达乌里胡枝子紫外吸收物质和渗透调节物质对干旱及增强UV-B辐射的动态响应北大核心CSCD

采用盆栽试验研究达乌里胡枝子(Lespedezas davurica)在不同水分梯度(适宜水分、轻度干旱胁迫、重度干旱胁迫),及不同水分梯度和增强UV-B辐射复合处理下其叶片中紫外吸收物质和渗透调节物质的动态响应。结果表明:类黄酮含量在轻度和重度十旱胁迫下分别较适宜水分下升高39.2%和44.4%,总酚含量在重度胁迫下极显著升高(P<0.01),苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性在轻度胁迫下先升高后降低。复合处理下类黄酮、总酚含量及PAL活性升高,各处理间差异显著。干旱胁迫下,游离脯氨酸含量在胁迫前期大量增加,可溶性蛋白含量在胁迫中期极显著升高,可溶性糖在重度干旱胁迫后期大量积累。UV-B辐射对不同水分梯度下三者含量影响不同:游离脯氨酸含量在适宜水分和增强UV-B辐射复合处理下升高,在干旱和增强UV-B辐射复合处理下降低;可溶性蛋白合成在适宜水分和增强UV-B辐射复合处理初期受到一定的抑制,在干旱和增强UV-B辐射复合处理下被诱导;可溶性糖在复合处理下含量下降,但随着水分减少其下降幅度有所减弱。隶属函数综合分析表明,干旱胁迫下达乌里胡枝子抗氧化能力随着干旱胁迫强度增加而增加,增强UV-B辐射下轻度干旱胁迫使其抗氧化能力增强,而重度干旱胁迫使其抗氧化能力降低。     

3种胡枝子紫外吸收物质和渗透调节物质对干旱和增强UV-B辐射的响应

以美丽胡枝子(Lespedeza formosa)、二色胡枝子(L.bicolor)和牛枝子(L.potaninii)为材料,采用盆栽试验研究正常生长(CK)、干旱处理(D)、增强UV-B辐射(U)以及二者复合处理(D+U)下其叶片中渗透调节物质和紫外吸收物质含量的响应.结果表明:3种胡枝子叶片中渗透调节物质含量均较对照呈先升后降的趋势,但存在一定的种间差异.复合处理后期美丽胡枝子可溶性蛋白含量均高于单因子处理下的含量;二色胡枝子可溶性蛋白、可溶性糖和游离脯氨酸的含量在各处理下均呈先升后降的趋势,且在后期复合处理诱导的含量逐渐增大;牛枝子叶片中可溶性蛋白在各处理初期合成受到一定程度抑制.3种胡枝子叶片中总酚和类黄酮对干旱无显著响应,而对增强UV-B辐射和复合处理响应显著.各处理下各胡枝子叶片内丙二醛(MDA)含量均有不同程度的升高,但美丽胡枝子MDA含量升高幅度明显小于另外2种.隶属函数法综合评价得出:复合处理下美丽胡枝子和二色胡枝子具有较强的抗氧化能力,牛枝子抗氧化能力较弱.与单因子干旱胁迫和增强UV-B辐射处理相比,复合处理对植物的伤害程度更小.     

