不同棉花基因型幼苗耐寒性分析及其鉴定指标筛选(英文)

[目的]研究不同基因型棉花幼苗耐寒特性,筛选耐低温鉴定指标,建立可靠的棉花耐寒性数学评价模型,为棉花耐寒新品种选育、推广及大规模品种耐寒性评价奠定基础。[方法]以15个棉花品种(系)为试验材料,对其在低温胁迫(5℃、12h)及恢复处理(25℃、24h)下幼苗叶片的光合气体交换参数、叶绿素荧光动力学参数、叶绿素含量、可溶性糖含量、丙二醛含量、游离脯氨酸含量和相对电导率等12个生理指标进行测定,以各单项指标的耐寒系数作为衡量耐寒性的依据,运用主成分分析、聚类分析和逐步回归等方法对其耐寒性进行综合评价。[结果]通过主成分分析将12个单项生理指标转换为7个相互独立的综合指标;通过隶属函数法和聚类分析将15个棉花品种(系)按耐寒性强弱划分为3类;通过逐步回归建立棉花幼苗耐寒性评价数学模型,D=0.275-0.244Fo1+0.206Fv/Fm1+0.326gs2-0.056SS+0.225MDA+0.038REC(R2=0.995),估计精度大于94.25%,并筛选出6个耐寒性鉴定指标,分别是Fo1、Fv/Fm1、gs2、SS、MDA和REC。[结论]耐寒性强的棉花品种(系)幼苗叶片在低温胁迫下受到伤害较轻,能保持较高的光合电子传递能力,经常温恢复后叶片气孔导度较高,便于光合气体交换,有助于光合能力的恢复;在相同逆境下,通过测定Fo1、Fv/Fm1、gs2、SS、MDA和REC等6个鉴定指标,可进行棉花品种耐寒性强弱的快速鉴定和预测。     

半根及半根交替水分胁迫对苹果幼苗光合作用的影响

 【目的】模拟研究定位灌溉及分根区交替灌溉的‘嘎拉’苹果幼苗光合反应，探讨不同水分条件下叶片光合效率的气孔与非气孔限制作用。【方法】采用18% PEG 6000（w/v）模拟水分胁迫，研究了半根（HRS，模拟定位灌溉）、半根交替（AHRS，模拟分根区交替灌溉）及全根水分胁迫（WRS）下苹果光合参数、光合色素、超氧化物歧化酶（SOD）和丙二醛（MDA）含量的变化，及叶绿素荧光反应特点。【结果】水分胁迫条件下叶片光合速率、气孔导度与细胞间隙CO2浓度显著降低，叶温显著升高。HRS叶片MDA含量和SOD活性及叶绿素荧光反应与对照不存在显著差异；AHRS从交替后第2天起，叶片MDA含量显著高于对照，而Fv/Fo与Fv/Fm则显著低于对照；WRS在胁迫第5或6天后，叶绿素与类胡萝卜素含量、Fv/Fo和Fv/Fm、SOD酶活性显著降低，而MDA含量则显著增加。【结论】不同水分胁迫处理光合速率下降的原因存在差异：HRS主要由气孔限制所引起；AHRS既存在气孔限制，也存在非气孔因素限制；而WRS前期由气孔限制引起，随着胁迫时间延长，非气孔限制起着重要作用。     

大蒜根系水浸液处理对连作甜瓜光合及荧光特性的影响

【研究目的】为更有效的缓解甜瓜连作障碍问题,研究甜瓜与大蒜间互作效应在理论和应用上都有重要的意义。【方法】以甜瓜品种‘金蜜’为试材,盆栽于连作与非连作土壤中,用大蒜根系水浸液处理幼苗,处理后30天,测定叶绿素含量、气体交换和叶绿素荧光参数。【结果】连作使甜瓜叶片光合色素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)下降,使甜瓜叶片初始荧光强度(Fo)增加,PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)和光化学猝灭系数(qP)下降。大蒜根系水浸液处理连作与非连作甜瓜,均提高叶片光合色素含量、Pn、Gs、Ci、Tr、Fv/Fm、ΦPSⅡ和qP,降低Fo。【结论】甜瓜不适宜连作,大蒜根系水浸液能促进甜瓜生长,缓解甜瓜的连作障碍。     

