幼苗期大田棉花耐旱性的叶绿素荧光和光合特性辅助鉴定

为了建立大田棉花耐旱性叶绿素荧光和光合特性的辅助鉴定方法,以北疆棉区2类不同耐旱基因型的4个棉花品种为材料,在大田条件下研究了棉花幼苗主要光合特性和叶绿素荧光参数对不同干旱胁迫的响应。结果表明:轻度干旱胁迫时,棉花幼苗最大光化学效率(F_v/F_m)、PSII实际光化学效率(ΦPSII)、光化学猝灭系数(q P)、中短期干旱的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)随胁迫时间的延长上升,非光化学猝灭系数(q N)随胁迫时间的延长下降,但只有胁迫5 d的F_v/F_m与15 d的G_s、胞间CO_2浓度(C_i)、T_r在不同基因型间有显著差异;中度胁迫时,4个品种的ΦPSII、P_n、G_s和T_r随胁迫时间的延长略呈上升趋势,胁迫10 d的G_s和15 d的G_s、C_i、T_r在不同基因型间显著差异;重度胁迫时,棉花幼苗F_v/F_m随胁迫时间的延长轻微上升,而ΦPSII、q P、q N、P_n和G_s呈上升-下降的变化趋势,C_i和T_r呈下降-上升-下降的趋势,且胁迫5 d的F_v/F_m,15 d的F_v/F_m、q N,10 d的G_s、C_i以及15 d的P_n、G_s、C_i、T_r均在不同基因型间有显著差异。从总体看,耐旱型棉苗的F_v/F_m高于干旱敏感型棉苗,耐旱棉苗的q N低于干旱敏感型棉苗,耐旱型棉苗的光合参数均低于干旱敏感型棉苗。建议苗期大田棉花耐旱性鉴定的叶绿素荧光辅助方法为:胁迫程度重度,处理时长15 d,参数为F_v/F_m和q N;光合特性辅助方法为:胁迫程度重度,处理时长15 d,参数为P_n、G_s、C_i、T_r。     

干旱胁迫对菘蓝光合特性的影响

为了解干旱胁迫对菘蓝光合特性的影响,采用盆栽法,利用大型移动防雨棚开展了菘蓝干旱胁迫试验,研究干旱胁迫对菘蓝净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)、气孔限制值(L_s)和水分利用率(WUE)日变化的影响。结果表明,在适宜水分和轻度干旱胁迫下,气孔限制是菘蓝P_n降低的主要因素;中度和重度干旱胁迫下,非气孔限制是菘蓝P_n降低的主要因素。干旱胁迫会导致菘蓝的T_r降低和T_r峰值的前移。随着干旱胁迫程度的加剧,菘蓝为适应干旱缺水的条件会使叶片的P_n、T_r和G_s均显著下降,从而提高干旱情况下的WUE,缩小与充足供水情况下的差距。     

干旱胁迫对薏苡光合特性的影响

采用盆栽法在薏苡生长季节设3种水分处理(312、468和624 mm),研究干旱胁迫对薏苡净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)、气孔限制值(L_s)和水分利用率(WUE)日变化的影响。结果表明,3种处理P_n日均值分别为0.56、0.64和0.82μmol/(m~2·s);T_r日平均值分别为0.224、0.247、0.355 mmol/(m~2·s);WUE日平均值分别为2.773、2.696、2.323μmol/mmol。P_n、T_r、WUE值经统计分析均显示处理间差异显著(P0.05),表明干旱显著降低了薏苡的光合能力。但是,G_s、C_i和L_s日平均值均未达到显著差异(P0.05),表明这3项光合参数与干旱关系不密切。     

