硫营养对小麦、玉米碳、氮代谢中几项生理参数的影响

人工控制条件下生长的小麦、玉米分别培养在含0、0.5、1.0和2.0mM SO_4~(-2)4个硫营养水平的Hoagland 培养液中,对2—6周龄的植株进行了 RuBPCase、PEPCase、NR 的活性,叶片可溶性蛋白质含量,叶绿素 a 和 b 含量以及植株最终叶面积和总干重的测定。结果指出,硫营养不足影响了作物的碳、氮代谢,随着供硫量的增加,上述各参数值     

干旱条件下乙烯利对小麦幼苗PEP羧化酶活性的影响

本文以盆栽方式研究了土壤干旱过程中，小麦幼苗ＰＥＰ羧化酶（ＰＥＰＣａｓｅ）活性的变化及叶面喷施乙烯利（３．５×１０－３ｍｏｌ／Ｌ）对该酶的影响。结果表明，在土壤干旱初期，小麦幼苗ＰＥＰＣａｓｅ活性逐渐升高，干旱２ｄ后其活性急剧下降，复水后ＰＥＰＣａｓｅ活性继续下降，说明小麦幼苗受到严重的水分胁迫。喷乙烯利后，ＰＥＰＣａｓｅ活性上升减缓，下降加快，即乙烯利抑制了干旱条件下小麦幼苗ＰＥＰＣａｓｅ活性。同时乙烯利加速了叶绿素降解，使得丙二醛累积增加，说明乙烯利对提高小麦幼苗的抗旱性不利。     

喷施生长素和赤霉素对土壤干旱条件下小麦幼苗生理特性的影响

在土壤干旱过程中,叶面喷施２×１０－５ｍｏｌ／Ｌ的生长素（ＩＡＡ）或５×１０－４ｍｏｌ／Ｌ的赤霉素（ＧＡ３）可阻止小麦幼苗磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（ＰＥＰＣａｓｅ）、过氧化物酶（ＰＯＤ）和过氧化氢酶（ＣＡＴ）活性的变化,且二者的作用效果相似。对于超氧物歧化酶（ＳＯＤ）,ＩＡＡ使其活性强化,而ＧＡ３则对其起着抑制作用。ＩＡＡ还能提高干旱条件下小麦幼苗的叶绿素含量,但对气孔阻力和叶水势影响不大;而ＧＡ３对叶绿素含量、气孔阻力和叶水势均无明显影响。     

磷胁迫对油茶幼苗光合生理指标的影响

【目的】探讨不同磷浓度胁迫条件下油茶叶片的光合生理参数、光合色素含量、RuBP羧化酶及PEP羧化酶活性等指标的变化规律,为耐低磷油茶品种的选育和高产栽培提供参考。【方法】选择油茶良种"湘林XLC15"和"华硕"为试材进行不同磷浓度沙培盆栽处理,测定不同叶龄的光合生理参数、光合色素含量及RuBP和PEP羧化酶活性,并采用Ducan新复极差法进行各生理指标与净光合速率(Pn)之间的相关性分析。【结果】"湘林XLC15"叶片的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、光合色素含量及RuBP羧化酶活性均在磷浓度为1.0mmol/L时达到最高,而"华硕"则在磷浓度为0.1mmol/L时已达到较高值,且在磷浓度为0.1～1.0mmol/L时变化幅度不大。相关性分析表明,磷胁迫条件下油茶幼苗叶片的气孔导度、蒸腾速率、总叶绿素含量、类胡萝卜素含量、RuBP羧化酶及PEP羧化酶活性与净光合速率呈正相关,胞间CO2浓度、叶绿素a/b与净光合速率呈负相关。【结论】与"湘林XLC15"相比,低磷胁迫条件下"华硕"的光合色素含量较高,RuBP羧化酶活性较强,从而有利于保持较高的净光合速率。     

