C3和C4植物对盐胁迫生理反应的研究综合性实验设计探析
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植物对盐胁迫的反应及其抗盐机理研究进展∙来源:生物谷∙时间: 2009-2-9∙浏览人数: 2863杨晓慧 1,2,蒋卫杰 1* ,魏珉 2,余宏军 1(1.中国农业科学院蔬菜花卉研究所,北京100081;2.山东农业大学园艺科学与工程学院,山东泰安271018)REVIEW ON PLANT RESPONSE AND RESISTANCE MECHANISM TO SALT STRESSYANG Xiao-hui 1,2,JIANG Wei-jie 1*,WEI Min 2, YU Hong-jun 1 (1.Institute of Vegetables and Flowers,Chinese Academy of Agricultural Science, Beijing 100081,China;2.College of Horticulture Science and Engineering, Shandong Agriculture University,Taian271018,China)Key words:Iron stress,Osmotic stress, Salt resistant mechanism, Plant摘要:本文从植物形态发育、质膜透性、光合和呼吸作用以及能量代谢等方面概述了盐胁迫下植物的生理生化反应,分析了盐害条件下离子胁迫和渗透胁迫作用机理以及植物的耐盐机制:植物小分子物质的积累、离子摄入和区域化、基因表达和大分子蛋白质的合成等,并简要综述了植物抗盐的分子生物学研究进展。
关键词:离子胁迫;渗透胁迫;耐盐机制;植物中图分类号:S601 文献标识码:A 文章编号:1000-2324(2006)02-0302-04收稿日期:2005-06-25基金项目:基金项目:国家863项目(2004AA247030,2004AA247010);国家科技攻关项目(2004BA521B01);农业部蔬菜遗传与生理重点开放实验室项目.作者简介:杨晓慧(1980- ),女,硕士研究生,从事设施园艺与无土栽培.*通讯作者:Author for correspondence.E-mail:jiangwj@1 植物对盐胁迫的反应1.1 盐胁迫对植物形态发育的影响盐胁迫对植物个体形态发育的整体表现为抑制组织和器官的生长,加速发育过程,缩短营养生长和开花期。
植物对盐分胁迫的反应实验报告一、引言在自然环境中,盐分的浓度通常是一个重要的生长限制因素。
植物生长在高盐浓度的土壤中时,会面临盐分胁迫。
为了适应这一压力,植物会触发一系列的生理和分子反应来增强它们的耐盐性。
本实验旨在探究植物对盐分胁迫的反应和适应机制。
二、材料与方法1. 实验材料:- 植物样本:使用相同发育状态的绿豆幼苗作为实验对象。
- 盐水浓度:分别设置0 mM (对照组)、50 mM、100 mM和150 mM的盐水溶液。
2. 实验步骤:- 步骤一:种植绿豆幼苗,确保发育状态一致。
- 步骤二:分别将绿豆幼苗置于不同浓度的盐水溶液中浸泡。
- 步骤三:观察和记录绿豆幼苗在盐水胁迫下的生长情况,包括根长、茎长和叶片形态等指标。
- 步骤四:收集样本进行生化分析,检测绿豆幼苗在盐水胁迫下的生理指标,如叶绿素含量、叶片水势和离子含量等。
三、结果与讨论1. 生长情况观察:通过观察绿豆幼苗在盐水胁迫下的生长情况,我们发现随着盐水浓度的增加,绿豆幼苗的生长明显受到抑制。
根长、茎长和叶片形态均显示出明显的减小现象。
2. 生理指标分析:在生化分析中,我们发现绿豆幼苗在高盐浓度胁迫下,叶绿素含量显著下降,叶片水势明显降低,而离子含量(如Na+和Cl-)明显增加。
3. 植物对盐分胁迫的适应机制:为了应对盐分胁迫,植物触发了一系列的生理和分子反应。
首先,植物通过调节离子通道的活性来控制盐分吸收和转运,以维持细胞内外的离子平衡。
其次,植物可利用渗透调节剂如脯氨酸来调节细胞渗透调节,以增加细胞的耐盐性。
此外,植物还可以通过产生类黄酮化合物等次生代谢物来减轻盐分胁迫对细胞结构和功能的损伤。
四、结论通过本实验的结果观察和分析,我们可以得出结论:植物在面对盐分胁迫时,会出现明显的抑制生长现象,同时触发一系列的生理和分子反应以增强耐盐性。
这些适应机制包括调节离子通道活性、增加渗透调节剂含量以及产生次生代谢物等。
总体而言,本实验提供了有关植物对盐分胁迫反应的重要信息,对于深入了解植物的适应机制以及改良农作物的耐盐性具有一定的参考价值。