达乌里胡枝子抗氧化防御系统对干旱及增强UV-B辐射的动态响应

以达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)为研究对象,通过对照、中度干旱以及干旱与增强UV-B辐射复合处理,对其超氧阴离子(O2-)、丙二醛(MDA)和抗氧化剂含量及抗氧化酶活性的动态变化进行研究,探讨其抗氧化能力及膜脂过氧化的动态响应.结果表明:与单因子干旱胁迫相比,复合胁迫使超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性降低,抗坏血酸过氧化物酶(APX)及过氧化物酶(POD)活性升高,其中低强度UV-B辐射与干旱复合胁迫使SOD活性极显著低于单因子干旱胁迫下的(P＜0.01),POD活性随UV-B辐射强度增加而降低,APX和CAT活性随UV-B辐射强度增加而增加.与单因子干旱胁迫相比,复合胁迫使抗坏血酸(AsA)含量增加,且随UV-B辐射强度的增加先增加后降低;使叶绿素(Chl)和类胡萝卜素(Car)含量降低,随UV-B辐射强度增加而降低.低强度UV-B辐射与干旱复合胁迫前6d花青素含量极显著高于对照(P＜0.01).复合胁迫前期,MDA和O2-含量均比单因子干旱胁迫的低,后期则不同.隶属函数综合评价得出,中度干旱以及复合胁迫均能提高达乌里胡枝子的抗氧化能力,且与干旱胁迫相比,低强度UV B辐射与干旱复合胁迫下其抗氧化能力较高,而高强度UV-B辐射与干旱复合胁迫下则较低.     

褪黑素对干旱胁迫下达乌里胡枝子幼苗生长及叶片水分生理的影响

为探究褪黑素对植物苗期干旱胁迫的影响,本试验在干旱胁迫下对'晋农1号’达乌里胡枝子（Lespedeza davurica）叶面施加了不同浓度（25,50,100,200和400 μmol·L^-1）褪黑素,并测定了幼苗生长及叶片水分生理指标。结果显示,与干旱对照组相比,施加适宜浓度的外源褪黑素可显著提高干旱胁迫下达乌里胡枝子的地上部鲜重、叶片鲜干比、叶片相对含水量、可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸含量（P<0.05）,并显著降低水分饱和亏（P<0.05）,表明褪黑素可提高苗期达乌里胡枝子的抗旱性。通过模糊隶属函数分析进一步发现,提高达乌里胡枝子幼苗抗旱性的外源褪黑素最佳浓度为100 μmol·L^-1。     

春小麦光合作用和生长响应UV-B辐射和干旱胁迫的机制研究

在室外盆栽条件下研究了春小麦Triticum aestivum品种定西-24生长和光合作用对增强UV-B辐射和干旱胁迫的响应及机制。结果表明,干旱明显影响定西-24叶绿素b的含量,对叶绿素a和类胡萝卜素含量的影响不显著。UV-B辐射以及与干旱复合都降低叶片叶绿素a、b和类胡萝卜素的含量,且复合作用大于UV-B辐射单独作用,UV-B辐射以及与干旱的复合胁迫显著地影响到类黄酮含量的积累（P<0.05）。各处理间光合作用的大小顺序为：对照>复合>干旱>UV-B辐射。干旱和UV-B复合作用下较单独作用气孔阻力有所增加。胞间CO2浓度在干旱和复合作用下升高,而在UV-B辐射下下降。收获期春小麦的总生物量比对照明显减少,其中,干旱作用下致使总生物量下降的幅度大于UV-B辐射与复合作用。同时,小穗组成和产量特征也发生变化。UV-B辐射对产量的影响大于干旱和复合作用,复合作用的减产效应低于干旱。干旱和UV-B辐射使定西-24的收获指数增加10%,在两者复合作用时收获指数变化不大。干旱和复合作用下,植物根系的根冠比增大,而UV-B辐射胁迫下根冠比变化不大。这些结果说明,UV-B辐射和干旱之间存在相互作用,一种胁迫可以减缓（轻）另外一种胁迫对春小麦的抑制作用。     

干旱胁迫对苣荬菜抗氧化酶和渗透调节物质的影响

为探究野生苣荬菜(Sonchus brachyotus DC.)抗旱能力,用盆栽控制浇水模拟干旱的方法,研究了不同程度干旱胁迫下苣卖菜幼苗对干旱胁迫的响应。结果表明:随着干旱胁迫程度的加深,苣荬菜叶片相对含水量逐渐降低,质膜透性、丙二醛(MDA)含量升高,轻度干旱胁迫下以上3种指标与对照相比差异不显著(P<0.05)。超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性升高,SOD,POD活性在重度干旱条件下稍有下降,但仍高于对照。可溶性有机渗透调节物质脯氨酸、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量持续上升,尤以脯氨酸上升幅度最大,重度干旱时达对照的11.06倍,表明苣荬菜有一定的抗旱能力。     

