北京典型绿化树种幼苗对干旱-复水的光合生理响应

为探讨北京地区典型绿化树种刺槐(Robinia pseudoacacia)和油松(Pinus tabuliformis)幼苗对干旱胁迫的光合生理响应与环境适应性机制。通过监测、调控盆栽土壤体积含水量,模拟生长季初期干旱及旱后复水事件,结果发现:土壤逐渐干旱过程中,刺槐盆栽幼苗光合参数均显著低于水分充足条件的刺槐幼苗(对照组,CK)(P<0.05),其中干旱处理下刺槐净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(G_s)较CK降幅90%以上,而油松幼苗各光合参数无显著变化。在干旱过程中,刺槐幼苗光合能力受气孔与非气孔限制影响,而油松幼苗则主要受气孔限制作用。经历旱后复水,刺槐幼苗P_n恢复至CK水平的时间(第9天)晚于油松(第6天)。两树种幼苗光合参数均出现复水超补偿效应。两种幼苗光合生理参数对干旱持续时间(D_n)及复水持续时间(W_n)响应程度有所不同。刺槐幼苗P_n、G_s和T_r随D     

杨树黄叶病害对叶片光合和蒸腾作用的影响研究

本文以修武县杨树黄叶病为对象,研究了其光合蒸腾作用,结果表明:健康的杨树的光合作用、蒸腾速率和气孔导度均最高,其次是喷施FeSO4的杨树黄叶病株,未处理的病树3种指标最低,说明喷施FeSO4能显著提高杨树病株光合作用、蒸腾速率和气孔导度。     

短期干旱和复水对麻栎幼苗光合及叶绿素荧光的影响

麻栎是鲁中山区森林植被恢复的重要阔叶树种之一,本文以1年生麻标幼苗为试验对象,研究短期干旱和复水对其光合及叶绿素荧光等生理生态特征的影响。结果表明：在干旱胁迫初期,干旱组的各项指标均优于对照组,说明过高的土壤含水量并不利于麻栎幼苗的生长;随着土壤干旱程度的进一步加剧,幼苗的气孔导度减少,导致光合和蒸腾作用的下降,水分利用效率升高;胁迫末期各项光合指标均降到最低。从叶绿素荧光参数可以看出,干旱胁迫并未使幼苗的光合机构发生伤害,幼苗在适宜的水分条件时产生光合能力上调,当水分匮缺时,以叶黄素循环为主的非光化学淬灭耗散掉过剩的光能达到保护光合机构的目的。复水后麻栎幼苗的各项生理生态指标恢复正常,但气孔导度的增大存在一定的滞后效应,导致了水分利用效率的反冲,同时叶黄素库仍然维持较高水平,麻栎幼苗通过物理和化学的双重保护来抵御干旱胁迫和进行胁迫后的恢复。     

油茶种子水通道蛋白CoPIP1-1的鉴定与分析

以构建的油茶cDNA文库为基础,采用交错延伸PCR技术,分离克隆到一个水通道蛋白基因的编码序列(coding sequence,CDS),它编码一个287aa的跨膜蛋白(GenBank蛋白质id:ACF39901)。该蛋白可能由2条基因(GenBank登录号:EU850810、EU850811)编码,这2个基因具有相同的CDS和3′-UTR,但5′-UTR不同,其中之一多了2个小的插入片段。经对该蛋白的同源性比对和特征性基序分析,推测这个水通道蛋白属于质膜内在蛋白成员,定名为CoPIP1-1。通过同源建模,论证CoPIP1-1的水通道活性与通道口的(去)覆盖有关。N端与D环、B环的静电势作用导致了对通道口的(去)覆盖,并受磷酸化/质子化门控机制调控,质子化抑制通道活性,磷酸化则解除抑制。从同源建模的结果和细胞内的氧化状态推测该蛋白为组成型的低活性,这可能是油茶种子近成熟期脱水的成因之一。     

