灌浆期高温对小麦旗叶与非叶器官光合和抗氧化酶活性的影响

为揭示小麦叶与非叶器官抗氧化系统对灌浆期高温胁迫的反应特征,探讨不同品种和不同器官耐热性差异机制,以小麦强耐热品种石家庄8号和弱耐热性品种河农341为材料,于灌浆期用塑料膜搭棚进行增温处理(花后第8天至第22天),研究高温胁迫对旗叶光合速率(Pn)、叶绿素含量、旗叶和非叶器官中丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性的影响。高温处理下,两品种Pn比正常温度下(对照)低18.7%~24.9%,叶绿素含量低5.7%~6.2%;旗叶、旗叶鞘、穗下节、颖片和籽粒的MDA含量和Pro含量均升高,其中MDA升高幅度为旗叶非叶器官,Pro升高幅度为非叶器官旗叶。旗叶、颖片、籽粒的SOD活性和旗叶、旗叶鞘、籽粒的CAT活性以及旗叶、旗叶鞘、颖片的POD活性在高温胁迫初期即诱导增强,而其他器官的抗氧化酶活性则在高温持续一段时间后诱导增强,之后随着高温的持续各器官抗氧化酶活性多表现为低于对照,高温解除后旗叶鞘、穗下节、颖片的SOD活性和旗叶、颖片、籽粒的POD活性有恢复迹象,高温对其他器官的SOD和POD活性以及所有器官的CAT活性造成不可逆影响;总体来看,非叶器官持续抗氧化能力和耐热性强于叶片。石家庄8号叶与非叶器官细胞膜稳定性、抗氧化酶活性均高于河农341,显示其整株耐热性强于河农341,这是石家庄8号在高温胁迫下产量下降幅度低于河农341的重要生理基础。因此认为,非叶器官在小麦适应灌浆期高温逆境中发挥重要作用。     

低温胁迫下聚糖萘合剂对玉米幼苗光合作用和抗氧化酶活性的影响

采用盆栽试验, 以郑单958和丰单3号为材料, 研究了低温胁迫对玉米幼苗光合作用、叶绿素、叶绿素荧光参数和抗氧化酶活性的影响, 以及聚糠萘合剂(PKN)的调控效果。结果表明, 低温胁迫下, 玉米幼苗的光合作用和光系统II光化学最大效率受到抑制; 超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性降低; 过氧化氢、超氧阴离子的产生速率及丙二醛(MDA)含量显著升高。PKN处理提高了低温胁迫下玉米幼苗净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、光系统II光化学的最大效率(F_v/F_m)、叶绿素含量(Chl a+Chl b)。低温处理7 d, ZDTR和FDTR的P_n、G_s、F_v/F_m、Chl a+Chl b分别比各自的对照提高了88.95%和61.11%、593.33%和1 741.67%、111.50%和145.16%、36.61%和54.03%; PKN处理延缓了SOD、POD、CAT活性的降低, 低温胁迫7 d, PKN处理使郑单958和丰单3的SOD、POD、CAT活性分别比对照高了292.59%和632.98%、295.07%和360.54%、254.55%和265.45%; 同时降低了过氧化氢、超氧阴离子的产生速率及MDA的含量。表明PKN处理有利于提高玉米幼苗的抗冷性。     

糯玉米不同品种的果穗增重与籽粒灌浆特性

以15个糯玉米杂交种为材料,研究不同品种果穗增重、籽粒灌浆动态。结果表明,鲜穗产量与籽粒产量品种间差异极显著,同时两者相关极显著。果穗增重与籽粒灌浆不同品种间表现一致,均随花后天数的增加呈“S”型曲线增长,符合Richards方程。方程参数分析表明,果穗最大增重速率高、快速增重阶段的速率大和持续时间长有利于提高品种的鲜穗产量;籽粒灌浆活跃生长期长、灌浆最大增长速率高、快增期的灌浆速率大和持续时间长有利于提高籽粒产量。果穗含水率与籽粒含水率随花后天数的增加均呈直线下降趋势,下降速率因品种而异,各品种鲜穗重达峰值时果穗含水率为61.96%~72.98%。     

