水分逆境对发草脯氨酸及其代谢途径的影响

本研究以发草为研究对象,通过盆栽模拟水分胁迫,研究干旱、水涝胁迫下发草地上部分及根系中脯氨酸（Pro）积累状况及其代谢途径中底物、中间产物和关键酶的变化。结果显示：1）干旱胁迫和水涝胁迫均使发草Pro含量显著升高（P<0.05）,相同的水分处理下发草地上部分及根系中Pro含量相差不大。2）干旱胁迫和水涝胁迫下,发草地上部分和根系中谷氨酸（Glu）含量均显著下降（P<0.05）,相同的水分处理下根系中Glu含量大于地上部分。水分胁迫使发草地上部分的鸟氨酸（Orn）含量显著下降（P<0.05）,而根系中Orn含量没有显著变化。同时,干旱胁迫和水涝胁迫下,发草地上部分和根系中Δ¹-吡咯琳-5-羧酸合成酶、鸟氨酸转氨酶（δ-OAT）、Δ¹-吡咯琳-5-羧酸还原酶的活性均显著增强（P<0.05）,且地上部分δ-OAT活性强于根系。另外,Δ¹-吡咯琳-5-羧酸脱氢酶和脯氨酸脱氢酶活性显著降低（P<0.05）。研究结果表明发草通过积累Pro缓解干旱和水涝胁迫,地上部分Pro的积累是Glu途径和Orn途径协同作用的结果,但根系中Pro的积累以Glu途径为主。     

紫花苜蓿叶片和根系膜脂过氧化及C、N特征对水分和N添加的响应北大核心CSCD

为研究紫花苜蓿叶片和根系对水分和外源氮(N)添加的响应规律,在温室条件下设置水分胁迫处理(WS)(35%±5%)田间持水量(field water capacity,FWC)和充分灌溉且未渍水(WW)(70%±5%)FWC两个水分梯度,每个水分梯度下设置0、5和10 mmol·L^(-1)3个N添加水平(Nn、Nm和Nh),研究了紫花苜蓿叶片和根系膜脂过氧化的程度及C、N特征对不同水分条件和外源N添加的响应规律。结果表明:WS和外源N提高了紫花苜蓿叶片丙二醛(MDA)含量,但对根系没有显著影响。WS和N添加未影响紫花苜蓿叶片C含量,但N添加提高了根系C含量。WS未改变紫花苜蓿叶片N含量,但提高了根系N含量。外源N添加不但提高了叶片N含量,还增加了根系N含量,但叶片N含量在WW处理下对外源N添加较为敏感,而根系N含量在WS处理下对外源N的添加较为敏感,这说明紫花苜蓿叶片和根系C、N状态对N添加的响应受土壤水分条件的调控。紫花苜蓿根系C/N较叶片更高,且对水分和外源N添加的响应更为敏感。WS处理显著提高了根系δ^(13)C,对叶片δ^(13)C无显著影响。外源N添加降低了叶片和根系δ^(15)N,且在WS处理下根系δ^(15)N显著降低,叶片中δ^(15)N在WW处理下显著降低。总之,相比叶片,紫花苜蓿根系生理参数及C、N特征对水分和外源N添加采取了更为积极的策略,在生长中发挥着更重要的作用。该研究结果有助于全面掌握紫花苜蓿各器官对水分和外源N添加的响应策略,为我国旱作农业区紫花苜蓿制定精准的水肥管理制度提供了理论依据。     

13个紫花苜蓿品种对滴灌模式的适应性

为筛选出适宜在新疆北疆地区滴灌栽培的紫花苜蓿(Medicago sativa)新品种,本研究分析了滴灌栽培技术对13个紫花苜蓿品种在北疆地区适应性的影响。结果表明,滴灌条件下易建植成功的品种有巨能7、WL319HQ和SK3010;较差的是龙牧806和龙牧801。在产量性状上,品种4010干草产量最高,并且耐寒性强,光温敏感性弱,最适宜新疆北疆地区滴灌种植。SK3010耐寒性强,适合冷凉地区种植。WL343HQ和WL319HQ在冬前寒冷季节生长速度较慢,不适宜滴灌种植。巨能7、WL363HQ和WL354HQ干草产量与对照三得利相当(P0.05)。品种4010、巨能7、WL363HQ和WL354HQ更适宜在滴灌模式下种植。     

