连作条件下谷子叶片衰老与活性氧代谢研究

为研究不同连作年限下谷子功能叶片衰老和活性氧代谢特性,加深对谷子连作障碍的认识,以晋谷29号品种为材料,选取3个不同年限(2、3和4年)的连作方式,以轮作方式为对照,分析不同连作年限下,功能叶片叶绿素、可溶性蛋白含量、保护酶活性(SOD、POD、CAT)、膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)和氧自由基积累量等生理指标的变化。对比轮作与连作处理,结果表明:谷子开花后,其功能叶片的叶绿素、可溶性蛋白含量、CAT、SOD和POD活性均呈下降趋势,MDA和氧自由基积累量持续上升。其中:叶绿素和可溶性蛋白含量随着连作年限的增加显著下降(P0.05);CAT活性随着连作年限的增加而下降;SOD和POD活性在开花前中期随连作年限的增加呈显著降低趋势;MDA和氧自由基积累量上升,且连作高于轮作。相关性分析显示,花后功能期叶片SOD活性与产量呈正相关,POD活性、叶绿素含量、CAT活性和可溶性蛋白与产量呈显著或极显著正相关,氧自由基、MDA含量与产量呈显著负相关。连作影响谷子功能叶片代谢,增加连作年限,叶片功能期缩短,植株衰老加剧,最终导致谷子产量降低。     

不同品种谷子叶片衰老与活性氧代谢研究

【目的】揭示不同品种谷子叶片衰老及活性氧代谢的变化规律。【方法】以谷子品种‘05-61’和‘金谷3号’为材料,研究开花后至成熟期谷子叶片净光合速率(Pn)、叶绿素含量、酶促防御系统保护酶(SOD、CAT、POD)活性及MDA、H2O2和O2.-积累量的动态变化规律。【结果】2个参试品种各功能叶片的净光合速率(Pn)、叶绿素含量及SOD、CAT、POD活性均在开花14 d后逐渐下降,MDA、H2O2和O2.-含量随着叶片的衰老而升高;参试品种叶片衰老的总体变化趋势一致,但衰老进程存在显著差异;与‘金谷3号’相比,‘05-61’各功能叶片衰老过程中SOD、CAT、POD活性下降较慢,叶片功能期持续时间长,这在籽粒灌浆中后期表现尤为明显;‘05-61’籽粒产量显著高于‘金谷3号’。【结论】在谷子开花灌浆期间,有效控制或延缓开花叶片的衰老进程,维持叶片的生理功能,对籽粒产量的形成具有重要作用。     

轮作及连作条件下荞麦功能叶片衰老特性的比较

为了探明轮作及连作条件下荞麦功能叶片的衰老特性,揭示叶片衰老机制和产量形成的内部生理机制,在连续4a定位试验的基础上,测定轮作及连作条件下荞麦开花后主茎功能叶片叶绿素质量分数、可溶性蛋白质量分数、保护酶SOD活性和膜质过氧化产物MDA、氧自由基积累量等生理指标。结果表明:荞麦开花后,随着衰老进程的推移,功能叶片的叶绿素质量分数、可溶性蛋白质量分数、SOD活性均呈先升高后下降趋势,且轮作显著高于连作;MDA和氧自由基积累量持续上升,且轮作低于连作;轮作荞麦籽粒产量较连作高出32.89%。综合分析说明,连作会加速荞麦功能叶片的衰老进程,而轮作在一定程度上能延缓功能叶片的衰老,维持叶片生理功能,对籽粒产量形成具有重要作用,故在荞麦生产上要合理地轮作倒茬。     

