pH与氟对莱茵衣藻和蛋白核小球藻胞外碳酸酐酶活性及光合效率的影响

本文研究了不同pH（5.0、7.0和9.0）和F-浓度（0.1、1、10、50、100、200mmol·L-1）对莱茵衣藻和蛋白核小球藻的胞外碳酸酐酶活性、PSⅡ实际光合效率ΦPSⅡ和叶绿素a合成量的共同影响。结果表明：在低于1mmol·L-1的F-作用下,两种微藻的生理和生长指标主要受pH影响;酸性条件下,两种微藻胞外碳酸酐酶活性显著低于中性和碱性条件时,ΦPSⅡ随pH升高而增大,叶绿素a合成量随pH升高而增加。在高于1mmol·L-1的F-作用下,两种微藻的生理及生长指标受F-和pH共同影响,且F-的作用大于pH的作用,胞外碳酸酐酶活性随着F-浓度升高先增加后降低,同时随着pH下降而降低;ΦPSⅡ和叶绿素a合成量则随着F-浓度升高和pH下降而迅速下降。胞外碳酸酐酶活性、ΦPSⅡ和叶绿素a合成量都能够作为指示微藻受氟胁迫的指标,以微藻为材料除去自然界氟超标水体中的超标F-,理论上是可行的。     

表面活性剂CTAC和STAB对蛋白核小球藻的毒作用

采用室内培养法考察了十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）和十八烷基三甲基溴化铵（STAB）对蛋白核小球藻（Chlorellapyrenoidosa）的生长状况、蛋白质含量、叶绿素含量、脂质过氧化丙二醛（MDA）含量以及超氧化岐化酶（SOD）活性的影响,进而分析了CTAC和STAB对小球藻的毒作用机理。结果表明,CTAC和STAB对蛋白核小球藻的生长抑制效应受浓度和时间的影响显著,STAB对蛋白核小球藻的毒性大于CTAC,且CTAC和STAB作用4 d内,藻细胞蛋白质、叶绿素含量以及SOD活性均先上升后下降,MDA含量逐渐下降。根据5种指标变化与CTAC（或STAB）之间呈现的浓度-效应关系和时间-效应关系推测,表面活性剂对藻细胞的最初攻击点是通过改变其细胞膜膜脂分子的水溶性破坏小球藻的细胞膜,表面活性剂通过刺激细胞产生活性氧自由基引起脂质及其他生物大分子的氧化损伤可能是其对小球藻产生毒害效应的主要机制。     

低氮胁迫对不同耐低氮性玉米品种幼苗根系形态和生理特征的影响

采用水培方法,以2个耐低氮品种和2个不耐低氮玉米品种为材料,以正常氮处理B3[15 mmol(N)·L?1]为对照,研究2个低氮胁迫水平B1[0.05 mmol(N)·L?1]、B2[0.5 mmol(N)·L?1]对不同耐低氮性玉米品种苗期根系形态和伤流量及氮代谢关键酶活性的影响。结果表明:与正常供氮处理相比,在B1和B2低氮胁迫处理下,玉米幼苗根系伤流量和硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸脱氢酶(GDH)活性均下降,耐低氮品种上述各指标的降幅(29.8%和8.7%、46.9%和39.6%、7.3%和4.4%、31.3%和19.8%)均小于不耐低氮品种(37.0%和27.5%、68.8%和56.6%、24.5%和18.7%、60.7%和42.7%),且在B1处理下耐低氮品种根系NR、GDH活性分别是不耐低氮品种的1.4倍、1.35倍。低氮胁迫对玉米苗期地上部生长的影响大于对地下部生长的影响,使地上部干重显著降低,根冠比显著增大,根数减少;在B1和B2处理下,不耐低氮品种根冠比增幅(81.6%和25.4%)、根数降幅(22.2%和31.1%)均大于耐低氮品种(61.0%和21.1%、19.8%和19.4%)。随着低氮胁迫程度的增大,耐低氮品种根长增长,根粗减小,对低氮胁迫的响应能力增大,表现为根系伸长变细以增加对氮的吸收面积。与不耐低氮品种相比,低氮胁迫下耐低氮品种根系形态较好,根系生理活性和对低氮胁迫的耐性较强,能维持较稳定的生长;随着低氮胁迫时间的延长,耐低氮品种对低氮胁迫的适应性增强,不耐低氮品种则降低。     