高温和干旱胁迫对杨树幼苗光合性能和抗氧化酶系统的影响

采用室内模拟试验,研究了高温、干旱单一或复合胁迫对南林895杨(PopulusבNanlin-895’)幼苗光合特性、叶绿素荧光、抗氧化酶活性的影响。结果表明:随着胁迫时间的延长,高温、干旱单因子和复合胁迫使杨树幼苗净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、最大荧光(F_m)、PSII最大原初光化学量子效率(F_v/F_m)下降、初始荧光(Fo)升高,中度干旱胁迫使胞间CO_2摩尔分数(Ci)、水分利用效率(WUE)先降后升,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性先升后降,P_n主要受气孔和非气孔因素共同限制;重度高温、重度干旱和复合胁迫末期SOD、POD活性下降显著,P_n主要受非气孔因素限制。复合胁迫对P_n、T_r具有叠加效应。复合胁迫对P_n、G_s、Ci、T_r、F_v/F_m、SOD的胁迫效应大于单一胁迫;杨树幼苗在高温和干旱复合胁迫条件下受害最严重。     

黄冠梨PbpNCED3基因的克隆与表达

【目的】克隆黄冠梨Pyrus bretschneideri ‘Xuehuali’×P. pyrifolia ‘Shinsseiki’叶片中的9-顺式-环氧类胡萝卜素裂解双加氧酶(NCED)基因的全长cDNA序列,研究不同程度干旱条件下该基因的表达及与叶片内源脱落酸(ABA)的动态变化关系,为明晰该基因在梨树抗旱中的分子机理提供理论依据。【方法】根据转录组数据得到的PbpNCED3序列进行同源序列扩增,通过生物信息学分析确定其属于NCED家族基因。通过酶联免疫吸附法测定不同水分条件下梨叶片内源ABA的含量,通过实时荧光定量测定Pbp NCED3基因的表达量。【结果】Pbp NCED3cDNA序列全长为1 831bp,编码603个氨基酸(GeneBank登录号为:MH749461)。该蛋白具有NCED发挥功能所依赖的4个保守的组氨酸,有NCED家族特有保守结构域序列MIAHPKxDP和HDFAITE及RPE65结构域,N-端含有靶向叶绿体的转运肽。蛋白结构预测发现,该蛋白与玉米vp14(NCED家族蛋白)比对序列相似性为70%,且具有两亲性的α螺旋结构。PbpNCED3基因的表达量与梨叶片ABA的含量成正相关关系(相关系数为0.914),且二者都受到干旱的诱导。【结论】试验所得到的黄冠梨PbpNCED3属于NCED家族基因,该基因响应干旱胁迫,其表达量与内源ABA的含量动态变化趋势一致。     

干旱胁迫对德国补血草色素含量及光合特性的影响

以德国补血草(Limonium tataticum)为试材,研究干旱胁迫(土壤相对含水量SRW分别为50%、35%、25%)对其色素及光合特性的影响,探讨其抗旱能力。结果表明:随着干旱胁迫程度增加,德国补血草受害症状明显,复水后恢复生长所需时间延长,但各胁迫处理下植株均可以恢复生长;叶绿素含量基本呈下降趋势,但各处理差异不显著;类胡萝卜素含量呈现增加趋势,干旱胁迫处理显著高于对照;可溶性糖含量基本呈先升后降趋势,SRW降至35%时极显著上升,达到最高值。随着干旱胁迫程程度的加深,净光合速率(P_n)和气孔导度(G_s)均呈显著下降趋势;蒸腾速率(T_r)和胞间CO_2浓度(C_i)均呈现先升后降趋势。综合各项指标及观察结果认为,德国补血草有较强的耐旱能力。     

干旱对蓝黑粒小麦幼苗根系生长和叶片光合生理特性的影响

为明确干旱胁迫对小麦幼苗根系生长和叶片光合特性的影响。采用水培方法,以蓝黑粒和小偃15为材料,对其在不同PEG浓度处理下最大根长、根冠比、根干重、根系活力和叶片光合生理参数进行测定。结果表明:1干旱胁迫后,最大根长、根干重、净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)有不同程度地下降;2根冠比、根系活力和胞间CO_2浓度(C_i)整体呈增加趋势;3相同干旱强度下,蓝黑粒小麦下降幅度较小,表现出相对较强地抗旱能力。     

