不同积累型苋菜(Amaranthus mangostanus L.)镉吸收转运特征差异性研究

【目的】比较高积累型苋菜品种Tianxingmi与低积累型苋菜品种Zibeixian在Cd胁迫下Cd吸收转运特征差异性,揭示苋菜品种Tianxingmi高积累镉的机理。【方法】采用水培试验,添加代谢抑制剂来研究两品种苋菜根系吸收Cd的主要途径。分别在30 μmol/L CdCl₂处理4 h、8 h、16 h、1 d和2 d采样测定,采用非损伤微测技术（Non-invasive micro-test technique,NMT）,进行植物活体动态测试,调查、测量两品种苋菜根系Cd2+离子流特征,比较了两品种对代谢抑制剂的反应。【结果】在30 μmol/L CdCl₂处理1 d后,Tianxingmi生物量达到最大值5.90 g/plant,是Zibeixian生物量的二倍;Tianxingmi根、茎和叶中Cd浓度分别为609、254和62.3 mg/kg,分别是Zibeixian的1.4倍、1.9倍和1.6倍,地上部和全株的Cd累积量分别高达602.0、1308 μg/plant;Tianxingmi富集系数（BCF）与转运系数（TF）分别为Zibeixian的2.1倍和1.5倍,这些结果两品种均表现出显著性差异（P < 0.05）。NMT技术测定两品种根系Cd2+离子流,通过扫描位点测定发现,距根尖0~300 μm范围内两品种苋菜根系Cd2+内流最强且差别最大,并在此做定点位点测定,发现Tianxingmi根系Cd2+内流是Zibeixian根系Cd2+内流的3.75倍,说明了两品种的富集特征与NMT结果一致。添加代谢抑制剂处理显著降低了高积累型Tianxingmi各器官中的Cd浓度,富集系数（BCF）与转运系数（TF）,以及根系Cd2+内流（P < 0.05）,主动吸收特征明显,而对低积累型Zibeixian的相关生理指标影响不大。【结论】两苋菜品种Cd吸收转运特征均表现出显著性差异。Tianxingmi具有更强的Cd吸收和向地上部转运与累积能力,并且根系对Cd的吸收与转运是主动需能的过程,共质体途径在Cd进入Tianxingmi根系并向地上部运输的过程中起着主要作用。     

NaCl 胁迫下外源壳聚糖对菜用大豆叶绿体抗氧化系统的影响

【目的】 叶绿体是植物体产生活性氧 (ROS)、且对盐最敏感的细胞器,本试验研究了外源壳聚糖对 NaCl 胁迫下菜用大豆[Glycine max (L.) Merr.]叶绿体内抗氧化系统的影响,以期探讨壳聚糖对 NaCl 胁迫下光合作用的调节机制。 【方法】 试验于 2014 年 4 月至 6 月在内蒙古民族大学试验基地日光温室内进行。采用蛭石栽培,选用菜用大豆盐敏感品种 ‘理想高产 95-1’ (LX)、耐盐品种‘绿领特早’ (LL)为试材。试验设 4 个处理:1) 叶面喷洒清水,根部浇灌营养液 (对照);2) 叶面喷洒壳聚糖溶液,根部浇灌营养液;3) 叶面喷洒清水,根部浇灌溶有 NaCl 的营养液;4) 叶面喷洒壳聚糖溶液,根部浇灌溶有 NaCl 的营养液。 【结果】 外源壳聚糖显著降低了 NaCl 胁迫下两品种菜用大豆叶绿体 H₂O₂的含量,显著提高了过氧化物酶 (POD)、抗坏血酸过氧化物酶 (APX）、单脱氢抗坏血酸还原酶 (MDHAR)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、谷胱甘肽还原酶(GR)、谷胱甘肽过氧化物酶 (GPX)活性以及胁迫中期还原型抗坏血酸 (AsA)、还原型谷胱甘肽 (GSH)含量;与盐敏感品种 LX 相比,耐盐品种 LL 在胁迫 6～15 d 期间维持了相对较低的 H₂O₂含量,相对较高的 DHAR 活性及 AsA 含量,在整个胁迫期间维持了相对较高的 APX、GR、GPX 活性,在胁迫后期(12 d、15 d)维持了相对较高的 GSH 含量。 【结论】 外源壳聚糖对 NaCl 胁迫下菜用大豆叶绿体内 POD 活性及 AsA-GSH 循环产生了显著诱导作用,但对不同品种的诱导效果不同,耐盐品种 LL 的 AsA-GSH 循环维持了相对较强的活性氧清除能力,这可能是其维持较强光合能力,进而维持较旺盛生长的重要原因之一。      