低氮胁迫对谷子苗期性状的影响和耐低氮品种的筛选

筛选和培育耐低氮能力强的作物品种,是提高作物氮素利用效率,减少氮肥施用量,降低环境污染的有效措施。本研究以45份谷子品种为试材,采用水培的方法,在低氮(0.1mmol·L~(-1))和正常氮(5mmol·L~(-1))条件下,测定苗高、根长和根数等22个氮效率相关指标,采用综合耐低氮系数法以及基于主成分分析的隶属函数法评价参试谷子品种的耐低氮性。结果表明,与正常氮条件相比,低氮胁迫下,谷子苗期根长、根冠比、地上部氮素生理效率、地下部氮素生理效率、单株氮素生理效率有不同程度提高,其余17个指标都有不同程度降低。两种评价方法均根据45个谷子品种的耐低氮能力将其划分为强耐低氮型、耐低氮型、中间型、较敏感型和敏感型5类。筛选出耐低氮性较强的品种5份,编号分别为11、14、17、35和39。利用GGE双标图对品种-耐低氮相关指标的分析表明,编号39和14的耐低氮品种主要耐低氮性状为地下部干重、地下部鲜重、根长;编号为11、35和17的耐低氮品种主要耐低氮性状为地上部鲜重、叶片数、叶宽、叶长、单株氮累积量、地上部氮累积量、单株干质量、地上部干重、地下部氮累积量、根数、苗高和SPAD。可见不同谷子品种的耐低氮机制存在一定差异,研究结果可为谷子耐低氮品种的选育提供材料基础。     

低氮胁迫对不同光皮桦基因型苗期生长及生理生化特征的影响

为探讨低氮胁迫对不同基因型光皮桦(Betula luminifera)生长及生理生化响应特性,本研究采用裂区设计,以光皮桦G49-3、G50-1和优3组培苗为材料,通过水培培养研究其在正常供氮(CK,15 mmol·L^-1 NO₃^-)和低氮胁迫(LN,0.03 mmol·L^-1 NO₃^-)条件下的苗期生长及生理生化响应。结果表明,低氮胁迫处理21 d后,3个光皮桦基因型的叶绿素含量、株高、地上部干重、地上氮含量和氮积累量均显著降低,其中G49-3降幅最大,G50-1降幅最小;3个光皮桦基因型根冠比、根系总根长、总表面积和平均直径均增加;叶片过氧化物酶(POD)、超氧化物岐化酶(SOD)和硝酸还原酶(NR)活性降低,G50-1降幅最低。实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析表明,相较于CK,低氮胁迫处理下3个光皮桦基因型叶和根中NRT1.1和NRT1.2均下调表达,而NRT2.1在根中上调表达,说明根中NRT2.1在低氮胁迫下的硝酸盐转运过程中发挥主要作用...     

苦荞根系分泌有机酸对低氮胁迫的响应机制

通过对两种不同低氮耐受性苦荞品种{迪庆苦荞(DQ,耐低氮)及黑丰1号(HF,不耐低氮)}的盆栽试验,研究了苦荞根系分泌有机酸(丙二酸、丙酸、草酸、酒石酸、乙酸)对低氮胁迫(尿素,80 mg kg~(-1))的响应机制。分析结果表明:幼苗期时,低氮处理(尿素,80 mg kg~(-1))与常氮处理(尿素,160 mg kg~(-1))相比,HF和DQ土壤含水量分别减少24.2%和14.32%,且这一时期低氮胁迫下DQ耗水量显著高于HF。DQ根际土壤pH值在幼苗期和开花期分别比HF低1.44%和8.44%。裂区分析显示,氮处理对苦荞根际土壤有机酸含量有显著的影响。低氮胁迫下苦荞根系分泌有机酸含量在品种间具有差异,根际土壤中丙二酸与其他有机酸相比含量较多但并未在品种间产生显著差异,DQ根际土壤中草酸含量在各个生育期分别显著高于HF 40.16%、25.24%和41.31%,酒石酸也在开花期和成熟期表现出相同的趋势。综上所述,苦荞可能通过根系有机酸的分泌来调节根际土壤养分有效性以应对低氮胁迫环境,对于未来贫瘠土壤上苦荞的种植应考量其耐瘠性的差异,选育耐瘠性强的品种来增加效益。     

