深淹胁迫对三峡库区狗牙根谷胱甘肽代谢途径的影响

以三峡库区自然消落带野生狗牙根为研究对象,进行自然条件下不同水位深度(0、5、10、15、20、25、30 m)的深淹胁迫以及胁迫后恢复试验,对谷胱甘肽合成、循环代谢关键酶及物质含量进行分析。结果表明,深淹胁迫后,狗牙根可以通过增强谷胱甘肽合成及循环代谢关键酶:谷胱甘肽还原酶和γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶的活性,维持植物体内谷胱甘肽水平及氧化还原状态,从而抵御深淹造成的氧化伤害。深淹恢复生长30 d后,狗牙根谷胱甘肽、总谷胱甘肽含量、谷胱甘肽还原酶、γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶活性恢复至未淹对照水平。从植物对深淹胁迫的生理响应上,表明狗牙根作为禾本科植物在遗传上具有一定的耐淹能力,可以作为三峡水库消落带植被恢复的物种。     

深淹下三峡库区狗牙根脯氨酸积累代谢途径的响应

以三峡库区自然消落带野生狗牙根为研究对象,进行自然条件下不同深度(0、5、10、15、20、25和30 m)的深淹胁迫以及胁迫后恢复实验,研究了脯氨酸及其积累代谢途径的关键酶活性的变化规律.结果表明,深淹胁迫能诱导脯氨酸的积累,顺序上调脯氨酸合成关键酶精氨酸、鸟氨酸转氨酶(OAT)、谷氨酸脱氢酶(GDH)和吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)的活性,降低脯氨酸降解关键酶脯氨酸脱氢酶(PDH)的活性.因此,深淹胁迫导致脯氨酸积累是脯氨酸合成的鸟氨酸途径和谷氨酸途径顺序激活、而脯氨酸降解途径显著抑制的综合结果.深淹恢复生长30 d后,狗牙根脯氨酸及其积累代谢途径的关键酶活性恢复至未淹对照水平.从植物对深淹胁迫下脯氨酸积累代谢途径的响应上,表明狗牙根作为禾本科植物在遗传上具有较强的耐淹能力,可以作为三峡水库消落带植被恢复的物种之一.     

淹水胁迫对水库消落带狗牙根保护酶活性的影响

选取浙江省长潭水库自然消落带生长的野生狗牙根与非消落带生长的野生狗牙根,置于水库支流进行不同时间淹水处理,观察其在淹水胁迫条件下不同生境狗牙根的保护酶活性和丙二醛含量变化情况,结果表明:两种生境下的狗牙根叶片的MDA含量都表现上升的趋势,但消落带生境下的狗牙根叶片MDA含量上升幅度要比非消落带生境下的狗牙根MDA含量上升速度要慢。在淹水前期,狗牙根叶片SOD、POD酶活性都有所上升,淹水后期,这两种酶活性都有所下降,但消落带生境下的狗牙根叶片保护酶活性在涝渍期间始终高于非消落带生境下的狗牙根。说明了消落带生境下的狗牙根由于长期生长在水淹胁迫环境,对涝渍的适应性要强于非消落带生境下的狗牙根。     

狗牙根与牛鞭草在三峡库区消落带水淹结束后的抗氧化酶活力

三峡水库周期性水淹结束后,消落带植物积极恢复生长的能力有利于其生存和定居,因此,探究影响植物恢复生长的关键生理生态机制对于消落带生态治理具有重要意义。采用野外采样、对比测定的手段,研究了生长于三峡水库消落带的狗牙根和牛鞭草根系在冬季水淹结束后清除活性氧(ROS)的关键酶活力恢复动态。结果表明:与对照相比,经历水淹的植物恢复初期发生明显氧化胁迫,超氧化歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)均维持了水淹诱导增加的活力水平。两个物种的过氧化氢酶(CAT)在水淹中活力均较低;出露之后后狗牙根CAT趋向于对照水平,牛鞭草CAT活力迅速上升但未到显著水平。水淹结束后24 d各个酶活力均回复到对照水平,表明氧化胁迫已基本消失。消落带位点植物不同酶活力之间表现出显著的相关关系,这可能是植株维持ROS代谢内稳态的表现。     

