北方主要造林树种耐旱机理及其分类模型的研究(Ⅰ)——苗木叶水势与土壤含水量的关系及分类

本文详细研究了我国北方部分主要造林树种苗木叶水势与土壤含水量的关系,结果表明:①苗木叶水势Ψ_w与土壤含水量SWC呈明显的“反J型”关系,应用双曲线方程y=a+b/x和指数方程y=ae~(b/x)拟合效果最优.②不同树种Ψ_w随SWC下降的变化差异很大,从而表明不同树种对土壤干旱胁迫的反应和适应不尽相同.依据Levitt和Kramer以及李吉跃等人对植物适应干旱方式的分类方法,应用系统聚类法将21个树种分为两大类4个亚类,即高水势延迟脱水树种(包括油松、樟子松、长白松、白皮松,华山松),亚高水势延迟脱水树种(包括二白杨、火炬树、华北落叶松),亚低水势忍耐脱水树种(包括文冠果、杜仲、沙枣、栾树、花椒、白榆、新疆杨.毛条、胡杨、红柳、侧柏),低水势忍耐脱水树种(包括山杏和山桃).相应于每一类为其建立了Fuzzy模式识别模型.这一模型可以在更为广阔的范围内判别其它树种的耐旱机理及其类型.     

北方主要造林树种耐旱机理及其分类模型的研究：叶保水力及维…

从叶保水力及维持膨压两个方面，对２１个不同耐旱机理树种的耐旱生理特点进行了比较研究。结果表明：高水势延迟脱水耐旱树种具有很强的保力水力和维持膨压的能力；低水势忍耐脱水耐旱树种则表现出较弱的保水力和维持膨压的能力。     

PV技术在油松侧柏苗木抗旱特性研究中的应用

在人工气候室内,模拟大气干旱和土壤干旱,应用PV曲线研究了两年生油松苗和侧柏苗的水分参数(ψ_π~(100)、ψ_0、Va、Tw/Dw、ε~(max)、RWD~0等)及其在抗旱中的意义。结果表明,油松和侧柏具有相类似的水分生理特点,但在干旱条件下,油松具有高水势耐旱特征:较高的束缚水含量和比较坚硬厚实的细胞壁有利于保持体内水分,维持较高的水势和膨压;侧柏则具有低水势耐旱特征:细胞壁较大的弹性和一定的渗透调节能力有利于在水势降低时保持膨压,其原生质具有很强的耐脱水能力使之能在负膨压条件下生存。     

植物生长调节剂对国槐蒸腾耗水的影响

采用BP3400精密天平等仪器对喷施不同浓度（10、20、40 mg/L）“施丰乐”溶液（对照喷施清水）的当年生国槐的实际蒸腾耗水状况进行研究,用压力室法分阶段测定了苗木的叶水势. 结果表明:供试国槐属于低水势忍耐脱水耐旱树种,其叶水势与土壤含水量关系的方程为y = 0.018 2 x2-1.071 3 x+ 16.52（R2= 0.998 7）. 在相同水分条件下,对照苗木的耗水速率比处理过的高10.2%～82.7%. 随着干旱胁迫的发生,对照苗木的叶水势急剧下降,而处理的苗木则维持着较高的叶水势. 从而得出植物生长调节剂“施丰乐”的喷施对减少苗木耗水,延缓苗木干旱起着重要的作用.      

干旱胁迫对柔枝松幼苗水势的影响

[目的]通过研究不同种源柔枝松幼苗水势,为柔枝松苗木的抗旱性提供理论依据。[方法]在不同干旱时期,研究6个柔枝松种源的幼苗水势。[结果]在整个干旱胁迫过程中,各柔枝松种源的土壤含水量下降程度基本相同,而种源Rsi和Rsd水势下降缓慢,分别比正常水分的水势下降了1.10和1.13 MPa,种源Rs下降较快,种源Rsd复水后水势恢复较慢。[结论]柔枝松属于高水势延迟脱水耐旱树种,种源Rsi和Rsd较耐旱。     

植物生长调节剂对国槐蒸腾耗水的影响(英文)

