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镉胁迫对3种鼠尾草属植物种子萌发和幼苗生长的影响

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草业科学 2024年

作者：张涛辛建攀黄艳波肖汉文卫晨昱田如男南京林业大学风景园林学院上海辰山植物园

为探讨鼠尾草属（Salvia）植物对土壤中镉（Cd）的修复潜力，以3种鼠尾草属植物为试验材料，比较不同质量浓度Cd2+单一胁迫对甘西鼠尾草（S. przewalskii）、佛光草（S. substolonifera）、荔枝草（S. plebeia）种子萌发和幼苗生长的影... 详细信息

为探讨鼠尾草属（Salvia）植物对土壤中镉（Cd）的修复潜力，以3种鼠尾草属植物为试验材料，比较不同质量浓度Cd2+单一胁迫对甘西鼠尾草（S. przewalskii）、佛光草（S. substolonifera）、荔枝草（S. plebeia）种子萌发和幼苗生长的影响，并采用主成分分析和隶属函数分析法对3种鼠尾草属植物种子耐重金属Cd胁迫能力进行综合评价。研究结果表明，在5～20 mg·L-1Cd2+胁迫下，甘西鼠尾草各项萌发指标与对照组相比差异不显著（P > 0.05），在50 mg·L-1Cd2+胁迫下仅发芽率受到显著抑制（P < 0.05），但依然高达63.33%。在5～20 mg·L-1Cd2+胁迫下，佛光草加快了萌发进程，发芽势显著提高；当Cd2+浓度达到50 mg·L-1时，佛光草种子刚萌发便丧失活力。在5 mg·L-1Cd2+胁迫下，荔枝草发芽率达到98.33%；在10 mg·L-1Cd2+胁迫下，荔枝草发芽率受到显著抑制，下降至65.00%；当Cd2+浓度达到20 mg·L-1时，荔枝草种子未萌发。主成分分析和隶属函数分析表明，3种鼠尾草属植物种子对Cd的耐受性强弱为甘西鼠尾草＞佛光草＞荔枝草。甘西鼠尾草Cd耐性较强，具有作为Cd污染严重地区土壤修复植物的潜力；荔枝草和佛光草Cd耐性较弱，但生长速度快，地区适应性好，可应用在Cd污染较低的地区。

关键词：镉鼠尾草属种子萌发幼苗生长主成分分析隶属函数综合评价

“金课”建设背景下线上线下混合式教学的改革探索——以“草坪学”课程为例

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中国林业教育 2024年第1期42卷 60-64页

作者：文书生杨秀莲辛建攀田如男南京林业大学风景园林学院南京210037

“金课”即具有高阶性、创新性和挑战度的课。推进“金课”建设,既是提升课程质量和教学水平的重要手段,也是推动教育教学改革的有效途径。“草坪学”课程是南京林业大学园林专业的特色课程和专业核心课程,其教学过程中存在思政教育融... 详细信息

“金课”即具有高阶性、创新性和挑战度的课。推进“金课”建设,既是提升课程质量和教学水平的重要手段,也是推动教育教学改革的有效途径。“草坪学”课程是南京林业大学园林专业的特色课程和专业核心课程,其教学过程中存在思政教育融入不足、实践教学与创新教学力度不够、学生主体地位不突出以及多元化过程评价体系不健全等主要问题。为此,基于OBE教学理念,课程团队构建了“草坪学”课程“1-3-4-6-4”线上线下混合式教学体系,包括1个德育内核,理论、技术和应用3大模块,传统、线上、实践、创新课堂4维课堂,课堂互动式、Webquest、野外场景式、实践体验式、任务研究型、项目体验式6种教学方式和知识、能力、素质、育人评价4级过程评价,从而显著提升了课程教学效果,增强了学生的知识掌握和理解能力,提升了学生的草坪建植、养护和应用实践能力,进一步提高了课程满意度和学生学习的主动性。

关键词：金课混合式教学课程思政草坪学课程教学

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植物苯丙烷代谢及其对重金属胁迫的响应研究进展

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生物工程学报 2023年第2期39卷 425-445页

作者：葛文佳辛建攀田如男南京林业大学风景园林学院江苏南京210037

苯丙烷代谢途径是植物中最重要的次生代谢途径之一,在植物抵抗重金属胁迫中直接或间接发挥了抗氧化作用,并能够提高植物对重金属离子的吸收与胁迫耐性。本文就苯丙烷代谢途径核心反应与关键酶系进行了总结,同时分析了木质素、类黄酮及... 详细信息

