冷驯化下的牛皮杜鹃转录组变化分析

冷胁迫是限制植物生长和分布,降低作物产量的重要环境因子.冷驯化是温带植物对抗冷胁迫的有效手段.本研究以具有耐寒能力的高山植物牛皮杜鹃(Rhododendron chrysanthum Pall.)作为研究对象,探究冷驯化前后牛皮杜鹃的基因表达和代谢通路的变化.基于转录组数据的测序结果:常温组和驯化组的总reads分别为...     

红蓝光配比对长白山牛皮杜鹃非光化学淬灭的影响

牛皮杜鹃(Rhododendron chrysanthum Pall.)属常绿杜鹃花亚属植物,主要生长于我国的长白山岳桦林下和高山苔原上.本文以长白山牛皮杜鹃为实验材料,探究不同红蓝光配比对牛皮杜鹃非光化学淬灭的影响,设置6种不同红蓝光配比(B:蓝光,R:红光),分别为0B/100R、15B/85R、30B/70R、50B/50R、75B/25R、100B/0R,对牛皮杜鹃苗进行光照处理,利用IMAGING-PAM调制式叶绿素荧光成像系统测定不同红蓝光配比下培养60 d的牛皮杜鹃进行叶绿素荧光参数.结果表明:不同红蓝光配比下长白山牛皮杜鹃的NPQ随着光照强度的増高而呈现上升趋势,当光强到达150μmol·m~(-2)·s~(-1)后趋于平缓,对照组NPQ数值大于实验组,差异显著,说明长白山牛皮杜鹃在强光下其光保护机制能够做出迅速的调整,合理分配能量的去路,能够承受强光的照射;光照条件下,牛皮杜鹃的光合机构中的PSII反应中心受到影响,产生光抑制,非光化学淬灭过程耗散了未利用的过剩的光能,起到了保护作用;不同的红蓝光配比下非光化学淬灭曲线变化不同,自我光保护机制也不同.本研究为探究光质对长白山牛皮杜鹃的影响提供理论基础.     

气体信号分子H_2S和NO对冷胁迫下大白菜幼苗光合作用的影响

H_2S和NO两种气体信号分子都具有增强植物耐受非生物胁迫的作用,但二者的相互作用尚不清楚。文章主要研究冷胁迫下,大白菜幼苗体内H_2S和NO含量的变化对大白菜幼苗光合特性和光合相关基因表达的影响,以及两种信号分子之间的相互影响。研究结果表明,在大白菜幼苗响应冷胁迫时,H_2S含量与NO的生物合成呈正相关,而NO对H_2S生物合成的影响不显著;在冷胁迫条件下,H_2S和NO都能够通过上调光合作用相关基因的表达量而增强大白菜幼苗的光合作用,但是外源H_2S和NO共同处理时,这种增强效果没有叠加效应。     

外源Ca对旱柳Cd毒害的缓解作用

为了探究Cd胁迫对旱柳的毒害以及外源Ca的缓解作用,以一年生旱柳枝条为水培材料,设置对照组、Ca处理组(Ca2+浓度为5 mmol/L)、Cd处理组(Cd2+浓度为50μmol/L)和Ca+Cd处理组(Ca2+和Cd2+浓度分别为5μmol/L和50 mmol/L)4个处理组,研究Cd胁迫环境中的旱柳在添加了外源Ca后光合色素含量、光合生理、保护酶系统和丙二醛含量等的变化.结果表明:①Cd胁迫作用下,旱柳叶片的光合色素含量明显减少,在添加外源Ca后光合色素含量显著增加;②Cd处理会降低旱柳光合作用参数进而影响旱柳的光合作用进程,而Ca+Cd处理组中各项光合作用参数有明显恢复;③Cd处理会诱导保护酶活性的升高并增加MDA含量,外源Ca的添加则会降低保护酶活性和MDA的含量.因此认为,外源Ca的添加可以有效缓解Cd胁迫对旱柳的毒害作用.     

植物叶片H_2O_2胁迫应答蛋白质组学分析

植物叶片是感知外界H_2O_2胁迫信号的重要器官.整合分析了水稻(Oryza sativa)、小麦(Triticum aestivum)、二穗短柄草(Brachypodium distachyon)和柑橘(Citrus aurantium)在应对不同程度H_2O_2胁迫时蛋白质表达模式的变化特征.阐明了H_2O_2胁迫应答网络体系中的信号与代谢通路(如:光合作用、糖类与能量代谢、转录调控、蛋白质合成与命运、胁迫防御、信号转导和基础代谢等)的变化及植物叶片应答H_2O_2胁迫的分子调控机制.     

