不同基因型抗虫棉的光合生产与叶源特征

以33B为对照,对早发型常规Bt棉鲁棉研17、鲁棉研21,晚发型Bt棉鲁棉研22,杂交Bt棉鲁棉研15、鲁棉研20进行了2年的种植和比较。早发型品种中前期干物质积累和叶面积增长快,但后期干物质积累慢、叶面积下降快,表现出明显的早发早熟和干旱年份易早衰的特点;晚发型品种前期干物质积累和叶面积增长慢,但后期增长快,表现出明显的晚发甚至贪青晚熟的特点。两个杂交棉品种表现出与早发型品种基本相同的生育规律,但中前期叶面积系数和干物质积累量显著高于其它供试品种。盛铃期以前,未见品种间功能叶光合速率的显著差异,但在干旱年份,早发型品种在始絮期功能叶的光合速率显著低于晚发型品种。早发型品种中后期的根冠比和功能叶含K量显著低于晚发型品种,而叶面积载荷量却显著高于晚发型品种。不同品种干物质产量和熟相的差异可能分别与叶面积系数大小和库源比例不同有关。     

NaCl胁迫对海岛棉幼苗光合和荧光特性的影响

本文旨在研究盐胁迫对不同海岛棉品系幼苗生长指标、叶绿素含量、光合及叶绿素荧光参数的影响,为海岛棉耐盐材料的选育、栽培管理提供理论依据。以两份海岛棉—耐盐性强的品系越海9号和耐盐性弱的品系PS-7为材料,采用水培法,从发芽至三叶期,进行150 mM NaCl的持续胁迫,研究盐胁迫下不同海岛棉品系的生长指标、叶绿素含量、光合及荧光参数的变化。结果显示：持续NaCl胁迫降低了越海9号和PS-7的叶面积、根长、茎长、根/茎比值、叶绿素 a、叶绿素 b和叶绿素 a与b总量,提高了叶绿素a/b比值。盐胁迫促进了越海9号的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、水分利用率(WUE)、PSⅡ实际光化学量子产量(Y(Ⅱ))、光化学淬灭系数(qP)、光合电子传递相对速率(rETR)上升,PSII的最大光化学量子产量(Fv/Fm)和非光化学猝灭系数(NPQ)下降。盐胁迫导致PS-7的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、水分利用率(WUE)、PSII的最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学量子产量(Y(Ⅱ))、光化学淬灭系数(qP)和光合电子传递相对速率(rETR)降低,胞间CO2浓度(Ci)和非光化学猝灭系数(NPQ)提高。PS-7的根/茎比值大于越海9号,其余指标均小于越海9号。上述结果提示,持续盐胁迫抑制了海岛棉生长指标及叶绿素等生物量积累,对耐盐性弱的品系抑制程度大于耐盐性强的品系。非气孔限制因素是导致盐胁迫下PS-7净光合速率下降的主要原因。PSⅡ实际原初光能转化效率提高是引起盐胁迫下越海9号净光合速率上升的主要原因。生长指标、叶绿素含量、光合参数、叶绿素荧光参数可作为鉴定棉花耐盐材料的生理学指标。     

甜菜碱浸种对棉苗耐盐性的影响

选用目前生产上主推的抗虫棉品种99B和鲁棉研28, 用400 mg mL^-1甜菜碱浸种, 及用含或不含0.4% NaCl的Hoagland营养液盆栽培养, 以研究其对棉花幼苗生理特性的影响。结果表明, 无论在盐胁迫还是非盐胁迫条件下, 甜菜碱浸种对棉花幼苗生理特性均有显著影响, 可促进棉花苗期叶片叶绿素合成, 降低叶绿素的a/b值, 增加叶绿素荧光动力学参数F_v/F_m、F_v/F_o、光合电子传递速率(ETR)和光系统Ⅱ的实际量子效率(Φ_PSⅡ)值, 从而提高棉花苗期叶片的光合能力; 并提高棉花苗期叶片和茎秆可溶性糖含量及叶片脯氨酸含量, 降低棉花苗期子叶相对电导率, 提高棉花苗期渗透调节能力, 缓解盐胁迫伤害; 同时还增强棉苗子叶硝酸还原酶活性, 促进棉苗氮素代谢。两种品种对甜菜碱的反应趋势一致, 但99B比鲁棉研28更敏感一些。     

