不同水分条件下不同抗旱性苦荞根系生长规律研究

为了探明不同抗旱性苦荞根系形态和生理特性与抗旱性的关系,为干旱胁迫下苦荞高产优质栽培管理及抗旱品种的筛选提供理论依据,采用人工控水的方法,研究并分析了正常供水、重度干旱条件下不同抗旱性苦荞品种迪庆苦荞（耐旱）、黑丰1号（旱敏感）根系生长形态和生理指标变化。结果表明,干旱胁迫显著增加了苦荞根冠比、根系丙二醛（MDA）和脯氨酸（Pro）含量,而最大根长、根体积、根表面积显著降低。随着生育期推进,各处理苦荞最大根长、根体积、根表面积、MDA含量等指标均呈现逐渐增加趋势,根冠比、Pro含量呈现先增后减趋势。品种之间方差分析结果表明,重度干旱胁迫条件下,各测定时期迪庆苦荞的根冠比、最大根长、根体积、根表面积、根系Pro含量均显著高于黑丰1号,MDA含量则显著低于黑丰1号。回归分析表明,不同处理苦荞根表面积、最大根长等指标在测定时期内随时间变化的数学模型均符合指数函数,根体积、MDA含量等指标均符合一元二次方程的规律。干旱胁迫下苦荞根系与地上部分的生长均受到抑制,且表现为对地上部的影响大于对根系;与黑丰1号相比,迪庆苦荞耐旱性更强。     

谷子苗期对不同程度干旱胁迫的响应及抗旱性评价

以6份谷子材料为研究对象,研究了不同程度干旱胁迫（设水分充足、中度干旱、重度干旱3个处理）对谷子苗期生长及根系形态特征的影响,并进行了抗旱性鉴定。结果表明,谷子在水分充足条件下生长最好,随着干旱胁迫的加强,谷子的株高、顶三叶叶面积、根长、根表面积、根体积、根尖数均呈下降趋势。山西2010在中度干旱和重度干旱胁迫下根冠比增加的幅度均最大,分别为15.95%和25.36%,抗旱性较好。     

盐胁迫对水稻根系相关性状及产量的影响

以寒地粳稻牡丹江30（MDJ30）与龙稻5（LD5）为材料,分析不同浓度盐胁迫处理对水稻根系形态特征、根系活力、根干重、根冠比及产量的影响。结果表明:与对照相比,盐胁迫下根长、根表面积、根体积、根系活力、根干重均显著下降,且随盐浓度增加下降幅度不断增大。相同盐胁迫处理,耐盐品种LD5的相对根长、相对根表面积、相对根体积、相对根系活力、相对根干重均大于盐敏感品种MDJ30。与对照相比,盐胁迫下根冠比不断下降,且灌浆期S4处理的根冠比显著下降。盐胁迫下,两品种产量均下降,相同盐胁迫下,两品种产量差异显著。相关分析结果表明,各生育时期的根系相关性状与产量均呈极显著正相关,盐胁迫下根系生长受抑制不利于产量的形成。     

辽宁苗期玉米根叶对水分胁迫的响应

为了提炼辽宁春玉米苗期干旱胁迫影响的定量化评价指标,以‘丹玉39’为试验材料,采用盆栽称重控水法,对不同水平土壤含水量对春玉米苗期根叶生长的影响进行研究。结果表明：正常（75%）和偏湿（85%）水分条件下玉米具有较高的株高,茎粗和叶面积。干旱胁迫下,玉米生长发育受到抑制,株高降低、茎粗变细、根系和地上部的生物量降低,叶片光合面积减小,根冠比增大。但一定程度的干旱（55%）有利于根系下扎,增大根冠比。干旱胁迫对玉米的株高和根系的生长发育有较大的影响,地上生物量受干旱胁迫影响大于根系。     