长白山牛皮杜鹃无性繁殖及异地引种试验

对牛皮杜鹃无性繁殖及人工引种驯化进行试验研究,结果显示:牛皮杜鹃无性繁殖使用IAA 100 mg/L处理20 min,在土壤使用人工客森林腐殖土与珍珠岩各占50%,遮光50%,平均气温19℃,平均地温16.5℃条件下的生根率达56%.对照组清水浸泡20 min,生根率达52%;培养土的组合以森林腐殖土与珍珠岩各占50%的生根效果最好;根段没有一个发芽,说明在无叶的前提下即使有芽苞,由于没有叶的光合作用也不可能发芽;异地引种经过3 a物候监测,生长缓慢,不易推广.     

干旱胁迫对大豆叶片叶黄素循环的影响

干旱是植物生长的重要环境限制因子,是影响农作物产量的主要因素.干旱胁迫会抑制光合作用,降低光化学效率,导致光能过剩,并造成植物光合器官的破坏.植物在长期的进化过程中,形成了多种保护机制以防御光破坏.其中依赖叶黄素循环的非辐射能量耗散就是其中的一种保护机制.本文对近年来光抑制的产生、干旱胁迫抑制光合作用的原因以及叶黄素循环在干旱胁迫条件下的光保护作用等进行了分析讨论.     

高盐环境下紫球藻对其他逆境的适应性研究

紫球藻在盐逆境的胁迫下，所产生的感应反映和适应机理有可能使其适应其他的逆境。在此以生长在1.5mol／L NaCl环境下并达到对数期的紫球藻为试验材料,观察测定光抑制或低温对光合作用等主要生理生化参数的影响,发现：经过盐处理的紫球藻在光抑制或低温逆境下,光合效力下降更快更低。     

海滨锦葵的耐冷性及低温弱光对其光系统的伤害

以海滨锦葵为实验材料,研究不同低温处理对海滨锦葵光合作用的伤害,探求海滨锦葵对低温胁迫的敏感温度,以及低温弱光对海滨锦葵的伤害．结果表明：在低温胁迫下,海滨锦葵的净光合速率（Pn）、光系统II实际光化学效率（ФPSII）、最大光化学效率（Fv／Fm）显著下降,说明随着温度的降低,海滨锦葵光化学活性受到抑制,13℃是其低温胁迫下的临界温度．低温弱光（6℃、200μmol·m^-2s^-1）处理4h后Fv/Fm下降了2．5％,而光系统I活性（△I／I0）下降了18．5％,说明在低温弱光条件下,海滨锦葵光系统I受到的伤害高于光系统II;在恢复过程中,光系统II在8h基本完全恢复,而光系统I和净光合速率在48h后仍没有恢复到正常水平,说明PSI的恢复速率成了光合作用的主要限制因素．     

黄河口日本鳗草(Zostera japonica)在环境胁迫下的光合响应研究

本文针对黄河口日本鳗草面临的水体浊度变化造成的光限制及重金属污染等双重胁迫,综合野外监测和室内控制实验,分别研究了水体浊度、重金属Cu胁迫以及重金属Cu与浊度耦合胁迫下的日本鳗草光合响应特征。研究发现:浊度胁迫、浊度与低浓度重金属Cu耦合胁迫下,日本鳗草叶片叶绿素含量降低,光合色素的合成受到抑制;叶绿素a与叶绿素b的比值较高,这一结果表明,捕光色素复合体II含量低的同时,叶片通过减少对光能的捕获,降低了日本鳗草光合机构遭受破坏的风险;而在单一的浊度胁迫下,随着光化学猝灭系数下降,日本鳗草用于电子传递的能量逐渐减少,光能利用效率降低;随胁迫时间延长,日本鳗草最大光化学效率也出现下降;同样单一重金属Cu胁迫下,日本鳗草对Cu长期处理表现出抗性差,其光合作用也受到较大影响。据此推测,日本鳗草是对浊度胁迫有一定适应性的海草种类,但污染胁迫如重金属Cu对日本鳗草光合作用影响比水体浊度胁迫影响更大。      

生物活性抑制剂对光照自然水体生物膜体系产生H_2O_2及SDBS降解的影响

采用光照生物膜体系的方法,考察3种不同抑制作用的生物活性抑制剂对自然水体生物膜/水模拟体系中生物膜产生过氧化氢(H_2O_2)以及典型有机污染物十二烷基苯磺酸钠(SDBS)降解的影响.结果表明:光合作用抑制剂和呼吸作用抑制剂对H_2O_2生成和SDBS降解有显著的抑制作用,二者的抑制效果几乎相同;光呼吸作用抑制剂对H2O2生成和SDBS降解影响较小.即生物的光合作用是H_2O_2等活性氧成分产生和有机污染物降解的主要原因,其他生理作用的贡献相对较小.     

