高寒地区冬小麦东农冬麦1号越冬前的生理生化特性

在北方寒地田间自然条件下,于越冬前不同时期(不同气温)分别对抗寒冬小麦品种东农冬麦1号(返青率大于85%)和非抗寒品种济麦22(返青率小于1%)的叶片、分蘖节和根取样,测定其与抗寒相关的一些生理生化指标。结果表明,东农冬麦1号的可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸、叶绿素含量,以及超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性均高于济麦22;组织含水量、相对电导率均低于济麦22,说明东农冬麦1号的抗寒适应性强于济麦22。分蘖节储备抗寒物质的能力最强,是小麦安全越冬中起重要作用的器官。     

低温下寒地冬小麦抗氧化生理指标的比较分析

为了明确低温下品种间差异的抗氧化物酶或者活性氧清除物,为低温下鉴定冬小麦品种抗寒性提供理论依据,以抗寒性不同的‘东农冬麦1号’和‘济麦22’为材料,在低温驯化期和封冻期进行取样,通过测定冬小麦品种间活性氧清除物还原型谷胱甘肽(GSH)和抗坏血酸(ASA)含量以及抗氧化酶类中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的活性。结果表明,封冻后抗寒品种的相对电导率低于不抗寒品种;丙二醛含量只有在深度封冻期1月14日抗寒品种显著低于不抗寒品种。封冻后15天不抗寒品种SOD酶活性逐渐降低,而抗寒品种SOD酶活性仍在增加;封冻后30天抗寒品种的ASA含量显著高于不抗寒品种,SOD酶活性和ASA含量可以用于冬麦品种抗寒性的评价。     

冬前低温条件下冬小麦品种间叶绿素荧光参数的比较

为比较抗寒性不同的冬麦品种低温和不同光强作用下叶绿素荧光参数的变化,以3个抗寒性不同的冬麦品种为材料,分别在低温驯化期、低温驯化结束期和封冻期取样,室内暗处理后给予6个不同的光强,测定不同光强下的光合电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(qP)和非光化学猝灭系数(qN)。结果表明,低温、高光强下抗寒品种东农冬麦1号的ETR、qP和qN显著高于其他2个品种,济麦22的这几个叶绿素荧光参数最低。封冻前抗寒中间型东农705品系的热耗散保持较高水平,但进入封冻期后其热耗散能力迅速降低。     

东农冬麦1号越冬期抗寒性及其机理研究

为明确东农冬麦1号低温下抗寒性与脂肪酸变化的规律特点,以杭寒品种东农冬麦1号和对照品种济麦22为材料,设定连续降温的温度处理,从冬小麦生长的低温驯化期至越冬期气温最低的时期进行取样,测定其电导率和脂肪酸含量,结合Logistic方程计算半致死温度(LT50)并对东农冬麦1号和济麦22的抗寒性进行初步评价。结果为:田间条件下东农冬麦1号的半致死温度为一22.4℃,济麦22为一14.2℃;低温下东农冬麦1号的不饱和脂肪酸含量显著高于对照品种济麦22,而饱和脂肪酸含量则低于济麦22,饱和脂肪酸中棕桐酸的比例较高,不饱和脂肪酸中亚麻酸的比例较高,低温下东农冬麦1号的棕桐酸含量低于不杭寒品种济麦22,而亚麻酸含量则高于济麦22。低温下杭寒品种东农冬麦1号增加膜脂流动性的不饱和脂肪酸含量保持较高水平可能是其抗寒的关键原因。     

外源6-BA对寒地冬小麦东农冬麦1号抗寒性的影响

为给高寒地区冬小麦返青率的提高提供依据,以抗寒品种东农冬麦1号为试验材料,研究外源6-BA对东农冬麦1号抗寒性的影响,并分析比较了3种不同的6-BA施用方式。结果表明:水培模拟系统中,10-7mol/L 6-BA对促进苗期低温下东农冬麦1号根和芽的生长以及提高叶片中可溶性糖、可溶性蛋白含量及SOD、POD活性效果最明显,最优施用方式为水浸种后用含6-BA的培养液培养;土培系统中,三叶期浇灌10-5mol/L 6-BA对于增加低温下东农冬麦1号分蘖节和叶片的可溶性糖、可溶性蛋白含量,SOD、POD活性及返青率效果最明显。     