棕榈幼苗光合和叶绿素荧光对干旱胁迫及复水的响应

[目的]探索棕榈幼苗的水分生理、光合作用及叶绿素荧光在不同干旱胁迫及复水条件下的响应和适应能力,进一步揭示棕榈的抗旱机制,为我国干旱、半干旱地区良种选择提供理论依据.[方法]以2年生棕榈实生苗为试验材料,运用盆栽渐进式干旱胁迫的方法,在棕榈幼苗的致死临界值时进行复水试验,测定并分析不同水分处理条件下棕榈幼苗叶片的含水量...     

土壤干旱胁迫及复水对紫叶矮樱光合特性的影响

以盆栽3年生紫叶矮樱为试材,采用称重控水法,研究土壤干旱胁迫及复水对紫叶矮樱光合特性的影响。结果表明：干旱条件下,随着胁迫程度的加重,紫叶矮樱的叶水势、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度下降,叶绿素、花青苷含量和水分利用效率先升高再降低;复水后,叶水势、净光合速率、蒸腾速率、叶绿素含量、花青苷含量和水分利用效率升高,表明紫叶矮樱具有胁迫后补偿生长特征。     

树木对干旱胁迫及复水的生理生态响应研究进展

树木在干旱胁迫下的死亡是一个重要的生理生态过程,不仅可以改变森林的结构和功能,还可能影响森林管理决策。在干旱胁迫条件下,树木体内水分代谢与碳代谢会出现失效现象,从而导致树木的死亡。但是在干旱胁迫环境下,树木死亡的生理机制以及干旱—复水过程中树木各个器官的生理生态响应还未探明,这一科学问题也是当前世界的前沿问题。树木的干旱致死机制至少有3种假说：水力失效、碳饥饿和生物攻击假说。水力失效假说认为在干旱胁迫环境下,树木木质部栓塞达到阈值后无法恢复水分传导从而使得树木脱水干燥死亡;碳饥饿假说认为树木在干旱胁迫环境下,气孔紧缩甚至关闭,树木不能进行光合作用产生有机物,但树木为了维持自身正常的生长发育及新陈代谢,使得树木自身可利用碳耗竭;生物攻击假说认为干旱胁迫影响生物因子的分布及生长速率等,使得树木易受到昆虫和病原体的攻击,从而导致树木的死亡。3种假说都已经被证实可以解释一部分树木死亡的现象,但是又不足以解释所有树木在干旱胁迫环境下死亡的现象,特别是非结构性碳水化合物的损耗在死亡过程中的作用仍不清楚。本文介绍干旱胁迫下的水分关系,对水力失效假说中木质部栓塞具体的生理过程进行整体阐述。然后,讨论长...     

