水稻生育后期剑叶氮代谢相关酶活性及动力学变化

以超级杂交稻"两优培九"为试验材料,"汕优63"和"9311"为对照,研究了水稻开花后剑叶叶片中有关氮代谢相关酶类[硝酸还原酶(NR)、谷氨酰氨合成酶(GS)、谷-丙转氨酶(GPT)、谷-草转氨酶(GOT)、谷氨酰氨脱氢酶(GDH)、蛋白水解酶(proteinase)]活性及部分酶动力学变化,同期测定了可溶性蛋白和游离氨基酸含量变化及穗部农艺性状,旨在了解超级杂交稻品种与其常规亲本及对照品种在生育后期与氮代谢相关酶活性及动力学变化的内在规律性,为杂交稻生育后期的氮代谢调控提供科学依据。结果表明,花后1周为3个品种剑叶叶片中有关氮代谢酶活性的高值持续期,接着进入速降期。不同品种间NR、GS、GPT和GDH活性及活性高值期具有显著性差异。花后1周"两优培九"具有较高的GS和GDH活性;花后7~14 d"汕优63"的NR和GS活性显著高于"9311"和"两优培九",灌浆后期其GS、GDH活性和活性高峰,也均高于和迟于其他2个品种;"9311"在开花和灌浆初期具有较高的转氨酶活性和催化活性,其氮代谢的启动早于其他2个品种。生育后期GDH和GOT的活性变化说明氧化脱氨可能是水稻体内的主要脱氨方式。生育后期NR和GS活性与其催化活性呈非线性关系,GPT在花后14 d催化活力表现最低,在灌浆后期3种酶仍具有较高的催化活力。叶片可溶性蛋白及ATPase变化说明,酶蛋白量是制约水稻生育后期有关氮代谢的酶活性和影响后期氮素代谢的重要因素之一,叶片的能量状态是影响生理活性发挥的重要限制因子。从主要酶活性变化、籽粒灌浆速率和穗部性状看,生育后期种间杂交种("汕优63")比亚种间杂交种("两优培九")具有较高的叶生理活性和较强的籽粒灌浆优势。     

水稻根系活力测定方法及超级稻两优培九生育后期根系活力研究

以孕穗期的两优培九为材料,用伤流法测定根系活力,调查了影响根系伤流收集量的因素。结论如下：在两优培九孕穗期用脱脂棉收集伤流液,以2.0 g的脱脂棉填充量为宜;两优培九主茎和分蘖的伤流量差异显著（P＜0.05）;白天和夜晚的伤流量差异极显著（P＜0.01）;稻桩高低对伤流量影响不显著（P＞0.05）;连续两次测定的差异不显著（P＞0.05）。用上述最佳方法,对两优培九及其对照品种汕优63抽穗后的根系活力（根系伤流强度）进行了调查,结果如下：两优培九抽穗前的根系活力比汕优63相对较高,二者均在抽穗后1周左右出现峰值,随后呈下降趋势,但与汕优63相比,两优培九伤流强度下降幅度相对较大,且一直维持在较低水平。同时,对两个品种抽穗后剑叶叶绿素含量的测定结果表明,两优培九和汕优63的剑叶叶绿素含量抽穗后都迅速下降,但是相对于汕优63,两优培九剑叶叶绿素含量下降速度要慢,能维持相对较高的水平。因此,根系活力的下降可能是两优培九生育后期易早衰的原因。     

氮素营养水平对水稻幼苗氮代谢的影响

以超级稻“两优培九”为试验材料,研究了不同氮素营养水平对其氮代谢关键酶活性的影响。结果表明,叶片硝酸还原酶（NR）活性和氮素水平具有较复杂的相关关系。叶片谷氨酰胺合成酶（GS）活性随氮素营养的增加而提高,根系GS活性在氮素水平过高时反而下降。氮素营养在2N以下时,叶片谷-丙转氨酶（GPT）和谷-草转氨酶（GOT）活性随氮素营养的增加而提高,当氮素水平继续升高时活性则下降;当氮素水平在N处理以下时,根系GPT和GOT活性随氮素营养的增加而提高;当氮素水平高于N处理时,则随氮素营养的增加下降。叶片和根系中上述酶的活性不同,而且活性高峰值出现时期不同,反映了叶片和根系氮代谢的差异。叶片和根系的蛋白质和游离氨基酸含量及叶片叶绿素含量随氮素营养水平的提高而增加,各处理叶片和根系蛋白质含量呈显著正相关,叶片蛋白质和游离氨基酸含量高于根系。     

