外源ABA对玉米幼苗光抑制的调节

玉米幼苗经外源脱落酸(ABA)处理后，其生长与光合作用，如株高、干物质积累、净光合速率(Pn)、光合作用的量子效率(фC02)和羧化效率(CE)，以及光系统II (PSII)实际光化学效率(фPSII)等受到抑制，且该抑制程度与处理ABA的浓度呈相关性。PSII最大光化学活性(Fv/Fm)变化表明，以10和25μmol L-I ABA处理玉米幼苗7天，可明显提高其抗光抑制能力，而50μmol L-1ABA处理的玉米幼苗在相同条件下的抗光抑制能力下降。进一步以25μmol L-lABA处理玉米幼苗来研究，结果表明ABA处理可减缓强光下玉米叶片Pn、CE、фPS II和叶片吸收光能光化学猝灭(qP)的下降，同时增强叶片吸收光能的非光化学猝灭(NPQ)。另外，叶绿素荧光非光化学猝灭的中间组分(qm)增强，光抑制后Fv/Fm的恢复能力提高，这表明ABA处理高提高了强光下玉米幼苗的光系统状态转换能力和Psn循环修复作用。除此之外，ABA处理后玉米幼苗的叶黄素循环类色素，如紫黄质(V)、环氧玉米黄质(A)和玉米黄质(Z)的含量增加，叶黄素循环库(V+A+Z)增大，说明依赖于叶黄素循环的热耗散在ABA处理玉米幼苗中得到加强。另外，ABA处理幼苗在强光下保持较高фPsII／Pn活性，以及叶片抗氧化酶活性提高，如超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、单脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)和谷胱甘肽还原酶(GR)，抗氧化物含量增加，如抗坏血酸(AsA)、脱氢抗坏血酸(DHAsA)、还原型谷胱甘肽(GSH)和氧化型谷胱甘肽(GSSH)，这说明ABA诱导Mehler-peroxidase反应的增强在提高玉米幼苗抗光抑制能力中也发挥重要作用。 玉米叶片光系统I和光系统II在相同强度(300μmolm-2 S-l)的红光（655nm）和远红光（700-770 nm）共同照射下，光系统I(PSI)和光系统II(PSII)吸收光能基本平衡，叶片光合作用处于状态1，此时Psn保持较高的光适应下最大荧光( Fml)。关闭远红光，使叶片只处在红光照射下，则会引起光下PSII最大荧光( Frri2)的降低。关闭远红光约20nun后，光下下降的Psn最大荧光基本达到稳定，叶片光合作用处于状态2。这种在状态l向状态2的转换过程中所发生的PSII最大荧光下降不受DTT（叶黄素循环抑制剂）的影响，且整个过程中PsII最大光化学效率( Fv/Fm)保持不变，而光下PSII初始荧光(F0')在前20min内迅速降低。另外，在PSII吸收的红光照射下，玉米叶片吸收光向PSII分配的量(B)不断减少，与此同时，吸收光能向PSI分配的量(a)不断增多。ABA预处理玉米幼苗7天，可进一步加强红光下PSII最大荧光(Fm2)的降低，使荧光参数Fm1/Fm2—1增大，而使β／α-1降低。另外，ABA处理较对照幼苗在红光下呈现更高的荧光非光化学猝灭中间组分(qm)。在引入叶绿体蛋白激酶抑制剂NEM的情况下，ABA处理与对照玉米叶片在红光下所表现的qm差异则消失。从状态1向状态2的转换过程中，ABA处理引起玉米叶片77K低温荧光F684/F732的下降幅度显著加大。以上结果说明ABA处理可提高玉米幼苗光合作用的状态转换能力。 用的25μmol L-l ABA对玉米幼苗进行长时间（根系浇灌7天，LT）和短时间（实验前一天晚上叶面喷施1次，ST）处理，研究叶片C02同化、PsII化学活性，以及叶黄素循环的变化。结果表明在非光抑制状态下，LT与ST对玉米叶片光化学活性( Fv/Fm)及叶片羧化效率(CE)没有明显影响，但二者都引起叶片净光合速率(Pn)与气孔导度(Gs)下降。LT处理增大玉米叶片叶黄素循环库，而ST处理对该库大小没有影响。1500μmol m-2 s-1强光可明显引起玉米幼苗叶片Fv/Fm降低，但与对照幼苗相比，LT处理能显著减缓Fv/Fm降低。经60min强光照射后，ST与对照在Fv/Fm、фPS II、Pn和CE等参数上没有明显差异，但这些参数在LT处理的玉米幼苗中仍保持较高水平。LT处理幼苗叶黄素循环类色素含量及非光化学荧光猝灭(NPQ)都显著高于对照，膜脂过氧化产物MDA含量比对照低。而ST处理与对照在叶黄素循环类色素含量、NPQ和MDA含量等方面没有明显差异。以上结果说明ST处理对玉米幼苗光抑制没有明显影响，而LT处理可增强玉米幼苗抗光抑制能力，这可能与ABA处理使玉米幼苗在强光下维持较高的C02同化作用，以及其诱导叶片叶黄素循环增大有关。