植物生态学报 2015, 39 (1): 92–103 doi: 10.17521/cjpe.2015.0010 Chinese Journal of Plant Ecology 三种盐胁迫对互花米草和芦苇光合作用的影响胡楚琦刘金珂王天弘王文琳卢山周长芳*南京大学生命科学学院医药生物技术国家重点实验室, 南京 210093摘要互花米草(Spartina alterniflora)的入侵给海岸带盐沼生态系统的结构和功能带来了显著影响。
互花米草盐沼中的硫含量高于附近的土著芦苇(Phragmites australis)盐沼。
为探讨硫元素对互花米草和芦苇竞争过程的可能影响及其作用机制, 以50 mmol·L–1的Na2SO4和Na2S对互花米草和芦苇进行处理, 分析处理前后5天内两种植物光合气体交换和叶绿素荧光指标变化的差异, 实验另设等Na+浓度的NaCl处理作为比较。
研究发现: Na2S对互花米草和芦苇光合作用影响的差异最大, NaCl次之, Na2SO4最小。
Na2S处理后, 互花米草净光合速率(P n)出现显著上升, 芦苇P n值大幅度下降。
互花米草的光饱和点(I sat)上升而芦苇的I sat值无变化。
表明Na2S处理对互花米草的光合能力有促进作用, 但对芦苇的光合能力有抑制作用。
NaCl处理后互花米草P n值也出现小幅上升, 而芦苇P n值略有下降。
Na2SO4处理对互花米草和芦苇的P n值均无显著影响。
除Na2SO4处理的互花米草外, 不同盐处理后的互花米草和芦苇非光化学淬灭(NPQ)均出现上升趋势。
研究结果表明互花米草对环境硫胁迫的适应能力显著高于芦苇, 暗示盐沼高硫环境尤其是硫化物有助于互花米草相对于芦苇的竞争, 也很可能是其形成单一植被的重要原因之一。
关键词生物入侵, 盐沼生态系统, 互花米草, 芦苇, 硫环境, 盐胁迫, 光合作用引用格式:胡楚琦, 刘金珂, 王天弘, 王文琳, 卢山, 周长芳 (2015). 三种盐胁迫对互花米草和芦苇光合作用的影响. 植物生态学报, 39, 92–103. doi: 10.17521/cjpe.2015.0010Influence of three types of salt stress on photosynthesis in Spartina alterniflora and Phragmites australisHU Chu-Qi, LIU Jin-Ke, WANG Tian-Hong, WANG Wen-Lin, LU Shan, and ZHOU Chang-Fang*State Key Laboratory of Pharmaceutical Biotechnology, School of Life Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093, ChinaAbstractAims The invasion of Spartina alterniflora has imposed significant influences on structure and functioning of coastal saltmarshes. The Spartina marsh has been found to contain relatively higher sulfur content than the adjacent native Phragmites marsh. This research is aimed to investigate if sulfur helps with S. alterniflora in competition over Phragmites australis.Methods Seedlings of S. alterniflora and P. australis were grown in an imitated mesocosm on the campus of Nanjing University. Three common salts of the sea water, Na2SO4, Na2S and NaCl were respectively added to the cultural medium. Light response curves of the plants before and during the four days of treatments were obtained by measuring