转Bt基因抗虫棉叶片光合生产特征的探讨

 2003—2004年在江苏高肥力棉田,对9个转Bt基因棉花品种(系)的生长发育特点及其光合生产特征进行了研究。结果表明,中棉所29等3个转Bt基因杂交种在盛蕾期至盛铃期表现为叶绿素和可溶性糖含量高,净光合速率强,生殖器官干物质高,成铃强度大,蔗糖转化酶活性较高,光合生产表现为全生育期旺盛型;常规转Bt基因抗虫棉GK19和GK99088盛花前叶绿素含量、净光合速率和可溶性糖含量等光合生产特征旺盛;科棉4号和鲁棉研22表现为盛花后叶绿素含量,净光合速率,可溶性糖等光合生产特征旺盛;sGK321和鲁棉研16整个生育期叶绿素含量、叶片光合速率等光合生产特征较弱。相关分析表明,叶片蔗糖转化酶活性和生殖器官干重、成铃强度呈显著正相关,相关系数分别为0.9842^**和0.8699。生产上应根据不同类型Bt棉的光合生产特征,采取不同的促控措施,以发挥光合生产潜力,提高产量。     

土壤供钾不足对棉花光合及物质积累的影响

以抗虫棉33B为试验材料,通过去除地表20cm耕层营造土壤缺K的方法,探讨了钾营养胁迫对棉花植株光合性能及物质积累的影响。钾营养胁迫对棉花植株叶面积指数、主茎功能叶片有效光合速率、棉花中后期生育进程中主茎叶片叶绿素积累以及棉株干物质积累均有明显的抑制作用,其中随着生育进程的推进,钾胁迫对于叶面积指数和棉株干物质积累的抑制作用趋于明显。以最大拟合优度为标准,利用EXCEL对观测点数据进行拟合得到的趋势线方程显示,钾胁迫没有改变叶面积指数、主茎功能叶光合速率和棉株干物质积累的动态规律,但是却一定程度上改变了主茎功能叶片叶绿素积累的动态规律。     

氮素水平对棉花幼苗生长和光合特性的影响

为研究氮素水平对棉花幼苗生长和光合特性的影响,测定了营养液培养下棉苗的生长指标、叶绿素含量及光合作用参数等指标.结果表明:棉花幼苗地上部干重、叶绿素a+b、叶绿素a/b、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、PSⅡ的潜在活性、PSⅡ光化学最大效率均随氮浓度的增加呈先升高后降低趋势.棉花幼苗生长的最适宜氮浓度为4 mmol·L-1;随处理时间延长,处理间差异先增加后减少,处理第12天时,除根冠比外,各指标均与氮浓度极显著相关;气孔导度和净光合速率对氮素的响应最为灵敏;鲁棉研28各光合指标下降程度大于银瑞361和农大棉8号,3个品种对氮素敏感性依次为:鲁棉研28＞银瑞361＞农大棉8号.     

干旱和盐胁迫对棉苗光合抑制效应的比较

以无盐正常供水为对照,研究了等渗条件下干旱和NaCl处理对棉苗光合速率(Pn)、叶绿素荧光参数、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MAD)与游离脯氨酸(Pro)含量的影响.干旱和盐胁迫都显著降低叶片的Pn、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、气孔限制值(Ls)和叶绿素与类胡罗卜素含量.干旱或盐胁迫引起初始荧光(F0)上升,最大荧光(Fm)、PSⅡ原初光能转化效率(Fv/Fm)和PSⅡ潜在活性(Fv/F0)显著下降,PSⅡ实际光化学量子产量(φPSⅡ)略有降低,而POD活性、MDA和Pro含量显著提高.棉苗在不同胁迫后的叶绿素含量、POD活性、MDA和Pro累积等方面存在量上的差异,说明等渗条件下干旱和盐胁迫对光合的抑制效应与机理存在诸多相似性,也有特异性.     

