不同生境下红砂(Reaumuria soongorica)的生理生化特征及适应性

测定了荒漠地区超旱生小灌木红砂在3种生境(山前荒漠、山前戈壁和中游戈壁)下的叶片水分状态、抗氧化酶活性及渗透调节物质含量,以探讨荒漠植物在不同生境下的生理生化特征及对荒漠极端环境的适应机制。结果表明:在3种生境下,红砂叶片相对含水量和叶片水势随着土壤含水量的下降而下降,叶绿素含量随着土壤含水量的下降而升高。随着生境土壤干旱的加剧,超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化物酶(POD)活性逐渐升高,而过氧化氢酶活性下降。在土壤含水量较少的戈壁生境,渗透调节物质含量上升。SOD和POD活性的升高是红砂抵御干旱环境的主要抗氧化保护机制;渗透调节在红砂叶片适应干旱胁迫的过程中发挥着重要作用,高的渗透调节能力使红砂在水分不足的条件下维持较低的渗透势,有利于植物吸水,从而增强其耐旱性。     

盐胁迫对濒危植物长叶红砂抗氧化系统的影响

以长叶红砂(Reaumuria trigyna)幼苗为研究对象,测定了不同浓度NaCl溶液胁迫30 d的长叶红砂叶片抗氧化特征参数和自由基及膜脂过氧化指标含量,以探讨长叶红砂抗氧化系统对盐胁迫的适应机制。结果显示,高盐胁迫下长叶红砂叶片O-2的产生速率显著上升,丙二醛(MDA)含量和相对电导率都在低盐浓度下降低,高盐浓度下随着盐浓度的增加而增加;长叶红砂叶片超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性随盐胁迫加剧而显著提高,过氧化氢酶(CAT)的活性变化较小;随盐浓度的提高谷胱甘肽的基本含量显著提高,抗坏血酸盐的含量在降低。研究表明,长叶红砂叶片中SOD、POD和谷胱甘肽在防御盐胁迫引起的氧化性损害中起到了显著保护作用。     

盐胁迫下红砂愈伤组织的抗氧化能力与耐盐性研究

通过测定不同梯度盐胁迫下红砂愈伤组织中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶（CAT）的活性,以及丙二醛(MDA)含量和细胞膜透性,探讨了红砂抗氧化能力与耐盐性的关系。结果显示:随着盐胁迫浓度增加,红砂愈伤组织中MDA 含量比对照增加0.84%~51.03%,SOD、POD和CAT活性分别比对照提高9.83%~51.98%、26.4%~140.2%和44.74%~216.34%。表明红砂可以通过上调SOD、POD和CAT等保护酶的活性来响应盐胁迫,并以此降低盐胁迫诱导的膜脂过氧化程度,从而提高其耐盐性。     

外源5-氨基乙酰丙酸和壳聚糖对亚适宜温光下辣椒幼苗光合作用及抗氧化酶的影响

以陇椒2号辣椒为试材,用0.5 mg/L 5-氨基乙酰丙酸(ALA)和0.25%壳聚糖(CTS)喷洒幼苗,利用人工气候室模拟亚适宜温光条件(昼/夜温度18℃/12℃,光量子通量密度300μmol·m-2·s-1),研究了ALA和CTS对辣椒幼苗光合色素、气体交换参数、叶绿素荧光参数及相关酶活性的影响。结果表明:亚适宜温光条件下,辣椒幼苗叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、光下实际光化学效率(ΦPSII)、PSII反应中心光能捕获效率、光化学猝灭系数(qP)、天线转化效率(Fv/Fm)、叶绿素含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性均随着生长时间的延长而下降。与对照(CK)相比,外源ALA和CTS处理不同程度地延缓了亚适宜温光条件下叶片Pn、Gs、Tr、ΦPSII、qP、Fv/Fm及SOD、POD和CAT活性的下降程度。可见,外源ALA和CTS能显著提高亚适宜温光条件下辣椒幼苗光合作用和抗氧化酶活性。从而保护细胞光合性能,提高了辣椒幼苗的耐受性。     

不同地下水埋深柽柳、芦苇的生理响应

结合塔里木河中游沙吉力克断面、阿其河断面地下水位的动态监测,对柽柳、芦苇叶片的叶绿素、可溶性糖、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)等生理指标进行分析测试.研究表明,随着干旱胁迫加强,柽柳、芦苇的可溶性糖含量,MDA含量,SOD活性呈显著增加,叶绿素含量和POD活性显著减少,显示出植物受到了不同程度的干旱胁迫,并通过调节自身生理代谢过程,以增强抗旱性;柽柳、芦苇叶片各生理指标和地下水埋深存在着密切的相关关系,与可溶性糖含量、MDA含量、SOD活性呈正相关,与叶绿素含量、POD活性呈负相关;地下水位是影响塔里木河流域植物生理特征的的主要环境因子;在相同水分胁迫下,芦苇的生理过程比柽柳强烈,对地下水埋深变化更为敏感.     

