干旱胁迫对不同基因型啤酒大麦品种(系)生长发育的影响

以抗旱基因型品种(系)甘啤5号、甘啤7号和9810-49及敏感基因型品种(系)甘啤4号、甘啤6号和9821-118为供试材料,采用裂区设计,在抗旱棚进行正常灌水(I)和干旱胁迫(D)盆栽试验。结果表明,干旱胁迫后,不同基因型啤酒大麦品种的单株分蘖数和成穗数、株高、穗长、穗粒数、千粒重、生物产量等指标均比灌水处理显著降低,降低幅度品种间差异明显,这主要由品种自身特性决定,与啤酒大麦的抗旱性没有显著相关关系。叶面积、叶片含水量、根体积和根干重也显著降低。抗旱品种叶面积较小,叶片含水量较高,根体积和根干重较大,干旱胁迫后下降幅度较小,与啤酒大麦的抗旱性有比较明显的相关关系,可作为啤酒大麦抗旱性评价的主要形态指标。     

土壤干旱对冬小麦幼苗根系生长及生理特性的影响

盆栽试验研究了土壤干旱对冬小麦幼苗根系生长及生理特性的影响。结果表明,随干旱胁迫的加剧,幼苗总根数、根系总长、根系体积、根系干重、根水势、根相对含水率、根系脱水速率和根系活力均降低,根冠比、饱和亏、可溶性糖含量、脯氨酸含量、质膜透性、MDA含量以及SOD、POD活性均呈增加趋势。表明干旱胁迫下冬小麦幼苗可通过改变生物量分配策略而提高根比重,并通过改变根系内部的生理变化以提高其抗旱性。     

不同根型水稻的根系可塑性比较研究

为探究不同根型水稻对缺磷和干旱的响应情况,本研究筛选了不同根型的10个典型水稻品种作为试验对象,在水培条件下对其进行低磷和渗透胁迫处理1个月,研究水稻根系的可塑性。结果表明,不同根型水稻对低磷胁迫的响应差异显著,低磷胁迫会特异性地促进深根品种根系的伸长,平均比浅根品种伸长48.78%,同时显著抑制浅根品种根数目的增加,平均比深根品种根数减少24.90%。渗透胁迫对地上部分的抑制作用大于对地下部分的作用,分别减少地上干重和地下干重37.51%和5.73%。水稻对低磷和渗透2种非生物胁迫的响应方式不同,两者交互作用会加剧抑制植株生长。与2种处理叠加相比,低磷胁迫分别增加地上干重、地下干重和最大根长53.31%、54.05%和36.36%,减少根数9.05%;渗透胁迫分别增加地上干重、地下干重、最大根长和根数136.33%、49.19%、5.37%和32.91%。与对照相比,经3种处理的根冠比均显著上升,分别增加57.30%、142.70%、141.01%,但不同根型品种受相同程度胁迫后均倾向于保持近似的根冠比。本研究首次发现深根型水稻品种在低磷环境下特异性伸长根系这一特性,为水稻的营养高效和节水抗旱的研究和育种提供了理论依据。     