转玉米PEPC和PPDK基因杨树苗期的光合生理特性

【目的】磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)和磷酸丙酮酸二激酶(PPDK)是保证C4植物高效光合作用的关键酶。杨树作为光合效率较低的C3植物,其光能利用率低,本研究以玉米PEPC基因和PPDK基因分别作为目的基因进行杨树遗传转化,分别获得转基因的高效表达植株,并进行分子检测及相关功能分析,为培育杨树高光效新品种提供依据。【方法】通过生物信息学筛选玉米PEPC和PPDK基因。利用Gateway系统,将PEPC和PPDK基因分别构建到植物表达载体pGWB406,通过农杆菌介导法转化南林895杨。比较分析转基因植株与对照(南林895杨)的光合生理特性。【结果】筛选克隆的PEPC及PPDK基因均编码典型的C4光合作用关键酶。南林895杨转PEPC基因获得5个株系,不同株系间基因表达量具有差异,最大达1.79倍,但编码蛋白在不同株系叶片中的表达量无显著差异;转PPDK基因获得3个株系,各株系间基因及蛋白表达量无显著差异。PEPC和PPDK在叶片中的表达量均高于茎中,且随着植株生长发育而提高; PEPC和PPDK基因的表达均受光照条件的影响,在高光照下表达量上升2～3倍。转基因株系净光合速率在11:00—14:00出现双峰状态,且显著高于对照组,最高达16.2%(PEPC-5株系);气孔导度在12:00—16:00高于对照组;除PPDK-2株系外,转基因株系都检测到比对照组更高的胞间CO2浓度,除PEPC-1和PEPC-4株系外,转基因株系CO2饱和点均低于对照组;全部转基因株系CO2补偿点均低于对照组,且光饱和点以及在光饱和点的光合速率均高于对照组。生长参数方面,PEPC-3和PEPC-4株系多个指标显著优于对照组(P0.05),平均株高分别高于对照组5.6%和2.9%,叶面积分别高于对照组13.8%和8.9%,叶片质量分别高于对照组23.6%和19.8%,地径分别高于对照组13.5%和5.4%;转基因株系的茎生物量均高于对照组,叶生物量优势最为明显的依次是PEPC-3、PEPC-5和PEPC-4株系,分别高于对照组34.8%、15.4%和6.3%。【结论】玉米PEPC和PPDK基因导入南林895杨获得的转基因植株在强光利用方面具有明显的优势,植株的光合能力显著提高,生长指标优于对照组。利用C4植物的光合作用关键酶编码基因对杨树进行遗传转化,对于提高杨树甚至木本植物的光合效率具有重要意义。     

转Btcry3A抗虫基因杨树中毒蛋白的时空表达

转Btcry3A基因741杨(Populus×aldatomentosa cl.741)目前已进人中间试验林阶段,近几年来一些学者对转Btcry3A基因741杨不同株系的抗虫性进行了一系列的室内和野外测定,研究了转Bt基因741杨对目标害虫产卵、生长发育及致死率的影响(甄志先等,2007;王彦平等,2008;王永芳等,2002).测定结果表明转基因741杨不同株系对目标害虫表现出一定抗性.笔者的前期研究结果表明PCC1株系(原CC84株系)对桑天牛(Apriona germari)表现出了较强的抗性(牛小云等,2011),因此对此株系作进一步研究.据报道CaMV35S启动子控制下的基因在不同植物或同一植物不同发育阶段的器官中表达强度有较大的差异(Pauk et al.,1995;Narváez-Vásquez et al.,1992;Williamson et al., 1989;Mazier et al.,1997),并且对转基因棉花(Gossypium)、玉米(Zea mays)等不同器官毒蛋白表达量的测定结果也得到了同样的结论(张俊等,2002;陈旭升等,2006;朱路青等,2005;陈松等,2000;姜志磊等,2008).对启动子CoYMVP控制下的转基因杨树是否也存在同样的现象,目前还未见报道.本研究将对转基因741杨PCC1株系毒蛋白的时空动态表达量进行检测,为PCC1株系的推广利用提供理论依据.     

干旱胁迫及复水对桫椤生理特性的影响

为了弄清木本蕨类植物桫椤对水分亏缺环境的适应性,选用3a生桫椤苗,通过盆栽控水进行持续干旱胁迫和复水处理,研究了干旱历时3,6,8d和复水历时3,6,9d时桫椤叶片渗透调节物质含量、丙二醛(MDA)含量以及抗氧化酶活性的变化规律。结果表明：1)随着持续干旱时间的延长,桫椤叶片可溶性糖含量、脯氨酸含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性和过氧化物酶(POD)活性均呈先增大后减小的趋势,在干旱3d时达到最大值;桫椤叶片可溶性蛋白含量和丙二醛含量呈增加的趋势,在干旱8d时达到最大值;过氧化氢酶(CAT)活性呈先减小后增大的趋势,充分供水时活性最高。2)复水9d时,桫椤叶片可溶性糖含量、脯氨酸含量、POD活性和CAT活性已恢复并降低到充分供水时以下的水平;可溶性蛋白含量、MDA含量和SOD活性高于充分供水时。可见,干旱胁迫时,可溶性蛋白含量与充分供水时相比一直呈增加趋势,其在桫椤抵御干旱胁迫中发挥了相对重要的作用;可溶性糖含量、脯氨酸含量、SOD活性和POD活性快速响应干旱胁迫并增加,但干旱3d后即开始下降,说明桫椤对干旱胁迫的耐受能力相对较差。同时,复水后,各生理指标均迅速恢复到了充分供水时的水平...     

