群落的结构组成及物种的进化模式。

La(Ⅲ)对UV-B辐射胁迫下大豆幼苗类黄酮清除自由基影响

为了解黄酮类化合物抗氧化构效关系,进一步论证La(Ⅲ)能经代谢调控减轻胁迫伤害。以大豆幼苗为材料,采用水培实验的方法研究了胁迫后期(5d),La(Ⅲ)对UV-B辐射胁迫下大豆幼苗类黄酮含量和类黄酮清除活性氧自由基(O2-;.OH)能力的影响,同时比较了一定浓度下不同类黄酮化合物清除自由基的能力。结果表明,类黄酮含量T1组较CK增加4.82%,T2组较CK降低1.65%;La(Ⅲ)+T1组较CK增加5.15%,La(Ⅲ)+T2组较CK降低1.63%,UV-B辐射胁迫对大豆幼苗类黄酮含量有低强度促进高强度抑致的效应;La,UV-B,La(Ⅲ)+UV-B处理组羟基自由基清除率较CK,增幅分别为La(Ⅲ)(3.02%),La(Ⅲ)+T2(2.55%)>T2(-3.68%),La(Ⅲ)+T1(2.36%)>T1(1.13%)。La(Ⅲ),UV-B,La(Ⅲ)+UV-B组超氧基清除率较CK,增幅为La(Ⅲ)(3.16%),La(Ⅲ)+T2(39.02%)>T2(31.40%),La(Ⅲ)+T1(13.95%)>T1(5.58%),La(Ⅲ)可在一定程度上提高大豆幼苗类黄酮含量,增加类黄酮清除自由基能力,减轻UV-B辐射对大豆幼苗伤害。类黄酮清除自由基能力与其组成和构效相关;3种类黄酮清除自由基的能力是槲皮素>桑色素>芦丁。

大豆种子萌发对镉与模拟酸雨胁迫的响应

为了解土壤中镉(Cd)与酸雨对作物种子萌发的环境生物学效应,采用种子常规萌发试验研究了不同浓度的Cd^(2+)溶液与模拟酸雨复合污染对大豆种子萌发过程中发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数变化的影响。结果表明,Cd^(2+)对大豆种子萌发的毒害作用比酸雨明显,是构成复合污染的主要因素。Cd^(2+)和酸雨复合污染对大豆种子发芽率和发芽势有显著的正交互作用效应,即存在协同作用。Cd^(2+)与酸雨复合污染对大豆种子发芽指数和活力指数都有影响,但不表现出显著的交互作用效应,表明复合污染对这两项指标是两种污染物单因素效应的简单叠加。综合考虑,Cd^(2+)与酸雨复合污染对大豆种子萌发表现出明显的协同作用。

大豆种子萌发对镉胁迫响应的观察

为了解土壤中镉(Cd2+)对作物种子萌发的影响,揭示Cd2+对作物生产的伤害机理,采用水培法研究了不同浓度的Cd2+溶液对大豆种子萌发过程中发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数变化的影响。结果表明:当Cd2+溶液浓度为3 mg.L-1时,发芽率受Cd2+溶液浓度的影响不大,发芽指数与活力指数都高于对照。随着Cd2+溶液浓度的升高,发芽率、发芽指数、活力指数均逐渐降低,抑制效应逐渐增强;种子的发芽势则显著降低,抑制作用显著增强,说明低浓度Cd2+对大豆种子萌发具有促进作用,而高浓度的Cd2+则具有抑制作用。

UV-B胁迫对大豆幼苗光呼吸的影响

紫外辐射对农作物的生态效应是影响农业生产的重要问题。为研究紫外辐射对农作物光呼吸的影响，在温室模拟增强紫外辐射UV—B（280—320nm）环境下，以大豆（Glycine max）为材料，用溶液培养试验法研究UV—B胁迫对大豆幼苗光呼吸速率（Pr），光合速率（Pn），乙醇酸氧化酶（GO）和谷胺酰胺合成酶（GS）的影响。结果表明：在UV—B胁迫下，光呼吸关键酶GO和GS活性显著提高，大豆幼苗的Pr显著提高，Pn显著降低，光呼吸关键酶GO和GS活性的显著提高导致了Pr的显著提高。T1和T2组Pr与Pn的动态变化表明，UV—B辐射与Pr、Pn间存在明显的剂量效应。因此，UV—B胁迫可以通过对光呼吸关键酶的影响调控光呼吸速率的变化。

镧对酸雨胁迫下水稻萌发种子CAT的影响

以水稻(宁粳1号)为试材,以萌发种子过氧化氢酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)和H2O2含量为测定指标,研究镧对水稻种子受酸雨胁迫的缓解作用.研究结果表明,1mg.l-1的LaCl3溶液浸种处理后,水稻种子受酸雨伤害作用有所缓解,种子MDA含量和H2O2含量La(Ⅲ)组低于CK,CAT活性La(Ⅲ)>CK,表明La(Ⅲ)提高了CAT活性,加强了清除活性氧自由基的能力,使MDA含量和H2O2含量降低;同时,MDA含量和H2O2含量pH2.5>La(Ⅲ)+pH2.5>pH4.0>La(Ⅲ)+pH4.0>CK,表明酸雨胁迫使种子内部活性氧积累增加,过氧化程度加重.La(Ⅲ)处理有效缓解了其过氧化程度和活性氧的积累,且CAT活性La(Ⅲ)+pH4.0>pH4.0>La(Ⅲ)+pH2.5>pH2.5,表明酸雨胁迫使CAT活性应激升高,但高强度酸雨因其强度过大,使得酶活性下降或部分失活,La(Ⅲ)处理后缓解酶活的下降,提高酸雨胁迫下CAT活性,从而提高对H2O2的代谢能力,最终减轻种子膜脂过氧化程度,缓解酸雨对种子伤害.