低氮胁迫对不同耐低氮玉米品种苗期伤流液性状及根系活力的影响

【目的】研究了低氮胁迫对不同耐低氮性玉米品种苗期生长、伤流性状及根系活力的影响,比较不同耐低氮性玉米品种对低氮胁迫响应的差异,以期为西南丘陵地区耐低氮玉米品种的选育提供理论依据。 【方法】以两个耐低氮品种‘正红 311’、‘成单 30’和两个低氮敏感品种‘先玉 508’、‘三北 2 号’为试验材料进行水培试验,营养液设置 4 个氮水平:0、0.05、0.5、5 mmol/L。测定了苗期株高等形态指标、干物质积累量、根系活力,计算了根冠比、活跃吸收面积比、伤流液中可溶性蛋白等转运速度及氨基酸/硝态氮浓度的比值。 【结果】低氮胁迫下玉米苗期苗高、茎粗、叶面积、SPAD、单株干重、地上部干重、伤流强度,伤流液中可溶性蛋白和可溶性糖转运速度,氨基酸和硝态氮转运速度及浓度,根系活力,根系总吸收面积和根系活跃吸收面积均显著下降,但耐低氮品种各指标的降幅均低于低氮敏感品种。根冠比、伤流液中氨基酸/硝态氮浓度比值均显著升高,可溶性蛋白和可溶性糖浓度随胁迫时间的延长表现出先下降后升高的趋势。耐低氮品种根冠比增幅低于低氮敏感品种,而可溶性蛋白浓度的增幅高于低氮敏感品种,且低氮胁迫下耐低氮品种根系活力、伤流液中可溶性蛋白和可溶性糖浓度显著高于低氮敏感品种。 【结论】耐低氮品种在低氮胁迫下能够保持较高的根系活力,进而促进了根系对营养物质的吸收和转运,提高了伤流液中各组分的浓度和转运速度,较好地维持了碳氮循环,从而有效地协调了植株地上、地下部养分和物质的分配,控制了根冠比的增加,维持了地上部的生长。     

不同基因型番茄幼苗对镉胁迫的生理响应及镉吸收差异

采用盆栽试验,通过研究不同浓度镉（1、5、10mg·kg-1）胁迫下4种基因型番茄圣粉1号、东圣1号、农城906和宝冠1号幼苗地上部及根部生物量、镉吸收量、活性氧含量（ROS）及其他生理指标,筛选出镉低积累基因型番茄品种。结果表明,不同基因型番茄对镉胁迫响应存在差异。随镉处理浓度增加,4个品种番茄幼苗地上部生物量显著下降（P〈0.05）。地上部Cd吸收量呈增加趋势,在中浓度（5mg·kg-1）镉处理下达到峰值,品种间为宝冠1号〉圣粉1号、农城906〉东圣1号。4个品种番茄幼苗Cd转移率随镉处理浓度增加显著降低,其中东圣1号Cd转移率较低,根部Cd滞留较多,向地上部转移较少。4个品种番茄幼苗生理活性存在差异,宝冠1号番茄幼苗ROS含量及抗氧化酶（POD,CAT）活性随镉处理浓度增加变化幅度较大,东圣1号变化幅度相对较小。综合各项指标,4个基因型番茄中东圣1号为镉低积累品种。     

小麦苗期吸收和积累镉能力的品种间差异

采用水培方法,研究了25个小麦品种苗期对镉的吸收和积累的差异,以期筛选具有Cd低积累潜力的小麦品种。结果表明,Cd对地上部干物重有显著抑制作用,对地下部干物重影响因品种而异,对春性品种有抑制作用,对半冬性小麦品种有促进作用。小麦对镉的吸收、积累、耐性指数以及镉运转效率有极显著的品种间差异。在1μmol·L-1的Cd处理下,根系镉含量为33.1～139.7mg·kg-1,积累量为2.12～9.78μg·plant-1,地上部镉含量为3.6～15.3mg·kg-1,积累量为0.45～1.44μg·plant-1,表明小麦体内的Cd主要积累在地下部而非地上部。因此,以地上部Cd积累量为筛选指标,将25个小麦品种划分为Cd高积累型、Cd中积累型、Cd低积累型。     