不同硼效率棉花品种根系参数和伤流液组分的差异

溶液培养条件下研究硼对不同硼效率棉花品种根系参数、伤流量及伤流液组分的影响。结果表明,缺硼抑制棉花根系生长,根重、根体积、根长、活跃吸收面积、总吸收面积、活跃吸收面积占总吸收面积的比例以及伤流量均显著降低,高效品种降低幅度比低效品种小;缺硼还使高效品种根系比表面积升高,而低效品种无显著变化。缺硼显著影响不同棉花品种伤流液各组分含量,与低效品种相比,高效品种伤流液中有较多的NO3-、K+、无机磷、可溶性糖和游离氨基酸。说明缺硼条件下高效品种根系比低效品种具有更强的吸收、代谢活力,可能是其硼效率较高的主要原因之一。     

干旱胁迫及复水对棉花幼苗根系氮代谢的影响

以不同耐旱型棉花品种"新陆早7号"和"新陆早24号"幼苗为试材,研究持续干旱胁迫及复水对棉花幼苗根系氮代谢关键酶活性、可溶性蛋白质、总氮和游离氨基酸含量的影响。结果显示:随着干旱胁迫天数的增加,"新陆早7号"和"新陆早24号"硝酸还原酶(NR)活性与对照相比分别降低45.03%和62.37%,谷氨酰胺合成酶(GS)活性分别降低53.22%和67.23%,谷氨酸合成酶(GOGAT)活性分别降低54.92%和79.28%,谷氨酸脱氢酶(GDH)活性在处理4d达到最大值,5d时下降,可溶性蛋白质含量分别增加了87.38%和77.12%,总氮含量分别增加了14.01%和12.14%,铵离子含量分别增加了232.02%和263.47%。干旱胁迫使"新陆早7号"在胁迫前期游离氨基酸含量增加慢,后期增加快,"新陆早24号"游离氨基酸含量的变化趋势与"新陆早7号"则相反。复水后,"新陆早7号"NR活性、GS活性、GOGAT活性和GDH活性恢复较快,内肽酶活性和游离氨基酸、铵离子、可溶性蛋白质和总氮含量下降也较快。试验表明,耐旱型棉花品种具有较强的铵离子同化能力,可增加渗透调节物质游离氨基酸含量,特别是脯氨酸含量,有助于增强其耐旱性。     

不同镁浓度对水稻根系生长及生理特性的影响

在温室条件下, 采用溶液培养法研究了不同Mg2+ 浓度对水稻(Oryza sativa L.)根系生长及生理特性的影响。结果表明,水稻根系干重、根冠比、总根长、Mg吸收、根系活力、伤流速度、伤流液中游离氨基酸总量和Mg含量、Mg流入速率以及Mg2+ 吸收速率与Mg2+ 供应水平密切相关。在低Mg2+ 浓度(0.05 mmol/L)条件下,水稻植株叶片在缺Mg症状出现之前分配较大比例的干物质到根系,使总根长和根冠比增加, 这可能是水稻早期对低Mg胁迫的适应机制之一。适中的Mg2+ 浓度(1.0 mmol/L)有利于水稻生长发育,促进养分吸收,提高根系活力和伤流速度以及伤流液中游离氨基酸总量。低Mg2+ 和高Mg2+ 浓度(5.0 mmol/L)在一定程度上抑制根系活力和氨基酸合成能力。植物Mg的吸收、伤流液Mg2+ 浓度、根系平均Mg流入速率和Mg2+ 吸收速率随营养液Mg2+ 浓度的增加而相应增加。     

中稻花期致害高温主导的田间气象特征及其对不同杂交组合水稻结实的影响

采用分期播种、大田实地测定法研究了中稻花期致害高温主导的田间气象条件及其对不同杂交组合水稻结实的影响.结果表明,水稻开花期遭遇到的高温与常温相比,白天温度和光照强度在10:00～14:00时差异明显.8:00～10:00和16:00～18:00差异不大.相对湿度同期差异不显著,且高温条件下始终低于常温条件.与常温条件相比,高温使各供试品种的结实率显著降低,平均降低约8%.对高温影响结实率的原因分析表明.高温条件下3个供试品种的花粉活力和每柱授粉数显著降低,平均分别降低6.0%和8.4粒.品种之间的比较分析表明,高温条件下3个供试品种的结实率无显著差异;但与"汕优63"相比,"金优448"和"两优培九"高温和常温下的结实率、花粉活力和每柱花粉数相差较大,说明"汕优63"较另外2个品种对高温的反应相对较小,稳定性较强.     

