NaHCO3胁迫下硝酸镧对黑麦草幼苗光合机构的保护作用

研究了150 mmol·L^-1NaHCO₃胁迫下,不同浓度硝酸镧对黑麦草幼苗光合作用、叶绿素荧光参数、Mehler反应,以及叶黄素循环的影响.结果表明：低浓度硝酸镧(0.05 mmol·L^-1)叶面喷施处理能显著减小NaHCO₃胁迫下黑麦草叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、气孔限制值(L_s)的下降幅度和胞间CO₂浓度(C_i) 的上升幅度,有效缓解NaHCO₃胁迫对叶片PSⅡ光化学猝灭(q_P)、实际光化学效率(Φ_PSⅡ)、依赖光合碳同化电子传递(ETR_p)和依赖Mehler反应电子传递(ETR_m) 的抑制,增强黑麦草叶片中超氧化物歧化酶、过氧化物酶和抗坏血酸过氧化物酶的活性,提高非光化学能量耗散(NPQ)、叶黄素循环库(V+A+Z)和脱环氧化程度(A+Z)/(V+A+Z),从而减轻NaHCO₃胁迫对光合机构的伤害;但高浓度硝酸镧(0.5 mmol·L^-1)对NaHCO₃胁迫伤害的缓解效果不明显.表明适宜浓度的硝酸镧能够缓解NaHCO₃胁迫下非气孔因素引起的黑麦草叶片光合速率下降以及对光化学效率的抑制,并通过促进Mehler反应直接耗散过剩激发能和激活依赖叶黄素循环的热耗散,保护NaHCO₃胁迫引起的过剩光能对光合机构造成的伤害,而Mehler反应加强所产生的活性氧可被抗氧化酶活性的提高所清除.     

外源NO对NaHCO3胁迫下黑麦草幼苗光合生理响应的调节

采用营养液砂培方法,研究了外源一氧化氮(NO)对100 mmol/L NaHCO3胁迫下黑麦草幼苗叶片叶绿素含量、光合气体交换和叶绿素荧光参数、光能分配及叶黄素循环的影响。结果表明:(1)外施60μmol/L NO供体硝普钠(SNP)显著缓解了NaHCO3胁迫下叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和气孔限制值(Ls)的下降及胞间CO2浓度(Ci)的升高,提高了光系统Ⅱ(PSⅡ)的潜在活性(Fv/Fo)、最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)和光化学猝灭(qP),降低了初始荧光(Fo)和非光化学猝灭(NPQ)。(2)NaHCO3胁迫下,外施SNP显著抑制了天线转换效率(Fv’/Fm’)的下降,降低了光系统间激发能分配的不平衡性(β/α-1)和天线热耗散的比例(D),提高了吸收光能中用于光化学反应的比例(P),而对PSⅡ反应中心的过剩光能(Ex)无明显影响。(3)外施SNP显著降低了NaHCO3胁迫下叶黄素循环库(V+A+Z)下降和叶黄素循环脱环氧化状态(A+Z)/(V+A+Z)上升的幅度。但SNP对NaHCO3胁迫的缓解效应可被NO清除剂血红蛋白(Hb)部分或完全地逆转,SNP的分解产物NaNO2处理对NaHCO3胁迫无明显改善。表明外源NO可能通过提高光化学效率,缓解了碱胁迫引起的光抑制对光合机构的破坏,从而提高黑麦草的光合效率。     

硝酸镧对碱胁迫下黑麦草幼苗生长和光合生理的影响

在150 mmol·L^-1 NaHCO₃胁迫下,研究了不同浓度硝酸镧对黑麦草幼苗生长的影响及其对叶片光合生理响应的调节作用。结果表明,叶面喷施低浓度硝酸镧(0.05 mmol·L^-1)预处理显著减小了碱胁迫下黑麦草幼苗生物量、叶片叶绿素和类胡萝卜素含量、叶绿体希尔反应、光合电子传递、光合磷酸化、Mg²⁺ ATP酶、RuBP羧化酶活性和光合效率的下降幅度,却对光呼吸调节酶乙醇酸氧化酶活性无明显影响。而高浓度硝酸镧(0.5 mmol·L^-1)预处理不仅对碱胁迫没有缓解作用,反而加重了碱胁迫伤害。因此,适宜浓度硝酸镧可以通过改善光合功能从而缓解碱胁迫对黑麦草幼苗生长的抑制作用。     