水稻幼苗脱黄化过程以及灌浆期茎的蛋白质组学研究

水稻既是我国三大粮食作物之一，又是基因组学研究的模式材料，在生产实践和科学研究中都占有极其重要的地位。基因组学研究取得的巨大成就以前所未有的深度和广度推动了生命科学各个研究领域的飞速发展。水稻基因组的破译是水稻科学研究的重要里程碑，同时也宣告了功能基因组学时代的到来。蛋白质组学是研究细胞内全部蛋白质的动态表达及其相互关系的新兴学科，是功能基因组学研究的重要组成部分和战略制高点。 本论文采用高分辨率的蛋白质双向电泳分离技术和高通量的蛋白质质谱分析技术以及生物信息学等手段，开展水稻灌浆期茎蛋白质组表达模式和水稻幼苗脱黄化过程的比较蛋白质组学研究，探讨茎生长发育规律和水稻应答光信号相关蛋白质及其网络调控机制，是学科前沿与实际应用的有机结合，在科研和生产实践中都具有重要的意义。 首先，分别构建了灌浆期水稻顶端茎段和水稻黄化幼苗的蛋白质组表达谱。并对其中185个目的蛋白点进行了MALDI-TOF/MS分析和数据库检索鉴定。共有149个蛋白质得到了鉴定，蛋白质鉴定的成功率为80.5％。这些被鉴定的蛋白质分属118个基因的表达产物，根据它们功能可以分为13种不同的类别，其中绝大多数为能量产生和代谢以及抗性相关的蛋白质。 在水稻灌浆期顶端茎段表达的蛋白质中，与能量和物质代谢相关的蛋白质例如ATPase、磷酸丙糖异构酶，6－磷酸葡萄糖异构酶等占有很高比例，说明茎段组织中具有很强的代谢活动。与生长发育相关的蛋白质包括beta-tubulins、无机焦磷酸酶（inorganic pyrophosphatase）、液泡质子ATP酶（vacuolar proton-ATPase）以及UDP葡萄糖焦磷酸酶等的大量累积，显示出顶端茎段细胞分裂和生长迅速;同时，贮存多糖和结构多糖也在旺盛合成。G蛋白、GDP释放抑制因子等信号传导蛋白以及苯丙氨酸氨解酶、谷胱苷肽S转移酶（glutathione S-transferase，GST）、抗坏血酸过氧化酶（ascorbate peroxidase，APX）以及超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）等抗性相关蛋白质在该时期丰度表达，表明在灌浆期水稻顶端茎段能够迅速感受并传递外界信号，从而使得其在遭受胁迫时能够立刻启动抗逆防御系统，最大限度地降低不利环境对种子发育的影响。 在黑暗中萌发和生长的水稻黄化幼苗随着光照时间（0~24小时）的延长，能通过双向电泳后检测到的蛋白质逐渐变少，24小时后趋于稳定，相当于正常光照条件下生长的水稻幼苗蛋白质组表达谱。进一步分析表明，在黄化苗中，分解代谢及能量产生相关的蛋白如丙糖磷酸异构酶、琥珀酰辅酶A连接酶、异戊酰辅酶A脱氢酶与ATPase等的表达量比较丰富;另外，还可能启动了脂肪酸的α氧化分解途径，以供黑暗中生长所需的物质和能量。当黄化幼苗光照后，与光合作用及物质合成相关的一些蛋白质表达量增加，而那些分解代谢相关酶类则有所下降。同时，鸟核苷酸结合蛋白β亚基类似蛋白、20S proteasome以及Bowman Birk trypsin inhibitor等信号传递及抗性相关蛋白随着光照时间的延长而减少，说明黑暗胁迫条件下水稻幼苗启动了相关的抗逆途径。叶绿素合成途径中的蛋白酶胆色素原脱氨基酶和金属鳌合酶在脱黄化过程中表达量有所下降，可能是因为叶绿素合成产物具有反馈抑制作用。 本研究首次利用蛋白质组学方法来解析水稻灌浆期茎蛋白质组表达模式和水稻黄化幼苗响应光因子的蛋白质组变化情况，鉴定了一些有价值的蛋白质，并得到了它们的表达特点和相关数据，为更好地理解水稻顶端茎秆的生长特点和功效、水稻应答黑暗胁迫和光形态建成以及光合作用机理等提供了分子证据。

甜菜碱提高植物光合作用对逆境抗性机理的研究

从菠菜中克隆甜菜碱醛脱氢酶( betaine aldehyde dehydrogenase，BADH)基因并转化烟草， 研究转基因烟草光合作用对高温和盐胁迫等环境胁迫的抗性机理，利用外源甜菜碱研究在正常条件下对植物光合作用的影响以及在盐胁迫下外源甜菜碱对玉米幼曲光合作刚的保护机理。主要结果如下： 转BADH基因烟草中能合成甘氨酸甜菜碱，合成的甜菜碱主要积累于叶绿体中。转BADH 基因烟草提高了对高温胁迫的抗性，在中度高温胁迫下，转基冈烟草生长利光合作用对高温 的抗性增强。中度高温胁迫下，转基冈烟草光合作用的维持是由于甜菜碱对Rubisco活化酶的保护作用。在中度高温胁迫下甜菜碱通过维持Rubisco活化酶的活化态以及阻止Rubisco 活化酶山可溶性问质向类囊体的聚集，从而维持了Rubisco活化酶的活性，进而维持了C02 的同化。在严重高温胁迫下，烟草光系统II受到影响，转BADH基冈烟草通过提高体内抗氧化酶系统的功能，减轻了高温胁迫对光合机构造成的活性氧伤害，高温胁迫下转基因烟草体内抗氧化酶如SOD、APX、GR等酶活性明显高于野生型。在高温胁迫下，证明了甜菜碱对光系统II的保护作用主要在氧化侧，严重高温胁迫下，转基因烟草维持较高的PSII活性。 转BADH基因烟草提高了对盐胁迫的抗性，盐胁迫下转基因烟草光合作用的维持与盐胁迫下转基因烟草较高的气孔导度和抗氧化酶活性的提高有关。 外源甜菜碱在正常的非胁迫条件下对植物的生长有促进作用，而这一作用与光合速率的提高有关。通过对气孔导度、光合碳同化关键酶以及叶绿素荧光分析证明，甜菜碱对光合作用的促进与气孔导度的提高有关，同时甜菜碱提高了光系统ll的实际光化学效率。 外源甜菜碱提高了盐胁迫条件下植物的抗性，抗盐性的提高与盐胁迫下甜菜碱对气孔导度的提高以及维持较高的光系统II光化学活性有关。