gas exchange with varying light levels. Maximum quantum yield of photosynthesis II (PSII) and light induction curves were also measured by chlorophyll fluorescence analysis.Important findings Among the three salts, Na2S caused the greatest difference in the response of photosynthesis between S. alterniflora and P. australis, and Na2SO4 had the least effect. The Na2S treatment significantly in-creased net photosynthetic rate (P n) and light saturation point (I sat) in S. alterniflora, but decreased P n in P. aus-tralis. The NaCl treatment also increased P n in S. alterniflora to a less degree and decreased P n in P. australis. The Na2SO4 treatment had little effect on P n in both S. alterniflora and P. australis. The non-photochemical quenching (NPQ) in P. australis were promoted by all three salts, whereas it was only affected by Na2S and NaCl in S. al-terniflora. Our results suggest that S. alterniflora has significantly greater tolerance to sulfate and sulfide than P. australis. Therefore, sulfuric compounds and especially sulfide in saltmarsh environments might benefit the com-petition of S. alterniflora over P. australis, which could contribute to the formation of the mono-specific vegeta-tion of the invasive S. alterniflora.——————————————————收稿日期Received: 2014-07-21 接受日期Accepted: 2014-12-09* 通讯作者Author for correspondence (E-mail: zcfnju@)胡楚琦等: 三种盐胁迫对互花米草和芦苇光合作用的影响 93doi: 10.17521/cjpe.2015.0010Key words biological invasion, saltmarsh ecosystem, Spartina alterniflora, Phragmites australis, sulfur envi-roment, salt stress, photosynthesisCitation: Hu CQ, Liu JK, Wang TH, Wang WL, Lu S, Zhou CF (2015). Influence of three types of salt stress on photosynthesis in Spartina alterniflora and Phragmites australis . Chinese Journal of Plant Ecology, 39, 92–103. doi: 10.17521/cjpe.2015.0010生物入侵作为近年来全球生态环境变化的一个重要组成部分, 对生态系统的结构与功能以及人类健康和经济的发展都产生了显著影响(Arim et al ., 2006)。
植物培育中的无机盐胁迫响应机制研究一、植物盐胁迫的背景和意义在植物的生长发育过程中,无机盐胁迫是一种常见的环境压力因素。