铅镉复合胁迫对芥菜种子萌发、幼苗生长及光合色素含量的影响

以不同铅镉复合浓度为变量,采用芥菜种子进行萌发试验,试验设8个处理,每处理3次重复来研究铅镉复合胁迫对宽杆芥菜种子萌发、幼苗生长及光合色素含量的影响.结果表明:随着铅镉复合浓度的增加,宽杆芥菜种子的发芽势、发芽率、相对发芽率、发芽指数、相对发芽指数、萌发活力指数、相对萌发活力指数、苗高、主根长、侧根数均显著下降,而铅镉复合胁迫显著降低宽杆芥菜幼苗的苗高,但低浓度铅镉复合胁迫有利于苗鲜重和苗干重的积累,高浓度铅镉复合胁迫反而抑制苗鲜重和苗干重的积累.得出结论:铅镉复合胁迫不利于宽杆芥菜种子的萌发和幼苗生长.另外,低浓度铅镉复合胁迫可利于芥菜子叶光合色素的累积,高浓度的铅镉复合胁迫则抑制芥菜子叶光合色素的积累.     

土壤有效磷含量对棉花幼苗干物质积累和碳氮代谢的影响

苗期为棉花对磷吸收最敏感时期,然而现有研究未能明确土壤有效磷含量对苗期棉花干物质积累和碳氮代谢的影响以及适宜的土壤有效磷含量。本研究以"中棉所79"为供试品种,采用盆栽试验,研究了不同土壤有效磷水平下,五叶期棉苗干物质质量、碳氮代谢、功能叶片叶绿素含量及磷的吸收和利用。结果表明,随着土壤有效磷含量的增加,棉苗干物质质量逐渐增加,根冠比逐渐降低;土壤有效磷含量在9.0 mg·kg~(-1)时,棉苗干物质质量达到最大值,根冠比最小;过高的磷素营养对干物质质量的积累没有显著促进作用。叶片叶绿素含量随着土壤有效磷含量的增加呈现出先增加后减少的趋势,在土壤有效磷含量为7.2 mg·kg~(-1)时达到最大值。各处理棉苗中的蔗糖、可溶性糖、淀粉和氨基酸总量先随着土壤有效磷含量的增加呈显著增加趋势,在9.0mg·kg~(-1)时达到最大值,随后开始下降但差异不显著。土壤有效磷含量的增加可以促进棉苗的磷吸收量和磷根效率比,抑制磷利用效率,但对磷转移效率没有显著影响。因此,低磷会降低棉花幼苗叶绿素含量、糖含量和氨基酸总量,导致棉花生长受到抑制,适宜棉花幼苗生长发育的土壤有效磷的临界含量为9.0 mg·kg~(-1)。     

外源24-表油菜素内酯对低温胁迫下棉花幼苗光合生理的影响

【目的】研究外源24-表油菜素内酯(24-Epibrassinolide,EBR)对低温胁迫下棉花幼苗光合生理的影响,为EBR作为生长调节剂提高棉花耐冷能力提供依据。【方法】以中棉所60、鲁棉研28和泗棉3号为试验材料,在中棉所试验农场东场(河南省安阳县)进行大田试验,棉花苗期第一次低温来临前叶面喷施蒸馏水(CK)和不同浓度的EBR(0.1 mg·L~(-1)和0.2 mg·L~(-1)),3 d后测定叶片的相对电导率、叶绿素含量和快速叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP曲线)及荧光参数。【结果】低温胁迫下,中棉所60、鲁棉研28和泗棉3号喷施EBR后相对电导率较对照下降17.7%~32.8%,中棉所60和鲁棉研28不同浓度EBR处理没有显著差异,但泗棉3号0.2 mg·L~(-1)EBR处理较0.1 mg·L~(-1)EBR处理叶片相对电导率显著降低;棉花叶片喷施EBR后叶绿素a和叶绿素b含量较对照分别提高9.7%~32.6%和15.0%~18.9%,光系统Ⅱ(PhotosystemⅡ,PSⅡ)最大光化学效率(FV/FM)和基于吸收光能的性能指数(PIABS,Performance index on absorption basis)显著提高,其中中棉所60在0.1 mg·L~(-1)EBR处理后PIABS提高幅度最大为75.6%,鲁棉研28和泗棉3号喷施0.2 mg·L~(-1)EBR后PIABS增加幅度最大,分别提高101.1%和265.6%,单位受光面积吸收的光能(ABS/CSm)、单位有活性反应中心将电子传递到电子传递链QA下游其他电子受体的能量(ETo/RC)和将电子传递到QA下游电子受体的概率(φEo)显著提高。【结论】外源EBR可以降低低温胁迫下棉花幼苗的相对电导率,通过提高叶片光能捕获能力、光合电子传递能力和叶绿素含量缓解低温对棉花光合作用的抑制,其中中棉所60喷施0.1 mg·L~(-1)EBR处理效果较好,鲁棉研28和泗棉3号喷施0.2 mg·L~(-1)处理效果较好。     