苯丙烷代谢途径是植物中最重要的次生代谢途径之一,在植物抵抗重金属胁迫中直接或间接发挥了抗氧化作用,并能够提高植物对重金属离子的吸收与胁迫耐性。本文就苯丙烷代谢途径核心反应与关键酶系进行了总结,同时分析了木质素、类黄酮及原花青素等关键代谢产物的生物合成过程及相关机制,并以此为基础探讨了苯丙烷代谢途径关键产物响应重金属胁迫的相关机制。此外,结合当前研究现状,就苯丙烷代谢参与植物防御重金属胁迫的相关研究提出展望,以期为重金属污染环境的植物修复提供理论依据。

关键词：苯丙烷代谢途径关键酶系次生代谢物重金属胁迫

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镉胁迫下大薸生长的变化及镉积累、分布特征

农业环境科学学报 2022年第9期41卷 2033-2042页

作者：黄蕊辛建攀田如男南京林业大学风景园林学院南京210037

为探究镉胁迫对大薸(Pistia stratiotes)生长的影响及其体内镉积累与分布特征,用不同镉浓度(0、10、25、50、75、100μmol·L^(-1))的营养液处理大薸18 d,测定植株生物量、生长形态及其体内镉含量,并分析叶片中镉的亚细胞分布和化学形... 详细信息

为探究镉胁迫对大薸(Pistia stratiotes)生长的影响及其体内镉积累与分布特征,用不同镉浓度(0、10、25、50、75、100μmol·L^(-1))的营养液处理大薸18 d,测定植株生物量、生长形态及其体内镉含量,并分析叶片中镉的亚细胞分布和化学形态。结果表明:随着镉浓度的增加,大薸生物量、冠径、叶片数、分株数和镉富集系数均呈降低趋势,地上部镉含量和镉转移系数呈上升趋势,地下部镉含量、总镉含量、单株富集量呈先上升后降低的趋势。在各处理下,大薸地下部镉含量均大于地上部。当镉浓度>10μmol·L^(-1)时,大薸叶片细胞壁组分镉的占比最大(42.61%~46.91%),其次是细胞器组分(27.04%~39.72%)和可溶性组分(17.68%~26.06%)。细胞壁和可溶性组分镉的占比随着镉浓度的增加呈上升趋势,细胞器组分则呈下降趋势。大薸叶片中镉主要以醋酸提取态为主(35.00%~59.06%),其次是氯化钠提取态(16.72%~26.45%)和水提取态(7.77%~33.22%)。研究表明:大薸通过根系固持、细胞壁固定和液泡区室化避免严重镉胁迫损伤,通过醋酸提取态贮藏降低镉毒性和移动性;10~100μmol·L^(-1)镉处理18 d后,大薸可维持较高的镉富集量和较低的生物量,在进行镉污染水体生态修复的同时避免因其快速生长而引起水体二次污染。

关键词：镉大薸亚细胞分布化学形态

根际微生物对植物重金属胁迫的缓解作用及其机理研究进展

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生物技术通报 2022年第3期38卷 213-225页

作者：杨露辛建攀田如男南京林业大学风景园林学院南京210037

植物修复技术已成为重金属污染环境绿色修复的重要手段。在重金属胁迫下,根际微生物能够有效改善植物生长发育与生理代谢活动,并增强植物对重金属的吸收和富集能力。本文首先从根际微生物组成、根系-微生物相互作用两个方面进行阐述,并... 详细信息

植物修复技术已成为重金属污染环境绿色修复的重要手段。在重金属胁迫下,根际微生物能够有效改善植物生长发育与生理代谢活动,并增强植物对重金属的吸收和富集能力。本文首先从根际微生物组成、根系-微生物相互作用两个方面进行阐述,并以此为基础分析植物根际促生菌、菌根真菌对植物重金属胁迫的缓解作用,同时从微生物、植物根系分泌物、植物乙烯合成、植物光合作用、植物抗氧化防御系统、植物水分与养分吸收、根际土壤微环境等方面论述了根际微生物缓解植物重金属胁迫的作用机制。最后,结合当前研究现状,提出进一步挖掘重金属胁迫下对植物生长有益的新菌种,探明重金属胁迫下植物根际区域不同微生物之间的相互作用,揭示重金属胁迫下植物根系-微生物互作体系的生理分子机制,以期为今后探索微生物辅助植物修复重金属污染环境的理论研究和实践提供指导。

关键词：根际微生物重金属胁迫植物抗性缓解机制

梭鱼草叶片抗氧化酶、抗坏血酸-谷胱甘肽循环与乙二醛酶系统对铅胁迫的响应

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西北植物学报 2023年第10期43卷 1723-1731页