芜菁花叶病毒对不结球白菜内源激素含量及代谢相关基因转录水平的影响

以不结球白菜感病品种‘矮脚黄’为材料,采用ELISA和Real-time PCR技术研究了芜菁花叶病毒(TuMV)侵染后不结球白菜内源生长素(IAA)、赤霉素(GA3)、脱落酸(ABA)和茉莉酸(JA)的动态变化以及内源激素相关基因的表达差异。结果表明:TuMV侵染后,植株发病症状的严重程度与IAA含量呈正相关;光敏色素相关蛋白基因PAP1对IAA的合成起负调控作用。处理植株体内GA3含量及其代谢相关基因,即原表皮因子基因PDF1表达量均明显低于对照植株,而ABA含量则随着接种时间的延长不断积累,始终高于对照植株。且发病症状越严重的植株中,GA3含量越低,ABA含量越高。处理植株JA含量和JA诱导基因,即营养贮藏蛋白基因Vsp1表达量在接种后均出现2次上升,且植株病症越严重,JA含量越低。TuMV侵染后,植株中IAA/ABA和GA3/ABA的值则明显低于对照植株,表明TuMV的侵染破坏了内源激素的平衡,干扰了植物的正常生长发育。     

腐植酸对重度干旱胁迫下燕麦叶片可溶性糖组分和内源激素的影响

为了解腐植酸(HA)对重度干旱胁迫燕麦叶片糖组分和内源激素的影响,以白燕2号为试验材料,利用盆栽设置不同水分和喷施腐植酸4个处理(正常供水,正常供水喷施腐植酸,重度干旱胁迫和重度干旱胁迫喷施腐植酸),利用高效气相色谱和质谱联用技术测定燕麦叶片可溶性糖和内源激素含量。结果表明:1)在燕麦叶片中检测到单糖和衍生物11种,低聚糖5种。通过主成分分析发现,不同处理之间差异主要体现在木糖、核糖、松三糖、葡萄糖、蔗糖和岩藻糖的含量。重度干旱胁迫喷施HA主要影响的是核糖和蔗糖,与CK相比,重度干旱胁迫核糖含量增加5.78%,蔗糖含量增加83.08%,差异显著(P0.05,下同),重度干旱胁迫下喷施HA后,核糖和蔗糖含量均显著下降。2)与对照相比,重度干旱胁迫下,内源酸性激素脱落酸(ABA)、茉莉酸(JA)和水杨酸(SA)含量显著升高,生长素(IAA)含量显著降低,重度干旱胁迫下喷施HA后ABA、JA和SA含量显著降低。3)蔗糖含量与ABA、IAA含量显著相关,JA含量与细胞结构物质木糖、岩藻糖和核糖等戊糖含量均显著正相关,SA、ABA含量与糖信号物质果糖、葡萄糖含量显著负相关。可见,HA可以通过调控糖组分和内源激素缓解重度干旱胁迫伤害。     

干旱胁迫对速生刺槐‘民刺1号’光合及生理特征的影响

为了研究速生刺槐‘民刺1号’的抗干旱能力,对比6个刺槐品系(‘民刺1号’、‘豫刺1号’、M3、M24、R5、M30)在持续干旱胁迫下的生理响应。采用模糊隶属函数法,根据8个生理指标(P_n、T_r、G_s、C_i、MDA、脯氨酸、SOD、POD)的统计结果,对刺槐品种的抗干旱能力进行综合评价。结果表明:持续干旱胁迫下,‘民刺1号’和‘豫刺1号’叶片P_n保持在相对较高的水平,叶片P_n、T_r的降低及产生气孔限制和非气孔限制的时间均迟于其他品种,两者土壤含水量临界值分别仅为3.75%和4.04%,低于其他刺槐品种20.32%以上;‘民刺1号’和‘豫刺1号’叶片MDA、游离脯氨酸含量相对较低,达到峰值时间迟于其他品种;‘民刺1号’、M3和‘豫刺1号’叶片SOD、POD活性始终高于其他刺槐品种,出现峰值时间相对滞后。综合评价抗干旱能力为:‘民刺1号’‘豫刺1号’M3M30R5M24,与植株叶片外部形态变化进程(反卷、脱落、落叶)基本吻合。‘民刺1号’的抗旱能力优于‘豫刺1号’,其次为M3,M24抗旱能力最弱。     