高盐环境下,植物叶片出现黄化、枯萎、落叶等现象,严重影响其生长和产量。
因此,研究植物对盐胁迫的响应机制,有助于培育耐盐植物品种,提高农作物的产量和质量。
二、植物盐胁迫的机制研究进展1. 离子平衡调节:植物在盐胁迫条件下,通过调节根系吸收和运输离子的能力,维持细胞内外离子浓度平衡。
这个过程涉及离子通道、离子泵和离子交换蛋白等的参与。
2. 渗透调节:植物盐胁迫时,调节细胞内渗透物质的积累和运输,维持细胞的渗透平衡。
3. 抗氧化系统:盐胁迫会引起植物细胞内氧化应激,导致植物细胞膜的损伤和细胞器的功能紊乱。
植物通过产生抗氧化酶和抗氧化物质来降低氧化应激的程度。
4. 基因表达:在植物盐胁迫的过程中,一些特定的基因会被激活或抑制,从而调节相关胁迫响应基因的表达。
这些基因参与了植物的生理代谢、细胞信号转导等关键过程。
三、植物盐胁迫响应机制研究方法1. 转录组学研究:通过全基因组水平测序,分析盐胁迫下植物基因表达的变化,筛选出与盐胁迫响应相关的基因。
2. 蛋白质组学研究:通过蛋白质组学技术,研究盐胁迫下植物蛋白质组的变化,从而揭示盐胁迫响应的分子机制。
3. 代谢组学研究:通过代谢物的组成和代谢途径的变化,研究盐胁迫下植物代谢的调控机制。
4. 分子生物学研究:利用基因克隆、RNA干扰等分子生物学技术,研究盐胁迫响应相关基因的功能及其在盐胁迫中的调节作用。
四、前景与展望在植物培育中,研究植物对盐胁迫的响应机制,有助于培育耐盐植物品种,提高农作物的抗逆性和产量。
未来的研究可以进一步深入探究植物对盐胁迫的感知、信号传导和调控机制,从而为植物盐胁迫耐受性的遗传改良提供理论基础。
综上所述,研究植物培育中的无机盐胁迫响应机制对于提高农作物的抗逆性和产量具有重要意义。
通过离子平衡调节、渗透调节、抗氧化系统和基因表达等多种途径,植物能够应对盐胁迫的压力。
盐胁迫对植物生长的影响研究的国内外文献综述目录1.1 盐胁迫对植物影响的研究进展 (1)1.1.1 盐胁迫对植物性状的影响 (1)1.1.2 盐胁迫对植物抗氧化系统的影响 (2)1.1.3 盐胁迫对膜透性的影响 (2)1.1.4 盐胁迫对渗透调节物质的影响 (3)1.2 东方杉盐胁迫研究的应用前景 (3)参考文献 (4)东方杉(Taxodium mucronatum ×Cryptomeria fortunei)为一种杉科落羽杉属植物,为半常绿的高大乔木,是我国特有的品种。
东方杉树形优美,具有生长快、休眠期短、耐热、具有较强的抗风性错误!未找到引用源。
、耐盐碱以及耐水湿等优点,在河海岸地区以及盐碱地中均能种植错误!未找到引用源。
,具有极高的防护以及园林观赏价值[2]、适应性十分广泛。
1.1 盐胁迫对植物影响的研究进展1.1.1 盐胁迫对植物性状的影响土壤中过量的盐会抑制植物的生长发育,盐胁迫对植物生长状况的影响可以通过盐害等级对植物的性状直观地表现出来或者通过数据计算盐害指数[4]来表现。
现如今国内外学者对作物对于盐胁迫所表现出的症状分别定义一般区分出不同盐害等级。
金荷仙等[5]试验表明,随着NaCl胁迫时间的不断增长,白玉兰的生长过程出现不同程度的受害症状,并且随着时间的增长加重,生长不断受抑制,并且等级不断加重,表现为叶片皱缩,叶片变黄焦枯。
盐胁迫影响柳树[5]、番茄[7]的根生长发育和形态结构,且随着盐胁迫处理溶液浓度的提高,其根长、根数和地上鲜重等生长指标的盐害系数均越来越高。
骆娟[8]发现马鞍藤地上、地下生物量等指标均呈现下降趋势,且随着盐分浓度的提高马鞍藤生长受抑制作用更加明显。
另外张晓峰[9]根据研究发现随着盐浓度的升高,粳稻种子发芽率呈现出下降趋势,并且会抑制植物根系生长,减少地上、地下部分干物质积累量。
1.1.2 盐胁迫对植物抗氧化系统的影响在逆境条件下,植物受到来自外界的伤害时,会刺激细胞产生不同的自由基,植物体内的酶系统则有消除过多的活性氧达到平衡的作用,在不同的逆境条件下,如盐胁迫、淹水胁迫、干旱、寒冷等,植物体内活性氧类物质(ROS)的产生与清除平衡系统受到影响,ROS大量积累造成氧损伤,在此过程中,氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)等酶促清除活性氧系统起到重要作用,当遭受到不同浓度的盐胁迫和所遭受时间的不同,植物体内的抗氧化酶系统活性就会产生不同的差异。
植物对盐胁迫生理反应的研究综述植物对盐胁迫的生理反应是一种适应过程,通过这种适应过程,植物能够在高盐环境下存活和生长。
盐胁迫会导致植物细胞内部离子平衡紊乱,影响膜的完整性,导致细胞膜破裂和细胞溶胞。