不同糜子品种对低氮胁迫的生物学响应

采用溶液培养的方法,研究了低氮胁迫下不同糜子品种苗期生物学性状、 氮素吸收利用效率差异及与根系形态生理指标之间的相关关系。 结果表明, 低氮胁迫下,糜子地上部生长受抑程度大于根部,植株氮累积量降低但氮利用效率明显提高。晋黍7号株高、 叶面积、 茎叶干重、 根干重、 总根数、 总吸收面积和活性吸收面积下降幅度在所测试品种中均最小, 其总氮累积量分别是晋黍1号、 晋黍5号、 晋黍8号的1.35、 1.50、 1.39倍,根系氮累积量/总氮量的百分率增加的幅度和地上部氮累积量/总氮量的百分率下降的幅度均最低,分别为9.75% 和 3.47%; 植株氮利用效率比晋黍1号、 晋黍5号、 晋黍8号分别高20.92%、 12.44%、 14.83%。晋黍7号较其他品种更耐低氮胁迫。低氮胁迫下,糜子根系干重、 总根长、 总吸收面积与总氮累积量呈显著线性相关,表明低氮胁迫下,根系形态生理指标对氮素吸收效率起重要作用。     

低氮胁迫对耐低氮玉米品种苗期光合及叶绿素荧光特性的影响

【目的】叶绿素荧光参数经常用来评价光合器官的功能和环境压力的影响,不同玉米基因型耐低氮胁迫能力差异较大,与光合及叶绿素荧光特性对低氮胁迫的响应机制有关。本文以耐低氮能力差异较大的4个玉米杂交种为试验材料,研究了低氮胁迫对不同耐低氮性玉米品种苗期光合及叶绿素荧光特性的影响,以期明确耐低氮胁迫玉米品种的光合机制。【方法】采用二因素完全随机设计盆栽试验,因素A为不同耐低氮性玉米品种:‘正红311’、‘成单30’和不耐低氮品种‘先玉508’、‘三北2号’;因素B为不同氮素水平:正常氮CK(霍格兰完全营养液,N 15 mmol/L)、低氮胁迫LN1(N 0.5 mmol/L)、极低氮胁迫LN2(N 0.05 mmol/L)。测定了苗期单株干物质积累量,单株氮素积累量,叶片叶绿素含量与荧光特性,以及光合效率指标。【结果】低氮胁迫下玉米苗期单株干物质积累量、单株氮素积累量、叶片叶绿素含量等生理指标显著下降,但耐低氮品种的下降幅度显著低于不耐低氮品种;低氮胁迫下玉米苗净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)显著降低,胞间CO2浓度(Ci)显著升高,净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)的降幅及胞间CO2浓度(Ci)的增幅耐低氮品种均显著低于不耐低氮品种;低氮胁迫下可变荧光(Fv)、最大荧光(Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/F0)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ有效光量子产量(Fv'/Fm')和光化学猝灭系数(q P)等叶绿素荧光特性也均显著降低,耐低氮品种下降幅度显著低于不耐低氮品种;低氮胁迫下耐低氮品种PSⅡ实际光量子产量(ΦPSⅡ)降低,不耐低氮品种有所增加;而耐低氮品种非光化学猝灭系数(NPQ)升高,不耐低氮品种有所降低。【结论】耐低氮玉米品种能够减缓低氮胁迫对植株光合系统的影响,进而保证植株较高的氮素积累,提高叶片叶绿素含量,维持较高的PSⅡ有效光量子产量(Fv'/Fm')和光化学猝灭系数(q P),为光合作用提供充足的光能;从而保持了较高的净光合速率(Pn),保证了耐低氮品种在低氮条件下保持较高的干物质生产。     

