苗期耐低磷烟草基因型筛选及其磷效率

【目的】筛选耐低磷及磷高效作物是充分利用土壤磷素和磷肥,减少磷肥施用对环境污染的重要手段。调查烟草基因型的磷素利用效率可为培育磷高效烟草品种提供理论依据。【方法】以71个烟草品种为供试材料进行了水培试验。以Hoagland营养液为基础(1.0 mmol/L KH₂PO₄),调整营养液磷水平0.01 mmol/L KH₂PO₄ (低磷)。烟苗在完全营养液中生长至4叶1心时进行处理。处理21天后,采样分析烟草主要生长、形态和生理指标,筛选耐低磷基因型判别指标,并对品种进行磷效率类型划分。【结果】全株磷累积量、地上部干重、根干重、株高、总根长及根直径可作为鉴定耐低磷烟草基因型的苗期筛选指标。将全株磷累积量和地上部干重的耐低磷相对值进行聚类热图分析,鉴定出8个耐低磷品种、21个低磷敏感品种及42个中间型品种。同时,依磷效率综合值作散点图发现,耐低磷品种中有4个低磷低效正常磷低效型、2个低磷高效正常磷高效型和2个低磷高效正常磷低效型,低磷敏感品种中有14个低磷低效正常磷低效型、1个低磷高效正常磷高效型和6个低磷低效正常磷高效型。【结论】初步确定K326和云烟105为耐低磷且磷高效品种,G28、闵烟3号、DB101、Oxford 2028、14P10、CV70、云烟98、MSB44、单育2号、净叶黄、CB1、中烟101、RG11和MSB31等14个为不耐低磷且磷低效品种。     

低磷胁迫对不同番茄基因型苗期影响的研究

通过水培试验，对9个基因型番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)幼苗在低磷胁迫下的反应进行了研究。研究结果表明：番茄在耐低磷特性方面存在着一定的基因型差异，番茄基因型37号和25号与2号、4号和46号相比具有相对高的磷效率。在低磷胁迫下，25号和37号具有相对较高的生物量、根冠比和吸磷量。另外，低磷胁迫严重影响番茄根部对磷的吸收。该研究初步确定了低磷胁迫对番茄苗期的影响，为以后进一步研究番茄磷效率打下了一定的基础。     

低磷胁迫对不同番茄基因型苗期影响的研究

通过水培试验,对9个基因型番茄(L y cop ersicon escu lentum M ill.)幼苗在低磷胁迫下的反应进行了研究。研究结果表明:番茄在耐低磷特性方面存在着一定的基因型差异,番茄基因型37号和25号与2号、4号和46号相比具有相对高的磷效率。在低磷胁迫下,25号和37号具有相对较高的生物量、根冠比和吸磷量。另外,低磷胁迫严重影响番茄根部对磷的吸收。该研究初步确定了低磷胁迫对番茄苗期的影响,为以后进一步研究番茄磷效率打下了一定的基础。     

低磷胁迫对不同品种高粱苗期形态及生理指标的影响

以14个高粱品种为材料,设置5个磷处理水平,对高粱苗期的形态和生理指标进行了研究。结果表明, 1）不同水平磷处理对高粱苗期各形态指标均有极显著影响,其中以0.25 mmol/L作为低磷处理较适合; 2)低磷胁迫对高粱幼苗各形态指标均有不利影响,干重、植株地上部含磷量受低磷的影响较大,可作为耐低磷高粱品种的筛选指标; 3)不同高粱品种对低磷的耐性存在明显的基因型差异, 聚类分析显示八月齐属相对耐低磷性强的品种,农858属低磷敏感型品种; 4)低磷下叶绿素和可溶性蛋白含量下降,丙二醛（MDA）含量及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性升高,除可溶性蛋白外,叶绿素、 MDA、 SOD和POD活性均表现为耐低磷性强的相对变化率较小,耐低磷性弱的相对变化率较大。     