不同生育时期遮光对玉米籽粒灌浆特性及产量的影响

为探索不同时期遮光对玉米籽粒灌浆特性和产量的影响, 2012-2013年以玉米品种京科968与郑单958为试验材料, 在大田条件下用透光率50%的遮阳网分别于13叶全展期(T1)、吐丝期(T2)、吐丝后15 d (T3)遮光处理, 每期遮光7 d, 以自然光照为对照, 并利用Logistic方程y =A/(1+Be^–Cx)比较不同遮光处理玉米籽粒灌浆过程。结果表明,不同时期遮光均导致玉米穗粒数、千粒重和产量不同程度降低, 且遮光时期越晚降幅越大, 其中产量差异显著; 遮光导致灌浆高峰持续期与活跃灌浆天数(P)缩短, 最大灌浆速率(G_max)与平均灌浆速率均下降, 籽粒终极生长量(A)降低; 品种特性决定粒重、穗粒数与灌浆参数的关系, 同一品种的粒重与灌浆速率最大时的生长量(W_max)呈显著正相关, 品种间的粒重差异由活跃灌浆天数(P)决定, 同一品种的穗粒数与最大灌浆速率(Gmax)呈显著正相关, 品种间的穗粒数差异由灌浆速率最大时的生长量(W_max)决定。选择适宜品种, 提高籽粒灌浆速率最大时的生长量(W_max)与最大灌浆速率(G_max), 并延长活跃灌浆天数(P)是玉米在光胁迫环境下获得高产、稳产的重要途径。     

穗期高温对玉米子粒灌浆生理及产量的影响

为揭示玉米穗期高温胁迫对子粒灌浆生理及产量的影响,以耐热型玉米品种郑单958和热敏感型玉米品种先玉335为试验材料,研究了第9片叶完全展开至抽雄期高温对玉米子粒灌浆特性、淀粉合成酶活性、激素含量和产量的影响。结果表明,穗期高温处理,郑单958和先玉335的产量分别比对照降低了11.14%和25.40%;2个品种的粒重和灌浆前期的灌浆速率降低,到达最大灌浆速率的时间延迟,灌浆速率最大时的生长量减小,活跃灌浆期延长;灌浆前期子粒淀粉合成酶活性降低;高温对先玉335的影响明显高于对郑单958。高温处理后,2个品种子粒中的生长素、玉米素核苷和赤霉素含量变化趋势一致,均表现为灌浆初期降低,灌浆后期升高,脱落酸含量表现则相反。     

油菜素内酯对春玉米灌浆期叶片光合功能与产量的调控效应

以玉米品种"郑单958"为材料,在大田条件下,采用植物生长调节物质油菜素内酯(brassinolide,BR)对苞叶和穗位叶喷施处理,研究了BR对玉米穗位叶功能、籽粒灌浆及产量的调控作用。结果表明,灌浆期随生育进程,玉米穗位叶叶绿素含量、光合速率、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)、1,5-二磷酸核酮糖羧化酶(Ru BPCase)以及蔗糖磷酸合酶和蔗糖合酶的活性均显著下降。同时,籽粒蔗糖含量显著降低,但淀粉含量和粒重均显著增加。与对照相比,BR处理显著增加玉米穗位叶叶绿素含量,提高光合速率,增强PEPCase、Ru BPCase、蔗糖磷酸合酶和蔗糖合酶的活性。BR处理显著增加籽粒蔗糖和淀粉积累,提高玉米籽粒干物质积累。在产量构成上,BR显著缩短秃尖长度,增加穗粒数和千粒重,显著提高产量。本研究说明,灌浆期喷施BR可提高玉米叶源的活性,延长叶片光合功能持续期,促进籽粒灌浆和物质积累,从而实现增产。     