硝酸镧提高黑麦草种子活力和幼苗生物量的生理效应

研究了不同浓度硝酸镧对黑麦草种子萌发和幼苗生长的影响及其生理生化变化。结果表明,低浓度硝酸镧（1000mg·L^-1）处理能够提高黑麦草种子的活力和萌发种子的淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶活性及IAA、GA和CTK含量;促进幼苗光合速率提高和干物质积累,这可能与硝酸镧提高幼苗叶片叶绿素含量和叶绿体希尔反应活力,促进光合电子传递和磷酸化反应及激活Rubisco羧化活性、PEP羧化酶活性有密切关系,其中以30mg．L^-1浓度处理的效果最佳;高浓度硝酸镧（70-100mg·L-1）处理则降低种子活力和抑制幼苗生长。而10-100mg．L-1硝酸镧对种子的萌发率、ABA含量和Rubisco的加氧活性影响不大。由此可见,低浓度硝酸镧可通过参与萌发和光合过程的调控提高黑麦草种子的活力,促进幼苗生长。     

镧胁迫下外源H2O2对裸燕麦幼苗叶绿素荧光参数和光合碳同化酶活性的影响

稀土污染已成为制约农业发展的一种重要因素,为探讨外源过氧化氢(H_2O_2)缓解裸燕麦镧(La)胁迫伤害的光合生理机制,以‘白燕7号’裸燕麦幼苗为材料,采用砂培方法,研究了5 mmol/L H_2O_2喷施预处理对1.20 mmol/L La~(3+)胁迫下裸燕麦幼苗生长、叶片叶绿素荧光参数和碳同化关键酶活性的影响。结果表明:La胁迫下,H_2O_2预处理的裸燕麦幼苗根长、株高和生长量的降幅及叶片叶黄素循环脱环氧化状态(A+Z)/(V+A+Z)显著下降,PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(Φ_(PSⅡ))、光化学猝灭系数(qP)和吸收光能用于光化学反应的份额(P)显著提高,PSⅡ非光化学猝灭系数(NPQ)、调节性能量耗散Y(NPQ)、非调节性能量耗散Y(NO)、吸收光能用于天线热耗散的份额(D)、PSⅡ反应中心非光化学耗散的份额(E_x)和双光系统间激发能分配不平衡偏离系数(β/α-1)明显降低,同时1, 5-二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)、1, 7-二磷酸景天庚酮糖酯酶(SBPase)和1, 6-二磷酸果糖醛缩酶(FBAase)活性显著提高,但转酮醇酶(TKase)活性无显著变化。表明外源H_2O_2能够通过提高PSⅡ光化学效率和碳同化关键酶活性而非依赖叶黄素循环的热耗散来减轻La胁迫导致的光抑制,从而缓解La胁迫幼苗生长的受抑程度,增强裸燕麦对La胁迫的适应性。     

干旱胁迫对吉首蒲儿根光合机构的影响

为了探讨干旱胁迫对吉首蒲儿根光合机构的影响,通过大棚盆栽实验于7月测量了阴生环境中吉首蒲儿根的叶片相对含水量(RWC)、净光合速率(Pn)等光合作用气体交换参数及初始荧光(F0)等叶绿素荧光参数在土壤自然干旱过程中的变化。结果显示:(1)随着干旱处理时间的延长,吉首蒲儿根叶片相对含水量持续下降;于干旱处理第12天时,叶片相对含水量低于15%,且吉首蒲儿根植株已经死亡。(2)自然干旱处理下,吉首蒲儿根叶片Pn、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)大幅降低,胞间CO2浓度(Ci)增加或与对照接近;非气孔因素是导致其Pn下降的主要原因。(3)停止灌水第9~12天时,吉首蒲儿根叶片PSⅡ的最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光量子效率[Y(Ⅱ)]显著降低,PSⅡ非调节性能量耗散[Y(NO)]显著增加,PSⅡ已损伤严重,叶片吸收的光能逐渐向非光化学途径分配增加。研究表明,在夏秋高温季节,吉首蒲儿根对土壤干旱较为敏感,其PSⅡ受到了一定的伤害,光能分配发生改变,严重影响其光合作用和生长发育,这可能是其分布受到限制的重要原因。     

NaHCO3胁迫下紫杆柽柳一些基因的表达

应用差异显示技术研究了NaHCO3胁迫下紫杆柽柳(Tamarix androssowii)基因的表达.经Northern检测共获得了17个基因片段,BLASTX分析表明,有2个基因与编码F-box类蛋白家族成员的基因同源性较高(F-box蛋白的功能为调节细胞周期转变、转录调控和信号转换,在植物抗逆防御系统中起重要作用);1个基因与翻译起始因子eIF成员有高的同源性(eIF在植物和酵母的抗盐胁迫中起重要作用);2个与分泌型过氧化物酶和过氧化物酶基因同源性高的基因片段;5个与盐碱胁迫密切相关的新基因,它们在胁迫前后差异表达明显.另外7个与已知基因同源性较高或有一定相似性,它们在抗盐碱胁迫中的作用尚待研究.     

