强光下植物的光保护机制

生长在特殊环境条件下（如低温和强辐射）的植物经常会遭受光氧化胁迫。植物通过一系列光保护机制来抵御光氧化伤害，这些机制反映了植物在生理和生化以及形态结构等方面对强光环境的适应性。本文对近年来有关强光下植物适应性的研究现状进行了综述，总结了植物光保护和避免光抑制的相关机制，认为植物的各种防御机制的协同作用是抵御高光强下光氧化和光胁迫的有效途径。     

干旱胁迫对大豆生理生化影响的研究进展

大豆是我国重要的粮食作物之一,大豆抗旱机理的研究对于干旱半干旱地区大豆生产有着重大的意义.从光合作用、渗透平衡系统、保护酶活性及膜脂过氧化、植物内源激素等方面入手,综述了干旱胁迫对大豆生理生化方面影响.     

干旱胁迫对几种楸树苗木叶片荧光特性的影响

在模拟干旱胁迫条件下,对4种不同类型楸树叶片的叶绿素荧光动力学参数进行了研究,结果表明,干旱胁迫对楸树叶片的叶绿素荧光参数存在显著影响。随着干旱胁迫的加剧,PSⅡ最大光化学量子效率(Fv′/Fm′)、光化学猝灭系数(qP)呈现"降低—增加—降低"的规律;原初光能转化效率(Fv/Fm)在干旱胁迫初期降低,之后升高,再降低。说明胁迫初期楸树发生光抑制,逆境适应调整后,PSⅡ反应中心开放增加,减少了光抑制,后期干旱胁迫加剧,光抑制增大。Fv/Fo、NPQ、ETR、ΦPSⅡ等指标在胁迫初期升高,后期降低,说明经受适度的干旱胁迫,植株可作出一系列适应性调节,体现出自身的保护机制。4种不同类型楸树对干旱胁迫逆境的适应能力不同,Fv/Fm反映其光抑制的大小,按其变化可得出抗旱性从大到小依次为南阳楸、金丝楸、圆基长果楸、楸树。     

丙酮酸转运体AtMPC3介导植物干旱胁迫响应机理研究

在干旱胁迫下,植物通过自身复杂而有效的应对机制减少水分散失,其中关闭植物气孔降低蒸腾作用是一个重要环节。脱落酸(ABA)是植物响应干旱胁迫产生的可以诱导气孔关闭、减少水分散失的重要植物激素。丙酮酸是光合作用糖酵解的产物,需要借助线粒体丙酮酸转运体(MPCs)进入线粒体中进行后续物质和能量代谢。本研究发现拟南芥线粒体丙酮酸转运体AtMPC3参与介导植物干旱胁迫响应,在外源施加ABA条件下,AtMPC3基因缺失突变体的气孔较野生型开度更小,植物失水率更低,表现出更强的抗旱能力。结果说明AtMPC3在脱落酸促进植物气孔关闭及干旱应答过程中的重要作用,对于提高植物抗旱能力以及作物产量提升具有潜在应用价值及重要意义。     

铝胁迫对车前光合生理特性的影响

研究了铝胁迫对车前(Plantago asiatica L.)的净光合速率、气孔导度以及胞间CO2浓度等光合特性的变化,结果表明:高浓度A1胁迫导致车前叶绿素含量、光合速率、蒸腾速率以及气孔导度显著减低,而胞间CO2浓度显著升高,从而严重抑制了植物叶片光合作用的正常进行.铝胁迫导致车前光合作用受到抑制是非气孔因素,而不是气孔因素造成的.高的A1胁迫对车前的Amax, AQE和 LSP都有抑制作用,表明高浓度铝胁迫下车前对环境的适应性受到破坏.研究结果还表明,由于长期生长在酸性铝毒红壤环境,车前已经对低浓度铝毒具有了一定适应性.     