磷素对小豆幼苗生长发育的影响

以12个小豆品种为试验材料,在防雨棚中对播种6d后的幼苗进行水培试验,测定正常供磷和无磷营养液处理的小豆苗期农艺性状和生理指标。结果表明,缺磷处理显著降低了各小豆品种的株高、茎粗、叶面积,而根长增加,根冠比增大;降低了叶绿素含量、最大荧光(Fm)、原初光能转化效率(Fv/Fm);使叶绿素初始荧光(Fo)、MDA含量、SOD活性、POD活性升高;根、茎、叶的磷含量下降,叶片中磷含量最高。缺磷处理对小豆苗期各农艺性状均有不利影响,根冠比、叶面积受磷影响较大,适合作为小豆品种耐低磷筛选指标。从耐低磷综合指数看出,耐低磷能力强的品种依次为B1789晋红小豆1号京农2号,而晋红小豆5号为磷敏感品种;各生理指标均表现为耐低磷性强的品种变化幅度小,耐低磷性弱的品种变化幅度较大;缺磷处理降低了小豆根、茎、叶的磷含量。     

玉米幼苗响应低铁胁迫的根系形态与干物质积累特征

揭示不同品种玉米幼苗根系形态与物质积累对低铁（Fe）胁迫的响应,为玉米Fe营养研究提供理论依据。采用营养液培养的方法,研究32个玉米品种在正常Fe（100μmol/L）和低Fe（10μmol/L）条件下根系形态、物质积累特性和Fe吸收的变化。结果表明,低Fe胁迫下,32个玉米品种的幼苗根系干重、地上部干重、单株干重、总根长、叶绿素含量、叶面积、根表面积、根体积、根长、株高、根尖数、可见叶、展叶、茎粗、单株Fe积累量、Fe吸收效率和叶片活性Fe含量均显著降低,根平均直径、根冠比和Fe生理效率显著增加,但品种间存在差异。通过低Fe效应值及2个Fe水平的聚类分析发现,同一Fe水平下,玉米幼苗各性状的综合表现存在品种差异,根据2个Fe水平综合表现筛选得到3个Fe高效品种正红2号、汉单999与荃玉9号和3个Fe低效品种川单455、川单189与成单30。低Fe胁迫下,Fe高效品种单株干物重、单株Fe积累量和Fe吸收效率的降幅与根冠比的增幅均低于Fe低效品种,而Fe生理效率的增幅高于Fe低效品种。综合分析表明,Fe高效品种对低Fe胁迫具有更强的适应性,且提高Fe生理效率是玉米幼苗适应低Fe胁迫的重要生理机制。     

类芦根系对不同强度干旱胁迫的形态学响应

为了探讨类芦根系对干旱胁迫逆境的响应规律,为其在水土流失区推广和应用提供科学理论依据,以水土保持先锋植物类芦为研究对象,通过4个不同干旱强度胁迫的盆栽试验,测定不同干旱处理对类芦根系生物量和根系形态指标。结果表明：不同干旱强度胁迫处理,类芦根系总长度、表面积、平均直径、根系生物量的差异明显,而根体积差异较小。在不同程度干旱胁迫下,根体积、根平均直径随着干旱胁迫程度增加逐渐减小,且均比充足供水的小;而类芦根系总长度、根表面积、根系生物量、根冠比均比充足供水的大,中度干旱胁迫条件下（田间持水量40%±5%）,类芦的根系长度、根表面积、根系生物量、地上部生物量、根冠比均为最大。类芦具有庞大的根系,抗旱和耐旱能力强;类芦根系增强延伸能力、扩大与土壤接触面积是对干旱逆境的形态学响应机制之一。     

东北春大豆抗旱品种根系特征的研究

为了开展大豆抗旱育种,进行现有大豆种植区域布局,针对黑龙江省大豆现实生产缺少抗旱品种、产量低及大豆品种抗旱类型不明确等突出问题,本研究选用以黑龙江省不同类型春大豆40份为材料,利用溶液聚乙二醇(PEG-6000)进行芽期抗旱鉴定和苗期抗旱鉴定,对筛选出的抗旱品种进行干旱胁迫,对抗旱品种苗期根系总长度、根表面积、根体积、根冠比等指标进行研究,结果表明：芽期抗旱鉴定,绥字号、黑农号、合丰号及小粒型大豆品种抗旱性强较多,耐和较耐旱型品种为绥农22、合丰48、绥农30、尨小粒2号、黑河52、绥农28、垦豆26、黑农65、龙小粒1号、垦丰17、垦豆25、绥农10、抗线12、黑农61、黑农64、龙豆2号；苗期抗旱鉴定,合丰号、绥农号及黑农号品种较多,合丰50、黑农60、绥农28、合丰48、合丰51、黑农61、龙小粒豆2号、黑河51、黑河50、合丰56、黑农65、黑农64,结合春大豆芽期和苗期抗旱鉴定结果共筛出抗旱品种合丰48,绥农28、龙小粒2号,黑农65,黑农61,黑农64；随着抗旱胁迫增强,品种总根长、根总面积、根体积、及根冠比总体表现增加趋势,特别是从中度干旱到严重干旱时增加幅度最大,合丰48号表现最强,其次,黑农61和64、绥农28。     

