葎草幼苗对盐胁迫响应的性别差异

采用盆栽试验研究了葎草(Humulus scandens)幼苗对盐胁迫响应的生理生化性别差异,测定了不同盐(NaCl)浓度(0、100、200、300mmol·L~(-1))下雌雄植株的单叶面积、气体交换参数、叶水势、叶绿素荧光、叶绿素含量、过氧化氢酶(CAT)和丙二醛(MDA)含量等指标的变化。结果表明,NaCl胁迫后葎草雌雄幼苗的叶干重、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)、叶水势(ψ_w)和CAT均呈逐渐降低的趋势,而气孔限制值(L_s)和MDA逐渐上升,其单叶面积则先升后降。随着NaCl胁迫的递增,雌株的最小荧光(F_o)呈先升后降的变化,最大荧光(_Fm)、可变荧光(F_v)、PSⅡ潜在活性(F_v/F_o)和非光化学淬灭系数(qN)则逐渐递增,光化学淬灭系数(qP)和叶绿素含量却逐渐递减;从总体上看,雄株的表现光合电子传递速率(ETR)、Fm和Fv、最大光化学效率(F_v/F_m)和F_v/F_o也呈上升趋势,qN和qP却呈下降趋势,而叶绿素含量却先升后降。因此,NaCl胁迫影响了葎草雌雄幼苗的单叶面积、叶绿素含量、叶绿素荧光、气体交换、CAT和MDA含量等生理生化特征,但雌雄幼苗对NaCl胁迫的响应存在差异。与雄株相比,雌株对NaCl胁迫更耐受。     

铬胁迫对葎草雌雄植株光合生理特性的不同影响

采用盆栽法研究不同铬浓度(Cr³⁺)(分别为0,50,200,300 mg/kg)下葎草雌雄植株气体交换及光合生理特性的不同影响。结果表明,1)对照处理下,雌株的净光合速率(P_n)、叶绿素荧光参数、根鲜重和主茎长比雄株高,叶绿素含量和丙二醛含量比雄株低。2)50 mg/kg时雌雄植株的P_n显著升高,除叶绿素荧光参数有显著减少之外,雄株其余各项指标显著增加,而雌株则与对照相近。200 mg/kg时雌雄植株的P_n与对照相近,MDA含量没有差异,但根鲜重和叶绿素荧光参数却显著降低,且雄株的叶绿素含量和主茎长也明显减少,而雌株却没有变化。300 mg/kg时雌雄植株的P_n和根鲜重显著降低,雄株各项指标的下降比雌株更显著,雌株则通过提高根鲜重、主茎长、蒸腾速率(T_r)和瞬时水分利用效率(WUE_i),并调整光系统Ⅱ反应中心,增强修复能力,以利于有效缓解光合机构的损伤。3)从总体上来看,随Cr³⁺胁迫的加剧,雌雄植株的净光合速率呈现出先升后降,主茎长、根鲜重和叶绿素荧光参数则呈下降趋势,而MDA含量和表观光合电子传递速率(E_TR)呈上升趋势;但雄株的叶绿素含量随着Cr³⁺浓度的增加而逐渐下降,而雌株在不同浓度的铬胁迫下叶绿素含量和光系统Ⅱ反应中心的变化却没有明显规律。因此,适量的铬有利于葎草雌雄植株的生长,显著提高净光合速率,但过高浓度的铬胁迫对雌雄植株具有明显的抑制作用,显著降低光合速率,在逆境胁迫下二者均表现出明显的自我保护的抗逆生理响应机制,尤其是雌株具有更灵活的响应策略以及更强的适应性和耐受性。     