种植中山杉对三峡水库消落区单优种草本植物群落物种多样性的影响

针对三峡水库消落区植被物种多样性急剧下降等退化趋势,以"狗牙根""牛鞭草"单优种群落为研究对象,通过种植中山杉,采取典型植被随机样方法,分析种植中山杉对三峡水库消落区单优种草本植物群落物种多样性的影响,以期为三峡水库消落区人工生态恢复提供参考。结果表明,2016—2019年,不同植物群落共统计草本植物13科23属24种,以禾本科和菊科植物为主,分别为7和4种;"狗牙根""牛鞭草"群落物种数呈逐年减少趋势,"中山杉+狗牙根""中山杉+牛鞭草"群落物种数呈逐年增加趋势。"狗牙根""牛鞭草"群落优势物种相对盖度和相对重要值呈逐年增加趋势,物种多样性指数呈逐年减少趋势;而"中山杉+狗牙根""中山杉+牛鞭草"群落优势物种相对盖度和相对重要值呈逐年减少趋势,植物群落多样性指数呈逐年增加趋势。"狗牙根""牛鞭草"群落一年生植物相对重要值逐年减少而多年生植物相对重要值逐年增加;种植中山杉后植物群落中一年生植物相对重要值逐年增加而多年生植物相对重要值逐年减少。由此可知,"狗牙根""牛鞭草"单优种群落物种多样性在自然恢复条件下呈逐年下降趋势,而种植中山杉可逐年增加植物群落物种多样性,刺激植被恢复。因此,因地制宜、采取种植中山杉等适宜适度干扰方式,可以成为三峡水库消落区植被生态恢复的有效途径。     

冬季淹水对柳树生长及恢复生长的影响

【目的】研究冬季淹水对柳树生长及恢复生长的影响,为进一步探讨柳树在消落带中的适应机理奠定基础。【方法】模拟三峡水库水位运行方案,在冬季对岸生植物柳树进行60d全淹和半淹处理,然后出水恢复30d,分析水淹和恢复结束时植株形态特征、生物量和非结构性碳水合物含量变化。【结果】柳树在全淹条件下,没有叶片、新枝及不定根生长,出水后迅速生长,经30d恢复,其形态特征和生物量与对照无显著差异,但根系可溶性糖含量显著高于不作淹水处理的对照。半淹对柳树形态特征和生物量影响不显著,但叶片可溶性糖含量显著高于对照,出水30d后,其形态特征、生物量和非结构性碳水化合物含量与对照均无显著差异。【结论】柳树在全淹条件下生长被限制,出水后迅速恢复生长;半淹对柳树生长及恢复生长均无明显抑制作用。     

冬季淹水对柳树生长及恢复生长的影响

【目的】研究冬季淹水对柳树生长及恢复生长的影响,为进一步探讨柳树在消落带中的适应机理奠定基础。【方法】模拟三峡水库水位运行方案,在冬季对岸生植物柳树进行60 d全淹和半淹处理,然后出水恢复30 d,分析水淹和恢复结束时植株形态特征、生物量和非结构性碳水合物含量变化。【结果】柳树在全淹条件下,没有叶片、新枝及不定根生长,出水后迅速生长,经30 d恢复,其形态特征和生物量与对照无显著差异,但根系可溶性糖含量显著高于不作淹水处理的对照。半淹对柳树形态特征和生物量影响不显著,但叶片可溶性糖含量显著高于对照,出水30 d后,其形态特征、生物量和非结构性碳水化合物含量与对照均无显著差异。【结论】柳树在全淹条件下生长被限制,出水后迅速恢复生长;半淹对柳树生长及恢复生长均无明显抑制作用。     

三峡水库消落区极限条件下狗牙根适生性试验

通过狗牙根在三峡水库长江实地水域消落区极限条件下的适生性试验,结果表明:狗牙根具有较强适生性,这于三峡水库消落区植被重建、修复和优化具有一定研究和应用价值.     