不同类型水稻籽粒灌浆的生理生化特性研究

以3个较大穗型的不同类型水稻品种(组合)“IR_(65600-85)”、“培矮64S/E32”、“Ⅱ优86”为材料,试验研究水稻籽粒灌浆特性及其有关生理生化活性变化结果表明,3个水稻的强势粒起始生长势均高于弱势粒,从而更早进入灌浆盛期;ADPG焦磷酸化酶活性强势粒高峰值均出现在花后6d,弱势粒峰值出现在花后12d;淀粉合成酶活性强势粒在花后0～18d高于弱势粒,尔后弱势粒高于强势拉,但“IR_(65600-85)”弱势粒后期活性仅弱高于强势粒,造成3个水稻的弱势粒灌浆不如强势粒,尤其是“IR_(65600-85)”弱势粒生理生化活性更低,其籽粒充实最差,结实率也最低。     

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。     

麦套花生氮素代谢及相关酶活性变化研究

大田条件下,以花生“花育22号”为材料,研究了麦套花生的氮素代谢及相关酶活性变化情况。结果表明,麦套花生根叶游离氨基酸、氮素平均含量及根系可溶性蛋白平均含量高于单作;而叶片可溶性蛋白平均含量则低于单作。与小麦共生期间,麦套花生根叶硝酸还原酶（NRase）活性、谷氨酸脱氢酶（GDH）活性、叶片谷氨酰胺合成酶（GS）活性及谷氨酸-丙酮酸转氨酶（GPT）活性（除播后25 d）明显低于单作;整个生育期麦套花生根系GS平均活性及GPT活性高于单作花生。可见,花生苗期小麦遮荫对花生氮素代谢及酶活性有一定影响。     

Influence of pea root traits modulating soil bioavailable C and N effects upon ammonification activity

Plant functional traits are useful tools for understanding plant impacts on soil nitrogen (N) mineralization. The objective of this study was to examine the root traits that govern the influence of Pisum sativum L. on potential protease and ammonification activities, which are two key microbial activities involved in N mineralization. Ammonification activity was greater during pea reproductive than vegetative stages, whereas potential protease activity did not vary along pea development. Ammonification activity was more strongly affected by root architecture traits (total root length and percentage of fine roots) than by root growth traits (root dry matter content). Pea root traits appear to affect ammonification activity in a complex manner involving variations in rhizodeposition that modulate carbon and N availability for soil microorganisms.     

不同养分与水分管理对水稻植株根系形态及其活力的影响

室内盆栽试验研究不同养分与水分管理模式对水稻植株根系形态及其活力的影响结果表明 ,干湿交替模式和控制水分灌溉模式采用厩肥 化肥配施处理水稻植株根系平均活跃吸收面积分别比单施化肥处理高 19.3%和 2 8 2 % ;平均根系活力分别高 2 3.7%和 37.9%。而连续淹水模式则削弱有机与无机肥配施对水稻植株根系形态及其活力的改善效果。厩肥 化肥配施处理可显著提高水稻中后期植株根表磷酸酶活性 ,尤以控制水分灌溉模式采用有机与无机肥配施比单施化肥处理高 4 4 .7%。     

根际增氧对水稻根系形态和生理影响的研究进展

根际氧是影响稻田土壤环境和水稻根系生理代谢的重要环境因子,已有的关于水稻根际氧的综述多从低氧或缺氧胁迫的角度展开,随着技术的进步,越来越多的学者在水稻栽培中实施了主动的根际增氧措施,取得了一定的研究成果。根际增氧显著影响了水培水稻根系形态和结构,使其呈现细而长的特征,增氧条件下水稻根系形态、结构及其功能需求间存在内在的一致性;根际增氧对不同生育时期水稻的根系活力均有明显的促进作用,其增幅从10%到150%不等,并存在明显的品种间差异;从水稻根系形态、生理活性以及根部氮素形态转化等多个方面来看,增氧处理有利于水稻根系吸收氮素,但其对水稻氮素积累量的影响则与增氧处理方式和程度有关,过度增氧抑制了水稻植株对氮的利用,从而限制了其生物量的增加,反过来抑制了对氮的吸收。水稻对根际增氧的响应规律并非其对低氧和缺氧胁迫响应规律的简单倒转,饱和氧处理下水稻生物量和产量的剧烈降低表明了水稻对富氧响应的复杂性。探索根际增氧对三叶期前水稻幼苗的影响,完善根际增氧对水稻氮代谢的影响研究,并量化水稻田间需氧量,探索简单易行的苗期增氧措施,对进一步完善水稻育秧理论,改进水稻育秧技术具有重要意义。     