高温对金荞麦光合气体交换和叶绿素荧光特性的影响

以8个野生金荞麦(Fagopyrum dibotrys)种质为试材,在室内模拟35和45℃高温胁迫,测定了各种质气体交换和叶绿素荧光参数,探讨金荞麦对高温胁迫的光合适应机制,并在利用主成分分析和隶属函数法综合考虑各综合指标权重的基础上,评价种质间耐热性强弱。随着高温胁迫强度的增加,各金荞麦种质的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)、PSⅡ的潜在活性(Fv/Fo)、最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光量子产量(Yield)和光化学猝灭系数(qP)等参数均逐渐降低;叶片非光化学荧光猝灭系数(NPQ)则先增加后降低(JQ4、JQ5和JQ7)或一直增加(JQ1、JQ2、JQ3、JQ6和JQ8)。利用主成分分析将9个单项指标转换为相互独立的两个综合指标(第一、二主成分),其权重分别为0.816和0.184。隶属函数法综合评价出8个金荞麦种质耐热性顺序分别为JQ6JQ2JQ3JQ1JQ8JQ4JQ5JQ7。为抵御高温,耐热性强的金荞麦种质通过调节气孔导度,减小蒸腾速率,提高水分利用率,并将过剩的激发能以热的形式耗散掉,以保护光合机构。     

海水胁迫下马齿苋光合及抗氧化生理特性研究

为筛选耐盐经济植物提供技术参考和理论依据,用不同浓度海水处理野生马齿苋(Portulaca oleracea)幼苗,测定了其叶绿素含量、气体交换和荧光动力参数及抗氧化生理指标。结果表明:在低浓度海水胁迫下马齿苋能保持较高的光合生产力和抗氧化特性,从而减轻盐胁迫对植株生长的伤害。     

干旱胁迫对假俭草叶绿素荧光特性的影响

试验以假俭草(Eremochloa ophiuroides)的Yaan和Common品系为材料,研究了中度干旱(土壤含水量为田间最大持水量的50%)和重度干旱(土壤含水量为田间最大持水量的35%)胁迫对假俭草叶绿素荧光参数及叶绿素含量的影响。结果表明,重度干旱胁迫显著地提高了Yaan和Common叶片中类胡萝卜素含量及Common叶片中叶绿素A和叶绿素B的含量。干旱胁迫显著地降低了供试材料的最大荧光(Fm)、可变荧光(Fv)、PSII最大光化学量子产量(Fv/Fm)和PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)及光合量子产额(Yield),而对基础荧光(Fo)、光化学猝灭系数(qP)和非光化学猝灭系数(qN)没有产生显著影响;与对照相比,在Common和Yaan品系中PSⅡ最大光化学量子产量分别下降了15%和5%,说明干旱胁迫会伤害假俭草的光系统Ⅱ。2个品系的叶绿素荧光参数对干旱胁迫的反应存在一定的差异。在重度干旱胁迫下,Common的Fo有上升趋势,而Fm显著降低;Yaan品系Fo呈下降趋势,Fm无显著变化。     

黑麦草对NaHCO3胁迫的光合生理响应

为了探讨牧草对碱胁迫的光合生理响应,采用营养液砂培方法,研究了不同浓度NaHCO₃(0,50,100,150,200 mmol/L)胁迫对黑麦草幼苗叶片光合色素含量、气体交换参数、叶绿素荧光和叶黄素循环的影响。结果表明,1)随着NaHCO₃浓度增大,叶绿素和类胡萝卜素含量逐渐降低,叶绿素a/b不断提高,净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)和气孔限制值(L_s)下降,胞间CO₂浓度(C_i)升高,表明非气孔限制是碱胁迫下P_n降低的主要因素。2)PSⅡ初始荧光(F_o)随NaHCO₃浓度提高明显上升,最大荧光(F_m)、最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(Φ_PSⅡ)和光化学猝灭(q_P)显著下降,非光化学猝灭(NPQ)呈增加趋势。3)随着NaHCO₃浓度提高,天线转化效率(F_v′/F_m′)降低,激发能在2个光系统间的分配不平衡性(β/α－1)增大,叶片吸收的光能中用于光反应的比例(P)下降,而天线热耗散的比例(D)增加,叶黄素循环脱环氧化状态(A+Z)/(V+A+Z)呈先升后降趋势,表明依赖叶黄素循环的天线热耗散是碱胁迫下黑麦草耗散过剩光能的主要途径。     

