白菜型冬油菜叶片结构和光合特性对冬前低温的响应

为明确白菜型冬油菜在冬前低温下叶片结构特征、光合作用特性及其抗寒性,本研究在0℃和–7.6℃自然低温条件下,选用白菜型冬油菜品种陇油7号(超强抗寒)和天油4号(弱抗寒),测定并比较其叶片气孔性状、解剖结构和光合、荧光参数的日变化等指标。结果表明,随着冬前温度下降,2个白菜型冬油菜叶片气孔密度、气孔面积、气孔周长、栅栏组织和海绵组织厚度均变小,细胞间隙变大,叶片变薄;P_n日变化呈"单峰"型曲线,无光合"午休"现象;叶片的P_n、G_s、T_r和CE均降低,而C_i均升高,说明是非气孔限制引起P_n降低。白菜型冬油菜在冬前低温条件下发生了光抑制现象,表现为F_m和F_v/F_m下降,F_o上升。与超强抗寒品种陇油7号相比,弱抗寒品种天油4号叶片气孔密度和气孔面积均较大,气孔总周长较长,叶片较厚,P_n、F_m和F_v/F_m均较高,说明冬前低温条件下,天油4号光合能力较强,光抑制程度较弱。白菜型冬油菜在冬前低温条件下的叶片气孔密度越大、气孔面积越大、气孔周长越长、叶片及栅栏组织和海绵组织越厚,光合能力越强,地上部生长越旺盛,品种抗寒性越差。本研究为冬油菜抗寒种质创新和育种提供了部分理论支撑。     

低温胁迫下甘蓝型冬油菜蛋白质组学及光合特性分析

为了探明低温胁迫对甘蓝型冬油菜光合特性的影响,本研究采用抗寒性不同的两种甘蓝型冬油菜,在低温(-4℃)处理下对其蛋白质组学进行分析.结果 表明,低温处理下,甘蓝型冬油菜叶片萎蔫下垂,叶绿体膜质出现不同程度的破裂,叶绿体基质出现断裂,保卫细胞淀粉粒由多变少、由大变小.气孔处于关闭或半关闭状态,胞间二氧化碳浓度(Ci)增加,气孔导度(Gs)、净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)减小,相较于强抗寒品种,冷敏感品种受害症状更明显.2-DE和PDQuest8.0.1软件对强抗寒品种分析表明,低温胁迫下具有显著差异蛋白点414个,对表达变化量在2倍丰度以上的24个蛋白点进行质谱分析鉴定.成功鉴定出的20个蛋白参与能量代谢、氧化磷酸化、氨基酸代谢、光合生物的固碳作用和光合作用蛋白等过程.综上,低温胁迫下,冷敏感品种气孔关闭,叶绿体受损,进而使其净光合速率下降,淀粉积累量减少,导致其越冬困难;强抗寒品种气孔不完全关闭,叶绿体受损较小,且与光合作用相关的蛋白上调表达,净光合速率下降较小,淀粉粒积累较多,能安全越冬.本研究揭示了甘蓝型冬油菜低温胁迫下光合适应机制,为强抗寒甘蓝型冬油菜育种提高理论依据.     

北方旱寒区北移冬油菜生长发育特性

采用多点试验,对冬油菜在原种植区(天水)与北移种植区(张掖等)的主要气候因子、越冬率、生育时期及经济性状进行分析比较。研究结果表明,冬油菜北移后越冬率由原种植区的93.0%~100.0%降为40.0%~95.0%;生育期由280~284 d延至287~289 d,其冬前与冬后生长期缩短,而越冬期延长1倍左右,即140 d左右,整个生长期呈"短-长-短"的特点,即营养生长有效期缩短及营养生长至生殖生长的过渡期均缩短;株高与分枝部位降低,分枝数减少,单株角果数减少,但千粒重、角粒数等相对增加。冬油菜北移后产量发生了较大变化,抗寒性弱的早熟品种天油8号由原种植区的2 518.8 kg hm-2降为1 666.5 kg hm-2,减产34.0%,而抗寒性强的晚熟品种陇油6号等由原种植区的741 kg hm-2增加到3 333 kg hm-2,增幅349.5%。由于生长在相对恶劣的气候生态条件下,越冬期漫长而极端低温低,北移冬油菜栽培品种必须具备优异的抗寒性,同时采用合理播期和密度,保证冬前营养生长期和营养生长量,以确保安全越冬。     