不同磷效率小麦对低铁胁迫的基因型差异

用营养液培养方法研究了不同磷效率小麦幼苗对低铁胁迫的基因型差异。结果表明,低铁胁迫(-Fe)对磷高效基因型小麦生长的抑制作用显著大于对磷低效基因型。低铁处理下,磷高效基因型81(85)-5-3-3-3、Xiaoyan54和Taihe-5025的植株地上部干重平均比正常供铁(+Fe)处理下降55.2%;磷低效基因型Jinghe90-Jian-17、NC37和Jing41平均33.0%。低铁胁迫显著降低了磷高效基因型小麦的叶片叶绿素含量,3个磷高效基因型的叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a+b含量分别降低了35.6%、35.3%和35.3%,磷低效基因型分别降低了16.8%、7.7%和11.9%。低铁胁迫对小麦的根系生长、根系吸磷量和磷利用效率均未产生明显的影响,但显著降低了磷高效基因型小麦的植株地上部吸磷量和根效率比。与正常供铁的处理相比,磷高效和磷低效基因型小麦的地上部吸磷量和根效率比在低铁处理中平均降低了55.0%、54.9%和32.5%、36.4%。磷高效基因型小麦植株体内积累的磷量明显高于磷低效基因型,这是磷高效基因型不耐低铁的主要原因。磷效率越高,对低铁的反应越敏感。     

低磷胁迫下不同磷效率玉米某些特性的基因型差异

以2个磷高效玉米基因型6112、6060和2个磷低效玉米基因型6105、6128为材料进行试验,研究了低磷胁迫下不同磷效率玉米基因型生物学指数、根系分泌物指数、叶片活性氧清除酶活性(SOD、CAT)和叶片丙二醛LP/P的差异,其结果是:磷高效基因型的生物学指数、根系分泌物指数和叶片活性氧清除酶活性比磷低效基因型高,而叶片丙二醛LP/P比磷低效基因型低。表明磷高效基因型比磷低效基因型具有较强的低磷忍耐能力、分解吸收磷能力、活性氧清除能力和自我修复能力。     

低磷胁迫对不同基因型甜菜抗性生理特征的效应

选用对低磷胁迫抗性各异的3个甜菜品种:品20、品17和品14,在人工培养室内采用沙培试验法,研究了甜菜抗耐低磷胁迫的生理机制。结果表明,低磷胁迫限制了甜菜对磷的吸收,导致植株含磷量和生物产量显著下降;不同品种间差异显著,品14降幅最大,品17次之,品20最小。与足磷处理(P 100μmol/L)相比,低磷胁迫后甜菜品种间体内抗性生理特征差异显著。其中,品14和品17的丙二醛含量、脯氨酸含量、过氧化物酶活性均显著增加;品20的丙二醛含量、脯氨酸含量极显著下降,而过氧化物酶活性变化不显著。叶片中Mg2+-ATPase活性降低,不同品种降幅各异,从小到大依次为品20品17品14,其中品20与后两者间的差异均达显著。品20和品17体内的钙调素(CaM)含量显著增加,而品14变化不明显,其相对值从大到小依次为品20品17品14,差异显著,与品种自身抗磷胁迫能力顺序一致。不同磷素营养条件对甜菜抵御外界不良环境有较大影响,叶片在受到热伤害时,抗磷胁迫能力较弱的品14和品17在低磷胁迫时质膜损伤率显著增加;而抗磷胁迫能力较强的品20叶片质膜的损伤率显著下降,抗热能力得到改善。     

