以γ射线诱变籼稻双科早(Oryza sativa subsp.indica cv.'Shuangkezao')获得的早熟鲜绿突变体pe-1为实验材料,在三叶期和分蘖期进行弱光胁迫,探讨pe-1与野生型在形态特征、非生物胁迫相关酶活性及其调控基因表达量、叶绿素含量、叶绿体合成与降解及光形态建成相关基因表达对弱光响应的差异.结果表明,与野生型相比,弱光胁迫后,pe-1叶片黄化程度显著降低,株高和叶面积显著增加;三叶期和分蘖期的叶片中不同叶绿素含量变化不同.此外,pe-1叶绿素含量增加,且其抗氧化应激反应相关酶过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的活性及相关基因的表达量均高于野生型,表明在弱光胁迫下pe-1活性氧清除能力增强,适应能力更强.pe-1的光形态建成相关基因表达量高于野生型,表明弱光处理下pe-1的光接收能力更强.综上,pe-1突变体具有抵御弱光胁迫的潜力,该结果有助于耐弱光水稻品种的选育.

为探讨坡柳(Dodonaea viscosa)在珊瑚砂环境的适应能力,设置全光、遮阴、黑暗3个光照处理,并采用梯度控水法设置正常控水、中度胁迫、重度胁迫3个水分梯度,对坡柳幼苗在光照和水分双因素处理下抗逆生理指标的变化进行了研究.结果表明,干旱胁迫和光照控制及其交互作用均对坡柳幼苗的丙二醛(MDA)、可溶性蛋白(SP)和脯氨酸(Pro)含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性有显著影响(P<0.05);遮阴和黑暗处理的MDA含量维持在较低水平;黑暗条件下SOD活性随胁迫程度增加而升高;全光和正常控水下POD活性最高;随光照强度减弱,CAT活性逐渐升高;遮阴和水分重度胁迫下SP含量最高,遮阴和水分中度胁迫Pro含量最高.因此,光照和水分对坡柳幼苗生长具有交互作用,在特殊生境生态修复实践中,给予坡柳幼苗适当遮阴的同时应保证适当水分有利于幼苗生长.

目的 鉴定远志Polygala tenuifolia bZIP基因,为远志抗逆性改良及次生代谢调控研究提供参考.方法 基于远志三代全长转录组数据库,采用生物信息学方法对远志bZIP基因家族成员进行鉴定和分析,并利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析其在不同组织及处理中的表达特性.结果 共鉴定得到27个含有特征性保守结构域的PtbZIP基因,编码蛋白质的氨基酸数量为143 aa(PtbZIP24)～846aa(PtbZIP9),相对分子质量范围为16201.52～92 932.30,等电点(pI)介于4.59～9.69,其中25个家族成员为不稳定蛋白,所有家族成员均为亲水性蛋白.蛋白二级结构主要由a螺旋和无规卷曲构成,均无信号肽,存在多种互作现象.进化树分析将27个PtbZIP蛋白分为A、B、C、D、F、G、I、S8个亚组,其中G亚组含有PtbZIP家族成员数量最多(共有8个),占总数的29.63％,没有PtbZIP基因被归类到E和K组.PtbZIP家族基因的密码子偏好性较弱,适应性较弱.表达模式分析显示,PtbZIP4/15在叶中的表达量最高,茎和根次之;PtbZIP8/24在茎中的表达量最高,叶和根次之;PtbZIP1/17的表达量为根＞叶＞茎;其余21个的表达模式均为根＞茎＞叶.qPCR结果表明,PtbZIP26基因受脱落酸、壳聚糖的诱导,且能显著应答干旱和盐胁迫.结论 鉴定了远志bZIP家族基因及其分子特征,为进一步研究PtbZIP基因在调控远志发育及次生代谢物合成方面的生物学功能奠定基础.

目的:研究干旱胁迫对4种毛茛科植物光合生理指标的影响,为其引种驯化提供重要依据.方法:以4种毛茛科植物为试验材料,试验分为对照(CK)、轻度干旱(D1)、中度干旱(D2)和重度干旱(D3)4个梯度处理,通过干旱胁迫对4种毛茛科植物光合特性的影响判断植物干旱耐受性.结果:随着干旱胁迫加剧,毛茛、猫爪草、天葵叶片叶绿素a(Chla)含量、叶绿素b(Chlb)含量、类胡萝卜素(Car)含量呈下降趋势,华东唐松草各叶绿素含量则先升后降;干旱处理下,4种毛茛科植物叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)与胁迫程度呈负相关,胞间CO2浓度(Ci)与胁迫程度呈正相关;除初始荧光(Fo)外,4种毛茛科植物叶片最大荧光(Fm)、可变荧光(Fv)、PS Ⅱ最大光学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)均较对照出现显著下降.结论:4种毛茛科植物抗旱性由强到弱依次为天葵、华东唐松草、毛茛、猫爪草.