小麦苗期根系分泌物对根际反硝化细菌的影响

本文通过无菌水培试验，研究了两种不同基因型小麦菌期根系分泌物对反硝化细菌优势种生长量和反硝化活性的影响。结果表明：两种不同基因型的小麦根系对反硝化细菌均有明显的根际效应，其菌数和反硝化活性又以郑引１号大于宝丰７２２８；根分泌物中氨基酸组分两者相似，但其总量也以郑引１号大于宝丰７２２８，对根际反硝化细菌产生直接影响。而反硝化活性不受菌株耐药标记的影响。     

中华结缕草和皱叶酸模对重金属铅和镉胁迫的生理生化响应

在浓度为0、10、20、30、40、50、60 mg L~(-1)的铅(Pb)、镉(Cd)以及Pb-Cd复合胁迫下,研究中华结缕草和皱叶酸模体内丙二醛、脯氨酸、以及酶活性变化状况,分析在重金属胁迫下中华结缕草和皱叶酸模对Pb、Cd的生理生化反应和向上运输能力。研究结果表明,(1)在重金属胁迫下,中华结缕草和皱叶酸模体内SOD、POD活性随胁迫浓度升高而升高,超过植物承受能力后活性迅速下降,植物表现为叶片枯黄、失活。在的Pb-Cd复合胁迫下,中华结缕草和皱叶酸模体内的SOD活性、POD活性比单一重金属胁迫下更强,相对应受到的损害更严重。(2)中华结缕草和皱叶酸模的电导率随重金属胁迫浓度上升而上升且植物体内的Pro含量关系为:Pb-Cd胁迫Cd胁迫Pb胁迫。中华结缕草和皱叶酸模体内Pro在0 mg L~(-1)到30mg L~(-1)的重金属Pb、Cd胁迫下上升速率最快,且电导率变化显著。(3)在Pb和Pb-Cd复合胁迫下,中华结缕草对重金属的去除效果比皱叶酸模强,但在Cd胁迫下,去除效果比皱叶酸模差。中华结缕草和皱叶酸模对重金属的去除效果随着胁迫浓度先上升后下降,只有在适宜的胁迫浓度下,对重金属才具有良好的去除效果,浓度过高和过低均会使植物对重金属去除效果下降。Pb-Cd复合胁迫使中华结缕草和皱叶酸模的对Pb,Cd的去除效果显著降低。(4)研究发现随着Pb胁迫浓度上升,中华结缕草的根系活力在下降,但向上运输能力增强,分析影响根系向上运输能力的主要因素是根系内的酶。植物根系活力表现为先增后降。除此之外,重金属胁迫对植物根系活跃吸收面积影响较大,对总吸收面积影响比较小。     

根际促生菌应用于基质对水稻幼苗生长的影响

为了研究根际促生菌对水稻幼苗的促生效果，培育高效优质水稻育苗基质，本研究选用五株根际促生菌（LY5枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis），LY11解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens），X2摩拉维亚假单胞菌(Pseudomonas moraviensis)，X3沙芬西芽孢杆菌（Bacillus safensis），X8绿针假单胞菌(Pseudomonas chlororaphis)）分别与本实验室已筛选出的最适配比基质进行混合制作高效水稻育苗基质，以不添加促生菌为对照，在盆栽条件下，研究根际促生菌对水稻幼苗生长和代谢的影响。结果表明：1）解淀粉芽孢杆菌（LY11）应用于育苗基质对水稻幼苗的促生效果及代谢活性最好。2）在育苗基质中添加根际促生菌后，地上部生物量和壮苗指数均比对照显著增加，增幅分别在18.0%-31.5%和11.38%-23.28%之间。3）添加根际促生菌的育苗基质能够促进水稻幼苗根系的生长，根体积、总根长等均比对照显著增加，且改善了根系形态结构，显著提高了根系活力。4)根际促生菌处理显著促进了水稻幼苗对氮磷养分的吸收，且氮、钾的转运系数显著提高。5）水稻幼苗体内谷氨酰胺合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性在促生菌处理下均显著提高。因此，根际促生菌应用于水稻育苗基质能够促进秧苗的生长并提高其代谢活性，本研究结果能够为高效优质水稻育苗基质的研发提供理论支撑。     