聚糠萘水剂对不同积温带春玉米灌浆期光合性能的影响

在黑龙江省Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ积温带进行大田试验,以抗冷型玉米品种丰单3号和非抗冷型郑单958为试验材料,于3展叶、6展叶期叶面喷施玉米专用抗冷调节剂聚糠萘水剂(PKN),研究聚糠萘水剂对不同温度环境下春玉米灌浆期光合性能的调控作用。研究表明,聚糠萘水剂处理后不同积温带两个品种玉米穗位叶RuBP羧化酶、PEP羧化酶的活性提高,尤其在第Ⅱ、Ⅲ积温带,穗位叶RuBP羧化酶和PEP羧化酶活性提高幅度大。同时,聚糠萘水剂显著提高两个品种的叶绿素含量和光合速率,这种效应可能与聚糠萘水剂成分中含有细胞分裂素组分有关,也与聚糠萘水剂提高光合作用相关酶(RuBP羧化酶和PEP羧化酶)活性有直接关系。叶片光合性能增强,促进光合产物的合成、运输和积累,最终提高两个品种的子粒成熟度,提高产量。     

氮肥运筹对不同夏玉米品种碳氮代谢协调性的影响

【目的】在不同的氮肥水平下研究不同夏玉米品种碳、氮代谢差异,分析其协调性,提出高产、稳产的生理学指标,探索根据代谢型进行差异化管理的新途径。【方法】2009—2011年在河南温县和郑州,利用大田和盆栽两种种植方式,60 000株/hm2密度,设计0、120、240、360 kg·hm~(-2) 4个氮肥水平,比较郑单958(ZD958)、农大108(ND108)、浚单20(XD20)、豫单2002(YD2002)等4个夏玉米品种的产量、叶片持绿性、氮吸收和转运、不同器官C/N、叶片PEP羧化酶和RUBP羧化酶活性等指标的差异,分析4个品种在不同氮肥水平下的碳、氮代谢协调性。【结果】(1)盆栽试验中,不同氮肥水平间产量比较,XD20差异最大,ZD958差异最小;随着氮肥水平提高,产量呈增加趋势。但大田试验中,除XD20之外,其余品种在N240和N360条件下差异不显著。(2)对灌浆期氮的吸收和转运比较,低氮条件下,ZD958营养器官氮优先向叶片转移,能保持较好的持绿性;ND108对氮的吸收和运转量都较大,持绿性好,但有效利用较低;XD20在低氮条件下氮的吸收量较低,缺乏优先供应叶片的机制,易早衰;YD2002在4个氮肥水平下均表现为灌浆期营养器官氮向籽粒转移量过大,根系吸收量小,易早衰。(3)在灌浆期,正常施肥条件下,ZD958和XD20叶片碳氮比介于YD2002和ND108之间;在成熟期,ZD958和XD20的籽粒碳氮比较高。(4)在灌浆中期,ZD958的PEPCase/RUBPCase最高,且与其余3个品种差异显著;YD2002始终处于较低水平;XD20和ND108随氮肥水平增加提高显著。【结论】玉米品种良好的碳氮代谢协调性表现在碳水化合物和氮素的转运过程中,碳氮代谢协调性较好的品种能很好地协调光合产物和氮素在籽粒灌浆和维持营养器官功能需求之间的矛盾,具有较高的PEPCase/RUBPCase,从而保证高产、稳产。     

稗草磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)基因的克隆与分析

为揭示C₄野生植物稗草（Echinochloa crusgalli）PEPCase的结构和功能特点,探索改善作物高光效新途径,本研究首次克隆了稗草（E. crusgalli）磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(ppc)的cDNA全长,测序及同源性比较分析结果证实,稗草ppc的cDNA全长为2 886 bp,编码961个氨基酸（GenBank登录号：AY251482）;核苷酸序列与谷子(Setaria italica)C₃型、高粱(Sorghum bicolor) C_3-2型、玉米(Zea mays) C_3-2型、水稻(Oryza sativa)C₃型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因的同源率分别达94.8%、93.2%、93.0%和89.7%。推导的氨基酸序列中C末端第771位氨基酸是丙氨酸（A）,表明是一个C₃型基因。与其他植物几种不同形式PEPCase进行的多重序列比对与系统进化分析结果也证实,此基因的核苷酸序列及其编码的氨基酸序列与所有参与对比的C₃型序列的同源性均远远高于与C₄型的同源性。与玉米、高粱C_3-2型PEPCase的同源性分别高达到96.5%、96.4%,与高粱、玉米的C_3-1型PEPCase的同源性分别为84.3%、83.8%,而与谷子、玉米、甘蔗和高粱的C₄型PEPCase的一致性相对较低,分别为82.2%、79.1%、77.1%、76.6%。因此进一步推论新克隆的稗草ppc基因属于C_3-2型。对其编码的蛋白序列进行了结构域、活性位点和功能位点预测。     