水杨酸或过氧化氢减轻镉对裸燕麦毒性的研究

对25 d龄的裸燕麦(Avena nuda)植株进行14 d镉(100μM)胁迫处理,与对照相比,植株的干重显著降低。然而,在镉暴露前1 d对植株进行水杨酸(1 mM)或H2O2(5 mM)预处理可有效地缓解镉引发的植株生长抑制。镉抑制生长与植物光合作用的降低和氧化胁迫伤害有关,具体表现为叶绿素含量、二氧化碳同化率、最大光化学量子产量、光系统Ⅱ实际量子产量、抗氧化力等参数显著低于对照植株,而膜脂过氧化水平则明显高于对照。镉对光合作用的抑制可被外施水杨酸部分地逆转,但不受H2O2影响;而水杨酸和H2O2均可减轻镉引发的氧化伤害,且与细胞中抗氧化能力的维持有关。镉胁迫明显提高了细胞的脯氨酸含量,而水杨酸或H2O2处理则有效地阻止其升高。通过聚丙烯酰胺凝胶电泳所显示的超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶同工酶活性与各自的分光光度计测得的酶活性基本一致。研究表明,外施水杨酸或H2O2可保护植物抵御适当浓度的镉引发的生长抑制,其中水杨酸的作用是减缓镉诱导的光合作用抑制与提高抗氧化胁迫能力,而H2O2只是减轻镉诱导的氧化胁迫伤害。     

NaCl胁迫对椒样薄荷光合作用和PSII光化学活性的影响

利用光合作用测定仪和叶绿素荧光仪研究了不同浓度NaCl胁迫对椒样薄荷光合作用和PSII光化学活性的影响。结果表明,在NaCl胁迫下,椒样薄荷的生长和生物量呈现出了浓度依赖性的变化。在100和150 mmol/L NaCl胁迫下,椒样薄荷能够正常生长。随着NaCl处理浓度的提高,椒样薄荷光合能力和PSII光化学活性显著下降,表明QA到QB之间的电子传递被阻断。光合作用对NaCl胁迫下植物生长和代谢的影响最为突出,PSII是光合系统中最敏感的组分,在植物光合系统对环境胁迫的应激中起着重要的作用。     

脱落酸信号调控植物干旱胁迫响应的研究进展

对脱落酸代谢途径和信号途径在干旱胁迫响应中的调控作用进行了综述，揭示脱落酸介导的信号网络调控植物应答干旱的分子机制，同时对异三聚体G蛋白参与脱落酸信号调控干旱胁迫响应的最新研究进行介绍，最后对未来脱落酸调控干旱胁迫响应的研究方向提出了展望，以期为今后深入研究脱落酸信号调控干旱胁迫响应及培育抗旱能力强的植物提供理论参考.     

NO对不同耐旱性杨树光合作用的影响

在水分胁迫条件下,研究了NO供体硝普钠(SNP)对乡土树种小青杨(Populus pseudo-simonii Kitag)和速生品种欧美杨107(Populus×euramericana cv.“74/76”)气孔运动及光合作用的影响。结果表明,经不同浓度SNP处理后,杨树叶片气孔相对开度降低,叶片气孔导度降低,蒸腾作用减弱;NO对杨树叶片的光合作用具有双重性,一定浓度的SNP可以调节植物的光合作用,缓解干旱胁迫的伤害,浓度达到2.0mmol.L-1时,则会产生伤害。SNP对107杨的作用效果优于小青杨,表明SNP更有利于提高速生杨对干旱胁迫的气孔反应能力。     

