过氧化氢提高燕麦幼苗耐碱性的活性氧代谢和渗透调节

为探明过氧化氢(H₂O₂)提高燕麦耐碱性的作用,以‘定莜6号’幼苗为材料,采用珍珠岩栽培方法,在幼苗三叶一心期根部浇灌75 mmol·L^-1 NaHCO₃或添加二甲基硫脲(DMTU,H₂O₂淬灭剂)或抗坏血酸(ASA,H₂O₂清除剂)模拟碱胁迫,通过叶面喷施0.01 mmol·L^-1 H₂O₂来观测H₂O₂对碱胁迫下幼苗生长、活性氧代谢和渗透溶质积累的影响。结果表明:喷施H₂O₂ 能够缓解NaHCO₃胁迫对燕麦幼苗生长的抑制,降低幼苗叶片O2·-、H₂O₂和丙二醛含量,提高超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶等抗氧化酶活性和非酶抗氧化剂抗坏血酸、谷胱甘肽含量;使过氧化氢酶、过氧化物酶活性及渗透溶质可溶性糖、游离氨基酸和脯氨酸含量显著降低,有机酸和叶绿素含量明显提高,而可溶性蛋白质含量则变化不大;添加DMTU和ASA后有效逆转了喷施H₂O₂对NaHCO₃胁迫燕麦生长受抑和生理响应的调节。采用主成分和隶属函数分析显示,喷施H₂O₂显著提高了NaHCO₃胁迫下燕麦幼苗的综合评价值,添加DMTU和ASA完全或部分逆转了H₂O₂的作用。因此,外源H₂O₂是通过调控活性氧代谢和渗透调节来缓解碱胁迫导致的氧化伤害和生长抑制,从而增强燕麦幼苗的耐碱性。     

外源H2O2对干旱胁迫下裸燕麦 幼苗叶片生理特性的影响

为探讨信号分子过氧化氢(H₂O₂)对干旱胁迫下裸燕麦生理响应的调控机制，以砂培白燕7号幼苗为材料，研究了喷施0.01 mmol·L^-1 H₂O₂对17.8%聚乙二醇6000模拟的干旱胁迫下叶片光合特性、活性氧代谢、渗透调节物质积累和幼苗生长的影响。结果表明：喷施H₂O₂后，干旱胁迫下的裸燕麦幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素含量和叶绿素a/b较对照(喷H₂O后干旱胁迫)分别提高了20.0%、12.9%、18.5%、8.1%和24.3%，叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度和水分利用效率分别提高了20.6%、25.9%、12.0%和33.8%，蒸腾速率降低了9.7%；喷施H₂O₂还使干旱胁迫下裸燕麦幼苗叶片的过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶活性和抗坏血酸含量分别提高了113.5%、102.9%和13.8%，而超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性及O^{—[KG-1][JX*3]·[JX-*3]}₂、H₂O₂、丙二醛含量和细胞膜相对透性分别下降了21.5%、60.4%、29.3%、38.4%、19.7%和14.2%，可溶性蛋白质、可溶性糖、游离氨基酸和脯氨酸含量分别上升了10.5%、40.3%、13.8%和17.2%，幼苗株高、根长、植株鲜重、植株干重和相对含水量分别提高了14.8%、25.0%、20.1%、11.0%和5.93 %，但谷胱甘肽含量没有显著变化。表明外源H₂O₂能够通过降低膜脂过氧化程度和促进渗透溶质积累，改善叶片光合功能和植株水分状况，从而减轻干旱对裸燕麦幼苗生长的抑制，增强裸燕麦的抗旱性。     

外源H2O2对镉胁迫下裸燕麦叶绿素荧光参数和镉积累特性的影响

镉(Cd)是最具生物毒性的重金属污染物之一,过氧化氢(H_2O_2)是参与植物逆境响应调节的信号分子。为探讨H_2O_2对Cd胁迫下植物生理响应的调控机制,以裸燕麦品种‘定莜6号’为材料,采用砂培方法研究了H_2O_2外源喷施对50 mg·L~(-1 )Cd~(2+)胁迫下幼苗生长、叶片叶黄素循环、叶绿素荧光参数和植株Cd积累特性的影响。结果表明:与单独Cd胁迫相比,喷施5 mmol·L~(-1) H_2O_2使Cd胁迫下的裸燕麦幼苗根系和地上部干重分别提高了18.5%和26.9%,叶片光系统Ⅱ(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)、光系统Ⅰ激发能分配系数(α)和吸收光能用于光化学反应的份额(P)分别提高了15.7%、98.6%、61.6%、40.9%和98.6%,叶片叶黄素循环脱环氧化状态(A+Z)/(V+A+Z)、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)、PSⅡ激发能分配系数(β)、双光系统间激发能分配不平衡偏离系数(β/α-1)、吸收光能用于天线热耗散的份额(D)和PSⅡ反应中心非光化学耗散的份额(E_x)分别下降了11.2%、7.9%、13.9%、12.2%、12.7%、55.2%、19.1%和10.6%。同时,喷施H_2O_2还使Cd胁迫下裸燕麦幼苗根系Cd含量及根系和地上部Cd积累量分别提高了52.0%、92.4%和25.2%,Cd由根系向地上部的转运率下降了34.4%,但地上部Cd含量没有显著变化。由此表明,外源H_2O_2可能一方面通过提高PSⅡ光化学效率而非依赖叶黄素循环的热耗散减轻了Cd胁迫诱导的光抑制,另一方面通过增强根系对Cd的滞留和降低Cd由根系向地上部的转运,从而缓解了Cd胁迫对裸燕麦幼苗生长的抑制,提高了裸燕麦对Cd胁迫的耐性。     