作者：辛建攀马思思田如男南京林业大学风景园林学院南京210037

为了探明梭鱼草叶片细胞应对Pb^(2+)胁迫的生理机制,研究以液培法考察了不同浓度Pb^(2+)胁迫下梭鱼草叶片丙二醛(MDA)与叶绿素含量,以及抗氧化酶活性、抗氧化剂含量和乙二醛酶系统的变化规律。结果表明,(1)5.0 mg/L Pb^(2+)胁迫第14天和... 详细信息

为了探明梭鱼草叶片细胞应对Pb^(2+)胁迫的生理机制,研究以液培法考察了不同浓度Pb^(2+)胁迫下梭鱼草叶片丙二醛(MDA)与叶绿素含量,以及抗氧化酶活性、抗氧化剂含量和乙二醛酶系统的变化规律。结果表明,(1)5.0 mg/L Pb^(2+)胁迫第14天和第21天时,梭鱼草叶片叶绿素含量,过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)等抗氧化酶活性,抗坏血酸(AsA)、脱氢抗坏血酸(DHA)、谷胱甘肽(GSH)、非蛋白巯基总肽(NPT)和植物螯合肽(PCs)等抗氧化剂含量没有发生明显变化;第21天时叶片细胞中甲基乙二醛(MG)含量显著增加,而MDA含量无明显增加。(2)10.0 mg/L Pb^(2+)处理至第21天时,梭鱼草叶片MDA、MG、GSH及NPT含量及过氧化物酶(POD)活性明显增加,而脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、甲基乙二醛酶Ⅱ(GlyⅡ)活性呈相反变化趋势。(3)在15.0 mg/L Pb^(2+)处理期间,梭鱼草叶片MDA含量显著增加,其GSH、NPT、PCs被诱导合成以螯合细胞中过量积累的Pb^(2+);同时叶片POD、SOD、APX活性和AsA含量显著增加。15.0 mg/L Pb^(2+)处理第21天时,乙二醛酶系统已经不能缓解高浓度Pb^(2+)胁迫诱发的羰基胁迫。可见,梭鱼草叶片对5.0 mg/L Pb^(2+)具有良好的耐受性;在较高浓度(≥10.0 mg/L)Pb^(2+)胁迫下,梭鱼草叶片细胞膜脂过氧化作用加剧,此时其主要通过合成非蛋白巯基化合物、增加抗氧化酶活性及AsA含量来减缓氧化损伤;本试验条件下梭鱼草叶片乙二醛酶系统没有表现出明显的解毒作用。

关键词：铅胁迫梭鱼草抗氧化酶活性抗坏血酸-谷胱甘肽循环乙二醛酶系统

急性镉胁迫时雨久花叶片抗氧化酶活性与光合荧光参数的变化

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东北林业大学学报 2023年第11期51卷 102-108,142页

作者：辛建攀李燕赵楚田如男南京林业大学南京210037

为研究重金属急性胁迫时水生植物叶片的生理代谢活动变化,以雨久花(Monochoria korsakowii)叶片为研究材料,采用液培法,研究不同浓度Cd^(2+)急性胁迫时,叶片抗氧化酶活性、叶绿素质量分数、光合气体交换参数及叶绿素a荧光特性的变化规... 详细信息

为研究重金属急性胁迫时水生植物叶片的生理代谢活动变化,以雨久花(Monochoria korsakowii)叶片为研究材料,采用液培法,研究不同浓度Cd^(2+)急性胁迫时,叶片抗氧化酶活性、叶绿素质量分数、光合气体交换参数及叶绿素a荧光特性的变化规律。结果表明:经0.12~0.72 mmol/L Cd^(2+)处理48 h时,雨久花叶片叶绿素质量分数无明显变化,净光合速率(P_(n))、胞间CO_(2)摩尔分数(C_(i))、气孔导度(G_(s))和蒸腾速率(E)显著下降;0.12~0.48 mmol/L Cd^(2+)处理48 h,叶片过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽还原酶(GR)及愈创木酚过氧化物酶(GPX)活性显著上升。当Cd^(2+)处理时间延长至96 h时,雨久花叶片叶绿素质量分数、净光合速率、气孔导度及蒸腾速率下降幅度加大,超氧化物歧化酶和谷胱甘肽还原酶活性增加。叶绿素荧光参数结果分析表明,急性Cd^(2+)胁迫导致雨久花叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)结构被破坏,从而导致光化学效率降低;同时,与最大光化学效率(F_(v)/F_(m))相比,性能指数(PI Inst和PI abs)能够更加准确地表征急性Cd^(2+)胁迫对雨久花叶片光系统Ⅱ反应中心活性的变化。综上,雨久花叶片光合作用对急性Cd^(2+)胁迫敏感,可作为该植物预警水体突发性镉污染的一种候选指标。

