干旱胁迫及复水对大豆关键生育时期叶片生理特性的影响

以“辽豆15”为试材，在开花期和鼓粒期设置轻度干旱（土壤相对湿度65%±5%）和重度干旱（土壤相对湿度50%±5%）以及对照（土壤相对湿度80%±5%）处理，开展大豆干旱及复水控制试验。干旱处理持续7d、14d和21d，并在胁迫结束后进行复水，复水水平与对照处理一致。达到胁迫时间当日和复水后第7天取大豆倒三叶叶片，测定叶片可溶性蛋白和丙二醛（MDA）含量以及超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性，研究干旱胁迫对以上生理指标的影响以及复水后补偿效应。结果表明：开花期，轻度干旱和重度干旱胁迫均使叶片可溶性蛋白和MDA含量以及POD活性显著升高，轻度干旱胁迫使SOD活性显著升高。鼓粒期，大豆受干旱胁迫影响后，叶片可溶性蛋白含量、MDA含量、SOD活性显著升高，但POD活性显著降低。复水对大豆叶片可溶性蛋白含量、MDA含量和SOD活性均出现补偿效应，但对POD补偿效应不明显。由此可见，干旱会对大豆叶片造成过氧化伤害，主要表现在抗氧化酶和渗透调节物质含量的提高，同时复水可使大豆叶片由干旱造成的过氧化伤害得到缓解，表现出不同程度的补偿效应。     

干旱-复水对酸枣相对含水量、保护酶及光合特征的影响

对干旱-复水条件下酸枣幼苗相对含水量(RWC)、组织含水量、耗水量、保护酶(SOD、POD、CAT)活性、细胞膜相对透性、蒸腾速率(Tr)、光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)进行测定, 研究干旱-复水对酸枣幼苗的生理影响。试验设4 个处理, 分别是1 次(Ⅰ)、2 次(Ⅱ)和3 次(Ⅲ)干旱-复水周期和对照(CK)。结果表明: 复水后, 酸枣幼苗的RWC 随时间推移呈先下降后稳定的变化趋势, 且在复水后第3 d 及以后RWC 随干旱-复水次数的增加而升高; 耗水量在复水当天达最高值, 组织含水量在大量耗水后(复水次日)出现最低值; 复水次日酸枣幼苗的保护酶随干旱-复水次数的增加而升高, 而保护酶活性较低的处理细胞膜相对透性较高, 表明细胞膜受伤害较严重; 经1 次干旱-复水处理的酸枣幼苗在复水当天的Tr、Pn、Gs 均为最低。试验证明酸枣幼苗能在反复的干旱-复水中建立对干旱逆境的抵御, 并且经多次干旱-复水处理的酸枣幼苗能在再一次复水后迅速恢复蒸腾和光合以减少干旱胁迫对自身的伤害。     

干旱及复水对玉米叶片光合特性的影响

盆栽条件下,以玉米品种户单4号为材料,设正常供水(CK)、中度水分胁迫(MS)和重度水分胁迫(SS)三个水分处理,研究了拔节期和孕穗期水分胁迫及复水对玉米叶片光合、叶绿素荧光的影响,以期为玉米补偿机制的阐明提供理论依据。结果表明:(1)干旱胁迫使叶水势(ψleaf)降低,复水后拔节期重度胁迫叶水势迅速恢复并超过对照,而孕穗期则恢复缓慢;(2)拔节期和孕穗期重度胁迫降低了叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、PSII最大光化学效率(Fv/Fm)及光化学猝灭系数(qP),但复水5d后可基本恢复至对照;Ci最低,气孔限制值(Ls)较对照分别增加了6.85%,9.52%,Fv/Fm值分别降低了1.72%和0.61%,表明气孔限制是Pn降低的主要原因;(3)拔节期重度胁迫叶的水分利用效率(WUE)高于对照,表现出补偿效应;孕穗期干旱胁迫下WUE表现为:MS>CK>SS,在复水第一天达最大值,随后趋于降低。说明拔节期和孕穗期光合特性变化存在差异性。     