低温胁迫下白菜型冬油菜差异蛋白质组学及光合特性分析

分离鉴定白菜型冬油菜低温差异表达蛋白质, 从蛋白质组角度揭示白菜型冬油菜抗寒机理奠定基础。以强抗寒白菜型冬油菜陇油7号为材料, 采用双向电泳和质谱分析技术, 比较低温(4°C、–4°C)和常温(25°C/20°C)下叶片蛋白质组差异;对差异蛋白进行KO和KEGG功能分析。结果表明,低温下陇油7号生长点下陷、植株匍匐, 气孔处于关闭或半关闭状态。2-DE和PDQuest8.0.1软件分析表明, 常温和4°C低温下叶片蛋白质斑点数分别726、738;相对于常温处理, 4°C低温下陇油7号叶片10个蛋白点特异表达、5个蛋白点未表达;MALDI-TOF-TOF MS质谱分析鉴定出11个蛋白质, 参与碳水化合物代谢、糖代谢、氨基酸代谢、有机酸代谢、核酸代谢、信号转导与细胞通讯等细胞过程。冰晶形态显微观察结果表明低温处理后陇油7号叶片蛋白质提取液中含有高活性抗冻蛋白(antifreeze proteins, AFPs)。鉴定的11个蛋白质中, 有5个蛋白质点与光合作用有关, 低温下陇油7号叶片1,5-二磷酸核酮糖羧化酶(RuBPCase)活性和净光合速率Pn下降。叶片Pn下降与RuBPCase表达抑制和活性降低有关, 非气孔限制是Pn下降的主要因素;高活性抗冻蛋白在白菜型冬油菜抗寒中发挥重要作用。     

低温对茶树光合特性及产量的影响

以福鼎大白茶（Fuding white tea）为试验材料,探讨不同低温条件对茶树光合特性及产量的影响,为茶树的生产布局和管理提供理论依据。利用人工气候室设置-2℃、-1℃、0℃、1℃、3℃、5℃共6个低温,研究低温对茶树叶片净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、胞间CO₂浓度（C_i）以及蒸腾速率（T_r）和产量的影响。结果表明：（1）随着温度的降低,茶树的表观量子效率（Q）、最大光合速率（P_nmax）和暗呼吸速率（R_d）均表现出下降的趋势。（2）茶树叶片的P_n、C_i、水分利用效率（WUE）波动降低,G_s波动上升。（3）光合有效辐射为0μmol/(m ²·s)时,各处理的P_n均为负值,随着光合有效辐射的升高,P_n逐渐升高,到一定程度后,不再上升。（4）茶树叶片的P_n与G_s、T_r呈正相关,与C_i呈负相关,不同低温处理茶树叶片的Q、P_nmax、R_d、LCP和LSP等光合参数差异显著。（5）随着低温程度加强,茶树的百芽重均有不同程度的降低,温度降到-1℃后,持续3d,茶叶的减产率达到19.02%。在低温胁迫的过程中,与茶树光合特性相关的指标都发生显著变化,-2℃左右的低温会对茶树造成伤害,影响茶叶品质且严重减产,在栽培管理上应注意预防低温冻害。     

低温处理对抗寒差异侧钝叶草光合性能的影响

本研究以2份抗寒性具有显著差异的侧钝叶草(Stenotaphrum secundatum)品系S13 (抗寒材料)与S55(敏感材料)进行模拟低温处理,在0 (CK)、3、7、14 d测定其光合性能,对其光合差异进行分析。结果表明,随着低温胁迫时间的延长,两份材料的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r)均显著(P<0.05)下降,而S13胞间CO₂浓度(C_i)呈先显著(P<0.05)降后显著(P<0.05)升的趋势,S55前期平稳后期显著(P<0.05)上升,说明低温胁迫前期是由于气孔限制因素引起的侧钝叶草P_n下降,后期是非气孔因素;叶绿素含量(Chl)、类胡萝卜素含量(Car)和叶绿素荧光参数(F_v/F_m)均呈逐步下降趋势,说明侧钝叶草受到光抑制。两份材料规律基本一致,但对低温胁迫的反应存在显著差异(P<0.05)。低温处理3 d后,S13的Chl、Car和F     

氮肥对大麦灌浆期叶片光合性能的影响及其相关性分析

为探究氮肥对春大麦叶片光合性能的影响,以蒙啤3号和蒙啤5号两个品种为材料,研究不同施氮水平下内蒙古东部灌区春大麦灌浆期间叶片叶绿素（Chl）含量,叶绿素荧光参数（最大荧光F_m、最大光化学效率F_v/F_m、光化学猝灭系数q_P）,光合参数（净光合速率P_n、气孔导度G_s、蒸腾速率T_r）的动态变化及其相关性。结果表明:随着灌浆时间延长,不同氮肥处理两品种大麦叶片Chl含量、F_m、F_v/F_m、q_P均呈先升高后降低的趋势,P_n、G_s、T_r均呈下降趋势;随着施氮水平升高,叶片Chl含量、F_m、F_v/F_m、q_P、P_n、G_s、T_r均逐渐升高。相关分析结果显示,叶片Chl含量、F_m、F_v/F_m、q_P、P_n、G_s、T_r间均呈极显著正相关关系。显示增施氮肥可促进大麦灌浆期间叶片光合性能。本研究为优质高产大麦生产实践提供理论依据。     