不同肥力滨海盐土对棉花生长发育和生理特性的影响

以高肥力非盐土和高、低肥力滨海盐土盆栽棉花,研究了盐渍土肥力和盐分对棉花生长发育与生理特性的影响.结果表明,低肥力盐土种植的棉花,在出苗速率、株高增长、叶面积扩展、干物质积累、叶绿素含量和光合速率等方面显著低于高肥力非盐土(对照)的棉花,其中干物质积累和子棉产量分别比对照降低31.7%和20.7%;而低肥力盐土比高肥力盐土种植棉花的干物重和子棉产量则分别降低20.6%和11.8%,说明低肥力盐碱地棉花光合和产量的降低是养分缺乏和盐分胁迫的共同作用.降低土壤盐分含量,不断培肥地力是提高滨海盐渍土棉花产量的重要途径.     

抗虫棉不同类型品种苗期耐盐理化特性差异研究

 为揭示不同基因型抗虫棉耐盐性差异的生理机制,指导抗虫棉耐盐品种鉴选和盐碱地棉花生产,以耐盐性差异显著的两类转Bt基因抗虫棉品种——耐盐性强的鲁K536、鲁棉研18优选系,耐盐性弱的新棉33B优选系、鲁K1258——为试验材料,利用不同盐分含量砂培与土培试验相结合,比较研究它们苗期的主要理化指标变化。结果表明,在NaCl胁迫下,耐盐性强的品种苗期叶片内的K⁺含量显著高于耐盐性弱的品种,Na⁺含量显著低于耐盐性弱的品种,丙二醛含量也显著低于耐盐性弱的品种,而游离脯氨酸、可溶性糖、类胡萝卜素含量均显著高于耐盐性弱的品种。耐盐性强的品种棉苗的过氧化物酶活性、叶绿素a、b和a+b含量以及净光合速率明显高于耐盐性弱的品种。表明棉花的耐盐性强弱因基因型而异,基因型间的耐盐性差异与丙二醛、脯氨酸、可溶性糖、类胡萝卜素含量和保护酶活性以及盐离子在叶片中累积量的差异有关。     

花后渍水高温交互效应对冬小麦旗叶光合特性及产量的影响

渍水和高温是长江中下游麦区冬小麦(Triticum aestivum L.)生育中后期的主要气象灾害因子。2009—2011年连续2个生长季盆栽烟农19,在籽粒形成期(花后5~8 d)和乳熟期(花后15~18 d)分别设渍水(土表水层1 cm)、高温[昼(35±2)℃/夜(25±2)℃]和渍水+高温处理,探讨了渍水和高温双重胁迫对小麦开花后光合特性及产量的影响。结果表明,花后渍水、高温、渍水+高温逆境均显著降低旗叶净光合速率(P_n)、叶绿素含量(SPAD值)和气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r),增加胞间CO₂浓度(C_i);同时降低穗粒数、千粒重及产量,但对成穗数影响不显著。渍水和高温胁迫对旗叶光合作用的主要限制因素是非气孔因素。从产量平均相对受害率看,其影响为渍水+高温逆境(37.7%)>渍水逆境(21.1%)>高温逆境(17.6%),而胁迫时期的影响为籽粒形成期(30.8%)>乳熟期(20.1%)。渍水和高温的交互效应显著,且籽粒形成期逆境不良效应显著大于乳熟期。     