自然低温下白菜型冬油菜内源激素和总多酚含量的变化

为揭示西北寒旱区白菜型冬油菜内源激素和总多酚含量与其抗寒特性的关系,以强抗寒冬油菜品种陇油7号和弱抗寒品种天油4号为试验材料,在田间自然低温条件下,分别取植株的叶片和根系,测定分析内源激素脱落酸(ABA)、生长素(IAA)、赤霉素(GA₃)、玉米素核苷(ZR)和总多酚含量的变化。结果表明,冬前和越冬期,间随着气温的降低,2个白菜型冬油菜品种从苗期到越冬期,叶片和根中IAA含量和(IAA+ZR+GA₃)/ABA值、叶片中ZR和ABA含量、根中GA₃含量和IAA/ZR值均呈先升高后降低的趋势;而叶片中GA₃含量和根中ZR含量在陇油7号中均呈下降趋势,在天油4号中均呈先升高后降低的趋势。随着气温持续降低,陇油7号根中ABA含量呈升高的趋势,在天油4号根中则呈先升高后降低的趋势;2个白菜型冬油菜品种叶片中以及陇油7号根中总多酚含量均呈先升高后降低再升高的趋势,天油4号根中总多酚含量呈先缓慢降低而后升高的趋势。相关性分析结果表明,越冬率与冬油菜叶片中IAA和ZR含量以(IAA+ZR+GA₃)/ABA的值呈负相关,而与其根中ABA和总多酚含量呈正相关。与强抗寒品种冬油菜陇油7号相比,在降温中后期(11月17日后,-4.75℃),弱抗寒品种冬油菜天油4号叶片中IAA、ZR和ABA含量、(IAA+ZR+GA₃)/ABA值和总多酚含量整体均较高,而其根中ABA和总多酚含量整体均较低,说明冬油菜越冬前地上部生长越旺盛,其抗寒性越差。综上所述,白菜型冬油菜根中内源激素ABA和总多酚含量对其抗寒性具有重要作用。本研究为白菜型冬油菜抗寒性受内源激素调控和总多酚影响提供了部分理论依据。     

侧柏种基盘苗和营养钵苗移栽后根系生长对不同水分亏缺的响应

苗期干旱胁迫是关系干旱区植被恢复成败的关键制约因子.采用侧柏种基盘育苗和营养钵育苗的方法培育侧柏幼苗,栽植在人工控制环境下,进行重度水分胁迫、轻度水分胁迫和充足水分供应3种水分处理实验,探讨不同类型苗木根系发育对水分亏缺的响应.结果表明：1）在不同水分亏缺条件下,侧柏种基盘苗主根长、根总长、根表面积等均大于营养钵苗,但其根尖数和一级侧根数量在水分供应充足时却小于营养钵苗;2）随着水分胁迫的加剧,种基盘苗主根长不断增加,而总根长则急剧降低;3）无论是种基盘苗还是营养钵苗,苗木的地径和根系生物量都有随水分亏缺程度增加而减小的趋势,但种基盘苗的根冠比却随着水分亏缺程度的加剧而增加;4）在水分胁迫条件下,种基盘育苗比营养钵育苗更能促进苗木的生长.     

氮磷养分胁迫下小麦幼苗期生物学响应研究

为了阐明小麦苗期耐低氮、低磷胁迫的生物学响应特征,以矮抗58品种为试验材料,采用水培试验法研究了小麦在不同营养环境中(全营养、低氮胁迫、低磷胁迫)的地上部生物学特性(地上部干重、株高、叶面积)、根系形态学特性(最大根长、总根数、根系总长度、根系干重和根冠比)和根系生理特性(根系活力、根系吸收面积),以及小麦苗期氮、磷素吸收与根系形态之间的关系。结果表明,在低氮和低磷胁迫下,小麦的株高、叶面积、茎叶干重、含氮量、根系干重、总根长、总根数及根冠比均明显降低,其中低磷胁迫下根系干重、总根长及根冠比的下降幅度大于低氮胁迫,低氮下最大根长的增加幅度较低磷增加7.3%;在低磷条件下小麦的含氮量下降了57.7%。低氮、低磷胁迫下小麦根系的总吸收面积、活性吸收面积及根系活力均明显降低;正常条件下的小麦氮、磷素吸收量与根系形态指标之间相关性较差,在低氮和低磷条件下小麦的氮、磷吸收量与根系干重、总根长、总吸收面积、活性吸收面积及根系活力呈极显著正相关。总之,该小麦品种根系对低磷环境反应较为敏感,而对低氮胁迫具有较好的适应性,小麦通过改变根系形态增加对低氮、磷胁迫的适应。     