植物体内谷胱甘肽还原酶的功能研究

谷胱甘肽还原酶（GR，EC1.6.4.2）是一重要的抗氧化酶，许多生理学和遗传工程研究都证明GR酶在抗氧化中的重要作用。但改变GR酶怎样影响植物的抗氧化系统却不清楚。GR是抗坏血酸－谷胱甘肽循环途径中的重要组成部分，其功能必然与其密切相关。本文用RNAi技术获得具有较低GR酶活性的转基因烟草，系统测定了非胁迫条件和胁迫条件下抗坏血酸－谷胱甘肽循环的变化，得出以下主要结果： 1．选择一烟草叶绿体GR酶编码基因（X76293, gi: 431954）进行RNAi载体构建，构建好的双元载体转化根癌农杆菌LBA4404，然后侵染转化烟草叶圆片。获得的转基因烟草具有30－70％的GR酶活性。分子检测结果表明GR在RNA和蛋白水平上与GR酶活性的变化一致。文中我们第一次用2-D电泳对烟草中GR同工酶进行分析，并确定发生抑制的GR同工酶在细胞中的定位。2-D电泳后的Western杂交检测到烟草的10种GR同工酶，pI值分布在4.5-6.3，其中3种GR同工酶定位在叶绿体内，其蛋白量占据所有GR酶含量的大部分。RNAi发生在叶绿体内和叶绿体外，表明发生抑制的GR同工酶的基因序列具有很高的同源性。igr转基因烟草在表型上与野生型对照烟草无明显差异。 2．所有igr转基因植株和对照植株中的活性氧（O2-和H2O2）、MDA含量和光合作用都无明显差异，表明正常生长条件下GR酶活性的降低不会引起氧化胁迫。测定正常生长条件下igr转基因烟草中谷胱甘肽库的变化。结果表明与对照烟草相比，GR酶活性降低70％会引起转基因植株中GSH/GSSG比率明显降低，而GSH和GSSG的含量稍有增加；测定抗坏血酸－谷胱甘肽循环的变化，结果显示igr转基因烟草中DHAR和MDHAR的酶活性升高，表明非胁迫条件下较低的GR酶活性可能会诱导抗坏血酸－谷胱甘肽循环不能正常的运转。这一作用可能与改变的谷胱甘肽库有关。GR酶活性降低30％的转基因烟草中未检测到这些变化，表明70％的GR酶活对于非胁迫条件下igr转基因烟草可能是足够的。 3. MV处理结果显示，igr转基因烟草的离体叶圆片和活体植株在MV处理后都发生比对照烟草严重的光漂白作用。igr转基因烟草的活性氧和MDA含量明显高于对照烟草，igr转基因烟草的光合作用明显低于对照烟草。以上这些指标表明igr转基因烟草对MV处理更为敏感。MV处理条件下igr转基因烟草谷胱甘肽的含量明显高于对照烟草，但是GSH/GSSG的比率明显低于对照烟草，GR酶活性仍明显低于对照烟草，表明在MV胁迫条件下igr转基因烟草中较低的GR酶活性不能有效的将GSSG还原生成GSH。igr转基因烟草中较高的谷胱甘肽净含量说明其谷胱甘肽的合成能力提高，但这仍不能补偿胁迫条件下较低GR酶引起的GSH/GSSG比率降低。MV处理条件下igr转基因烟草和对照烟草相比ASC的含量大大降低，导致DHA/ASC明显升高。测定MDHAR和DHAR的结果表明，MV处理后igr转基因烟草的MDHAR酶活性明显降低，这表明较低的GR酶活性引起ASC再生循环受到抑制。MV处理后较低的GR酶还引起igr转基因烟草中APX的活性大大降低。以上这些结果表明MV处理条件下降低GR酶活性会削弱抗坏血酸－谷胱甘肽循环，从而引起活性氧的大量积累，造成严重的氧化伤害。 4．低温处理的结果和MV处理的结果稍有不同。在GR酶活性较高的i2转基因烟草中所有检测指标与对照烟草无明显差异。而GR酶活性较低的i21、i28和i42植株与对照烟草相比表现出明显差异。低温下生长的对照烟草叶绿素含量明显高于i21、i28和i42植株。i21、i28和i42中活性氧（O2-和H2O2）和MDA的含量都明显高于对照烟草，表明低温处理下i21、i28和i42受到更严重的胁迫伤害。与MV处理后的变化相似，低温处理后i21、i28和i42中较低的 GR酶活性导致GSH/GSSG大大降低，ASC再生循环受抑制，APX活性明显降低，从而使抗坏血酸－谷胱甘肽循环不能高效的清除活性氧，导致ROS和MDA的大量积累，造成严重的低温伤害。

冬小麦抗寒性和光合作用对增强UV-B辐射与温度交互作用的响应

人类活动产生的氯氟烃化合物破坏了大气臭氧层，导致了到达地球表面的UV-B辐射大幅度增加。UV-B辐射增强可以影响到植物的生长、形态与发育等各个方面，因此有关增强UV-B辐射对植物的影响，及其与许多环境因子复合作用的研究都已经广泛开展。但是增强UV-B辐射与温度，特别是与低温的相互作用的研究报道很少。在北半球的晚秋至早春这段时期里，一些越冬生长的植物将面临着UV-B辐射增强和低温的双重胁迫，因此，迫切需要进行UV-B辐射和低温生长环境下植物的响应及其机制的研究。 以人工气候生长室中生长的冬小麦(Triticum aestivum)幼苗为试验材料，研究了低剂量（4.2 kJ m-2 d-1 UV-BBE，LUVB）和较高剂量（7.0 kJ m-2 d-1 UV-BBE，HUVB）UV-B辐射处理对20/16℃条件下幼苗抗寒力的交叉适应性及其抗氧化系统的反应;同时还研究了在两种生长温度（25/20℃和10/5℃）条件下，低剂量（4.2 kJ m-2 d-1 UV-BBE，LUVB）和超高剂量（10.3 kJ m-2 d-1 UV-BBE，SHUVB）UV-B辐射处理幼苗的生长速率、光合与荧光参数、叶黄素循环色素、抗氧化系统、以及抗寒性和酚类物质等生理反应，以期阐明不同温度条件下生长的冬小麦对UV-B辐射的生长、光合作用以及抗寒性响应与适应机制。主要结果如下： 1.在LUVB辐射处理下，在20/16℃和25/20℃条件下生长的冬小麦幼苗LT50值都显著降低，HUVB辐射处理对在20/16℃条件下生长的幼苗LT50值也可以显著降低，而SHUVB辐射对25/20℃条件下生长的幼苗LT50值没有显著影响。但是，LUVB和SHUVB辐射处理都导致了10/5℃条件下生长的幼苗LT50值的显著增加。表明适当的UV-B辐射能增强较高温度（20/16℃或25/20℃）条件下冬小麦幼苗的抗寒力，即表现出对冷冻低温的交叉适应性，但低温（10/5℃）生长条件却削弱了UV-B辐射下冬小麦的抗寒能力。 2.在20/16℃条件下接受UV-B辐射预处理的幼苗在-6℃条件下冷冻胁迫6 h再缓慢恢复6 h后，与未进行UV-B辐射处理的对照相比，其叶片过氧化氢酶（CAT）、愈创木酚过氧化物酶（GPX）、谷胱甘肽还原酶（GR）活性，谷胱甘肽氧化还原比例（GSH/GSSG）都显著提高，而由硫代巴比妥酸反应物质（TBARS）代表的膜质过氧化程度显著低于对照。此外，UV-B辐射期间处理幼苗的H2O2含量较对照显著增加，而冷冻恢复以后却明显低于对照。表明UV-B辐射诱导的抗寒力的提高应该与冷冻恢复后植株体内抗氧化系统的上调表达有关，H2O2可能参与了UV-B辐射对低温的交叉适应的信号传导。 3.除25/20℃生长条件下的LUVB处理的小麦幼苗外，UV-B辐射显著降低幼苗的相对生长速率（RGR）、净光合速率（Pn）、光系统II最大量子产量（Fv/Fm）、光系统II实际量子产量（(F΄m−Fs)/F΄m）以及光化学淬灭（qP），但是UV-B辐射并不影响叶片胞间CO2浓度（Ci），而且冬小麦幼苗生长和光合作用的抑制被增加的UV-B辐射剂量和降低的温度加强。UV-B辐射引起的光抑制由非气孔限制所导致，而且主要与PS II光化学效率降低有关。 4.UV-B辐射显著增加了两个温度条件（20/16℃或25/20℃）下生长的冬小麦幼苗叶黄素循环过程中紫黄素（V）的合成，但抑制了V向玉米黄质（Z）的转化，从而造成了对照与LUVB辐射处理幼苗之间的叶片中脱环氧化比例（DEPS）和NPQ无显著性差异，但SHUVB辐射处理幼苗叶片中DEPS和NPQ显著降低。因此，在本试验条件下，增强UV-B辐射处理的冬小麦可能并不通过热耗散形式形成光保护机制，光抑制形成的过剩激发能的耗散可能更多地通过代谢途径来实现。 5.UV-B辐射处理提高了在25/20℃条件下幼苗的超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）和GR等活性，以及抗坏血酸氧化还原比例（AsA/DHA）和GSH/GSSG;但是在10/5℃下，UV-B辐射除了导致SOD和CAT活性升高之外，对APX活性和AsA/DHA并不产生明显影响，但GPX和GSH/GSSG则显著降低。说明UV-B辐射幼苗的抗氧化系统在较高生长温度下显著地增强，而在低温10/5℃下被严重地削弱或降低，即低温阻止了代谢途径的光保护机制的正常运转。 6.多酚物质在UV-B辐射或低温10/5℃条件下都能显著地累积，且在UV-B辐射和低温复合作用下增加尤其显著，表明多酚物质在两个温度生长条件下特别是低温条件下都参与了对UV-B辐射幼苗的保护。 7.在高温条件下仅仅SHUVB处理的幼苗TBARS含量显著增加，而低温10/5℃条件下两个UV-B辐射处理都非常显著地上升，说明与高温生长条件相比较，低温加重了UV-B辐射引起的氧化胁迫，低温10/5℃条件下幼苗多酚的增加以及抗氧化系统的部分增强都没有能阻止UV-B辐射对幼苗的伤害。