镧浸种处理对玉米光合特性的影响

为了探索镧对玉米光合特性的影响,采用露天盆栽方法,以氯化镧（LaCl3）溶液浸种处理玉米种子,测定大喇叭口期玉米叶片光合日变化、光响应曲线和CO2响应曲线及PEP羧化酶（PEPCase）活性。结果表明,高（120 mg.L-1）低（60 mg.L-1）两个La3＋溶液浓度条件下,玉米叶片光合午休现象得到缓解,气孔因素是主要原因;La3＋溶液浸种处理后,表观量子效率（AQY）和光饱和点（LSP）显著提高,羧化效率（CE）降低,La3＋对PEPCase有明显的抑制作用。说明La3＋溶液浸种预处理主要是通过提高植株对光能的利用来提高玉米叶片的光合效率。     

效应剂和氢离子浓度对玉米绿苗和黄化苗PEP羧化酶活性的协同作用

以玉米为材料，研究了效应剂和ＰＨ对绿色和黄化玉米ＰＥＰ羧化酶活性的协同作用，发现绿苗和黄化苗中ＰＥＰ羧化酶对效应剂的敏感性不同，前者比后者Ｇ６０、Ｇｌｙ敏感，而后者比前者对Ｍａｌ敏感。黄化苗３ｈ光处理后，其ＰＥＰ羧化酶对Ｇ６Ｐ对敏感性与绿苗趋于相同。同时发现ＰＨ不同，ＰＥＰ羧化酶对效应剂的敏感性也不同，低ＰＨ比高ＰＨ时酶对效应剂更敏感。根据绿苗和黄化苗ＰＥＰ羧化酶活性和对效应剂敏感性的差异推测黄化     

Root Carbon Enrichment Alleviates Ammonium Toxicity in Cucumber Plants

ABSTRACT

The addition of carbonates to a nutrient solution to alleviate ammonium (NH₄ ⁺) toxicity in hydroponically-grown cucumber (Cucumis sativus L.) plants was investigated. Stable isotopes [nitrogen (¹⁵N) and carbon (¹³C)] were used to assess the uptake of nitrogen [NH₄ ⁺ or nitrate (NO₃ ^?)] as well as carbon [bicarbonate (HCO₃ ^?)/carbonate (CO₃ ^2?)] by the roots. Ammonium as the sole N source at 5 mM decreased plant fresh weights compared to NO₃ ^?. However, at lower concentrations of NH₄ ⁺ (25% of 5 mM total N), growth was increased compared to NO₃ ^? alone. Inorganic C enrichment [calcium carbonate (CaCO₃)] of the nutrient solution increased the fresh weight of NH₄ ⁺ grown plants with up to 150% relative to control plants receiving calcium hydroxide [Ca(OH)₂] for pH regulation. Root ¹⁵N enrichment was lower in ¹⁵NH₄ ⁺ supplied plants compared to ¹⁵NO₃ ^?, while the ¹³C enrichment in leaves was increased by NH₄ ⁺ nutrition compared to NO₃ ^? or NH₄NO_3. The enhanced C capture was associated with high PEPCase activity in the roots. It is concluded that inorganic carbon enrichment of the root medium may alleviate NH₄ ⁺ toxicity via increased synthesis of C skeletons and, accordingly, increased capacity for NH₄ ⁺ assimilation and N export to the shoots.