油茶对低磷胁迫的生理生化效应研究

P是植物生长发育不可缺少的营养元素之一,它参与植物细胞膜磷脂的组成、光合磷酸化和氧化磷酸化中P的循环、能量的形成等生理生化过程,与植物体内糖类、蛋白质和脂类的代谢和三者相互转变都有密切的关系[1-2].P作为限制植物生长的障碍因子也已经越来越受到人们的重视[3-4].不同类型植物利用土壤P素的能力不同[5],近年来,如何充分挖掘植物自身潜力来提高P的利用效率已成为研究的焦点.     

间歇供磷对马尾松幼苗生长和生理的影响

为研究不同磷水平对植物的影响,以马尾松为研究对象,采用水培方法,研究无磷、正常磷(1 mmol·L~(-1),为对照)和间歇磷(1 mmol·L~(-1))处理下马尾松幼苗生长及叶片保护酶系统响应。结果表明:无磷处理下马尾松幼苗的根冠比随时间延长呈先增加后降低趋势,CK和间歇磷处理下马尾松幼苗根冠比随时间延长呈增长趋势。随时间变化马尾松叶片MDA、POD、SOD、CAT及可溶性蛋白含量均有所差异;7 d时无磷与间歇磷处理马尾松幼苗叶片POD、SOD、CAT及可溶性蛋白含量与CK存在显著差异。14 d与21 d时无磷处理马尾松幼苗叶片POD、SOD及可溶性蛋白含量与CK存在显著差异,间歇磷与CK之间差异减小甚至差异不显著,研究表明马尾松受到低磷伤害可以通过磷元素补充降低伤害,达到磷补救措施。     

马尾松幼苗对模拟酸雨与铝胁迫的响应及其抗性机制

利用微核技术、核仁银染技术,TBA显色法、电导率仪法、NBT还原法和愈创木酚法,以及发射光谱仪测定等,对马尾松幼苗对酸雨、铝和酸雨-铝的不同胁迫条件的响应及其抗性机制的进行研究.结果表明:1)当pH值为5.6～3.5或铝浓度为100～3 000 mg·L~(-1)时,随着pH值的下降或铝浓度的上升,马尾松幼苗的微核率逐渐上升.不同胁迫对马尾松微核率的影响程度为酸雨-铝＞铝＞酸雨.2)在pH值为5.6～2.5或铝浓度为100～3 000 mg·L~(-1)时,随着pH值的下降或铝浓度的上升,马尾松核仁平均数逐渐下降.不同胁迫对马尾松微核率的影响程度为铝＞酸雨-铝＞酸雨.3)随着胁迫条件的加剧,马尾松幼苗体内的MDA含量和叶片质膜伤害度不断上升,与此同时也激发其体内抗氧化酶SOD活性和POD的含量逐渐上升,但是当胁迫状况超过马尾松的自身耐受程度时,SOD活性和POD含量反而开始下降.4)在酸雨-铝的交互胁迫下,马尾松在pH值5.6～3.5之间具有较强的铝蓄积能力和耐铝性.5)马尾松的抗铝机制:通过提高SOD和POD的合成,来降低铝的毒害与损伤;通过产生一些物质与铝相结合形成活性较低的难溶性化合铝,使其活性和移动性降低,蓄积在根茎部,以降低其毒害作用.     

低磷胁迫下马尾松种源酸性磷酸酶活性差异

设计3种磷水平的水培和土培试验,研究马尾松5个不同种源酸性磷酸酶(APase)活性和分泌性APase活性以进一步阐明造成马尾松不同种源对磷肥反应差异的适应机制及与磷效率等关系。结果表明,低磷胁迫会刺激马尾松根系APase向根际的分泌,其中福建武平和广东信宜种源根系分泌性APase活性较强,浙江淳安、江西崇义种源较低,仅为福建武平种源的5 0 %左右。在磷饥饿的诱导下,生长高峰期马尾松种源根系和针叶的APase活性显著提高,表现出与磷素水平的负相关,根系的APase活性在总体上高于针叶。统计分析发现,低磷水平下马尾松不同种源根系和针叶APase的活性存在显著的遗传差异,以福建武平和广东信宜2种源的活性最高。结合这2种源具有较高的光合速率和磷效率,可以认为福建武平和广东信宜乃耐低磷型优良种源。测定结果还发现,马尾松幼苗APase的活性在生长高峰期过后将急剧下降,不同种源间未显示出明显的差异。     