环绕式LED光质对蛋白核小球藻生长代谢影响

微藻是一类生长速度快、环境适应能力强的单细胞自养生物,利用其生产的碳水化合物、蛋白质、油脂等已在食品、水产养殖、医疗保健等领域广泛应用,然而,高养殖成本始终是限制其产业化发展的难点之一。光源是微藻培养的重要环境因子,现有研究多报道波段及光照周期对微藻生长代谢的影响,其所用光源几乎均采用单侧排布,光在藻液中分布的均匀性和稳定性易受藻液光径、藻密度等影响。该研究以商业化较成熟的微藻——蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）为对象,将环绕式LED人工光源应用于微藻培养中,采用光强为100 μmol/(m²·s)的白、红、黄、绿、蓝、紫6种光质分别培养蛋白核小球藻21 d,每日监测藻液中生物量和光合色素含量变化,测定培养末期（D21）藻体中的蛋白质、油脂和碳水化合物含量及脂肪酸组成和丰度,分析不同波段光质对蛋白核小球藻生长代谢的影响。结果显示,相较于对照组（白光）,绿光和蓝光分别培养蛋白核小球藻7 d和9 d后其生物量显著提高（P<0.05）,培养末期（D21）绿光组和蓝光组的生物量分别提高了24.4%和8.0%（P<0.05）;藻液中叶绿素a的变化趋势与生物量变化类似,但绿光组藻体中总光合色素质量分数却显著低于紫光组（P<0.05）,可能与微藻对紫光的吸收利用率低有关（需要合成更多光合色素来获取光能）;红光组中碳水化合物质量分数增加11.5%而油脂质量分数显著下降23.8%（P<0.05）;蓝光最利于油脂累积,显著提升26.2%（P<0.05）;紫光使蛋白核小球藻的碳分配从碳水化合物向蛋白质合成方向分流;脂肪酸分析表明,绿光和紫光最利于总脂肪酸累积,较对照组（39.5‰）分别提升20.1%和18.2%（P<0.05）;绿光和蓝光更有利于多不饱和脂肪酸的合成。研究结果可为蛋白核小球藻胞内碳分配的优化调控提供有效的光源配置方案,为蛋白核小球藻的高效优质生产提供理论参考。     

低氮和干旱胁迫对富士和秦冠生长及氮素利用的影响

【目的】以富士（Fuji）、 秦冠（Qinguan）嫁接在平邑甜茶（Malus hupehensis Rehd.）上的当年生盆栽苗为试验材料,采用砂培方法,研究了缺氮胁迫和干旱对富士和秦冠生长情况、 光合参数、 植株各部位氮磷钾含量及氮素利用效率的影响,分析比较了低氮干旱条件下富士和秦冠生长及氮素利用的差异,以期为果树生产高效肥水利用提供理论指导。【方法】试验共设四个处理: 正常氮正常水（ZZ）、 低氮正常水（DZ）、 正常氮干旱（ZG）、 低氮干旱（DG）。氮素和水分均设置两个水平,分别为正常氮（6 mmol/L NO-3-N）、 低氮（0.3 mmol/LNO-3-N）、 正常供水（保持盆中砂子相对含水量为饱和含水量的80%~85%）、 干旱处理（保持盆中砂子相对含水量为饱和含水量的60%~65%）。【结果】富士和秦冠的生物量（茎和叶）、 株高茎粗等生长指标以及光合速率、 气孔导度、 蒸腾速率均为正常氮正常水（ZZ）＞低氮正常水（DZ）＞正常氮干旱（ZG）＞低氮干旱（DG）,并且相对应处理下秦冠的以上指标均高于富士;正常供水下,缺氮处理使富士、 秦冠的根冠比比正常氮处理均有所增加,富士提高了2.05%,秦冠提高了22.40%。富士和秦冠的氮、 磷、 钾含量均表现出正常氮正常水（ZZ）＞低氮正常水（DZ）＞正常氮干旱（ZG）＞低氮干旱（DG）; 氮、 钾元素含量在植株各部位的分布顺序依次是叶＞根＞茎,磷元素则是根＞叶＞茎;光合氮素利用效率（PNUE）和氮素利用效率表现为秦冠处理之间差异极显著,富士处理之间差异不显著;秦冠的PNUE和NUE明显高于富士,在低氮正常水（DZ）处理下,秦冠氮肥利用率比富士高42.07%,在低氮干旱（DG）处理下高64.14%;低氮胁迫下富士和秦冠的NUE显著提高,并且秦冠提高的幅度高于富士。【结论】施用氮肥能够显著提高富士与秦冠的干物质量,同等水肥条件下,秦冠生长优于富士;水分亏缺会减少叶片对氮的吸收,干旱条件下适度增施氮肥,可提高果树的抗旱能力;低氮干旱胁迫下秦冠的生长指标、 光合指标及氮素利用效率指标均优于富士,表现出较强的抗低氮干旱胁迫的能力。     