NaCl胁迫对赖草幼苗生理特性的影响

以赖草为材料,用不同浓度NaCl(100、200、300、400、500、600、700mmol/L)对赖草进行处理,通过测定叶片含水量、根冠比(R/T)、丙二醛(MDA)、可溶性糖、超氧化物歧化酶(SOD)活性,研究赖草的耐盐能力。结果表明,NaCl浓度低于400mmol/L时赖草叶片含水量、根冠比(R/T)与对照相比变化不显著(P0.05);随NaCl浓度增加,SOD活性和可溶性糖含量呈先上升后下降的趋势;MDA含量呈上升的趋势。赖草在400mmol/L NaCl胁迫下能正常生长,当浓度达到500mmol/L时生长受到影响。     

干旱胁迫条件下菊苣的光合响应

研究了3种具有不同抗旱性的菊苣(Cichorium intybus)[航天诱变新品系PA 43、PA 82和亲本普那菊苣]的光合特性及对干旱胁迫的响应。结果表明,3个菊苣品系的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）和气孔导度（Cond）日变化趋势都是双峰曲线。午间有明显“午休”现象,且导致午休的主要原因是非气孔因素。PA 82的Pn、Tr、Cond值均最高,PA 43的相应值均最小;3个菊苣品系的胞间CO2浓度（Ci）在10:00－12:00时比较低,其变化曲线与Pn相反。水分利用效率（WUE）以PA 82为最高,普那菊苣居中,PA 43为最低。随着干旱胁迫程度的加剧,3个菊苣品系的Pn、Tr、Cond、暗适应下PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）、暗适应下PSⅡ的潜在活性（Fv/Fo）、光化学猝灭系数（qP）均有一定程度的降低。其中,PA 82下降速度慢、幅度小,PA 43下降速度快、幅度大。Ci、qN值随着胁迫程度的加剧呈上升趋势。其中,PA 82上升速度慢、幅度小,PA 43上升速度快、幅度大。相对于抗旱性弱的菊苣PA 43,抗旱性强的菊苣PA 82、 普那菊苣在受到严重干旱胁迫时,具有较强的抵抗干旱的能力。     

土壤菲胁迫对高丹草幼苗生长和叶片叶绿素荧光特性的影响

通过研究土壤菲胁迫对高丹草（Sorghum bicolor×S.sudanense）幼苗生长及叶绿素荧光特性以及光能分配参数的影响,探讨了土壤菲胁迫下高丹草幼苗的光保护机制。结果表明：低于50mg·kg^-1的土壤菲浓度对高丹草幼苗生长及光合作用的抑制作用较小,当浓度大于50mg·kg^-1时,幼苗生长随着菲浓度的增加受到明显抑制,且对地下部的抑制作用大于地上部。幼苗叶片叶绿素含量随土壤菲浓度增加而降低,且叶绿素a相对于叶绿素b对土壤菲胁迫更敏感。土壤菲胁迫降低了PSⅡ反应中心活性和电子传递能力,导致其光能利用能力降低,特别是对高光强的利用能力下降。最大光化学效率（F_v/F_m）的变化幅度较小,即幼苗叶片未发生明显的光抑制现象。土壤菲胁迫明显改变了高丹草幼苗叶片PSⅡ反应中心光能分配参数,用于光化学反应的量子产额（Y_PSⅡ）降低,而依赖于类囊体膜两侧质子梯度叶黄素循环的量子产额（Y_NPQ）增加,即幼苗叶片启动了依赖于叶黄素循环的非辐射能量耗散机制来保护PSⅡ的正常生理功能,降低光合电子传递链上的压力,另外失活PSⅡ反应中心的热耗散量子产额（Y_NF）仅在土壤菲浓度达300mg·kg^-1时有小幅增加,说明土壤菲胁迫仅仅造成PSⅡ反应中心活性的降低,并未使PSⅡ反应中心大量失活。     