为筛选耐受汞胁迫的衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)藻株,研究不同衣藻光合作用过程响应汞胁迫的差异,比较了不同汞浓度下11株衣藻的生长、叶绿素a含量及叶绿素荧光活性.结果表明,随着汞离子浓度升高,叶绿素a含量显著下降且生长受抑制,叶绿素荧光活性参数Wk、Vj和Mo快速增加,ψo和φEo快速下降,表明光合系统Ⅱ(PSⅡ)反应中心的供体侧和受体侧的电子传递受阻,光合活性被抑制.在11株衣藻中,衣藻FACHB-889(EC50为0.762 mg/L)对汞耐受能力最弱,衣藻FACHB-2217对汞耐受能力最强(EC50为2.848 mg/L).与对照相比,在低浓度汞(<0.5 mg/L)胁迫下,衣藻FACHB-889 PSⅡ活性显著降低(P<0.05),衣藻FACHB-2217光合系统Ⅱ(PSⅡ)活性无显著差异.在高浓度汞(>1.0 mg/L)胁迫下,衣藻FACHB-889光合活性受抑制,单位面积活性反应中心数量(RC/CSo)显著下降(P<0.05),单位活性反应中心吸收的能量(ABS/RC)持续增加,单位反应中心耗散的能量(DIo/RC)和单位反应中心捕获的用于电子传递的能量(ETo/RC)呈下降趋势,表明吸收的能量不能被光合作用有效利用,且无法通过热耗散释放,导致能量的非正常积累,使细胞失活甚至死亡;衣藻FACHB-2217单位活性反应中心吸收的能量(ABS/RC)、用于还原QA的能量(TRo/RC)及用于电子传递的能量(ETo/RC)均显著升高,细胞通过有活性的单位反应中心光合能力的增强,有效转化吸收的能量,消除部分反应中心失活的负面影响.研究表明,光合活性及其能量分配的差异是衣藻对汞敏感/耐受的重要原因.

[目的]前山带是天山北坡山地-绿洲-荒漠生态系统的重要组成部分,探讨植物对干旱胁迫的动态生理适应性和抗旱性评价方法,筛选植被恢复的适宜树种,对该区域植被生态恢复具有重要意义.[方法]以新疆天山北坡前山带种植的12种植物为研究对象,观测灌水后土壤水分时空变化,分析干旱和复水对植物光合和抗逆生理指标的影响,采用主成分分析评价12种植物的抗旱能力.[结果](1)干旱胁迫后,土壤水分散失在0-20 cm层最快,20-40 cm层次之,40-60 cm层最慢,不同植物采用不同策略改变生长情况来适应干旱;(2)干旱胁迫后,叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、电子传递速率(ETR)和叶绿素含量降低,而抗逆生理指标超氧化物歧化酶(SOD)活性、脯氨酸含量、丙二醛(MDA)含量及非光化学淬灭系数(qN)升高,复水后各指标都有一定程度的恢复,但均未达到初始水平;(3)主成分分析结果显示,P、叶绿素含量、ETR和MDA含量等指标贡献率较大,梭梭、柽柳、刺蔷薇和柠条锦鸡儿抗旱性较强,'中亚沙棘'、'新棘5号'、'新棘1号'和山杏次之,而'新棘4号'、'新棘3号'、文冠果和'新棘2号'较弱.[结论]Pn、叶绿素含量、ETR和MDA含量可作为评价植物适应干旱的重要指标;新疆天山北坡前山带植被生态恢复应优先选择梭梭、柽柳、刺蔷薇及柠条锦鸡儿进行建植.

摘 要:气候变化引发的干旱频度和强度严重影响植物生长发育,在全球气候变化背景下,量化植物木质部抗栓塞的能力对评估植物耐旱性尤为重要.为评价杜鹃品种间的耐旱性及筛选强抗旱性品种,该文以锦绣杜鹃'紫鹤'(Rhododendron × pulchrum'zihe')、西洋杜鹃'杨梅红'(Rhododendron × hybridum'yangmeihong')、映山红(R.simsii)3种灌木杜鹃为材料,利用光学技术构建花瓣和叶片栓塞脆弱性曲线,测定花瓣和叶片解剖结构性状,并分析木质部水力功能和解剖结构性状的相关性.结果表明:(1)锦绣杜鹃'紫鹤'、西洋杜鹃'杨梅红'、映山红3种杜鹃花瓣的P12、P50和P88值(分别发生12％、50％和88％栓塞时对应的水势值)大于叶片.(2)3种杜鹃的花瓣和叶片栓塞脆弱性存在一定的变异,花瓣和叶片发生栓塞的快慢不一致,这种变异可能是杂交园艺花卉植物的重要特征.(3)P50值与其形态特征相关性分析显示,叶片P50值与叶片栅栏组织厚度呈负相关,花瓣P50值与花瓣厚度呈正相关.综上认为,3种杜鹃花瓣栓塞脆弱性高于叶片,干旱胁迫下植物优先牺牲花瓣从而保护叶片,栓塞脆弱性可能与叶片栅栏组织厚度和花瓣厚度相关.该研究为干旱地区筛选、培育抗旱性强的杜鹃品种及园林杜鹃植物选择和树种配置提供了科学依据.

