基于模拟试验的CO2浓度和气温升高对水稻产量的影响

采用人工气候箱(TPG-1260-TH)模拟我国南方水稻种植区主要环境要素培养水稻,研究450μmol/mol CO2不增温(对照)、550μmol/mol CO2增温2℃、750μmol/mol CO2增温4℃对水稻产量的影响。结果表明:450μmol/mol CO2不增温条件下水稻空秕率最高,为8.72%,而千粒重偏低,为21.67 g,粗蛋白质含量最低,为11.82%;750μmol/mol CO2增温4℃条件下千粒重指标最高,为22.33 g;水稻在550μmol/mol CO2增温2℃处理下的粗蛋白质含量最高,为11.85%。可见,550μmol/mol CO2增温2℃的环境有助于我国水稻产量的增加,但温度和CO2浓度持续升高将导致水稻品质下降。     

FACE条件下CO_2浓度和温度增高对北方水稻光合作用与产量的影响研究

大气中二氧化碳(CO2)浓度已由工业革命前的280μmol/mol增加到目前的400μmol/mol,并且仍将持续增加。作为光合作用的主要底物,CO2浓度增高对作物光合生理和产量形成将产生深刻的影响。利用开放式CO2浓度富集(FACE)系统,以北方水稻松粳9号和稻花香2号为供试材料,设置高CO2浓度(600μmol/mol)和正常大气CO2浓度(400μmol/mol),同时进行覆膜增温处理,研究CO2浓度与温度增高对水稻光合作用与产量的影响。结果表明,无论覆膜与否,大气CO2浓度增高均提高了水稻的叶片净光合速率、水分利用效率、地上部生物质量和产量,降低了气孔导度和蒸腾速率。覆膜处理增强了净光合速率、地上部生物质量和产量增高的趋势,同时减缓了气孔导度和蒸腾速率在高浓度CO2下降低的趋势。研究说明,覆膜处理下的增温会提高高CO2浓度下水稻的光合作用效率,促进增产潜力,增强水稻在高CO2浓度环境下的适应能力。     

不同CO_2浓度升高水平对粳稻灌浆速率的影响

为研究不同CO_2浓度升高水平下水稻灌浆速率的变化,以常规粳稻"南粳9108"为试验材料,利用开顶式气室(OTC),设置对照(CK,背景大气),CK+40μmol/mol(CK40)和CK+200μmol/mol(CK200)两个CO_2浓度升高水平,各设4个OTC作为重复。于水稻开花后第10 d开始测定稻穗重,同时观测同穗植株剑叶叶绿素含量(SPAD值),并用Logistic方程拟合逐日穗重,计算灌浆速率。结果表明:Logistic方程能较好的拟合灌浆期穗重的变化。在CK200处理下,水稻灌浆前期(开花后2周左右)穗重高于CK40处理和CK,但其后至成熟期,CO_2浓度升高对穗重无显著影响;CK200处理的最大灌浆速率出现在抽穗后12~14 d,比CK和CK40处理提前了2~3 d;各处理活跃灌浆期的平均灌浆速率无显著差异;不同处理的灌浆速率与剑叶SPAD值均呈现极显著线性正相关关系(P0.001),CO_2浓度升高下单位叶绿素含量对灌浆速率的促进作用高于对照。     

CO2浓度升高对水稻灌浆期茎鞘中碳水化合物代谢及其产量的影响

FACE(Free Air CO2 Enrichment,空气CO2浓度增加)设施使得实际地模拟未来植物生长所处的CO2浓度增加环境变为可能,FACE下,植物生长和产量发生不同程度的加速和提高,而了解水稻在灌浆期间碳水化合物的代谢对CO2浓度增加的响应认识,为今后合理筛选育种材料提供依据.利用FACE设施,研究了CO2浓度升高200μmol/mol对籼稻IR24灌浆期茎鞘中碳水化合物的积累及其运转以及产量构成的影响.结果表明:在整个灌浆期,籼稻IR24茎鞘中的非结构性碳水化合物(NSC)的积累在FACE下的均高于对照下的.而运转率表现不一致,在灌浆初期和后期,FACE下茎鞘中NSC的运转率低于对照下的,而灌浆中期的运转率则为FACE的高于对照下的.另外,FACE处理能显著提高籼稻IR24的产量.这些结果初步说明,FACE处理促进了茎鞘中NSC的积累及产量的增加,但在不同时期对运转的作用不同.     