水涝胁迫对不同土壤盐碱度下甜菜幼苗生长及光合特性的影响

为探究水涝胁迫对不同土壤盐碱度下甜菜幼苗生长的影响,验证甜菜在水涝逆境中的生长规律,评估水涝胁迫对盐碱地甜菜种植的影响,以甜菜‘SV1433’为供试品种,以微酸性黑土为基础利用NaCl、Na₂SO₄、Na₂CO₃、NaOH调节土壤盐碱度,采用室内土培法,设置微酸土、盐渍土、盐碱土3个土壤盐碱梯度下对照及水涝胁迫共6组处理。结果发现,播种9天后出苗结束,微酸土中甜菜出苗较快,优于盐渍土及盐碱土;播种26天后收苗,在微酸土、盐渍土、盐碱土3种土壤盐碱度下,水涝胁迫比对照植株鲜重分别降低40.7%、26.9%、25.2%,干重分别降低41.1%、29.9%、24.8%,株高分别下降20.4%、19.1%、16.3%,表明随土壤盐碱度升高水涝胁迫对甜菜幼苗鲜重、干重、株高影响逐渐降低;水涝胁迫下幼苗根面积及叶面积显著降低,植株叶长显著下降,叶片净光合速率、蒸腾速率、叶片气孔导度显著降低,表现出水涝胁迫下盐碱土中甜菜幼苗生长较好,优于盐渍土及微酸土。     

Unequal salt distribution in the root zone increases growth and yield of cotton

Soil salinity is often heterogeneous, yet plant response to unequal salt distribution (USD) in the root zone is seldom studied in cotton (Gossypium hirsutum L.). Our objective was to evaluate the effects of USD on growth and yield, as well as its potential application for increasing cotton production. To achieve this objective, greenhouse and field experiments were conducted. In the first experiment, potted cotton plants were grown in a split-root system in the greenhouse. Each root half was irrigated with either the same or two concentrations of NaCl. Plant biomass, leaf chlorophyll (Chl), photosynthesis (Pn) and transpiration (Tr), Na⁺ and K⁺ accumulation, as well as biological and economic yields were determined. In the second experiment, plants were grown in furrow-beds in saline fields with those grown on flat beds as controls. Root-zone salinity, yield and yield components and earliness (the percentage of the first two harvests to total harvests) were monitored. When the entire root system was exposed to the same concentration of NaCl, shoot dry weight, leaf area, plant biomass, leaf Chl, Pn and Tr were markedly reduced relative to the NaCl-free control at 2 weeks after salinity stress (WAS). Significant reductions in biological (23.6–73.8%) and economic yields (38.1–79.7%) were noticed at harvest. However, when only half of the root system was exposed to low-salinity, the inhibition effect of salinity on growth and yield was significantly reduced. Plant biomass and seed cotton yield were increased by 13 and 23.9% with 50/150 mM/mM NaCl, 40 and 44.5% with 100/300 mM/mM NaCl, and 85.7 and 127.8% with 100/500 mM/mM NaCl relative to their respective equal salt distribution (ESD) controls (100/100, 200/200, and 300/300). Unequal salt distribution also decreased concentrations of Na⁺ and increased leaf K⁺ and Chl content, K⁺/Na⁺ ratio, Pn and Tr, compared with ESD. Furrow-bed seeding induced unequal distribution of salts in the surface soil during the field experiment. Under furrow planting, soil salinity was much higher, but soil osmotic potential was much lower on the ridged part than the furrows. Yield and earliness were increased 20.8 and 5.1% by furrow seeding relative to flat seeding. These enhancements were mainly attributed to unequal distribution of salts in the root zone. Thus, specific cultural practices that induce unequal salt distribution such as furrow-bed seeding can be used to improve cotton production in saline fields.     