臭氧浓度升高和干旱对紫丁香光合生理特性的影响

在全球变化背景下,近地面臭氧浓度和干旱不断加剧,共同威胁着城市树木的生长。以我国北方常见灌木紫丁香(Syringa oblata Lindl.)为研究对象,利用开顶箱(OTC)熏蒸,研究干旱(田间持水量为30%～35%)和O_3(浓度为80 nmol/mol)对紫丁香的光合作用和生理生态的影响。结果表明,干旱和O_3处理降低了叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r),光合作用受抑制的主要原因是气孔限制。在O_3、干旱、复合处理下,紫丁香叶片脱落酸(ABA)含量在处理90 d时分别较对照显著升高了6.0%、38.9%、35.1%(P0.05),可溶性蛋白含量在处理60 d时分别较对照降低了15.7%、8.8%、13.1%(P0.05),SOD活性上升,干旱提高了ABA含量,诱导气孔闭合,与O_3的交互作用使得可溶性蛋白含量的降幅减缓。在O_3、干旱和复合处理下,紫丁香叶片叶绿素含量、类胡萝卜素含量无显著变化,但是处理60 d时复合处理明显低于单因子处理。适度干旱减缓了臭氧对紫丁香光合作用的不利影响。     

ELISA 法检测干旱下花生不同品种中AhNCED1 蛋白表达变化

ABA合成关键酶Ah NCED1与花生抗旱性相关。优化ELISA法检测花生Ah NCED1蛋白体系,利用该体系检测不同产地7个花生品种幼苗干旱处理24h后叶片内Ah NCED1蛋白表达变化。结果表明,正常生长条件下,7个品种Ah NCED1蛋白表达量呈现较低水平,品种间无显著性差异;干旱24h后,所有品种的Ah NCED1蛋白表达量显著增加;Ah NCED1蛋白表达变化倍数从大到小依次是:中花16濮花28花育19福花4中花6花育33海花1,与QPCR检测Ah NCED1基因表达和Westernblot的检测结果比较一致。综合分析3种方法检测不同品种的Ah NCED1基因和蛋白结果表明,ELISA法及QPCR配合使用适用于大范围的快速筛选抗旱花生品种,为抗旱花生品种筛选提供技术支撑。     

干旱胁迫对凹叶厚朴光合生理特性的影响

通过盆栽试验,以6 d为1个处理间隔,研究持续干旱胁迫0~30 d对3年生凹叶厚朴幼苗形态、土壤含水率(SWC)、叶片含水率(LWC)、叶片水势(LWP)、光合作用及叶绿素荧光变化的影响。结果表明,自然干旱胁迫18 d,凹叶厚朴叶片出现发黄、斑点等伤害症状,胁迫24 d,叶片边缘卷曲、失水下垂,胁迫30 d,地上部分失水死亡;干旱胁迫0~30 d,SWC显著降低,LWC在胁迫6 d后显著降低,LWP在胁迫12 d后急剧下降;在干旱胁迫过程中,凹叶厚朴幼苗叶绿素受到降解,对光合作用造成直接影响,干旱胁迫时间延长,蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)持续下降,净光合速率(P_n)下降幅度较大,瞬时水分利用效率(PWUE)呈先升高后降低趋势;干旱胁迫0~18 d时,气孔因素起主导作用,干旱胁迫18 d,非气孔因素起主导作用;干旱胁迫24 d后,凹叶厚朴的光合结构遭受严重破坏,最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(Φ_(PSⅡ))、非光化学猝灭系数(qN)显著下降;P_n、T_r、G_s、PWUE与SWC、LWP极显著相关;随干旱胁迫的加剧,脯氨酸(Pro)含量呈先升高后降低趋势,丙二醛(MDA)含量呈逐渐上升趋势,叶绿素相对含量SPAD值逐渐降低。     