百合鳞茎低温贮藏及热胁迫下新铁炮百合的光合特性

百合是重要的球根花卉，是世界五大切花之一。我国的百合野生资源丰富，但百合鲜切花生产与世界花卉大国相比仍然存在差距，优质的商品种球大量依靠进口，实现商品种球国产化能够促进百合鲜切花生产和农业经济发展。温度是影响百合生长发育最重要的因子之一，影响百合鳞茎发育，限制百合的分布区域。 百合鳞茎具有自然休眠的特性，低温处理是目前打破百合鳞茎休眠的最常用的方法。低温处理期间，鳞茎内发生复杂的反应，淀粉水解，鳞茎内的淀粉酶（α-淀粉酶和β-淀粉酶）活性增加，可溶性糖主要是蔗糖积累;可溶性蛋白质含量增加，游离氨基酸在鳞茎相对幼嫩的器官中集中;休眠解除期间脱落酸和玉米素核苷含量呈下降趋势，赤霉素含量呈上升趋势且活性增高，鳞茎各部位生长素都有上升，一些其他生长调节剂如Me-JA和多胺对解除百合鳞茎也有作用。低温处理期间，鳞茎内各种激素相互作用，共同调控鳞茎的休眠状态。利用低温处理打破百合鳞茎休眠的过程中，温度要求控制在稳定的范围内。利用冰箱低温处理打破百合鳞茎休眠的实验中，放入样品前冰箱内的温度在所设定温度±1℃范围内波动，且不同部位温度均匀;但冰箱内放入样品后，其内部不同部位的温度相差较大，表现为上部温度高，下部温度低，冰箱内部不同部位温度差异很大。 从百合资源在中国的分布看，华北地区的百合资源相对稀缺，温度是限制其生长的重要环境因子。新铁炮百合能够在炎热的华南地区露地栽培，将其在华北地区进行区域化露地栽培实验，对百合栽培应用推广，扩大栽培面积，降低运输成本，以及保证鲜切花质量有重要意义。通过气体交换测定的光合作用是对高温最敏感和综合的生理指标，可以在植物生长和生物量积累未发生明显变化之前揭示高温的影响。本研究通过人工气候箱，设定四个温度梯度：25℃，32℃，38℃，44℃，处理2h，通过测定新铁炮百合幼苗的光合特性研究其耐热程度、探讨可能的耐热机制。结果表明：净光合作用速率（Pn）在小于38℃时下降幅度不大，大于38℃后显著下降，随着处理温度的提高，气孔导度（Gs）呈下降的趋势，胞间二氧化碳浓度（Ci）则上升，而气孔限制值（Ls）下降。高温下，两品种叶片最小荧光（Fo）无明显变化，最大荧光（Fm）和光系统II（PSⅡ）最大光化学效率（Fv/Fm）下降程度较小;光下，PSⅡ实际光化学效率（ΦPSⅡ）呈下降趋势，44℃处理后显著下降;NPQ随处理温度的提高而上升;处理温度升高，SOD、APX、CAT、POD活力增强。研究表明新铁炮百合能够耐受32-38℃的高温;热胁迫下，叶片通过提高非光化猝灭和抗氧化酶活性两种机制来抵御高温胁迫。

桃和苹果库源关系中源叶光合作用，光抑制及其光保护机制的研究

以‘早久保’（Prunus persica (L.) Batch.）为试材，在果实最后迅速生长期，通过去果处理降低库力，同时设留果对照，并通过环剥和保留相同数量叶片严格控制库源关系，进行了源叶净光合速率（Pn）、叶绿素荧光、叶黄素循环、抗氧化酶及抗氧化同化物日变化的研究。结果表明，和留果对照相比，去果处理显著降低了源叶Pn、气孔导度（gs）和蒸腾速率（E），但显著增加了胞间二氧化碳浓度（Ci）、叶面饱和蒸汽压亏缺（VPDl）和叶片温度（Tl）。光系统II光化学效率（ΦPSII）以及羧化速率（CE）与Pn平行降低。中午去果降低Pn主要归因于非气孔限制。在低库需条件下，开放的PSII反应中心捕获能量的降低以及关闭的PSII反应中心的增加导致了ΦPSII的降低。去果处理叶片中依赖于叶黄素循环的热耗散以及抗氧化系统的上调保护叶片免受光氧化破坏。和留果对照相比，去果处理的叶片有更大的叶黄素循环库，更高的脱环氧化状态以及更高的抗氧化酶活性，包括超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、单脱氢抗坏血酸还原酶（MDAR）和脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）的活性以及更高的还原型抗坏血酸（AsA）和还原型谷胱甘肽（GSH）的含量。但与此同时，去果显著增加了过氧化氢（H2O2）以及丙二醛（MDA）的含量，这意味着在去果处理的叶片中可能会发生光氧化破坏。 以一年生‘皇家嘎拉’苹果（Malus domestica Borkh.）组培苗为试材，通过环剥降低库力，进行了源叶Pn、叶绿素荧光、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/氧化酶（Rubisco）以及光系统II（PSII）复合体关键蛋白PsbA和PsbO含量日变化的研究。和对照相比，环剥显著降低了源叶Pn、gs和E，但是却显著增加了Ci、Tl和淀粉的含量。在低库需下，开放的PSII反应中心捕获能量的降低以及关闭的PSII反应中心的增加导致了ΦPSII的降低。另一方面，环剥降低了光合作用关键酶Rubisco以及PSII复合体PsbA和放氧复合体PsbO的含量。以上结果表明，环剥降低Pn主要归因于非气孔限制。