水分胁迫条件下玉米毛状根再生植株耐旱性研究

以玉米毛状根再生植株为材料探讨其抗旱性，通过形态学指标：株高胁迫指数、干物质胁迫指数、根数、根长、根体积、根干质量、根的总吸收面积、根的活跃吸收面积及根冠比在水分胁迫下的变化的分析、灰色系统分析，表明根干质量、干物质胁迫系数、单株叶面积、根冠比、根体积与抗旱指数关系较密切。研究表明，毛状根再生植株由于强大的根系，即使在水分胁迫下仍能保持良好的根源水分信号，具有较强的抗旱能力。     

植物生长调节剂对干旱胁迫下大豆幼苗生长的影响

采用盆栽试验,研究了在模拟干旱胁迫下喷施植物生长调节剂对大豆幼苗生长发育和生理生化指标的影响。结果表明,植物生长调节剂可促进大豆幼苗茎叶生长和主根伸长,增加侧根数,加大根冠比,提高叶绿素含量、脯氨酸含量和过氧化物酶(POD)活性,从而增强了植株的抗旱能力。喷施宝、云大120、地中宝、福施壮4种植物生长调节剂对不同大豆品种幼苗生长的影响基本一致,以喷施宝的效果最好,其次为云大120。     

六倍体小黑麦萌发期抗旱性分析

利用20%PEG-6000(-0.975 MPa)为渗透介质室内模拟干旱,分析六倍体小黑麦萌发期发芽率、发芽势、胚芽鞘长、根长、根数的变化,采用模糊隶属函数与抗旱系数相结合的方法对品种萌发期的抗旱性进行综合分析,并利用灰色关联分析法分析各个形态指标与抗旱性的关系,结果表明:干旱胁迫下,小黑麦各品种的发芽率、发芽势、胚芽鞘长、根长都比对照不同程度地降低或缩短,不同品种之间的差异达显著或极显著水平,但根数却增减不一,表明根数对水分胁迫的反应方向不一致;品种"Tornado"(S9)萌发期综合抗旱性强,为小麦抗旱育种提供了种质资源;发芽率与六倍体小黑麦萌发期抗旱性的关联度最大,可作为形态指标加以利用。     

氮肥缓解苗期干旱对小麦根系形态建成及生理特性的影响

为揭示氮肥缓解苗期干旱对小麦根系生长的影响,以高产高蛋白品种Spitfire(S)和抗旱品种Drysdale(D)为材料,采用沙培方式研究了不同氮素处理(180和22.5 kg·hm^-2)和水分处理(干旱和正常浇水)对苗期小麦根系形态建成和生理生长的影响。结果表明,苗期干旱下增施氮肥减小了2个品种小麦根系总根长、根系表面积、总根体积、根尖数和分枝数,显著增加了根系直径和根系活力,S品种根系干重减小7.0%,而D品种根系干重增加12.0%。施高氮还降低了干旱下2个品种小麦根系可溶性糖含量,并提高了游离氨基酸含量,且耐旱性品种D变化幅度较大,2个品种根系可溶性蛋白含量的变化均不明显。此外,增施氮肥能促进根系对氮素的吸收,提高根系硝酸还原酶(NR)活性和含氮量。综上,在苗期干旱下增施氮肥能够促进小麦根系生长,提高根系活力和NR活性,以增强根系对氮素的吸收同化能力,促进氮代谢水平,从而提高小麦的抗旱性,但不同耐旱品种对干旱下增施氮肥的响应程度存在差异。本研究结果为通过增施氮肥有效缓解干旱进而提高小麦产量提供了理论依据。     