低温胁迫对广玉兰幼苗光合及叶绿素荧光特性的影响

以广玉兰幼苗为材料,对其进行0,-4℃、-8℃,-12℃和-16℃ 5个梯度低温处理,研究了广玉兰幼苗的光合作用与叶绿素荧光特性变化.结果表明:随着温度降低,广玉兰幼苗叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(G3)、叶肉细胞间隙CO2浓度(Ci)、叶绿素含量均逐步降低,最大光化学效率(Fv/Fm)、潜在光化学效率(Fv/F0)、最大量子产额(Yield)、光合电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(qp)也均同时下降,而初始荧光(F0)、非光化学猝灭系数(qN)则逐步上升.可见,低温胁迫除导致光合作用的气孔抑制外,还直接损伤光合机构使PSⅡ反应中心失活,引起其光能原初捕捉能力和光能同化率减弱,增加了通过热辐射消耗的光能比例,最终导致广玉兰幼苗光合作用能力减弱.     

应用SSH技术研究NaHCO3胁迫下柽柳基因的表达

以NaHCO3胁迫紫杆柽柳(Tamarix androssowii)cDNA为试验方(tester),正常生长紫杆柽柳cDNA为驱动方(driver),应用SSH技术研究胁迫下柽柳基因的表达。经Northern杂交检测,共获得36个盐胁迫应答基因。Blastx分析表明,它们编码的蛋白与下列蛋白同源：抗氧化酶CAT和PRDX;海藻糖磷酸酶(trehalose phosphatase),该酶与海藻糖合成相关;多种调控蛋白,例如bZIP转录因子、MADS-box蛋白、富含甘氨酸RNA结合蛋白(glycine-rich RNA-binding proteins)、CCCH型锌指蛋白、F-box蛋白等等;早期光诱导蛋白(early light-induced protein),该蛋白可以保护和／或修复由胁迫引起的植物光合元件(photosynthetic apparatus)损伤;半胱氨酸蛋白酶(cysteine proteinase)和VPE(vacuolar processing enzyme),它们在植物细胞的死亡过程中起作用;以及脂质转移蛋白前体(lipid transfer protein precursor)、聚合泛素(polyubiquitin)、查尔酮合成酶、谷胱甘肽转移酶、NADPIDH、盐诱导S12蛋白、OEE1等蛋白。在获得的36个基因中,3个基因编码的蛋白分别与3个推定(putative)的蛋白即HAK2(K^ transporter)、钙结合蛋白和RNA结合蛋白具有同源性;同时,发现6个盐胁迫应答的新序列。上述结果提示柽柳的抗盐性可能不仅是依赖于盐腺的泌盐作用,而是一个多种抗盐途径和多基因协同作用的复杂体系。     

差异显示技术研究NaHCO3 胁迫下星星草基因表达

用差异显示技术研究NaHCO3胁迫下星星草(Puccinellia tenuiflora)基因的表达。经Reverse Northern检测, 获得了7个差异表达的基因片段。其中, 6个为胁迫后诱导表达, 1个为胁迫后抑制表达。序列同源性分析表明, 胁迫诱导表达的6个基因片段中, 1个与钙依赖性蛋白激酶(CDPKs)基因同源性较高,其余5个可能为新序列, 胁迫后抑制表达的基因片段与假定的adaptor蛋白基因同源性较高。本研究为进一步研究星星草的抗盐机理奠定了基础。     

La(NO3)3浸种对镉胁迫下油菜种子萌发及幼苗生长的影响

通过水培实验研究了La(NO3)3浸种对镉胁迫下油菜(Brassicanapus)种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明,当镉浓度≤10mg·L-1时,La(NO3)3浸种(0～50mg·L-1)能提高油菜种子的活力,促进油菜幼苗的生长,并提高脂肪酶的活性和幼苗根细胞有丝分裂指数。其中以10mg·L-1La(NO3)3浸种处理效果最佳,与对照相比,种子活力指数及油菜幼苗各生长指标显著提高,脂肪酶活性增加40.41%～65.09%,幼苗根细胞有丝分裂指数增加62.76%～77.02%。当镉浓度>10mg·L-1时,La(NO3)3浸种对镉胁迫的缓解效用明显减弱,与对照相比,仅脂肪酶活性显著提高,其它指标无明显变化。     