脱落酸对低温胁迫下玉米幼苗生长和光合特性的影响

脱落酸（ABA）是作物生产中广泛应用的一种植物激素。探究ABA对低温胁迫下玉米幼苗光合特性的影响,为阐明低温胁迫下玉米幼苗叶片光合结构的防御保护机制提供理论依据。以玉米品种“久龙5号”为试验材料,采用盆栽试验,探讨了低温胁迫0、2、4、6、8d下不同浓度脱落酸对玉米幼苗生长及光合特性的影响。结果表明,低温胁迫显著抑制玉米幼苗的正常生长,导致SPAD值下降,叶片净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）、PSⅡ光化学最大效率（F_v/F_m）和潜在光化学效率（F_v/F_o）水平下降,初始荧光（F_o）显著升高。外源喷施适当浓度的ABA能够显著缓解由低温胁迫导致的玉米叶片P_n、T_r和G_s下降幅度,提高F_v/F_m和F_v/F_o,降低F_o水平。由此可见,外源施加适当浓度的ABA能提高幼苗叶片的光合能力,提高PSⅡ反应中心活性,促进物质积累,提高玉米幼苗的耐冷性。同时,外源施加ABA存在一定的浓度效应,即“低促高抑”。本研究所设计浓度范围中15mg/L ABA浓度对光合抑制缓解效果最显著。     

外源5-氨基乙酰丙酸对低温胁迫下玉米幼苗生长及光合特性的影响

为探究外源5-氨基乙酰丙酸（ALA）对低温胁迫下玉米幼苗生长及光合特性的调控效应,以绥玉13（低温敏感型）和郑单958（耐低温型）为试验材料,于三叶一心期叶面喷施20mg/L ALA,在昼/夜温度为14℃/5℃的低温条件下培养48h,恢复常温48h后取样,分析外源ALA对玉米幼苗生长、叶绿素含量、光合作用参数及叶绿素荧光特性的影响。结果表明：低温胁迫显著抑制两个玉米品种幼苗的株高、叶面积、鲜重和干重。低温处理导致幼苗SPAD值下降,叶片净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）、胞间CO₂浓度（C_i）、最大荧光（F_m）、最大光化学效率（F_v/F_m）、潜在光化学效率（F_v/F_o）及光化学猝灭系数（q_P）水平降低,初始荧光（F_o）和非光化学猝灭系数（NPQ）升高。外源ALA能够促进低温胁迫下玉米幼苗形态建成与物质积累,叶片SPAD值增加。外源ALA能够缓解由低温胁迫导致的叶片P_n、T_r、G_s和C_i下降,提高F_m、F_v/F_m、F_v/F_o及q_P水平,降低F_o和NPQ水平。由此可见,外源ALA能够促进叶片光合作用,提高PSⅡ反应活性,促进物质积累,增强玉米苗期的抗低温能力,且对低温敏感型玉米品种的缓解低温伤害效果更好。     

增温和土壤肥力对大豆光合特征和产量的影响

面对全球变暖的大背景，研究增温对大豆生长的影响，以期为大豆生产应对未来气候变化提供理论依据。选取高肥力和低肥力2个土壤类型，采用开放式增温系统，设置常温(a T)和增温(e T)处理，以‘金大豆626’为供试品种，探究增温对大豆三叶期、开花期和鼓粒期叶绿素含量、光合特性和产量的影响。结果表明：在三叶期，增温使高肥力土壤上大豆叶片P_n(光合速率)、G_s(气孔导度)和T_r(蒸腾速率)较对照分别下降了21.3%、36.7%、17.4%，低肥力土壤上大豆SPAD值(叶绿素)较对照提高了15.1%，而P_n下降了11.4%；在开花期，增温使高肥力土壤上叶片SPAD值提高了24.0%，而P_n、G_s、C_i(胞间CO₂浓度)和T_r(蒸腾速率)较对照均显著下降，低肥力土壤上大豆叶片G_s、C_i和T_r较对照也均显著下降；在鼓粒期，与对照相比，增温使高...     