美国“WL”系列苜蓿品种在榆中县的引种试验

通过在榆中县引进WL363HQ、WL343HQ、阿迪娜等8个紫花苜蓿新品种,以干物质产量和营养成分为筛选要素开展紫花苜蓿新品种种植试验。结果表明:8个紫花苜蓿品种均能在试验区较好生长,表现出较好的生产性能和抗寒能力,其中WL363HQ在多个性状方面均表现优势,其鲜草和干草产量、粗蛋白含量、粗脂肪含量、灰分含量在8个品种中最高,越冬率与WL343HQ差异不显著(P0.05),其他紫花苜蓿品种仅在某方面优势明显。建议将WL363HQ作为今后榆中县推广种植苜蓿的首选品种。     

16个苜蓿品种幼苗期抗旱性综合评价

为了给抗旱苜蓿(Medicago sativa L.)品种培育和筛选提供理论依据,同时筛选抗旱品种,试验采用室内盆栽法对16个苜蓿品种幼苗在3个水分梯度下进行干旱胁迫处理,通过形态与生理指标变化分析和隶属函数标准差系数赋予权重法对抗旱性进行综合评价。结果表明:植株高度、叶片面积、根系活力与干旱胁迫强度呈显著负相关,而游离脯氨酸和丙二醛含量、可溶性糖质量分数与干旱胁迫强度呈显著正相关,但叶绿素含量对干旱胁迫程度响应不一致;16个苜蓿品种幼苗抗旱性强弱依次为MT4015北极熊金皇后先行者旱地英斯特公农1号巨能7WL343HQ巨能2惊喜公农5号3010驯鹿阿尔冈金斯贝德。说明MT4015、北极熊、金皇后的抗旱性较强。     

放牧对内蒙古不同类型草原植物和土壤总氮与稳定氮同位素的影响

为了探究过度放牧对不同草原生态系统氮（N）素的影响,选取内蒙古3种主要类型草原（草甸草原、典型草原和荒漠草原）为研究对象,分析了连续多年过度放牧对植物生物量与叶片、根系和土壤中总氮（TN）和稳定氮同位素（δ¹⁵N）值的影响。研究结果表明：过度放牧显著降低草原植被地上、地下生物量（P<0.05）;无牧条件下,3种主要类型草原植物叶片、根系和土壤的TN、δ¹⁵N值自东向西呈现下降趋势,并且所有植物叶片（R²=0.73, P<0.001）、根系（R²=0.86, P<0.001）的TN和δ¹⁵N表现出显著正相关;过度放牧降低了3种草原植物叶片、根系和土壤中TN、δ¹⁵N的值。综上所述,过度放牧对3种草地生态系统N循环造成不同程度的影响,因此我们应采取多样化的管理方式,使草原生态系统可持续发展。     

NaCl胁迫对芨芨草苗期脯氨酸代谢的影响

以芨芨草为试验材料,在不同浓度NaCl胁迫下,对芨芨草叶片与根系脯氨酸(proline,Pro)、鸟氨酸δ-氨基转移酶(ornithine-oxo-acidtransaminase,δ-OAT)、吡咯啉-5-羧酸合成酶(pyrroline-5-carboxylatesynthetase,P5CS)、脯氨酸脱氢酶(prolinedehydragenase,ProDH)进行测定。结果表明,NaCl胁迫下,芨芨草Pro的积累主要以谷氨酸途径为主;随NaCl浓度的增加,芨芨草叶片和根系Pro含量逐渐增加,500mmol/LNaCl时达最大,分别为585.77和303.36μg/gFW;δ-OAT活性呈降低趋势,均显著低于对照(P<0.05);在同一浓度胁迫下,芨芨草根系P5CS活性均显著高于叶片(P<0.05),300mmol/LNaCl时,芨芨草叶片与根系P5CS活性均达到最大,分别为7.44和20.81U/mg蛋白;叶片ProDH活性高于对照,最大为对照的1.7倍,根系ProDH活性变化不明显。     