水稻幼苗期耐寒生理特性鉴定及利用

【目的】利用水稻耐寒种质资源，培育耐寒性品种。【方法】以5份不同的水稻种质材料为供试品种，幼苗经（5±1）℃低温处理后，进行耐寒性鉴定及相关生理特性测定，筛选耐寒性品种。【结果】索稻1号和南阳占较耐寒，达1级耐寒，桂368和R96-82达2级耐寒，爱叶绿达3级耐寒；叶绿素含量、可溶性糖含量和过氧化氢酶（CAT）活性索稻1号和南阳占表现较高，丙二醛（MDA）含量则较低。【结论】索稻1号和南阳占表现出较强的耐寒性，可作为耐寒育种材料利用。     

水稻幼苗期耐寒生理特性鉴定及利用

【目的】利用水稻耐寒种质资源,培育耐寒性品种。【方法】以5份不同的水稻种质材料为供试品种,幼苗经（5±1）℃低温处理后,进行耐寒性鉴定及相关生理特性测定,筛选耐寒性品种。【结果】索稻1号和南阳占较耐寒,达1级耐寒,桂368和R96-82达2级耐寒,爱叶绿达3级耐寒;叶绿素含量、可溶性糖含量和过氧化氢酶（CAT）活性索稻1号和南阳占表现较高,丙二醛（MDA）含量则较低。【结论】索稻1号和南阳占表现出较强的耐寒性,可作为耐寒育种材料利用。     

膜下滴灌棉花不同基因型叶绿素荧光特性初探

在膜下滴灌条件下,使用Li-6400光合测定系统研究了7个棉花品种主要生育期功能叶片的净光合速率(Pn)、叶绿素荧光参数(Fm、Fo、Fv/Fm、Fv/Fo、qP、NPQ)并进行测定分析,结果表明,在膜下滴灌条件下,不同基因型棉花光合特性在不同生育期存在着较大的差异:(1)11膜下滴灌条件下不同基因型间棉花功能叶光合速率在各生育期均存在显著差异;(2)叶绿素荧光参数Fv/Fm和Fv/Fo在盛蕾期、初花期、盛花期存在显著差异,qP、NPQ在盛蕾期、盛花期、铃期存在显著差异;(3)Fv/Fm、Fv/Fo与经济性状的相关程度有相似的变化趋势,但相关性均不显著,qP、NPQ与单铃重的相关性达到0.05显著水平。     

叶菜型甘薯资源耐寒性评价体系研究

【目的】比较不同叶菜型甘薯品种的耐寒性，找出能科学评价品种耐寒性的指标，建立可靠的耐寒性数学评价模型，筛选耐寒性强的叶菜型甘薯品种，为耐寒资源鉴定与筛选提供理论依据和参考。【方法】以13个叶菜型甘薯品种为材料，设置25℃为对照温度，10℃为低温胁迫温度，研究叶片中过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、可溶性蛋白(SP)、可溶性糖(SS)、组织含水率(TMC)、叶绿素(Chl)、类胡萝卜素(Car)及叶绿素a/b(Chl a/b)10个指标对低温胁迫的响应。以各单项指标的耐寒系数为衡量依据，运用主成分分析、聚类分析和逐步回归等方法进行耐寒性综合评价。【结果】通过主成分分析将10个单项生理指标转换为4个相互独立的综合指标；13个叶菜型甘薯品种按照耐寒性强弱划分为4类，即不耐寒型、轻度耐寒型、中度耐寒型、高度耐寒型；建立叶菜型甘薯耐寒性评价数学模型，D=0.283+0.0171X₁-0.074X₃+0.166X₄+0.409X₅-0.874X<...     