钙水平对大葱生长及氮代谢的影响

【目的】 通过探讨钙对大葱生长及氮代谢的影响,明确钙在提高大葱产量和品质中的作用,为优化大葱施肥技术提供理论依据。 【方法】 以‘昭和’和‘章丘’大葱为试材,进行了砂培试验和田间试验。用砂培试验营养液钙水平设 0、4、6、8 mmol/L 4 个处理。于大葱越夏期 (7 月 17 日)、叶丛速生期 (9 月 11 日) 及假茎充实期 (10 月 20 日)取大葱叶片测定不同形态氮含量以及硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)和谷氨酸脱氢酶(GDH)活性,于收获期 (11 月 13 日) 测定大葱生长量、产量及品质。田间试验设置 0、225、450、675 kg/hm2 4 个水平 (以 CaO 计),于收获期 (11 月 13 日) 测定产量。 【结果】 砂培大葱株高、茎粗、根及茎叶鲜重均随营养液钙水平提高而显著增加,至钙水平达 6 mmol/L 时表现较好,单株生长量达 211.13 g,钙水平继续增加至 8 mmol/L 时,单株生长量仅 185.83 g,与 4 mmol/L 的 183.29 g 无显著差异;除根系鲜重外,‘章丘’大葱株高、茎粗及茎叶鲜重均显著高于‘昭和’大葱。适量增加钙水平亦可显著提高大葱叶片 GOGAT、GDH、NR、GS 活性,以叶丛速生期影响最大。大葱叶片铵态氮(NH₄+-N)、硝态氮 (NO₃--N)、可溶性蛋白、游离氨基酸含量均随营养液钙水平提高而呈先增加后降低,均以叶丛速生期最高。两品种大葱品质相关指标均以钙水平 6 mmol/L 时最高,8 mmol/L 时有所降低。钙水平为 6 mmol/L 时,盆栽大葱产量显著高于其它处理,‘章丘’和‘昭和’分别较对照增产 79.94% 和 74.42%。大田试验,‘章丘’和‘昭和’大葱均以施用 CaO 450 kg/hm2 产量最高,分别较对照提高 12.30%、19.00%。 【结论】 适量施钙可显著促进大葱生长,提高叶片氮代谢酶活性及不同形态氮含量,提高产量及品质。综合分析表明,以营养液钙水平 6 mmol/L、土壤施钙 450 kg/hm2 时最有利于大葱的生长及产量品质的提高。      

镉积累差异水稻品种生长发育对清除NO的响应

  【目的】   研究一氧化氮 (NO) 对镉 (Cd) 胁迫下水稻苗期生理生化及氮代谢响应的调节作用,探讨通过清除NO提高水稻耐Cd能力的措施。   【方法】   以Cd高积累 (TN1) 和Cd低积累 (春江06) 品种为材料,进行了Cd胁迫 (40 μmol/L) 水培试验。以Cd胁迫营养液为对照,在对照基础上设置添加硝普钠 (Cd+SNP)、添加NO清除剂CPTIO (Cd+CPTIO)、添加硝酸还原酶抑制剂钨酸钠 (Cd+TU) 处理,共4个处理。处理后12天,测定不同处理对水稻幼苗生长、NO₃–-N分配、根系特性及光合特性的影响。   【结果】   NO对高Cd和低Cd积累水稻品种的影响不同。与对照相比,Cd+SNP处理降低高Cd积累水稻品种幼苗地上部和地下部NO₃?-N含量,但对幼苗生物量和氮素吸收没有显著抑制效果;Cd+CPTIO处理会提高幼苗生长、氮素积累量及氮效率 (P < 0.05);增加或清除NO处理均显著降低了地上部和地下部的Cd含量。对于低Cd积累水稻品种,Cd+SNP、Cd+CPTIO、Cd+TU处理间幼苗生物量、氮素吸收量均无显著差异。   【结论】   品种基因型对NO信号的调节敏感度不同,高Cd 积累品种清除NO处理可以显著抑制Cd的吸收和向地上部的运转,促进幼苗的生长和对氮素的吸收利用,抑制硝酸还原酶活性处理缓解Cd胁迫促进幼苗生长的效果不稳定。而对于低Cd积累水稻品种,清除NO处理也有一定的缓解Cd吸收和向地上运转的效果,但其重要性不如基因本身的拒Cd能力。因此,Cd胁迫下,高Cd积累水稻品种采用清除NO的措施可有效缓解Cd胁迫,促进水稻的生长,但对于低Cd积累水稻品种,清除NO也可以进一步降低Cd的向上运输,但是对水稻幼苗生长和氮素利用的影响不显著。     

不同辣椒品种镉吸收积累能力及关键期研究

  【目的】   比较不同辣椒品种植株Cd的吸收和积累动态差异,明确Cd积累关键期,为生产上规避辣椒Cd积累提供技术支持。   【方法】   以8个辣椒品种为材料进行了田间小区试验,供试土壤全镉含量为0.194 mg/kg。在辣椒苗期 (移栽当天)、壮苗期 (移栽后32 天)、结果期 (移栽后65 天)、成熟期 (移栽后111天) 采样,分析辣椒植株根、茎、叶及果实生物量、Cd含量,计算不同组织间的Cd运转系数。   【结果】   供试8个品种分为菜椒和朝天椒两类。4次采集的样品,叶部Cd含量均为菜椒 > 朝天椒,果实Cd含量在结果期菜椒高于朝天椒,成熟期朝天椒显著高于菜椒。朝天椒果实以品种艳椒425的Cd含量最低,菜椒以品种苏椒5号Cd含量最低。壮苗期为辣椒植株Cd的快速积累期,朝天椒根、茎和叶Cd含量移栽后0到32天分别增加了14.9、51.2和51.9倍,菜椒分别增加了8.9、25.6和39.9倍。结果期Cd积累变缓,移栽后65天朝天椒根、茎和叶Cd含量比移栽后32 天分别增加了0.35、0.55和–0.13倍,菜椒分别增加了0.20、0.01和–0.29倍;成熟期 (移栽后111 天) 朝天椒根、茎和叶Cd含量比结果初期 (移栽后65天) 分别增加了–0.29、0.44和–0.40倍,菜椒分别增加了–0.34、–0.14和–0.32倍。不同辣椒品种Cd在植株内的转运能力有差异,4次采样根–茎Cd转运效率菜椒 > 朝天椒,而茎–叶、叶–果和茎–果Cd转运效率则是朝天椒 > 菜椒。辣椒果实Cd积累量与壮苗期茎的Cd含量呈极显著正相关 (P < 0.01),与茎–果、叶–果Cd转运效率显著相关 (P < 0.05)。   【结论】   壮苗期前 (移栽后0～32天) 为辣椒植株Cd的快速积累期,该时期辣椒根茎叶中的Cd含量可以增加数十倍,进入结果期Cd含量的增加速率大大降低。壮苗期辣椒茎的Cd含量与果实Cd积累量呈极显著相关。菜椒根中的Cd向茎的转运能力较强,而朝天椒茎叶中的Cd向果实中转运能力较强,因而,朝天椒果实Cd积累能力高于菜椒。     