钙对镉胁迫下秋茄叶片光合作用及超微结构的影响

研究了不同钙(Ca)浓度下,重金属镉(Cd)对红树植物秋茄[Kandelia obovata(S.L.)Yong)]毒害的差异.采用Hoagland营养液培养,实验采用完全随机设计设9个处理,Cd质量浓度为0,0.5,5.0mg/L 3个水平;Ca质量浓度为0,400,800mg/L 3个水平,研究Ca对重金属Cd胁迫下红树植物秋茄叶片光合指标、叶绿素含量、叶组织的解剖结构、叶绿体等超微结构的影响.研究表明:Cd胁迫显著降低了秋茄叶片的净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度和蒸腾速率,同时叶绿素含量减少,说明Cd对秋茄光合系统有一定的破坏作用,施加一定外源Ca,秋茄叶片光合指标显著上升,同时叶绿素含量增加,说明Ca对秋茄的光合作用有很强的促进效果.施加Ca在一定程度上缓解了秋茄叶片重金属胁迫形成的解剖结构的"旱生化",然而在解剖结构层面上的变化差异不显著.Ca对Cd引起的细胞器结构的损伤破坏有一定的保护和缓解作用,施加外源Ca缓解Cd对细胞器结构破坏的能力也不同,其中适量的Ca对Cd胁迫下的细胞核和叶绿体有很强的修复功能.研究率先揭示了Ca对红树植物耐重金属方面的在光合作用和超微结构方面的表征,以期为揭示红树植物对于重金属的耐性机制及其关键影响因素,并为红树林生态系统重金属污染修复治理提供新的理论依据,为红树林污染的修复提供了一条新思路.     

干旱对干热河谷优势木本植物虾子花光能分配的影响

在中国西南干热河谷,广泛分布着河谷型萨王纳植被,然而对这类植被植物在干旱条件下的光保护研究非常缺乏.为了探讨干旱对干热河谷植物光合系统的影响,选取了中国最典型的元江干热河谷内典型的优势木本植物虾子花［Woodfordia fruticosa (L.) Kurz］作为研究对象,测定了雨季和干季虾子花的叶片水势、光合参数,光系统Ⅰ（PSⅠ）和光系统Ⅰ（PSⅡ）的光能分配特征.结果表明,随着虾子花叶片凌晨水势的显著下降,叶片的光合能力显著下降;虾子花PSⅠ比PSⅡ对干旱胁迫更加敏感,干旱条件下PSⅡ虽能保持较高的活性,但PSⅡ实际光量子效率［Y(Ⅱ)］和光化学淬灭调控热耗散比例［Y(NPQ)］都显著下降;干旱条件下PSⅠ受到了严重的光抑制,虾子花主要通过增强供体端热耗散效率［Y(ND)］来促进过剩光能的耗散;干旱胁迫条件下,虾子花PSⅠ和PSⅡ电子传递速率ETR(Ⅰ)和ETR(Ⅱ)都有所下降,最大的电子传递速率ETRmax(Ⅰ)和ETRmax(Ⅱ)分别下降了25.1%和30.0%.      

植物抗逆分子机制研究进展

随着分子生物学技术的不断发展,植物抗逆性机制成为当前研究的热点,对植物适应逆境机制的研究从生理水平步入分子水平,研究的目的在于从分子水平上解释植物适应逆境的机制及获得各种抗逆基因,用于作物的抗逆育种。在各种非生物胁迫逆境中,干旱胁迫、盐胁迫、低温胁迫对植物的影响尤为突出。本文就植物在抵御干旱、盐、低温胁迫等三方面的分子机制研究进展作以概述。     

低温驯化提高冷胁迫下牛皮杜鹃光合作用的研究

以长白山牛皮杜鹃为实验材料,探究了低温驯化对牛皮杜鹃光合作用的影响及H_2O_2信号在低温驯化中的作用.将牛皮杜鹃分别进行低温驯化培养(18/16℃)和正常培养(25/18℃).8个月后,将实验材料分为4组,每组12棵,低温驯化植株分别用蒸馏水和50μmol/L的二联甲苯(DPI,一种NADPH氧化酶的抑制剂)预处理3 d,作为CA组和DPI+CA组,未驯化牛皮杜鹃为NA组和对照组(Control).DPI+CA,CA和NA组同时4℃冷胁迫48 h,恢复培养24 h.通过对叶绿素荧光参数进行测定分析,结果表明:冷胁迫会使牛皮杜鹃的光系统Ⅱ受损导致光合能力下降,表现在Fo、Fm、qP的下降以及NPQ的增加,这些光合参数变化的原因是光抑制的产生和光能利用率的下降.低温驯化可以有效缓解冷胁迫对牛皮杜鹃的光系统Ⅱ产生的影响,减轻光抑制、提高光能利用效率,光合作用增强.CA+DPI组的各参数结果说明H_2O_2信号参与了冷胁迫下低温驯化使牛皮杜鹃光合作用提高的过程,在低温驯化调控中发挥积极作用.本研究为提高植物抗寒性的研究提供理论基础.     

