干旱胁迫及复水对大豆关键生育时期叶片生理特性的影响

以“辽豆15”为试材，在开花期和鼓粒期设置轻度干旱（土壤相对湿度65%±5%）和重度干旱（土壤相对湿度50%±5%）以及对照（土壤相对湿度80%±5%）处理，开展大豆干旱及复水控制试验。干旱处理持续7d、14d和21d，并在胁迫结束后进行复水，复水水平与对照处理一致。达到胁迫时间当日和复水后第7天取大豆倒三叶叶片，测定叶片可溶性蛋白和丙二醛（MDA）含量以及超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性，研究干旱胁迫对以上生理指标的影响以及复水后补偿效应。结果表明：开花期，轻度干旱和重度干旱胁迫均使叶片可溶性蛋白和MDA含量以及POD活性显著升高，轻度干旱胁迫使SOD活性显著升高。鼓粒期，大豆受干旱胁迫影响后，叶片可溶性蛋白含量、MDA含量、SOD活性显著升高，但POD活性显著降低。复水对大豆叶片可溶性蛋白含量、MDA含量和SOD活性均出现补偿效应，但对POD补偿效应不明显。由此可见，干旱会对大豆叶片造成过氧化伤害，主要表现在抗氧化酶和渗透调节物质含量的提高，同时复水可使大豆叶片由干旱造成的过氧化伤害得到缓解，表现出不同程度的补偿效应。     

镁对大豆叶片细胞膜透性和保护酶活性的影响

采用溶液培养方法研究不同的镁水平对两个大豆品种在五叶期和盛花期叶片细胞膜透性和保护酶活性的变化。结果表明,在缺镁胁迫下,大豆叶片的质膜透性(MP)和丙二醛(MDA)含量显著增加,产生的活性氧物质诱导超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性升高,而过氧化氢酶(CAT)活性下降;而施镁则能明显降低大豆叶片MP和MDA含量,提高CAT活性,有利于大豆抗膜脂过氧化胁迫。在施镁1～10.mg/L浓度下,大豆叶片的质膜透性和MDA以及SOD和POD活性均达最低值,而CAT活性则达最高值。说明在低镁胁迫下,大豆叶片的CAT活性受到抑制,而适量施镁则大大增强了CAT活性,有利于大豆体内活性氧的清除和抗逆境胁迫能力的提高。各处理下,大豆盛花期SOD和CAT活性明显降低,说明随着时间的延长,大豆叶片细胞内产生过多的活性氧超出了酶的防御能力,造成了酶活性伤害,而POD活性则变化不大;说明POD对活性氧具有较强的耐受性,是盛花期时起主要清除活性氧的作用的保护酶。本试验表明,大豆体内保护系统所存在的酶类在抵御逆境胁迫中相互协调,协同抗氧化。     

苗期干旱胁迫及复水对玉米植株生长及抗氧化酶活性的影响

采用盆栽控水试验,研究了对水分敏感性不同的2个玉米品种酒单2号和豫玉22号幼苗在水分胁迫及复水后株高、植株生物量、叶片MDA含量、SOD、POD及CAT等酶活性的变化,以探讨干旱胁迫及复水对玉米生长发育及抗氧化酶的影响机制。结果表明,干旱胁迫可抑制2个玉米品种苗期植株生长,导致株高、地上部生物量显著下降,酒单2号对干旱的敏感性高于豫玉22号。复水后,2个品种的株高、生物量都产生了补偿效应,豫玉22号更明显。干旱胁迫增加了2个品种叶片的丙二醛含量,豫玉22号变化幅度小于酒单2号。复水后豫玉22号叶片中MDA含量更接近于对照水平。干旱胁迫下,豫玉22号通过保持较高的SOD活性来减弱活性氧伤害,而复水后通过较高的SOD、POD协同作用有效清除活性氧,避免对细胞膜造成伤害。     

不同氮营养对干旱逆境下水稻生长及抗氧化性能的影响研究

局部无菌培养条件下,采用聚乙二醇(PEG6000)模拟水稻幼苗的干旱逆境,研究不同氮营养对其生长及抗氧化性能的影响。结果表明,与缺氮及无机氮处理相比,干旱胁迫后,有机氮营养处理的水稻具有较强的叶片抗脱水能力及茎叶干物质积累能力,并可维持相对较高的叶水势;抗氧化性能方面,有机氮营养的水稻叶片保护酶(SOD、POD、CAT)在干旱胁迫后可维持相对较高活性或受抑程度较低,所受膜脂过氧化(MDA含量)程度亦相对较低。     