镉对小麦（Triticum aestivum）干物质积累、转移及籽粒产量的影响

采用大田试验以不同镉耐性的洛麦23（镉耐性弱）和中育10号（镉耐性强）为试验材料,研究了镉（0、10、50、100mg·kg-1）对不同镉耐性小麦品种干物质积累、干物质转移、叶面积指数及产量的影响。结果表明,一定浓度范围的Cd胁迫可以增加小麦的叶面积指数,当超过这一浓度范围则呈现为抑制作用,这一临界值因小麦品种不同而异。结果同时表明,一定浓度范围的Cd处理对小麦各器官的干物质积累及同化物转移同样具有促进作用,这一临界值不仅因小麦品种不同而异,也因器官不同而异。镉胁迫导致小麦籽粒产量下降,3个Cd处理下洛麦23籽粒产量较对照依次下降了8.3%、34.3%、51.6%,中育10号产量下降程度较小,依次下降了3.7%、9.5%、29.3%。整体而言,镉胁迫影响了小麦的正常生长发育,导致小麦减产。同时,这种影响也存在品种差异性,镉耐性较大的中育10号叶面积指数受抑制程度较小,干物质积累量较大,各器官同化物转移途径受Cd损伤较轻,最终在籽粒产量上表现优于镉耐性较弱的洛麦23。     

镉胁迫对不同小麦品种幼苗生长以及Cd~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)吸收和积累的影响

以洛旱6号、豫麦25、豫麦18、豫农949、新麦21及许农5号为试验材料,通过营养液培养法,研究了镉胁迫对其幼苗生物量积累以及Cd2+、Zn2+与Mn2+吸收的影响。结果表明,与正常生长小麦相比,低Cd2+(≤30μmol/L)浓度下,除许农5号地上部生物量有所下降外,其余品种的地上部和地下部生物量均呈上升趋势。中、高Cd2+(≥60μmol/L)浓度下,所有品种的生物量呈下降趋势,所有小麦品种体内Cd2+的含量均随着Cd2+处理浓度的增加而不断增加,而且,根系内Cd2+的含量均明显高于地上部。随着Cd2+处理浓度的增加,所有小麦品种地上部Zn2+的含量均不断增加,地下部Zn2+含量的变化品种间存在差异。地上、地下部Mn2+的含量则随处理浓度增加而不断降低。     