镉胁迫下裸燕麦幼苗对外源H2O2的生理响应

镉(Cd)是生物毒性最强的污染物之一,为探讨外源信号分子H₂O₂对Cd胁迫下裸燕麦生理响应的调节作用,采用珍珠岩栽培,以裸燕麦品种“定莜6号”为材料。试验设4个处理:1) 叶面喷施蒸馏水,根部浇灌营养液(对照);2) 叶面喷施5 mmol·L^-1 H₂O₂溶液,根部浇灌营养液;3) 叶面喷施蒸馏水,根部浇灌含有50 mg·L^-1 Cd²⁺的营养液;4) 叶面喷施5 mmol·L^-1 H₂O₂溶液,根部浇灌含有50 mg·L^-1 Cd²⁺的营养液。研究外源H₂O₂对Cd胁迫下裸燕麦幼苗生长、活性氧代谢、光合参数和碳同化关键酶活性的影响。结果表明:喷施H₂O₂显著缓解了Cd胁迫下裸燕麦幼苗根长、株高、鲜重和干重的下降程度,降低了Cd胁迫下裸燕麦幼苗叶片中超氧阴离子、H₂O₂、丙二醛和抗坏血酸含量及过氧化氢酶活性,提高了超氧化物歧化酶和抗坏血酸过氧化物酶活性及谷胱甘肽、类黄酮、总酚和原花青素含量,而对过氧化物酶活性的影响不大。另外,喷施H₂O₂对Cd胁迫下裸燕麦叶片中叶绿素a、叶绿素b含量及叶绿素a/b、气孔导度和蒸腾速率无显著影响,但提高了类胡萝卜素含量、净光合速率及核酮糖1, 5-二磷酸羧化酶、景天庚酮糖1, 7-二磷酸酯酶和果糖1, 6-二磷酸醛缩酶和转酮醇酶活性,降低了胞间CO₂浓度。上述结果表明,外源H₂O₂能够通过调控活性氧清除系统降低Cd胁迫诱导的氧化损伤,并提高碳同化关键酶活性,减轻Cd胁迫对光合作用的抑制,从而缓解Cd对裸燕麦幼苗生长的抑制,增强裸燕麦对Cd胁迫的耐性。     

作物缺水补偿节水的分子生理机制研究进展

作物缺水补偿节水理论及其技术具有重要理论意义和农业应用潜力, 受到国内外专家的重视并取得一系列重要研究成果, 然而作物适度胁迫缺水产生补偿节水效应的分子生理机制却仍是一个尚待研究的问题。在系统总结近年来的相关进展基础上, 对引起作物适度缺水反弹补偿节水的分子生理过程进行了初步分析探索。作物在发生水分胁迫和复水后, 在根、茎、叶等营养器官生长、渗透调节、蒸腾速率、光合作用等生理活动以及蛋白质活性、生化代谢、分子和基因调节等方面都有相关适应变化。水分亏缺补偿存在阈值范围, 如果控制适当, 在一定水分亏缺强度范围内可提高作物水分利用效率并使作物不减产甚至增产。这种缺水补偿节水技术如能在农业生产上推广应用, 可有效节约水资源, 提高作物经济效益和粮食安全。     

盐碱胁迫下外源硫化氢对裸燕麦叶片氨基酸代谢过程的影响

信号硫化氢缓解植物盐碱胁迫机理备受关注。为探讨外源硫化氢对盐碱胁迫下植物氨基酸代谢的调控机制,采用盆栽土培试验,以裸燕麦品种‘定莜9号’为材料,设置盆土不添加盐碱和添加3.00 g·kg^-1盐碱(摩尔比NaCl︰Na₂SO₄︰Na₂CO₃︰Na HCO₃=12︰8︰1︰9)与抽穗期叶面喷蒸馏水和喷50μmol·L^-1硫化氢供体硫氢化钠(NaHS)溶液,共4个处理。研究其对叶片中总氨基酸、丙二醛含量和籽粒产量的影响;运用液相色谱和质谱检测,采用主成分分析22种组成蛋白质的氨基酸中差异氨基酸,解析外源硫化氢对氨基酸代谢途径的调控效应。结果表明：在裸燕麦叶片中未检出高半胱氨酸。喷施NaHS溶液对盐碱胁迫下裸燕麦叶片中总氨基酸含量下降的缓解效应不显著,对盐碱胁迫诱导的丙二醛含量的升高和籽粒产量的下降有显著的缓解作用。主成分分析结果显示：盐碱胁迫下,喷施NaHS可显著下调裸燕麦叶片中α-酮戊二酸族的鸟氨酸和草酰乙酸族的天冬酰胺含量;显著上调α-...     