杉木对低磷胁迫的响应和生理适应机制

[目的]研究低磷胁迫对杉木幼苗各种抗氧化酶等生理指标的变化影响,探讨抗氧化酶活性与杉木耐低磷能力的关系,揭示低磷胁迫下杉木养分吸收的适应机制,阐明杉木体内生物大分子对低磷胁迫的响应。[方法]通过设置不同磷浓度(0、0.25、0.50、1.00 mmol·L~(-1))Hoagland营养液,模拟低磷胁迫试验,测定低磷胁迫对杉木幼苗的生理指标的影响,研究低磷胁迫对杉木幼苗养分吸收的影响机制以及测定杉木幼苗不同部位的光谱特性。[结果]随着缺磷程度的增加,杉木幼苗中SOD活性、CAT活性以及叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量均先升后降,根系中POD活性呈现出升高的趋势、MDA含量先降再升后降,叶片中POD活性和MDA含量先降后升。低磷胁迫对杉木幼苗根系和叶片吸收利用营养元素有显著影响。杉木苗根系所含的Mn随着缺磷程度的增加呈上升趋势,而Al和Cu先降后升,Fe和K则有所下降,Ca先升后降。此外,杉木叶片中Fe和Mn的积累量呈降低的趋势,Cu和K先升后降。低磷胁迫对杉木幼苗根系和叶片组织在3 367、2 924、1 736、1 630、1 380、1 150 1 000 cm~(-1)处特征峰吸光值影响不同。[结论]低磷胁迫下,杉木幼苗的根系和叶片会通过改变保护酶(SOD、CAT和POD)活性抑制MDA形成,降低膜脂过氧化对细胞膜系统的破坏,通过增加对其他养分元素的吸收来规避损伤以及通过改变不同部位糖类、氨基酸和蛋白质等物质含量来适应低磷环境。     

干旱胁迫下马尾松苗木生理变化

对广东信宜、浙江江山、湖南汝城、重庆黔江和湖北大悟5个种源马尾松苗木进行不同程度的周期性干旱胁迫,分析干旱胁迫下马尾松苗木生理指标变化规律.结果表明:大多数种源马尾松苗木叶绿素含量和根系活力在中度或重度干旱胁迫下高于对照,丙二醛含量在中度或重度干旱胁迫下也低于对照,表现出积极的抗旱反应.     

马尾松种源磷效率研究

选用5个对磷肥反应差异显著的马尾松种源,设计3种磷素水平的盆栽试验以研究马尾松磷效率的种源差异,确立种源磷效率的特异性指标。结果表明:马尾松磷效率的种源差异很大,尤以地处武夷山脉南端的福建武平种源最高,其磷效率高于70%,为最低磷效率种源的2倍左右,该种源在低磷胁迫下具有最大的磷素吸收和利用效率及最高的干物质积累量。在参试的3个南方种源中,广东信宜种源也具有相对较高的磷效率。低磷水平下马尾松种源磷效率与磷素利用效率有关,而与磷素吸收效率相关性较小,磷效率和磷素利用效率高的种源其干物质积累量较高。相关分析表明,低磷胁迫下马尾松种源磷效率与其根体积、侧根数、侧根总长和须根总数等呈显著正相关。结合已有水培和土培试验结果,初步认为侧根总长、侧根数、根体积等根系参数以及根系有机酸分泌物含量、酸性磷酸酶活性等可作为低磷胁迫下马尾松种源磷效率的特异性指标。     

低磷胁迫对不同种源马尾松幼苗的影响

对不同种源马尾松在低磷胁迫下形态和生理生化方面的变化进行研究的结果表明:各种源幼苗的苗高、地径的净增量变化趋势一致,P3>P2>P4>P1。随磷浓度的降低根冠比增加,极低磷处理条件下各种源根冠比均最大。低磷逆境下,马尾松针叶MDA含量、保护酶活性(POD、SOD、CAT),以及游离脯氨酸含量均增加,这些指标的变化是马尾松适应低磷胁迫的主要生理影响机制之一。磷浓度为5～10 mg/L时,3个种源幼苗生长最佳。其中,贵州孟关种源较湖南汝城和广西古蓬种源更耐低磷胁迫。     