番茄种子萌发的高温耐性诱导及其生理效应

番茄（Lycopersicon esculentum Miller）原产于南美西部高原地带，适应原产地赤道附近高地干燥冷凉的气候特点，不耐高温多湿，种子萌发期间对高温非常敏感。本研究以佳粉17番茄种子为材料，试图寻找诱导番茄种子萌发期间高温耐性的方法，并通过研究高温耐性被诱导前后种子内部发生的生理生化变化，探索番茄种子萌发期间不耐高温以及高温耐性诱导的机理。试验结果显示： 25 ℃是种子萌发的最适温度，种子发芽率为97.5%。高温抑制种子的萌发，33 ℃和35 ℃条件下萌发率分别为58.5%和8.5%。 萌发适宜温度预吸胀、低温预吸胀、吸湿-回干预处理可提高番茄种子萌发期间的高温耐性，而水杨酸处理则没有明显效果。种子经25 ℃预吸胀30 h、0 ℃预吸胀10 h、吸湿-回干预处理后在33 ℃条件下的萌发率分别为81.5%、78.0%、90%，在35 ℃下的萌发率分别达到33.5%、42%、48.5%。经以上处理后，种子萌发速率提高，萌发高峰期提前，幼苗生长健壮，根干重增加，活力指数变大。 番茄种子萌发期间遭受高温危害时，电解质渗漏增加，相对电导率升高；脂膜过氧化作用加剧，其产物MDA的含量增加。经萌发适宜温度预吸胀、低温预吸胀、吸湿-回干等方法预处理后，高温伤害减轻，膜的完整性增强，电解质渗漏减缓，膜脂过氧化作用减弱，因而相对电导率降低，MDA含量减少。 高温抑制了抗氧化酶的活性，种子内部SOD、APX、CAT、GR等抗氧化酶活性降低。经萌发适宜温度预吸胀、低温预吸胀、吸湿-回干等方法预处理以后，抗氧化酶活性有不同程度的提高，清除细胞内超氧阴离子自由基的能力增强，因而使过氧化伤害减弱， 适宜温度预吸胀、低温预吸胀、吸湿-回干等预处理方法在保护生物膜的同时，增强抗氧化作用，抑制过氧化伤害，从而提高了番茄种子萌发的高温耐性，这是番茄种子高温耐性提高的生理机制之一。

金鱼藻抗氧化酶对水体无机氮升高的响应

为了研究水体富营养化引起的无机氮升高对沉水植物的胁迫 ,本研究用 4种浓度的碳酸铵和 5种浓度的硝酸钾对金鱼藻进行急性处理 ,分别在 5— 4 8h内测定植株超氧化物歧化酶 (SOD)、过氧化氢酶 (CAT)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶 (APX)的活力。结果表明铵盐处理下 4种酶中CAT活性变化最大 ,在 5— 15h时其活性与处理浓度正相关。更长时间 2 4h处理则导致响应停止。硝酸盐处理下SOD、APX和CAT活性在 2 4h时才有明显升高。SOD和CAT活性在 4种酶中变化最大 ,它

土壤干旱对2个种源野生酸枣幼苗生长和生理特性的影响

以采自陕西杨陵和安塞的2个1年生酸枣幼苗为材料,采用盆栽称重控水法研究了中度和重度土壤干旱胁迫对它们生长和生理特性的影响。结果表明,不同程度的水分胁迫均使2种源酸枣新生侧枝长度受到极显著抑制,其苗高和基径也受到一定程度抑制,同时分别使叶片相对含水量和水分饱和亏有一定程度的降低和升高;2种源酸枣叶片的叶绿素a含量在各水分胁迫均极显著降低,它们的总叶绿素含量也在重度干旱下显著降低;随土壤干旱胁迫时间的延续,2种源酸枣叶片保护酶SOD、CAT、APX活性上下波动,其脯氨酸和可溶性糖含量逐渐升高,而超氧阴离子含量在较低水平下波动,丙二醛含量逐渐降低。杨陵酸枣在土壤水分较好的条件下表现良好,而安塞酸枣则具有更强的适应旱生能力。研究发现,在不同程度的土壤干旱胁迫下,2个种源酸枣的生长均受到一定程度的抑制,但它们均能调节自身的保护酶系统活性和渗透调节物质含量来减轻干旱伤害,维持植物体的正常生理代谢功能,表现出较强的抗旱耐旱能力。

苜蓿幼苗芽、根器官对盐胁迫的生理生化响应

探讨盐胁迫对苜蓿幼苗不同器官生长及抗氧化酶系统的影响,为苜蓿植被恢复技术的研发提供理论参考。【方法】以新牧一号(盐忍耐品种)和北极星(盐敏感品种)2个苜蓿品种为材料,以0mmol/L NaCl处理为对照,用200mmol/L NaCl胁迫处理,测定萌发7d苜蓿幼苗芽、根生长及其H2O2、丙二醛(MDA)含量,相对质膜透性、抗氧化保护酶活性及其同功酶的变化。【结果】200mmol/L NaCl胁迫抑制了苜蓿幼苗的生长,并导致芽、根H2O2、MDA含量及相对质膜透性升高,但新牧一号芽、根器官均表现出比北极星较低程度的生长抑制或质膜损伤。盐胁迫后超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)的活性均明显增加。CAT和POD对活性氧的清除具有器官差异性,CAT活性在芽中较强,POD则与之相反。SOD-Ⅱ、APX-Ⅰ、POD-Ⅲ及POD-Ⅳ为芽、根中盐胁迫敏感的同功酶谱带。【结论】苜蓿盐忍耐品种通过更强的抗氧化保护能力,降低了盐胁迫对其幼苗的损伤。

CO2、O3浓度升高对油松、银杏抗氧化系统的影响

本文以开顶箱法分别控制CO2、O3浓度，在CO2、O3浓度升高及其二者相互作用条件下，分析沈阳城市森林主要树种油松、银杏活性氧水平，抗氧化系统活性以及膜脂过氧化程度动态变化，揭示城市油松、银杏抗氧化系统对全球气候变化的响应规律。 1. 在短期(60天)内CO2浓度倍增（700µmol mol-1）使油松、银杏超氧自由基（O2-.） 产生速率与过氧化氢（H2O2）含量减少，而抗坏血酸（ASA）含量与超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、单脱氢抗坏血酸还原酶（MDAR）、脱氢抗坏血酸还原酶（GR）活性升高，丙二醛（MDA）含量下降。与对照相比，大多数测定显示出显著差别。植株抗氧化能力增强，对活性氧清除能力提高。但长期（70天以上）CO2浓度倍增处理则使试验结果发生逆转。 2. 高浓度O3（80nmol mol-1）使O2-. 产生速率提高，H2O2 含量增加，MDA含量也随之增加。ASA含量与SOD、APX及GR活性在高浓度臭氧熏蒸的前期升高，但随着臭氧暴露时间的延长ASA含量与保护酶活性均变得低于对照。因此，在高浓度臭氧熏蒸的前期（30天以内），抗氧化酶能够在一定程度上调节自身的活性适应环境变化。但连续的高浓度臭氧胁迫导致活性氧含量升高，抗氧化酶活性下降。在试验后期, 虽然肉眼可见的伤害尚未观察到，但丙二醛含量显著升高，膜脂过氧化程度加深，油松、银杏的抗氧化系统已经不能抵抗长期臭氧胁迫所带来的氧化伤害。 3. 高浓度O3熏蒸初期，经倍增浓度CO2预处理的油松、银杏O2-.产生速率与H2O2含量，SOD、APX、MDAR、GR活性与自然O3浓度条件下植株无显著差异，表明高浓度CO2预处理银杏、油松对O3的抵抗能力增强。但随着高O3曝露时间的延长，O2-.产生速率与H2O2含量增加，SOD、APX、MDAR与GR活性低于对照，而且（经高CO2预处理后移入自然CO2、O3浓度中的植株）之差异逐渐增大，在试验末期达到差异显著水平，表明高CO2诱导油松、银杏产生的对O3胁迫的高抗性是不稳定的。 4.高浓度O3预处理(50天)使油松、银杏的抗氧化系统活性下降，已如前述。将经高浓度O3预处理的油松、银杏分别置入倍增浓度CO2与自然CO2环境中，随后的20天高CO2处理使活性氧水平低于自然CO2环境，而抗氧化酶活性高于自然CO2环境。这表明倍增CO2浓度能有效的恢复高浓度O3处理对油松、银杏的氧化胁迫。

