苦豆子和披针叶黄华种子萌发和幼苗生长对干旱胁迫的响应

以采集于河西走廊中部荒漠边缘的苦豆子(Sophora alopecuroides L.)和披针叶黄华(Thermopsis lanceolate L.)种子为试验材料, 以不同渗透势PEG-6000 溶液模拟干旱条件, 研究了2 种植物种子萌发和幼苗生长对干旱胁迫的响应特征。研究结果显示, 随着干旱胁迫程度的加剧, 2 种植物种子吸胀速率、萌发率、萌发指数、活力指数、苗高、根长和组织饱和含水量等指标均表现出明显降低趋势, 而幼苗干重、根干重和根冠比均呈先升后降趋势。2 种植物种子萌发对干旱胁迫均较为敏感, 苦豆子和披针叶黄华种子能够萌发的最低渗透势阈值分别为-0.65 MPa 和-0.42 MPa。2 种植物因干旱胁迫未能萌发的种子复水后萌发率均较高。分析认为, 2 种植物种子萌发和幼苗生长对干旱胁迫的响应特征对幼苗的成功定植和种群的自然更新具有重要生态学意义, 但在人工栽培时保证土壤墒情应是保障建植成功的关键措施。     

外源钙对干旱胁迫下岩溶山区白刺花幼苗生长、生理特性的影响

为揭示岩溶山区白刺花耐旱性与外源钙的关系及抗旱机理,以贵州野生白刺花为试验材料,利用聚乙二醇(PEG)溶液模拟干旱,以未加PEG的1/2浓度Hoagland营养液为对照,研究了外源钙对PEG诱导的干旱胁迫下白刺花幼苗生长和生理的影响,并利用隶属函数综合评价出最佳的外源钙施用量。结果表明,未施入外源钙时,随着PEG诱导的干旱胁迫强度的增加,白刺花幼苗根干重、根冠比、丙二醛(MDA)含量、过氧化氢酶(CAT)活性均逐渐增加,当胁迫浓度为10%时,以上指标均显著高于对照;可溶性蛋白、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)呈先升高后降低趋势,均(除POD外)在胁迫浓度为10%时达到最大值,与对照相比差异显著;白刺花幼苗地上部生物量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均呈降低趋势,其中地上部生物量、Pn在胁迫浓度为10%时显著降低,Gs和Tr在胁迫浓度为15%时显著降低。在PEG诱导的干旱胁迫下,白刺花幼苗通过提高渗透调节物质含量、增强保护酶活性、增加根冠比等来适应干旱环境。施入适宜浓度的外源钙,显著抑制了PEG诱导的干旱胁迫下白刺花幼苗地上部生物量、Pn、Gs和Tr降低的幅度以及MDA含量增加的幅度;显著促进了根干重、可溶性蛋白含量及SOD、POD和CAT活性的增加,即PEG诱导的干旱胁迫下外源钙可以进一步提高白刺花幼苗根干重和幼苗中渗透调节物质含量,增强保护酶活性,降低Tr,维持生长、生理和光合功能,增强白刺花的抗旱能力。隶属函数综合评价指出,本试验条件下施入50 mmol·L~(-1)的外源钙对提高白刺花幼苗抗旱性的效果最佳。本研究结果为更加充分、合理地利用白刺花灌丛资源提供了理论依据。     

苦豆子绿肥对甜瓜光合性能日变化及品质的影响

通过模拟田间立架栽培模式的盆栽试验,研究不同苦豆子绿肥施用量对立架甜瓜土壤养分状况、叶片光合特性的日变化规律和单果重及品质的影响。结果表明:施用苦豆子绿肥能显著改善立架甜瓜土壤养分状况,对提高土壤碱解氮含量尤为显著。同时施用苦豆子绿肥能提高立架甜瓜光合能力,以增加单果重和提升品质。不同苦豆子绿肥施用量对立架甜瓜净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Evap)、瞬时水分利用效率(iWUE)日变化影响均呈双峰曲线变化趋势。苦豆子绿肥施用量为200～400 g·株-1(M2～M4)时立架甜瓜光合特性综合增效最显著。相关性分析显示,Pn和iWUE是影响单果重和品质的主要光合指标。立架甜瓜单果重在M2处理时最高,较M0处理增加48.5%,其品质(粗蛋白、Vc、还原糖)在M3处理时提升效果最优,分别较M0处理显著增加40.50%、38.16%、37.30%。推荐苦豆子绿肥的施用量为200～300 g·株-1。     