干旱和UV-B对两种牧草生长和抗氧化系统的影响

在干旱胁迫、紫外线辐射胁迫及二者协同胁迫下,研究垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)和冷地早熟禾(Poa crymophila Keng.)幼苗的生长和抗氧化系统的变化。结果表明:幼苗在不同逆境下抗氧物质和生长指标差异不明显,说明二者具有相同的防御机制;在UV-B辐射和干旱胁迫下,株高、叶片含水量、叶面积、鲜重和干重均呈下降趋势,POD(过氧化物酶)活性降低,SOD(超氧化物歧化酶)和CAT(过氧化氢酶)活性升高,Pro(脯氨酸)和AsA(抗坏血酸)含量升高;但在二者协同胁迫下,鲜重、干重、叶片含水量比干旱胁迫下均有所提高,株高和叶面积比UV-B胁迫下也有相应提高,证明在协同胁迫下,幼苗具有较强抵抗力;这可能是在干旱胁迫下脯氨酸(Pro)和抗坏血酸(AsA)显著增加增强了植株对UV-B辐射胁迫的抵抗力,同时在UV-B胁迫下植物产生大量的抗氧系统酶,因而有利于清理对干旱胁迫产生的有毒物质,同时有些活性蛋白等物质的产生将会增加细胞内渗透压,有利于保持水分,增强植物抗旱能力。     

达乌里胡枝子抗氧化防御系统对增强UV-B辐射的动态响应

为探究增强UV-B辐射对达乌里胡枝子(Lespedeza davrica)抗氧化能力的影响,采用盆栽试验研究其在不同UV-B辐射强度(CK=0,T₁=1.944 kJ·m^-2·d^-1,T₂=3.002 kJ·m^-2·d^-1)下的抗氧化保护系统相关指标的动态响应,UV-B辐射处理持续15 d,每3 d取样一次至结束后第3 d再取样一次。结果表明:随着处理时间的延长,增强UV-B辐射使超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性降低,抗坏血酸过氧化物酶(APX)和过氧化物酶(POD)活性升高,且SOD,POD和CAT的活性随着辐射强度的增加而降低,APX活性在开始处理9 d内随着辐射强度的增加而增加,此后随着辐射强度的增加而降低;增强UV-B辐射使抗坏血酸(AsA)含量增加,类胡萝卜素(Car)含量降低,且二者的含量均随着辐射强度的增加而降低;增强UV-B辐射使超氧阴离子(O₂^·-)、丙二醛(MDA)含量升高,O₂^·-含量和MDA含量均随着辐射强度的增加而增加。UV-B处理结束后,除SOD活性、POD活性、AsA含量呈下降趋势外,其他指标都呈上升趋势。通过隶属函数法综合评价得出:增强UV-B辐射降低了达乌里胡枝子的抗氧化能力,随着UV-B辐射强度的增加,抗氧化能力降低。     

干旱胁迫下CO2浓度倍增对达乌里胡枝子幼苗生长及抗氧化特性的影响

为探讨CO₂浓度倍增对达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)自然干旱胁迫的生长及抗氧化特性的影响,本试验通过人工气候培养箱控制不同CO₂浓度(400μmol·mol^-1(CK)和800μmol·mol^-1(DCO₂)),在自然干旱胁迫条件下每隔2d(共8次)测定幼苗生长特性和抗氧化特性。结果表明：CO₂倍增缓解了干旱胁迫对达乌里胡枝子幼苗株高的抑制作用,同时促进其主根的生长;CO₂倍增提高了干旱胁迫下达乌里胡枝子幼苗的超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性,增加了叶片相对含水量和脯氨酸含量,抑制了丙二醛合成,降低了相对电导率。综上所述,CO₂倍增在一定程度上提高了达乌里胡枝子幼苗叶片的抗氧化酶活性,延缓膜脂过氧化的发生,提高达乌里胡枝子幼苗对干旱的耐受性。     