玉米果穗不同部位籽粒激素含量及其与胚乳发育和籽粒灌浆的关系

以玉米品种登海11为材料, 分别进行大田和温室试验, 观察灌浆期果穗不同部位籽粒玉米素(Z)+玉米素核苷(ZR)、吲哚-3-乙酸(IAA)、脱落酸(ABA)和赤霉素(GA₃)含量变化及其与胚乳发育和籽粒灌浆的关系。结果显示, 籽粒最大胚乳细胞数目、最大胚乳细胞增殖速率及平均速率、最大灌浆速率、平均灌浆速率和百粒重表现为果穗下部籽粒>中部籽粒>上部籽粒。在胚乳细胞活跃增殖期或活跃灌浆期, 籽粒Z+ZR、IAA和ABA含量以果穗下部籽粒最高, 中部籽粒其次, 上部籽粒最低。GA₃含量则为果穗上部籽粒>中部籽粒>下部籽粒。两个试验的结果趋势一致。胚乳细胞增殖速率和籽粒灌浆速率与籽粒Z+ZR、IAA和ABA含量呈极显著正相关, 与籽粒GA₃含量呈显著负相关。说明玉米果穗上部籽粒轻主要是由于这些籽粒的胚乳细胞增殖速率小, 导致其胚乳细胞数少, 这与其灌浆期较低的Z+ZR、IAA和ABA含量及较高的GA₃含量有密切关系。     

不同穗型冬小麦品种子粒灌浆与同化物供应关系的研究

大穗型品种豫麦66号与多穗型品种豫麦49号相比，在灌浆中后期旗叶光合速率具有明显优势，在花后0～30d子粒WSC含量较高，显示出子粒灌浆较强的同化物供应能力。豫麦66号旗叶WSC在灌浆中后期含量较低，淀粉含量在整个灌浆期均较低，表明大穗型品种同化物外运能力可能较强，流系统生理活性比较活跃。两品种淀粉积累速率的变化均呈单峰曲线，豫麦66号的峰值出现较晚但持续时间较长，最大积累速率高，子粒灌浆速率亦呈现同样的趋势，两者呈显著正相关。说明豫麦66号在子粒灌浆后期仍可保持较强的库活性和具有较大库容特性。     

花后渍水对小麦旗叶光合和籽粒灌浆特性及产量的影响

为明确花后渍水对小麦籽粒灌浆特性和产量的影响.于2015-2016年小麦生长季在安徽农业大学皖中试验站以皖垦麦076和皖麦52为供试材料,采用大田试验方法,在小麦开花后设置了0(W0),3(W3),6(W6),9 d(W9)4个渍水处理,研究花后渍水对小麦旗叶光合特性、抗氧化酶活性、籽粒灌浆特性和产量及其构成因素的影响.结果表明,花后14 d,两品种W3处理旗叶净光合速率、SPAD值、丙二醛(MDA)含量和过氧化物酶(POD)活性与W0无显著差异,W6和W9处理显著低于W0,而旗叶超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性在不同品种间表现不同,皖垦麦076的W9处理旗叶SOD和CAT活性显著低于其他处理,皖麦52的W3和W6处理旗叶SOD和CAT活性显著低于W0但高于W9处理.渍水6,9 d显著降低了小麦籽粒灌浆的平均速率,不同小麦品种在渍水条件下对籽粒灌浆进程的影响程度也不同.花后各渍水处理对小麦穗数无显著差异,皖垦麦076 W3处理的穗粒数与W0无显著差异,W6和W9处理显著低于W0,而皖麦52的穗粒数表现为W3、W6和W9处理均显著低于W0,以W9处理最低,两品种千粒质量和产量均表现为W0>W3>W6>W9,渍水9 d时,两品种产量降幅分别为34.99％,40.44％.本试验条件下,开花期渍水降低了小麦旗叶光合能力,影响了籽粒灌浆进程,降低了平均灌浆速率,导致千粒质量下降,从而降低了产量.     

