土壤水分对水稻光合速率与物质运转的影响

 以6个中熟水、陆稻品种为材料，研究了在不同土壤水分状况下水稻光合速率与物质运转的特点。叶片光合速率随土水势的下降而减小，抗旱性品种减小的幅度小于抗旱性较差的品种。长期低土壤水分处理后，群体光合能力的下降主要是由于叶面积的减小。低土壤水分处理导致叶片中蔗糖和总可溶性糖含[CM(45*2]量的增加，淀粉含量的减少。淀粉/可溶性糖、淀粉/蔗糖与相对产量(处理/对照)呈极显著正相关(r=0.9854、 r=0.9412)。低土壤水分处理下，抽穗期茎鞘中可用性糖(可溶性糖+淀粉)累积量减少，抽穗后运转率增加，抗旱性品种的相对累积量(处理/对照)高于抗旱性较差的品种，但运转率的大小与品种的抗旱性无明显联系。     

土壤干旱下玉米叶片游离脯氨酸的累积及其与抗旱性的关系

玉米植株叶片在土壤干旱下可迅速大量累积游离脯氮酸，游离脯氨酸的累积量与叶片的水分状况密切相关，随着叶片水势的降低和叶片相对含水量的减少，叶片中游离脯氨酸的累积量逐渐增多。干旱下叶片中游离脯氨酸的累积与品种的抗旱性没有必然的联系．游离脯氨酸的累积可能作为植株适应干旱，增强抗旱性的方式之一，对植株的生存适应可能具有重要的作用，而不能最终决定品种的抗旱性，不宜直接将之作为鉴定品种抗旱性的指标。     

苎麻抗旱性基因型差异及其生理生化机理研究

同类根型的苎麻基因型抗旱性存在显著差异。在干旱胁迫下，抗旱性强的基因型叶片相对含水量、水势和细胞膜的稳定性高，苎麻叶片游离脯氨酸积累和过氧化物酶活性对干旱胁迫的反应存在基因型差异，随着干旱胁迫加强，抗旱性强的基因型过氧化物酶活性从低到高，而抗旱性弱的基因型则相反。在干旱胁迫0－12天内，抗旱性弱的基因型积累游离脯氨酸多于抗旱性强的基因型，而随着胁迫加强（干旱12－24天），抗旱性强基因型游离脯氨酸积累强度大于抗旱性弱的基因型，这可能是苎麻通过积累游离脯氨酸来抵抗逆境的一种积极反应模式。     

水稻生理特性与抗旱性的相关分析及QTL定位

利用籼稻品种IR64和粳稻品种Azucena杂交产生的包含110个加倍单倍体株系的群体,在干旱胁迫和正常水分条件下,连续在2004年和2005年于抽穗期分别测定了叶片水势、相对含水量、叶绿素含量(SPAD值)、游离脯氨酸含量、气孔导度和蒸腾速率,并于成熟期取样,计算抗旱系数。与正常水分状况下相比,干旱胁迫条件下叶片的游离脯氨酸含量的增加达极显著水平,干旱胁迫条件下叶片的相对含水量、水势、叶绿素含量和气孔导度的降低均达显著或极显著水平。相关分析表明,在干旱胁迫条件下,叶片相对含水量、叶片水势与抗旱系数呈显著或极显著正相关。 利用175个RFLP标记构建的遗传连锁图谱分析了与抗旱性相关的叶片生理指标,共检测到与抗旱性相关的6个生理指标的7个加性QTL,31对上位性QTL,其中有2个主效QTL、9对上位性QTL存在环境互作效应。在两种水分条件下检测到的QTL结果有较大差异,说明干旱胁迫对控制与抗旱性相关的叶片生理性状基因的表达有显著的影响。在6个抗旱相关生理指标中,检测到的控制叶片气孔导度和水势的QTL较多,有3个加性QTL和8对上位性QTL控制气孔导度,有8对上位性QTL控制水势。     

水分胁迫下不同抗旱性小麦品种根中蛋白质代谢的差异

研究了不同抗旱性小麦品种73－11和晋2148的根系在水分胁迫下的蛋白质代谢差异。结果表明，小麦幼苗在渗透势为－0．025和－0．05MPa的PEG溶液中胁迫3d，抗旱品种73－11根中的蛋白质含量上升，而敏感品种晋2148的根中蛋白质含量下降，将胁迫时间延长至5d，二个品种的蛋白质含量均下降，但抗旱品种下降的幅度大于敏感品种，游离氨基酸分析表明，二个品种在水分胁迫下游离氨基酸的水平均升高，且抗旱品种73－11累积氨基酸的速度小于敏感品种晋2148。     