干旱和盐胁迫对花生干物质积累及光合特性的影响

为明确干旱和盐胁迫对花生生长发育及光合特性的影响,以花育25为试验材料,采用盆栽试验,设置正常供水(75%田间最大持水量,CK)、中度干旱胁迫(45%田间最大持水量,D)、盐胁迫(75%田间最大持水量,土壤含盐量0.3%,S)、旱盐胁迫(45%田间最大持水量,含盐量0.3%,DS)4个处理,研究开花期干旱和盐胁迫对花生光合特性和干物质积累的影响。结果表明,与CK相比,中度干旱胁迫降低了花生叶片的相对含水量、净光合速率(Pn),增加了叶片的SPAD值、光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(Rd);盐胁迫降低了花生叶片的相对含水量、Pn和SPAD值,增加了LCP和Rd;随着胁迫时间的延长,DS处理的叶片相对含水量、Pn、SPAD值、LCP和Rd的变化趋势与盐胁迫基本一致。干旱胁迫结束复水10 d后,D处理的各项指标与CK无显著差异;但旱盐胁迫与盐胁迫间差异显著,干旱胁迫结束复水10 d时,旱盐胁迫的叶片相对含水量和Pn分别较盐胁迫降低1.57%、16.67%,LCP和Rd较盐胁迫分别升高78.07%、45.78%。旱盐胁迫降低了花生主茎高、侧枝长和植株干重的V_max(最大生长速率)和T_m(V_max出现时间),单株荚果产量较CK降低41.10%。干旱和盐胁迫对花生单株产量和出米率存在显著的交互作用,旱盐互作加剧了盐胁迫对花生植株生长的危害,因此盐胁迫下种植花生应在开花期及时灌水、防止盐分和干旱双重胁迫。本试验结果为盐碱地花生种植的合理灌溉和高产稳产提供了理论指导。     

石羊河上游干旱草原阴山扁蓿豆群落土壤种子库

土壤种子库是地上植被补充更新的源泉,土壤种子库的研究已成为植物种群生态学研究中相当活跃的领域.在石羊河上游干旱草原选择阴山扁蓿豆草地群落,研究了草地土壤种子库的物种组成、密度、多样性特征以及与地上植被的关系.结果表明,阴山扁蓿豆草地群落土壤种子库共有20个物种,分属12科.随阴山扁蓿豆分盖度减小,土壤种子库密度和种类在水平方向上增加,种子库密度垂直分布呈现0-5cm>10-15 cm>5-10 cm土层,物种数量随深度而减少;在阴山扁蓿豆分盖度>60%的草地群落未发现其种子库的存在.土壤种子库的Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielow均匀度指数随阴山扁蓿豆盖度减小呈上升趋势,生态优势度由0.46下降至0.24;各草地群落土壤种子库与地上植被的相似性系数在0.29～0.58之间.     

薄壳山核桃幼苗对干旱胁迫的生理生化响应

为探究薄壳山核桃幼苗对干旱胁迫的适应能力,本试验以一年生薄壳山核桃幼苗为材料,采用盆栽控水试验,设置正常供水(CK)、轻度干旱胁迫(LD)、中度干旱胁迫(MD)和重度干旱胁迫(SD)4种水分处理梯度,测定相关生理生化指标并分析叶片超微结构。结果表明,在干旱胁迫50 d时,随着干旱程度加剧,叶绿素a含量呈下降趋势,CK的叶绿素a含量分别是LD和MD的1.22和1.35倍;MD叶片气孔大量闭合,关闭密度达236 个·mm^-2;LD和MD的净光合速率(Pn)较CK分别下降了17.16%和58.42%。此外,渗透调节物质含量在干旱胁迫下显著提高,其中LD和MD的可溶性蛋白含量较CK分别增加了141.68%和204.17%。在干旱胁迫50 d时,MD幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)活性达到峰值,为367.93 U·mg^-1prot,而过氧化物酶(POD)活性较干旱胁迫20 d出现下降。各水分梯度处理下,LD幼苗长势最好;MD叶片叶绿体结构破坏严重,基粒片层模糊不清;SD幼苗死亡,故为满足幼苗生长需要,应保证种植地土壤含水量达到田间持水量的35%以上。本研究结果为薄壳山核桃栽种区域的选择以及进一步扩大薄壳山核桃栽种面积提供了理论依据。     