CO_2浓度与温度增高对水稻品质的影响

作物品质的形成是品种遗传特性和环境条件综合作用的结果。大气中CO2浓度增高必然影响作物的生理代谢,并因此可能影响作物品质;CO2浓度增高也会引起大气温度同步增高。本试验旨在明确不同CO2浓度和温度水平对水稻品质的影响程度。结果显示,随CO2浓度和温度增高,稻米的加工品质和外观品质各指标均有下降趋势;蒸煮品质指标先上升,在CO2浓度为500mg·kg-1时达到最大值,然后下降;营养品质指标变化比较复杂,糖含量上升,脂肪含量下降,蛋白质含量先上升后下降,在CO2浓度为500mg·kg-1时达到最大值。总体上,CO2浓度和温度增高对稻米品质的负面影响更大,特别表现在加工品质和外观品质方面。但在450～650mg·kg-1的处理区间,影响结果并没有达到显著水平。表明CO2浓度和温度增高改变了水稻C、N代谢过程和籽粒的物理成分与化学组分;依据CO2与温度对稻米品质影响机理,采取相应的适应措施,可以提高和改进稻米品质。     

多效唑对太子参光合特性与产量的影响

为促进太子参高产栽培,采用单因素试验研究大田条件下多效唑不同浓度叶面喷施对太子参叶片光合特性与产量的影响。结果表明:叶面喷施多效唑能提高太子参的叶绿素含量,随着多效唑浓度的增高太子参的叶绿素a和叶绿素b均呈上升趋势。多效唑可促进叶片净光合速率、蒸腾速率和气孔导度及胞间二氧化碳浓度的提高,叶片净光合速率、蒸腾速率和气孔导度的增幅相似。各处理净光合速率均高于对照,以100mg/L处理净光合速率最高,为9.49μmol/(m~2·s);胞间二氧化碳浓度随多效唑浓度增大而增大;光饱和点与光补偿点均随着多效唑浓度增高而降低,除50mg/L处理光饱和点[1 000.80μmol/(m~2·s)]高于对照外,其他处理均较对照低;所有处理光补偿点均较对照低;各处理太子参的产量均较对照高,以150mg/L处理的产量最高,为399.8kg/667m~2。     

非生物胁迫和ABA处理对水稻酸性可溶性蛋白含量的影响

以三叶期杂交水稻幼苗为研究对象,研究了干旱、ABA、低温和NaCl处理对水稻幼苗酸性可溶性蛋白含量的影响。结果表明,用5%的PEG溶液模拟干旱、8℃低温0、.15 mol/L NaCl处理时,随处理时间延长,水稻幼苗体内的可溶性蛋白含量下降,酸性可溶性蛋白含量增加;5μmol/LABA水溶液处理时,可溶性蛋白含量与对照比差异不大,但酸性可溶性蛋白含量呈下降趋势。     

水稻结实期剑叶叶绿素含量和组成对FACE的动态响应

利用农田开放式空气CO_2浓度增高(FACE,free-air carbon dioxide enrichment)系统,以武香粳14为试验材料,CO_2浓度设正常CO_2(AMB)和高CO2(FACE,AMB 200μL·L~(-1))2个水平,施氮量设低氮(LN,150kg·hm~(-2))和高氮(HN,350kg·hm~(-2))2个水平,研究CO_2与N的互作对水稻结实期剑叶叶绿素a、b、a b含量以及叶绿素a/b值的影响。结果表明,不同施氮量平均,水稻抽穗后5d和10d,FACE处理剑叶叶绿素a、b以及a b含量平均较AMB增加2.8%￣3.9%、2.8%￣5.7%和2.9%￣4.3%,而抽穗后15￣25d,FACE处理剑叶叶绿素含量分别较AMB下降2.2%￣3.3%、4.6%￣10.9%、3.7%￣4.7%;对剑叶叶绿素a/b值而言,抽穗后5￣10dFACE处理较ABM下降了1.6%￣3.3%,但使抽穗后15￣25d增加了2.5%￣7.8%;与LN相比,HN处理提高了FACE水稻结实前期剑叶叶绿素a、b及a b含量的增幅,但使结实中后期的降幅变小;与此同时,HN处理使结实前期FACE水稻剑叶叶绿素a/b值的下降幅度增加,但使结实中、后期的增加幅度下降。上述结果说明,未来大气高CO2浓度情形下,水稻灌浆前期叶片的光合能力增强,但灌浆中后期稻叶的衰老加快;增施氮肥,可以促进水稻灌浆初期稻叶叶绿素含量的提高,延缓灌浆中、后期稻叶叶绿素含量的下降。     