东农冬麦1号TabZIP2基因的克隆及低温和ABA作用下的表达调控

东农冬麦1号(Dn1)是首例能够在黑龙江地区安全过冬的强抗寒冬小麦品种,目前其体内很多相关抗寒基因已被研究。为了探索外源ABA对冬小麦TabZIP2基因在低温胁迫下的影响,以强抗寒冬小麦品种东农冬麦1号(Dn1)为试验材料,克隆了TabZIP2基因的CDS序列全长,并且利用生物信息学手段对其进行了预测分析。之后又以弱抗寒冬小麦品种济麦22(JM22)为对比材料,应用RT-PCR技术对TabZIP2基因进行逆境下不同冬小麦品种的组织表达分析,并且探讨不同温度下外源ABA对Dn1分蘖节和叶片中TabZIP2相对表达量的影响。生物信息学分析结果表明:TabZIP2基因包含759 bp的完整开放阅读框,其编码的蛋白由252个氨基酸组成,是一个分子量为26.595 6 ku的不稳定蛋白;二级结构预测α-螺旋(H)和无规则卷曲(C)占大部分;该蛋白无跨膜区和信号肽,亚细胞定位表示该蛋白在细胞核中,亲水能力较强,并且与二穗短柄草以及水稻亲缘关系较近,而且该蛋白有保守的碱性亮氨酸拉链结构域。表达分析结果显示:寒胁迫下,Dn1叶片要比分蘖节提前应答低温胁迫;Dn1分蘖节和叶片中的TabZIP2表达量明显高于JM22;经过ABA处理后,-10,-25℃下Dn1分蘖节和叶片中TabZIP2的表达增加,即ABA正向调节TabZIP2的表达,初步判断ABA可以提高冬小麦抗寒性。本研究初步探究了TabZIP2在Dn1抗寒方面发挥的功能,也为低温下ABA信号调控机制提供了支持。     

土壤水分对冬小麦越冬期间植株电导率的影响

采用抗寒性不同的2个冬小麦品种东农冬麦1号和济麦22为试验材料,设置了土壤绝对含水量15%±2%、30%±2%、45%±2%和对照(CK,35%～40%)4个水分处理,对越冬期冬小麦的叶片与叶鞘相对电导率进行了测定,并对春季返青率进行了调查。研究表明,随着取样日期的延后,相对电导率有逐渐增加的趋势;东农冬麦1号的相对电导率小于济麦22;CK处理相对电导率低于其他水分处理,不同水分处理下返青率差异极显著,表现为CK>30%±2%>45%±2%>15%±2%。入冬前土壤绝对含水量为35%～40%时,有利于冬小麦的安全越冬。     

低温胁迫下东农冬麦1号分蘖节SSH文库的构建及文库中3个基因的表达模式

为揭示高抗寒冬小麦品种东农冬麦1号的抗寒分子机制,在北方寒地自然条件下,于越冬前(5℃)和越冬期(-25℃) 分别对分蘖节取样,利用抑制消减杂交技术构建该品种低温胁迫相关基因的cDNA文库。在cDNA文库中随机挑选300个阳性克隆测序,获得230条高质量的表达序列标签(EST)。对该序列进行BLAST比对及功能注释,发现文库中基因组成类型复杂多样,其中应对胁迫的基因(如热激蛋白、CS66、Wcor8等)以及参与编码60S和40S核糖体亚基的基因出现的频率较高,这些基因可能与东农冬麦1号的安全越冬有密切关系。对文库中筛选到的2种未知基因和Clp基因进行荧光定量PCR分析,发现其表达水平随着温度降低而不同程度升高;在弱抗寒性小麦品种济麦22中,这些基因则有不同的表达模式。推测这些基因在抗低温胁迫过程中发挥重要作用。     