黄河三角洲盐渍棉花施用氮、磷、钾肥的效应研究

为探讨盐渍土抗虫棉施用NPK肥的效应及其营养生理机制,指导滨海盐渍土抗虫棉合理施肥,在黄河三角洲盐渍土低、中、高盐棉田种植转Bt基因抗虫棉鲁棉研28,研究N、P、K肥配合施用对其养分吸收利用、Na⁺吸收积累、光合速率、干物质积累和产量的影响。结果表明,N、P肥配合,尤其是N、P、K肥配合施用显著增加了低、中、高盐田棉花的N、P、K养分吸收量,减少了Na⁺吸收积累量。低、中、高盐田棉花的N、P、K养分农学利用效率均以NPK配施的处理较高,氮养分农学利用效率分别为0.20、1.95和2.07 kg皮棉 kg^–1 N,磷养分农学利用效率分别为0.87、8.35和8.71 kg皮棉 kg^–1 P,钾养分农学利用效率分别为0.26、2.89和3.77 kg皮棉 kg^–1 K。N、P、K肥配合施用还维持了较高的棉株叶面积、叶绿素含量和净光合速率。低、中、高盐田棉花的生物产量和皮棉产量也均以NPK配施的处理较高,皮棉产量分别增产2.53%、28.67%和30.47%。中、高盐棉田的施肥效应明显好于低盐棉田。表明根据盐碱程度分类合理施肥是减轻盐渍土营养障碍、改善棉花营养、提高养分农学利用效率和棉花产量的有效途径。     

山东东营滨海盐渍棉田盐分与养分的季节性变化及对棉花产量的影响

在山东省东营市选择土壤盐分含量分别为0.15%、0.35%和0.50%的高、中、低产田各一块,种植中早熟品种鲁棉研18或早熟品种鲁棉研19,结合取盐碱土盆栽,研究了不同含盐量棉田的盐分、养分含量变化及棉花产量表现。结果表明,高产田有机质与碱解氮含量较高、有效磷含量偏低、有效钾含量中等,而低产田则表现出有机质少、贫氮、缺磷、富钾的特点。三类棉田的土壤盐分皆是春季和秋季高、夏季低,土壤有机质含量在整个生育季节内变化不大,而氮、磷、钾则随生育进程的推进呈逐渐减少的趋势。大田条件下,中、低产田比高产田分别减产10%~17%和27%~39%,而相应盐土盆栽条件下则分别减产2.8%和6.7%。     

NaCl 胁迫对棉花叶片衰老特征的影响及其生理学机 制简

 以叶片衰老快慢不同的两个棉花品系L21和L22为材料,研究了NaCl胁迫对棉花叶片衰老的影响及其相应的生理学机制。温室内水培棉苗,待第5片真叶展开20 d后用含125 mmol·L^-1 NaCl的营养液处理棉苗,以不含NaCl的营养液处理为对照。结果显示,NaCl胁迫下L21和L22叶片中叶绿素含量和光合作用速率下降,叶片和根中的Na⁺含量上升、K⁺含量降低;NaCl胁迫还增加了棉株体内脱落酸（ABA）含量、降低了玉米素核苷（ZR）含量。表明K+含量降低以及ABA含量升高、ZR含量下降是NaCl胁迫促进棉花叶片衰老的重要原因。     

水分胁迫对棉花幼苗水分利用和光合特性的影响

以转基因棉花品种农大棉8号和鲁棉研28号为材料进行盆栽试验,设置正常处理(CK)、轻度胁迫(LS)、中度胁迫(MS)、重度胁迫(SS)和极度胁迫(ES)5个水分处理。结果表明:随着水分胁迫程度的加重,棉花幼苗的生长受到明显的抑制,2个品种的叶片相对含水率、叶水势、净光合速率(Pn)、光能利用率(LUE)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ光化学量子效率(φPSⅡ)、光化学猝灭系数(qP)呈下降趋势;气孔限制值(Ls)、水分利用率(WUE)和非光化学猝灭系数(NPQ)呈上升趋势。两品种的Pn和NPQ的MS、SS和ES与CK相比差异显著,不同测定时期各胁迫处理的平均Pn比CK分别下降了11.5%、18.1%、32.1%和38.1%;平均NPQ比CK上升了24.1%、50.9%、79.4%和145.1%。表明棉花幼苗期持续轻度水分胁迫对叶片光合能力无显著影响,但高于中度的持续水分胁迫会造成叶片光合能力下降和光抑制加重。