PEG胁迫对胡枝子幼苗叶片生理特性的影响

采用PEG处理人工模拟水分胁迫方法,研究了胡枝子属5种植物2 a生实生苗的抗旱性,并采用主成分分析法和隶属函数法对其抗旱性进行综合评价。结果表明,随着PEG处理浓度的增加,5种胡枝子叶片含水量、相对含水量、自由水和束缚水呈下降趋势;阴山胡枝子和截叶胡枝子的自然水分饱和亏随PEG浓度增加而增大,其余3种胡枝子自然水分饱和亏在PEG浓度为12%时达到最大;SOD、POD和CAT 3种酶活性随PEG浓度增大而逐渐升高,达到峰值后开始下降;MDA含量不断上升;可溶性蛋白质含量先增后降再增;叶片内游离脯氨酸含量持续增大;叶绿素a、b和总叶绿素含量先升后降;5种胡枝子相对电导率总体为持续增大。根据主成分分析对各胡枝子12个指标的隶属函数值进行计算,并求平均值,评价其抗旱顺序。抗旱性由强到弱的顺序为达乌里胡枝子、牛枝子、尖叶胡枝子、截叶胡枝子和阴山胡枝子。     

沙埋对小麦(Triticum aestivum)生长的影响及其生理响应

为了解沙埋对小麦(Triticum aestivum)生长的影响及其生理响应,2010年在科尔沁沙地研究了不同沙埋深度下小麦的存活率、株高、地上地下生物量、籽实产量、丙二醛(MDA)含量、膜透性、保护酶(超氧化物歧化酶,SOD;过氧化物酶,POD;过氧化氢酶,CAT)活性和渗透调节物质含量变化。结果表明:随着沙埋深度的增加,小麦存活率、株高、地上地下生物量和籽实产量均显著下降,完全沙埋下第6天以后植株全部死亡。沙埋第6天,随着沙埋深度的增加,MDA含量、CAT活性、可溶性糖含量下降,POD活性变化不明显,但膜透性、SOD活性和脯氨酸含量显著增加。沙埋第12天,随着沙埋厚度增加,MDA含量和膜透性,SOD、POD和CAT活性,脯氨酸和可溶性糖含量均显著增加。沙埋导致小麦死亡率增加、株高及生物产量下降的主要原因不是水分胁迫,沙埋导致的光合面积降低、黑暗和无氧呼吸可能是其死亡和生长受到抑制的主要外部因素,而膜脂过氧化导致的膜透性增加可能是其死亡或生长受到抑制的主要生理机制。保护酶活性增强和渗透调节物质含量增加,对于减轻其细胞膜受损和防止细胞质渗漏起到了重要作用。     

不同生育期四合木抗氧化系统的变化及生境间差异

对不同生境四合木种群特征、根际土壤理化性质进行了比较分析,对不同生育期四合木抗氧化系统的变化和生境间差异性进行了探讨。结果表明:①不同生境四合木种群密度、盖度、年龄结构存在显著差异,且低山、台地、丘陵种群所处生境有利于幼苗更新,其密度和盖度均显著大于高平原和倾斜平原种群\.②不同生境四合木根际土壤理化性质存在显著差异。对其进行聚类分析分为两类:低山、台地、丘陵为一类（A类）;高平原、倾斜平原为一类（B类）\.方差分析表明,A类样地土壤营养元素（N、P、K）和微量元素（全Fe、Mn、Zn、B、Mo与有效量）、土壤有机质含量及土壤含水量都显著高于B类。③不同生境四合木体内MDA含量、抗氧化酶类SOD、POD、CAT、AsA-POD、GR活性和非酶抗氧化剂GSH、AsA含量均随5月（营养期）、6月（花期）、8月（果期）而不断升高,二者协同作用共同抵抗干旱胁迫诱导的氧化伤害。④不同生境四合木抗氧化系统存在差异性:A类样地受到的膜脂过氧化程度相对较低,其体内的抗氧化酶活性和抗氧化剂含量较低;而B类样地四合木根际土壤干旱程度较高,土壤偏贫瘠,植物体通过提高一定幅度的抗氧化酶活性和抗氧化剂含量以清除干旱导致的氧化伤害。     