低温下冬小麦品种间甜菜碱及其代谢途径比较分析

为研究甜菜碱以及其关键合成酶甜菜碱醛脱氢酶在低温胁迫时对小麦的保护作用，笔者将抗寒性不同的2 个冬小麦品种‘东农冬麦一号’(DM1)和‘济麦22’(J22)栽培于自然条件下，通过测定苗期相对电导率、丙二醛(MDA)含量、甜菜碱醛脱氢酶活性、甜菜碱醛脱氢酶基因表达量以及甜菜碱含量。结果发现，抗寒品种DM1 表现出甜菜碱醛脱氢酶酶活和甜菜碱含量大幅增加，而封冻期MDA含量相比J22 却有所降低。这说明甜菜碱醛脱氢酶基因的表达促进了甜菜碱的积累，同时增加了细胞膜的稳定性。本研究结果不仅确定了甜菜碱在DM1 抗寒性中的作用，同时为今后提高冬小麦抗寒性提供新的研究方向。     

低温下冬小麦品种间甜菜碱及其代谢途径比较

为研究甜菜碱以及其关键合成酶甜菜碱醛脱氢酶在低温胁迫时对小麦的保护作用,笔者将抗寒性不同的2个冬小麦品种‘东农冬麦一号’(DM1)和‘济麦22’(J22)栽培于自然条件下,通过测定苗期相对电导率、丙二醛(MDA)含量、甜菜碱醛脱氢酶活性、甜菜碱醛脱氢酶基因表达量以及甜菜碱含量。结果发现,抗寒品种DM1表现出甜菜碱醛脱氢酶酶活和甜菜碱含量大幅增加,而封冻期MDA含量相比J22却有所降低。这说明甜菜碱醛脱氢酶基因的表达促进了甜菜碱的积累,同时增加了细胞膜的稳定性。本研究结果不仅确定了甜菜碱在DM1抗寒性中的作用,同时为今后提高冬小麦抗寒性提供新的研究方向。     

低温胁迫下核桃叶片抗寒性生理生化指标分析

常发的倒春寒给山西的核桃生产带来巨大损失,为指导农民生产并给核桃抗寒性育种提供理论依据,本研究以8个常见的核桃品种和黑核桃为试材,测定了展叶后叶片在低温胁迫下的相对电导率,SOD活性、POD活性、CAT活性、可溶性糖及MDA含量,根据这些指标对不同核桃品种叶片的抗寒性进行评价,并进行了各指标相关性分析和主分量分析。低温胁迫下,金薄香1号叶片相对电导率变化较小,且每个温度处理下均未超过0.5;黑核桃和中林1号MDA含量维持了一个较低的水平;黑核桃,中林1号和香玲的可溶性糖含量在各温度处理下均处于一个较高的水平;受到低温伤害时,SOD酶活性较高的为金薄香1号和礼品1号,POD活性较高的为辽核1号,金薄香6号,金薄香1号,CAT活性较高的为礼品1号和中林1号。结合田间调查结果和各项指标分析,展叶后叶片抗寒性较强的为辽核1号,金薄香6号,黑核桃,礼品1号和香玲。主分量分析可以更全面地反映多指标下的评价结果。     