营养生长期雌雄葎草表观性状对水分胁迫响应的性别差异

通过设置4个水分梯度,对营养生长期的葎草进行干旱胁迫处理,于性别可识别时,测定雌雄单株的根、茎、叶等构件数量性状、鲜重干重及占生物量比例等指标。结果表明,葎草通过显著缩短营养生长持续期应对水分胁迫,雄株比雌株对水分缺乏更加敏感;根首先,叶次之,茎第三对胁迫做出响应;根通过降低自身含水量满足茎、叶对水分的需要,同时茎叶通过减少叶片数与茎分枝数,缩小单叶面积与茎长度,降低单株对水分的消耗;雄株的叶总面积,茎分枝、长度与体积,根长与体积显著低于雌株;水分对各构件鲜重、干重均存在极显著影响,但性别间仅根系生物量存在显著差异;雄株的总生物量显著低于雌株,但性别对构件生物量分配比例无显著影响。通过减少营养生长投入,快速转入生殖生长应对水分胁迫,为葎草种群繁衍与扩展奠定基础。     

中国芒幼苗对PEG胁迫的生理响应

以 PEG-6000为渗透介质模拟干旱胁迫, 对中国芒(Miscanthus sinensis)幼苗的生理特性进行了研究。随着PEG胁迫时间的延长, 丙二醛(MDA)、相对电导率逐渐升高, 超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)、抗坏血酸(ASA)、谷胱甘肽(GSH)呈先升高后降低的趋势, 但不同浓度PEG胁迫条件下, 各指标的变化幅度不同。低浓度PEG(≤10%)各指标都能基本维持与对照相似的水平;高浓度PEG(≥20%)下, 各指标与对照均差异显著, 这说明中国芒幼苗能忍受低于20%的PEG胁迫, 具有一定的抗旱能力, 但浓度超过20%的PEG会对中国芒幼苗造成严重干旱胁迫, 甚至导致其死亡。     

不同地理种源红砂幼苗对PEG胁迫的生理响应

以兰州、武威、张掖、酒泉4个地理种源红砂幼苗为试材,研究了不同浓度PEG胁迫对红砂叶片的质膜透性、保护酶活性和渗透调节物质等生理指标的影响。结果表明,不同地理种源红砂的脯氨酸(Pro)含量和可溶性糖(SS)含量均随胁迫浓度的增加而呈先上升后下降的趋势,武威种源渗透调节物质累积较其他种源的多。丙二醛(MDA)含量和质膜透性均随胁迫浓度的增加呈上升趋势,但武威种源增加幅度最小,说明武威种源红砂的组织受伤害较小,抵御干旱的能力较其他3个种源强。活性氧清除酶类(SOD,POD,CAT)活性均是先升高后降低的趋势,武威种源红砂始终比其他3个种源保持较高的POD和CAT活性。但在胁迫状态下植物体内保护酶对体内活性氧的清除能力有一个阈值,超过此阈值,则保护酶活性下降。相关性结果表明,4个地理种源红砂的细胞膜透性与MDA含量呈正相关,与游离Pro和可溶性糖呈极显著正相关(P＜0.01),与酶活性呈负相关。通过综合分析发现, 4个地理种源红砂的抗旱能力依次为:武威种源>酒泉种源>张掖种源>兰州种源。     