硝酸镧对香蕉幼苗两个抗寒生理指标的影响

在人工气候箱中进行人工模拟寒潮对香蕉的冷害 ,研究硝酸镧对改善香蕉抗寒性的生理作用。结果表明 :香蕉幼苗叶面喷施 0 .2 5～ 0 .2 8mmol/L浓度硝酸镧后 ,可提高香蕉叶片过氧化物酶的活性 44.2 %～61 .5 %及降低相对电导率 1 7.6%～ 2 7.7%。     

水分胁迫下臭柏（Sabina vulgaris Ant.）光合特性和色素组成的季节变化

在室内砾耕栽培条件下,通过培养液中加入PEG(Polyethylene glycol 分子量为6000)以调节溶液渗透势,设置对照、弱水分胁迫和强水分胁迫3种处理 (培养液渗透势分别为0.02,-0.1,-0.34 MPa), 从1997年开始对臭柏进行长期干旱胁迫模拟实验.2003年测定了臭柏叶片光合色素和光合特性的季节变化.结果表明:对照区气孔导度季节变化在5月和9月份形成了典型的双峰曲线.尽管对照区的气孔导度明显高于其他两个处理,但日光合量却低于弱水分胁迫区.3个处理Chl a/b的比值在11月至翌年3月的低温期内均升高,以强水分胁迫区的增幅最大,其它月份该比值在3个处理之间没有显著的差异.3个处理的叶绿素总量(Chl a+b)在生长季的5～9月份均有不同程度的上升,但其中以强水分胁迫区增幅最小.在11月至翌年3月的低温期,各处理均大幅提高叶黄素总量(V+A+Z)和热耗散色素比例(A+Z)/(V+A+Z) (V:紫黄质、A:单环氧玉米黄质、Z:玉米黄质);在5～7月份的生长高峰期,各处理则明显降低了叶黄素总量和热耗散色素比例.这种趋势在强水分胁迫区表现的更为显著.     

鸢尾(Iris L.)叶片取向与其光合特性及光抑制的关系

通过气体交换、叶绿素荧光、反射光谱等方法,研究了鸢尾叶片取向对植株光合特性及光抑制的影响.自然状态下,鸢尾的叶片不同取向影响植株对光能的截获;叶片净光合速率Pn与光合有效辐射PAR呈极显著相关;东西取向叶片的Pn要大于南北取向.南北取向的植株中叶片叶绿素(Chl a和Chl b),类胡萝卜素(Car)含量略高于东西取向.日进程中,各取向的叶片在一天中均没有发生明显的光抑制.相对于东西取向的植株,南北取向植株发生了明显的倾斜;在两种取向的植株中,叶片东侧和南侧的光化学反射指数(PRI)下调幅度较大;PRI的变化量(△PRI)大小依次为:东侧>南侧>西侧>北侧.鸢尾植株取向改变了叶片倾斜角度,两者共同导致光能截获减小;同时,叶片光能利用效率下调和叶黄素循环增强,这可能是不同取向植株均未发生严重光抑制的原因.     

氯化镧对硝酸盐胁迫下黄瓜幼苗光合特性的缓解效应

采用水培方式研究了LaCl₃对140 mmol·L^-1 NO₃-硝酸盐胁迫下黄瓜幼苗光合特性的影响.结果表明: 硝酸盐胁迫显著降低了黄瓜幼苗叶绿素及类胡萝卜素含量,叶片Mg²⁺ ATPase、Ca²⁺ ATPase活性也随之降低;硝酸盐胁迫7 d,黄瓜幼苗叶片光合速率的降低以气孔限制为主,叶片AQY与CE下降,胁迫12 d则以非气孔限制为主.硝酸盐胁迫下,外加LaCl3可以使黄瓜叶片保持较高的Mg²⁺ ATPase、Ca²⁺ ATPase活性及叶绿素和类胡萝卜素含量,尤其是外加低浓度（20 μmol·L^-1）LaCl3显著增加了叶片类胡萝卜素含量;LaCl₃还具有降低气孔关闭、改善叶片气体交换功能,减缓叶片F_v/F_m、Ф_PSII、AQY、CE及q_P的降低幅度等作用,使叶片在盐胁迫下保持较高的光能利用率及CO₂同化能力.20 μmol·L^-1 LaCl₃可以有效缓解硝酸盐对黄瓜幼苗光合作用的影响,而200 μmol·L^-1LaCl₃在胁迫初期对黄瓜幼苗有缓解效果,后期则效果不明显.该结果可为设施土壤的改良提供新的途径.     