紫穗槐幼苗叶片对不同干旱梯度胁迫的生理生态响应

研究了长期不同干旱梯度胁迫条件下紫穗槐幼苗叶片各种生理生化指标变化.结果表明:轻度、中度、重度胁迫条件下SOD、POD活性明显高于对照,而且随着胁迫时间的延长而逐渐增高.重度胁迫下SOD、POD活性与轻度、中度差异显著.胁迫前期(1～60 d)SOD、POD活性变化具有波动现象,胁迫后期(60～120 d)SOD活性下降,POD活性上升.轻度、中度、重度胁迫条件下可溶性蛋白质、脯氨酸含量高于对照,而且随着胁迫时间的延长而增高.重度胁迫下可溶性蛋白质、脯氨酸含量与轻度、中度差异显著,轻度、中度胁迫条件下可溶性蛋白质、脯氨酸含量差异不显著;从第80天始脯氨酸含量下降,而可溶性蛋白质含量增高.轻度、中度、重度胁迫条件下,可溶性糖含量差异较小.轻度、中度、重度胁迫条件下MDA含量、细胞膜相对透性高于对照,且逐渐增高,重度与轻度、中度差异显著,细胞膜透性变化与MDA含量变化成明显的正相关,MDA含量变化与SOD活性变化成正相关.     

苗期干旱胁迫及复水对春玉米叶片光能利用特性及抗氧化酶活性的影响

通过盆栽进行春玉米控水试验,设置3个控水水平(正常供水、中度干旱、重度干旱)、2个水分控制时段(干旱、复水),研究苗期不同程度干旱胁迫及复水对春玉米叶片光响应曲线、CO2响应曲线及曲线拟合参数和抗氧化酶活性的影响。结果表明:干旱胁迫条件下春玉米叶片对光辐射的利用能力下降,随着干旱胁迫程度增加,叶片最大净光合速率(Pnmax)、表观量子效率(AQY)、光饱和点(LSP)、最大电子传递速率(Jmax)、最大羧化速率(VCmax)均显著下降,而光补偿点(LCP)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均显著升高。复水后,前期中度干旱处理条件下玉米叶片Pnmax、AQY、LSP、Jmax、VCmax均高于一直正常供水水平和中度干旱水平;而前期重度干旱处理的上述各参数(Jmax、VCmax除外)均未达到一直正常供水水平,但高于重度干旱水平。SOD、POD和CAT活性均有所下降,但仍高于一直正常供水水平和干旱水平,而重度干旱后复水则下降幅度较小。苗期中度干旱锻炼具高抗氧化酶活性清除活性氧,使得膜脂过氧化程度轻,复水后其膜容易修复,使叶片光合效率产生超补偿效应,而重度干旱后复水其膜修复滞缓,使光合效率产生部分补偿效应。因此,在西北旱区春玉米生产实践中,如果进行抗旱锻炼,应限制在中度干旱水平,避免重度干旱。     

印度梨形孢诱导油菜抗旱性机理的初步研究

印度梨形孢(Piriformospora indica)是一种根部内生真菌,能够促进许多植物的生长,提高作物的产量,而且还能诱导植物产生对生物或非生物胁迫的抗性.为了研究印度梨形孢对油菜(Brassica napus L.)抗旱性的影响,本研究用20％的聚乙二醇6000(PEG)对有印度梨形孢定殖和无印度梨形孢定殖的油菜植株进行模拟干旱胁迫处理,分析两者在受干旱胁迫后丙二醛(MDA)含量、相对电导率大小、脯氨酸(Pro)含量、抗氧化酶(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT))活性以及干旱相关基因表达水平的差异.结果表明,接种印度梨形孢的油菜植株叶片中MDA含量和相对电导率均显著低于未接种印度梨形孢的油菜植株;Pro含量显著高于未接种印度梨形孢的油菜植株,在PEG处理后的第72小时,接种印度梨形孢的油菜叶片中Pro含量是未接种印度梨形孢的油菜的1.3倍;SOD、POD和CAT活性明显高于未接种印度梨形孢的油菜植株,PEG处理后的第24小时SOD、POD和CAT活性分别是对照油菜的1.17、1.38和1.27倍.RT-PCR分析表明,干旱胁迫下有印度梨形孢定殖的油菜叶片中编码合成脂质转运蛋白的基因575表达上调,PEG处理后的第9小时其表达量是对照的3.2倍.本研究研究结果表明印度梨形孢提高油菜对干旱胁迫的抗性与MDA含量、质膜透性、Pro含量、抗氧化酶活性和干旱相关基因的表达相关,印度梨形孢可能是通过提高油菜整体抗氧化能力、维持细胞生物膜完整性和细胞内渗透压以及降低膜脂的过氧化水平,从而增强了油菜对干旱胁迫的抗性.本研究初步明确了印度梨形孢提高油菜抗旱性的作用与部分机理,为深入研究印度梨形孢提高油菜的抗逆性作用及其机理提供基础资料.     