低磷胁迫对不同基因型水稻阶段生物学特征的影响

采用盆栽试验研究了低磷胁迫下不同基因型水稻在分蘖期、孕穗期和成熟期的生物学特征。结果表明,不同基因型水稻在不同的生长发育阶段对低磷胁迫的反应存在明显差异。分蘖期,耐低磷基因型水稻的耐低磷特性主要表现在相对分蘖数、相对绿叶数和相对地上部干重三个性状上,其中以相对分蘖数的差异较大,但这个时期水稻的任一性状不足以反映其耐低磷特性;孕穗期,耐低磷基因型水稻的相对分蘖数、相对绿叶数和相对地上部干重虽仍表现出明显的优势,但与分蘖期不同的是相对分蘖数受低磷胁迫的影响程度趋于稳定,相对绿叶数的差异明显下降,相对干重的高低逐步成为区别耐低磷基因型的主要依据;成熟期,耐低磷基因型的相对地上部干重优势进一步加强,远远超过其它生物学性状。耐低磷基因型的相对经济产量显著高于低磷敏感基因型。在水稻生长的各个时期中,耐低磷基因型水稻的相对株高、相对叶宽和相对叶长与低磷敏感基因型水稻对应的指标相比均未表现出明显差异。     

活化钙镁磷肥对不同磷效率基因型冬小麦生长及磷效率的影响

用土培方法研究了两种磷肥 (枸溶性钙镁磷肥CMP和水溶性磷肥过磷酸钙SSP)和两种非水溶性磷肥活化剂(无机矿物活化剂IA和有机活化剂OA)在石灰性土壤中对不同磷效率小麦苗期生长和基因型差异以及磷效率的影响。结果表明 ,SSP和CMP对不同磷效率基因型小麦生长的影响无显著差异 ,但对植株磷效率的影响效果明显不同。SSP可提高植株的磷吸收效率 ,CMP对提高植株的磷利用效率更有效。不同磷效率小麦生长的基因型差异在所有磷肥处理中均表现 ,但在CMP处理中的差异最大 ,不同溶解性磷肥品种可作为小麦磷效率基因型的鉴定材料。两种非水溶性磷肥活化剂对钙镁磷肥均有效 ,但作用大小和方向因小麦基因型不同而异 ,OA有利于磷高效基因型小麦的生长 ,IA对磷低效基因型小麦的生长则更加有利 ,其效果甚至超过水溶性磷肥。经IA处理的CMP能明显提高小麦植株的磷含量和吸磷量 ,并能显著增加土壤的有效磷含量     

铝胁迫下磷对水稻苗期生长的影响及水稻耐铝性与磷效率的关系

选用两个耐铝性差异较大的水稻品种武运粳7号(耐铝品种)和扬稻6号(铝敏感品种)作为实验材料,利用水培铝-磷交替处理试验研究了磷对水稻铝胁迫下苗期生长的影响及水稻耐铝性与磷效率之间的关系。结果表明,从水稻铝-磷交替处理下的生物量和根系形态等指标来看,P缓解了Al对两个水稻品种的毒害作用,且对敏感品种扬稻6号的缓解作用更加明显。铝-磷交替处理下,武运粳7号的体内磷含量显著高于扬稻6号的,而根部铝含量显著低于扬稻6号,因此武运粳7号体内的P/Al显著高于扬稻6号;同时,虽然两个品种间根表及根自由空间中Al浓度没有差别,而武运粳7号根表及根自由空间中P浓度显著高于扬稻6号,表现出耐铝品种更强的质外体解铝毒能力,这可能与武运粳7号较强的磷吸收效率有关。此外,与耐铝品种武运粳7号相比,铝敏感品种扬稻6号虽然磷吸收效率低,但利用效率高,即两个水稻品种的耐铝性与水稻的磷吸收效率和利用效率不一致,这为酸性土壤水稻育种提供了理论基础,即选育适应酸性土壤的水稻基因型不仅要关注其耐铝性还要关注其磷利用效率。     