采用BP34000精密天平等仪器对喷施不同浓度(10、20、40mg/L)“施丰乐”溶液(对照喷施清水)的当年生国槐的实际蒸腾耗水状况进行研究,用压力室法分阶段测定了苗木的叶水势.结果表明:供试国槐属于低水势忍耐脱水耐旱树种,其叶水势与土壤含水量关系的方程为y=0·0182x2-1·0713x+16·52(R2=0·9987).在相同水分条件下,对照苗木的耗水速率较处理过的高10·2%~82·7%.随着干旱胁迫的发生,对照苗木的叶水势急剧下降,而处理的苗木则维持着较高的叶水势.从而得出植物生长调节剂“施丰乐”的喷施对减少苗木耗水,延缓苗木干旱起着重要的作用.     

干旱胁迫对金银花叶片水分状况的影响

为探索不同品种金银花叶片对干旱环境的适应机理,为南方喀斯特地区植被恢复筛选耐旱植物提供科学依据,比较了干旱胁迫下不同品种金银花叶片水分状况。结果表明,干旱胁迫下各金银花叶水势均有所下降,但下降速度不同,叶片水分饱和亏缺都呈上升趋势,遵义金银花吸水抗旱力最强,山东金银花叶保水力最强,花溪1金银花保水力最小。叶片保水力与植物叶片发育、气孔相斜率密切相关,各金银花均属于低水势耐旱机理类型。     

侧柏和核桃苗木对水分胁迫的响应

应用压力室测得侧柏和核桃苗木水势并绘制P—V曲线，通过对各水分特征值及P—V曲线的分析，得到在水分胁迫条件下两树种的水分变化状况。结果表明：两树种具有类似的水分生理特点，但也发现两种树种不同的抗旱机制。在干旱条件下，核桃具有高水势耐旱特征，即具有较高的束缚水含量和维持较高的水势和膨压；侧柏具有低水势耐旱特征，即细胞壁具有较大的弹性以维持细胞的渗透调节能力。     

布迪椰子耐旱性及其在园林景观中的应用

采用干旱胁迫模拟试验，进行布迪椰子耐旱特性研究，结果表明：不同年龄布迪椰子的耐旱性指标存在明显差异，随布迪椰子叶龄增加，布迪椰子叶4水势下降，蒸腾速率和自然饱和亏含量增加，布迪椰子耐旱增强；布迪椰子水分指标对干旱胁迫反应敏感，随干旱胁迫加剧，布迪椰子叶片水势和蒸腾速率下降，而自然饱和亏增大，以适应胁迫环境，使布迪椰子表现出较强的抗旱性和生命力。根据布迪椰子耐旱特性，在园林景观中主要有丛植、列植和孤植3种应用形式，可广泛应用于园林绿化。     

干旱胁迫对两种结缕草草坪质量和生理特征的影响

以抗旱品种沟叶结缕草和干旱敏感品种青岛结缕草为材料,研究了其在干旱胁迫过程中草坪质量和叶片生理特征(叶片水势、水分利用效率、过氧化氢酶活性、相对电导率、丙二醛含量)的变化。结果表明:在干旱胁迫过程中两种草坪草草坪质量和CAT活性逐渐下降,叶片水势先下降后上升,水分利用效率先上升后下降,相对电导率和丙二醛含量持续上升。在干旱胁迫过程中,抗旱性较强的沟叶结缕草能够保持较高的草坪质量和CAT酶活性,较低的叶片水势和水分利用效率、细胞膜透性和MDA含量。     

油松侧柏苗木抗旱特性初探

在人工气候室内,模拟大气干旱和土壤干旱条件,从苗木水分状况、原生质抗旱特性以及水分利用效率等三个方面,研究了2年生油松苗和侧柏苗的抗旱特性及其机理。结果表明:油松、侧柏苗木都具有较强的抗旱能力,但是,它们的抗旱机理则不相同。油松苗木以抗脱水为其抗旱特征,而侧柏苗木则以耐脱水为其抗旱特征。     