铵态氮和硝态氮调节盐胁迫豌豆幼苗生长和根系呼吸的作用

【目的】 土壤盐渍化在干旱和半干旱灌溉区是制约农业生产的非生物因素之一,合理的调控措施可以减轻盐渍化对植物的危害,本文探讨了氮源调节豆科植物盐胁迫的生理生态机制。 【方法】 采用砂培试验,以3个豌豆品种 (银豌1号、S5001-1和Ha) 为供试材料,设定三个盐分浓度(0、50、100 mmol/L),分别供应铵态氮和硝态氮4 mmol/L,每个品种均设六个处理。培养29天后对豌豆幼苗生物量、根系生长参数、根系呼吸及植株盐分离子含量进行测定。 【结果】 1) 三个盐分浓度相比,50 mmol/L NaCl处理下的3个豌豆品种幼苗的地上生物量和根系生长指标(根干重、根长和根表面积)显著高于0和100 mmol/L NaCl处理,且硝态氮处理显著高于铵态氮;2) 与无NaCl处理相比,3个豌豆品种植株含水量在100 mmol/L NaCl处理下明显降低,且硝态氮处理的显著低于铵态氮处理;3)豌豆根系呼吸速率均随着盐分浓度的增加和培养时间的延长总体呈降低趋势。3个豌豆品种根系呼吸速率对硝态氮和铵态氮的反应不同,相同盐分水平下,银豌1号铵态氮处理的高于硝态氮,Ha品种则相反,而S5001-1品种在两种氮源间差异不大。在50 mmol/L NaCl胁迫下,豌豆品种S5001-1与Ha硝态氮处理的根系呼吸累积量明显高于铵态氮,而银豌1号则相反;100 mmol/L NaCl胁迫下,豌豆品种Ha硝态氮处理的根系呼吸累积量显著高于铵态氮,其他两个品种在不同氮源处理间无差异。相同盐分胁迫水平下,银碗1号铵态氮处理的根系呼吸累积量明显高于品种S5001-1和Ha,而硝态氮处理下,品种Ha的根系呼吸累积量最高。4) 3个豌豆品种幼苗地上部Na+和Cl–含量均随盐浓度的增加而增加,而不同氮源对Na+在豌豆体内累积的影响因豌豆品种而异。 【结论】 在中度盐分胁迫下,施氮肥可缓解盐分胁迫对豌豆幼苗生长的影响,硝态氮缓解能力高于铵态氮,但在重度盐分胁迫下,盐胁迫是影响植物生长和离子吸收的主导因子,氮源调节作用变弱。尽管不同豌豆品种的根系呼吸对NH₄+-N与NO₃–-N的反应不同,但NO₃–-N缓解盐胁迫的效果总体上好于NH₄+-N。      

不同番茄品种镁吸收特性比较

【目的】 通过研究不同番茄品种对镁吸收的差异,为缺镁地区番茄镁高效品种筛选提供理论依据。 【方法】 以北方日光温室主栽的3个番茄品种中杂9号、改良毛粉、金棚朝冠为研究对象,将培育苗分别于15℃和30℃下,在镁浓度为0、0.6、1.2、1.8、2.4、3.0 mmol/L的营养液中吸收 24 h,通过养分吸收动力学方法确定吸收参数来比较不同番茄品种间的差异。同时将相同的3个番茄品种在不加镁 (0 mmol/L) 和中等镁 (1 mmol/L) 浓度条件下水培45 d,比较镁吸收量、镁流入速率及番茄对镁吸收利用的差异。 【结果】 养分动力学试验结果表明,15℃时番茄对镁的吸收速率高于30℃,两个温度条件下,3个番茄品种对镁的吸收速率均表现为改良毛粉 > 金棚朝冠 > 中杂9号。3个品种最大吸收速率 (I _max) 和亲和力系数 (K_m) 均有显著差异,I_max和K_m值均为改良毛粉 > 金棚朝冠 > 中杂9号。培养45 d的结果表明,在缺镁和中等镁浓度条件下,3个番茄品种镁吸收量、镁流入速率均有显著差异,其中改良毛粉镁吸收量显著低于金棚朝冠和中杂9号,金棚朝冠和中杂9号间差异未达显著水平。 【结论】 温度影响番茄对镁的吸收,但并未改变品种间的差异。低镁条件下,金棚朝冠和中杂9号对镁具有较大吸收潜力,改良毛粉的吸收潜力显著低于前两者。      

不同梨砧木对缺铁胁迫的生理响应差异研究

【目的】 旨在通过探究缺铁胁迫下不同梨砧木幼苗体内铁分配规律及有机酸种类和含量的差异,为培育铁高效利用梨砧木提供理论依据。 【方法】 以三种不同梨砧木,杜梨Ⅰ (湖北杜梨HB-Pyrus betulaefolia)、杜梨Ⅱ (郑州杜梨ZZ-Pyrus betulaefolia) 、山梨 (黑龙江山梨HS-Pyrus ussuriensis) 幼苗为试材,进行水培试验。以Hogland营养液为基础,在其他养分含量不变的情况下,设两个Fe水平1和40 μmol/L,分别代表缺铁胁迫和正常供铁。在砧木幼苗培养21天后,测定了幼苗活性铁和全铁元素含量、根系构型及各部位不同种类有机酸的含量。 【结果】 缺铁胁迫下,杜梨Ⅰ茎叶中活性铁/全铁比例是杜梨Ⅱ的2.80倍和2.94倍, 是山梨的3.29倍和2.05倍,其叶中的活性铁和全铁积累量分别达到15.71 mg/plant和78.82 mg/plant。缺铁胁迫下,杜梨Ⅱ和山梨的倒一叶叶绿素含量下降幅度显著高于杜梨Ⅰ。三种梨砧木幼苗体内柠檬酸含量最高,其次是苹果酸,这两种酸占有机酸总量的74.8%以上。与正常供铁相比,缺铁胁迫下山梨根和叶中苹果酸含量提高了4.70和1.69倍,分别达到0.96 mg/g和4.80 mg/g,显著高于杜梨Ⅰ和杜梨Ⅱ,而杜梨根和叶中的柠檬酸含量较高,尤其是杜梨Ⅰ品种,达到4.02 mg/g和11.98 mg/g。 【结论】 三种梨砧木对铁的吸收和运输存在较大差异。杜梨Ⅰ根系吸收能力较强,根和叶中活性铁含量及积累量均较高,因而耐缺铁。缺铁胁迫下,两种杜梨根系中主要合成柠檬酸而山梨主要合成苹果酸,可能是山梨对缺铁敏感的机制之一。      