兼具水稻纹枯病拮抗功能的生物水稻育苗基质效果研究

水稻纹枯病是水稻上常见的土传病害之一,为了研发出可防治水稻纹枯病兼具促生效果的功能型生物水稻育苗基质,本研究选用前期筛选出具有固氮解磷功能的根际促生菌:LY5枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、LY11解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)、X2摩拉维亚假单胞菌(Pseudomonas moraviensis)、X3沙芬西芽孢杆菌(Bacillus safensis)、X8绿针假单胞菌(Pseudomonas chlororaphis),首先探索该5株促生菌对水稻纹枯病病原菌的抑菌率,再将其与水稻纹枯病病原菌混合,在实验室已筛选出的最适配比基质基础上,研发功能型生物水稻育苗基质。在盆栽条件下,与市售水稻育苗基质对比,验证功能型生物水稻育苗基质对水稻纹枯病发病率、水稻幼苗生长和体内抗性相关酶类的影响。结果表明:(1)5株根际促生菌对水稻纹枯病病原菌均具有拮抗作用,抑菌率达到35.31%～40.20%。(2)5株拮抗促生菌能够降低水稻纹枯病的发病率,其中添加LY11菌株的处理较对照处理的每盘出苗数显著增加了110.41%,而发病率显著降低了89.32%。(3)在含有水稻纹枯病病原菌的育苗基质中添加拮抗促生菌后,水稻幼苗的茎粗、百株地下部干物质重、百株全株干物质重、根系活力、根总表面积、根平均直径、根总体积、根尖数等方面均有所提高,其中添加LY11菌株的处理比市售水稻育苗基质处理分别显著提高3.13%、4.21%、4.97%、68.02%、26.77%、16.67%、44.44%、7.82%。(4)添加拮抗促生菌显著促进了水稻幼苗对地上和地下部氮磷钾的吸收。(5)水稻幼苗体内超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶的活性以及丙二醛的含量均显著高于市售水稻育苗基质处理,提高幅度为27.08%～122.72%、16.09%～48.15%、53.33%～233.85%、110.24%～511.71%。因此,本研究研发出5种对水稻纹枯病具有较好的拮抗效果,同时可以显著促进水稻幼苗生长的功能型高效生物水稻育苗基质,其中添加了菌株LY11的育苗基质综合效果最优,为功能型高效生物水稻育苗基质的研制与应用奠定了理论与实践基础。     

淹渍对花椰菜根系活力和叶片光合特性的影响

以上海崇明岛花椰菜品种“崇花120天”为试材,于2014年8-11月人工气候室开展盆栽试验,将花椰菜植株根部分别淹水处理3、6、9、12、15d,以正常灌溉为对照（CK）,测定花椰菜的根系活力和叶片光合参数等指标。结果表明：(1)随着淹渍胁迫时间的延长,花椰菜的根系活力呈不同程度的降低。当淹渍胁迫超过9d后,根系活力趋于0;(2)与CK相比,淹渍胁迫3、6、9、12和15d时,叶片最大净光合速率分别下降4.90%、68.13%、78.71%、90.92%和98.68%,与此同时,光补偿点降低、光饱和点也随之增大;(3)淹渍胁迫下花椰菜气孔导度、蒸腾速率和胞间CO2浓度明显下降,淹渍胁迫初期,气孔限制值增大。说明胁迫初期影响花椰菜净光合速率下降的因素为气孔限制因子。(4)淹渍胁迫前6d各项指标下降明显,之后趋于稳定,可以确定淹渍胁迫第6天为致灾临界指标。     

烤烟缓释肥料对烟株根系和光合特性的影响

试验研究了烟草缓释肥料对烟株根系活力、叶片光合特性、烟株干物质积累以及产量和产值的影响.结果表明,施用烟草缓释肥料可显著提高烟株根系活力、叶片叶绿素含量和净光合速率以及烟株干物质的积累,降低胞间CO2浓度,其中以每株施用45.45 g 烟草缓释肥料的效果最好,其次为每株施用38.63 g烟草缓释肥料.施用烟草缓释肥料能提高烟叶的产量和产值,减少烟草缓释肥料用量的处理虽然降低了烟叶产量,但因改善烟叶品质而提高其产值,缓释肥料对烟叶产值的影响以每株施用38.63 g烟草缓释肥料处理效果最好.     

分根区垂向交替供水对玉米生长影响的研究

为探索1种新的节水灌溉技术——分根区垂向交替供水的节水增产效应，选用3种不同灌水方式(表面灌、下部灌、交替灌)和不同灌水周期(3 d、5 d、7 d)及不同灌水方式下的相同灌水量组合进行了盆栽玉米对比试验研究。结果表明，垂向交替供水是可行的，相同灌水量条件下交替供水对作物根系的生长有明显促进作用，使根系在土壤垂直剖面分布更为均匀。同时根系活力和吸收功能明显增强，整株作物长势呈现出苗壮根旺的特点。此外5 d的交替灌与3 d的表面灌相比，作物长势明显改善，且节水26%以上；7 d的交替灌与5 d的表面灌相比，作物长势无明显差异，但节水20%以上，而5 d的灌水周期是试验范围内交替灌应用时较为成功的方式。