干旱处理下不同烤烟品系的生理差异研究

为培育抗性优良的烤烟品种,探究烤烟的耐旱特性及机理,以烤烟品系LY1306、中烟100和红花大金元为试验材料,研究在聚乙二醇6000(PEG-6000)模拟干旱胁迫和水分控制的干旱处理下,各烤烟品系叶片抗氧化酶类活性,丙二醛(MDA)和脯氨酸含量变化,以及光合生理特性和叶片细胞超微结构的差异。结果表明,25%PEG-6000胁迫下,LY1306能保持较好的生理状态,具有较高的SOD活性和较强的脯氨酸渗透调节能力;中烟100的个别叶片出现萎蔫,SOD活性较LY1306低,较对照组POD和CAT活性显著降低,MDA含量较高;红花大金元叶片出现严重萎蔫,CAT活性降低幅度最大,脯氨酸积累量较高。在反复缺水干旱条件下,LY1306能够维持较高的CAT活性,MDA积累量少,水分利用率较高,蒸腾速率较低,细胞中叶绿体数量和叶绿体形态维持正常。红花大金元的POD活性增长明显,脯氨酸含量显著增长,但MDA积累量较大,叶绿体变形且数量明显减少。中烟100的POD活性较高,脯氨酸积累量较大,叶绿体结构较完整。综上,LY1306在干旱胁迫下具有较强的清除活性氧和脯氨酸渗透调节能力,综合抗旱能力较好。本研究结果为培育抗旱烤烟品种提供了理论依据。     

氯化胆碱对冷胁迫下的烟草幼苗的保护性效应

对烟草幼苗叶面喷施不同浓度 ( 0 ,50 ,10 0 ,30 0 ,50 0 ,70 0 ,10 0 0 mg· L-1)的氯化胆碱 ( CC)溶液 ,研究 CC对其在经受 3～ 4℃冷胁迫下的保护性效果。结果表明 :与对照的比较 ,经 CC处理的烟草幼苗 ,在冷胁迫下 ,其超氧物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶等活性明显较高 ,故其膜脂过氧化产物丙二醛产生量减少 ,电解质外渗率降低 ,叶绿素残存量较高 ;经 CC处理的烟草幼苗总含水量与对照的差异虽然不大 ,但其束缚水含量增高 ,自由水减少 ,原因是体内可溶性糖、可溶性蛋白质和脯氯酸含量明显增高。试验结果表明在 0℃以上冷胁迫下 ,CC对膜脂有保护作用 ,并增加了细胞内抗冷性物质 ,有利于烟草抗冷性的提高。在不同浓度的 CC处理中 ,以喷施 30 0 mg· L-1CC者保护效果最佳     

低氮胁迫对不同光皮桦基因型苗期生长及生理生化特征的影响

为探讨低氮胁迫对不同基因型光皮桦(Betula luminifera)生长及生理生化响应特性,本研究采用裂区设计,以光皮桦G49-3、G50-1和优3组培苗为材料,通过水培培养研究其在正常供氮(CK,15 mmol·L^-1 NO₃^-)和低氮胁迫(LN,0.03 mmol·L^-1 NO₃^-)条件下的苗期生长及生理生化响应。结果表明,低氮胁迫处理21 d后,3个光皮桦基因型的叶绿素含量、株高、地上部干重、地上氮含量和氮积累量均显著降低,其中G49-3降幅最大,G50-1降幅最小;3个光皮桦基因型根冠比、根系总根长、总表面积和平均直径均增加;叶片过氧化物酶(POD)、超氧化物岐化酶(SOD)和硝酸还原酶(NR)活性降低,G50-1降幅最低。实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析表明,相较于CK,低氮胁迫处理下3个光皮桦基因型叶和根中NRT1.1和NRT1.2均下调表达,而NRT2.1在根中上调表达,说明根中NRT2.1在低氮胁迫下的硝酸盐转运过程中发挥主要作用...     