连作荞麦叶片衰老与活性氧代谢研究

【目的】研究不同年限连作荞麦功能叶片衰老和活性氧代谢特性,探讨连作荞麦叶片衰老机理和产量形成的内部生理机制。【方法】以‘西农9920’苦荞品种为材料,在连续4年定位试验基础上,以轮作荞麦为对照,研究了不同连作年限荞麦功能叶片叶绿素、可溶性蛋白含量、SOD和POD活性及膜质过氧化产物丙二醛(MDA)、氧自由基含量等生理指标的变化,收获时测定不同连作年限和轮作荞麦的产量、千粒质量、株高和主茎节数,最后对荞麦生育后期功能叶片生理指标与产量的相关性进行了分析。【结果】荞麦开花后,随着生育进程的推移,功能叶片的叶绿素、可溶性蛋白含量、SOD活性均呈先上升后下降趋势,POD活性、MDA和氧自由基含量持续上升。随着连作年限的增加,荞麦开花后功能叶片叶绿素和可溶性蛋白含量明显下降;MDA和氧自由基含量上升,且连作高于轮作;SOD活性随着连作年限的增加呈现先升高再下降趋势;POD活性在开花前中期(开花后7~14d)随连作年限的增加呈显著降低趋势,而在生育后期(开花后21d之后)随连作年限的增加呈显著升高趋势。随着连作年限的增加,荞麦籽粒产量、株高、主茎节数均降低,且均低于轮作荞麦,但连作与轮作荞麦之间千粒质量差异不显著。相关分析表明,荞麦产量与花后功能叶片的可溶性蛋白含量呈极显著正相关,与叶绿素含量呈显著正相关,与POD活性、MDA以及氧自由基含量呈极显著或显著负相关。【结论】随着连作年限的增加,叶片功能期缩短,活性氧伤害程度加剧,籽粒产量降低。     

高温胁迫对不同衰老型小麦叶片中活性氧清除系统的影响

以衰老类型不同的两个小麦品种L14和935031为材料,研究了不同高温胁迫对小麦叶片中活性氧代谢的影响。结果表明:在轻度高温胁迫下,超氧化物歧化酶(SOD)活性增强,过氧化氢酶(CAT)活性稍微下降;在严重高温胁迫条件下,SOD活性最终表现出减弱的趋势,CAT活性则有所上升;高温胁迫促使抗坏血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)的含量减少。因此,高温胁迫导致活性氧清除能力的降低使叶片中活性氧大量产生,从而加剧了叶片细胞的膜脂过氧化程度,加快了叶片衰老的进程。早衰型的小麦L14叶片中活性氧代谢失调的程度比晚衰型的小麦935031更加严重,说明高温胁迫诱导的叶片衰老与活性氧清除系统的紊乱有一定的关系。     

不同基因型谷子叶片衰老的研究

以谷子品种‘05-61'和‘金谷3号'为材料,研究不同基因型谷子开花至成熟期叶片的叶绿素含量、酶促防御系统的保护酶SOD、CAT活性和MDA积累量的动态变化规律.结果表明,两个参试品种各功能叶片的叶绿素含量,SOD、CAT等保护性酶活性呈由高到低的变化趋势,MDA含量随着叶片的衰老而升高;与‘金谷3号'谷子相比,‘05-61'叶片防御活性氧毒害的保护酶活性高且下降缓慢,丙二醛含量低且增长缓慢,在籽粒灌浆中后期表现更为明显.研究认为,在旱作农业生产中,延缓叶片衰老,对促进糜子籽粒充实,提高谷子产量和品质具有重要作用.     

不同基因型绿豆叶片衰老与活性氧代谢研究

 【目的】研究不同基因型绿豆主茎节位各功能叶片衰老与活性氧代谢特性,探讨绿豆叶片衰老机理,揭示绿豆产量形成的内部生理机制,为绿豆高产育种与栽培提供理论依据。【方法】以夏播区高产绿豆品种(系)冀绿2号、安9910和低产品种(系)泰来绿豆、赤峰绿豆为试验材料,测定开花—成熟期各功能叶片叶绿素、可溶性蛋白质含量、酶促防御系统的保护酶SOD、CAT活性和脂质过氧化产物MDA积累量等生理指标。【结果】绿豆开花后,随着衰老进程的推移,各功能叶片自下向上依次衰老,其叶绿素、可溶性蛋白质含量、SOD和CAT活性均呈下降趋势,MDA积累量持续上升。不同基因型间表现出明显差异,与低产品种(系)相比,高产品种(系)的叶片衰老缓慢,生育后期仍能维持相对较高的SOD、CAT活性。【结论】绿豆叶片衰老和活性氧代谢存在着基因型差异。SOD、CAT可能参与了绿豆叶片衰老进程的调控,并通过协同作用来保护叶片减轻活性氧伤害,使其功能期延长,产量提高。     