富钾烤烟品种成熟期钾素代谢特征研究

【目的】 研究富钾烤烟品种成熟期钾素代谢特征,有助于了解烟草高效吸收钾的机理,为富钾烤烟基因型的筛选提供参考依据。 【方法】 选用富钾烤烟品种ND202和常规品种K326、NC89进行盆栽试验, 分析了不同烤烟品种生长过程中非根际和根际土壤速效钾含量的变化,成熟期根系生理特性差异,成熟期不同部位钾积累量、钾离子通道和转运体基因表达差异。 【结果】 富钾品种ND202成熟期叶片中的钾积累量极显著地高于K326和NC89,茎和根中的钾积累量品种间差异不显著,ND202全株钾积累量最高,达到10.18 g/株,分别比NC89和K326高109.90%和90.28%,差异达极显著水平。成熟期ND202的平均根鲜重和根体积显著高于K326,根系活力显著高于NC89。ND202根际土壤速效钾含量分别在团棵期极显著低于NC89,在旺长期极显著低于K326,在成熟期极显著低于2个品种,非根际土壤速效钾在成熟期极显著高于NC89和K326。成熟期内流型钾离子通道基因NKT1和NtKC1在不同品种不同部位的相对表达量不同,ND202上部叶中的NKT1表达量显著高于K326和NC89,根、上部叶和中部叶中NtKC1的相对表达量极显著高于NC89和K326,ND202的钾离子通道基因NtTPK1在根、中部叶中极显著高于NC89和K326,有利于钾离子的吸收;ND202下部叶中外流型钾离子通道基因NTORK1的相对表达量极显著低于NC89和K326,钾素外排较少有利于钾含量的提高;钾转运体基因NtHAK1和NtKT12在不同品种不同部位的相对表达量不同,ND202在根、上部叶和中部叶中NtHAK1的相对表达量,在根和上部叶中NtKT12的相对表达量均极显著地高于K326和NC89,有利于钾素运转和积累。 【结论】 富钾品种ND202具有成熟期根系较发达,根系吸收能力较强,钾离子通道和转运体基因相对表达量较高,叶片中钾积累量较大的特征。      

养殖废水灌溉下施用生物质炭和果胶对土壤养分和重金属迁移的影响

【目的】 养殖废水中含有丰富的养分,但也含有一定的重金属。本文研究了生物质炭和果胶对养殖废水灌溉下的土壤–植物系统养分和重金属迁移规律的影响,以利用养殖废水中的养分,并对其重金属进行调控。 【方法】 选取新乡市郊区农田土壤为供试土壤,采用根箱试验方法种植玉米。设置根箱土壤中添加1%的生物质炭和果胶,分别灌溉蒸馏水和养殖废水发酵产生的沼液。测定了土壤中养分和重金属的含量,探讨了其在土壤–植物系统的迁移规律。 【结果】 沼液灌溉的植株地上部生长与蒸馏水灌溉无显著差异。果胶相比于生物质炭可以促进植株生长。沼液灌溉时,果胶处理的根系和地上部生物量分别比对照增加了25.38%和31.21%。沼液灌溉普遍降低了根际和非根际土壤的pH,生物质炭处理和果胶处理与对照根际和非根际土壤的pH均无显著差异。沼液灌溉增加了非根际土壤的电导,生物质炭相比于果胶增加了土壤的电导。沼液灌溉增加了土壤全氮、有效磷、速效钾和有机质含量。果胶根际土壤的全磷、碱解氮、有效磷、有效Fe、有效Mn均高于生物质炭处理,生物质炭处理根际和非根际土壤的全钾和速效钾含量均高于果胶处理。沼液灌溉相比于蒸馏水灌溉,增加了植株根、茎中N含量和Ca含量。生物质炭处理植株根茎叶N含量、根茎P含量、茎K含量、根茎叶Ca含量、根茎Mg含量高于果胶处理,但果胶处理养分的转运系数较高。养殖废水灌溉增加了根际和非根际土壤中有效Cu和Zn尤其是Zn的含量。与对照相比,生物质炭降低了根际土壤Cu、Pb、Ni的含量,而果胶增加了它们的含量。沼液灌溉增加了植株根茎叶中Cu、Zn、Pb含量,果胶处理植株根系Cu、Zn、Pb、Cd、Ni含量最高,但向地上部转运较少。 【结论】 在北方碱性土壤灌溉养殖废水发酵产生的沼液时,施用生物质炭和果胶可以提高土壤肥力和植株养分含量,生物质炭通过减少土壤中有效态重金属含量以减少重金属在植物体内累积,果胶虽然增加土壤有效态重金属含量,但可以降低其向地上部的转运,避免了重金属在植物体内的累积。      