LED补光对温室黄瓜幼苗抗衰老及抗氧化酶系统的影响

研究补光时间与光质对设施作物抗衰老及抗氧化能力的影响,对于充实光质效应理论和优化补光技术有重要意义。研究了补光2、4、8 h及蓝光(B)、红光(R)、白光(W)和红蓝复合光(R:B＝7:3和8:2)对温室黄瓜幼苗光合色素、丙二醛(MDA)、可溶性蛋白含量及抗氧化能力的影响。结果表明:与自然光照相比,补光可显著提高黄瓜幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素含量,其中以补光4 h红蓝复合光处理(7R/3B和8R/2B)效果最为显著;补光可提高黄瓜幼苗可溶性蛋白含量,其中,以蓝光效果最好。补照4 h蓝光可以明显提高黄瓜幼苗叶片可溶性蛋白的含量及保护酶(过氧化物酶POD、超氧化物歧化酶SOD、抗坏血酸过氧化物酶APX、过氧化氢酶CAT)活性,并且使MDA的含量保持相对较低的水平,从而可以有效延缓叶片衰老。     

盐胁迫对红砂(Reaumuria soongorica)种子吸胀过程中生理特性的影响

以0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%的NaCl和CaCl2溶液处理红砂(Reaumuria soongorica)种子,探讨了两种盐胁迫对种子吸胀过程中生理特性的影响及对种子的伤害程度。结果表明:红砂种子发芽率随两种盐胁迫的加剧极显著下降。种子丙二醛(MDA)含量在NaCl溶液胁迫后先下降后上升,在盐溶液浓度为1.0%时达到最小值,在2.5%处达到最大值;经不同浓度的CaCl2溶液胁迫后,MDA含量呈上升趋势,且均高于对照,最大值出现在3.0%处;种子内可溶性糖含量随NaCl和CaCl2溶液浓度的增大先下降后上升,分别在盐溶液浓度为1.0%和2.0%时达到最小值;种子过氧化氢酶(CAT)活性的变化较小;过氧化物酶(POD)活性随两种盐浓度的增加显著降低;超氧化物歧化酶(SOD)的活性随两种盐溶液浓度的增加先下降再上升又下降,但总体低于对照。经综合分析得出,CaCl2对红砂种子的伤害程度大于NaCl。     

逐渐干旱胁迫下生物土壤结皮中真藓和土生对齿藓的活性氧清除机制

真藓(Bryum argenteum)和土生对齿藓(Didymodon vinealis)是腾格里沙漠南缘沙坡头地区生物土壤结皮中重要的藓类植物组成成分。我们以真藓和土生对齿藓为材料,研究了逐渐干旱胁迫下两者的活性氧(ROS)清除机制及其差别。结果表明,逐渐干旱胁迫下,真藓的H2O2含量略微升高,丙二醛(MDA)含量显著下降,可溶性蛋白含量变化不大。在逐渐干旱胁迫下,真藓以过氧化氢酶(CAT)为主,超氧化物歧化酶(SOD)为辅,清除其体内活性氧自由基(ROS),抗坏血酸过氧化物酶(APX)和过氧化物酶(POD)作用不明显,而谷胱甘肽还原酶(GR)和还原性谷胱甘肽(GSH)则主要在中度干旱胁迫下起作用。逐渐干旱胁迫下,土生对齿藓的H2O2和MDA含量均显著上升,而可溶性蛋白含量显著下降。在逐渐干旱胁迫下,土生对齿藓以GSH为主,SOD、CAT为辅,清除其体内ROS,APX和GR的作用不明显,而POD则主要在中度干旱胁迫下起主要作用。     