荒漠灌木蒙古岩黄芪对干旱胁迫的生理响应

采用盆栽实验,研究了不同程度干旱胁迫(重度、中度、轻度、对照,分别为15%、30%、50%、70%田间最大持水量)对荒漠灌木蒙古岩黄芪幼苗光合特性、抗氧化特性和渗透调节物质的影响。结果显示,在中度和重度干旱胁迫下,除胞间CO₂ 浓度外,其余各光合指标均显著下降;在轻度干旱胁迫下,蒙古岩黄芪幼苗净光合速率、PSⅡ的潜在活性与对照相比上升了20.7%和5.7%。中度和重度胁迫下蒙古岩黄芪叶片的丙二醛(MDA)含量、细胞相对质膜透性、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)以及过氧化物酶(POD)活性显著高于对照,而在轻度干旱胁迫下无明显变化。叶片中游离脯氨酸含量和可溶性糖含量以及K⁺含量随干旱胁迫的加剧而显著增加;根、茎、叶中的Na⁺含量在干旱胁迫处理中均显著下降。蒙古岩黄芪在干旱胁迫下采取协同升高叶片中SOD、 CAT、POD活性,提高脯氨酸和可溶性糖含量,同时选择性吸收K⁺的策略来减小干旱对植株所造成的伤害。实验结果可为蒙古岩黄芪适应干旱胁迫的策略提供理论依据,为其保护利用以及干旱与半干旱区的植被恢复提供参考。     

达乌里胡枝子抗氧化保护系统及膜脂过氧化对干旱胁迫及复水的动态响应

采用盆栽控水法,对达乌里胡枝子进行不同梯度干旱胁迫(适宜水分,CK;中度干旱,DR₁;重度干旱,DR₂)和复水处理,研究其在胁迫过程中的抗氧化保护系统及膜脂过氧化的动态响应。结果表明,1) 在整个胁迫过程中,随着胁迫时间的延长,干旱胁迫使SOD、POD、CAT、APX活性高于对照,且随着胁迫强度的增加,SOD活性为DR₁2,CAT、APX活性为DR₁>DR₂,而POD活性在胁迫开始后前6 d内为DR₁>DR₂,之后则为DR₂>DR₁;与对照相比,干旱胁迫下AsA含量变化不明显,Car含量则高于对照,随着胁迫时间的延长,AsA含量先降低后升高,Car则呈上升趋势;干旱胁迫下O₂^·-含量高于对照,膜脂过氧化导致MDA含量升高,细胞膜相对透性改变,随着干旱胁迫强度的增加,MDA含量在胁迫开始后前6 d为DR₂>DR₁,之后各处理组组间差异不显著(P>0.05),O₂^·-含量为DR₁>DR₂。2) 复水后,APX、CAT、Car、O₂^·-均呈上升趋势,其他指标则呈下降趋势。3) 通过隶属函数法对该种的抗旱能力进行综合评价得出,达乌里胡枝子抗旱能力较高,且中度胁迫下该种的抗氧化能力高于重度胁迫,中度胁迫可能更适合于该植物的生长发育。     

不同水肥条件下达乌里胡枝子的光合-光响应曲线特征

为揭示黄土丘陵区达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)在不同土壤水分与养分供应条件下的光合生理特征,采用盆栽控制试验,比较研究了在3种水分水平(高水HW,80±5%田间持水量FC;中水MW,60±5%FC和低水LW,40±5%FC)与4种养分处理(CK, N, P和NP)下达乌里胡枝子生长旺期的叶片光合-光响应曲线特征。结果表明:直角双曲线修正模型比非直角双曲线模型更准确地拟合了不同水肥条件下达乌里胡枝子的光合-光响应曲线。HW水平下,P处理显著提高达乌里胡枝子的最大净光合速率(P_nmax),表观量子效率(AQY)与光饱和点(LSP);施磷肥有利于提高充分供水条件下达乌里胡枝子的光合能力,单施磷肥可以改善其在水分胁迫条件下叶片光合作用,以及提高达乌里胡枝子对光能的广幅利用能力。     