钙对高温下巨峰葡萄叶片光合作用和叶绿素荧光的影响

 【目的】分析钙对高温胁迫下葡萄叶片光合、荧光参数的影响,以探明钙在高温胁迫下对叶片光合机构的保护作用。【方法】选取高温时期,以田间生长的巨峰葡萄为试材,研究CaCl2、CaCl2+Ca2+螯合剂EGTA、CaCl2+钙调素抑制剂氯丙嗪（CPZ）预处理对高温胁迫下葡萄叶片的光合、荧光参数及丙二醛（MDA）含量的影响。【结果】喷施CaCl2显著提高了高温胁迫下葡萄叶片的净光合速率（Pn）,使光系统Ⅱ（PSⅡ）维持较高的活性,光化学猝灭系数（qP）、PSⅡ的天线转换效率（Fv’/Fm’）、光系统Ⅱ最大光化学效率（Fv/Fm）均极显著高于对照,初始荧光（Fo）极显著小于对照,膜脂过氧化产物MDA含量稍低于对照;添加抑制剂EGTA、CPZ明显抑制了光合作用,2个处理的Pn分别比钙处理的低29.4%、26.5%;其PSⅡ功能和活性也受到了显著抑制,导致叶片中MDA含量分别比钙处理高33.7%和40.2%。【结论】喷施CaCl2有效缓解了高温对葡萄叶片光合作用的抑制以及对PSⅡ系统的损害。     

果用型银杏品种叶绿素荧光特性的研究

对4个银杏品种的叶绿素荧光动力学测定结果表明：银杏不同品种间的荧光参数存在差异。洞庭皇的叶绿素含量和Fv/Fm,qn高于其他品种，说明洞庭皇有较高的PSⅡ功能和碳同化能力。在不同枝类中，新梢叶片的叶绿素含量和Fv/Fm,Fv/Fo,Fm/Fo高于1、2年生短枝叶片的值，无果短枝叶片的Fm/Fo,Fv/Fo,Fv/Fm大于有果短枝，而qn小于有果短枝，，表明果实可影响叶片的叶绿素荧光特性。     

田间条件下棉花变红早衰叶片的光合生理研究

【目的】研究棉花红叶形成后,叶片不同程度红叶部分的生理指标,揭示棉花叶片变红过程中生理特性的变化机制。【方法】选用新疆北疆棉区种植的陆地棉品种新陆早33号,根据棉花叶片花青素积累的程度,把叶片划分为不同的区域,分为对照(CK)、轻度(1)、中度(2)和重度(3)四个区域,采集不同区域的叶片样品,测定相关生理指标。【结果】自发生红叶早衰到其加重过程中,叶片花青素含量呈上升趋势,叶绿素含量大幅下降,光合放氧速率明显下降,叶片的Fv/Fm显著低于对照,(实际光化学效率)Y(II)和(Δp H和叶黄素调节的热耗散比例)Y(NPQ)均呈明显下降趋势,而(荧光和不依赖光的基础热耗散比例)Y(NO)显著增高。随红叶早衰程度的加剧MDA含量逐渐增高,POD含量逐渐增加,SOD含量先呈增长后降低的趋势。【结论】棉花生育后期叶片变红早衰发生后,光合机构遭到严重破坏,光合能力降低,影响了产量的形成。     