刺槐幼苗对NaCl胁迫的生理生化响应

[目的 ]研究刺槐幼苗对不同浓度NaCl的生理生化响应,为建立刺槐抗逆性生态生理指标体系提供理论依据。[方法 ]以1年生刺槐幼苗为材料,施加不同浓度NaCl(0、50、100 mmol·L^-1),分析其生长、生理及水通道蛋白和Na+/H+逆向转运蛋白基因转录表达变化特征。[结果 ]在NaCl胁迫下,刺槐生长被抑制,叶片相对含水量、光合色素含量、光合作用参数降低,水分利用效率和气孔限制值升高;根和叶中MDA含量、抗氧化酶(CAT、APX和GR)活性及渗透调节物质(游离脯氨酸、氨基酸和可溶性蛋白质)含量升高;NaCl胁迫改变了刺槐体内Na⁺、K⁺、Mg²⁺的离子平衡状态,但是对Ca²⁺的含量影响不显著。NaCl胁迫诱导了刺槐根中水通道蛋白基因(TIP1;1、PIP1;1和PIP2;1)、叶中水通道蛋白基因(TIP1;1和PIP1;1)及根和叶中Na+/H+逆向转运蛋白基因NHX1的转录表达。[结论 ]刺槐通过增加叶片水分利用效率、合成并积累抗氧化酶和渗透调节物质及诱导相关基因转录表...     

白梭梭同化枝对干旱胁迫的生理生态响应

对白梭梭同化枝自然水分胁迫下的季节抗旱特征进行研究。结果表明:自然干旱胁迫条件下,不同生长发育时期同化枝的主导抗旱生理因子不同。5月31日至6月29日盛花期间,同化枝内源ABA含量甚微,气孔导度值与光合强度处于生长发育过程的最高水平,可溶性糖含量呈现下降趋势,而脯氨酸含量略有增加,植物通过渗透调节作用适应此阶段轻度干旱胁迫;6月29日至7月26日盛夏期间,ABA迅速积累,气孔导度值降为生长发育过程的最低值,叶绿素分解,可溶性糖与脯氨酸均呈现快速积累趋势,且可溶性糖积累强度大于脯氨酸;8月9日至8月22日同化枝生长发育后期,ABA急剧积累为生长发育过程的最高浓度,气孔导度值有所增大,脯氨酸和可溶性糖保持在高水平平稳变化。此阶段高浓度ABA调节植物生理过程适应干旱的效应受CTK、IAA两种内源激素的抑制,进而抑制脯氨酸和可溶性糖的继续积累。     

花吊丝竹对干旱胁迫的光合和生理响应

通过盆栽实验,研究了花吊丝竹在自然耗水的干旱胁迫处理下土壤含水量、叶片水势、叶片光合作用参数、叶绿素荧光参数以及相关酶类生理指标的变化。结果表明:(1)干旱胁迫下,土壤含水量与叶片水势显著下降,叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均有不同程度下降,胞间CO2浓度呈先降后升的趋势,而气孔限制值则呈先升后降的趋势,说明轻度干旱胁迫下,气孔限制是花吊丝竹净光合速率降低的主要因素,重度干旱胁迫下,非气孔限制是净光合速率降低的主要因素。(2)花吊丝竹叶片光系统Ⅱ的实际光化学效率、表观光合电子传递速率和非光化学猝灭系数在胁迫后段(15~30 d)呈显著下降趋势,而叶片初始荧光在后期呈上升趋势,表明随胁迫程度加重,PSⅡ的结构受到较严重的损伤。(3)随干旱时间的延长,脯氨酸和丙二醛的含量均显著上升,而超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的活性则先升后降,这表明随胁迫程度加深花吊丝竹细胞结构被破坏。综上所述,干旱胁迫环境下,花吊丝竹叶片光合作用和保护酶类均发生相应的变化,其自身能够提高叶片对光能的捕获能力、提升光能转化效率、增强叶片中的酶活性以及减少热能的耗散等形式,实现对干旱胁迫较强的忍耐性和较好的适应性。     