土壤干旱对冬小麦水分生理和生物量分配的影响

为了明确土壤长期持续干旱对冬小麦生理状况和生长发育的影响，采用盆栽方法，对长期持续不同土壤干旱条件下冬小麦水分生理和生物量的分配进行了初步研究。结果表明，随土壤水分的减少，冬小麦蒸腾速率、叶水势、叶片相对含水率、耗水量、耗水系数等水分生理指标均呈降低趋势，饱和亏呈递增趋势；地上部干物质量和总干重递减，根系量除轻度干旱处理最大外，其他各处理递减，根冠比递增。这说明，冬小麦随土壤水分的减少抗旱性增强，低土壤水分有利于增大光合产物向根系的分配，高土壤水分则有利于地上部发育。     

烯效唑对柚树苗抗旱性的效应研究

柚树苗经100mg.L％^-1烯效唑处理后，进行水分胁迫处理，烯效唑处理能提高水分胁迫下叶片的水势（ψw)和相对含水量（RWC），表明抗旱性提高，同时烯效唑处理下，叶片超氧物歧化酶（SOD），抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性和抗坏血酸（AsA)，还原型谷胱甘肽（ＧＳＨ）和游离脯氨酸（Pro)含量均提高，而过氧化氢酶（CAT）变化程序不大。实验结果表明，烯效唑处理提高叶片对膜脂过氧化作用的防御能力可能是其提高柚树抗旱性的重要原因。     

甘露醇、过氧化氢和氯化钠处理对黑豆苗期抗旱性的影响

将黑豆幼苗用甘露醇处理后,观察其形态特性与生长状况;用过氧化氢、氯化钠分别浸泡黑豆种子,测定幼苗叶片脯氨酸含量,研究不同处理对黑豆抗旱性的影响。结果表明:甘露醇处理造成黑豆幼苗水分胁迫,致使植株较低,株型紧凑,叶直立,叶面积小,叶片薄,叶色淡绿,根毛较长,根系发达并导致叶片水势降低,幼苗的抗旱能力增强;过氧化氢处理使幼苗叶片脯氨酸含量明显下降,幼苗的抗旱性减弱;而氯化钠处理造成幼苗叶片脯氨酸含量显著提高,抗旱性增强。     

水稻灌浆期冠层温度对植株生理性状及稻米品质的影响

在大田环境下,以辽粳294、开粳1号为材料,在灌浆期设置5个水分梯度处理,研究了水稻冠层温度日变化特征及其与土壤水分状况、产量生理特性、稻米品质之间的关系。结果表明:1)冠层温度低于气温,但与其显著正相关。梯度水分处理导致冠层温度和冠气温度差逐级升高,即土壤水势降低,冠层温度升高,冠气温度差绝对值增大;2)相同环境条件下,抗旱性弱的品种辽粳294的冠层温度低于抗旱性强的品种开粳1号;3)水分胁迫下水稻冠气温度差与每穗实粒数、千粒重、结实率、产量、整精米率、蛋白质含量、直链淀粉、脂肪酸和食味值呈显著负相关,与秕粒数、垩白度、垩白粒、碎米率呈显著正相关;4)光合速率、气孔导度及蒸腾速率随土壤水势降低而下降,且抗旱性强的品种开粳1号的光合性能较强。相关性分析表明,两个品种冠气温度差与其光合性能显著或极显著负相关;5)开粳1号的气孔密度显著大于辽粳294,而气孔长度和气孔宽度极显著小于辽粳294。综合分析表明,在灌浆期辽粳294和开粳1号在土壤水势为-0.02~-0.03 MP时,平均冠气温度差分别维持在0.9℃和0.8℃时对产量影响不显著(达到水分临界水平),可作为水稻灌浆期的节水灌溉指标。     

水稻全程节水栽培技术

1990年以来，对水稻节水高产栽培技术进行探讨，利用负压计测定土壤水势和土壤干量法测定土壤的含水量。初步掌握了水稻对水分较为敏感的生育期。即；有效分蘖期、抽穗前20d、抽穗期、抽穗后20d是水稻对水分较为敏感的时期，并且测定各期土壤水势对水稻生长发育的影响。以此为指标进行了节水栽培技术探讨。同时研究以湿润灌溉、秧苗旱育和旱稻品种利用为中心形成节水高产栽培配套技术，结果：水稻节水达30％以上，早稻用水仅为水稻用水的5％－7％，具有明显的节水效果。     