干旱胁迫与复水对3份新疆狗牙根新品系渗透调节物质的影响

在水分胁迫及复水条件下,研究了干旱胁迫对3份新疆狗牙根品系叶片可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量的动态变化,并探讨了这些生理指标与其抗旱性的关系。结果表明,3份新疆狗牙根新品系叶片中的脯氨酸含量均成倍增长,可溶性糖含量呈现先增后减再增的趋势,可溶性蛋白含量先减后增,说明3份新疆狗牙根品系叶片中上述渗透调节物质代谢的水平和途径发生了一系列的适应性变化。     

三峡水库消落区极限条件下狗牙根适生性试验

通过狗牙根在三峡水库长江实地水域消落区极限条件下的适生性试验,结果表明：狗牙根具有较强适生性,这于三峡水库消落区植被重建、修复和优化具有一定研究和应用价值。     

6份新疆狗牙根抗旱性比较

在连续干旱胁迫下测定6份新疆狗牙根(新农1号狗牙根、新农2号狗牙根、喀什狗牙根、C2、C3以及C5)的土壤含水量、叶绿素含量、叶片相对含水量和相对电导度等抗旱指标,比较6份新疆狗牙根的抗旱性能.研究结果表明:供试材料在连续干旱胁迫下,叶片相对含水量呈下降趋势,新农1号狗牙根、新农2号狗牙根、喀什狗牙根、C2、C3、C5分别下降18.63%,19.1%,8.39%,17.91%,11.16%,5.58%;叶绿素含量在于早胁迫早期下降,胁迫3～30 d,新农1号狗牙根、新农2号狗牙根,喀什狗牙根、C2、C3、C5分别下降10.03,11.91,6.74,15.27,11.07,14.12 mg/g,干旱胁迫后期上升,胁迫30～60d,新农1号狗牙根、新农2号狗牙根、喀什狗牙根、C2、C3、C5分别上升11.98,18.48,4.68,16.27,10.16,1.62 mg/g;电导度上升,新农1号狗牙根、新农2号狗牙根、喀什狗牙根、C2、C3、C5分别上升32.69%,40.66%,29.67%,48.16%,32.36%,38.83%;复水后均能恢复到原来的水平.综合分析可知、6份新疆狗牙根对干旱胁迫的适应性由强到弱依次为:喀什狗牙根＞C2＞新农1号狗牙根＞C5＞新农2号狗牙根＞C2.     

前期水淹对水杉树苗响应干旱胁迫的影响

【目的】探明三峡库区库岸消落带植物水杉(Metasequoia glyptostroboides)的水分生理响应特性,为消落带种群构建和植物选择提供理论依据。【方法】模拟三峡库区消落带的土壤水分变化格局,以2年生水杉树苗为试材,设置对照组(C)、半淹组(HS)、全淹组(FS)以及对照-干旱组(CD)、半淹-干旱组(HSD)、全淹-干旱组(FSD)等6个不同处理,通过先后进行的水淹处理、干旱处理、恢复供水试验,研究水杉树苗在不同条件下的脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白、MDA、超氧根离子(O-·2)含量及抗氧化酶(SOD、POD、ASP、CAT)活性的变化,分析前期水淹对水杉树苗后期干旱胁迫响应的影响。【结果】半淹使水杉树苗脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白、丙二醛(MDA)、超氧根离子(O-·2)含量显著升高,全淹使水杉树苗脯氨酸、可溶性蛋白含量和SOD、POD活性显著升高。在干旱胁迫条件下,水杉CD与HSD组的SOD、POD活性均显著升高,而FSD组的CAT活性显著高于C组;干旱胁迫也导致3个干旱处理组的可溶性糖含量显著升高,但CD与HSD组之间脯氨酸、可溶性糖、MDA、O-·2含量和SOD、POD、CAT活性之间均无显著性差异。前期水淹并未影响水杉树苗后期对干旱胁迫响应的敏感性,恢复正常供水后,各处理组的脯氨酸含量、CAT活性都可达到对照组水平(FSD组的CAT活性除外)。【结论】水杉树苗不仅耐水湿,而且有一定的耐旱性,可以作为三峡库区消落带植被恢复重建的候选树种之一。     

低温胁迫对几个狗牙根品种生理生化特征的影响

通过测定狗牙根(Cynodon dactylon(L.)Pers.)叶片质膜相对透性、游离脯氨酸(Pro)含量、可溶性糖含量、丙二醛(MDA)含量和叶绿素含量等生理指标,研究3个狗牙根品种[普通脱壳狗牙根(Common)、杰克宝(Jackpot)、萨拉旺(Savannah)]在自然条件下和人控低温(光照13h;平均温度8.6℃)条件下这些生理指标连续7d的变化规律,比较这3个狗牙根品种抗寒能力的差异.结果表明:从这些生理指标连续7d的变化情况看,3个狗牙根品种叶片可溶性糖含量、游离脯氨酸含量、丙二醛含量,质膜相对透性均较对照有所上升;叶绿素含量随着低温胁迫时间的延长逐渐下降.3个狗牙根品种都对低温胁迫产生了积极的响应,所受的低温伤害有所降低.其总表现:Common最好,Savannah次之,Jackpot最差.     