裸燕麦对重金属镉(Cd)胁迫的生理生态响应及Cd累积特性

重金属镉(Cd)污染已成为全球面临的环境问题之一。为明确Cd胁迫对裸燕麦种子萌发、光合作用、活性氧代谢、Cd累积特性和植株生长的影响,以裸燕麦定莜6号为材料,用不同浓度的Cd^2+处理种子并进行盆栽土培试验。结果表明,5~100mg·L^-1Cd^2+处理对裸燕麦种子的发芽率和发芽指数没有影响,对活力指数、胚根长和幼苗干重的抑制程度随C^d2+浓度增加而增强。在5~50mg·kg-1Cd^2+胁迫下,随着Cd^2+浓度上升,抽穗期裸燕麦叶片的光合色素含量、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率下降速率增大,胞间CO2浓度、O2^-·、H2O2和丙二醛含量提高,超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性先升后降,过氧化物酶活性呈升-降-升趋势,抗坏血酸过氧化物酶活性和抗坏血酸含量逐渐下降,谷胱甘肽含量提高。抽穗期裸燕麦根系和地上部Cd含量和Cd累积量随Cd^2+处理浓度增加而提高,根系和地上部对Cd的富集系数及转运系数依次下降。成熟期裸燕麦的株高、产量和产量构成因子随Cd处理浓度上升而下降。总之,Cd胁迫抑制了裸燕麦壮苗形成;使植株Cd积累增加;诱导活性氧代谢紊乱和光合作用下降,使植株生长受抑和产量降低。     

黄土高原子午岭油松林枯落物的水源涵养功能评价

[目的] 探究黄土高原子午岭林区不同密度人工油松林枯落物的水源涵养功能,为该区功能导向型林分改造提供理论依据。[方法] 于2021年8月在甘肃省合水县子午岭连家砭林场选取6种不同林分密度（2 222,3 200,4 802,6 250,7 503,9 286株/hm²）的油松人工林为研究对象,采用坐标综合评价法对不同密度油松林枯落物的水源涵养功能进行评价。[结果] ①油松林枯落物的厚度和蓄积量分别介于2.78～7.30 cm和14.97～52.41 t/hm²,两者变化趋势均呈“单峰型”,峰值出现在林分密度4 802株/hm²;②林分密度3 200株/hm²的枯落物最大持水率（192.98%）和有效拦蓄率（152.04%）较高,而林分密度4 802株/hm²的枯落物的最大持水量（101.46 t/hm²）和有效拦蓄量（67.92 t/hm²）表现优良,且半分解层在枯落物降水拦蓄过程中起主要作用;③枯落物持水率（量）、吸水速率与浸水时间分别呈对数函数〔R²>0.956（0.962）〕和幂函数（R²>0.998）关系;④油松林枯落物水源涵养功能发挥较好的林分密度为4 802株/hm²。[结论] 仅考虑油松林枯落物的水源涵养功能,油松林密度应调控至4 800株/hm²。后续应加强对油松林林冠层及土壤层的研究,并综合考虑土壤水分植被承载力及油松林水分利用规律等,最终确定油松林水源涵养功能发挥最优的林分密度。     

外源NO对镧胁迫下燕麦幼苗叶片抗坏血酸-谷胱甘肽循环的影响

为探讨外源一氧化氮(NO)对稀土元素镧(La)胁迫下植物抗氧化系统的调节机制,采用水培方法,研究了NO供体硝普钠(SNP)对200 μmol·L^-1 La³⁺胁迫下燕麦幼苗生长、La含量及叶片抗坏血酸-谷胱甘肽循环的影响。结果表明,施用100 μmol·L^-1 SNP显著缓解了La³⁺胁迫对燕麦幼苗根长、株高和植株干重的抑制,使叶片过氧化氢和丙二醛含量增幅下降;地上部La含量显著降低,并有效逆转了La³⁺胁迫诱导的还原型抗坏血酸(AsA)、氧化型抗坏血酸(DHA)、还原型谷胱甘肽(GSH)和氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量的升高,提高了AsA/DHA和GSH/GSSG比值及单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性。表明La胁迫下外源NO可抑制La从根系向地上部的转运,并通过提高抗坏血酸-谷胱甘肽循环相关酶活性及AsA/DHA和GSH/GSSG比值,减轻La胁迫诱导的H₂O₂对燕麦幼苗的伤害。