干旱胁迫下决明属植物光合生理特性日变化研究

以4种决明属植物草决明、望江南、伞房决明、双荚决明为材料,采用盆栽控水试验,设置轻度干旱、重度干旱和正常灌水处理,研究了干旱胁迫对4种决明属植物的叶绿素含量、光合作用参数日变化的影响。结果显示:1)干旱胁迫导致4种决明属植物的叶绿素含量下降,望江南的下降幅度最小,说明望江南在水分减少的情况下仍具有较高的光合作用能力,双荚决明的降幅最大,说明其光能吸收、转换和传递能力较弱,不能够维持一定水平的光合作用,抗旱性较差。2)干旱胁迫下,该属植物的P_n、G_s、T_r日变化从具有明显的峰值到峰值不明显到无峰值,且P_n、G_s、C_i、T_r均在下降,表明水分亏缺会造成该属植物光合作用减弱,而望江南和伞房决明都保持了优良的适应性,其中望江南的自身调节更为突出,双荚决明则随着干旱程度的加剧表现出光合作用几乎停止的状态。3)干旱胁迫下,4种决明属植物的G_s和T_r峰值均在12:00左右,C_i不随着G_s的降低而减小,说明该属植物光合作用降低的原因主要是非气孔限制的结果。     

增温促花对盆栽海棠‘长寿冠’复栽后光合特性日变化的影响

为探讨增温促花对海棠光合特性的影响,以盆栽海棠‘长寿冠’为试验材料,通过设置室外对照(CK)、双层膜大棚(T2)和玻璃温室(T3)3种温度处理,检测增温处理对复栽后‘长寿冠’7、8月份光合日变化参数的影响。结果表明,7、8月份各组‘长寿冠’净光合速率(P_n)日变化均呈不对称双峰型,与CK相比,增温处理虽未改变双峰型变化趋势,但使光合"午休"现象加剧,并使P_n日均值下降,其中T3处理组受影响程度较大,其7、8月份Pn日均值分别比对照下降24.62%和25.45%。增温对气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、胞间CO_2浓度(C_i)的影响与Pn类似,但使气孔限制值(L_s)上升。光合"午休"期间(12:00—14:00)各处理P_n、G_s、C_i的变化趋势类似,即P_n、G_s下降而Ci上升,但T3处理C_i上升趋势更明显。灰色关联分析揭示,影响Pn的主要环境生态因子为大气温度(T_a)与大气相对湿度(RH),生理因子为G_s和T_r。影响G_s的主要因素是T_a与RH。以上结果说明,增温导致‘长寿冠’夏季光合能力下降总体上主要是气孔限制因素造成,但"午休"现象的加剧主要受非气孔限制的影响。     

紫斑牡丹光合特性对土壤干旱和风沙流交互胁迫的响应

为研究土壤干旱和风沙流交互胁迫对紫斑牡丹(Paeonia rockii)光合生理特性的影响,选取对照(CK)和重度胁迫(SD)2个水分处理的盆栽紫斑牡丹进行风沙流胁迫模拟试验。结果表明,12 m/s胁迫处理下紫斑牡丹叶片SD的P_n、G_s、C_i较CK低,SD的T_r较CK高,CK的WUE较SD高;CK的Chl_a、Chl-b、Chl_(a+b)、Ca_r、Yield、qP及ETR较SD高,SD的NPQ较CK低;同一胁迫处理SD下,紫斑牡丹不套袋处理的Ci、Fv/Fm、Fv/Fo及NP较套袋低。这说明紫斑牡丹对胁迫响应明显,为河西走廊等干旱风沙环境的防风固沙植物、城市园林绿化植物的选择提供理论依据以及干旱荒漠区的经济发展提供更多可能。     