本文将综述植物对盐胁迫的生理反应的研究,包括离子平衡调节、渗透调节、抗氧化逆境、信号转导调节等方面。
首先,植物通过调节离子平衡来适应高盐环境。
在盐胁迫下,植物会积累大量的钠离子,而钠离子是有毒的,对植物生长有害。
植物通过离子平衡调节机制排除过多的钠离子,增加细胞中的钾离子含量,维持细胞内钠离子与钾离子的平衡,从而减少盐对植物的毒性作用。
其次,植物通过渗透调节来适应盐胁迫环境。
盐胁迫会导致细胞内渗透物质浓度增加,进而引发大量的脱水作用,影响植物正常的生理代谢。
为了应对这一问题,植物会合成渗透物质,如脯氨酸和可溶性糖等,增加细胞内的渗透物质浓度,维持正常的细胞水分平衡,减少盐胁迫对植物的危害。
此外,植物对盐胁迫还会导致产生大量的活性氧(ROS),如超氧阴离子(O2-)、过氧化氢(H2O2)等。
这些ROS会引发氧化损伤,破坏细胞膜和DNA等细胞结构,影响植物的正常生长。
植物通过抗氧化逆境来清除这些ROS,还原氧化损伤,保护细胞的结构和功能。
最后,植物在盐胁迫下的生理反应还涉及到信号转导调节。
盐胁迫会引发一系列信号转导通路,如蛋白激酶、Ca2+、激素等。
这些信号传导通路可以调节植物的抗逆性,促进植物对盐的适应。
例如,激素赤霉素(GA)可以促进植物生长,而乙烯(ET)可以促进植物抗逆性,提高植物对盐胁迫的适应能力。
综上所述,植物对盐胁迫的生理反应是一种适应过程,包括离子平衡调节、渗透调节、抗氧化逆境、信号转导调节等方面。
这些生理反应相互作用,协同作用,帮助植物在高盐环境下生长和存活。
随着对植物盐胁迫生理反应的研究深入,我们可以更好地了解植物对盐胁迫的适应机制,从而为农业生产中的盐胁迫问题提供理论指导和应对策略。
C3植物与C4植物的对比与考察重点知识突破C3植物、C4植物比较高考集锦玉米 水稻光照强度 光合作用强度 0 1.〔2005·全国卷Ⅰ·2〕在光照下,供给玉米离体叶片少量的14CO 2,随着光合作用时间的延续,在光合作用固定CO 2形成的C 3化合物和C 4化合物中,14C 含量变化示意图正确的选项是 命题意图:考查C 4植物中C 的转移途径。
解析:玉米是C 4植物,光合作用中固定CO 2的途径是先进行C 4途经后进行C 3途经。
C 4途经:在C 4植物叶肉细胞的叶绿体中在相关酶的作用下,一个CO 2被一个PEP 所固定,形成一个C 4;C 3途经:C 4化合物进入维管束鞘细胞的叶绿体中,释放出一个CO 2和一个丙酮酸,CO 2被一个C 5化合物固定后形成两个C 3化合物。
在C 4途经中,开始时随CO 2的增多,所形成的C 4随之增多,同时C 4释放的丙酮酸也会增多,丙酮酸在相关酶作用下,通过ATP 供能,转化成PEP ,最后达到一定时保持动态平衡,C 4化合物维持在一定的含量;随后在C 3途经中,随着C 4化合物释放的CO 2的增多,被C 5固定后形成的C 3化合物不断增多积累。
答案:B2.〔2005·全国卷Ⅲ·2〕右图表示在适宜的温度、水分和CO 2条件下,两种植物光合作用强度的变化情况。
以下说法错误的选项是〔 〕A .当光照强度增加到一定程度时,光合作用强度不再增加,即达到饱和B .C 3植物比C 4植物光合作用强度更容易达到饱和C .C 4植物比C 3植物光能利用率高D .水稻是阴生植物,玉米是阳生植物命题意图:考查C 3植物和C 4植物进行光合作用的区别。
解析:C 4植物进行光合作用最大的特点是能利用较低浓度的CO 2,即在较低浓度CO 2的情况下也能正常进行光合作用。
右图可知当光照强度增加到一定程度时,光合作用强度均不再增加。
而在较强光照下,CO2成为限制光合作用强度的因素,所以C3植物比C4植物光合作用强度更容易达到饱和,由图中水稻曲线也可知;所以C4植物比C3植物光能利用率高。
盐胁迫对植物的影响及植物盐适应性研究进展一、本文概述盐胁迫,作为一种常见的非生物胁迫,对植物的生长和发育具有显著影响。
在盐碱地等极端环境中,植物常常面临高盐浓度的挑战,这对其生理代谢和生存策略提出了严峻的要求。
为了适应这种环境压力,植物发展出了一系列的盐适应性机制。
本文旨在综述盐胁迫对植物的影响,包括生长抑制、光合作用降低、离子平衡失调等方面,并深入探讨植物在盐胁迫下的适应性研究进展,包括离子转运、渗透调节、抗氧化防御等多个方面。
通过对这些适应性机制的研究,我们不仅可以更好地理解植物如何应对盐胁迫,而且可以为植物耐盐性的遗传改良和盐碱地的生态恢复提供理论支持和技术指导。
二、盐胁迫对植物生理生态的影响盐胁迫是指土壤中含盐量过高,对植物的生长和发育造成不良影响的环境压力。