干旱、旱盐胁迫对刺槐生长及离子吸收分配的影响

通过盆栽控盐(NaCl)、控水的方法,研究了2个剌槐无性系(W1和L78)生长及体内盐离子吸收和分配对干旱、旱盐胁迫的响应,探讨了无性系对两种胁迫响应机理的异同及抗旱与耐盐间的关系.结果表明:(1)两种胁迫均明显抑制了2个无性系的生长,其中旱盐胁迫对生长的抑制较干旱胁迫强;就2个无性系而言,干旱胁迫抑制W1生长的作用强,而早盐胁迫抑制L89生长的作用强.(2)两种胁迫下,L78根中各离子的相对选择性比率(RSK.Na、RSca.Na、RSMg.Na)小(与W1相比).而叶的RSk.Na、RSCa.Na、RSMg.Na大,造成根中K 、Ca2 、Mg2 的匮乏,是两种胁迫抑制L78生长的共同原因.L78根控制Na 吸收和向地上部运输的能力差,是旱盐胁迫进一步抑制L78生长(与干旱胁迫相比)的原因之一.(3)旱盐胁迫下,W1能维持相对稳定的矿质营养水平,尤其是K 、ca2 ,同时根对Na 的吸收和向地上部的运输有较强的控制能力,表现出较强的抗旱耐盐能力.(4)干旱胁迫下,W1根中离子总量降低幅度大于L78,表明无机离子在渗透调节中所占比重较L78小,说明有机渗调作用加强,加大了植物自身物质和能量的消耗,造成干旱抑制W1生长的作用较L78大.     

烟草生长、光合特性及品质对水分胁迫的响应研究

以云烟97为材料,采用人工控制土壤含水量的方法设置了轻度和重度水分胁迫,研究烟草生长、光响应特性、叶绿素荧光及品质对水分胁迫的响应.结果表明:1)水分胁迫抑制烟草植株的生长.2)胁迫处理下净光合速率、气孔导度和蒸腾速率下降,但差异无统计学意义.重度水分胁迫下叶片胞间CO_2浓度显著上升,这表明在干旱条件下,烟草叶片光合作用的抑制受到气孔与非气孔因素的双重影响.3)随水分胁迫程度增加,叶片光补偿点和暗呼吸速率逐渐上升而光饱和点和最大净光合速率则持续降低.4)胁迫的强度会在水分逐渐降低的时候不断增强,同时伴随的还有初始荧光的变化,呈现出先降后升的趋势,而最大荧光以及PSⅡ光化学效率(Fv/Fm)、光化学猝灭和实际光化学效率不断降低而非光化学猝灭不断增加.这表示光合器官在轻度水分胁迫时没有受到明显影响,而重度胁迫则造成PSⅡ反应中心破坏.5)水分胁迫处理后烟草化学成分发生改变,轻度水分胁迫的烟草品质协调性分值最高,达95.85,表明适当地进行烟草中的水分胁迫处理能够提高烟草品质.     

干旱胁迫过程中外源钙对华南忍冬光合生理的影响

通过添加不同浓度外源Ca2+和人工控制水分模拟干旱来研究外源Ca2+对华南忍冬在干旱胁迫处理下的化学调控机制,并探讨外源Ca2+对干旱胁迫处理下华南忍冬叶片中叶绿素含量、游离脯氨酸含量、可溶性糖含量、过氧化氢酶活性以及日光合速率的影响,以期望为岩溶干旱农业的高效生产提供理论依据.结果表明,干旱胁迫下,华南忍冬的正常生理代谢明显受到抑制;当施入钙离子后,华南忍冬遭受的胁迫得到不同程度的缓解,从而有效防护干旱胁迫所致的氧化损伤,维持较高的叶绿素含量、游离脯氨酸含量、可溶性糖含量以及CAT活性,进而维持植物较正常的生理活动何细胞膜结构.     