镧、铈对铜胁迫下豌豆幼苗抗氧化酶系统的影响

本试验以豌豆为研究对象,研究了豌豆幼苗在受到高浓度Cu离子(100mg·L-1)胁迫下,经2种稀土(La、Ce)元素分别处理后对豌豆幼苗的细胞抗氧化酶活性及脂质过氧化产物MDA含量的影响.结果表明,Cu离子胁迫降低了豌豆幼苗SOD、POD和CAT活性,增加了膜脂过氧化产物MDA含量.适宜浓度的La(5 ～ 10mg·L-1)和Ce(5～ 20mg·L-1)可分别有效提高豌豆幼苗的3种抗氧化酶活性并降低MDA含量,显著减轻了Cu胁迫对豌豆幼苗造成的毒害效应(P＜0.05).这说明La、Ce处理能有效提高细胞清除活性氧的能力,一定程度上缓解了Cu离子胁迫对豌豆幼苗膜系统带来的伤害.进一步研究还表明,La处理后对提高豌豆幼苗抗氧化酶活性和降低MDA含量的能力要显著优于Ce.但高浓度(≥40mg·L-1)的两种稀土反而会加剧Cu对豌豆幼苗抗氧化酶系统的伤害,表现出与Cu离子协同胁迫的毒害效应.     

干旱胁迫下甜橙叶片保护酶体系的变化研究

对2年生枳[Poncirus.trifoliate(L.)Raf.]砧无病毒奉节72-1脐橙[Citrus.sinensis(L.)Osbeck.cv.Fengjie.72-1.navel]嫁接苗进行持续性干旱胁迫处理,研究干旱胁迫期间甜橙叶片保护酶活性和丙二醛(MDA)含量随土壤和植株水分变化的生理适应性。结果表明,干旱胁迫明显导致了过氧化氢酶(CAT)活性下降,过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性上升,而MDA含量变化不明显。干旱胁迫初期或轻度胁迫期,保护酶活性已具有明显的适应性反应;当处于中度胁迫时,POD和SOD依然保持很高活性。在防止MDA产生中,CAT的作用不明显,POD和SOD起主要的协同作用。     

伤害胁迫对合作杨叶片膜质过氧化及抗氧化酶活性的影响

本研究初步探讨了合作杨抗虫性与过氧化氢(H2O2)含量、丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性变化的关系.发现昆虫取食和机械损伤均可以引起叶片中H2O2和MDA含量的积累及相应的抗氧化酶SOD,CAT,POD活性提高.两种不同处理方法中,昆虫取食诱导的膜质过氧化和抗氧化酶活性变化(除了CAT活性)与机械损伤诱导结果表现出明显差异.这些结果表明,昆虫取食和机械损伤可以诱导叶片中H2O2和MDA积累,且其代谢受到抗氧化酶活性变化的共同影响,通过提高抗氧化酶活性可以减轻膜质过氧化程度,有效地诱导伤害防御反应的产生.同时,两种处理之间的差异表明H2O2,SOD,CAT和POD与合作杨抗虫性之间存在一定的关联.     