20个甘蔗品种（系）的抗旱性比较

干旱是限制我国甘蔗产量提高的主要原因。采用桶栽和人工控水的方法,对云南省甘蔗主产区临沧市选取的20个甘蔗品种（系）进行抗旱性分析,通过测定苗期和分蘖期的8个抗逆生理指标,以及分蘖率、成活率和株高3个生长指标,采用模糊隶属函数、主成分分析和系统聚类分析方法对各甘蔗品种（系）的抗旱性进行综合评价。结果表明,干旱胁迫后,甘蔗叶片相对含水量、叶绿素含量、甘蔗分蘖率、株高和成活率呈下降趋势,而甘蔗叶片丙二醛、脯氨酸和可溶性糖含量、质膜透性、SOD和POD酶活性则呈上升趋势。通过模糊隶属函数、主成分分析和系统聚类分析可将20份甘蔗品种（系）材料分为3类,其中7个为抗旱品种（系）,6个为中等抗旱品种（系）,7个为不抗旱品种（系）;根据抗旱综合值,7个抗旱品种（系）的抗旱能力排名为：‘桂糖06-2081’>‘柳城05-136’>‘福农38’>‘柳城03-1137’>‘德蔗03-83’>‘云蔗05-49’>‘福农40’。相关分析表明,与甘蔗抗旱性呈显著正相关的指标分别为成活率、株高和叶片相对含水量,呈显著负相关的指标分别为质膜透性、脯氨酸和可溶性糖含量。     

Effect of various drought stresses and subsequent recovery on proline,total soluble sugar and starch metabolisms in Rice (Oryza sativa L.) varieties

ABSTRACT

Rice (Oryza sativa L.) is one of the most important staple foods in the world, however most improved rice varieties are susceptible to drought stress. A two-year study was conducted to explore the effects of various drought stresses and subsequent recovery on the accumulation and degradation of proline, total soluble sugar and starch in different rice varieties at vegetative stage. The results showed that relative water content in the leaves and sheaths of rice varieties significantly decreased under drought stresses, but not at the same rate. Under control and drought conditions, the water content in sheaths was higher than that in leaves. Interestingly, under severe drought stress in 2015, the leaf water content was higher than the sheath water content. The water distribution between leaves and sheaths might be a response of plants to protect leaf system from devastation by drought. Proline was highly accumulated under drought stress but rapidly decreased after re-watering. The drought tolerant variety DA8 expressed higher ability in accumulation of proline than susceptible varieties. In general, total soluble sugar and starch contents in leaves and sheaths of varieties decreased under drought stress conditions. Total soluble sugar and starch content of DA8 were less affected than other varieties under drought conditions. Our study indicated that metabolisms of total soluble sugar and starch in rice were affected by both environmental conditions and characteristics of varieties. Proline accumulation ability of varieties can be used as a useful indicator for drought tolerant potential in rice breeding for water-limited environments.     

Screening for Osmotic Stress Responses in Rice Varieties under Drought Condition

Drought is the major abiotic stress factor that limits rice production worldwide.To evaluate the osmotic stress responses in rice varieties under drought condition,a total of 42 high-yielding rice varieties were collected from various research stations of Kerala Agricultural University in India.The experimental setup comprises of initial hydroponic treatments at different osmotic potentials,artificially induced by desired strengths of polyethylene glycol(PEG6000),and followed by the pot planted experiments in the rain-out-zone.The activities of antioxidant enzymes,relative water content,cell membrane stability,photosynthetic pigments,proline content,along with plant growth parameters of the varieties under drought condition were evaluated.Moreover,the standard scores of these rice varieties were assessed under stress and recovery conditions based on the scoring scale of the Standard Evaluation System for rice.Among the 42 rice varieties,we identified 2 rice varieties,Swarnaprabha and Kattamodan,with less leaf rolling,better drought recovery ability as well as relative water content,increased membrane stability index,osmolyte accumulation,and antioxidant enzyme activities pointed towards their degree of tolerance to drought stress.The positive adaptive responses of these rice varieties towards drought stress can be used in the genetic improvement of rice drought resistance breeding program.     