外源钙对镉胁迫下芥菜型油菜幼苗生长和生理特性的影响

通过水培试验研究5、10mmol·L^-1Ca^2＋对不同水平镉处理下的油菜幼苗生物量、根长、丙二醛（MDA）和H2O2含量以及抗氧化酶活性的影响,利用HPLC分析外源钙对油菜幼苗镉胁迫下还原型谷胱甘肽（GSH）含量的变化情况。结果表明,镉处理浓度为150、300、450μmol·L-^1时,5和10mmol·L-1Ca^2＋均能有效增加植株的生物量和根长,5mmol·L^-1Ca^2＋能显著减少油菜幼苗中MDA和过氧化氢（H2O2）含量,增强超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽还原酶（GR）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）和谷胱甘肽转移酶（GST）的活性及GSH的含量。镉胁迫浓度为600μmol·L-1时,施钙后油菜幼苗出现生物量低、MDA含量高、抗氧化酶活性和GSH含量均下降,与CK相比差异不显著（P〉0.05）。镉处理浓度≤450μmol·L-1时,5mmol·L^-1Ca^2＋能明显缓解芥菜型油菜生长和生理所受胁迫,外源钙可作为减轻镉胁迫对油菜毒害的保护剂。     

盐胁迫对银水牛果幼苗生长和生理特性的影响

通过盆栽试验,采用人为加入NaCl的方法以控制土壤含盐量(0.40%,0.60%,0.80%),研究盐胁迫对2年生银水牛果(Shepherdia argentea)幼苗叶片生长和生理特性的影响,结果表明:(1)随着土壤含盐量的增加,银水牛果幼苗的生长明显受到抑制,株高、生物积累量降低,单株总叶面积、叶片相对含水量减少,净光合速率下降;(2)随胁迫时间的延长,银水牛果幼苗叶片净光合速率在含盐量低于0.60%的土壤中先降低后升高,表明植物幼苗已适应了该盐分的土壤,银水牛果具有较强的耐盐性,本试验条件下以净光合速率下降50%为标准求得银水牛果的耐盐阈值为0.63%;(3)在相同含盐量的土壤中,与对照相比,Ca~(2+)的降幅小于K~+,表明银水牛果幼苗叶片以维持较高的Ca~(2+)含量,保证自身代谢的正常进行,通过提高Mg~(2+)含量以维持自身正常的光合作用,从而适应盐胁迫。     

外源24-表油菜素内酯对逆境胁迫下玉米种子萌发和幼苗生长的影响

为探讨不同胁迫对玉米种子生物化学特性的影响,采用不同浓度的24-表油菜素内酯(EBR)处理玉米种子,研究Na Cl和低温(15℃)胁迫下,外源EBR对玉米幼苗电解质外渗率(REC)、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、脯氨酸、可溶性糖和各生长指标的影响。结果表明,在180 mmol·L~(-1)Na Cl胁迫下,0.050 mg·L~(-1)EBR可以显著缓解Na Cl的胁迫伤害,使玉米种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数显著提高,盐害指数降低;幼苗株高、根长、植株鲜重、相对含水量、根冠比也显著提高;抗氧化酶(SOD、POD、CAT和APX)活性相应增加,脯氨酸和可溶性糖含量也相应提高,MDA含量和相对电导率降低。低温(15℃)胁迫下,与正常温度(25℃)相比,0.001~1.000 mg·L~(-1)范围内,EBR对提高玉米株高、根长、单株干鲜重、发芽率均有促进作用,0.100 mg·L~(-1)作用效果最好,对提高发芽势有一定促进作用,但无明显的规律性。由此可知,一定浓度的EBR浸种能缓解盐和低温对玉米的胁迫损伤,其作用机制可能是EBR可以激活细胞合成自由基清除酶的能力,且酶类物质通过相互协调作用减轻胁迫伤害。本研究为玉米的抗逆性研究提供一定的理论依据。     

不同C/N有机物料对烤烟生长发育和生理特性的影响

试验采用盆栽试验,研究了不同碳氮比的有机物料对烤烟生长发育和生理特性的影响。结果表明,有机物料的碳氮比在20～40之间时,更适合烤烟的生长发育,烤烟干物质积累量可获得最大;C/N=20和C/N=40处理在烤烟生长后期能够显著降低烟叶中的叶绿素含量,从而使得这两个处理比其它处理落黄好;C/N=20处理的硝酸还原酶活性和烟叶中的游离氨基酸含量在旺长中期显著高于其它处理;在圆顶期C/N=20和C/N=40处理的淀粉酶活性显著高于其它处理。     