高浓度O3和CO2对银杏、油松活性氧代谢的影响

采用开顶箱法模拟大气O3和CO2浓度升高（80 nmol•mol-1，700 μmol•mol-1），对银杏（Ginkgo biloba）和油松（Pinus tabulaeformis）幼树进行了连续两个生长季的熏蒸试验，研究了银杏叶片和油松针叶活性氧产生清除系统的生理变化过程，从活性氧代谢生理机制上揭示其抗性变化规律，为研究城市森林对全球变化的响应与反馈机制提供重要的理论基础。 得出如下结论： 1. 高浓度O3显著增加了银杏叶片ASA含量和抗氧化酶（SOD、APX）活性，增强了活性氧清除能力；但这种抗氧化能力的提高不足以消除高O3带来的氧化逆境，H2O2和MDA含量显著高于对照处理。与银杏相比，高浓度O3在试验初期诱导油松针叶SOD和APX酶活性升高，增强了活性氧清除能力；随着处理时间的延长ASA被耗竭，H2O2过量积累显著地抑制了抗氧化酶活性，加剧了氧化伤害。银杏和油松结果的差异表明，银杏对80 nmol•mol-1浓度的O3具有更高的抗性，而油松针叶活性氧代谢等生理过程受其影响更大。 2. 高浓度CO2对银杏叶片活性氧代谢无显著性影响。然而，高浓度CO2减缓了油松针叶活性氧的产生，抗氧化酶活性呈降低的趋势；但针叶内ASA含量显著高于对照处理，这说明高浓度CO2促进了油松针叶ASA合成，或者是减少了ASA的消耗。在试验处理后期，针叶内H2O2含量和MDA含量显著低于对照处理。 3. 高浓度O3和高浓度CO2复合处理中，高浓度CO2缓解了高浓度O3对银杏叶片和油松针叶造成的氧化胁迫，但其生理机制不同：银杏叶片ASA含量以及抗氧化酶活性普遍低于高浓度O3单因素处理而高于对照处理，并且叶片H2O2含量和膜质过氧化产物MDA含量显著低于高浓度O3单因素处理，这说明高浓度CO2通过减少活性氧的产生来缓解高浓度O3所致的活性氧积累以及膜质过氧化伤害。与银杏不同的是，高浓度CO2使油松针叶内ASA含量显著高于高浓度O3处理，增强了活性氧清除能力，减轻了活性氧对抗氧化酶活性的抑制作用，有效的控制了ROS的产生与清除之间的平衡，缓解了高O3带来的氧化伤害。