水分与光照互作对铁皮石斛生长、光合特性及可溶性糖含量的影响

以1年生铁皮石斛为试材,研究了水分与光照互作对铁皮石斛生长、光合特性及可溶性糖含量的影响。结果表明:不同基质含水量和光照强度处理显著影响铁皮石斛植株的生长特性;基质含水量对叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素以及类胡萝卜素含量影响显著,对叶绿素a/b影响不显著;光照强度对所有光合色素指标均影响显著;基质含水量、光照强度及其交互作用对净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)的影响均达显著水平,光照强度过高和过低均显著降低叶片的Pn、Gs、Tr;基质含水量、光照强度及其交互作用对铁皮石斛可溶性糖含量影响显著,同一光照强度下,可溶性糖含量随基质含水量降低而显著升高,而在基质含水量相同时,可溶性糖含量随光照强度的增强而显著升高。在各处理中,以240μmol/(m2·s)光照和70%基质含水量(W2L2)处理适宜于植株生长,以360μmol/(m2·s)光照和40%基质含水量(W3L1)处理可溶性糖含量达到最高。     

大气二氧化碳体积分数、氮肥、移栽密度对汕优63稻米矿质元素的影响——FACE研究

作为光合作用的底物,大气二氧化碳(CO2)体积分数升高可促进水稻生长发育,但对稻米矿质元素体积分数的影响及其与栽培条件的关系尚不明确。2011年,利用中国稻田开放式空气CO2浓度增高(free air CO2enrichment,FACE)系统平台,以敏感水稻品种汕优63为供试材料,二氧化碳设置环境CO2浓度、高CO2浓度(增加200μmol/mol),施氮量设置低氮(15 g/m2)、高氮(25 g/m2),移栽密度设置低密度(16穴/m2)、中密度(24穴/m2)、高密度(36穴/m2),研究不同栽培条件下大气CO2浓度升高对杂交稻成熟稻米矿质元素浓度的影响。结果表明,大气CO2浓度增高200μmol/mol使成熟稻米的钾、镁浓度平均值分别下降9.4%、7.0%,均达显著或极显著水平;对稻米中钙、钠、铜、铁、锰、锌浓度的影响均未达显著水平。稻米元素浓度对大气CO2浓度升高的响应,在不同施氮水平和移栽密度条件下的趋势基本一致,表现在二氧化碳处理、施氮量、移栽密度对稻米大量元素、微量元素浓度多不存在互作效应。     

柿果成熟过程中可溶性果胶和单宁含量的变化

为了解从柿中提取果胶和单宁的最适宜时期,本试验以磨盘柿和平核无为材料,采用咔唑比色法和folin-ciocaileu法,分析了不同取样时期2个柿品种果皮和果肉可溶性果胶和单宁含量变化。随着果实的成熟,柿果中可溶性果胶的含量呈现相似的变化规律:都是逐渐升高,且果肉高于果皮,平核无高于磨盘柿。各个取样时期,2个品种的柿中可溶性单宁也呈现相似的变化规律:逐渐下降,且果肉高于果皮,平核无高于磨盘柿。同时分析了不同时期榨汁的果汁随存放时间的延长,可溶性果胶和单宁变化。随着榨汁时间的不同,可溶性果胶的含量分别在果汁存放0、10和30d达到最大值,可溶性单宁的含量在果汁存放的20到30d含量最大;且平核无果汁可溶性单宁和果胶的含量高于磨盘柿。平核无比磨盘柿,果肉比果皮是更适宜作为提取可溶性果胶和单宁的材料。     