矿业废弃地先锋植物盐生草在镍、铜处理下抗氧化酶系统的变化

采用温室盆栽法,研究镍(Ni)、铜(Cu)单一处理（0、50、100、200、400 mg·kg-1）对金昌Ni/Cu尾矿库先锋植物盐生草(Halogeton glomeratus)幼苗Ni、Cu积累、膜脂过氧化程度与抗氧化酶系统的影响。结果表明：盐生草幼苗叶片及根部Ni、Cu含量随土壤中Ni、Cu含量的增加而增加,Ni、Cu含量以根部含量为高;叶片及根部丙二醛(MDA)含量随Ni、Cu处理浓度升高显著增加,膜脂过氧化程度加剧;Ni胁迫下盐生草叶片中仅抗坏血酸酶(APX)活性随Ni浓度增加总体呈增加趋势,在对抗Ni胁迫引起的氧化胁迫方面发挥着主要作用,根部超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、APX和谷胱甘肽还原酶(GR)活性随Ni浓度增加呈上升趋势,在减轻Ni胁迫引起的氧化损伤方面起着重要作用;Cu胁迫下盐生草叶片SOD和APX活性较对照有所增强,在减弱Cu胁迫引起的氧化损伤方面发挥着一定作用,根部上述5种抗氧化酶活性随Cu浓度增加总体呈增加趋势,在缓解Cu胁迫引起的氧化损伤方面发挥着重要作用。     

NaCl处理对多枝柽柳(Tamarixramosissima)生长及生理的影响

以1年生多枝柽柳(Tamarix ramosissima)幼株为材料,采用盆栽试验研究不同浓度(0、50、100、200、400 mmol·L^-1)NaCl处理对多枝柽柳生长状况及叶片过氧化氢(H₂O₂)、丙二醛(MDA)含量,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶( POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性,水势,可溶性糖和脯氨酸含量的影响.结果表明:低浓度(≤100 mmol·L^-1)的NaCl处理对多枝柽柳株高、冠幅面积、分枝数和叶、枝干重具有促进效应;高浓度(≥200 mmol·L^-1)的NaCl处理抑制了多枝柽柳生长,对侧根干重的抑制作用大于对冠幅面积、分枝数、叶干重、枝干重及株高的抑制.H₂O₂和MDA含量在低浓度(≤100 mmol·L^-1)NaCl处理下较对照未出现积累现象,随NaCl浓度升高(≥200 mmol·L^-1)二者含量较对照出现显著积累.低浓度(≤100 mmol·L^-1)NaCl处理下,多枝柽柳叶片SOD、POD、CAT和APX活性较对照均有所提高,高浓度的NaCl处理下SOD和POD活性开始降低.多枝柽柳叶片水势随NaCl处理浓度升高呈显著下降趋势.低浓度(≤100 mmol·L^-1)NaCl处理下脯氨酸和可溶性糖含量较对照呈上升趋势.     

胡麻生理生化代谢指标对干旱胁迫的响应及其模拟模型的研究

为进一步研究胡麻生理生化代谢指标响应干旱胁迫时对胡麻产量的影响,采用盆栽控水法模拟胡麻干旱胁迫,依据2013—2014年甘肃省定西市西巩驿镇胡麻试验数据,建立并检验胡麻干旱胁迫模型,模拟干旱胁迫时对胡麻生理生化指标及产量影响,利用均方根误差（RMSE）和决定系数（R²）描述模型拟合度。结果表明：（1） 模型产量模拟值的RMSE为41.3159~155.6685 kg·hm^-2,平均值为80.1837 kg·hm^-2;R²为0.8929~0.9894,平均值为0.9387,该模型具有较好的拟合度、可行性也较强。（2） 在重度干旱胁迫下,抗氧化代谢指标——超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）中,CAT活性表现趋势为下降,终花期POD活性增幅（26.09%~28.00%）最大;渗透调节的3种物质含量均显著上升,其中脯氨酸增幅最大,达236.22%。（3） 呈现出极显著相关性的各指标有3组,分别是脯氨酸与叶绿素、丙二醛和CAT活性;可溶性蛋白与丙二醛和CAT活性;POD活性与SOD活性。胡麻生理生化指标响应不同程度干旱胁迫与胡麻的产量有极强的关联,此模型的建立是对胡麻生理生化指标响应干旱胁迫的科学补充,进一步为胡麻的高效生产管理及农业生产系统提供理论依据和支持。     

Effects of drought stress on antioxidant enzyme, photosynthetic pigment and flavonoid pathway in two desert shrubs