元宝枫对干旱适应性的研究

以１年生和７年生元宝枫为材料,用盆栽控水法和ＰＥＧ６０００处理法研究了水分胁迫条件下元宝枫有关生理指标的变化及其与抗旱性的关系。结果发现,随胁迫程度的加深和时间延长,叶水势显著降低,脯氨酸、可溶性糖含量持续增高;气孔导度和气孔阻力以及叶绿素含量未发生明显变化,使得光合作用维持在较高水平上,表现出耐旱植物典型的生理特点。在重度水分胁迫下（叶水势降至－４．１ＭＰａ）元宝枫幼苗没有出现萎蔫现象,表明仍有一定的膨压维持。说明元宝枫具有明显的渗透调节能力和低水势耐旱特征。     

论高粱的抗旱性及在旱区农业中的地位

 本文以笔者研究组多年研究结果为基础，以玉米为主要参比作物，就干旱逆境下高粱的产量表现、水分利用及抗旱特性进行了论述。认为高粱是一种综合抗旱能力很强的作物，尤其具有低耗水、高水分利用效率特性，其耐旱性显著高于玉米，也高于谷子和苜蓿，属于一种典型的模式抗旱作物，具有重要的生产和研究价值。指出高粱作为抗逆性很强的粮饲酿兼用作物，特别是作为一种能源植物，仍具良好的发展前景。建议今后在降水量低于450 mm、热量可满足生长的地区扩大高粱种植面积，同时加强对其整体抗旱性机理及抗旱基因组的研究。     

硅提高植物耐旱性研究进展

硅对植物的生长发育及耐旱性有着重要作用，干旱胁迫会引起植物失水，抑制植物光合作用和正 常生长发育、进而降低作物产量，严重威胁粮食安全。虽然硅一直不被认为是植物必需元素，但有许多研究证明， 植物吸收硅后能够缓解各种逆境胁迫。系统总结了硅对干旱胁迫下植物生长发育、光合作用、渗透调节、抗氧 化调节等方面的国内外研究现状。研究表明，外源硅能够促进相关渗透调节物质的合成，缓解干旱引起的渗透 胁迫，还能提高相关抗氧化酶活性和抗氧化物质含量抵御氧化胁迫，从而提高植物耐旱性。但有关硅调控植物 耐旱性，目前在生理层面研究较多，有关硅是通过何种途径调控干旱胁迫下植物渗透物质合成以及各种抗氧化 酶活性的分子机理还不清楚，这方面可作为重点进一步研究。     

APPLE SUMO E3 LIGASE MDSIZ1 NEGATIVELY REGULATES DROUGHT TOLERANCE

•MdSIZ1 RNAi transgenic apple trees are drought tolerance than wild type—GL-3.•MdSIZ1 RNAi plants get enhanced ability to keep water and scavenge ROS under drought conditions.•MdSIZ1 may participate in apple drought tolerance by affecting ABA biosynthesis.Drought stress typically causes heavy losses in apple production and uncovering the mechanisms by which apple tolerates drought stress is important in apple breeding. MdSIZ1 is a SUMO (small ubiquitin-like modifier) E3 ligase that promotes SUMO binding to substrate proteins. Here, we demonstrate that MdSIZ1 in apple has a negative relationship with drought tolerance. MdSIZ1 RNAi transgenic apple trees had a higher survival rate after drought stress. During drought stress they had higher leaf water potential, reduced ion leakage, lower H₂O₂ and malondialdehyde contents, and higher catalase activity. In addition, MdSIZ1 RNAi transgenic plants had a higher net photosynthetic rate during the latter period of drought stress. Finally, the transgenic apple trees also altered expression levels of some microRNAs in response to drought stress. Taken together, these results indicate that apple MdSIZ1 negatively regulates drought stress by enhancing leaf water-holding capacity and antioxidant enzyme activity.     