花后渍水对小麦旗叶光合和籽粒灌浆特性及产量的影响

为明确花后渍水对小麦籽粒灌浆特性和产量的影响.于2015-2016年小麦生长季在安徽农业大学皖中试验站以皖垦麦076和皖麦52为供试材料,采用大田试验方法,在小麦开花后设置了0(W0),3(W3),6(W6),9 d(W9)4个渍水处理,研究花后渍水对小麦旗叶光合特性、抗氧化酶活性、籽粒灌浆特性和产量及其构成因素的影响.结果表明,花后14 d,两品种W3处理旗叶净光合速率、SPAD值、丙二醛(MDA)含量和过氧化物酶(POD)活性与W0无显著差异,W6和W9处理显著低于W0,而旗叶超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性在不同品种间表现不同,皖垦麦076的W9处理旗叶SOD和CAT活性显著低于其他处理,皖麦52的W3和W6处理旗叶SOD和CAT活性显著低于W0但高于W9处理.渍水6,9 d显著降低了小麦籽粒灌浆的平均速率,不同小麦品种在渍水条件下对籽粒灌浆进程的影响程度也不同.花后各渍水处理对小麦穗数无显著差异,皖垦麦076 W3处理的穗粒数与W0无显著差异,W6和W9处理显著低于W0,而皖麦52的穗粒数表现为W3、W6和W9处理均显著低于W0,以W9处理最低,两品种千粒质量和产量均表现为W0>W3>W6>W9,渍水9 d时,两品种产量降幅分别为34.99％,40.44％.本试验条件下,开花期渍水降低了小麦旗叶光合能力,影响了籽粒灌浆进程,降低了平均灌浆速率,导致千粒质量下降,从而降低了产量.     

多胺对冬小麦籽粒灌浆的影响及其生理机制

以周麦18和西农538为材料研究表明,喷施精胺(Spm)或亚精胺(Spd)显著促进冬小麦籽粒灌浆,而喷施腐胺(Put)对冬小麦籽粒灌浆无显著影响;外源Spm或Spd显著提高旗叶叶绿素含量、光合作用以及抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性,同时显著降低旗叶丙二醛以及籽粒乙烯释放速率。说明不同类型多胺对冬小麦的影响不同,多胺对冬小麦籽粒灌浆的影响与叶片光合、衰老以及籽粒ETH释放速率密切相关。     

干旱处理对不同玉米品种叶片光合速率和抗氧化特性及产量的影响

玉米是对干旱比较敏感的粮食作物,不同品种应对干旱胁迫的能力存在差异。以6个普通玉米品种为材料,在北京市郊区大田条件下,采用裂区设计,以灌溉处理为对照,分析干旱处理对不同玉米品种叶片光合速率（P_n）和抗氧化特性及产量的影响。结果表明,与对照相比,干旱处理下不同品种玉米P_n降低幅度为京农科728（15.63%）相似文献   

超高产夏玉米花粒期不同部位叶片衰老与抗氧化酶特性

为探讨超高产玉米叶源衰老特征, 揭示其抗氧化关键酶及膜脂过氧化特性, 为玉米衰老调控和高产栽培提供依据, 本研究在大田条件下, 以我国创高产纪录的夏玉米为例, 从单株水平上对高产纪录试验(EHYR)和普通生产田(MCFF)玉米叶片衰老及抗氧化酶特性比较表明, EHYR产量达19 349 kg hm^-2, 是MCFF的2.28倍。MCFF和EHYR叶片分别在开花后30 d和50 d进入速衰期, MCFF叶片衰老比EHYR提前20 d;速衰期EHYR叶面积降幅比MCFF低5.7%。EHYR在籽粒灌浆后期, 中上部叶片净光合速率较高, 可溶性蛋白含量明显高于MCFF, 而MDA含量则维持较低水平。在叶片衰老过程中, 自开花后20 d开始, EHYR上部和中部叶片SOD活性较高, 下部叶片则以SOD、POD和CAT三者活性较高;MCFF仅中部叶片POD和CAT活性较高。EHYR叶片衰老程度与CAT活性极显著负相关, MCFF叶片衰老与SOD和POD活性显著负相关, 且二者叶片衰老进程中SOD、POD、CAT的直接作用大于间接作用。与MCFF相比, EHYR叶片除具较高SOD和POD活性外, 在籽粒灌浆后期同时保持较高CAT活性和可溶性蛋白含量是降低膜脂过氧化程度, 延缓叶片衰老的重要原因。开花后20 d是EHYR与MCFF叶片衰老出现差异的生理临界点, 因而在此时期之前调控更有利于延缓衰老。     