晚熟龙眼挂树保鲜过程中假种皮品质指标的变化

以晚熟品种九月乌、立冬本研究龙眼果实挂树期假种皮可溶性固形物、可溶性糖和蛋白的变化,结果表明,九月乌在其挂树保鲜过程中可溶性固形物含量下降速度快于立冬本.两品种假种皮蔗糖呈下降的趋势,但立冬本的下降速度慢于九月乌;立冬本还原糖含量先降后升,积累高于完熟时,九月乌则相反.因此立冬本退甜慢,能更好地保持品质.两品种可溶性蛋白含量变化相似.两品种均以积累蔗糖为主,蔗糖含量是决定甜度与挂树性能的重要指标.     

晚熟龙眼挂树保鲜过程中假种皮品质指标的变化

以晚熟品种九月乌、立冬本研究龙眼果实挂树期假种皮可溶性固形物、可溶性糖和蛋白的变化,结果表明,九月乌在其挂树保鲜过程中可溶性固形物含量下降速度快于立冬本.两品种假种皮蔗糖呈下降的趋势,但立冬本的下降速度慢于九月乌;立冬本还原糖含量先降后升,积累高于完熟时,九月乌则相反.因此立冬本退甜慢,能更好地保持品质.两品种可溶性蛋白含量变化相似.两品种均以积累蔗糖为主,蔗糖含量是决定甜度与挂树性能的重要指标.     

红麻光周期诱导下部分生理指标的变化

测定红麻品种福红952(对照)及其光钝感突变体08C-8叶片在11.5 h人工短日照处理下苗期、生长中期和现蕾期3个发育时期的可溶性糖、可溶性蛋白和游离氨基酸含量的变化,研究福红952和08C-8在光周期反应下部分生理指标的变化规律.结果表明:在苗期、生长中期和现蕾期3个发育时期,福红952和08C-8叶片的可溶性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸含量均呈现由低→高→低的变化规律,但变化程度大小表现不一;在现蕾期,福红952的可溶性糖与可溶性蛋白比值是08C-8的1.59倍,而可溶性糖与游离氨基酸比值则与08C-8相当;08C-8对光周期变化反应不敏感,可能与其叶片部分生理指标的变化密切相关,特别是当可溶性糖与可溶性蛋白比值高时,可提前进入现蕾期,比值低时则可延迟现蕾期.     

双蛋白干酪成熟过程中品质相关指标的变化分析

为了研究发酵剂及豆蛋白添加量对成熟干酪蛋白质分解情况的影响,对干酪成熟过程中相关指标—理化成分、水溶性氮(WSN)、三氯乙酸可溶性氮(TCA-SN)和可溶性磷钨酸氮(PTA-SN)的变化,并使用SDS-PAGE电泳方法检测蛋白质水解情况。结果表明:10%豆乳的添加使干酪的蛋白质含量提高5%,脂肪降低4%,同时对干酪的水分和pH都有影响。随着干酪的成熟WSN、TCA-SN、PTA-SN的质量含量随着时间的增加逐渐升高,成熟6个月后,达到34.25%、17.26%和5.35%;对电泳中αs-CN、β-CN和β-伴球蛋白降解率分析得出筛选发酵剂对豆蛋白及酪蛋白都有很强的降解作用。     

不同浓度及不同时间镉胁迫对超富集植物孔雀草渗透调节物质的影响

通过盆栽试验,探讨了孔雀草(Tagetes patula L.)在不同浓度镉(0、100、300、500 mg/kg)胁迫及不同时间(50 d、70 d)可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸含量的变化规律,并分析了三者之间的关系。结果表明:在第50 d时,随镉胁迫浓度增加,可溶性蛋白含量逐渐升高,在500 mg/kg镉处理下,可溶性蛋白含量达到最大,为6.736 mg/g;可溶性糖含量呈先降低后升高再降低的趋势,脯氨酸含量先降低后升高;随时间延长,在第70 d时,可溶性蛋白含量呈先降低后升高再降低的趋势,可溶性糖含量呈先升高后降低的趋势,脯氨酸含量呈先降低后升高再降低的趋势。镉胁迫下脯氨酸和可溶性糖含量的升高为镉耐性相关蛋白的合成提供物质基础,增强了孔雀草耐受重金属的能力。     