2016-2017年暖冬对冬小麦越冬安全的调查分析

2016-2017年度冬季为我国1961年以来最暖的冬季。暖冬对冬小麦越冬安全不同于冷冬年或倒春寒出现冻害的问题,冬季暖干化致使麦苗绿叶等营养器官黄枯,我们在固城站调查发现:播期由早到晚绿叶黄枯率为92.95%-41.95%,绿叶等营养器官黄枯对麦苗体质的不可逆性生理伤害和返青后营养器官恢复生长影响较大。气候变暖背景下,华北地区半冬性甚至弱春性冬小麦品种已替代了过去的强冬性或冬性品种,北方冬小麦冬性品种的适宜播种期温度指标15-18℃应做修订,依据气候变暖1.5-2℃的结论,华北地区目前种植的冬小麦半冬性品种的适宜播种期温度指标建议修订为13-16℃,由此推算出固城站冬小麦半冬性品种播种期在10月2-14日。     

黑龙港流域不同白菜型冬油菜品种的农艺性状评价分析

以16个白菜型冬油菜品种为试验材料,在黑龙港流域特殊的干旱气候条件下,对白菜型冬油菜品种间农艺性状的变化进行了方差分析、相关性分析和聚类分析,筛选出适宜河北省低平原地区种植的冬油菜品种,为地下水超采区域内旱作雨养和轮作休耕制度下农业种植结构调整及冬油菜品种的种植选择提供理论依据。结果表明:在黑龙港流域,选择株高较高(146.1~152.7 cm)、一次分枝数(14.5~14.9)和主花序角果数(60.7~63.1)较多、二次分枝数较少且越冬率为95%~100%的油菜品种进行种植,可以获得较高的产量。参试品种中综合性状较好的品种为‘陇油16’、‘天油1358’、‘冬油-2’,适宜在本地区及气候条件相似地区种植。     

冬油菜在陇中旱农区的适应性及抗风蚀效应

为探究不同品种冬油菜在陇中旱农区的适应性及抗风蚀效应，以6种冬油菜(白菜型冬油菜‘HN12PZ16-2’‘、HN12PZ16-65’和‘平试8’，甘蓝型冬油菜‘QL-GAU-201’‘、QL-GAU-196’和‘低(1)-19’)为研究对象，具体分析其在陇中地区的越冬率、防风蚀效应、产量及含油量。结果表明，白菜型油菜由于冬前根冠比显著高于甘蓝型油菜，越冬存活率显著高于甘蓝型油菜，‘HN12PZ16-65’越冬率最高，达88.33%。白菜型油菜由于较高的株高和千粒重，产量和含油量显著高于甘蓝型油菜‘，HN12PZ16-65’产量(2937.00 kg/hm²)和含油量(43.67%)均最高。冬油菜冬前干物质积累量高，提高了农田起动风速，显著降低农田风蚀量，6个冬油菜品种农田土壤风蚀量较露地下降了88.77%～92.79%。因此‘，HN12PZ16-65’在陇中地区有较强的抗旱性，越冬率高，产量和含油量好，适应性好，且具有良好的防风蚀效应，适于陇中旱农区防风蚀越冬栽培。     

多效唑、烯效唑对油菜‘秦优1618’苗期特性和抗寒性的影响

为探索多效唑和烯效唑对油菜新品种‘秦优1618’抗寒性的影响,采用多效唑150 mg/L(C1)、300 mg/L(C2),烯效唑80 mg/L(C3)、160 mg/L(C4)喷施6~7叶期油菜幼苗1次,研究多效唑和烯效唑对幼苗生长调控、生理特性和抗寒性的影响。结果显示：采用多效唑150 mg/L(C1)或烯效唑80 mg/L(C3)处理6~7叶期幼苗,可有效降低苗期薹茎高、茎叶干质量、最大叶长度和宽度,对绿叶数影响不显著,有效提高根茎粗、根长、侧根数、根干质量和根冠比,形成壮苗;同时可增加叶片叶绿素和可溶性糖含量,降低相对电导率,提高叶片净光合速率,降低越冬死亡株率和冻害指数,提高抗寒性。     