低氮胁迫下氮高效茄子品种筛选

探讨茄子不同品种耐低氮能力的差异,为耐低氮茄子品种的筛选及遗传改良提供理论依据。笔者在正常供氮和低氮胁迫条件下,研究了4个茄子品种的茎粗、叶面积、株高、干重和根冠比等生长指标以及氮素吸收效率的变化。结果显示：与正常供氮相比,低氮胁迫条件下,供试品种的茎粗、叶面积、株高、干重、根冠比和氮素吸收效率大多呈下降趋势,但不同品种下降幅度存在明显差异。低氮胁迫条件下,‘快圆茄’的株高、叶面积、地上部干重和氮素吸收效率减少的幅度均最低,‘改良二苠茄’的茎粗、根冠比和地下部干重相对指数最大,‘超紫亮光’的各项指标相对指数最小,‘黑茄王’各项指标的相对指数居中。‘快圆茄’和‘改良二苠茄’属于氮高效品种,而‘超紫亮光’的耐低氮能力最差。     

152份向日葵重组自交系苗期抗旱性的鉴定与评价

以152个油用向日葵重组自交系为试验材料,设置干旱胁迫和正常浇水2个处理进行温室盆栽试验,研究干旱胁迫对其苗期表型及生理生化特性的影响;利用抗旱系数、综合抗旱能力D值、相关性分析、线性回归分析和聚类分析方法进行计算分析,以筛选简便有效的向日葵苗期抗旱性鉴定指标和抗旱种质。结果表明,抗旱系数从高到低依次为根冠比、根表面积、根长、根体积、电导率、SPAD值、株高、叶片相对含水量和叶面积;线性回归分析及与综合抗旱能力D值的相关性分析均表明该9项指标与苗期抗旱系数均呈现显著关联,其中根长、根表面积与抗旱系数的相关性较显著。综合抗旱能力D值的聚类将供试自交系材料聚为4大类,包括强耐旱型2个、耐旱型2个、弱耐旱型83个和不耐旱型65个,其中149号和10号材料的综合抗旱能力D值显著大于其他材料,属于强耐旱型。     

甜菜种质资源苗期耐旱性综合评价

对336份甜菜种质资源苗期的15个表型和生理生化指标进行测定，并通过隶属函数、主成分分析、聚类分析和相关性分析方法对甜菜种质资源耐旱性进行综合评价。结果表明，干旱胁迫后叶干重、株高、根长、叶鲜重、根鲜重、根干重、叶片饱和鲜重和叶片相对含水量等指标均显著降低，根冠比、可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量等4个指标均显著高于对照。主成分分析将15个单一指标转化为6个综合指标，可代表原始数据信息的75.95%。聚类分析将336份甜菜种质资源分为5个类群，其中耐旱性强种质16份，耐旱性较强种质49份，耐旱性中等种质109份，耐旱性较弱种质79份，耐旱性弱种质83份。相关性分析结果显示，胚轴直径、株高、根长、叶鲜重、根鲜重、根干重、叶干重、叶片饱和鲜重、叶片相对含水量和根冠比与D值呈显著相关性。     

7个玉米品种萌发和幼苗抗旱性研究

用高渗溶液PEG6000模拟干旱胁迫，对7个玉米品种进行发芽和幼苗培养试验。结果表明，干旱胁迫下所有玉米品种的发芽率、苗干旱存活率、苗高、根长、根数、苗鲜重、根鲜重、根冠比、叶面积、叶片失水率等性状都比正常水分下有所下降，但品种间表现出较大差异。用灰色关联分析综合评价玉米品种的抗旱性，初步筛选出3个抗旱较强品种：豫玉28、中科4号、秀青73-1。     