不同基因型棉花苗期耐盐性分析及其鉴定指标筛选

【目的】棉花（Gossypium hirsutum）虽是较耐盐碱的作物,但不同品种间耐盐性差异较大。本研究旨在探讨新疆各年代不同基因型棉花苗期耐盐特性,挖掘棉花本身耐盐遗传资源,筛选耐盐性快速鉴定指标并建立可靠的棉花耐盐性数学评价模型,为棉花耐盐新品种选育及大规模品种耐盐性评价奠定基础。【方法】以17个棉花品种为试验材料,按NaCl盐与草炭、蛭石复合基质重量比设置0（CK）、0.6%两个处理水平,棉种经消毒、催芽后播于复合基质,通过苗期盐土栽培持续胁迫的方式,可反映棉株在大田条件中的实际胁迫环境及真实抗逆机制。对各处理下各品种出苗率（ER）、幼苗鲜重（FW）、干重（DW）、植株含水量（PWC）、第一片真叶面积（LA）、叶片净光合速率（Pn）、叶绿素含量（Chl）和相对电导率（REC）等11个生理指标进行测定,以各单项指标的耐盐系数作为衡量耐盐性的依据,运用主成分分析、聚类分析和逐步回归等方法对其耐盐性进行综合评价及分类,并分析各耐盐类型棉花品种生理表现特征。【结果】通过主成分分析,本试验将盐胁迫处理下棉花幼苗叶片的11个单项指标转换成6个彼此独立的综合指标;通过隶属函数分析,得到不同棉花基因型幼苗耐盐性综合评价值（D值）,并通过聚类分析,将17个棉花品种划分为4种耐盐类型,其中盐敏感型3个品种,弱耐盐及中度耐盐型各6个,高度耐盐型2个;进一步利用逐步回归方法建立了可靠的棉花幼苗耐盐性评价回归模型D=-1.192+ 0.402REC+0.119LA+0.274FW+0.086Pn+1.019Chl,方程决定系数R2= 0.9921,同时筛选出显著影响棉花幼苗耐盐能力的5个单项指标,即Pn、Chl、LA、FW和REC,对回归方程的估计精度进行评价,各品种估计精度均大于94.44%,表明所筛选鉴定指标对棉花耐盐性影响明显,该方程可用于棉花耐盐性评价。本研究对逐步回归与聚类结果进行相互验证,得到各耐盐类型棉花幼苗的生理表现特征。结果发现,与盐敏感品种相比,强耐盐棉花品种幼苗在盐胁迫下REC较低,Pn、Chl、LA和FW则能保持较高水平,且其幼苗真叶面积可达其它类别品种近2倍。【结论】强耐盐棉花品种幼苗叶片在盐碱环境中受到伤害较轻,能保持较高的真叶面积和光合能力,有利于提高植株耐盐能力和光合产物积累,降低土壤中离子毒害,增强植株耐盐性。在相同逆境中,通过测定REC、Pn、Chl、LA和FW等5个鉴定指标,可进行品种耐盐性强弱的快速鉴定和预测。     

低温弱光胁迫对棉花幼苗叶绿素荧光特性及能量分配的影响

【目的】探讨低温弱光胁迫下不同基因型棉花幼苗叶绿素荧光特性及能量分配的响应机制,为棉花耐低温品种选育及筛选耐低温鉴定指标和方法提供理论依据。【方法】以6种不同基因型棉花幼苗为试材,通过5℃、100μmol/(m2.s)低温弱光处理,测定12 h内叶绿素荧光相关参数。【结果】低温弱光胁迫提高了初始荧光Fo、光合功能相对限制值L(PFD),显著降低了PSII最大光化学效率Fv/Fm、PSII实际光化学效率ΦPSII、光合电子传递速率ETR、光化学猝灭系数qP等指标,非光化学猝灭系数NPQ则呈现先升后降的趋势;同时,PSI激发能分配系数σ、天线热耗散速率Drate增大,PSII激发能分配系数β、光化学速率Prate降低。【结论】低温弱光胁迫导致棉花幼苗叶片PSII光化学活性降低,光合电子传递过程受抑,更多的光能用于天线热耗散,且干扰了PSI和PSII间的激发能分配和传递。综合各指标分析,新陆中28号与中棉所50号在低温弱光胁迫下表现出良好的光能分配、利用能力,耐低温能力较强,新陆早42号与中棉所43号次之,新陆早33号和新陆早19号较差。     

牛耳朵幼苗对低温胁迫的生理响应

【目的】探明牛耳朵对低温胁迫的生理响应，为其人工栽培提供理论参考。【方法】牛耳朵幼苗在5℃下处理12、24、36 h，然后在25℃下恢复生长24、48 h，分别测定各处理叶绿素荧光参数、叶片相对含水量、电解质外渗率、SOD活性、MDA含量等生理指标。【结果】叶绿素荧光参数（Fv / Fm）值随低温处理时间延长而下降，处理结束后可逐渐恢复正常；叶片含水率呈下降趋势但不明显；电解质外渗率随低温处理时间的延长而增加，恢复生长后开始降低；SOD活性、MDA含量均随着低温处理时间呈先增加后降低趋势，但处理结束后均可逐渐恢复。【结论】5℃连续处理36 h以内对牛耳朵植株造成一定的生理胁迫，但在胁迫停止后可逐渐恢复正常，不会造成致命伤害。     