洋葱春化处理及可溶性糖和可溶性蛋白质变化规律的研究

[目的]通过不同时期洋葱叶片中可溶性糖和可溶性蛋白质变化规律的研究,掌握洋葱在花芽分化和抽薹时期生理生化特性,进行初步的研究探索,为探讨洋葱未熟抽薹与其主要生理生化物质的内在联系做准备.[方法]以新疆主栽品种白雪和金红一号为实验材料,测定其花芽分化时期和抽薹开花过程中可溶性糖和可溶性蛋白质含量的变化.[结果]可溶性糖在花芽分化过程中逐渐升高,在花芽分化完成时抽薹期又下降,而在对照组鳞茎形成初期可溶性糖含量一直降低,后期又上升,当鳞茎停止生长时趋于稳定.在花芽分化和抽薹过程中可溶性蛋白质含量变化呈降低—升高—降低—升高的变化趋势,对照组则呈先上升—下降—上升的趋势.[结论]可溶性糖既作为一种供能物质又作为一种信号传导物质,在春化作用中高含量的可溶性糖促进花芽分化,并为花芽分化和开花提供能量,在植物生长发育过程中,蛋白质主要作为催化各种生理活动的酶、细胞结构物质等,较高的蛋白质含量用以行使蛋白质的一些特异功能.     

祁白芷生理指标和药效成分的动态变化及其相关性分析

试验研究了祁白芷生理指标和药效成分的动态变化及其相关性。结果表明:在祁白芷生长90~165 d期间,生长旺盛期叶片中可溶性糖、可溶性蛋白、淀粉、香豆素含量较高。在生长165~190 d期间,生长中心转向地下部,叶片中各指标含量呈下降趋势,根中各指标含量增加迅速,是祁白芷植株中各生理指标和药效指标积累的主要时期。从生理指标和药效指标的相关性来看,根中可溶性糖、可溶性蛋白与香豆素含量呈负相关,叶片中淀粉与香豆素含量呈正相关,因此通过一些处理来改善器官中可溶性糖、可溶性蛋白质、淀粉的含量可以提高祁白芷主要有效成分的含量。     

干旱-盐胁迫对西瓜幼苗可溶性蛋白质及可溶性糖的影响

为探讨西瓜抗逆性及其丰产人工栽培技术,通过PEG 6000和0.1mol·L-1 Nacl处理分别模拟干旱和盐胁迫,并测定其可溶性蛋白质和可溶性糖的含量变化来对西瓜幼苗在干旱、盐逆境交叉适应的反应机制进行研究。结果表明:西瓜在经过单一盐胁迫后,其可溶性蛋白质含量明显下降,可溶性糖的含量明显增加;并且在干旱-盐交叉逆境中可溶性蛋白质含量下降幅度有所减小,可溶性糖的含量增加幅度有所提高。因此,可以初步断定,干旱预处理可以提高西瓜幼苗的耐盐性。     

高温逆境对黄金葛叶片中渗透调节物质积累的影响

以3~5个叶片的黄金葛扦插苗为试材,采用单因素随机区组设计,设4个温度处理,3次重复,测定不同温度、不同时间处理下黄金葛叶片内渗透调节物质含量的变化。结果表明,在同一时间高温胁迫下,随温度的不断升高,黄金葛叶片的可溶性蛋白含量整体呈下降趋势,可溶性糖含量呈上升趋势;同一温度处理下,在35℃,不同时间处理可溶性蛋白含量和可溶性糖含量变化不大,在45℃处理40 h,可溶性蛋白含量比胁迫初期降低了35.02%,而可溶性糖含量比胁迫初期增加了97.06%。