[目的]山茶的花型和花色丰富、花期长,其耐热性日益受到关注,筛选合适的评价方法和指标可为山茶属植物耐热性鉴定、种质发掘和新品种选育提供理论依据.[方法]以耐热性较强的单体红山茶和'串花瀑布'为对照,7个自育束花茶花新品种为试验对象,采用瓶插方法,在短期(5 h)和长期(7 d)高温(42 ℃/35 ℃)处理后,考察各品种形态及光合生理标指标的变化,并综合评价其耐热性.[结果](1)'垂枝粉玉'和'串花瀑布'在高温胁迫下叶绿素含量、类胡萝卜素含量、叶绿素a/b、净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)均上升,PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/F0)和电子传递速率(ETR)维持在较高水平,且长期高温胁迫后均未出现热害.'金叶粉玉'、'上植华章'和'玫瑰春'在高温胁迫下Pn和Gs均显著降低,而Ci升高,'金叶粉玉'和'上植华章'的Fv/Fm、Fv/F.和ETR均大幅降低,且长期高温胁迫后出现较严重热害或死亡.(2)通过主成分分析将15个单项指标换算成4个独立的综合指标,累计贡献率可达90％;短期高温时以叶绿素含量、类胡萝卜素含量、叶黄素含量的综合权重值较高,长期高温时以叶绿素a/b、Fv/Fm、光化学淬灭系数(qP)、非光化学淬灭系数(qN)的综合权重值较高.[结论]新品种'垂枝粉玉'耐热较强,'上植月光曲'、'上植欢乐颂'和'玫玉'中等耐热,'玫瑰春'、'上植华章'和'金叶粉玉'耐热性较弱;叶绿素、类胡萝卜素、叶黄素含量可作为山茶短期耐热性考察指标,而叶绿素a/b、Fv/Fm、qP、qN可作为山茶长期耐热性的考察指标.

为探析乐昌含笑(Michelia chapensis)在不同光照强度下生长及光合能力的适应机制,以乐昌含笑2年生幼苗为试材,经100％(CK)、70％(T1)、50％(T2)、30％(T3)、10％(T4)全光照5个不同遮荫处理1年(3年生),进而对其生长及光合指标进行测定.结果表明,在70％全光照和100％全光照下,乐昌含笑幼苗存活率与株高、地径生长显著高于其他处理.净光合速率在70％光照强度处理时达最高值(8.553 μmol·m-2· s-1);随着遮荫胁迫的加重,净光合速率逐渐下降,在50％全光照下净光合速率下降主要由气孔限制导致,30％全光照和10％全光照下由非气孔限制导致.与其他遮荫处理相比,100％全光照和70％全光照下乐昌含笑叶片具有更高的最大净光合速率(8.166和8.735 μmol·m-2·s-1)、光饱和点(1215.956和1145.328μmol·m-2·s-1)和光补偿点(16.280和13.572 μmol·m-2·s-1).随着遮荫处理水平的提高,PSII反应中心实际光化学效率(ΦPSII)和光化学淬灭系数(qp)逐渐增加,非光化学猝灭系数(NPQ)逐渐下降;吸收光能中光化学反应耗散能量(P)的比例逐渐增大,天线热耗散能量(D)的光能比例逐渐减小;而所有遮荫处理并未对PSII反应中心的最大光化学效率(Fv/Fm)及潜在活性(Fv/F0)产生显著的影响.初步判断,70％全光照最有利于乐昌含笑生长,在中度和重度遮荫条件下乐昌含笑可降低光补偿点、光饱和点、净光合速率和暗呼吸速率,增加PSII反应中心开放程度、电子传递的活性和光能利用率,从而提高其在弱光环境下的生长能力.

高温和强光是夏季最常见的非生物胁迫,严重影响作物产量及果实品质.探明不同甜菜品种在高温强光复合环境条件下的光合性能及抗逆指标筛选,为甜菜耐逆品种培育及高产栽培提供理论依据.以8个甜菜品种为材料,在甜菜块根膨大期,评估了不同甜菜品种在强光高温复合胁迫下叶片的光合性能,测定了甜菜叶片的气体交换和叶绿素荧光动力学参数等26个指标,综合评价了甜菜在复合环境约束下的耐逆性.结果表明:不同甜菜品种对高温强光复合胁迫的反应不同;通过主成分分析将26个单项指标转化为4个相互独立的综合指标,涵盖了全部数据95％的信息量;利用隶属函数法和聚类分析将8个甜菜品种划分为3类;采用逐步回归分析方法建立甜菜耐高温强光复合胁迫的评价数学模型:D=0.745φE.-0.320,φE.可作为鉴定甜菜品种耐高温强光复合胁迫强弱的辅助指标.强耐高温强光复合胁迫的甜菜品种具有更高的光系统Ⅱ(PSII)单元之间能量连接性、PSII和光系统Ⅰ(PSI)之间的光合电子传递能力,对放氧复合体活性的损害更小,PSII的稳定性更好.