西北型日光温室内不同风速对甜瓜叶片光合、呼吸等生理指标的影响

试验以优选早蜜甜瓜为试材,研究了不同风速对甜瓜叶片光合、呼吸、蒸腾速率的影响规律。结果表明,从气孔导度来看：1．5m／s时对甜瓜新叶生长最有利,0．7m／s时对甜瓜老叶生长最有利;从胞间CCh浓度来看：0．7m／s时对甜瓜新叶生长最有利,0．7m/s时对甜瓜老叶生长最有利;从净光合速率来看：0．7m/s时对甜瓜新叶生长最有利。0．9m／s时对甜瓜老叶生长最有利;从蒸腾速率来看：0．5m／s时对甜瓜新叶生长最有利,0．7m／s时对甜瓜老叶生长最有利。鉴于0．7rids风速对实验中10项指标中的5项有利。因此：甜瓜温室栽培的风速应以0．7m／s为宜。     

3种豆科树种结瘤苗木对干旱胁迫的光合响应研究

试验从银荆树、刺槐、银合欢和山毛豆根部分离的4种根瘤菌分别接种到木豆、银合欢、滇合欢的1年生幼苗上,采用PEG(聚乙二醇6000)配置成水势分别为-3 bar、-9 bar、-15 bar的水溶液对木豆苗木进行干旱胁迫,银合欢、滇合欢在-3 bar条件下进行干旱胁迫,约14 h后测定苗木的光合特性。结果表明,苗木结瘤可提高净光合速率,延长高光效时间,不同菌株和不同树种对干旱胁迫下的净光合速率影响显著。接种银合欢根瘤菌的木豆和滇合欢苗木,接种银荆树根瘤菌的银合欢苗木,都有着较高的净光合速率,而接种山毛豆菌株的苗木净光合速率较低。在不同干旱胁迫下,木豆结瘤苗木的净光合速率表现为-9 bar>-3 bar>-15 bar;结瘤苗木在相同-3 bar干旱胁迫下,银合欢、木豆、滇合欢的净光合速率日均值依次递减。但各处理14∶00时的水分利用效率与净光合速率和14∶00时的气孔导度表现相反,主要由于栽培基质为贫瘠的河沙,在干旱胁迫下,气孔导度大,光合及蒸发量也大。     