植物生长物质冠菌素诱导旱稻、水稻幼苗抗旱性的效应及生理机制

以旱稻 297 和水稻越富幼苗为材料,在 20% PEG 模拟干旱条件下,研究了植物生长物质冠菌素处理对叶片水分状况、质膜透性、渗透调节物质（脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白）及内源激素（ABA、IAA 和GA3）含量的影响。干旱胁迫下,冠菌素处理可以维持旱稻 297（0.01 μmol/L）和越富（0.1 μmol/L）较高的叶片相对含水量,促进幼苗叶片中脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白的积累,降低质膜透性,维持细胞质膜的完整性;同时,冠菌素（0.01 和0.1 μmol/L）处理明显促进旱稻 297 和越富幼苗叶片中ABA的积累,并改变了 IAA 和GA3 的浓度及比例。冠菌素处理能改善旱稻和水稻幼苗耐干旱胁迫的能力,最适浓度分别为0.01 μmol/L和0.1 μmol/L。     

抗旱性晚稻品种筛选研究

选取湖南省当前生产上种植面积较大的8个水稻品种,采用盆栽土培搭配人工遮雨棚进行干旱胁迫试验,通过考察各品种在不同水分环境下分蘖盛期和孕穗期的叶片叶绿素相对含量、游离脯氨酸含量及各主要农艺性状,比较了各品种的抗旱性。结果表明湘丰优9号、岳优9113、岳优6135抗旱性较强,可以进一步进行大田试验,以确定其实际抗旱性能。     

干旱胁迫对花生生长发育和光合产物积累的影响

采用人工控制条件下的防雨棚土柱栽培试验,以不同抗旱类型花生品种为材料,设置充分灌水和中度干旱胁迫处理,对苗期、花针期、结荚期、饱果期和成熟期(播种后30d、50d、75d、103d和132d)5个生育时期地上部不同器官和根系物质积累的影响进行了研究。结果表明,随生育期的进行,除花育22号在全生育期干旱胁迫条件下呈渐升趋势至成熟期最大外,花育23号和花育25号2品种根系干物质积累量均呈"抛物线型"变化趋势。干旱胁迫使花育23号根系干物质积累量峰值出现在结荚期,而花育25号峰值滞后到饱果期。3品种根重和荚果干物质积累量大小顺序均表现为:花育25号花育22号花育23号;通过Logistic方程能很好地拟合各品种地上部各器官、根系及植株生长发育情况。干旱胁迫使花育22号和花育23号两品种最大生长速率(Vm)明显降低,花育25号明显升高,但3品种地上部植株物质积累最大速率出现的时间(Tm)均明显滞后;地上部叶片和茎Vm降低,Tm延长;干旱胁迫使花生光合作用降低,光合产物积累缓慢,植株生长发育迟滞。3品种表现出对干旱胁迫适应性的差异,花育23号品种对水分较为敏感,抗旱性较差,花育25号具有较强的抗旱性。     

不同土壤水分条件下吲哚丁酸钾对大豆根系形态建成及生理代谢的影响

为了研究吲哚丁酸钾（IBA-K）在减轻干旱对大豆根系的伤害中的作用,以垦丰16（干旱敏感型）和合丰50（耐旱型）为材料,采用盆栽法研究IBA-K拌种对两个品种大豆在正常供水、干旱和复水条件下根系形态建成及生理代谢的影响。结果表明,与正常供水相比,干旱胁迫抑制了大豆根系的生长发育,而IBA-K处理后,大豆根系干物质积累量、形态建成、抗氧化酶活性和渗透调节物质含量在不同土壤水分条件下均高于其干旱对照,膜受损程度减轻。IBA-K处理下,大豆根系SOD活性、POD活性、可溶性糖和脯氨酸含量在干旱条件下均显著高于其干旱对照;MDA含量、相对电导率显著低于其干旱对照。IBA-K处理下的两个品种大豆根表面积、根平均直径、根体积、POD活性和CAT活性在复水条件下分别高于其干旱对照,均未达到显著性差异。复水后,IBA-K处理下的垦丰16根干重和总根长分别较其干旱对照显著增加了3.13%和24.51%,合丰50根干重和总根长较其干旱对照未达到显著性差异。IBA-K处理下的合丰50相对电导率和MDA含量分别较其干旱对照显著降低11.80%和15.09%,SOD活性和可溶性糖含量分别较其干旱对照显著增加14.90%和3.94%,垦丰16相对电导率、MDA含量、SOD活性和可溶性糖含量较其干旱对照未达到显著性差异。IBA-K处理下的两个品种大豆根系脯氨酸含量分别较其干旱对照显著增加了10.62%和10.70%。IBA-K处理和不同土壤水分处理对两个品种大豆根系形态和生理指标存在显著或极显著影响,二者间的交互作用无明显调控作用。综上,IBA-K通过提高根系干物质积累量、抗氧化酶活性和渗透调节物质含量,降低MDA含量和相对电导率,减轻干旱胁迫对苗期大豆根系的伤害。