黑果枸杞种子萌发对PEG模拟干旱胁迫的响应

[目的]研究干旱胁迫对黑果枸杞种子萌发及幼苗生长的影响,为黑果枸杞人工栽培提供理论依据。[方法]通过聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)模拟干旱胁迫,测定不同干旱胁迫强度下黑果枸杞种子的萌发进程、发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、幼苗的生长、幼苗渗透调节物质、叶绿素含量等指标,研究干旱胁迫对黑果枸杞种子萌发及幼苗生长的影响。[结果]干旱胁迫不利于黑果枸杞种子的萌发,重度干旱胁迫推迟其萌发的高峰期;干旱胁迫下黑果枸杞种子的发芽率、发芽势均呈下降趋势,-0.6 MPa处理下,黑果枸杞种子发芽率、发芽势相对对照分别降低72.06%和74.07%;干旱胁迫对黑果枸杞种子发芽指数和活力指数有抑制作用,其抑制程度随干旱胁迫强度的增加而增加;适度干旱胁迫有利于黑果枸杞幼苗胚根和胚芽的生长,而中度、重度干旱胁迫不利于幼苗胚芽的生长;干旱胁迫下黑果枸杞幼苗根、芽脯氨酸含量和可溶性糖含量均随着胁迫程度的增加逐渐增加,而幼苗叶绿素含量(Chl a+b)随干旱胁迫强度的增加逐渐降低。[结论]干旱胁迫对黑果枸杞种子萌发及幼苗生长有重要影响,适度的干旱胁迫有利于黑果枸杞幼苗的生长。     

邻羟基苯甲酸对干旱胁迫下杉木幼苗保护酶的影响

为研究干旱胁迫下杉木自毒物质邻羟基苯甲酸(SA)对杉木幼苗的毒害作用,采用不同浓度的聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱处理,通过水培方法研究干旱胁迫下不同浓度杉木自毒物质邻羟基苯甲酸(SA)对杉木幼苗保护酶的影响.结果表明:在轻度(-0.3MPa)、中度(-0.5MPa)干旱胁迫下,随SA浓度增加超氧化物歧化酶(SOD)活性先降后升再下降,但重度(-0.7MPa)干旱胁迫下,SOD活性直线下降;过氧化物酶(POD)活性则表现为在轻度干旱胁迫下先降后升,中度和重度干旱胁迫下总体呈下降趋势.     

苦豆子和披针叶黄华种子特性及硬实破除研究

苦豆子和披针叶黄华种子形状、颜色、表面状态差异显著,种子健壮度和硬实率很高,含水量都很低且差异不显著;苦豆子种子长度显著大于披针叶黄华,披针叶黄华种子体积质量和千粒质量显著大于苦豆子,两种豆类宽度、厚度和相对密度之间无显著差异;在新鲜干净的两个豆类种子中,硬实种子和非硬实种子同时存在,破除苦豆子和披针叶黄华种子硬实的最佳措施是：90%的H2SO4处理70 min和120 min;破除硬实的两种豆类种子萌发的物质转化效率达到了77.94%和77.28%,苦豆子和披针叶黄华种子开始萌发时间均为21 h,最低萌发需水率分别为151.05%和151.71%,两种种子萌发相对需水较多,苦豆子种子萌发40 h达最大发芽值,披针叶黄华种子56 h达最大发芽值。     

极端干旱条件下苦豆子蒸散量日变化研究

基于波文比—能量平衡法的实测资料,对极端干旱条件下苦豆子地的蒸散量及能量通量进行了连续测定,并针对蒸散量与能量平衡的日变化特点进行了分析与探讨,结果表明:(1)蒸散速率在苦豆子不同的生长阶段具有不同的变化趋势,7月份为双峰型,其余的月份为单峰型;(2)在晴朗无云的天气条件下,苦豆子蒸散速率的日变化表现出明显的昼夜差异,即单峰或双峰曲线趋势,夜间水汽凝结,蒸散速率为负值;(3)在晴朗无云的天气条件下,苦豆子蒸散速率的变化趋势与净辐射、热通量的日变化都具有相同的峰型;(4)随着太阳辐射的逐渐增强,气温和水汽压均升高,蒸散作用增强。风速增大的同时,蒸散速率也随着升高。土壤温度升高值的变化趋势与蒸散速率的变化趋势基本一致。各环境因子对蒸散速率影响程度依次为:土壤温度升高值冠层上方水汽压气温风速。     