增加烟草一级和二级侧根是抵御干旱的生理机制

【目的】 挖掘植物自身的抗旱能力是提高农业水分利用效率的有效措施。本研究通过比较水分胁迫处理下 5 个烤烟品种苗期根系发生和伸长以及叶片光合特性的变化,探讨烤烟抗旱能力差异的生理机制,为烟草生产的可持续发展提供理论依据。 【方法】 采用水培试验,设置对照和水分胁迫处理 (添加 2.5% PEG 处理来模拟中度干旱),研究 5 个烤烟品种苗期的地上部和根系的生物量、一级和二级侧根的发生和伸长,利用 Li-Cor 6400 光合测定系统测定叶片的光合速率和气孔导度等参数,利用 FLIR 手持式红外热成像仪测定新展开叶的叶片温度,分析烟草抗旱能力差异明显的生理机制。 【结果】 水分胁迫条件下 5 个烤烟品种的生长差异明显。与对照处理相比,水分胁迫对大平板和农大 202 的生长影响不明显,但柳叶尖、金星 6007 和中烟 100 的地上部和根系生物量显著被抑制,降幅范围在 66%～83%,达到差异极显著水平。水分胁迫抑制 5 个烤烟品种一级和二级侧根的伸长,但大平板和农大 202 的一级侧根数目和二级侧根密度显著增加,最终导致根系生物量没有下降;另外 3 个烟草品种柳叶尖、金星 6007 和中烟 100 的侧根发生增加趋势不明显。水分胁迫处理下抗旱能力强的大平板和农大 202 地上部生物量和叶片温度变化不明显,而叶片的净光合速率显著下降,但其降幅显著低于 3 个抗旱能力弱的烤烟品种。与对照处理相比,抗旱能力弱的柳叶尖、金星 6007 和中烟 100 叶片的气孔导度和蒸腾速率显著下降,叶片温度上升 5～7℃。进一步的研究表明,PEG处理下耐旱能力强烤烟品种侧根数目的显著增加是地上部维持较强光合能力的主要原因。 【结论】 抗旱能力强的烟草品种苗期受到水分胁迫时其一级和二级侧根显著增加,进而能保持较高的光合特性。      

玉米杂交种苗期耐低氮指标的筛选与综合评价

为探明耐低氮玉米杂交种的苗期筛选鉴定方法,筛选出耐低氮能力强、可推广应用到生产上的玉米杂交种,本研究采用蛭石和珍珠岩盆栽、Hoagland营养液培养方式,以西南地区生产中应用的51个玉米杂交种为材料,对供试品种进行了2年的低氮胁迫苗期筛选试验。结果表明:低氮胁迫对各玉米品种苗期主要形态、生理指标均有显著影响,但影响的程度在指标间和品种间均有较大差异。根据相对值变异系数大小,筛选出叶面积、氮积累量、根冠比、地上部干重、根体积、根干重和单株干重7个指标作为耐低氮能力的评价指标。以7个指标归一化的变异系数为权重进行耐低氮能力模糊隶属函数综合评价,并与用全部指标(第1年为13个指标,第2年为25个指标)模糊隶属函数评价和主成分分析法评价的结果进行比较,7个指标评价结果与全部指标综合评价结果基本一致,得出的耐低氮能力强和弱的前10个品种的重合率分别达90%和80%,说明筛选指标的代表性和评价方法的可行性。本研究表明上述7个指标可以作为玉米苗期耐低氮能力评价指标,并筛选出‘正红311’、‘成单30’、‘黔北2号’等适宜于中国西南丘陵山区种植的耐低氮品种。     

PEG胁迫下旱地油菜绿肥苗期抗旱性筛选和评价

[目的]研究苗期抗旱能力突出的油菜绿肥种子萌发特性和生理特征,为筛选适宜于黄土高原旱作区种植的油菜绿肥品种提供可靠的方法及建议.[方法]采集了30份油菜绿肥品种进行室内发芽试验,设正常水分对照和以10％聚乙二醇(polyethylene?glycol?6000,PEG-6000)高渗溶液人工模拟的干旱胁迫处理.分析苗期...     