品种和外植体对马铃薯脱毒试管苗生长的影响

采用二因素随机区组试验设计,通过测定苗鲜重、根鲜重、苗干重、根干重、叶片数、株高、茎粗、根长、根条数、节长、节数和叶面积等生长指标,研究了品种和外植体对马铃薯脱毒试管苗生物量,地上部和地下部的影响。研究结果表明:3个不同成熟期品种、3种不同外植体部位对马铃薯单株根鲜重、苗干重、根干重、株高、茎粗、节长和根冠比影响有显著性交互作用(p<0.05),说明不同品种和外植体对马铃薯脱毒试管苗生长发育有直接影响,其余性状受品种和外植体交互作用影响不显著;3个不同成熟期品种马铃薯的苗鲜重、根鲜重、苗干重、根干重、叶片数、茎粗、节长、节数、根冠比和根条数受品种影响显著(p<0.05),其余性状受品种影响不显著;3种不同外植体处理对马铃薯的根鲜重、苗干重、根干重、株高、茎粗、节数、叶面积和根冠比有显著性影响(p<0.05),其余性状受3种外植体的影响不显著。其中,以一个节段转接最有利于马铃薯脱毒试管苗的生长。     

玉米自交系幼苗生物量积累及根系形态对两种氮素水平的反应及聚类分析

为探讨低氮胁迫对玉米自交系幼苗生物量和根系形态的影响,以35份玉米自交系为材料,测定了两个氮素水平处理后14d玉米幼苗的单株干重、地上部干重、根干重、根冠比、总根长、根表面积、根体积、根平均直径、侧根数和初生根长。结果表明,低氮胁迫下玉米幼苗根干重、根冠比、根总表面积、根体积、侧根数、根平均直径和初生根长显著增加,地上部干重和单株干重显著减小,而总根长没有明显变化。通过主成分分析和聚类分析发现,同一氮素水平下,玉米幼苗各性状的综合表现存在基因型差异,且在正常氮素和低氮条件下均可以分为6组。低氮处理后,选取的9个自交系地上部氮素积累量均显著降低,PH4CV、B73和XY4的根系氮素积累量显著增加,其余6个自交系显著降低。此外,只有XY4的氮素吸收和利用效率均较高。综合分析表明,XY4是低氮高效型玉米自交系。     

苗期耐低氮基因型苦荞的筛选及其评价指标

土壤缺氮是造成我国黄土高原冷凉地区农业低产的主要原因。为了筛选耐低氮苦荞基因型及适宜鉴定指标,采用苗期水培方式,测定9个不同基因型苦荞在不同氮水平下的农艺性状、生理特性及植株氮素利用等指标,采用隶属函数法计算各指标耐低氮指数,通过主成分分析与聚类分析评价各基因型苦荞综合耐低氮能力。结果表明,低氮胁迫下,苦荞地上部生长受抑制程度大于根系,株高、茎粗、叶面积、地上部干重、根系体积、根系表面积及根系平均直径均呈下降趋势,主根长和根冠比呈上升趋势;根系活力、根系硝酸还原酶(NR)活性及可溶性蛋白含量有所下降,而根系超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)、可溶性糖及游离脯氨酸含量有所升高;叶片叶绿素含量、Fm和Fv/Fm降低,而Fo升高;植株全氮含量及氮积累量降低,而由于植株氮积累量降幅明显大于生物量降幅,导致氮利用效率显著升高。将25个单项指标转化为4个相互独立的综合指标(累计贡献率达87.44%),并将9个苦荞基因型划分为耐低氮型、中间型和不耐低氮型。为了预测苦荞基因型的耐低氮能力,将D值作因变量,各指标耐低氮指数作自变量进行逐步回归分析,建立最优回归方程,筛选出株高、茎粗、叶面积、根冠比、叶绿素含量、Fm、根系超氧化物歧化酶(SOD)活性及氮利用效率8项对苦荞耐低氮能力有显著影响的指标,并且9个苦荞基因型的苗期耐低氮能力预测值Y与D值显著相关(R2=0.998,P0.01),表明这8个指标可用于耐低氮苦荞基因型的快速鉴定。