盐胁迫对植物的影响表现在多个层面,涉及生理、生态、形态和分子等多个方面。
在生理层面,盐胁迫首先影响植物的水分平衡。
由于土壤中的高盐浓度,植物吸水变得困难,导致细胞内外的渗透压失衡,进而引发细胞脱水和生理功能紊乱。
盐胁迫还会破坏植物的光合作用系统,降低叶绿素的含量和光合效率,从而影响植物的光能利用和有机物的合成。
在生态层面,盐胁迫导致植物群落的结构和组成发生变化。
盐胁迫下,一些耐盐性强的植物种类或品种可能获得竞争优势,而一些对盐敏感的植物则可能因无法适应而死亡或生长受阻。
这种植物群落的演替过程可能导致生物多样性的降低,影响生态系统的稳定性和功能。
在形态层面,盐胁迫会导致植物出现一系列适应性的形态变化。
例如,耐盐植物往往具有较厚的叶片和茎秆,以减少水分蒸发和盐分积累;根系也更加发达,以增加对水分和养分的吸收面积。
一些植物还会通过减少地上部分的生物量分配,增加地下部分的生物量分配来适应盐胁迫环境。
在分子层面,盐胁迫会引发植物体内一系列的生理生化反应和基因表达变化。
例如,植物会通过调节渗透调节物质的合成和积累来维持细胞内外渗透压的平衡;一些与盐胁迫相关的基因也会被诱导表达,编码耐盐相关的蛋白质或酶类,以增强植物的耐盐能力。
植物对盐胁迫的响应、调控和适应机理胡灵芝;胡江琴;王利琳;张栩佳;陈哲皓【摘要】盐胁迫是世界范围内限制作物产量和农业生产的主要非生物胁迫.探索盐胁迫对植物的影响,研究并利用植物的耐盐机制,选育和开发耐盐作物品种,对于更合理有效地利用有限的耕地具有重要的研究和应用价值.从降低盐胁迫的损伤程度,建立内部渗透平衡和钠离子内稳态,调控自身生长状态这三个方面综述了最新的植物耐盐机制,旨在为进一步推动耐盐作物选育、加快盐土地开发提供参考.【期刊名称】《湖北农业科学》【年(卷),期】2015(054)001【总页数】7页(P1-7)【关键词】植物;盐胁迫;响应;调控;适应【作者】胡灵芝;胡江琴;王利琳;张栩佳;陈哲皓【作者单位】杭州师范大学生命与环境科学学院,杭州310036;杭州师范大学生命与环境科学学院,杭州310036;杭州师范大学生命与环境科学学院,杭州310036;杭州师范大学生命与环境科学学院,杭州310036;杭州师范大学生命与环境科学学院,杭州310036【正文语种】中文【中图分类】Q948.113在阻碍植物正常生长发育的逆境条件中,盐胁迫是最严重的非生物胁迫之一。
根据联合国粮食及农业组织提供的数据,2005年全世界共有3.97亿hm2的土地受到盐胁迫影响,到2008年受影响的土地已经增加到了8亿hm2,而到2010年,这一数值已达到 9.5 hm2,接近全世界地表面积的 10%[1-3]。
在遭受盐胁迫的土地中,农业用地中的灌溉地受到的影响尤其巨大,统计数据表明全世界约有50%的灌溉地受其影响[3]。
盐胁迫对全球土地的影响越来越严重,包括处于干旱和半干旱状态的土地长期积累的大量盐分,沿海地区土壤中由于雨水和风等自然因素增加的盐分等[4]。
而除此之外,不合理的开荒和灌溉等人为因素也严重造成了农业用地中盐含量的增加[2]。
植物受到盐胁迫的严重影响,土壤中过多的盐分和因此产生的高离子浓度农业用水均会影响植物正常的代谢和生长发育,减少作物的经济产量[5]。
实验三盐分胁迫对植物的影响一、主要目的和要求1.通过实验,认识土壤盐分胁迫对植物生理生态特征的影响和植物的抗逆性。
2.掌握测定植物组织中过氧化氢酶活性、丙二醛含量和脯氨酸含量的常用方法。
3.提高学生的实验设计和实验操作能力、以及对实验结果的分析能力。
二、一般原理(一)盐分胁迫对植物的影响1.盐生植物概况盐土是指土壤饱和浸提液的电导值超过4ds·m-1的土壤,电导值超过15 ds·m-1的土壤为重盐土(余淑文,1998)。
盐渍生境即含有至少3.3巴渗透压盐水(相当于70mmol·L-1的单价盐)的生境,在此生境中能生长的自然植物区系就是盐生植物(Greenway H., 1980)。
反之,则为甜土植物或淡土植物。
2.盐分对植物的伤害土壤盐分过多,会降低土壤溶液的水势,导致植物严重的生理干旱,使物质不能及时吸收、合成和运输。
同时,高浓度的钠离子可置换细胞膜上结合的钙离子,膜功能也随之改变,细胞内外物质无选择进出。
高盐土上生长的植物体内常积累过多的盐分,植物代谢过程受影响,如过多的氯离子会阻碍蛋白质的合成,促进毒害物质积累和叶绿体分解;一定浓度的钾离子抑制有机物干重和净光合率的产生以及根质膜ATP酶活性(赵可夫等,1995);钠离子浓度高时抑制大多数酶的活性,并且钠离子及氯离子含量过多还会抑制植物对钾、钙等离子的吸收(王玮等,2003)。