2种野生岩生植物叶片可溶性蛋白含量对低温胁迫的响应

[目的]研究植物叶片可溶性蛋白质含量与植物抗寒性的关系。[方法]以野生岩生植物金发草和丛毛羊胡子草作为研究材料,并以目前最常用的护坡植物狗牙根作为对照,研究低温胁迫下2种野生岩生植物叶片可溶性蛋白含量的变化情况,并对蛋白质进行SDS-PAGE分析。[结果]结果表明:在低温胁迫下,丛毛羊胡子草、金发草和狗牙根的可溶性蛋白含量随处理温度的降低而增大;在各处理温度下丛毛羊胡子草可溶性蛋白含量均明显高于金发草和狗牙根,并且3种草可溶性蛋白含量12月高于8月;3种草12月蛋白质SDS-PAGE分析表明,丛毛羊胡子草蛋白质条带数最多且条带着色深,金发草次之,狗牙根蛋白质条带数最少且条带着色浅。[结论]3种草种中,丛毛羊胡子草具有较强的抗寒性。     

不同抗旱性狗牙根种质的抗旱生理响应差异分析

为揭示狗牙根抗旱生理机制，筛选不同干旱胁迫下影响其抗旱性的关键指标，探明不同抗旱性狗牙根对干旱胁迫的响应差异，以2种类型不同抗旱性狗牙根（Cynodon dactylon）种质（敏旱种质：C10和C32；抗旱种质：C118和C138）为供试材料，研究其在渐进式缓慢干旱胁迫下叶片相对含水量、相对电导率、光合色素含量、抗氧化酶活性及渗调物质含量等的变化规律。结果表明，随着土壤含水量降低、干旱胁迫加剧，供试狗牙根叶片的相对含水量不断下降，相对电导率及丙二醛、可溶性蛋白、脯氨酸含量呈升高趋势，光合色素含量及3种抗氧化酶活性呈现先升后降趋势。与敏旱材料相比，抗旱狗牙根种质在中、重度干旱胁迫下能够维持较高的抗氧化酶活性，积累更多的脯氨酸和可溶性蛋白，导致其相对电导率及丙二醛含量增加缓慢。即使同为抗旱类型，不同种质对干旱的响应机制也存在差异，C118具有较高的叶绿素含量，而C138维持较高的类胡萝卜素含量。灰色关联分析表明，中度干旱下，相对电导率、类胡萝卜素含量及超氧化物歧化酶活性受狗牙根的抗旱性影响较大；而重度干旱下，脯氨酸和可溶性蛋白含量与抗旱性的关联度更高。以上结果明确了不同抗旱性狗牙根种质的...     

三峡库区狗牙根不同栽植方式的比较试验

狗牙根是三峡水库消落带中优势植物群落的主要组成部分,对其无性繁殖方式的研究结果表明:大田中用催根粉处理狗牙根匍匐茎节后再插播,狗牙根发根容易、成活率高;而在实验室用营养液和自来水培养的方法在调查前期对狗牙根生根和发芽没有明显的差异.对叶绿素含量和过氧化氢酶活性的测定结果表明,试验田种植的狗牙根叶片中叶绿素a含量和过氧化氢酶活性都高于实验室水培法的,且差异显著.这表明自然光下叶绿素形成有优势,同时室外的高温可能诱导了酶促自由基清除体系的大量表达,表明狗牙根有很强的适应能力和自净能力.     