干旱对不同类型冬小麦根系可溶性物质、相关酶活性及地上部形态的影响

为研究干旱对不同类型冬小麦根系抗氧化酶和渗透物质的影响,以水肥型冬小麦品种‘济麦22’、抗旱节水型冬小麦品种‘青麦6号’为材料,通过PVC土柱试验,设置全生育期正常浇水和不浇水2个处理,观察拔节、挑旗、开花、灌浆期小麦的超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)等渗透调节物质及地上部形态的变化。随着生育时期的进行,冬小麦的群体数量、根系内过氧化物酶(POD)活性、可溶性糖含量呈逐渐降低的趋势;根系内SOD活性、脯氨酸含量呈先增加后减少的趋势;MDA含量呈逐渐增加的趋势。2个冬小麦品种在不同控水条件下表现出不同的变化趋势,‘济麦22’在满足水分条件下根系内的SOD活性、POD活性以及可溶性糖含量显著大于‘青麦6号’。但在全生育期不浇水处理下,‘青麦6号’的群体数量、SOD活性、POD活性、可溶性糖含量以及脯氨酸含量均表现出显著增加的趋势。干旱胁迫下,‘青麦6号’在根系方面表现出较强的抗氧化能力与调节细胞渗透势的能力,以实现维持体内水分平衡、增强对干旱胁迫的适应性。     

新型肥料海生源对甘蔗耐寒性的影响

为研究不同施肥处理对甘蔗耐寒性的影响,以甘蔗品种新台糖22、滇蔗01-58为供试材料,通过6种不同施肥处理（D1、D2、H1、H2、DH1、DH2）,在甘蔗苗期进行低温（3℃）胁迫,同时测定与耐寒性相关的各项生理生化指标。结果显示：（1）通过极点排序法计算得到电导率、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、丙二醛（MDA）含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性的权重系数分别为0.190、0.203、0.096、0.341、0.170,其中,可溶性糖含量和MDA含量的权重系数较大,说明这两个指标对甘蔗耐寒性的影响较大。（2）不同施肥处理对甘蔗耐寒性影响表现为DH1>DH2>H2>D2>H1>D1,说明不同施肥处理对甘蔗耐寒性影响不同,但总体趋势是一致的,即新型肥料海生源与普通复合肥配合施用可显著提高甘蔗品种的耐寒性。     

华北平原不同年代小麦品种旗叶光合特性对水分亏缺的响应

为探讨华北平原不同年代小麦品种对水分亏缺的反应及适应机制,选取20世纪50年代以来的代表品种碧蚂1号、济南2号、泰山1号、冀麦26、冀麦38和济麦22,比较其在灌溉和雨养条件下旗叶光合特性。结果表明,当前品种济麦22的产量显著高于上述5个品种,产量的提高伴随着净光合速率和气孔导度的显著提高,二者密切相关;在灌溉条件下,济麦22的产量比上述5个品种分别增加54.4%、39.4%、23.4%、18.9%和4.2%,花后平均净光合速率分别增加30.0%、15.9%、15.2%、9.8%和5.5%,气孔导度分别增加46.1%、35.9%、23.1%、7.3%和6.6%;在雨养条件下,济麦22的产量比这5个品种分别增加46.0%、37.6%、21.5%、18.8%和3.2%,花后平均净光合速率分别增加41.5%、29.1%、19.8%、11.2%和6.7%,气孔导度分别增加68.4%、48.7%、30.6%、10.7%和10.6%。与灌溉条件下相比,雨养条件下不同年代小麦品种旗叶净光合速率和气孔导度均表现为降低的趋势,但济麦22的降低幅度低于上述5个品种,表明当前品种的旗叶光合特性对水分亏缺的适应性较强。雨养条件下,碧蚂1号、济南2号、泰山1号、冀麦26、冀麦38和济麦22的产量分别比灌溉条件下降低6.6%、10.5%、10.3%、11.6%、10.8% 和11.7%,济麦22的下降幅度最大,表明当前品种的产量对水分亏缺的敏感性较强,在水分充足的条件下增产潜力较高。     