苜蓿根系构型及生理特性对干旱复水的响应

为了研究苜蓿根系构型及生理特性对干旱复水后的响应,对肇东苜蓿进行盆栽控水试验。设置正常供水（CK）、轻度干旱（LS）、中度干旱（MS）和重度干旱（SS） 4个处理,在干旱处理4周后进行复水,研究各处理间根系构型及生理指标的差异。结果表明：干旱处理对根干重和根尖数有极显著影响（P<0.01）,对比根长、根表面积、根体积和根密度有显著影响（P<0.05）。干旱胁迫抑制了根系的生长,降低了根干重、根长、根表面积、根体积、根密度和根尖数等形态指标,促进了比根长的增加。各处理间拓扑指数差异显著（P<0.05）,干旱促进苜蓿根系从二分枝型向人字形结构转变。干旱胁迫极显著（P<0.01）增加了根系丙二醛（MDA）和超氧负离子（O^2-）的含量,同时超氧化物歧化酶（SOD）活性和谷胱甘肽（GSH）含量也极显著增加（P<0.01）,从而保持体内活性氧处于较低水平。脱落酸（ABA）含量在干旱胁迫下极显著（P<0.01）增加,通过其生理作用及信号传导途径提高苜蓿抗旱性。     

蒙古冰草非结构性碳水化合物及碳氮磷化学计量特征对氮添加的响应

为揭示蒙古冰草对氮添加的响应机制,设置5个氮添加水平（0,0.8,1.6,2.4,4.0 g N·m^-2·a^-1）对蒙古冰草进行为期2个月处理后,测定根系、叶片中可溶性糖、淀粉、碳（C）、氮（N）、磷（P）的含量,分析氮添加对蒙古冰草叶片、根系非结构性碳水化合物（NSCs）与C、N、P含量及其化学计量特征关系的影响。结果表明：2.4 g N·m^-2·a^-1的氮素添加显著提高了蒙古冰草叶片、根系NSCs含量与C、N、P含量,且不同器官的响应有显著差异性（P<0.05）。叶片NSCs含量与叶片N、可溶性糖、淀粉含量、C/P及N/P呈显著正相关关系,与叶片P含量、C/N呈显著负相关关系（P<0.05）;根系NSCs含量与根系C、N、C/P、N/P、可溶性糖和淀粉含量呈显著正相关（P<0.05）。叶片与根系N/P是影响蒙古冰草体内可溶性糖积累的主要因子;根系N含量与叶片P含量共同影响淀粉含量;叶片P含量、根系N含量及根系N/P综合影响NSCs含量。综上,适量的氮添加会缓解研究区蒙古冰草的N限制,促进NSCs合成,而大量氮添加会导致N、P比例失衡,加剧P限制。因此,未来气候变化背景下蒙古冰草人工草地种植或退化草地恢复管理过程中需要考虑优化氮肥施用量与适当的磷添加。     

低温胁迫对不同品种紫花苜蓿种子萌发的影响

为了比较低温(4℃)胁迫下15种紫花苜蓿种子在萌发期的抗寒性差异并筛选抗寒品种,试验以15种紫花苜蓿为研究材料,低温(4℃)胁迫处理各品种紫花苜蓿种子,并以25℃为对照,每个处理3个重复。培养第10天时,每个处理随机选取15株苗测量胚根长和胚芽长,重复测量3次,统计发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数,利用隶属函数法计算每个紫花苜蓿品种的3对指标(发芽势和发芽率、发芽指数和活力指数、胚根长和胚芽长)的隶属函数值,研究低温处理对紫花苜蓿种子萌发的影响。结果表明：低温胁迫对WL168HQ、WL363HQ、巨能2和斯贝德的发芽势和发芽率有一定的促进作用;对15种紫花苜蓿种子的发芽指数、活力指数、胚芽长和胚根长呈不同程度的抑制作用。15种紫花苜蓿萌发期的抗寒性表现为大富翁>沃苜1号>斯贝德、驯鹿>巨能2>巨能201>WL440HQ>皇冠>SR4030>要塞>佰苜202>可汗>SK3010>WL168HQ>WL363HQ。15种紫花苜蓿分为强抗寒型(大富翁)、中等抗寒型(WL440HQ、驯鹿、巨能201、巨能2、斯贝德、...     