不同氮肥水平下玉米与龙葵竞争吸收镉的差异性研究

【目的】 研究不同氮肥用量处理对玉米镉 (Cd) 积累的影响及其生理响应机制,为今后利用玉米–龙葵间作模式进行植物修复时合理使用氮肥、减少修复成本及环境污染奠定基础。 【方法】 以Cd超积累植物龙葵 (Solanum nigrum L.) 与玉米为供试材料,取Cd污染浓度为2.79 mg/kg的供试土壤,采用温室盆栽试验,设置玉米单作及玉米、龙葵竞争模式下3个不同氮肥用量处理,分别为不施肥、N 0.1 g/kg、N 0.2 g/kg,研究施氮量对玉米、龙葵的生长以及各器官吸收积累Cd的影响。 【结果】 施用氮肥能提高玉米和龙葵各器官的生物量,且随着施氮量的增加龙葵和玉米的生物量均显著性增加,高施氮量处理下龙葵根、茎、叶、籽粒生物量增量最大,分别增加了47.2%、51.0%、25.3%、63.2%;玉米根、茎、叶、籽粒生物量分别增加了35.5%、17.0%、76.2%、112%。不同氮肥用量处理下,龙葵各器官中Cd含量显著性增加,同时与其竞争的玉米各器官Cd含量显著性下降。玉米与龙葵竞争模式下高施氮量处理的龙葵根、茎、叶、籽粒中Cd含量分别增加了23.2%、41.2%、12.3%、45.3%;玉米根、茎、叶、籽粒中Cd含量分别下降了49.2%、38.0%、42.8%、19.5%。高施氮量处理下,龙葵各器官Cd累积量显著性增加,根、茎、叶、籽粒中Cd累积量分别增加85.6%、88.4%、131%、159%;同时玉米各器官Cd累积量显著性降低,茎、叶、籽粒中Cd累积量分别下降12.2%、34.8%、79.5%。高施氮量处理下,玉米与龙葵竞争模式下龙葵富集系数增加113%,转运系数增加15.1%;玉米的富集系数降低25.7%,转运系数降低15.2%。玉米与龙葵竞争模式下,随着施氮量的增加,龙葵对Cd的吸收转运能力增强,玉米对Cd的吸收转运能力受到抑制。因此,Cd污染土壤中,通过玉米–龙葵间作处理并适当提高施氮量,能够促进龙葵的生长和地上部Cd的积累能力。这一研究结果旨在为修复污染土壤,提高修复效率以及保证农产品质量安全提供理论依据。 【结论】 玉米与龙葵竞争模式下,0.2 g/kg的施氮量能够促进龙葵对Cd的吸收转运,降低Cd在玉米各器官的累积,并提高Cd污染土壤的修复效率,达到边生产边修复的目的。      

Genotypic Difference in Arsenic and Cadmium Accumulation by Rice Seedlings Grown in Hydroponics

Genotypic differences in arsenic (As) and cadmium (Cd) uptake and their translocation within rice seedlings grown in solution culture were investigated. Arsenic uptake and its translocation differed significantly between eight cultivars. The largest shoot and root As concentrations were found in cultivar ‘TN1’ and ‘ZYQ8’, while cultivar ‘JX-17’ had the lowest As concentration. Arsenic concentration in shoot or root of ‘JX-17’ was about 50% of that in cultivar ‘ZYQ8’. Specific Arsenic uptake (SAU) was found significantly different between rice cultivars, which was about 2-fold higher of ‘ZYQ8’ than that of ‘JX-17’. The Cd accumulation also differed significantly between cultivars. Rice cultivar ‘JX-17’ had the highest ability in Cd uptake, but the lowest ability in Cd translocation from root to shoot. The transfer factor (TF) of Cd had an important effect on Cd accumulation by rice seedlings. Arsenic can competitively inhibit P uptake by rice seedlings, P concentrations in shoots, or roots treated with As were significantly lower than those without As addition. However, the concentrations of P and As were positively correlated within these genotypes. The Cd immobilization by cell wall was an important mechanism for Cd detoxification. The cell wall bound 21–44% of total Cd in shoots and 25–59% of total Cd in roots of these tested genotypes. The genotypic differences in As and Cd uptake and translocation within rice seedlings provide the possibility of selecting and breeding genotypes and /or cultivars with reduced levels of As and Cd in rice grains.     