不同灌溉不同径级条件下灰枣光合差异研究

为了研究阿克苏灰枣,在井武灌溉、漫灌条件下,径级(12±0.5)、(18±0.5)cm成龄灰枣展叶期日变化的光合特性差异。采用Li6400光合仪在晴朗无云天气下,测定净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)等光合指标。结果表明,①通过日变化可知4组实验的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)均呈明显的双峰曲线,13:00~15:00有明显"午休现象"。②4组实验WUE无明显差异。③G_s是4组实验P_n最主要影响因子,PAR是4组实验T_r最重要影响因子。因此,井式灌溉对C1、C2光合作用与漫灌对C3、C4光合作用相似,井式灌溉满足不同径级成龄灰枣的正常光合作用。     

不同浓度汞对3种水生植物光合特性的影响

采用液培法研究不同浓度的HgCl_2(0,1.0,2.5,5.0,10.0,20.0,40.0,80.0 mg·LL~(-1))对水慈姑等3种水生植物幼苗光合特性的影响。结果显示:随着营养液中HgCl_2浓度的升高,水慈姑Chl、P_n、G_s、C_i和T_r也随着增加。Chl和P_n在1.0 mg·L-1(HgCl_2)时达最大值,G_s、C_i和T_r在2.5 mg·L~(-1)时达最大值,但随着HgCl_2浓度进一步增大,上述指标均持续下降。随着营养液中HgCl_2浓度的增加,大花美人蕉和水生鸢尾的Chl、P_n、G_s、Ci和T_r持续下降。结果表明,大花美人蕉、水生鸢尾对溶液中HgCl_2胁迫敏感,水慈姑在低浓度的HgCl_2胁迫下钝感,较高浓度的HgCl_2胁迫下敏感。该研究结果可以为探究3种水生植物适应HgCl_2胁迫的机制提供一定的理论依据。     

外源γ-氨基丁酸(GABA)对盐胁迫下西伯利亚白刺光合特性的影响

本研究以西伯利亚白刺为试验材料,分析了100～400 mmol/L NaCl胁迫下施加不同浓度(0～15 mmol/L)γ-氨基丁酸(GABA)对西伯利亚白刺叶片叶绿素含量(Chl)、净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s),胞间CO_2浓度(C_i)、PSII最大光化学效率(F_v/F_m)、PSII实际光化学效率(φPSII)、光化学淬灭系数(qP)、非光化学淬灭系数(NPQ)及Mg~(2+)-ATPase活性的影响。结果表明,在不施加外源GABA条件下,与对照相比,低浓度NaCl(≤300 mmol/L)处理可提高西伯利亚白刺叶片P_n、T_r、G_s,降低C_i、Chl,同时随着NaCl浓度的增加,西伯利亚白刺叶片F_v/F_m、φPSII、qP均增加,NPQ下降。在不施加外源GABA条件下,400 mmol/L NaCl处理的西伯利亚白刺叶片Chl、P_n、T_r、F_v/F_m、φPSII、qP及Mg~(2+)-ATPase活性与对照相比均下降,而C_i、NPQ增加。与不施加外源GABA处理相比,施加5 mmol/L、10 mmol/L GABA对NaCl胁迫下西伯利亚白刺叶片P_n、F_v/F_m、qP有明显的促进作用,然而施加15 mmol/L GABA的促进效果不明显,甚至出现不同程度的抑制。可见,与对照相比,NaCl浓度≤300 mmol/L时,施加5 mmol/L、10 mmol/L外源GABA对西伯利亚白刺P_n、T_r、F_v/F_m、φPSII、qP有明显的促进效应,当NaCl浓度300 mmol/L时,外源GABA对盐胁迫下西伯利亚白刺光合作用的促进效果不明显,甚至会抑制光合作用。     

塔里木河上游灰杨光合特性研究

利用Li-6400光合作用系统,在自然条件下对塔里木河上游地区天然灰杨的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO_2的浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)和水分利用效率(WUE)等生理指标进行测定。结果表明,灰杨的P_n、T_r日变化均呈"双峰"曲线,并且存在"光合午休"现象;G_s日变化呈"双峰"曲线,C_i与WUE均在8:00达到最大值,随后逐渐呈下降趋势。上午灰杨P_n降低主要是由于气孔限制造成光抑制所致;下午P_n再次降低,主要是由于外界光强下降所致。