干旱处理下不同烤烟品系的生理差异研究

为培育抗性优良的烤烟品种,探究烤烟的耐旱特性及机理,以烤烟品系LY1306、中烟100和红花大金元为试验材料,研究在聚乙二醇6000(PEG-6000)模拟干旱胁迫和水分控制的干旱处理下,各烤烟品系叶片抗氧化酶类活性,丙二醛(MDA)和脯氨酸含量变化,以及光合生理特性和叶片细胞超微结构的差异。结果表明,25%PEG-6000胁迫下,LY1306能保持较好的生理状态,具有较高的SOD活性和较强的脯氨酸渗透调节能力;中烟100的个别叶片出现萎蔫,SOD活性较LY1306低,较对照组POD和CAT活性显著降低,MDA含量较高;红花大金元叶片出现严重萎蔫,CAT活性降低幅度最大,脯氨酸积累量较高。在反复缺水干旱条件下,LY1306能够维持较高的CAT活性,MDA积累量少,水分利用率较高,蒸腾速率较低,细胞中叶绿体数量和叶绿体形态维持正常。红花大金元的POD活性增长明显,脯氨酸含量显著增长,但MDA积累量较大,叶绿体变形且数量明显减少。中烟100的POD活性较高,脯氨酸积累量较大,叶绿体结构较完整。综上,LY1306在干旱胁迫下具有较强的清除活性氧和脯氨酸渗透调节能力,综合抗旱能力较好。本研究结果为培育抗旱烤烟品种提供了理论依据。     

土壤干旱胁迫对玉米叶片水分状况、膜透性及酶抗氧化系统的影响

A simulation experiment on the responses of maize （Zea mays L.） from the third leaf stage to maturity for different soil water levels （well-watered, moderately stressed, and severely stressed） was conducted by controlling irrigation and using a mobile rain shelter in a neutral loam, meadow soil to determine the effects on leaf water status, membrane permeability and enzymatic antioxidant system for different growth stages. The results indicated that drought stress relied on drought intensity and duration, with more severe drought stress creating more serious effects on maize. Compared with wellwatered conditions, during the silking and blister stages moderate stress did not significantly change the relative water content （RWC） and did change significantly the relative conductivity （RC） （P 〈 0.05） of the leaves; however, severe stress did significantly decrease （P 〈 0.01） the leaf RWC and increase （P 〈 0.01） membrane permeability （leaf relative conductivity）. Furthermore, under severe drought stress antioxidant enzyme activities declined significantly （P 〈 0.01） in later stages, namely for superoxide dismutase （SOD） the tasseling and blister stages, for peroxidase （POD） the milk stage, and for catalase （CAT） during the tasseling, blister, and milk stages. Meanwhile, membrane lipid peroxidation （measured as malondialdehyde content） significantly increased （P 〈 0.01） in all stages.     

不同水分条件下沙漠豆生理指标的变化

运用常规的植物生理抗旱性测定方法,对引种植物沙漠豆在不同土壤水分梯度下叶片中的可溶性糖、可溶性蛋白质、脯氨酸以及过氧化氢酶（CAT）活性,超氧化物歧化酶（SOD）活性和过氧化物酶（POD）3种保护酶等指标的变化进行研究。结果表明：1）脯氨酸含量随干旱胁迫程度的增强逐渐升高,可溶性蛋白质先降低后升高,二者之间存在相互补偿关系,可溶性糖含量呈现先升高再降低的变化趋势,表现出渗透调节物质对干旱的调节作用;2）3种保护酶活性在不同水分处理过程中变化不同,CAT活性表现为升高,SOD在中度干旱水分条件下升高,至重度干旱水分条件下则降低,POD活性的变化与SOD活性变化相反,保护酶之间相互配合协同作用维持了沙漠豆叶片细胞膜的完整性;3）丙二醛浓度随干旱胁迫程度的增强而升高,表明沙漠豆随水分不足可以通过增加渗透调节物质含量、增强保护酶活性、提高抗氧化能力,来减轻干旱胁迫的伤害。     

非充分灌溉对不同花生品种渗透调节物质含量和抗氧化活性的影响

采用防雨棚池栽试验研究不同生育时期非充分灌溉对不同花生品种各生育期叶片膜脂过氧化、渗透调节物质含量和保护酶活性的影响,旨在揭示不同花生品种在不同生育时期对非充分灌溉的响应机制。结果表明,苗期和花针期灌水后,叶片保护酶活性和渗透调节物质含量均有不同程度的降低,随生育期推进和土壤水分降低,其活性升高,但升幅因品种、保护酶和渗透调节物质类型有差异,2个品种叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、可溶性糖(SS)、游离氨基酸(AA)和脯氨酸(Pro)含量均以对水分最为敏感的花针期升幅较大,且‘花育25号’的SOD、CAT、可溶性糖和可溶性蛋白质(Pr)的升幅大于‘花育22号’;结荚期灌水后,各保护酶和渗透调节物质未表现降低。2个品种全生育期灌水处理与苗期灌水处理间的POD、SOD、CAT、SS、Pr和AA差异不显著,但2个品种两处理间Pro和MDA含量存在差异。全生育期水分胁迫条件下,SOD、CAT活性显著低于生育期灌水处理,但SS、Pr、Pro和MDA含量明显升高,尤以‘花育25号’变幅较大。POD活性对灌水时期响应相对较弱,SOD和CAT是花生适应土壤水逆境的主要保护酶。     