在盐分胁迫下,气孔保卫细胞内的淀粉形成过程受到妨碍,气孔不能关闭,植物很快缺水枯萎。
盐胁迫还会导致自由基 2O、羟自由基(·OH)、过氧化氢(H2O2)和单线态氧(1O2)等活性氧的产生,活性氧可使很多生物功能分子失去功能。
此外,有些重金属对植物根系产生直接伤害。
3.植物对盐胁迫的适应生长在盐渍化环境中的植物具有不同的适应。
(1)形态适应形态上出现植物体干而硬,叶退化成鳞片状或严重肉质化,新生枝条肉质化,同化枝行使光合功能,气孔下陷,如盐角草、盐节木、碱蓬、盐爪爪等。
C3和C4植物对盐胁迫生理反应的研究综合性实验设计探析
摘要为了满足植物生理学实验课程教学改革的要求,以“C3和C4植物对盐胁迫生理反应的研究”为题目,进行了综合性实验项目的设计与实施。
对实验目的、材料、方法、步骤做了详细介绍,对实验报告的撰写和教学时间安排提出了合理化建议。
关键词植物生理学;综合性实验;实验教学
DesignExplorationofComprehensiveExperimentofStudyontheResponseofC3and C4PlanttoSaltStress
WANG Zheng-hongLIU Su-yunLV Shu-fang
(Agricultural College,Henan University of Science and Technology,Luoyang Henan 471003)
AbstractIn order to meet the demands of teaching reform about the experiment courses of plant physiology,a theme“Study on the Respons e of C3 and C4 Plant to Salt Stress”was selected to design and implement the comprehensive experiment. The experimental purpose,material,methods and experimental procedure were introduced in detail in this paper. Some constructive suggestions on the experimental report writing and teaching schedule arrangement were also proposed.
Key wordsplant physiology;comprehensive experiment;experimental teaching
科学技术的发展对大学生创新能力的培养提出了新的要求,加强综合性实验是提高学生创新能力的有效途径[1]。
综合实验设计主要有3种类型,即技术型、比较型和研究型。
其中技术型将各种操作技能融合于一个实验中,比较型采用可对比的实验材料,进行比较实验[2]。
这2种类型较单个验证性实验来讲在培养学生综合实验技能和应用能力方面取得了一定的效果,但是这2种实验设计没有摆脱单个验证性实验的特点,也没有体现出各项生理指标的相关性和实验设计的灵活性,更不能与生产实践或科研实际联系起来。
本文以“C3和C4植物对盐胁迫的生理反应的研究”为题进行综合实验的模拟与设计实施,实验题目结合了技术型和比较型综合实验的特点,对生产实践过程中存在的问题进行研究,以期为植物生理学工作者提供参考。
1实验目的
盐胁迫是普遍存在的影响作物生长的逆境因子。
中国的次生盐渍化土壤约占耕地面积的1/10,因此缓解盐胁迫对作物的损伤以提高作物产量成为众多农学家和生物学家关注的焦点[3]。
盐胁迫可以引起植物一系列生理生化变化,包括水分状况、光合和呼吸状况、细胞膜结构和功能、活性氧积累、渗透调节、激素平衡变化等[4]。
在轻度盐胁迫下植物生长受到抑制,产量下降,严重时导致植物死亡。
设计“C3和C4植物对盐胁迫生理反应的研究”这一综合性实验开发的目的:①了解不同碳同化类型(C3和C4)植物对盐胁迫生理响应的差异;②学会利用有关的理论知识分析解释盐胁迫下植物形态和生理指标测定的结果;③学会根据实验结果和所学的理论知识分析盐胁迫对植物的伤害机理;④学会运用各项生理指标的测定来研究具体的植物生理问题。
2材料与方法
2.1实验材料
精选饱满整齐一致的小麦(C3)和玉米(C4)种子。
2.2 试剂的准备
配置0、50、100、150、200 mmoL/L NaCl的水溶液。
其他生理指标所需的试剂配制方法详见《植物生理学实验技术》[5]。
2.3材料培养和处理