水分胁迫下雌雄异株植物葎草繁殖策略的可塑性调节

研究雌雄异株草本植物应对环境胁迫的繁殖策略及生殖分配可塑性,对发展雌雄异株植物的生活史进化理论和该类植物资源保护利用具有重要意义。实验以葎草为材料,通过设置轻度(LS)、中度(MS)、重度(RS)水分胁迫梯度,研究雌、雄单株的花芽分化、生物量分配、花穗性状、花药(或子房)数、花粉数及活力等与生殖生长相关的可塑性。结果表明:1)葎草通过提前花芽分化应对水分胁迫,雄株先于雌株进入生殖生长(P＜0.01)。2)雄株增加生殖分配应对LS胁迫,雌株减少花穗生物量应对水分胁迫;在RS胁迫时雄株的生殖分配为雌株的近3倍。3)葎草通过减少花穗数应对胁迫,雄株显著增加单个花穗的小花数来应对轻中度缺水(P＜0.05),雌株则减少开花频次降低水分胁迫下生殖能量消耗。4)轻中度水分胁迫对雌株子房宽度无显著影响;中重度胁迫虽使雄株显著缩短了花药长度、减少了单个花药的花粉数(P＜0.05),但花粉大小、花粉活性受影响较小。5)雄株花穗的POD和SOD活性显著高于雌株,雄株对水分胁迫更加敏感。在水分胁迫下,葎草在生存和防御功能稳定的基础上,可以通过协调分配有限资源,实现有性繁殖来完成草本植物较为短暂的生活史。     

水分胁迫下雌雄异株植物草繁殖策略的可塑性调节

研究雌雄异株草本植物应对环境胁迫的繁殖策略及生殖分配可塑性,对发展雌雄异株植物的生活史进化理论和该类植物资源保护利用具有重要意义。实验以草为材料,通过设置轻度（LS）、中度（MS）、重度（RS）水分胁迫梯度,研究雌、雄单株的花芽分化、生物量分配、花穗性状、花药（或子房）数、花粉数及活力等与生殖生长相关的可塑性。结果表明：1）草通过提前花芽分化应对水分胁迫,雄株先于雌株进入生殖生长（P ＜0．01）。2）雄株增加生殖分配应对 LS 胁迫,雌株减少花穗生物量应对水分胁迫;在 RS 胁迫时雄株的生殖分配为雌株的近3倍。3）草通过减少花穗数应对胁迫,雄株显著增加单个花穗的小花数来应对轻中度缺水（P ＜0．05）,雌株则减少开花频次降低水分胁迫下生殖能量消耗。4）轻中度水分胁迫对雌株子房宽度无显著影响;中重度胁迫虽使雄株显著缩短了花药长度、减少了单个花药的花粉数（P ＜0．05）,但花粉大小、花粉活性受影响较小。5）雄株花穗的 POD 和 SOD活性显著高于雌株,雄株对水分胁迫更加敏感。在水分胁迫下,草在生存和防御功能稳定的基础上,可以通过协调分配有限资源,实现有性繁殖来完成草本植物较为短暂的生活史。     

越冬时葎草雌雄株生理反应和再生策略的差异分析

以野生雌雄葎草为材料,通过测定越冬前(12月1日)、越冬中(1月15日)和越冬后(4月15日)雌雄株构件中可溶性糖(SS)、淀粉(ST)、丙酮酸(PA)含量和硝酸还原酶(NR)活性,测定越冬后构件存活率和再生率及再生构件性状与生物量分配比,分析雌雄株越冬时生理反应和再生策略的差异。结果表明:1)越冬前雄株叶片中ST含量小于雌株而SS含量大于雌株,其成熟茎和根的SS和ST含量均小于雌株(P<0.05),雄株通过提高叶中SS含量抵御寒冷,雌株通过转移糖分到茎和根应对寒冷;2)越冬前雄株叶和茎的PA含量显著大于雌株,根中含量显著小于雌株(P<0.05),构件中NR活性无性别差异(P>0.05),雄株通过增强茎和叶的呼吸抵御寒冷,雌株通过根储备营养应对寒冷;3)越冬后雌株再生叶的SS和ST含量大于雄株(P<0.05),PA含量和NR活性小于雄株,其再生代谢基础高于雄株;4)越冬时雄株植株存活率为26.67%,为雌株植株存活率的34.78%,雄株存活植株的茎存活率仅为雌株的32.24%,越冬后雌株茎、叶再生率仅为雄株的21.03%和23.82%,而花序再生率高达74.40%;5)雌株再生叶数和叶面积及再生茎长小于雄株(P<0.05),其再生茎和叶生物量分配比仅0.59%和1.31%,再生花序分配达98.09%,其再生花序柄和花序轴长及小花数大于越冬前正常花序,且萼片面积增大且生物量分配比占31.26%,总面积达624.92 cm²·株^-1,为再生叶总面积的24.50倍。越冬时雄株通过生理反应抵御寒冷,使茎和根贮藏物质低于雌株,故其存活率和再生率低于雌株。越冬后雄株再生生物量仅1.57 g·株^-1全部分配到营养器官,雌株再生总生物量达32.05 g·株^-1,且98.09%分配到花序,萼片代替叶片为主要光合器官,为花序形成和开花就近提供养分。     