施用绿肥(苦豆子鲜草)对立架甜瓜土壤速效养分与产量的影响

通过绿肥(苦豆子鲜草)不同施用量的田间试验,研究施用苦豆子鲜草对立架露地栽培甜瓜(伽师瓜)土壤速效养分与产量的影响,结果表明:与不施绿肥(苦豆子鲜草)的K0处理相比,施用苦豆子鲜草能够有效提高土壤肥力水平,对提高20~40 cm土层土壤中碱解氮和有效磷的含量较为显著;同时施用苦豆子鲜草能促进甜瓜增产并改善品质,尤其对改善甜瓜果形指数、Vc和还原糖含量有显著作用;苦豆子鲜草施用量9 000 kg/hm2效果最佳。     

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。     

模拟干旱胁迫对喀斯特森林喜钙树种伞花木生理特征的影响

在不同浓度(0、10%、20%、30%)聚乙二醇(PEG6000)的处理下,测定伞花木和油茶(对照树种)幼苗叶片相对含水量、细胞质膜相对透性(RMP)、丙二醛(MDA)含量、脯氨酸(Pro)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性等指标,比较它们的抗干旱能力。结果表明:①伞花木在轻度和中度干旱胁迫下,相对含水量仍维持在较高水平,在重度干旱胁迫下相对含水量明显下降,而油茶的相对含水量在中度干旱胁迫下就明显下降;②随着干旱胁迫程度的加剧,两种幼苗叶片SOD、POD活性均表现为先升后降的趋势,相比之下,伞花木在干旱胁迫下两种酶活性的增加幅度均大于油茶;③伞花木的细胞膜对干旱胁迫具有一定的耐受性,能忍受轻度和中度干旱胁迫;④伞花木在各个干旱胁迫程度下均能有效地积累脯氨酸,油茶只有在中度和重度胁迫下脯氨酸才有明显的累积。研究表明,调节酶保护系统活性和渗透调节物质含量是伞花木适应岩溶干旱环境的重要机制。     

干旱胁迫对窄叶鲜卑花种子萌发及幼苗生长的影响

[目的]研究干旱胁迫对窄叶鲜卑花种子萌发及幼苗生长的影响,为野生种驯化和种群恢复提供参考。[方法]以窄叶鲜卑花种子为实验材料,采用不同浓度聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫环境,研究干旱协迫强度对窄叶鲜卑花种子的吸胀速率、发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数和种子抗旱萌发指数及幼苗生长情况的影响。[结果]随着干旱胁迫程度的加剧,窄叶鲜卑花种子的吸水过程表现出急速吸水期、缓慢上升期和吸水平稳期3个阶段;其发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数和种子抗旱萌发指数及苗高、根长,苗重与胁迫强度均呈负相关;当PEG浓度达30%时,种子萌发完全被抑制。另一方面,种子群体萌动、萌发和出苗达50%所需时间随胁迫强度的增加而越发延迟,且各阶段对环境临界水势要求不同,出苗阶段最为严格,表明种子出苗过程对环境水分胁迫较为敏感,耐旱能力较弱。[结论]干旱胁迫显著抑制了窄叶鲜卑花种子的萌发和幼苗生长,也说明水分是窄叶鲜卑花种子萌发和幼苗形成的主导因素之一,在较干旱地区种植需要考虑水分的供给。     

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...     

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’。     

Seed Treatment to Overcome Salt and Drought Stresses During Germination in Safflower (Carthamus tinctorius L.)

Although safflower is drought and salt tolerant, it is susceptible to drought and salinity at the germination and seedling stages. Priming techniques have been used to overcome salinity and drought tolerance at germination stage. Osmopriming potassium nitrate (KNO₃) and hydropriming were used to determine drought [by polyethylene glycol (PEG)-6000 at water potentials of 0, ?0.3 and ?0.6 MPa] and salt electrical conductivity (EC) (values of the sodium chloride (NaCl) solutions were 0, 6 and 12 ds.m^?1) tolerance of primed seeds of safflower. Germination index, shoot/root ration, germination uniformity, days to 50% germination (D50) and abnormal germination percentage were measured. Treatment 0f seeds with hydropriming increased germination index, shoot/root ration and germination uniformity, while decrease days to 50% germination under salt and water stress. Seed treated with KNO₃ reduced abnormal germination percentage in salt stress. KNO₃ improved germination uniformity and germination index of the low water potentials. As salinity increased, germination index and shoot/root ration were decreased, while germination uniformity, days to 50% germination and abnormal germination percentage were increased. Hydropriming enhanced germination under both salt and drought stresses and non-stress conditions. Therefore, hydropriming could be used to improved seed performance of safflower under saline and drought stress. This treatment dose not needs expensive chemicals or sophisticated equipment.     