将小麦或玉米种子用10%次氯酸钠消毒10 min,用蒸馏水冲洗3次,吸干表面水分,用镊子取50粒整齐摆于大培养皿,加入盐处理液,设置盐处理浓度可自己选择(至少3种以上),自然条件下暗处培养。
每个处理至少重复3次。
2.4形态指标和生理指标测定
萌发第7天可进行相关指标的测定:①形态指标:根长、芽长、根条数、根/冠。
②生理指标:根系活力、可溶性总糖、游离脯氨酸、叶绿素含量、质膜透性、抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT)、MDA含量。
具体测定方法参照《植物生理学实验技术》[5]。
3撰写实验报告
实验完成后,每位学生必须独立撰写和提交实验报告。
综合实验报告要求按科研论文的格式撰写,包括题目、摘要、关键词、前言、材料方法、结果与讨论、参考文献等。
实验报告重点是结果与讨论部分,需要用文字、图表将实验数据表达出来,对实验结果进行分析,并要求参照一定量的相关文献,对研究结果进行讨论,进而得出结论。
综合实验报告具体的写作要求参阅《植物生理学实验教程》[6]。
4实验考核
过去考核过分依赖实验报告的优劣,以致学生不注重实验过程,片面追求实验报告的篇幅和整洁程度,从而严重制约了学生综合素质的培养。
现在采用以下方法进行考核,来综合评定学生的实验态度基本方法和技能的掌握程度,实验过程中独立思考、发现问题、分析问题、解决问题的能力等。
综合性型实验的总成绩为100分,由平时成绩60分和实验报告成绩40分组成。
平时成绩共包括:①实验技能20分,包括实验过程中试剂的配置、材料的培养及处理等(教师通过考察学生每天的工作日志打分);②实验过程中生理生长指标的测定20分(教师通过考察学生的原始数据记录情况打分);③实验过程中仪器设备的规范操作20分(教师通过检查仪器设备使用记录打分)。
实验报告成绩共占40分,要求学生实验结束后必须认真按照实验报告的写作要求来撰写实验报告(教师通过检查批改实验报告主要是通过批阅实验结果与分析、讨论与结论部分打分)。
这样的考核方法,加重了平时成绩在总成绩中所占的比例,既可调动学生的学习积极性,又可保证成绩评定的客观性和公正性。
5实验教学时间安排
实验正式开始前,由教师讲解本实验的目的、材料方法、需要测定的形态和生理指标以及实验涉及仪器的使用方法和注意事项,学生自由组合成4人一组,进行合理分工,互相协作。
讲解完学生即可进行材料的培养。
培养期间学生可利用课余时间完成溶液配制、实验的预习等。
培养第7天可进行形态和生理指标的测定。
具体实验内容安排14学时。
其中4学时介绍实验原理、仪器使用及材料培养,8学时用来完成实验内容的测定,2学时进行总结分析。
6教学效果和体会
由于学生是带着科学的问题去从事实验研究,而且从材料的培养、化学试剂的配制、生理生长指标的测定及最后的结果分析等整个研究过程都由他们亲自去操作完成,从而大大增加了学生动手的机会,极大地调动了学生的求知欲望和探索精神,很多学生从中获得了成功的喜悦。
由于综合性实验的开设将不同章节的内容综合,使书本中的内容更加连贯,丰富和完善了实验内容和方法,使学生学会了如何进行材料培养及不同仪器的使用方法,如分光光度计、电导仪、离心机等。
综合性实验的开设极大地提高了学生积极主动查阅资料和分析解决问题的能力,学生的学习兴趣有所提高,能够通过图书馆、网络主动地查阅资料,独立分析解决实验过程中出现的实际问题。
更多的学生在实验过程中,经常与老师进行交流和沟通,师生互动交流进一步增强。
综合性型实验的模拟设计和实施,取得一些成绩,但仍然存在许多问题。
如对植物生理学整个课程体系的改革,在条件和时间上还需要进一步进行宏观上的调整;实验室中的仪器管理、安全以及实验教师指导和准备工作量的问题还有待进一步探索。
7参考文献
[1] 教育部.关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见教高[2007]2号[S].2007.
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[3] 刘良全,张水利,景小元,等.几种化学调控物质对盐胁迫下小麦幼苗生长及生理指标的调控作用[J].麦类作物学报,2010,30(1):73-78.
[4] 张立军,梁宗锁.植物生理学[M].北京:科学出版社,2007:399-403.
[5] 孔祥生,易现峰.植物生理学实验技术[M].北京:中国农业出版社,2008.
[6] 张立军,樊金娟.植物生理学实验教程[M].北京:中国农业大学出版社,2007:115-117.。