长期定点连作及单序轮作处理对旱地谷子的光合特性、根系构型和产量的影响

针对旱地谷子生产中连作障碍现象严重，本研究设置长期定位试验田（2006年至今），测定长期定点连作及单序轮作种植制度中谷子的光合特性、根系构型和产量效应，以期为旱地谷子连作障碍研究提供理论依据。结果表明，轮作种植模式中谷子产量、叶片的叶绿素含量及净光合速率较长期定点连作分别增加了22.02%、20.58%、15.34%，均显著高于长期定点连作种植模式。相比于连作处理，轮作种植使谷子根系在不同直径范围内生长发育状况更好，根系的比根长、比表面积、根体积与根尖密度均较长期定点连作处理显著升高（0.5 mm≤直径≤1.0 mm：各指标分别增加了92.17%、62.94%、72.73%、75.08%，直径≥1.0mm：各指标分别增加了 44.09%、86.32%、86.37%、181.71%）。综上，本研究发现，轮作会改善谷子叶片的光合指标参数及根系发育指标参数，减轻连作障碍，提高产量。     

4PU-30对水稻叶片衰老与活性氧代谢的影响

以水稻汕优63离体和连体叶片为材料,研究了4PU-30对水稻叶片衰老和活性氧代谢的影响。4PU-30对水稻离体叶片和抽穗后连体叶片的衰老有明显的延缓效应。叶片中活性氧清除酶活性和脂质过氧化的变化表明,4PU-30能延缓叶片衰老过程中SOD和CAT活性的下降,减缓O·₂产生的速率和MDA的积累,这是其延缓水稻叶片衰老的主要生理原因之一。     

连作对土壤及谷子产量的影响

连作是谷子种植的一种主要方式,但是对土壤酶活性及土壤养分产生直接的影响,最终会影响谷子的产量。基于此,开展试验研究,并分别分析连作对土壤酶活性、谷子产量、土壤养分的影响。结果表明,谷子的产量受连作时间的影响,时间越长,减产越明显;与此同时,连作还对土壤酶活性、土壤肥力、土壤微环境等产生影响。     

2种美人蕉属植物对夏末秋初光温变化的生理响应

【目的】研究在夏末秋初光温变化较大条件下美人蕉属植物的生理响应,为初秋美人蕉属植物的生产管理提供依据。【方法】2010-09-13-10-11,以2种美人蕉属植物“黄花美人蕉”和“兴芋2”为试材,测定在夏末秋初光温变化较大条件下,其叶片含水量、干物质含量、叶绿素含量、相对电导率、丙二醛和蛋白质含量及3种保护酶（SOD、CAT、POD）活性的动态变化规律。【结果】夏秋之交,美人蕉属植物上部叶片的相对含水量变化较小,下部叶片的水分利用率降低,出现水分亏缺;随着季节的变化,2种植物叶片的含水量逐步降低,干物质含量不断增加;而叶绿素总量、叶绿素a和叶绿素b含量均呈现不断下降的趋势。2010-09-13-10-11,反映细胞膜透性的叶片相对电导率和丙二醛含量均不断上升,且10-11的上升幅度更大;可溶性蛋白质含量不断升高;上部叶片中的SOD、CAT、POD活性也逐步增大,并于10-11达到高峰,但下部叶片的3种酶活性却表现出先升高后降低的变化趋势。【结论】夏秋之交,美人蕉属植物上部叶片活性氧代谢平衡,叶片衰老迹象不明显;而下部叶片活性氧代谢失衡,叶片明显衰老,因此对美人蕉属植物应进行控水和摘除部分老叶以延缓叶片衰老。     