干旱胁迫对光叉委陵菜根系特征、结构和生理特性的影响北大核心CSCD

以光叉委陵菜的多年生植株作为试验材料,通过自然控水法,研究不同干旱处理对植株根系的表型特征、超微结构和生理指标的影响,探究光叉委陵菜的耐旱性。结果表明:干旱胁迫下,光叉委陵菜根系总长度、总表面积、总体积和平均直径持续增加,根系干重在0~15 d增加,20~25 d干重显著降低(P<0.05)。随干旱胁迫程度的增加,根系细胞壁变形破损,线粒体解体消失,淀粉粒出现并不断膨大。丙二醛(MDA)含量、脯氨酸含量在25 d内持续升高,可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性在0~15 d显著升高,在20~25 d均显著下降(P<0.05);复水后,脯氨酸含量下降但不显著(P>0.05),MDA含量、可溶性蛋白含量、SOD活性均出现显著降低(P<0.05)。综合来看,光叉委陵菜能耐20 d的自然干旱,具有较强的抗旱性,这为东北地区选育耐旱植物提供了参考。     

滴灌条件下3种紫花苜蓿细根 周转及不同土层分布特征

以新疆北疆绿洲区常见的3种紫花苜蓿品种作为研究对象,用微根管技术监测3个品种细根的生长与死亡动态,明确不同品种间的细根周转及不同土层分布动态特征,分析苜蓿细根周转与干草产量的关系。结果表明:3种紫花苜蓿细根总现存量均在7月21日达到最大值,WL343HQ、WL363HQ和WL366HQ数值分别为0.294、0.861和0.568 cm·cm^-3;其中细根生产量分别出现了2、3和2次峰值,细根死亡量分别出现了2、2和3次峰值;细根生产量最大值均出现在7月6日至7月21日,且大小顺序为WL363HQ(0.455 cm·cm^-3)>WL366HQ(0.260 cm·cm^-3)>WL343HQ(0.116 cm·cm^-3)。在刈割时期与未刈割时期观测细根生长与死亡,刈割时期细根现存量较未刈割时期减少,说明刈割能影响苜蓿细根的生长,降低其现存量。3个苜蓿品种在不同土层的细根现存量大小均为0~20 cm>20~40 cm>40~60 cm。WL343HQ、WL363HQ和WL366HQ苜蓿细根周转率分别为1.566、1.973和1.859 yr^-1,且3者周转率之间差异不显著(P>0.05)。相关性分析表明,苜蓿总干草产量与死亡量呈极显著正相关关系(P<0.01),年细根生产量与年细根最大现存量呈极显著正相关关系(P<0.01),说明苜蓿地下细根的生长与死亡动态影响其地上部分植株的生长发育及干草产量。紫花苜蓿品种WL363HQ的细根现存量、生产量及干草产量均优于WL343HQ和WL366HQ,故紫花苜蓿品种WL363HQ在当地的生产性能表现较好,适宜在本地进行推广种植。     

不同秋眠级紫花苜蓿品种抗寒性对新疆北疆地区覆雪厚度的响应

由于北疆地区冬季气候寒冷,常出现极端降雪情况,使得苜蓿遭受冷害和冻害的威胁,导致苜蓿生产性能下降,对畜牧业生产造成巨大损失。为探究不同秋眠级的紫花苜蓿品种抗寒性、越冬率及干草产量对北疆地区冬季覆雪厚度的响应,明确不同覆雪厚度下不同秋眠级苜蓿品种各抗寒指标的动态变化规律。选取秋眠级为1级的紫花苜蓿品种驯鹿、3级的康赛、5级的巨能551、7级的赛迪7和9级的WL656HQ,覆雪厚度设置为0、10及15 cm,对紫花苜蓿根冠层土壤温度变化、土壤表层（1~10 cm）日温度变化、表层土壤（0~15 cm）平均含水率变化、根颈中抗寒生理指标变化及越冬率进行观测和分析。发现冬季积雪可以维持紫花苜蓿的根冠部及根颈下土壤层的温度动态平衡,使得各秋眠级紫花苜蓿品种的越冬率在覆雪条件下均显著提高（P<0.05）;与不覆雪相比,覆雪后各紫花苜蓿的丙二醛含量有所降低,可溶性蛋白、可溶性碳水化合物含量及干草产量均有所增加。通过主成分综合分析发现,覆雪15 cm处理下,秋眠级为5级的巨能551的越冬率、抗寒性指标及干草产量等综合评分表现优异,比较适宜在新疆北疆地区进行推广种植。     