低磷胁迫对水稻地上部氮、钾吸收和积累的影响

在盆栽土培条件下,采用耐低磷水稻基因型508T、580T、99011T和99112T及低磷敏感基因型99012S和99056S为材料,研究了不同生育时期,低磷胁迫对水稻氮、钾吸收和积累的影响。结果表明,在分蘖期,低磷处理对水稻体内氮、钾含量的影响较小,但低磷敏感基因型水稻受影响较大;孕穗期,除508T的氮含量变化不明显外,其它基因型体内氮、钾含量均显著增加。在这两个时期,低磷敏感基因型99012S氮、钾含量的变化幅度在所有基因型中最高,而另一个低磷敏感基因型99056S则相反。至成熟期,由于受吸收效率和转运效率的共同影响,不同基因型水稻体内氮、钾含量的变化趋势明显比生育前期复杂,耐低磷基因型水稻茎叶的氮、钾含量与低磷敏感基因型没有明显的差异。在生育前期,耐低磷基因的氮、钾积累量显著高于低磷敏感基因型;生育后期,耐低磷基因型的绝对积累量优势消失,但相对积累量优势变大。     

不同氮素形态对干旱胁迫杉木幼苗养分吸收及分配的影响

【目的】干旱胁迫是限制植物生长的重要非生物因素之一,而适宜的氮素营养可以提高植物的抗旱性。本文探讨了供应不同形态氮源对干旱条件下杉木[Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook]幼苗养分吸收及分配的影响。【方法】采用水培试验,供试杉木材料为2个无性系幼苗(7–14号和8–8号),在营养液中添加10%(w/v)PEG-6000进行干旱胁迫。营养液中的氮源处理包括硝态氮、铵态氮、硝铵混合氮,氮素浓度均为4.571mmol/L,每个品种均设6个处理。培养20天后,测定了杉木幼苗根、茎、叶的养分含量及生物量。【结果】与正常水分供应相比较,干旱胁迫条件下供应铵态氮可促进叶片N、K以及茎叶P、K的吸收,供应混合氮可促进根部K的吸收;供应铵态氮可促进根、茎对Ca的吸收,对叶片Ca无明显作用。干旱胁迫对根部Fe、Mn、Cu、Zn吸收量影响显著,氮素供应不同程度地降低了干旱胁迫下各器官Mg、Fe、Mn和Cu吸收量,表现为抑制吸收,但添加铵态氮比硝态氮的降低幅度小。3个氮源处理均降低了干旱条件下根部Zn吸收量,但没有降低甚至增加了茎、叶中Zn的吸收量,说明氮营养可调节Zn在各器官间的分配,缓解干旱导致的缺锌现象。不同器官之间各养分吸收量差异显著,3个氮源处理中,N和P吸收量表现为叶>根>茎,K和Ca为叶>茎>根,Fe、Cu为根>叶>茎,Mg、Mn和Zn在各器官之间的分配规律不一。铵态氮吸收量均表现为叶>根>茎,且各器官铵态氮吸收量显著高于硝态氮,说明杉木具有明显的喜铵特性。【结论】在干旱胁迫下,氮素供应形态显著影响杉木幼苗对养分的吸收及在各器官中的分配,作用效果因家系品种和元素种类而异。总体来讲,铵态氮提高干旱胁迫下杉木幼苗养分吸收的效果好于硝态氮,杉木可以认为是喜铵植物。     