水体消落带重金属Cu和Cd在双穗雀稗与狗牙根植株中的迁移富集

为了解水体消落带重金属胁迫处理下双穗雀稗和狗牙根的生长情况以及重金属在植株地上部和地下部的迁移富集情况,进行了不同浓度的外源重金属Cu2+和Cd2+的动态模拟试验。结果表明:狗牙根和双穗雀稗均能承受较高浓度的Cu胁迫,双穗雀稗比狗牙根能承受更高浓度的Cd胁迫;Cu在狗牙根中迁移富集量大于双穗雀稗,而Cd在双穗雀稗中的迁移富集量大于狗牙根;Cu和Cd胁迫时,两植物在不出现中毒现象的浓度范围内,富集量与胁迫离子浓度呈线性正相关,富集量均表现为地下部远大于地上部;Cu和Cd在狗牙根、双穗雀稗中的转运系数(TF)均小于1,不是Cu和Cd的超富集植物,但均能较好地修复铜、镉污染,是三峡库区消落带植被重建和Cu、Cd污染修复的优良物种。     

华南地区水库消落带耐旱性草本植物的筛选

消落带出现在淹水之前及退水之后,植物在干旱时期的生长状况将直接影响植物在淹没时期的耐淹性能以及退水之后的恢复能力。为筛选出适合华南地区水库消落带生长的耐旱草本植物,选择铺地黍(Panicum repens)、李氏禾(Leersia hexandra Swartz)、香根草(Vetiveria zizanioides)、狗牙根(Cynodon dactylon)、芦苇(Phragmites australias)、芦竹(Arundo donax)等消落带治理常用草本植物,通过测定其在干旱胁迫0、10、20、30 d时脯氨酸(proline,简称Pro)含量、丙二醛(malondialdehyde,简称MDA)含量、叶片叶绿素含量、叶片含水量及干旱胁迫30 d时土壤含水量和植株株高等指标的变化幅度,综合评定各植物的抗旱性能,并将各指标相对值与抗旱隶属函数值进行关联度分析。结果表明,在干旱30 d时,狗牙根相对株高最高,其次是铺地黍,香根草株高最低;植株基底土壤含水量以铺地黍最高,其次是狗牙根,芦竹基底土壤含水量最低,且植株相对株高与土壤含水量具有一定相关性(P0.05)。根据各植株在干旱阶段第30天时隶属函数组得出,6种植物的综合抗旱性能由高到低依次为铺地黍狗牙根芦竹李氏禾芦苇香根草,且各植物在不同的干旱程度下其抗旱表现不同;各指标对干旱胁迫的敏感程度表现为叶片相对含水量与Pro含量对干旱有较高的敏感度,MDA含量及叶片叶绿素含量对干旱胁迫的敏感度较低,关联度大小依次为0.863 9、0.839 7、0.765 8、0.765 4;同时土壤含水量与抗旱隶属函数值关联度也较大,高达0.852 6,显著相关(P0.05),说明某些植物可能通过本身的特点影响土壤水分蒸发强度,从而间接影响自身的抗旱性能。     

3种岩石边坡护坡植物叶片质膜透性和可溶性糖含量对低温胁迫的响应

以野生岩生植物金发草(Pogonatherum paniceum)和丛毛羊胡子草(Eriophorum comosum)为研究材料,以目前最常用的护坡植物之一狗牙根(Cynodon dactlylon)作为对照,研究低温胁迫下两种野生岩生植物叶片质膜透性和可溶性糖含量的变化情况。结果表明:在低温(0,-5,-10,-15,-20℃)胁迫下,随着温度的降低,丛毛羊胡子草、金发草和狗牙根等3种植物的电解质渗出率均增大,可溶性糖含量均增加;在5种处理温度下,丛毛羊胡子草电解质渗出率均低于金发草和狗牙根,而可溶性糖含量均高于金发草和狗牙根;半致死温度均低于金发草和狗牙根;3种植物的电解质渗出率在12月低于8月,而可溶性糖含量则相反,即12月高于8月。这一结果说明3种植物中丛毛羊胡子草的抗寒性最强,且自然温度缓慢降低有利于3种植物抗寒能力的诱导和提高。     

践踏对野生结缕草品系生理代谢的影响

为了了解一种野生结缕草的耐践踏性,采用湖南省普遍用于运动场的草种杂交狗牙根为对照,研究践踏对它们生理代谢的影响。结果表明：两种草坪草的叶片相对含水量和可溶性糖含量随着践踏强度的增加呈递减趋势,而细胞伤害率呈递增趋势。两种草坪草种间相比,野生结缕草的叶片相对含水量大于杂交狗牙根,而细胞伤害率和可溶性糖含量小于杂交狗牙根。