灌浆结实期高温干旱复合胁迫对稻米直链淀粉及蛋白质含量的影响

灌浆结实期是水稻产量与品质形成的关键时期,近年来,由于受全球气候变化和局部地形地貌的影响,我国南方稻区在水稻灌浆结实期频频遭遇高温和伏旱的混合影响,造成水稻产量与品质的同步下降。本研究选用导入空心莲子草基因组DNA构建的籼稻耐旱变异品系H5,在灌浆结实期于人工温室进行高温干旱复合胁迫试验,测定了不同处理稻米直链淀粉与蛋白质含量,旨在深入研究高温干旱复合逆境对稻米品质的影响。试验设6个处理,分别是适温中度干旱(OT-MD)、适温严重干旱(OT-SD)、高温正常供水(HT-WW)、高温中度干旱(HT-MD)、高温严重干旱(HT-SD)和适温正常供水(OT-WW,CK)。除对照外,其余各处理的胁迫时间设10 d、20 d、30 d和40 d。结果表明:灌浆结实期高温胁迫会导致稻米直链淀粉含量下降和蛋白质含量增加,高温胁迫10~40 d的稻米直链淀粉含量比CK降低了1.783~5.987个百分点,稻米蛋白质含量比CK增加了1.178~2.741个百分点;灌浆结实期干旱胁迫同样会导致稻米直链淀粉含量下降和蛋白质含量增加,在中度干旱条件下,胁迫10~40 d处理的稻米直链淀粉含量比CK降低了1.956~6.270个百分点,稻米蛋白质含量比CK增加了1.153~2.944个百分点,在严重干旱条件下,胁迫10~40 d处理的稻米直链淀粉含量和蛋白质含量相对于CK的变异幅度比中度干旱胁迫下的更大;灌浆结实期高温干旱复合胁迫引起稻米直链淀粉含量下降和蛋白质含量增加的幅度均超过单一高温胁迫或干旱胁迫,且其变化幅度随胁迫因子的增加、胁迫强度的增强和胁迫时间的延长而增大;灌浆结实期的前20 d遭遇高温干旱复合胁迫是稻米品质变差的主要原因;在相同胁迫时间内,各处理对稻米直链淀粉和蛋白质含量的胁迫效应按升序排列依次为:高温正常供水(HT-WW)、适温中度干旱(OT-MD)、适温严重干旱(OT-SD)、高温中度干旱(HT-MD)、高温严重干旱(HT-SD)。本研究结论可为水稻的抗旱与抗高温育种与栽培提供参考依据。     

干旱胁迫和复水对夏蜡梅幼苗光合生理特性的影响

以盆栽二年生夏蜡梅(Sinocalycanthus.chinensis)实生苗为材料,分对照、轻度胁迫、中度胁迫和重度胁迫4组,研究了不同程度干旱胁迫和复水对夏蜡梅光合特性的影响。结果表明,在干旱胁迫下,夏蜡梅的光合日变化曲线由典型的双峰型转变为峰值很小的单峰型。在较高强度的干旱胁迫下,夏蜡梅光补偿点、CO2补偿点和气孔阻力升高,光饱和点、表观量子效率、最大净光合速率、羧化效率、Fv/Fm和蒸腾速率下降;而暗呼吸速率先升后降、胞间CO2浓度先降后升。轻度和中度干旱胁迫下光合能力的下降主要由气孔限制引起,而在重度胁迫下则由非气孔限制起主要作用。重度胁迫复水3d后,夏蜡梅的光合能力恢复很弱。过分干旱胁迫对夏蜡梅造成一定伤害。     

土壤干旱及复水对侧柏叶绿素荧光参数的影响

为了研究不同程度土壤干旱及旱后复水对侧柏幼苗叶绿素荧光参数的影响,以盆栽1年生侧柏幼苗为试验材料,设置4个水分梯度[土壤相对含水量(RSWC)为:40%,52.16%,70%,87.84%],以充分供水(RSWC为100%)为对照,经干旱胁迫60 d后复水,测定了复水前及复水后2,24,48,72 h叶绿素荧光参数。结果显示:随着土壤干旱胁迫程度的加剧,侧柏幼苗PSⅡ的最大光化学量子产量Fv/Fm、相对光合电子传递速率ETR和实际光化学量子产量Yield总体上呈现下降的趋势,而非光化学淬灭系数NPQ则呈现上升的趋势,其中土壤相对含水量为40%的重度胁迫Fv/Fm,ETR和Yield分别比对照下降1.1%,4.5%,4.9%,而NPQ比对照增加22.6%。复水后叶绿素荧光都得到了恢复,在复水24 h除70%的处理其他处理Fv/Fm达到最大,其中重度胁迫40%的处理比对照上升3.1%。在复水48 h各胁迫处理Yield,ETR达到了最大值,40%的重度胁迫分别比对照上升1.0%,1.2%。由此可知,干旱胁迫尤其是重度胁迫,虽然对侧柏幼苗PSⅡ有一定的破坏,对光合作用有一定程度的影响,但复水后各指标都得到了相应的恢复。     