低氮胁迫下拟南芥低氮耐性突变体lnt1的氮代谢特征

A growth experiment on agar medium and a hydroponics experiment were carried out to study the nitrogen (N) metabolism of a low-N tolerant mutant (lnt1) of Arabidopsis thaliana under different N levels as compared with the wildtype (WT) Arabidopsis. On the agar medium, no apparent growth differences were observed between the lnt1 and WT plants under a normal N level of 9 mmol L^-1 NO₃^-. However, under a low N level of 0. 18 mmol L^-1 NO₃^-, the growth of the WT plants was greatly retarded, while the lnt1 plants were not affected by low-N stress and showed similar growth with those grown under a normal N level. In the hydroponics experiment, the lnt1 mutant had higher activities of glutamine synthetase (GS) and NADH-dependent glutamate synthase (NADH-GOGAT) in both leaves and roots under N-deficient conditions. Moreover, they accumulated less ammonium (NH₄⁺) but more free amino acids in leaves compared with the WT plants. These observations suggest that better N assimilation might contribute to the low-N tolerant phenotype of the lnt1 mutant.     

高温胁迫对4种珍珠菜属植物抗性生理生化指标的影响

为探明珍珠菜属植物高温致伤的生理特性,为其园林推广提供依据,以4种珍珠菜属植物为材料,通过盆栽在人工气候箱内进行高温胁迫,研究了不同程度高温胁迫对4种珍珠菜属植物叶片的质膜透性、保护酶活性和渗透调节物质的影响.结果表明:随高温胁迫的加强,叶片的质膜透性上升;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性先上升,后下降;叶绿素总量、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量在一定程度内均增加,只是变化的幅度和进程不同.经几项生理指标的综合分析,得出广西过路黄(Lyaimachia alfredii)和花叶过路黄(L.christinae var huaye)的耐高温能力较强,金叶过路黄(L.nummularia ‘Aurea')与聚花过路黄(L.congestiflora)的耐高温能力较弱.     

Effects of water and nitrogen availability on nitrogen contribution by the legume, Lupinus argenteus Pursh

Nitrogen-fixing species contribute to ecosystem nitrogen budgets, but background resource levels influence nodulation, fixation, and plant growth. We conducted a greenhouse experiment to examine the separate and interacting effects of water and N availability on biomass production, tissue N concentration, nodulation, nodule activity, and rhizodeposition of Lupinus argenteus (Pursh), a legume native to sagebrush steppe. Plants were grown in a replicated, randomized design with three levels of water and four levels of N. Additional water and N increased biomass except at the highest N level. All plants formed nodules regardless of treatment, but plants grown without N had the largest, most active nodules. Organic N was deposited into the rhizosphere of all plants, regardless of treatment, indicating that Lupinus can influence N availability while actively growing, even under water stress. High tissue N concentrations and low C:N ratios indicate that Lupinus also can provide substantial amounts of N through litter decomposition. The ability of Lupinus to affect N availability and cycling indicates that it has the potential to significantly influence N budgets and community composition within the sagebrush steppe.     

Effects of low pH environment on the collembolan Onychiurus yaodai

The effects of pH on taxis, mortality and activation of MAP-kinase pathways in the collembolan Onychiurus yaodai were studied. The animals preferred to stay at pH 8. They were particularly stressed by a reduction in pH but were more tolerant of elevated pH. A short period of exposure to low pH led to phosphorylation of Drosophila homolog of extracellular signal-regulated kinase (ERKa) and the c-Jun N-terminal kinase (DJNK) in the animals, indicating activation of these signal transduction pathways. Our observations suggest that reduced environmental pH, even for a limited period, is potentially harmful to O. yaodai.