水稻近等基因导入系芽期抗旱性鉴定及抗旱指标筛选

为筛选水稻抗旱性鉴定指标并科学鉴定水稻抗旱性,本研究以蒸馏水为对照,采用质量体积比为5%、10%、15%、20% 的PEG-6000溶液处理6份川香29B近等基因导入系进行芽期抗旱鉴定,研究模拟干旱对水稻育种材料芽期种子萌发的影响,并探讨芽期抗旱性鉴定指标及筛选抗旱材料。结果表明,轻度水分胁迫对种子发芽抑制作用较小,部分材料表现出促进效应;重度水分胁迫对种子发芽抑制作用明显;对发芽势抑制作用强于发芽率,根长、根干重、剩余种子干重、根芽比在水分胁迫下表现出增长效应,水分胁迫对种子萌发过程中芽的抑制作用强于根,并阻碍了物质的转运利用。相关性分析表明,储藏物质转化率抗旱系数与发芽指数抗旱系数等8个指标呈显著或极显著相关,总体而言,芽长抗旱系数与其他指标抗旱系数相关性强于根长抗旱系数。应用隶属函数法进行抗旱性综合评价,5818(川香29B/ASOMINORI//29B///29B)、川香29B、5819(川香29B/ASOMINDRI//29B///29B)(分别记作C2、C6、C3)综合D值排前三名,综合评价抗旱性较强。在20% PEG-6000溶液处理下,将D值与各指标抗旱系数进行相关性分析,活力指数抗旱系数、根长抗旱系数、储藏物质转化率抗旱系数与D值相关系数分别为0.84、0.78、0.85。综上,储藏物质转化率抗旱系数、活力指数抗旱系数与多数指标抗旱系数显著相关,且与D值显著正相关,储藏物质转化率可作为芽期抗旱性鉴定一级指标,活力指数和D值可作为鉴定二级指标,应用于水稻材料、品种等于芽期进行快速、准确抗旱性鉴定。应用隶属函数法筛选得到抗旱性较强的材料为C2、C6、C3,可进一步应用于抗旱育种,以选育抗旱性品种,并进一步开展抗旱研究。     

氯化胆碱和海藻糖对油菜蕾薹期干旱胁迫的缓解效应研究和耐旱指标筛选

为研究氯化胆碱和海藻糖对油菜蕾薹期干旱胁迫的缓解效应,本试验以5个油菜栽培品种为研究对象,在蕾薹期设置干旱胁迫、干旱胁迫下添加氯化胆碱及干旱胁迫下添加海藻糖3个处理,通过考察15个耐旱指标,探究不同处理对油菜蕾薹期形态、生长发育和生理特性的影响,并对3种处理下的油菜耐旱性进行综合评价和耐旱指标筛选。结果表明,干旱胁迫导致油菜株高、茎粗、总鲜重、地上部鲜重、超氧化物歧化酶(SOD)活性显著下降,可溶性蛋白、脯氨酸、丙二醛(MDA)含量极显著上升。添加氯化胆碱后,可溶性蛋白含量显著下降(34.96%);添加海藻糖处理后,SOD、过氧化物酶(POD)活性极显著升高(77.22%和183.93%),MDA和可溶性蛋白含量均极显著降低(64.68%和27.68%)。耐旱性效应综合评价表明,干旱胁迫下,淮油18号耐旱性最强(D=0.706),南农油3号耐旱性中等(D=0.476),秦优33、秦油10号和美国油王999耐旱性最差(D=0.364~0.404)。添加氯化胆碱(D值平均提高40.00%)较海藻糖(D值平均提高13.95%)起到更好的抵御干旱逆境的作用。本研究筛选出的根长、茎粗、总鲜重、根鲜重、地上部干重和总干重等指标,可作为油菜抗旱特性快速鉴定的指标(R²=0.992)。综上所述,外源氯化胆碱对干旱胁迫下蕾薹期油菜有更好的缓解作用,这为油菜的耐旱栽培提供了理论依据。     