豌豆幼苗在盐胁迫下的生理生态响应

采用不同浓度的盐(NaCl)溶液对豌豆(Pisium sativum)幼苗进行处理,通过测定其形态指标和生理生化指标,研究苗期豌豆在盐胁迫下的生理生态响应。结果表明,株高和根长变化与盐处理浓度显著相关,随着盐浓度的增加,株高和根长均增长缓慢,植株和根部含水率显著下降;不同处理下叶片中叶绿素的含量随盐处理时间的延长明显下降;脯氨酸含量与盐处理浓度呈现显著正相关,而与处理时间没有显著相关性;可溶性糖含量随着盐浓度的增加而增加,除对照外所有处理均在10 d时达到峰值而后开始下降;超氧化物岐化酶(SOD)酶活性随着盐处理浓度和处理时间的增加而增加,各浓度处理在10 d达到峰值后呈下降趋势;过氧化物歧化酶(POD)酶活性随着盐处理浓度的增加而增加,随处理时间的延长,其含量呈稳定上升趋势。     

中型狼尾草幼苗对PEG、低温和盐胁迫的生理应答

采用PEG-6000、低温和NaCl处理模拟逆境胁迫的方法,系统研究了中型狼尾草幼苗在3种不同胁迫条件下的生理生化特性的变化,并对其抗逆性、各生理生化指标的相关性进行了综合评价与分析。结果显示,1)随着PEG浓度的增加,可溶性蛋白含量表现为先增后降再增的趋势;可溶性糖含量呈现先增后降,在PEG 5%时达到最大;脯氨酸含量显著升高,在PEG 20%时含量是CK的6.0倍;MDA含量呈现“急剧增加—相对稳定—迅速下降”的变化趋势,PEG 5%时MDA累积量达到最大;SOD活性总体上呈“急剧下降—微增—迅速上升”的趋势,PEG 5%时最低,PEG 20%时达到最大。2)低温胁迫过程中,可溶性蛋白和可溶性糖含量均随温度降低总体呈现先升高后下降的趋势;脯氨酸含量随温度的降低均呈升高趋势;MDA含量随低温处理时间的延长而增大;SOD活性随温度的降低总体呈现先升高后下降的趋势。3) 随着NaCl胁迫水平的加强,可溶性蛋白含量表现为先增后降的变化趋势;可溶性糖、脯氨酸和MDA含量均随着NaCl浓度的增大而增加;SOD活性则呈现“微增—缓慢降低—急剧下降”的变化趋势。相关性分析结果显示:PEG胁迫下,脯氨酸含量与可溶性糖含量呈显著负相关;低温4 h胁迫下,MDA含量与可溶性糖含量显著正相关,与脯氨酸含量极显著正相关;NaCl胁迫下,可溶性糖含量与脯氨酸含量和MDA含量极显著正相关,SOD活性与可溶性糖含量、MDA含量呈显著负相关,而与可溶性蛋白显著正相关。以上结果表明,中型狼尾草适应逆境胁迫受到多种生理生化的调节,且各生理生化物质之间存在一定的相关性,其生理指标的动态变化是中型狼尾草应答逆因子胁迫的重要生理调节机制,体现了其抵抗逆境胁迫、减轻伤害的适应性反应。