高温胁迫下21个山茶种质的生理生化响应

为给山茶属植物的资源评价及进一步开发利用提供科学依据,以21个山茶种质为材料,研究了高温胁迫条件下的相对电导率、叶绿素含量、丙二醛含量和SOD活性变化情况。结果表明,随着温度的升高,21个山茶种质的相对电导率升高,且呈"S"型曲线,XSC14等5个种质的半致死高温均达60℃以上。高温胁迫促使21个山茶种质的叶绿素含量均有不同程度的下降。结合MDA含量和SOD活性测定结果,发现XSC20、XSC14耐热性较强,而XSC4耐热性较差。     

马尾松不同种源P素吸收动力学特征

通过水培试验研究田间试验下对P肥反应存在显著差异的5个马尾松种源在3种P水平(水培试验中为0、5、20μmol·L-1)下根系P素吸收总量、离子动力学参数(Imax、Km和Cmin)等特征。研究表明,随着溶液P素浓度的升高,马尾松各参试种源的苗高生长、P素吸收总量均有不同程度的增加,但其变化因种源而异。福建武平和广东信宜两种源对P素增加的反应敏感性(高生长和P素吸收增长率)远低于其他3个参试种源,与大田P肥试验结果一致。对1年生和半年生水培幼苗离子动力学参数测定结果揭示,随着培养溶液P素浓度的升高,各参试种源的Imax下降,Km和Cmin增加。比较分析发现,低P水平下广东信宜和福建武平两种源具有相对较小的Km和Cmin,相对较大的Imax,对分布于武夷山脉南端的福建武平种源尤其如此。     

马尾松菌根化苗水分胁迫生理与耐旱性研究

采用人工模拟水分胁迫方法,对马尾松菌根化和非菌根化容器苗的耐旱性进行研究,结果表明,水分胁迫可显著降低马尾松容器苗土壤中的水分含量,对菌根化苗和非菌根化苗光合色素、硝酸还原酶、丙二醛等生理物质含量、水分含量和根系活力均有显著影响。但在同等程度的水分胁迫条件下,菌根化苗所受的影响明显低于非菌根化苗,其光合能力、降低水分蒸腾能力、减轻细胞膜受损能力、根系活力和苗木含水率均高于非菌根化苗,这表明菌根化苗的耐旱性高于非菌根化苗。因此,为提高马尾松容器苗的耐旱能力和造林成活率,采用印度块菌子囊果匀浆制成的孢子悬浮液对苗木进行接种菌根处理是可行的。     

不同磷效率马褂木种源对磷胁迫的生理反应

低磷胁迫条件下,植物将以一系列形态、生理、生化和遗传机制主动适应胁迫环境,包括根系对生长环境中难溶性磷的活化,有效吸收、运转、分配及再利用等.植物通过改变对养分的需求以维持自身代谢和改变根系形态、生理机能来增强自身活化和吸收养分的强度[1].具有较高的磷素吸收能力是植物耐低磷胁迫的基础[2],研究低磷胁迫条件下植物的生理生化特性对揭示耐低磷机理具有重要意义.以往在农作物方面有过一些研究[3～6],但在林木方面研究不多.本试验以不同磷效率的马褂木(Liriodendron chinense (Hemsl.)Sarg.)6个种源为材料,试图研究低磷营养胁迫下马褂木种源在膜脂过氧化、可溶性蛋白含量、叶绿素含量及酸性磷酸酶活性等方面的差异及与磷效率的关系,为优良耐低磷马褂木种源的选育提供理论依据.     

马尾松优良种源苗木对人工低温胁迫的生理生化反应

以不同抗寒能力的2个马尾松优良种源针叶为材料,测定其叶绿素含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量、脯氨酸含量、内源保护酶系统以及膜脂反应产物等生化指标,分析各指标与抗寒能力的关系.结果表明:抗寒性强的种源具有较强的光合代谢能力,叶绿素含量随温度的下降呈现总体升高趋势;根据4和0℃时可溶性糖和游离脯氨酸含量的变化趋势可判断抗寒性大小,正值较强负值较弱;可溶性蛋白质含量变化幅度大则抗寒能力较差;SOD对0℃以上低温敏感,属冷害敏感型调节酶,0℃以上低温前达到的活性越高,持续的时间越长,抗寒性越强;POD对0℃以下低温敏感,属冻害型调节酶,0℃以下低温时活性升高越快,持续时间越长,抗寒性越强.SOD的启动时间早,POD启动晚.MDA含量越低,峰值出现的时间越晚其抗寒性越强.以上6个指标在低温逆境胁迫下相互协调,共同发生作用.