End product feedback effects on photosynthetic electron transport

The inhibition of photosynthetic electron transport when starch and sucrose synthesis limit the overall rate of photosynthesis was studied inPhaseolus vulgaris L. andXanthium strumarium L. The starch and sucrose limitation was established by reducing photorespiration by manipulation of the partial pressure of O₂ and CO₂. Chlorophylla fluorescence quenching, the redox state of Photosystem I (estimated by the redox status of NADP-dependent malate dehydrogenase), and the intermediates of the xanthophyll cycle were investigated. Non-photochemical fluorescence quenching increased, NADP-dependent malate dehydrogenase remained at 100% activity, and the amount of violaxanthin decreased when starch and sucrose synthesis limited photosynthesis. In addition, O₂-induced feedback caused a decrease in photochemical quenching. These results are consistent with a downward regulation of photosynthetic electron transport during end product feedback on photosynthesis. When leaves were held in high CO₂ for 4 hours, the efficiency of Photosystem II was reduced when subsequently measured under low light. The results indicate that the quantum efficiency of open Photosystem II centers was reduced by the 4 hour treatment. We interpret the results to indicate that feedback from starch and sucrose synthesis on photosynthetic electron transport stimulates mechanisms for dissipating excess light energy but that these mechanisms do not completely protect leaves from long-term inhibition of photosynthetic electron transport capacity.     

5-氨基乙酰丙酸对NaCl胁迫下番茄幼苗光合特性的影响

为探讨5-氨基乙酰丙酸（ALA）对NaCl胁迫下番茄光合特性的调控作用,以‘金鹏一号’番茄幼苗为试材,研究叶面喷施50 mg·L^-1或根施10 mg·L^-1 ALA对100 mmol·L^-1 NaCl胁迫下番茄幼苗光合及叶绿素荧光参数的影响.结果表明： NaCl胁迫下,番茄幼苗光合气体交换参数（净光合速率P_n、气孔导度g_s、胞间CO₂浓度C_i、蒸腾速率T_r）及叶绿素荧光参数（实际光化学量子产量F_v′/F_m′、F_m′、PSⅡ反应中心实际光化学效率Φ_PSⅡ、表观光合电子传递效率ETR、光化学淬灭q_P、光化学反应Pc）均显著降低,根施或叶施ALA均可以提高NaCl胁迫下番茄叶片的光合能力,但两种处理方式之间存在一定差异.叶面喷施50 mg·L^-1ALA或根施10 mg·L^-1ALA处理均显著提高了番茄叶片P_n、T_r、g_s和C_i,提高了水分利用效率（WUE）,显著增加了NaCl胁迫下叶片的最大净光合速率,减轻了光抑制.根施ALA对叶绿素含量的作用效果较好,而叶施ALA对光合参数的作用效果较好,两处理叶绿素荧光参数差异不显著.叶面喷施或根施ALA可以提高番茄幼苗的耐盐性,其调控作用与促进叶绿素合成与稳定、维持正常气孔开闭、降低气孔限制,进而提高NaCl胁迫下番茄叶片的光合能力和PSⅡ光化学效率有关.
     

Effect of La(NO3)3 on Root Growth and IAA Content of Masson Pine Seedlings

Treated with 0.1 to 1.0 mg/L La(NO3)3 in Hoagland solution, root-pruning masson pine ( Pinus massoniana Lamb. ) seedlings developed the lateral roots 1.75 to 3.75 times more in number than the control. The fresh and dry weight of roots were increased by 33.7 % and 46.4 %. The root length was only in the range of 0.05 to 0.5 mg/L La(NO3)3, had slightly pmmotive effect but when the concentration of La(NO3)3 exceeded more than 1.0 mg/L, the root length of root-pruning masson pine seedling was decreased to 53.3% of the control. The free-lAA content of the lateral root was raised with the increase of La(NO3)3 concentration in cultural solution, while the activity of IAA oxidase was decreased. On the other hand, La (NO3)3 was exerted less pmmotive effect on shoots than on roots.