覆草旱种对水稻灌浆期生理活性的影响

以籼型三系杂交稻组合汕优63以及常规籼稻扬稻6号为材料,通过稻草覆盖旱种、地膜覆盖旱种、裸地旱种和常规水种（对照）比较试验,研究了旱种对水稻灌浆期间生理活性的影响。结果表明,旱种稻叶片叶绿素含量、剑叶光合速率以及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性均低于水种水稻,后期尤为明显;旱种稻丙二醛（MDA）含量高于水种水稻,灌浆中后期旱种稻根系活力下降较快;上述生理指标（MDA除外）水种〉覆草旱种〉覆膜旱种〉裸地旱种。表明与其他旱种方式相比,覆草旱种水稻的群体质量相对较好,后期生理活性较高。对覆草旱种与覆膜旱种及水种在生理活性上的差异进行了讨论。     

乙矮合剂对不同密度夏玉米花粒期不同部位叶片衰老特性的影响

为探讨乙矮合剂对密植夏玉米叶片衰老及后期早衰的调控机制, 建立华北夏玉米区密植高产稳产化学调控技术, 以中单909和浚单20为材料, 设置乙矮合剂(ECK)和密度梯度处理, 研究密度梯度对夏玉米花粒期不同部位叶片衰老特性的影响与ECK的调控效应。结果表明, 随密度增加, 两品种花粒期单株叶面积减小且降幅增大; 各叶位叶片的叶绿素相对含量和可溶性蛋白含量呈下降趋势; 超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性呈降低趋势; 丙二醛(MDA)含量则呈增高趋势; 上述指标在叶位和品种间存在差异。ECK处理显著提高各密度不同部位叶片SOD、CAT、POD活性和叶绿素相对含量及可溶性蛋白含量, 显著降低MDA含量; 单株绿叶面积降幅减小, 叶片衰老进程延缓, 衰老程度减轻。ECK处理后, 较高密度群体下(7.5~10.5万株 hm^-2), 中单909和浚单20较各自对照分别增产5.59%~6.63%和6.73%~8.10%。因此, 采用合理的种植密度结合喷施乙矮合剂可作为华北夏玉米区高产栽培的重要技术措施。     

HSP70可提高干旱高温复合胁迫诱导的玉米叶片抗氧化防护能力

为确定热休克蛋白70 (HSP70)提高作物耐干旱高温复合胁迫的机制,对干旱、高温反应不同的4个玉米品种的生理特性进行了研究。结果显示：(1) 在干旱、高温、干旱高温复合胁迫条件下,叶片丙二醛(MDA)增加量以隆玉602最低,驻玉309最高;在干旱胁迫条件下,郑单958叶片MDA含量低于浚单20,而在高温胁迫条件下,浚单20叶片MDA含量低于郑单958。(2) 在干旱、高温、干旱高温复合胁迫条件下,隆玉602、郑单958、浚单20三个品种叶片抗氧化防护系统如抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱苷肽还原酶(GR)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性增加量均高于驻玉309;在干旱条件下,郑单958叶片APX、GR、SOD、CAT活性增加量显著高于浚单20,在高温条件下,两个品种的表现则相反;在干旱高温复合胁迫条件下,隆玉602 叶片APX、GR、SOD活性增加量显著高于郑单958和浚单20。(3) HSP70抑制剂斛皮素(Quercetin, Q)预处理显著抑制了3种胁迫诱导的4个品种叶片抗氧化酶活性的增加。这些研究结果暗示HSP70提高了干旱、高温、干旱高温复合胁迫诱导的抗氧化防护酶活性,且APX、GR、SOD 这3个抗氧化防护酶活性可以作为评价作物耐干旱、高温和干旱高温复合胁迫的生化指标。     