硅提高黄瓜幼苗抗旱性的研究

本文研究了硅对不同水分处理条件下黄瓜幼苗的叶片含水量、过氧化物酶（POD）活性、超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性、可溶性蛋白含量及可溶性糖含量的影响。研究结果表明：在充分供水条件下,供硅提高了黄瓜幼苗的叶片含水量、POD活性、SOD活性和CAT活性;在水分胁迫条件下,供硅提高了可溶性蛋白含量、POD活性、SOD活性和CAT活性,降低了含水量。说明硅可能是通过参与植物体内的生理代谢活动提高了黄瓜幼苗的抗旱性。     

长期土壤干旱对豫麦54扬花期生理特性的影响

为揭示豫麦54扬花期对长期干旱胁迫的生理响应机制,采用盆栽试验对不同土壤干旱条件下豫麦54扬花期生理特性进行了研究.结果表明,长期干旱胁迫下,豫麦54扬花期叶水势、叶相对含水率、根系活力和根系可溶性糖含量均随土壤水分的减少而显著降低;叶饱和亏、叶片可溶性糖和脯氨酸含量、质膜透性、SOD和POD活性及根系脯氨酸含量均显著增加.这说明,在长期干旱胁迫下,豫麦54通过降低叶片相对含水率、根系活力,增加叶片渗透调节物质可溶性糖和脯氨酸含量、根系脯氨酸含量,增强SOD和POD活性等生理上的变化以提高抗旱性,从而使其适应长期干旱胁迫造成的伤害.     

孕穗期低温条件下ABA对水稻结实率及叶片生理特性的影响

为了明确ABA对孕穗期低温下水稻结实率及叶片生理特性的调控效应,本试验在盆栽条件下,以2个水稻(Oryza sativa L.)品种‘龙粳11’（冷敏型）和‘龙稻5’（耐冷型）为材料,于孕穗期在人工气候室进行低温（15℃,持续1,2,3,4,5天）处理,并喷施不同浓度的脱落酸(ABA),研究低温条件下ABA对不同水稻结实率的调控效应,同时探讨了ABA和低温对水稻叶片膜透性、抗氧化酶等生理特性的影响。结果表明：低温条件下,‘龙稻5’的结实率变化不大,‘龙粳11’的结实率显著降低,20 mg/L的ABA能够有效缓解低温伤害,相对提高低温胁迫下水稻的结实率。叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性表现出先升高后下降的变化趋势,‘龙稻5’的抗氧化酶活性、可溶性糖和可溶性蛋白含量高于‘龙粳11’,但丙二醛(MDA)含量和相对电导率低于‘龙粳11’。ABA可提高冷敏品种的抗氧化酶活性、可溶性糖和可溶性蛋白的含量,同时可降低MDA含量和相对电导率。这说明ABA可以通过调控水稻抗氧化酶、可溶性糖等生理指标的活性及含量,进而提高冷敏水稻品种的耐冷性。     

干旱胁迫对不同冬小麦品种幼苗期生理特性的影响

研究小麦幼苗时期生理指标等方面的抗旱特性,为今后抗旱小麦新品种的培育提供基础的理论依据。选用5个肥水类型不同的小麦品种,在20% PEG-6000(w/v)水分胁迫条件下,研究不同冬小麦品种幼苗时期的生理抗旱特性,并对幼苗期抗旱生理指标与抗旱指数做了相关性分析。结果表明,在20%的PEG-6000(w/v)渗透胁迫后,5个小麦品种渗透调节物质可溶性糖和脯氨酸含量均上升,且上升的程度与抗旱性一致;胁迫条件下保护酶系统SOD和POD活性均降低,其中POD活性呈先上升后降低的趋势;膜脂过氧化产物MDA含量升高。与高肥水品种相比,‘青麦7号’和‘鲁麦21’的可溶性糖和脯氨酸含量较高,随胁迫时间延长增加的幅度大;MDA含量积累的速度以及SOD、POD活性降低的速度较为缓慢。其中,可溶性糖含量、脯氨酸含量、SOD活性以及POD活性与抗旱性鉴定指标抗旱指数存在极显著相关性,可以作为小麦抗旱性鉴定的早期生理指标。