水稻叶片的活性氧代谢及衰老调控

介绍了水稻叶片中活性氧的代谢过程及目前延缓叶片衰老的调控手段。     

谷子连作障碍及防控技术

连作障碍问题已成为阻碍我国农业可持续发展的重要因素。长期以来,谷子连作现象严重,导致病虫害发生,降低谷子品质和产量,影响谷子生产规模与产业发展。导致谷子连作障碍的原因很多,包括连作环境中土壤肥效下降、土壤酶活性的变化、土壤微生物种群多样性的变化、土壤质地的退化、物理性自毒作用等方面。选择科学的种植结构和轮作制度,可以在一定程度上降低或消除连作危害。此外,还有使用抗重茬制剂、土壤熏蒸消毒等其他的缓解方法,以提高土地的周年利用效率。文章阐述了谷子连作障碍的成因、表现、危害及缓解措施,为进一步深入谷子连作障碍相关研究提供参考。     

单粒精播对花生活性氧代谢、干物质积累和产量的影响

以小粒型花生品种花育23号为研究材料,在大田条件下对比研究了单粒精播技术对花生叶片活性氧代谢、群体地上部植株和荚果干物质积累动态和产量的影响。结果表明,单粒精播种植可提高SOD、POD和CAT等保护酶活性,降低膜脂过氧化物MDA含量,且单、双粒种植处理间差异达显著水平;花生单粒精播条件下,花生地上部植株和荚果的干物质积累动态相对稳定,干物质积累量和积累速率显著提高;SOD活性与地上部干物质积累速率显著相关,是影响花生干物质积累动态的主要抗氧化酶。本研究说明,单粒精播可通过影响花生花后活性氧代谢水平,尤其是SOD酶活性,延缓植株衰老进程,改善地上部群体和荚果的干物质积累动态,从而促进荚果产量的提高。     

玉米叶片自然衰老过程中光合特性变化的研究进展

玉米叶片自然衰老是其适应生态环境的主动代谢过程,对玉米生长及产量形成产生影响。本文综述了玉米叶面积变化、叶绿素含量变化与光合作用的关系及玉米叶片光合效能的研究进展。     

复水对水分胁迫条件下糜子生长的补偿效应

为明确复水对糜子叶片衰老与活性氧代谢的影响,建立糜子抗旱节水栽培技术体系,以榆糜2号为试验材料,采用盆栽控水方式,研究复水对水分胁迫条件下糜子叶片衰老与活性氧代谢特征的动态变化。结果表明,随胁迫程度的加剧和胁迫时间的延长,糜子功能叶片自下而上依次衰老,其叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性逐渐降低,丙二醛(MDA)含量持续上升。复水后,中度水分胁迫拔节期复水效果最佳,糜子顶三叶叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、SOD和POD活性分别比对照高出7.65%、4.20%、5.30和3.52%,表现出超补偿效应;开花期复水产生了等量补偿效应;重度水分胁迫条件下,拔节期复水对糜子叶片SOD、POD产生了部分补偿效应,对叶绿素、可溶性蛋白质和MDA含量产生了等量补偿效应;开花期复水后各指标的补偿效果不明显。相关分析表明,糜子产量与生育后期各功能叶片的叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、SOD活性呈极显著正相关,与POD活性呈显著正相关,MDA含量与产量呈现显著负相关。拔节期复水对中度水分胁迫下糜子生长的补偿效应最佳。     