吐丝期干旱胁迫对玉米生理特性和物质生产的影响

以玉米品种郑单958 (抗旱性强)和陕单902 (抗旱性弱)为材料,采用抗旱池栽控水试验,研究了叶片光合特性、保护酶活性以及干物质转运对吐丝期干旱胁迫的响应。结果表明,在吐丝期干旱胁迫下2个品种产量分别降低39.10%和44.87%;叶片净光合速率(P_n)和气孔导度(G_s)显著下降,胞间CO₂浓度(C_i)先升后降。PSII最大光化学效率(F_v/F_m)、实际量子产额(Φ_PSII)、光化学猝灭(q_P)降低,非光化学猝灭(q_N)升高;抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性先升高后降低,而丙二醛(MDA)含量一直升高。说明吐丝期干旱胁迫增加了花前营养器官贮藏同化物转运量(率)及其对籽粒转运的贡献率;但郑单958受干旱影响程度小于陕单902。说明抗旱品种郑单958具高抗氧化酶活性清除活性氧,使得膜脂过氧化程度轻,维持较高的光化学效率,延长叶片光合功能期,促进花前营养器官贮藏同化物转运量对籽粒的贡献率。这可能是其在干旱胁迫下仍能获得较高产量的重要原因之一。     

我国玉米品种更替过程中根系生理特性的演进Ⅱ.根系保护酶活性及膜脂过氧化作用的变化

采用土柱栽培与大田试验相结合的方法,研究了20世纪50年代以来我国主要推广玉米品种(Zea mays L.)根系抗氧化保护酶活性的演进特性.研究表明:随玉米品种更替,根系SOD、 CAT、 POD等保护酶活性提高,膜脂过氧化产物MDA含量降低,玉米品种更替的过程伴随根系清除活性氧的能力增强、衰老缓慢.当代品种根系SOD、 CAT活性在生育后期     

高密度种植条件下去叶对不同株型夏玉米群体及单叶光合性能的调控

当前玉米产量的提高部分归因于种植密度的增加,但过高的种植密度使冠层中下部叶片光照条件变差,致使单株生长速率降低。因此,如何缓解该条件下群体光合与单株光合性能的矛盾成为当前玉米高产栽培中急需解决的问题。为此,在种植密度为105 000株hm–2的大田试验条件下,研究了紧凑型玉米品种郑单958及半紧凑型玉米品种金海5号的群体光合速率(CAP)、叶面积指数(LAI)、穗位叶净光合速率(Pn)及抗氧化酶活性等对不同程度去叶的响应,以期为高密度栽培条件下稳定或提高单株生产力探讨新的技术途径,同时也为耐密高产品种选育提供借鉴。开花后3 d分别2个品种做不同程度去叶处理,包括去除植株顶部2片叶(S1)、4片叶(S2)、6片叶(S3),以不去叶植株为对照(S0)。结果表明,去叶可显著改善玉米生育后期群体透光率(LT),然而S2和S3处理显著降低了LAI,增加了生育后期的漏光损失,不利于光能利用率的提高,致使其实际光化学效率(ΦPSII)和最大光化学效率(Fv/Fm)较低;去除植株顶部两片叶(S1)可显著提高籽粒灌浆期间CAP并延长LAI高值持续期,形成较高的籽粒产量,而过度去叶(S2和S3)则显著降低产量;花后52 d,郑单958 S1处理CAP较对照升高12.49%,而金海5号则升高23.08%;随去叶程度的增强,花后0~26 d内各去叶处理穗位叶Pn、气孔导度(gs)和叶绿素含量明显升高,均显著高于S0,但之后S1处理表现出较优的单叶光合特性。S1处理穗位叶自花后13 d起保持较高的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性及较低的丙二醛(MDA)含量。可见,高密度种植条件下,去除植株顶部2片叶可有效调控两株型玉米生育后期群体光合速率、穗位叶光合特性及活性氧清除能力,能较好地协调高密度群体与个体的关系,获得较高的籽粒产量,且对半紧凑型品种金海5号调控效果更明显。