关键词：雨久花叶片镉急性胁迫抗氧化酶光合作用叶绿素a荧光

镉胁迫下梭鱼草叶片转录组测序及苯丙烷代谢途径相关基因挖掘

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生物技术通报 2022年第6期38卷 198-210页

作者：辛建攀李燕赵楚田如男南京林业大学风景园林学院南京210037

为揭示苯丙烷代谢途径参与梭鱼草防御重金属胁迫的作用机制,分析镉(Cd)胁迫下梭鱼草叶片转录组序列,将其与NR、NT、PFAM、KOG、Swiss Prot、KEGG和GO公共数据库进行比对注释,并对差异表达基因进行趋势化分析,同时从中挖掘与苯丙烷代谢... 详细信息

为揭示苯丙烷代谢途径参与梭鱼草防御重金属胁迫的作用机制,分析镉(Cd)胁迫下梭鱼草叶片转录组序列,将其与NR、NT、PFAM、KOG、Swiss Prot、KEGG和GO公共数据库进行比对注释,并对差异表达基因进行趋势化分析,同时从中挖掘与苯丙烷代谢途径相关的差异表达基因。结果表明:(1)共获得221392个unigenes,其中170175个unigenes被注释到数据库,6506个unigenes被注释到31条次生代谢通路;(2)将梭鱼草叶片unigenes与Swiss-Prot和Nr数据库进行比对,共得到168355条CDS序列,Estscan软件预测得到84673条序列;(3)对检测到的20025个差异表达基因进行趋势分析,发现有3个显著的基因表达模式,包括2个下调表达模式(Cluster 0:2631个基因,Cluster 1:3153个基因)和1个上调表达模式(Cluster 5:3733个基因);(4)进一步挖掘转录组数据发现,在6_0 h和48_0 h组中,梭鱼草叶片中共有26个差异表达的基因被鉴定出来,分别编码3个苯丙烷代谢公共途径关键酶,5个木质素生物合成关键酶和7个黄酮类化合物生物合成关键酶。梭鱼草通过调控愈创木基木质素的生物合成和上调肉桂酸-4-羟化酶(C4H)、花青素合成酶(ANS)、花青素-3-O-葡糖基转移酶(3GT)、咖啡酰辅酶A-O甲基转移酶(CCoAOMT)、黄酮醇3-甲基转移酶(F3OMT)基因表达参与叶片Cd积累与解毒。通过转录组测序初步揭示了苯丙烷代谢途径参与梭鱼草叶片防御Cd胁迫的相关基因,为今后深入研究苯丙烷代谢途径在梭鱼草抵抗重金属胁迫中的功能及相关机制提供了理论基础。

关键词：镉梭鱼草叶片转录组苯丙烷途径基因挖掘

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南京宁镇山脉南支蕨类植物区系及园林应用

南京林业大学学报（自然科学版） 2017年第3期41卷 182-188页

作者：辛建攀田如男南京林业大学风景园林学院江苏南京210037

【目的】了解南京宁镇山脉南支蕨类植物区系及生态类型,分析蕨类植物在园林景观配置中的应用型。【方法】以南京将军山为对象,通过野外调查和室内标本鉴定等方法统计出该区蕨类植物种类,分析了该地蕨类植物区系的组成和分布区类型,并将... 详细信息

【目的】了解南京宁镇山脉南支蕨类植物区系及生态类型,分析蕨类植物在园林景观配置中的应用型。【方法】以南京将军山为对象,通过野外调查和室内标本鉴定等方法统计出该区蕨类植物种类,分析了该地蕨类植物区系的组成和分布区类型,并将该区系与其他蕨类植物区系的相似性系数、综合系数及物种丰富度进行了比较,最后总结了将军山蕨类植物的生态类型及其园林应用。【结果】南京将军山地区共计有蕨类植物19科24属33种;区系综合系数为0.442,物种丰富度指数最高,为25.54。该区蕨类植物优势科为金星蕨科,没有明显的优势属,具有古老性和残遗性的特征。将军山蕨类植物区系与浙江龙王山、江苏云台山蕨类植物区系关系近,与安徽黄山、河南高乐山蕨类植物区系关系比较近,与江西庐山蕨类植物区系关系比较疏远。根据蕨类植物的生境和分布,将军山蕨类植物可分为浮水、石生及土生共3种生态类型。【结论】南京将军山蕨类植物区系组成比较丰富,具有热带向温带过渡的特征,东亚分布物种在该区系占有主要优势。该区观赏蕨类植物资源较为丰富,但是许多观赏价值较高并有应用前景的蕨类植物还未被认知和开发利用。

关键词：蕨类植物区系生态类型园林应用宁镇山脉南支将军山