交替呼吸途径防御弱光干旱下辣椒叶片光抑制的作用研究

以超辣9号辣椒品种为实验材料,采用聚乙二醇(PEG)模拟干旱胁迫,并利用水杨基氧肟酸(SHAM)抑制交替呼吸途径活性,研究了交替呼吸途径在防御弱光干旱(200μmol·m~(-2)·s~(-1) PAR,15%PEG)下辣椒叶片光抑制中的作用。结果表明:弱光干旱处理降低了辣椒叶片光化学能力,但诱导了热耗散和环式电子传递等能量耗散途径的增强,其光抑制程度较低;弱光干旱胁迫并未诱导辣椒叶片交替呼吸途径活性的明显上升,抑制交替呼吸途径后也未明显加剧光抑制程度;抑制交替呼吸途径虽然进一步降低了光化学能力,但也显著促进了热耗散和环式电子传递的进行。由此可见,弱光干旱胁迫下辣椒叶片主要通过热耗散和环式电子传递等叶绿体能量耗散途径防御光抑制的发生,交替呼吸途径并未起到明显作用。     

植物光合-光响应模型的比较分析

植物光合作用对光响应模型是研究植物光合特性的重要工具.本文详细介绍光合作用对光响应的直角双曲线模型、非直角双曲线模型、指数方程和直角双曲线修正模型的特点.阐明植物光合作用对光响应模型中容易误解的一些参数的生物学意义.指出直角双曲线、非直角双曲线和指数方程是一条没有极限的渐近线,无法用它们估算植物的饱和光强,同时也无法用它们描述植物净光合速率随光强增加而降低这一段光响应曲线.直角双曲线的修正模型是一条有极点的曲线,可以用它可以准确计算植物的最大净光合速率和饱和光强等参数,并且可以用它同时描述植物在光抑制、光适应和光强超过饱和光强时的光响应曲线.     

UV-B胁迫对植物抗氧化酶活性的影响

随着污染物质尤其是氧化氮和氟氯烃等的排放、扩散,臭氧层被不断遭到破坏,以至于UV-B辐射大量到达地面.尽管近年来的研究发现UV-B(280～320 nm)实际上可以对许多水果,蔬菜和观赏作物的性能和营养质量产生许多有益的影响,但大多数研究表明增强UV-B辐射对作物有害.增强的UV-B辐射对生态系统及动植物的生长发育都有抑制效应,尤其是需要光源进行光合作用的植物.在长期进化下,植物对UV-B辐射形成了相应的响应机制:其中一条重要途径就是利用酶系统来修复或降低损伤,来维持正常的生理活动.本文研究了植物抗氧化酶系统对UV-B胁迫的响应机制及相关酶活性变化规律,并对今后植物响应UV-B辐射进行了展望.     

环境条件对枸杞光合特性影响的研究进展

枸杞是一种耐盐耐旱植物,因其果实艳丽的外表而被作为一种观赏植物.枸杞果实在中医学方面应用广泛,有着良好的养生效果,常可作为中药药材,枸杞也可以当做食物食用,因此枸杞具有较高的经济价值.枸杞光合能力则直接影响枸杞的经济效用,而影响其光合作用的主要因素是环境条件.本文从盐胁迫、水分胁迫、土壤温度以及CO2等方面概述了枸杞光合特性对环境条件的响应,具体分析了枸杞光合气体交换参数、叶绿素荧光动力学参数、光合色素方面在不同环境下受到的影响,盐胁迫抑制枸杞光合作用,且由于枸杞的不同生长发育阶段对盐胁迫的抗性有显著差异,叶绿素含量具有一定的季节动态;外援物质能调节和改变枸杞的抗胁迫能力;气温升高和干旱胁迫的交互作用降低宁夏枸杞净光合速率.在短时间内CO2浓度升高对枸杞光合作用起促进作用,而长期CO2浓度倍增抑制光合速率.在这些研究基础上提出未来研究应关注的问题.