文冠果柿树花椒幼树对不同土壤水分的生理响应

为探索文冠果、柿树、花椒在不同土壤水分含量下的生理特性,利用盆栽试验人工浇水后持续自然耗水的方法,研究2年生文冠果、柿树、花椒在不同土壤相对含水量（15%~98%）下的生理响应,并结合大田栽植的生长状况和成活率对其抗旱性进行评价。结果表明：1）随土壤相对含水量的降低,文冠果、柿树、花椒幼树叶片的相对含水量都呈下降趋势,净光合速率、水分利用效率先升高后降低,脯氨酸质量分数、细胞膜相对透性逐渐上升,叶绿素逐渐降低,超氧化物歧化酶活性先升高后降低,丙二醛质量摩尔浓度先升高后降低再升高;2）文冠果、柿树、花椒幼树光合作用由气孔限制转为非气孔限制的土壤相对含水量分别为60%~70%、30%~40%、20%~30%;3）花椒在土壤相对含水量为20%~70%时耐旱能力较强,柿树在土壤相对含水量为20%以下时耐旱能力更强,文冠果耐旱能力较差。结合大田生长表现可知,在山东丘陵区造林时花椒较为适宜。     

小麦重组自交系群体苗期抗旱性综合评价

[目的]探讨干旱对小麦萌发期幼苗生长的影响,筛选抗旱的优良小麦种质材料,为小麦抗旱新品种的选育提供依据。[方法]以洛旱2号与潍麦8号杂交产生的重组自交系(RIL)群体(F9)为材料,基于小麦萌发期幼苗在不同水分条件下的多个农艺性状指标数据,通过主成分分析和K均值聚类的方法,对重组自交系的291个株系及其亲本进行了苗期抗旱性综合评价,并对各株系的苗期抗旱性度量值和其产量的相关性进行了分析。[结果](1)用10%的PEG-6000处理萌动的种子,可促进胚芽鞘长和根数的增加,而对其它农艺性状有明显的抑制作用。(2)从该重组自交系的291个株系中筛选出了44个抗旱优良株系,为小麦抗旱育种提供了宝贵的种质材料。(3)小麦各株系的苗期抗旱性和其产量之间呈显著的正相关。[结论]根系性状对干旱胁迫的反应最为敏感,干旱胁迫下能否形成相对强大的根系系统是衡量幼苗抗旱性的重要条件。     

干旱胁迫对3种针茅种子萌发期抗旱性影响的研究

以采自宁夏回族自治区云雾山的本氏针茅、大针茅和克氏针茅种子为研究材料,用不同渗透势浓度的聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫,探讨了干旱胁迫对3种针茅种子萌发特性的影响。结果表明,随着PEG浓度的增加,3种针茅种子的发芽率、活力指数、幼苗的鲜重和抗旱指数均呈下降趋势。其大针茅下降趋势最为明显(p<0.05),而低浓度PEG(5%PEG)对本氏针茅的萌发及生长有一定促进作用。低浓度PEG克氏针茅的发芽率以及幼苗鲜重与对照差异不显著,表明克氏针茅有一定的抗旱性。PEG对幼苗生长的抑制效应比幼根大。3种针茅种子萌发期的抗旱能力依次为:本氏针茅>克氏针茅>大针茅。     

Predicting germination response of primed and non-primed seeds of five crops under field-variable temperature

Abstract

Farmers typically practice ‘on-farm’ priming to overcome the ‘spring drought’ in semi-arid regions. The reason invoked for the priming effect in the literature is often the thermal time model whereas investigators rarely focus on the root system of the seedling. The aims of this study were to quantify the priming effect and simulate the emergence pattern under field-variable temperatures. Furthermore, we describe the priming effect on the character of the seedling root system. Seed priming enhanced the germination percentage and accelerated the germination rate in all species, especially at lower temperatures. Priming decreased the thermal requirement of all tested crops; the simulated priming effect was maximized during cooler conditions in early spring; the root system of primed plants developed in advance, indicating that the seedlings possessed more drought tolerance.