干旱胁迫及复水对耐旱枸杞水力学特性的影响

耐旱枸杞是西北干旱地区重要的经济作物,为进一步明确枸杞水分运输特性,提高农业生产潜力,在甘肃省古浪县农业示范基地(37.09°N,102.79°E)以2年生‘宁杞1号’、‘宁杞5号’和‘蒙杞1号’3个枸杞品种苗木为试验材料,设计3个处理[N:正常水分;M:中度干旱;S:重度干旱],研究干旱胁迫对光合速率、气孔导度、冠层和根系导水率的影响,以及干旱胁迫后复水对枝条导水率的影响。结果表明:随着干旱程度增加,枸杞冠层、枝条和根系导水率均下降,‘宁杞5号’在干旱胁迫后植株导水率的减小和根系导水阻力在整个植株中所占比例的增大最显著;通过拟合木质部脆弱性曲线发现,‘宁杞1号’导水率损失50%时木质部水势显著高于‘宁杞5号’和‘蒙杞1号’。枸杞叶片净光合速率和气孔导度与植株叶片导水速率具有显著相关性。干旱胁迫复水后植物生长主要取决于根系恢复吸水的能力,干旱胁迫复水4 d后苗木导水率呈现不同程度的恢复,‘蒙杞1号’导水率恢复速度最快,并出现显著补偿效应,恢复速度最慢的为‘宁杞5号’。综合分析表明,枸杞耐旱特性与导水能力有关,根系导水对干旱胁迫的敏感性可以反映植株持续抗旱能力,干旱胁迫复水后根系导水率恢复能力和补偿效应对植株在逆境条件下土壤水分利用具有显著影响,调控根系导水率对于提高土壤水分利用率具有重要意义。     

细胞分裂素调控的玉米旱后复水补偿性生长机制研究

通过检测植物生长激素研究了苗期玉米的旱后复水补偿性生长机制。结果表明:干旱胁迫导致玉米苗具有较低的地上部分和整株生物量,但复水12 d后旱后复水玉米苗的地上部分和整株生物量已与充分供水玉米苗之间没有了显著差别。地上生物量指数和总生物量指数,是用来评价玉米苗复水后的地上部分生物量和总生物量相对于它们自身复水前变化的指标,复水后旱后复水玉米苗呈现较高的地上生物量指数和总生物量指数。通过检测叶片和伤流液中的玉米素和玉米素核苷（Z+ZR）含量,发现旱后复水玉米苗的叶Z+ZR含量与地上生物量指数和总生物量指数联系密切,且其叶Z+ZR含量受根系的直接调控。总之,根系诱导的叶片细胞分裂素是影响玉米苗旱后复水补偿性生长的关键因素。     

干旱程度及时期对复水后大豆生长和代谢补偿效应的影响

为探讨大豆干旱胁迫及复水生长补偿效应和代谢补偿效应机制,建立最佳节水灌溉模式,采用盆栽称质量控水法,研究了干旱胁迫及复水对大豆生长发育、渗透调节、内源激素调节和抗氧化系统的影响。结果表明:干旱胁迫抑制株高和叶面积增长,在苗期和开花期复水天数为0时降幅分别达12.50%~39.74%、21.71%~52.87%和16.93%~36.27%、27.99%~47.80%;导致脯氨酸含量、可溶性糖含量和丙二醛含量升高,在苗期和开花期复水后天数为0的增幅分别达46.97%~131.57%、99.56%~139.37%、6.64%~22.82%和31.68%~136.30%、32.63%~184.51%、15.82%~100.75%;超氧化物歧化酶活性升高,但重度胁迫10 d处理呈降低趋势;脱落酸含量升高,赤霉素和玉米素核苷含量降低,而吲哚乙酸含量苗期呈降低趋势,开花期呈升高趋势。复水后,株高和叶面积日增长量表现出短暂快速增长,产生生长超补偿效应;中度胁迫和胁迫5 d处理各代谢指标产生等量或近等量代谢补偿效应,而重度胁迫和胁迫10 d处理产生近等量或部分代谢补偿效应。因此,干旱胁迫后复水产生补偿效应是有条件的,重度胁迫尤其是长时间重度胁迫会降低补偿效应甚至产生伤害效应。同时苗期适度干旱处理可提高开花期再次受旱的适应能力和补偿效应。     