毛竹TIP基因成员鉴定及其响应胁迫的表达分析

液泡膜内在水通道蛋白（TIPs）在调节植物细胞膨压适应逆境胁迫环境过程中发挥着重要作用。研究毛竹TIP基因成员的分子特征及其在不同逆境胁迫条件下的表达模式,对揭示其在毛竹应答胁迫中的功能具有重要意义。利用生物信息学方法在毛竹基因组中共鉴定19个编码完整TIP蛋白的基因（PeTIP1-1~PeTIP1-3、PeTIP2-1~PeTIP2-4、PeTIP3-1~PeTIP3-2、PeTIP4-1~PeTIP4-7和PeTIP5-1~PeTIP5-3）;PeTIPs编码氨基酸的长度为238~434 aa,相对分子量为25.06~44.03 kDa;亚细胞位置预测显示,所有PeTIPs均定位于液泡膜上。PeTIPs包含7个保守基序,其中有4个为共有基序,不同成员的Ar/R选择性过滤器具有一定的差异,而Froger's残基均较为保守。系统进化分析显示,来自毛竹、水稻等6个物种的71条TIP氨基酸序列可分为5个分支,各分支中PeTIPs成员依次为3、4、2、7和3个。共线性分析结果表明,PeTIPs成员间共存在10对片段重复,在12个PeTIPs与水稻8个TIP基因间发现18对片段重复,这些重复基因多半发生在PeTIP4s和PeTIP5s中,且基因对的非同义对同义取代比（Ka/Ks）均小于1.0,表明PeTIPs经复制后的功能差异不大。在PeTIPs启动子区域中,发现多种与胁迫、激素响应相关的调控元件。基于叶片RNA-seq数据分析表明,不同PeTIPs响应低温、干旱和强光胁迫的表达模式均存在一定差异,既有显著性变化的成员（如PeTIP1-1和PeTIP1-2）,也有几乎无变化的成员（如PeTIP5的成员）。qPCR结果显示,在不同胁迫条件下毛竹叶片和根中的PeTIPs的表达模式不同,多数呈现不同程度的显著上调,亦有在某一处理下基因表达变化不明显（如强光下叶片中的PeTIP1-1、PeTIP1-3和PeTIP4-2;干旱下根中的PeTIP1-1和PeTIP1-2）,个别基因呈现下调（如低温下叶片中的PeTIP1-1）。毛竹叶片和根中PeTIPs的表达变化模式差异,说明它们在响应不同环境胁迫中可能发挥着不同的作用。     

遮荫处理对高温胁迫下4种栎树幼苗光合生理的影响

以纳塔栎、舒马栎、樱皮栎这3种北美栎树和栓皮栎为材料,研究在夏季高温胁迫下不同遮荫措施对栎树容器幼苗光合生理的影响,结果表明:4种栎树净光合速率和气孔导度呈上午高、下午低,胞间CO_2浓度呈早晚高、午间低,蒸腾速率呈午间高、早晚低的日变化趋势。在20%和50%透光率处理下,3种外来栎树的净光合速率日变化呈现"单峰"型,峰值出现在9:00—11:00,但栓皮栎呈"双峰"型;在70%透光率和全光照(CK)处理下,4种栎树的净光合速率日变化基本上呈"双峰"型,最大峰值在7:00—9:00。4种栎树幼苗的气孔导度和胞间CO_2浓度与气温呈显著负相关,纳塔栎的净光合速率与气温和光照强度有显著负相关性。在夏季高温胁迫下,50%左右透光率的中度遮荫处理可以显著提高4种栎树的净光合速率,促进苗木的生长。     

两种杨树对铅和铅-镉复合胁迫的生理响应

不同品种的杨树对重金属污染土壤的修复和耐受性存在显著差异,为了解不同品种的杨树对铅(Pb)和镉(Cd)的耐抗特性,以南林95杨和南林895杨为研究对象,研究其在不同浓度Pb胁迫和PbCd复合胁迫下的生理响应,对其根系活力、过氧化氢酶(CAT)活性、可溶性蛋白质和叶绿素含量等指标进行对比分析,并采用主成分分析和隶属函数法综合评价2种杨树对Pb和Cd胁迫的耐受性。结果表明,南林95杨和南林895杨在Pb胁迫和Pb-Cd复合胁迫下,各生理指标的变化趋势大致相同,均表现出较强的耐受性;在Pb胁迫和Pb-Cd复合胁迫下,南林895杨的根系活力和CAT活性均强于南林95杨,但其叶绿素含量少于南林95杨。Pb胁迫下,南林95杨的可溶性蛋白质含量略高于南林895杨,在Pb-Cd复合胁迫下则相反。综合评价结果表明,南林895杨对重金属Pb和Cd的耐受性强于南林95杨,具有更好的修复前景。