白菜型与甘蓝型冬油菜抗寒机理差异的研究

为探究白菜型与甘蓝型冬油菜抗寒机理差异的原因。以8个抗寒性不同的冬油菜品种为材料,采用大田试验和盆栽试验相结合的方法,待油菜长至5~6片真叶时,大田试验进行植物学形态,干物质积累量的测定,盆栽试验按24℃→10℃→5℃→0℃→-5℃→-10℃各48 h依次降温处理后测定生理生化指标。结果表明,白菜型冬油菜冬前生长点洼陷,幼苗匍匐生长,干物质积累主要集中在地下部分,其中白菜型冬油菜地下部鲜质量与地下部干质量较甘蓝型冬油菜平均增加了236.1%,263.0%,说明抗寒性强的冬油菜能够在营养生长阶段将光合有机产物优先运输到地下部,建立庞大的根系,为安全越冬提供代谢能量。随着温度的变化,不同类型冬油菜的生理生化活性有较大的差异,-5℃时陇油7号SOD活性较CK增加了10.7%,0℃时陇油7号CAT、POD活性较CK分别增加了24.7%,28.6%,而0℃时白菜型冬油菜SP含量较甘蓝型冬油菜平均增加了32.3%,-10℃时白菜型冬油菜的SS含量较甘蓝型冬油菜平均增加了71.4%,-10℃甘蓝型冬油菜MDA含量较白菜型冬油菜平均增加了52.8%,这说明抗寒性强的品种在低温条件下能够保护自身免受损伤,其中CAT、POD、SP是抵抗冷害的保护性物质,SOD、SS是抵御冻害的保护性物质。白菜型冬油菜比甘蓝型冬油菜在形态学及生理水平上都具有明显的优势,形态学上的优势使其有利于抵御极端低温天气,提供维持越冬及冬后返青所需的代谢能量;生理水平上,低温胁迫后保护性酶活性、调节性物质含量增加,能够有效地保护细胞膜结构,MDA含量减少,可以缓解低温对冬油菜叶片的伤害,从而保证高越冬率,为北方白菜型与甘蓝型冬油菜抗寒性研究提供理论依据。     

Photosynthetic Acclimation to Cold as a Potential Physiological Marker of Winter Barley Freezing Tolerance Assessed under Variable Winter Environment

Winter‐hardiness is a complex trait limiting cultivation of winter barley (Hordeum vulgare ssp. vulgare) with respect to the regions of temperate climate. In the present studies, we verified whether inexpensive and fast physiological markers characterizing photosynthetic acclimation to cold may provide robust characteristics of winter barley genotypes for improved frost resistance. Freezing tolerance of 28 winter barley varieties and advanced breeding lines were tested for three winters in field‐laboratory experiment and under fully controlled conditions. To increase the environmental variability of freezing tolerance, a part of the plants were also de‐acclimated under semi‐controlled conditions and re‐acclimated in laboratory before freezing tests. After controlled cold acclimation, apparent quantum yield of photosystem II (F_v/F_m) as well as photochemical (q_P) and non‐photochemical (NPQ) coefficients of chlorophyll fluorescence quenching were studied. Field‐laboratory method assessment of freezing tolerance gives distinct and even opposite results in subsequent years. Also de‐acclimation interacted with growth conditions in the field, giving different rankings of genotypes each year. The results obtained suggest that high level of freezing tolerance measured in laboratory, which is connected with photosynthetic acclimation to cold may be not sufficient for the expression of field resistance, especially when winter conditions are not favourable for cold acclimation.     

Genetics of Panicle Exsertion in Cold-Tolerant Rice (Oryza sativa)

Four cold-tolerant rice varieties, viz. ‘Khonorullo’, ‘Namyi’, ‘Abor B’ and ‘Meghalaya-1’ were crossed with two cold-susceptible ones, viz. ‘Pusa 33’ and ‘Subhadra’ (DR92), in all possible combinations to study the inheritance of gene(s) governing panicle exsertion and their allelic relationship among cold-tolerant varieties. F₁ hybrids of all the crosses showed complete panicle exsertion indicating dominance of this trait. Segregation pattern of panicle exsertion in F₂ and backcrosses show that all the four cold-tolerant varieties possessed a single dominant gene designated as Ctr-1. Absence of segregation for panicle exsertion in an F₂ generation obtained from intercrosses of cold-tolerant varieties suggests that the dominant genes in all the four cultivars are allelic.     

20年来我国冬油菜新品种产量和抗病性状分析

根据近20年来我国冬油菜区域试验的结果,对长江上、中、下游及黄淮4组油菜新品种产量性状及抗病性状进行分析,结果表明,冬油菜新品种平均产量整体呈上升趋势,各组平均单株有效角果数变化不明显,而平均每果粒数和千粒重呈上升趋势,但长江流域各组每角粒数增量比黄淮组大,而黄淮组千粒重增量比长江流域各组高;新品种菌核病和病毒病发病率下降明显。今后一段时间内增加新品种每角粒数和千粒重是冬油菜遗传改良的重点,预计我国冬油菜新品种区域试验各组新品种产量水平仍将继续提高。