Antioxidant enzyme activity, photosynthetic pigment content, and free malondialdehyde (MDA), as well as flavonoid content and the key enzyme activity in the flavonoid pathway were determined in two desert shrubs, Caryopteris mongolica Bunge and Reaumuria soongorica (Pall.) Maxim. under drought stress. The free MDA content was enhanced during the experimental period, which may be an indicator of oxidative stress. Superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD), and ascorbate peroxidase (APX) activities in C. mongholica showed a significant increase during the experiment, but catalase (CAT) activity was slightly decreased. On the other hand, POD and APX activities showed a significant increase and SOD and CAT activity data had no significant changes in R. soongorica. APX, SOD, and CAT activities were higher in R. soongorica than in C. mongholica, but MDA content was lower, indicating that the lower values of MDA were attributed to higher activities of antioxidant enzyme in R. soongorica. Chlorophyll content decreased significantly in the two shrubs during the experiment, which indicated that there was a photoprotection mechanism through reducing light absorbance by decreasing pigments content. Caretonoids content increased in C. mongholica and decreased in R. soongorica. The ratio of Chla/Chlb decreased significantly but caretonoids/Chl revealed a significant increase in the two shrubs, which could be explained as no decrease of peripheral light-harvesting complexes and a higher tolerance to drought. Total flavonoid content and the activities of phenylalanine ammonialyase (PAL) and chalcone isomerase (CHI) showed different changes between C. mongholica and R. soongorica after treatment. These values decreased in R. soongorica and increased in C. mongholica except for PAL activity. However, anthocyanin content increased in the two shrubs, indicating that there was a different regulation response in the flavonoid pathway in the two shrubs under drought stress, and anthocyanin should be an important antioxidant both in the shrubs. Our results demonstrated the different responses of antioxidant defense and drought tolerance ability between the two shrubs.     

Effects on antioxidant enzyme activities and osmolytes in Halocnemum strobilaceum under salt stress

The seedlings of Halocnermum strobilaceum were cultivated in 0.5% hoagland nutrient solution containing 0.0%, 0.9%, 2.7% and 5.4% of NaCl as well as composite salt (Na⁺, Ca²⁺, K⁺, Si⁴⁺) for 20 days; all the contents are in weight ratio. Succulent level, inorganic ions (Na⁺, K⁺), organics such as betaine, proline, malondialdehyde, and antioxidant enzyme activities including superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), peroxidase (POD), betaine aldehyde dehydrogenase (BADH) were measured to reveal its salt tolerance mechanism. When the composite salt concentration reaches 5.4%, SOD activity level, and MDA content is five times the control group; when it reaches 2.7%, the succulent level of seedlings, and the content of K⁺ in roots is nearly two times the NaCl treatment; the dry weight is more than three times the control group; with the NaCl treatment, MDA is three times the contrast; when the salt concentration is 2.7%, POD reaches the maximum. Results indicate that Si⁴⁺, K⁺, and Ca²⁺ from composite salt in the roots of H. strobilaceum improved the water-holding capacity. The activities of antioxidant enzyme were raised by the accumulation of proline and betaine, which increased the salt tolerance. The absorption of K⁺ promoted the high ratio of K⁺/Na⁺ and alleviated the damage of cell membranes of H. strobilaceum, which is associated with osmotic contents such as betaine and proline.     

土壤水分含量对虉草幼苗保护酶与渗透调节物质的影响

以虉草幼苗为试材,通过为期50 d的室内盆栽控水试验,按照土壤水分含量设置7个水分梯度：（10±0.5）%、（15±0.5）%、（20±0.5）%、（25±0.5）%、（30±0.5）%、（40±0.5）%（土壤水分饱和）和51%（淹水2 cm）,研究了不同土壤水分含量对植物的抗氧化酶活性、丙二醛含量、可溶性蛋白含量的影响。结果表明：（1）土壤水分含量在20%~35%之间时SOD （超氧化物歧化酶）活性较高,低于20%和高于35%时,SOD活性下降,且在不同土壤水分含量下试验50 d的SOD活性均大于试验25 d的。（2） CAT（过氧化氢酶）与POD （过氧化物酶）活性达极显著相关p<0.01,均随土壤水分含量的增加呈先大幅下降后平稳再小幅上升的趋势。（3） MDA （丙二醛）含量与SOD活性趋势相反,随土壤水分含量的增加不断下降,在试验25 d时淹水组略有上升。（4）可溶性蛋白在20%~40%之间时含量较高,植株生长状况较好,在干旱和淹水胁迫条件下可溶性蛋白含量呈下降趋势。由此可见：当虉草幼苗受到干旱等胁迫时,虉草幼苗会开启抗氧化酶系统以保护植株组织,可长时间的胁迫或者胁迫超过其耐受范围（土壤水分含量小于20%或处于土壤水分过饱和淹水条件）就会不同程度的破坏植物的防御系统从而影响其生长发育。