水分胁迫对苹果属植物抗氧化酶活性的影响研究

试验研究水分胁迫对 3种苹果属植物湖北海棠、西府海棠和新疆海棠根系和叶片抗氧化酶活性的影响结果表明 ,随水分胁迫的加重 ,3种海棠抗氧化酶活性逐渐增强 ,当土壤绝对含水量降至 6 .5 %时 ,过氧化氢酶 (CAT)活性首先达高峰 ,而超氧化物歧化酶 (SOD)活性高峰则出现于土壤绝对含水量为 2 .8%时 ,之后 2种酶活性逐渐降低 ,复水后又均有所升高 ;过氧化物酶 (POD)活性高峰出现于土壤绝对含水量为 3.2 %时 ,之后逐渐下降 ,至复水后仍呈下降趋势 ;丙二醛 (MDA)含量随水分胁迫的加重而逐渐增加 ,当土壤绝对含水量降至 1 .8%时其含量最高 ,复水后则呈下降趋势。种间抗氧化能力耐旱型新疆海棠 >西府海棠 >干旱敏感型湖北海棠     

不同桃自根砧对干旱胁迫的生理响应及抗逆机理研究

砧木的抗旱能力直接影响桃品种生长发育,选择适宜抗旱性桃砧木对桃产业发展有积极的促进作用。为阐明不同桃砧木对干旱胁迫生理响应机制,以5种桃砧木扦插苗为试材,通过盆栽控水方式,研究不同程度干旱胁迫下5种桃自根砧的叶片水分特性、渗透调节物质、抗氧化物酶及叶绿素含量变化。结果表明,随着干旱程度加重,5种砧木相对含水量、临界含水量下降,自然饱和亏、临界饱和亏及需水程度上升,组织密度和自由水含量逐渐减少,束缚水含量则增大,持水能力、组织水势和耐旱系数下降。各干旱胁迫处理的丙二醛(MDA)含量、 游离脯氨酸(Pro)含量、可溶性糖含量和叶绿素含量均增加;过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性提高,其中随干旱程度加重,丙二醛(MDA)含量、游离脯氨酸(Pro)含量均呈增加趋势,SOD活性、CAT活性也均呈提升趋势,可溶性糖含量、叶绿素含量、POD活性变化不尽相同。综合隶属函数分析可知,桃自根砧品种间抗旱性由强到弱依次为樱桃李5号、RA、樱桃李3号、GF677、樱桃李1号。     

Influence of Silicon on Sunflower Cultivars under Drought Stress,I: Growth,Antioxidant Mechanisms,and Lipid Peroxidation

Abstract: Understanding plant responses to drought stress is essential, and there is a need to know possible physiological mechanisms of damage and drought avoidance for the genetic improvement of crops. Therefore, we investigated the effects of silicon (Si) on shoot and root growth, leaf relative water content (RWC), stomatal resistance (SR), lipid peroxidation (MDA), membrane permeability (MP), proline and hydrogen peroxide (H₂O₂) accumulation, nonenzymatic antioxidant activity, and the activities of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), and ascorbate peroxidase (APX) of 12 sunflower cultivars grown under drought conditions. Silicon applied to the soil counteracted the deleterious effects of drought in 6 of the 12 sunflower cultivars. In general, SR and H₂O₂, proline, and MDA content were increased in all the cultivars under drought stress. However, application of Si decreased their levels and alleviated membrane damage (MP) significantly by increasing leaf RWC. The CAT activity was significantly decreased by drought stress, but supplemental Si increased it. In general, SOD and APX activities of the cultivars were increased by drought and decreased by application of Si. The nonenzymatic antioxidant activity of the cultivars was significantly increased by Si under drought stress. Based on the present work, it can be concluded that applied Si alleviates drought stress in sunflower cultivars by preventing membrane damage, although the cultivars showed genotypic variation in response to applied Si.