花椒主效化感物质分离鉴定及化感作用研究

近年来，随着对作物重茬障碍原因的深入研究，植物的化感作用越来越受到国内外众多学者的重视。花椒（Zanthoxy piperitum.）为芸香科植物，是一种收益早、用途广、价值高的经济树种，是川西干旱河谷地区的重要经济作物，其连作障碍也倍受关注，系统研究花椒化感作用将有助于理解和最终解决花椒连作障碍问题。本文首先通过萃取、层析等方法分离花椒主效化感成分；通过外加不同浓度的花椒叶水浸液研究了对土壤氮素养分循环的影响；研究了花椒叶水浸液对苜蓿生理生化、光合作用、氮素养分吸收的影响，并对外施氮肥对这种化感影响的缓解作用做了研究；研究了花椒化感潜力对全球变化——UV-B增强辐射的响应。主要研究结果如下： 1．用不同极性的有机溶剂对花椒叶水浸液浓缩浸膏萃取、柱层析，结合生物活性检测，分离得到主效化感作用组分的一种化感物质——对甲氧基苯酚。采用该物质纯品进行生物活性检测，证明其具有化感作用。 2．花椒叶水浸液处理土壤30天后，土壤硝态氮、铵态氮、无机氮（硝态氮＋铵态氮）与对照相比，随着花椒叶水浸液浓度的增加呈现降低的趋势，其中土壤铵态氮含量显著降低，而硝态氮含量的变化则不显著，无机氮含量也显著降低。土壤脲酶和蛋白酶的活性与无机氮含量的变化趋势相同。随着花椒叶水浸液浓度的增加，氨化细菌数量显著降低，固氮菌的数量变化不显著，硝化细菌和反硝化细菌数量有减少的趋势。60天后，硝态氮含量、铵态氮含量、无机氮随水浸液浓度增加的变化趋势与30天时相似；随着花椒叶水浸液浓度的增加，氨化细菌、固氮菌的数量显著减少，硝化细菌数量、反硝化细菌数量仍呈减少趋势；土壤脲酶、蛋白酶活性与第30天的变化趋势相同。第60天与第30天的结果相比，相同水浸液浓度处理的硝态氮、铵态氮、无机氮均有下降的趋势，但除了25g.L－1水浸液处理的外，其它相同浓度的处理间差异均不显著；除了12.5 g.L的处理外土壤脲酶活性均呈增强的趋势；蛋白酶活性都有不同程度的增加；花椒叶水浸液处理的土壤硝化细菌和反硝化细菌数量呈增加趋势。 3．随着花椒叶水浸液浓度的增加，显著抑制了苜蓿根长、地上地下生物量、叶绿素含量、叶片中可溶性蛋白的含量，净光合速率。苜蓿体内四种抗氧化酶（POD、SOD、CAT、APX） 活性随着水浸液浓度的增加而降低，而丙二醛含量则增加。苜蓿氮初级同化相关酶硝酸还原酶（NR）、谷氨酰合成酶(GS)、谷氨酸脱氢酶（GDH）的活性随着水浸液浓度的增加受到不同程度的影响。总的来说，苜蓿硝酸还原酶、谷氨酰合成酶的活性受到抑制，而谷氨酸脱氢酶活性的变化则比较复杂，根呈先降低后增加的趋势，叶片则无显著变化。外施两种不同浓度的硝酸铵氮肥后，对12.5、25 g.L－1花椒叶水浸液处理的苜蓿化感作用有显著的缓解作用，表现在株高、生物量、光合作用等方面，大多达到与对照（0 g.L－1）未施氮肥无显著差异的水平，而对50 g.L－1水浸液处理的苜蓿幼苗，虽有一定的缓解作用，但这种作用均未达到与对照（0 g.L－1）未施氮肥时无显著差异的水平。 4． UV-B增强辐射处理花椒后，花椒的化感潜力显著增强。花椒叶片内UV-B吸收物质的含量和总酚含量均显著增加。 In recent years, with profound research on the reasons of continuous cropping obstacles, allelopathy received increasing attention to many scholars at home and abroad. Zanthoxy bungeanum as a Rutaceae plant is a high economic value species which gains early and uses widely. Zanthoxylum is an important economic crop in the arid valley of western Sichuan region, and its not even has received much concern for the continuous cropping obstacles. The systematic study of allelopathy of Zanthoxylum will contribute to the understanding and final settlement of this issue. The major allelopathic composition was separated through the extraction, chromatography combined with other methods. The impact on soil nutrient cycling was also studied through the addition of different concentrations of water extracts of Zanthoxylum. Furthermore, the effects of water extracts of Zanthoxylum leaves on alfalfa leaf physiological and biochemical indexes, photosynthesis, soil enzymes and nutrient uptake of nitrogen and the mitigation of allelopathy through using external fertilizer were studied to put forward scientific resolvent for Zanthoxylum continuous cropping obstacles .The response of allelopathic potential of Zanthoxylum to global change - UV-B enhanced radiation was studied . The main findings are as follows: 1. Through extraction with different polar organic solvents on concentrated water extract of Zanthoxylum leaf and then using column chromatography combined with detection of biological activity, one of the main allelopathic components- methoxy-phenol was isolated. The biological activity testing of the pure material of methoxy-phenol proved that it does have allelopathic potential. 2. Thirty days after treating soil with water extract of Zanthoxylum leaf, as compared with the control, the contents of soil nitrate, ammonium, nitrate plus ammonium nitrogen showed a trend of decrease with the increase of the concentration of water extract whereas the content of ammonium nitrogen showed a significant reduction, and the content of nitrate did not change significantly, the content of nitrate plus ammonium nitrogen also showed a significant (P <0.05) redction. The activity of soil urease and protease showed the same trend as the content of nitrate nitrogen plus ammonium nitrogen. With the increase in the concentration of water extract, the number of ammonification bacteria significantly reduced but nitrogen-fixing bacteria did not change significantly and there was a decreasing trend in the number of nitrifying bacteria and denitrifying bacteria. Sixty days after the treatment, with the increase in solution concentration of water extract of Zanthoxylum leaf, the content of nitrate、 ammonium nitrogen, nitrate plus ammonium nitrogen showed a similar change trend to 30 days’; the number of ammonification bacteria, nitrogen-fixing bacteria significantly reduced ; the number of nitrifying bacteria, denitrifying bacteria was still an downward trend; the activity of soil urease and protease showed the same trend as the 30th days’. Compared to the results of the 30th days’, the content of nitrate, ammonium, nitrate plus ammonium nitrogen showed a decrease trend between the treatment of same concentration, but there was no significant difference except the treatment of 25g.L-1 between the same concentration; the activity of soil urease showed enhanced trend except the treatment of 12.5 g.L-1; the activity of protease increased to varying degrees; the number of ammonification bacteria、 nitrifying bacteria and denitrifying bacteria were growing while nitrogen-fixing bacteria reduced.. 3. With the increase of the concentration of water extract of Zanthoxylum leaf, the water extract significantly inhibited the root length, aboveground biomass, content of chlorophyll and soluble protein in leaf and net photosynthetic rate. The activity of four antioxidant enzymes (POD, SOD, CAT, APX) reduced with the increase in concentration of the water extract but the content of MDA increased. The activity of enzymes related to primary nitrogen assimilation such nitrate reductase (NR), glutamyl synthetase (GS), glutamate dehydrogenase (GDH) were subject to different degrees with an increase in the concentration of water extracts. In general, the activity of nitrate reductase, glutamyl synthetase were inhibited, while change in the activity of glutamate dehydrogenase was more complex. The activity of glutamate dehydrogenase in leaf was first reduced and then increase,but did not change significantly in root. After using two external different concentrations of nitrogen fertilizer, there was a significant mitigation in inhibiton in plant height, biomass, photosynthesis, etc. in the treatment of 12.5,25 gL-1 of water extract of Zanthoxylum leaf, and most of these indexes showed no significant difference with the control (0 g.L-1, no external fertilizer was added) .Although there showed a certain degree of ease in the treatment of 50 g.L-1 , there was still a significant difference compared with the control (0 gL-1) in which no external fertilizer was used. 4.The allelopathic potential of Zanthoxylum positively responded to enhanced UV-B significantly. The content of UV-B absorbing compounds and the total phenol also significant increased.