外源一氧化氮对冷害胁迫下棉花幼苗生长、抗氧化系统和光合特性的影响

【目的】探讨外源NO供体硝普钠（SNP）提高新疆棉花抗逆能力的内在机制。【方法】以棉花新陆早13号、新陆早33号为材料，通过室内人工模拟低温逆境的方法，研究SNP（100 μmol•L-1）对冷害胁迫下棉花幼苗的生长、叶绿素含量、气体交换参数、叶绿素荧光参数及活性氧代谢的影响。【结果】在正常生长条件下SNP对棉花幼苗生长、过氧化氢（H2O2）、脯氨酸（Pro）、可溶性蛋白质和超氧化物歧化酶（SOD）影响不大，但显著提高了过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）和谷胱甘肽还原酶（GR）活性；此外，叶绿素含量、净光合速率（Pn）、胞间二氧化碳浓度（Ci）、最小荧光产量（F0）和最大光化学效率（Fv/Fm）无明显影响，而气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）、光合电子传递速率（ETR）和光系统Ⅱ实际量子效率（ΦPSⅡ）显著增加；冷害胁迫下，外源NO处理显著提高了叶片的生长速率、SOD、POD、CAT、APX和GR的活性以及Pro和可溶性蛋白质含量，减少了H2O2和膜脂过氧化产物MDA的积累；外源NO明显提高了棉花叶片叶绿素含量、Pn、Gs、Tr、Fv/Fm、ETR和ΦPSⅡ，降低Ci和增加非光化学猝灭系数（NPQ），避免过量的光伤害，维持较高的光系统Ⅱ活性。【结论】低温胁迫下，外源NO通过促进抗氧化酶活性和抗氧化剂含量的提高，降低H2O2和MDA的积累，保护了细胞膜结构的稳定性，从而减轻了冷害胁迫对棉花光系统Ⅱ的伤害，增强棉花的抗冷性。     

种植方式对冬小麦光合特性及理化性质的影响

[目的]通过盆栽实验,探讨不同种植方式下冬小麦在水分胁迫期间光合特性和理化性质的变化及它们之间的相关性,以期为旱地节水农业的持续发展提供理论及实践上的依据.[方法]在冬小麦花期水分胁迫自然加重条件下,选择5个时间点,每点按3次重复随机选取各处理小麦旗叶,测定其叶绿素荧光诱导动力学参数与叶片丙二醛和脯氨酸含量.[结果]水分胁迫下各处理冬小麦Fv/ Fm与Fv/F0值均降低,且两者呈显著正相关关系.单播时,耐旱性强的A品种Fv/ Fm、Fv/F0下降幅度与丙二醛、脯氨酸增加幅度均明显小于耐旱性弱的B品种;混播时,两品种间各指标变化幅度差异减小.同一品种不同种植方式相比较,单播时的A品种Fv/ Fm、Fv/F0下降幅度与丙二醛增加幅度小于混播状态,脯氨酸增加幅度大于混播状态;单播时的B品种Fv/Fm、Fv/F0下降幅度与丙二醛、脯氨酸增加幅度均大于混播状态.单播方式下叶片脯氨酸含量与Fv Fm之间的显著相关关系存在于耐旱性弱的B品种,而不存在于耐旱性强的A品种,混播方式下这种相关关系被打破.丙二醛含量与Fv/ Fm之间无论品种和种植方式的改变其相关均不显著.[结论]单一种植时耐旱性越强的品种对水分胁迫（干旱）的反应越不敏感,对干旱的防御机制也越健全,混合种植时耐旱性强的品种反而由于其个体水分竞争力较弱,使其受水分胁迫程度加剧,抑制了耐旱力的发挥.耐旱力较弱的品种则在这种竞争中由于其较强的水分竞争力而受益,减弱了水分胁迫对其生理的抑制,也使得品种间的耐旱性差别有所减小.另外,不能单独将脯氨酸含量作为植物抗旱性的评价指标.     