温度、PEG和NaCl对3种胡枝子种子萌发和幼苗生长的影响

选用陇东达乌里胡枝子(Lespedeza davurica cv.Longdong)、科尔沁尖叶胡枝子(L.hedysaroides cv.Keerqin)和阿拉善牛枝子(L.potaninii)3种胡枝子种子为试验材料,研究了温度、PEG和NaCl对其发芽率、发芽指数、胚根和幼苗生长的影响,并综合比较3种胡枝子的抗旱、耐盐能力。结果表明,温度变化对种子发芽率影响不大,而种子发芽指数大小与温度变化密切相关,20/30℃变温条件下3种胡枝子的发芽指数最高;PEG变化对胡枝子种子发芽指数和幼苗长度影响最大。隶属值综合分析显示阿拉善牛枝子和陇东达乌里胡枝子在种子萌发期的抗旱能力较强;不同浓度NaCl溶液对胡枝子种子的发芽指数、胚根和幼苗生长均有显著的抑制作用(P0.05),隶属值综合分析显示阿拉善牛枝子在种子萌发期耐盐能力较强;综合PEG、NaCl处理结果显示,在3种供试胡枝子中阿拉善牛枝子抗旱、耐盐性最强,本研究结果为胡枝子栽培驯化和遗传选育提供了理论依据。     

甘露糖对白三叶抗旱性、糖及糖醇类代谢物积累的影响

以广泛栽培种植的 ‘Ladino’ 白三叶为供试材料,采用生理生化及气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术,从叶片水分状况、渗透调节、抗氧化性、光合特征、糖及糖醇类物质的积累研究甘露糖对白三叶抗旱性的影响。研究结果表明,干旱胁迫显著降低白三叶叶片相对含水量、叶绿素含量、叶绿素荧光和净光合速率,导致膜脂过氧化加剧,细胞膜稳定性降低,植株受损严重。但白三叶能通过提高自身水分利用效率及降低渗透势以适应干旱胁迫。外施适宜浓度的甘露糖(30 mmol·L^-1)能显著提高干旱胁迫下白三叶叶片光合作用、抗氧化和渗透调节能力,从而有效缓解干旱诱导的氧化伤害并维持良好的水分状况,提高植株抗旱性。通过对不同糖及糖醇类代谢物含量变化的测定发现,不同糖类积累对干旱胁迫响应有所不同,甘露糖能在干旱条件下诱导多种糖(甘露糖、葡萄糖、果糖、半乳糖、木糖、蔗糖、麦芽糖和海藻糖)和糖醇(肌醇、丙三醇和松醇)的积累,这既提高了干旱胁迫下细胞渗透调节能力,也为白三叶生长和代谢供能提供更多的可利用碳水化合物以抵御干旱胁迫。     