作物轮作对谷田土壤理化性质及谷子根际土壤细菌群落的影响

采用谷子连作(Si-Si-Si)、马铃薯-玉米-谷子轮作(St-Zm-Si)、玉米-大豆-谷子轮作(Zm-Gm-Si)和大豆-马铃薯-谷子轮作(Gm-St-Si)四种种植模式进行定位试验,研究轮作对土壤理化性质、土壤酶活性、谷子产量和根际细菌群落结构的影响。结果显示,与连作相比,Gm-St-Si轮作模式下土壤的pH值升高,碱解氮、有效磷、速效钾和有机质含量增加,土壤过氧化氢酶、多酚氧化酶、纤维素酶和蔗糖酶活性提高,谷子产量显著增加;利用Illumina MiSeq测序技术对谷子根际土壤细菌群落结构进行分析,发现三个轮作处理的OTU数目和多样性指数均高于连作,轮作与连作的细菌群落结构与组成存在明显差异,其中Gm-St-Si处理含有丰富的疣微菌门、酸杆菌门和浮霉菌门,高丰度菌包括Planctomyces、Gemmata、Flavisolibacter、Luteolibacter等。综上表明,大豆-马铃薯-谷子轮作能改善谷田生态环境,提高土壤肥力,促进土壤微生物多样性,使谷子产量增加。     

半夏连作障碍效应及生理机制研究

通过比较轮作和连作半夏的生理生化效应,探讨连作对半夏生长发育的影响。试验测定并分析半夏的生长指标、叶片叶绿素质量分数、植株保护酶活性、MDA质量摩尔浓度及渗透调节物质质量分数的变化。结果表明,连作导致半夏生长发育受阻,其中连作较轮作年平均株高、块茎直径、地上部分生物量及地下部分生物量分别降低31.93%、19.86%、56.30%和38.32%;叶片叶绿素、叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素质量分数均降低,叶绿素a/b增大;叶片保护酶SOD、POD和CAT活性降低;叶片膜脂过氧化作用增强,MDA质量摩尔浓度、脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白质量分数增加。可见,连作通过降低植株保护酶活性引起活性氧代谢失调,导致活性氧积累和膜脂过氧化损伤。这种影响的表现为植株生长发育受到抑制,光合色素质量分数降低,可溶性糖和可溶性蛋白质量分数升高。     

水氮耦合对谷子拔节后生长、产量和水氮利用效率的影响

为给宁南山区不同降雨年限的谷子生产提供合理的水氮管理依据,以‘陇谷11’为材料,采用水氮2因子3水平(谷子拔节后50%、70%、90%的土壤田间持水量和拔节后追施氮肥0g·kg~(-1)、0.1g·kg~(-1)、0.2g·kg~(-1)的施氮量)的完全随机组合盆栽试验,研究不同水氮条件对谷子拔节后生长、产量和水氮利用效率的影响。结果表明:在同一水分水平下,中氮处理显著提高谷子的净光合速率、总叶面积、籽粒产量、生物量、氮肥农学效率、氮肥偏生产力和氮肥生理利用率;在同一施氮量条件下,随着土壤含水量的增加,谷子籽粒产量、氮肥农学效率、氮肥偏生产力和氮肥生理利用率显著增加。中氮处理在不同土壤水分条件下均延缓谷子植株叶片的衰老,在生育后期维持较高的旗叶净光合速率,并且在充足水分条件下获得最高的籽粒产量、单株生物量、收获指数、氮肥农学效率和氮肥偏生产力。在适宜环境条件下,可通过增加谷子整体生物量和提高向籽粒的运输分配,来达到增加籽粒产量。     

不同行距谷子与胡萝卜套种模式研究

谷子套种胡萝卜可以提高光热利用率,增加干物质产量,抑制杂草的生长,增收增产。同时,等带宽套种便于轮作,可以有效缓解谷子连作造成的养分偏耗、病虫害加重等问题。本研究针对谷子与胡萝卜套种模式下谷子行距对谷子与胡萝卜产量的影响进行研究,探索适宜的谷子套种胡萝卜生产模式,结果表明,5行谷子与6行胡萝卜交替种植、谷子之间行距为35 cm、胡萝卜之间行距为25 cm、谷子与胡萝卜交界处间距为40 cm模式下,产量最高,对比平作谷子的产量409.73 kg,该模式的谷子产量为389.95 kg,稍有下降,但产出胡萝卜1 218.10 kg,总产值显著增加,说明这是一种切实有效的种植模式,但尚需进行多年轮作试验研究。