施用等养分量有机肥和化肥对干旱胁迫下玉米生物量影响的比较

  目的  研究干旱胁迫条件下施用有机肥和与之等氮磷钾养分量化肥对玉米生物量的影响及其机制,为玉米抗旱技术措施的提出提供理论依据。  方法  通过温室盆栽模拟试验研究施肥（不施肥、施用牛粪和施用化肥）、微生物（不灭菌和灭菌）和水分（不干旱即田间持水量的70%和干旱即田间持水量的40%）三因素对苗期（45天后）玉米生长及土壤性质的影响。  结果  （1）与不施肥相比,施肥处理显著提高玉米生物量,其中地上部生物量提高了155% ~ 278%,根系提高了71% ~ 122%,总生物量提高了125% ~ 221%;在灭菌条件下,干旱后玉米生物量显著降低（30% ~ 34%）。（2）施肥后,未显著改变土壤无机氮的含量,显著提高了土壤速效磷和速效钾的含量;与正常水分处理相比,干旱仅在有机肥处理下显著降低了土壤速效钾含量,达43.8%;施肥对土壤微生物总生物量和细菌生物量均无显著影响,显著提高了真菌生物量以及真菌和细菌的比值;干旱后,土壤微生物总生物量、细菌和真菌生物量均未发生显著改变。（3）随土壤速效磷含量的增加,玉米总生物量显著增加。  结论  干旱显著降低了苗期玉米生物量,且这种干旱效应仅在灭菌土壤上出现,说明了土壤微生物能够增强植物对干旱胁迫的抗性;在干旱情况下,有机肥施用后玉米生物量显著高于化肥处理,土壤速效磷是主要的驱动因子。     

Monitoring the photosystem II behavior of wild and cultivated barley in response to progressive water stress and rehydration using OJIP chlorophyll a fluorescence transient

To study the effects of progressive drought stress on photosystem II behavior of wild type (Spantaneum) and cultivated barley (Morocco), different levels of soil water availability, including control, moderate, mild, and severe water stress (70%, 50%, 30%, and 10% water holding capacity of soil, respectively) and rehydration were used. Polyphasic OJIP fluorescence transient of Morocco plants exhibited a considerable increase in fluorescence intensity at O, J, and I steps under mild and severe stress relative to slight increase in wild barley. Values of fluorescence parameters and quantum efficiencies, including minimal fluorescence, relative variable fluorescence at phase J and I, maximal quantum yield of photosystem II (PSII), performance index, electron transport yield, and excitation transfer efficiency were influenced by water stress in both genotypes. These parameters were significantly less affected in wild type barley by progressive drought stress compared to Morocco. After re-watering, both genotypes were able to restore from severe drought in most of the traits. Based on our findings, highly correlated values of relative water content (RWC) and independent JIP-test parameters (P < 0.01) indicate that the chlorophyll a fluorescence induction technique is sensitive to plant water status and performance index represent an accurate and reliable indicator for early stress detection and also explore plant vitality under water stress.     

旱后复水条件下磷添加对白羊草根系形态及氮磷累积的影响

植物生长及养分利用特征可揭示半干旱区植物对多变水肥环境条件的适应策略。在白羊草分蘖期设置2个供水条件(正常供水和干旱胁迫21天后复水)和2个磷添加水平(复水当日1 kg干土添加0,0.2 g P_2O_5),2周后测定其根冠生物量、根系形态以及氮磷含量。结果表明,旱后复水条件下,磷添加后白羊草根冠生物量、总生物量和根冠比无显著变化,总根长和根表面积显著增加27.1%和24.1%,比根长和比根面积分别显著增加18.3%和15.9%,根系平均直径显著降低1.3%;白羊草地上部、根系和整株磷含量分别显著增加61.1%,35.8%和49.6%,磷累积量分别显著增加68.6%,52.0%和61.3%,氮磷比显著降低。除地上部氮累积量外,各水分和磷处理下白羊草地上部、根系和整株氮磷累积量与总根长和根表面积呈显著正相关关系。本研究表明,根长和根表面积增加是白羊草响应水肥环境条件改善的主要策略。