水分亏缺和凋落物水浸液对云杉幼苗生长和种子萌发的影响

在人类活动导致全球变暖的前提下，由于全球气温的升高，地表水分加速向空中蒸发。从20世纪70年代至今，地球上严重干旱地区的面积几乎扩大了一倍。这一增长的一半可归因于气温升高而不是降雨量下降，因为实际上同期全球平均降水量还略有增长。干旱对陆地植物和农林生态系统产生深远影响，并已成为全球变化研究的一个重要方面。位于青藏高原东部的川西亚高山针叶林是研究气候变暖对陆地生态系统影响的重要森林类型。森林采伐迹地、人工林下和林窗环境作为目前该区人工造林和森林更新的重要生境，其截然不同的光环境对亚高山针叶林更新和森林动态有非常重要的影响。凋落物产生的化感物质可通过影响种子萌发和早期幼苗的定居而影响种群的建立和更新，而人工林和自然林物种以及更新速度的差异性也都受凋落物的影响。 云杉是川西亚高山针叶林群落的重要树种之一,在维持亚高山森林的景观格局和区域生态安全方面具有十分重要的作用，其自然更新能力及其影响机制一直是研究的热点问题。本试验以云杉种子和2年生幼苗为研究对象，从萌发、根尖形态、幼苗生长、光合作用、渗透调节和抗氧化能力等方面研究了不同光环境下水分亏缺和凋落物水浸液对云杉种子和幼苗生长的影响。旨在从更新的角度探讨亚高山针叶林自然更新的过程，其研究成果可在一定程度上为川西亚高山针叶林更新提供科学依据，同时也可为林业生产管理提供科学指导。主要研究结论如下： 水分亏缺在生长形态、光合作用、抗氧化能力、活性氧化对云杉幼苗都有显著影响。总体表现为，水分亏缺导致了云杉幼苗的高度、地径、单株总生物量降低，增加了地下部分的生长；水分亏缺显著降低了云杉叶片中相对含水量、光合色素、叶氮含量，净光合速率和最大量子产量(Fv/Fm)，提高了幼苗叶片中膜脂过氧化产物（MDA）的含量；水分亏缺提高了幼苗叶片中过氧化氢(H2O2)含量，超氧荫离子（O2-）生成速率以及脯氨酸和抗氧化系统的活性（ASA, SOD, CAT, POD, APX和GR）。从这些结果可知，植物在遭受水分亏缺导致的伤害时，其自身会形成防御策略，并通过改变形态和生理方面的特性以减轻害。但是，这种自我保护机制依然不能抵抗严重水分亏缺对植物的伤害。 模拟林下低光照条件显著增加单株植物的地上部分生长，尤其是其叶片的比叶面积（叶面积/叶干重），同时其光合色素含量和叶片相对含水量也显著增加，这些改变直接导致植株光合速率和生物量的增加。同时，与高光照水平相比，低光照幼苗的膜脂过氧化产物（MDA）和活性氧物质均较低，显示出低光照比高光照水平对植物的更低的氧化伤害。尽管低光照也导致大部分抗氧化酶活性降低，但这正显示出植物遭受低的氧化伤害，更印证了前面的结论。 凋落物水浸液影响了云杉种子的萌发和根系的生长，更在形态、光合作用、抗氧化能力、活性氧物质以及叶氮水平上显著影响了云杉幼苗，其中，以人工纯林凋落物的影响更有强烈。具体表现在，种子萌发速率和萌发种子幼根的长度表现为对照>自然林处理>人工纯林；凋落物水浸液抑制种子分生区和伸长区的生长，人工林处理更降低了根毛区的生长，使根吸水分和养分困难。对2年生幼苗的影响主要表现在叶绿素含量、光合速率以及叶氮含量的降低；膜脂过氧化产物、活性氧物质和抗氧化酶系统的显著增加。同样的，人工纯林处理对云杉幼苗的影响显著于自然林处理。 在自然生态系统中，由于全球变暖气温升高导致的水分亏缺和森林凋落物都存在森林的砍伐迹地，林窗和林下环境中。我们的研究表明，与迹地或林窗强光照比较，林下的低光照环境由于为植物的生长营造了较为湿润的微环境，因此水分亏缺在林下对云杉幼苗造成的影响微弱。这可以从植物的形态、光合速率以及生物量积累，过氧化伤害和抗氧化酶系统表现出来。另一方面，凋落物水浸液在模拟林下低光照环境对植物的伤害也微弱于强光照环境，这与强光照环境高的水分散失导致环境水分亏缺有关；而人工纯林处理对云杉幼苗的伤害比对照和自然林处理显示出强烈的抑制作用。 Under the pre-condition of global warming resulted from intensive human activities, water in the earth’s surface rapidly evaporates due to the increase of global air temperature. From 1970s up to now, the area of serious drought in the world is almost twice as ever. This increase might be due to the increasing air temperature and not decreasing rainfall because global average rainfall in the corresponding period slightly is incremental. Drought will have profound impacts on terrestrial and agriculture-forest system and has also become the important issue of global change research. The subalpine coniferous forests in the eastern Qinghai-Tibet Plateau provide a natural laboratory for the studying the effects of global warming on terrestrial ecosystems. The light environment significantly differs among cutting blanks, forest gap and understory, which is particularly important for plant regeneration and forest dynamics in the subalpine coniferous forests. Picea asperata is one of the keystone species of subalpine coniferouis forests in western China, and it is very important in preserving landscape structure and regional ecological security of subalpine forests. The natural regeneration capacities and influence mechanism of Picea asperata are always the hot topics. In the present study, the short-term effects of two light levels (100% of full sunlight and 15% of full sunlight), two watering regimes (100% of field capacity and 30% of field capacity), two litter aqueous extracts (primitive forest and plantation aqueous extracts) on the seed germination, early growth and physiological traits of Picea asperata were determined in the laboratory and natural greenhouse. The present study was undertaken so as to give a better understanding of the regeneration progress affected by water deficit, low light and litter aqueous extracts. Our results could provide insights into the effects of climate warming on community composition and regeneration behavior for the subalpine coniferous forest ecosystem processes, and provide scientific direction for the forest production and management. Water deficit had significant effects on growth, morphological, physiological and biochemical traits of Picea asperata seedlings. Water deficit resulted in the decrease in height, basal diameter, total biomass and increase in under-ground development; water deficit significantly reduced the needle relative water content, photosynthetic pigments, needle nitrogen concentration, net photosynthetic rate and the maximum potential quantum yield of photosynthesis (Fv/Fm), and increased the degree of lipid peroxidation (MDA) in Picea asperata seedlings; water deficit also increased the rate of superoxide radical (O2-) production, hydrogen peroxide (H2O2) content, free proline content and the activities of antioxidant systems (ASA, SOD, POD, CAT, APX and GR) in Picea asperata seedlings. These results indicated that some protective mechanism was formed when plants suffered from drought stress, but the protection could not counteract the harm resulting from the serious drought stress on them. Low light in the understory significantly increased seedling above-ground development, especially the species leaf area (SLA), and photosynthetic pigments and relative needle content. These changes resulted in the increase in net photosynthetic rate and total biomass. Moreover, the lower MDA content and active oxygen species (AOS) (H2O2 and O2-) in low light seedlings suggested that low light had weaker oxidative damage as compared to high light. Lower antioxidant enzymes activities in low light seedlings indicated the weaker oxidative damage on Picea asperata seedlings than high light seedlings, which was correlative with the changes in MDA and AOS. Litter aqueous extracts affected seed germination and root system of Picea asperata seedlings. Significant changes in growth, photosynthesis, antioxidant activities, active oxygen species and leaf nitrogen concentration were also found in Picea asperata seedlings, and plantation treatment showed the stronger effects on these traits than those in control and primitive forest treatment. The present results indicated that seed germination and radicle length parameters in control were superior to those in primitive forest treatment, and those of primitive forest treatment were superior to plantation treatment; litter aqueous extracts inhibited the meristematic and elongation zone, and plantation treatment caused a decrease in root hairs so as to be difficult in absorbing water and nutrient in root system. On the other hand, litter aqueous extracts significantly decreased chlorophyll content, net photosynthetic rate and leaf nitrogen concentration of Picea asperata seedlings; MDA, AOS and antioxidant system activities were significantly increased in Picea asperata seedlings. Similarly, plantation treatment had more significant effect on Picea asperata seedlings as compared to primitive forest treatment. In the nature ecosystem, water deficit resulted from elevating air temperature and litter aqueous extract may probably coexist in the cutting blank, forest gap and understory. Our present study showed that water deficit had weaker effects on low light seedlings in the understory as compared to high light seedlings in the cutting blank and forest gap. The fact was confirmed from seedlings growth, gas exchange and biomass accumulation, peroxidation and antioxidant systems. This might be due to that low light-reduced leaf and air temperatures, vapour-pressure deficit, and the oxidative stresses can aggravate the impact of drought under higher light. On the other hand, litter aqueous extracts in the low light had weaker effects on the Picea asperata seedlings than those at high light level, which might be correlative to the water evapotranspiration under high light. Moreover, plantation litter aqueous extracts showed stronger inhibition for seed germination and seedling growth than control and primitive forest treatments.