OVEREXPRESSION OF PTRLEA7, A LATE EMBRYOGENESIS ABUNDANT FAMILY GENE FROM PONCIRUS TRIFOLIATA, CONFERS ENHANCED DROUGHT TOLERANCE BY ENHANCING ANTIOXIDANT CAPACITY

• A LEA family gene (PtrLEA7)was cloned from Poncirus trifoliata. • PtrLEA7was strongly induced by stresses and ABA. • PtrLEA7played a positive role in modulation of drought tolerance. • Overexpression of PtrLEA7elevated antioxidant capacity. Late embryogenesis abundant (LEA) genes encode highly hydrophilic proteins that are essential in abiotic stress responses. However, most LEA genes in higher plants have not yet been investigated. This study identified an LEA family gene (PtrLEA7) from Poncirus trifoliata and studied its function in drought tolerance. The full-length coding sequence of PtrLEA7 was 420 bp encoding a protein of 139 amino acids. Phylogenetic analysis shows that PtrLEA7 protein belongs to the LEA_4 subfamily. Expression profiling by qPCR found that PtrLEA7 was strongly induced by dehydration, cold and ABA treatments, and slightly induced by salt stress. Subcellular localization reveals that PtrLEA7 protein was located in both cytoplasm and nucleus. To investigate its function, transgenic plants of both tobacco and Poncirus trifoliata overexpressing PtrLEA7 were obtained. Stress tolerance assays show that overexpression lines had enhanced dehydration and drought tolerance compared with wild type plants, indicating that PtrLEA7 positively regulates drought tolerance. In addition, transgenic plants had much higher expression levels of three antioxidant enzyme genes (CAT, SOD and POD) and significantly increased catalase enzyme activity, accompanied by reduced reactive oxygen species accumulation in comparison with wild type plants. Collectively, this study demonstrates that PtrLEA7 can confer enhanced drought tolerance partially via enhancing antioxidant capacity.     

常绿岩垂草抗旱生理特性分析

选用1年生常绿岩垂草为研究对象,设置持续干旱（7、14、21、28、35d）和定期浇水2个处理,在重庆夏季连续高温干旱条件下,测定叶片的各项生理生化指标,结果显示：在干旱胁迫下,岩垂草叶片含水率与土壤含水率呈同步降低趋势;脯氨酸含量与伤害率、可溶性糖含量有相似的变化趋势,均对干旱胁迫表现出敏感的变化;可溶性糖、脯氨酸等可溶物累积,渗透调节能力随干旱程度的加强而增强,植株吸收土壤水分能力同步增强,但在持续干旱条件下,细胞膜受损严重,其对干旱的适应能力达到极限后,相关指标又会下降;丙二醛测定结果表明,在伏旱高温环境下岩垂草细胞膜受损明显且呈现梯状变化规律,浇水并不能明显改善细胞膜受损程度;浇水处理与干旱处理叶绿素含量均表现出较特异的稳步升高趋势。     

异源表达Peu-miR473 a增强拟南芥的抗旱性

为了探究胡杨miR473a基因的功能,本文克隆了miR473a的前体Pre-Peu-miR473a,并利用农杆菌花序侵染法将其遗传转化入拟南芥。通过普通PCR和β-葡萄糖苷酸酶(GUS)组织化学染色检测获得CaMV35S: miR473a过表达植株,然后对转基因和野生型植株在甘露醇模拟高渗环境与土壤自然干旱条件下的生长状况及各项生理指标进行评价。结果表明,胡杨miR473a前体长度为100 bp,与毛果杨前体序列相似度为100%,可以形成完美的二级茎环结构。相比于野生型,过表达胡杨miR473a的拟南芥在200 mmol/L甘露醇胁迫条件下的萌发率、根长和生长状况都优于野生型;在土壤干旱处理条件下,转基因拟南芥的株高、相对含水量、脯氨酸含量以及光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光合效率均显著高于野生型10%以上(P0.05)。半定量PCR检测显示:Peu-miR473a参与胡杨受干旱胁迫的正调控,杨树中预测的靶基因Potri.012G093900、Potri.007G100200、Potri.009G165300、Potri.004G204400受干旱胁迫的负调控;拟南芥中预测的靶基因AT1G24530、AT5G45000、AT5G46070及AT3G52950在转基因株系中表达量下降。初步预测它们有可能被miR473a靶向调控。本研究表明,miR473a基因在干旱胁迫条件下通过调控植株的抗脱水能力和渗透调节能力发挥一定抗旱作用。