不同引发剂处理对水分胁迫下小麦发芽及幼苗生理特性的影响

为了解不同引发处理对水分胁迫下小麦萌发特性的生理机制差异,以半冬性小麦品种周麦18为试验材料,分别用H2O、0.25μM茉莉酸甲酯(Me JA)、20%聚乙二醇(PEG)、0.25μM Me JA+20%PEG引发处理6、12、18、24 h,然后在浓度为15%的PEG溶液中进行发芽试验,并测定幼苗生理指标。结果表明,4种引发剂处理均能显著提高小麦种子在水分胁迫下的发芽特性,促进幼苗生长,其中H2O和Me JA均在引发处理12 h效果最好,而PEG和Me JA+PEG均在引发处理18 h效果最好。在最佳引发时间条件下,4种引发处理均能显著降低小麦幼苗丙二醛(MDA)含量,加速小麦种子内部碳水化合物代谢,提高渗透调节物质含量;同时,显著提高酶促抗氧化系统的活性,有利于水分胁迫下小麦的生长。因此,适当的引发处理能增强水分胁迫下小麦种子的萌发能力,维持膜系统的稳定性,增强渗透调节能力和抗氧化能力,保证生物量的积累。本研究结果为旱地小麦栽培提供了理论依据。     

丁香酸对不同品种烟草苗期根系生长的影响

为探究最新发现的植物源生物硝化抑制剂丁香酸对烟草品种K326和云烟85苗期根系生长的影响,通过基质培养试验,设置0、10、25、50、100、200 μmol/L 6个丁香酸浓度,研究了不同浓度丁香酸在不同时间(3 d和5 d)对K326和云烟85主根伸长量和一级侧根发育的影响。结果表明:与对照(0 μmol/L)相比,25～100 μmol/L丁香酸能促进K326主根伸长,在3 d时促进率为13.33%～30.67%,在5 d时促进率降为8.54%～22.55%,最适浓度为50 μmol/L;10～50 μmol/L丁香酸促进云烟85主根伸长,在3 d时促进率为7.81%～18.75%,在5 d时促进率维持在4.10%～10.66%,最佳促进浓度25 μmol/L;丁香酸对两个烟草品种主根伸长的促进效果均为3 d优于5 d。在侧根发育方面,低浓度丁香酸能显著促进K326和云烟85一级侧根数,两个品种促进侧根发育的最适浓度均为25 μmol/L。相关性分析表明,丁香酸处理下两个烟草品种苗期的主根伸长变化率与侧根数变化率呈显著正相关。可见,适宜浓度的丁香酸对两个典型烟草品种苗期主根增长和...     

钙对铅胁迫下玉米幼苗生长及生理特性的影响

以玉米品种"郑单958"为材料,研究不同浓度Ca~(2+)(0~25mmol/L)对一定浓度铅(100mg/L)胁迫下玉米幼苗光合及生理特性的影响。结果表明,重金属铅明显抑制玉米幼苗的生长,与对照相比,玉米幼苗叶片SOD、POD和CAT活性分别降低57.58%,54.33%和55.21%,可溶性蛋白、脯氨酸和可溶性糖含量分别降低61.15%,92.45%和74.49%;而幼苗叶片的MDA含量和细胞膜通透性明显高于对照,较对照分别增加20.89%和32.36%。一定浓度的Ca~(2+)(10mmol/L)能显著促进玉米幼苗生物量(叶干鲜重、根干鲜重)增加,与单独铅胁迫处理相比,保护酶SOD,POD和CAT活性分别增加55.43%,36.01%和87.72%,可溶性蛋白、脯氨酸和可溶性糖含量分别增加55.28%,91.68%和67.16%,MDA含量下降62.03%;外源钙还有效改善铅胁迫下玉米幼苗的光合作用,其净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)均较单独铅胁迫处理条件下明显增加。外源钙对玉米幼苗铅胁迫的缓解具有剂量效应,以10mmol/L Ca~(2+)的效果最好,增强了玉米幼苗对重金属铅的抗性。