不同烤烟品种幼苗形态结构及光合参数对 干旱胁迫响应机制的差异

为了比较不同烤烟品种的苗期耐旱性差异,选用河南烟区主栽烤烟品种‘豫烟6号’、‘豫烟10号’、‘豫烟12号’和‘中烟100’为供试材料,利用浓度为15%的聚乙二醇(PEG-6000)模拟中度干旱环境,研究不同烤烟品种幼苗生物量、根系形态、叶片气孔特征、叶绿体超微结构和光合参数等指标对干旱胁迫响应机制的差异。结果表明:(1)干旱刺激了幼苗根系生长,抑制了地上种幼苗根冠比均显著提高;‘豫烟6号’和‘豫烟12号’幼苗根系生物量、总根长、根系表面积和根系体积均显著增加,但根系平均直径与对照无显著性差异;而‘豫烟10号’和‘中烟100’根系形态指标增加幅度较小,仅有‘豫烟10号’根系表面积显著增加,而根系平均直径均显著下降。(2)干旱引起‘中烟100’叶片气孔总面积比对照显著增加,‘豫烟12号’仅有气孔长度比其对照增加显著。(3)干旱处理后,‘豫烟6号’和‘豫烟12号’叶绿体整体结构变化不大,而‘豫烟10号’和‘中烟100’中叶肉细胞叶绿体被膜分解,与细胞壁分离;其中‘中烟100’叶绿体平均长度、长宽比和面积均显著降低。(4)与对照相比,干旱组叶片光合作用被抑制,其中‘豫烟10号’和‘中烟100’叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)均显著下降,而胞间CO2浓度(Ci)显著上升,说明干旱胁迫下烤烟光合速率下降是非气孔因素所致。(5)干旱胁迫后‘豫烟6号’和‘豫烟12号’叶片叶绿素总量显著增加,而‘豫烟10号’和‘中烟100’却呈下降趋势。结果表明,‘豫烟6号’和‘豫烟12号’是耐旱型品种,而‘豫烟10号’和‘中烟100’抗旱性较差,抗旱能力排序为‘豫烟6号’‘豫烟12号’‘豫烟10号’‘中烟100’。     

玉米苗期根系对氮胁迫反应的配合力分析

研究利用7个玉米自交系,采用NC-Ⅱ设计,分析了玉米苗期根系性状对氮胁迫反应的配合力及遗传参数变化。结果表明,在2个氮水平下,玉米苗期根系性状的一般配合力、特殊配合力都存在显著的基因型差异,而且不同的基因型在氮胁迫下的反应也不尽相同。高氮下,根系性状除轴根长以外均以非加性遗传为主;氮胁迫下,除轴根数以外的根系性状以加性遗传为主。2个氮水平下,根干重、总根长和侧根长的广义遗传力均较高;与高氮处理相比,在低氮胁迫下,根系性状的广义遗传力表现为下降趋势,根干重、总根长和侧根长的狭义遗传力有上升的趋势。     

Effects of drought stress on the seedling growth,development, and metabolic activity in different cultivars of canola

ABSTRACT

The comparative effects of drought stress on seed performance, growth parameters, free proline content, lipid peroxidation, and several antioxidative enzymes activities were studied in both cultivars of Brassica napus L. Drought stress increased mean germination rate and mean of day germination in both cultivars, and its effect was more pronounced in RGS003. The length and dry weight of root increased significantly in both cultivars under drought. RGS003 was more tolerant and obtained more biomass under drought than that of Sarigol. Proline content and pyrroline-5-carboxylate synthetase expression increased in Sarigol under drought. Measurement of malondialdehyde content in seedlings showed that lipid peroxidation was lower in RGS003 than in Sarigol. Antioxidant enzyme activities showed different trends in the two cultivars under drought stress but were higher in RGS003 than in Sarigol. These results suggest that RGS003 is better protected against drought-induced oxidative damage. Lipoxygenase activity only induced under water deficit condition in RGS003. Changes of respiratory enzymes activities of RGS003 subjected to drought stress showed a pattern different with Sarigol. Drought stress induced aconitase activity in RGS003, but it reduced fumarase and succinate dehydrogenase activity in Sarigol. This study showed that RGS003 exhibits a better protection mechanism against oxidative damage and RGS003 is more drought-tolerant than Sarigol possibly by maintaining and/or increasing growth parameters, antioxidant enzyme activities, and respiratory enzymes activities.