低钾胁迫下外源生长素对烟草根系生长及钾吸收的影响

【目的】探明生长素参与低钾胁迫下植株根系的生长发育及吸钾机制,同时为提高植物体内钾素水平提供理论依据。【方法】采用室内水培法,以模式植物烟草为试验材料,通过设置2个钾浓度(5、0.15 mmol/L)和5个外源生长素(3–吲哚乙酸)浓度(0、5、10、20、40μmol/L),对植物根系生理特征、内源生长素浓度、钾素累积及钾吸收动力学和相关钾离子通道基因转录表达进行比较研究。【结果】1)与正常钾水平相比,在低钾胁迫条件下,植株地上部干重显著降低15.6%;根系扫描8项指标中,除根平均直径外,其余7项指标值均显著降低;ATPase活性显著降低43.3%;主根尖、侧根尖及叶片内源生长素浓度显著升高;钾吸收动力学参数Vmax、Km值分别显著降低了89.2%、99.6%;植株根系、叶片钾浓度分别显著降低了93.0%、62.2%;根系中内流型钾离子通道基因Ntkc1的表达量显著降低56%。2)添加外源生长素后,正常供钾植株的根系干物质重、根系活力、主根尖及侧根尖内源生长素浓度有增加的趋势,Vmax值和内流型钾离子通道基因NKT2、NtKC1的表达量明显增加;低钾条件下,植株表现出和正常供钾相似的规律,除此之外,低钾植株的根系生长得到明显改善,ATPase活性和地上地下部钾素浓度明显增加,外流型钾离子通道基因Ntork1的表达量明显降低。3)当添加生长素浓度为10μmol/L时,与未添加生长素相比,正常供钾植株的地上地下部干重显著增加了6.05%、8.54%;根体积及根系交叠数显著增加16.5%、23.2%;根系活力显著增加了298%;Vmax值显著增加了118%;低钾植株地上地下部干重与不添加相比显著提高了5.61%、28.6%;根系活力达到113μg/(g·h), FW,为无添加生长素时的3.3倍;根系ATPase活性相对增加了87.5%;根系钾浓度显著增加250%;钾离子通道基因NKT2在根系中表达量显著增加了7.04倍,Ntork1在根系及叶片中表达量显著降低了49.5%、72.5%。【结论】低钾胁迫影响烟草根系生长及植株对钾素的吸收累积,添加适当浓度外源生长素可改善植株根系生长发育状况,增加内流型钾离子通道基因NKT2、NtKC1的表达量,降低外流型钾离子通道基因Ntork1的表达量,且提高植株钾吸收动力学参数Vmax值、降低Km值,从而提高了植株对钾离子的吸收能力与亲和力,进而增加植株钾素浓度。     

施氮提高矿山生态型水蓼富集土壤磷能力研究

【目的】 适宜施氮可促进植物对磷的积累。本文探讨了施氮对磷富集植物磷积累能力的促进作用,为有效利用植物修复土壤磷过剩、减少磷的面源污染提供依据。 【方法】 以磷富集植物矿山生态型水蓼（Polygonum hydropiper）为研究对象,非矿山生态型水蓼为对照,进行了土培盆栽试验。供试土壤为灰潮土,每盆（6 L）装土6 kg,基施800 mg/kg磷,陈化4周后分别施入处理的施氮量（0、25、50、100、200 mg/kg土）,陈化后土壤有效磷为457 mg/kg。取2.5 kg土装入直径15 cm、高7.5 cm的尼龙纱网根袋（400目,孔径约38 μm）中,置于盆中央,其余3.5 kg土装入盆中。选取三叶一心的水蓼幼苗移栽至根袋中,每盆种2株,按田间持水量的70%确定灌水量,移栽10周后收获,调查水蓼生物量、分析植株磷含量。去掉表层2 cm土壤,采集根袋内、外土壤作根际、非根际土,用于测定土壤有效磷含量。 【结果】 1) 供试施氮量范围内,矿山生态型水蓼地上部生物量、磷含量、磷积累量均在100 mg/kg土施氮量下达到最大,为不施氮处理的4.57、1.33、6.10倍,地上部磷积累量为228 mg/株;矿山生态型地上部磷含量和磷积累量在50、100、200 mg/kg土施氮量下均显著高于非矿山生态型,分别为非矿山生态型的1.14、1.08、1.03倍和1.25、1.11、1.09倍。2) 随施氮量的增加,矿山生态型地下部生物量、磷含量、磷积累量均逐渐增加,但均低于非矿山生态型,地下部磷积累量仅为非矿山生态型的39.5%～84.2%。3) 施氮处理条件下,矿山生态型磷富集系数及转运系数均大于1,在100 mg/kg土施氮量下达最大值,分别为12.5和1.33,明显高于相同施氮处理下非矿山生态型,为非矿山生态型的1.09、1.53倍,这表明矿山型水蓼向上运转磷的能力更强。4) 施氮增加了矿山生态型水蓼根际土壤有效磷含量,在施氮量为50、100、200 mg/kg土 时增长最为明显,且明显高于非根际土壤,更有利于植株对磷的吸收积累。 【结论】 高磷条件下,施氮提高了根际土壤中的有效磷含量,增加了矿山生态型水蓼地上部积累磷的能力,100 mg/kg土施氮量为盆栽试验适宜用量,实际应用中的用量还需进一步试验。