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。     

模拟干旱胁迫对高山杜鹃光合生理特性的影响

以不同浓度(5%～25%)的PEG-6000模拟干旱胁迫处理高山杜鹃幼苗,研究了不同程度干旱胁迫下高山杜鹃叶片光合生理特性的变化。结果表明,干旱胁迫对高山杜鹃幼苗叶片光合和荧光参数的影响与其抗旱性密切相关,其中净光合速率(Pn)与气孔导度(Gs)的相关系数较大(r=0.988 1,n=5)。随着干旱胁迫程度加重,在高山杜鹃叶片各种光合色素含量均比对照有不同程度增加的同时,叶片的Pn、Gs、蒸腾速率(Tr)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(Fv′/Fm′)以及光化学猝灭系数(qP)均下降,这表明在高浓度的PEG-6000干旱胁迫下叶绿体片层中捕光Chla/b-Pro复合体已经受到损伤,光合机构受到严重破坏,明显抵消了叶片总叶绿素浓缩的综合作用。综合多个指标,分析得出:在干旱胁迫下高山杜鹃叶片净光合速率的降低主要是由非气孔因素引起的。     

水分胁迫对梨枣光合特性的影响

采用盆栽实验探究土壤含水量分别为田间持水量的80%～85%、70%～75%、40%～45%条件下,对梨枣光响应特征的影响。通过对梨枣光响应曲线的拟合分析,并利用非直角双曲线模型计算不同水分条件下梨枣的光响应特征参数。结果表明:不同水分条件下梨枣光响应曲线的变化趋势基本保持一致,即随着光合有效辐射的不断增大,梨枣叶片的净光合速率先上升后逐渐趋于平缓;经计算后发现梨枣叶片的各项光合生理参数随水分胁迫的加剧发生显著性变化,梨枣的最大净光合速率(Pn_(max))、光饱和点(LSP)逐渐减少,暗呼吸速率(R_d)和光补偿点(LCP)逐渐升高。说明水分胁迫降低梨枣的净光合速率,影响光合作用过程,轻度水分胁迫条件下更有利于梨枣进行光合作用,提高光能利用效率,增加有机产物的积累。     

细胞外ATP影响铜诱导的细胞死亡和H_2O_2的产生（英文）

细胞外ATP是植物体中许多生理过程的调节信号.胞外ATP可以影响铜离子诱导的细胞死亡和H_2O_2的产生.100~700/μmol/L CuCl_2导致烟草悬浮细胞的死亡量显著上升,而且胞内H_2O_2和胞外H_2O_2的含量也随之上升.选择了300/μmol/L CuCl_2研究铜离子导致的细胞死亡量上升和H_2O_2产生的过程.结果表明,此浓度的CuCl_2提升了NADPH氧化酶的活性,而加入DPI(NADPH氧化酶抑制剂)缓解了CuCl_2引起的细胞死亡和H_2O_2的产生,这说明CuCl_2引起细胞死亡和H_2O_2产生与NADPH氧化酶活性的增加相关.加入50μmol/L ATP进一步增加了CuCl_2引起的细胞死亡、H_2O_2的产生、NADPH氧化酶.而DPI预处理后,外源ATP并未引起变化.这一实验表明,胞外ATP可以通过刺激NADPH氧化酶影响铜离子引起的细胞活性和H_2O_2产生的变化.     

海洋酸化正负效应:藻类的生理学响应

大气CO2浓度升高,引起海洋酸化,使得海水pCO2、H+和HCO3-浓度增加,CO32-浓度下降,并导致CaCO3的饱和度下降.海水pCO2升高,促进某些藻类的光合作用与生长,特别是在光能不足的情况下,这种促进效应尤其明显.然而,海水酸性的增加导致钙化藻类钙化量下降,蒙受阳光UV辐射的损害增加,威胁其生存.即使非钙化藻类,如某些硅藻类和赤潮藻类,pCO2升高引起的海水酸性增加可降低其耐受高光胁迫的能力,加大光抑制,且增加其呼吸作用.因此,海洋酸化究竟会导致海洋光合固碳量增加还是减少,取决于酸化与CO2浓度升高"双刃剑"效应的平衡,也就是取决于海洋酸化正、负效应的平衡.在不可逆转的海洋酸化进程中,藻类必然进行生理调节并适应酸化带来的海水化学胁迫,由此,遗传或进化方面的变化也会发生.海洋从大气中吸收CO2的量,依赖于藻类光合作用驱动的CO2生物泵,自然也依赖于海洋酸化的正、负效应.     