干旱和UV-B辐射胁迫及其互作对白沙蒿抗性生理的影响

以白沙蒿为试验材料,在干旱（D）、UV-B辐射（U）和干旱与UV-B辐射复合（D+U）胁迫下,从幼苗生长、膜脂氧化、次生物质类黄酮、脂肪酸代谢及其基因表达等方面研究了干旱和UV-B辐射胁迫及其互作对白沙蒿抗性生理的影响。结果显示,D和U处理下,白沙蒿幼苗叶、茎、根生物量及总生物量积累减少,株高、叶面积和相对含水量（RWC）降低。D+U处理缓解了D和U处理造成的白沙蒿生物量的下降。D和U处理下,叶相对电导率（REC）显著升高;D+U处理的REC显著下降。D处理的丙二醛（MDA）含量和脂氧合酶（LOX）活性分别为对照（CK）的1.65和3.69倍,而U处理MDA含量和LOX活性无显著变化;D+U处理MDA含量和LOX活性分别为D处理的66.69%和44.00%。D和U处理类黄酮含量分别为CK的1.25和1.37倍;D+U处理类黄酮含量为D处理的1.57倍。D处理未引起不饱和脂肪酸指数（IUFA）显著变化,U处理造成IUFA显著降低,为CK的91.96%;D+U处理IUFA为U处理的1.08倍。结果表明,干旱和UV-B辐射胁迫引起的膜损伤是造成白沙蒿生物量下降的主要原因;干旱和UV-B辐射复合胁迫通过增加类黄酮含量、抑制LOX活性和提高脂肪酸不饱和度的效应产生叠加作用,缓解了彼此对白沙蒿造成的膜损伤。     

污泥和吲哚丁酸对草地早熟禾的生长和耐旱性的影响研究

污泥中含有丰富的矿质营养和生物活性物质,经无害化处理后可以作为良好的土壤改良剂和植物肥料。试验旨在研究并对比污泥和外源吲哚丁酸(IBA)对草地早熟禾生长及耐旱性的影响。污泥取自北京市酒仙桥污水处理厂。试验采用裂区设计,主处理包括:充分浇水和干旱处理,副处理包括污泥处理、外源IBA(2 μmol·L^-1)处理和对照。草地早熟禾播种生长3个月后干旱处理组不再浇水,至土壤水分含量降到25%田间持水量时复水,一个月后再次不浇水干至25%田间持水量,再复水一个月。在每次干旱开始和结束时,测定草地早熟禾坪观质量、叶片相对含水量、叶绿素和类胡萝卜素含量、脯氨酸、脱落酸、吲哚乙酸及丙二醛含量。结果表明:在充分浇水条件下,污泥和IBA能改善草地早熟禾的坪观质量,提高叶片叶绿素含量和IAA含量(P<0.05),且污泥的作用比IBA更持久;干旱胁迫下,污泥和外源IBA处理均能显著提高草地早熟禾的坪观质量,降低萎蔫度,提高叶片相对含水量和叶绿素含量(P<0.05)。2次干旱处理结束后,对照、污泥和IBA处理的脯氨酸含量分别为433,385和254 μg·g^-1,脱落酸含量分别为1.74,0.68和0.70 μg·g^-1,丙二醛含量分别为62.39,40.08和25.38 nmol·g^-1,污泥和IBA处理的草地早熟禾叶片中脯氨酸、脱落酸和丙二醛含量均显著低于对照(P<0.05)。试验结果说明污泥和外源IBA能促进草地早熟禾的生长,污泥能提高草地早熟禾的抗旱性,IBA能提高其对干旱胁迫的耐受性。     

干旱胁迫下ALA对羊草生长、内源激素及转录组的影响

由于气候的变化,我国羊草分布区受到干旱等环境胁迫,对其生产力的提高有很大影响。本研究采用盆栽人工控水的方法,研究5-氨基乙酰丙酸(ALA)处理缓解羊草干旱胁迫及其与物质积累、相关酶活性、激素变化和转录组的关系。结果表明,干旱显著抑制植株的生长,而适当浓度的ALA可缓解干旱胁迫对植株的不利效应,其中以50 mg·L^-1处理效果最好,可提高羊草株高、鲜重,增强根系活力,促进糖、蛋白、氮磷钾等物质积累,减轻干旱胁迫对羊草幼苗造成的伤害,这与ALA调控植株营养代谢相关酶活性、内源激素含量及其比值等生理效应密切相关,也与ALA在分子水平影响相关代谢的基因表达有直接联系。相关机理值得进一步研究。