新疆11个杏品种叶绿素荧光特征比较

【目的】通过对11个新疆主要优良杏品种的叶绿素荧光参数及其日变化的观测,旨在了解其荧光特性和对塔里木盆地高光热环境的适应差异,以期为优良杏品种在环塔里木盆地的推广应用提供参考。【方法】采用调制式OS-30P荧光仪测定了供试品种的初始荧光(Fo)、最大荧光(Fm)、PSII最大光能转化效率(Fv/Fm)和PSII最大光能转化潜力(Fv/Fo)4个叶绿素荧光参数随太阳总辐射、空气温度和空气相对湿度变化的日变化以及不同作用光强下从初始荧光上升到最大荧光一半所需时间(T1/2)的变化特征。【结果】11个测试杏品种的叶绿素荧光参数Fv/Fm和Fv/Fo品种间差异不显著(P0.05),巴都玉吕克、大果胡安娜、阿克西米西全天具有相对较高的Fv/Fm和Fv/Fo,粗黑叶杏、木牙格的Fv/Fm和Fv/Fo日均值相对较低;Fo、Fm的品种间差异达到了极显著水平(P0.01);在时间序列上Fv/Fm、Fv/Fo、Fo和Fm均表现为差异极显著(P0.01);粗黑叶杏、木牙格的叶绿素荧光参数T1/2下午相比上午明显下降。【结论】测试品种耐光抑制能力的强弱为:巴都玉吕克、大果胡安娜、阿克西米西耐光抑制能力最强,雀斑杏、索格佳娜丽、库买提、细黑叶杏、黑叶杏、佳娜丽其次,粗黑叶杏、木牙格耐光抑制能力最弱。     

陆地棉种子萌发期对低温胁迫的响应及耐冷性鉴定

【目的】研究棉花种子吸胀萌发期对低温胁迫的响应,多指标鉴定和综合评价萌发期供试品种（系）耐冷性,分析耐冷材料和冷敏感材料萌发期的生理生化特性,为进一步解析棉花耐冷性机理提供依据。【方法】以53份陆地棉品种（系）为试验材料,测定其在种子吸胀阶段的低温吸胀速率和低温相对吸胀速率,以及低温胁迫下萌发期的发芽指数、活力指数、平均发芽时间、平均发芽速度、发芽势、发芽率、萌发指数、芽鲜重、芽干重、胚鲜重、胚干重、物质效率和物质增长率等指标。利用相关分析、主成分分析、隶属函数分析和聚类分析等方法对吸胀萌发期的15项形态指标进行耐冷性综合评价。同时测定低温胁迫下不同耐冷性材料的抗氧化物酶活性、渗透调节物质浓度的变化以及抗氧化物酶基因的表达规律。【结果】低温胁迫下,棉花种子萌发期的相对吸水量和吸水速率呈下降趋势,53份材料萌发期的各个指标均呈现显著差异。相关分析表明,吸胀阶段的两项指标相关性较强,它们与萌发阶段指标间的相关性不显著或负相关;芽鲜重、芽干重、活力指数、平均发芽速度和平均发芽时间能较好地反映各个材料萌发期的耐冷性强弱。主成分分析表明,15项耐冷指标通过简化可得到3个主成分,其贡献率分别为55.17%、18.27%和8.79%。隶属函数和聚类分析结果表明,53份材料根据萌发期耐冷综合评价指标可划分为4类：强耐冷（5份）、耐冷（13份）、不耐冷（26份）和冷敏感（9份）,其中新陆中4号为耐冷性最强的材料。耐冷材料种胚内的SOD、POD和CAT酶活性能够在短时间内恢复至接近对照水平或超过对照,可溶性蛋白浓度始终显著高于冷敏感材料。抗氧化物酶基因的表达分析表明,POD酶基因和SOD酶基因的表达量变化与酶活力测定值变化结果基本一致。【结论】陆地棉萌发期鉴定指标呈多元化,胚芽鲜/干重、活力指数可作为萌发期耐冷性鉴定的正向指标,而平均发芽时间和平均发芽速度可作为萌发期耐冷性鉴定的负向指标。POD、SOD和CAT酶活力及可溶性蛋白浓度可作为棉花萌发期耐冷性鉴定的生理指标。