铯对小麦叶片光合特性影响的研究

随着环境中铯(Cs)污染日益恶化,铯对生物毒害作用的研究受到越来越多的关注.为了探讨铯对植物光合作用的影响,在石英砂和Hoagland营养液培养体系下,从三叶期开始用浓度为0、0.5、1、5、10、20 mmol·L-1的133Cs+[CsCl]处理小麦(Triticum aestivum L.)幼苗.在处理后的第0、7、14、21、28 d时,检测小麦光合特性的改变.结果表明:用0.5 mmol·L-1和1 mmol·L-1低浓度133Cs+处理7 d后,小麦叶片的叶绿素含量、叶圆片放氧活性、类囊体膜电子传递活性均显著高于对照;但随133Cs+浓度的增加及处理时间的延长,这些参数的数值均显著下降.此外,光合系统II(PSII)活性的下降速率高于光合系统I(PSI)下降速率,说明PSII相对于PSI更容易受到133Cs+的胁迫伤害.这些结果表明133Cs+对小麦的毒害效应受时间和浓度的双重制约.低浓度133Cs+可以促进小麦光合作用,而高浓度133Cs+则显著抑制小麦光合作用.     

圆叶决明对低温胁迫的生理响应及施Ca2+预防效果的研究

对圆叶决明(Chamaecristarotundifolia)牧草CPI86134品系苗期进行15、10、5、0℃的低温胁迫,以25℃胁迫为对照.结果表明:随低温胁迫强度的提高和胁迫时间的延长,植株体内O-·2净产生速率增加;同时植株体内活性氧清除酶SOD、POD、AsAPOD的活性在0～48h胁迫时间之内以较快的速率提高,48h之后提高速率趋缓.其中冷害温度0℃分别胁迫6、12、18、24h后,叶片光合色素含量较对照(25℃)下降21.89%、26.04%、28.16%、29.31%,可溶性蛋白质含量和O-·2净产生速率随胁迫时间延长而提高,活性氧清除酶SOD的活性随胁迫时间延长先上升而后下降.在胁迫前施Ca2 处理可明显降低叶片O-·2净产生速率和电解质渗透率,同时提高了光合色素含量和活性氧清除酶SOD活性,其中以0.5mmol/L浓度的CaCl2处理效果为最佳,说明Ca2 对低温胁迫下圆叶决明的膜结构起有效的保护作用.     

低磷胁迫对耐低磷玉米自交系幼苗光合特性的影响

采用沙培的方法,研究了低磷对来自细胞工程的耐低磷玉米自交系SD=C、SD-D和齐319叶片光合作用特征的影响. 结果表明：低磷胁迫下,玉米幼苗叶片的无机磷含量、光合速率下降. 耐低磷自交系SD-C、SD-D的无机磷含量、净光合速率下降幅度小于齐319. SD-C和齐319叶片光合速率的降低是受非气孔因素的限制,而SD-D则是受气孔因素的限制. 低磷处理使玉米叶片PSⅡ的光能转换和利用效率降低,耐低磷玉米自交系SD-C、SD-D的光能转换效率和利用效率高于齐319,受低磷胁迫的影响小于齐319. 玉米幼苗叶片内无机磷含量的差异可能是自交系SD-C、SD-D和齐319之间光合作用和叶绿素荧光产生差异的原因.     

中碱钠盐胁迫对桑树幼苗生长及光合特性的影响

以桑树(Morus alba L.)为研究材料,在相同Na+浓度下,研究了中性盐(NaCl)和碱性盐(Na2CO3)胁迫下桑树幼苗生长和光合特性的响应特性。结果表明,100 mmol/L NaCl对桑树幼苗的生长和光合影响较小,桑树幼苗可以通过增加根冠比和叶片非光化学淬灭(NPQ)来适应盐胁迫。但是,50 mmol/L Na+浓度下,Na2CO3胁迫对桑树幼苗植株的生长和根系生长的抑制效果明显大于NaCl的。同时,Na2CO3胁迫降低了桑树幼苗叶片的叶绿素含量和桑树幼苗叶片对光能的利用能力,光饱和时的最大光合速率(Pmax)降低,并且桑树幼苗叶片吸收的光能不能完全用于电子传递,而NPQ等光合热耗散能力受抑制,导致过剩光能的大量积累。因此,在相同Na+浓度下,碱性盐(Na2CO3)胁迫对桑树幼苗的伤害比中性盐(NaCl)胁迫的严重,Na2CO3胁迫不但抑制了桑树幼苗根系的生长,而且降低了叶片的光合热耗散能力。