不同苜蓿品种混播和播种量对牧草产量及品质的影响

以紫花苜蓿品种‘巨能7’、‘三得利’为供试材料,采用混播方式（‘巨能7’单播,‘巨能7’与‘三得利’同行混播,‘巨能7’与‘三得利’间行混播）和播种量（13.5、18.0、22.5 kg·hm^-2）二因素随机区组设计,探究了干旱地区滴灌条件下混播方式和播种量对2017-2019年紫花苜蓿产量及品质的影响,并利用主成分分析方法（principal component analysis, PCA）进行综合评价,以期得到紫花苜蓿适宜混播方式和播种量。结果表明,混播方式和播种量对2017-2019年苜蓿平均株高、一级分枝数、干草产量、粗灰分、中性洗涤纤维含量和相对饲喂价值影响显著（P<0.05）,而对鲜干比、叶茎比、酸性洗涤纤维和粗蛋白含量影响不显著。其中,‘巨能7’与‘三得利’同行混播、播种量为18.0 kg·hm^-2时苜蓿干草产量显著高于间行混播、播种量为22.5 kg·hm^-2组合,高达16.79 t·hm^-2;‘巨能7’与‘三得利’同行混播、播种量为18.0 kg·hm^-2时苜蓿相对饲喂价值为156.87,仅次于同行混播、播种量为13.5 kg·hm^-2组合。经PCA综合分析,‘巨能7’与‘三得利’同行混播、播种量为18.0 kg·hm^-2时苜蓿综合表现最好,可在宁夏引黄灌区推广应用。     

不同苜蓿品种在雁门关地区的生产性能和营养价值研究

在雁门关地区,以28个紫花苜蓿不同品种作为研究对象,连续两年观测其再生速度、叶茎比、株高和干草产量,并利用近红外光谱(NIRS)技术对8个营养性状指标进行测定分析,并采用灰色关联度分析方法进行综合评价。结果表明:1)“阿迪娜”生长速度在2015和2016年均表现为最高,分别为2.78和3.19 cm·d^-1;“WL363HQ”叶茎比在2015和2016年均表现为最高,分别为0.84和0.97;2) “WL298HQ” 在2015年的株高表现为最高(54.90 cm),“巨能7号”在2016年的株高表现为最高(84.27 cm);“鲁苜2号” 在2015年的干草产量表现最高,为6961.81 kg·hm^-2,“巨能7号” 在2016年的干草产量表现最高,为8587.63 kg·hm^-2;3)各品种的营养成分分析结果显示,“维多利亚”的粗蛋白含量最高,占干物质的26.80%;“维多利亚”的粗灰分和粗脂肪含量均表现为最高(分别为10.20%和 2.34%);“肇东”的干物质含量最高,达到94.55%;“康赛”的中性洗涤纤维含量和酸性洗涤纤维含量均最低,分别为27.18%和33.31%;“雷达克之星”的瘤胃非降解蛋白含量最高(22.27%);“康赛”的干物质体外消化率最高(79.93%)。通过灰色关联度综合分析显示,“维多利亚”、“康赛”、“WL298HQ”、“SK3010”、“巨能7号”5个品种的综合表现最优异,在雁门关地区具有较高的推广利用价值。     

Physiological effects of different Cd concentrations on maize root architecture and classification北大核心CSCD

In this research, a hydroponics experiment was conducted to apply different concentrations of cadmium (Cd) (0, 5, 10, 25, 50, 100, 200 μmol·L-1) to maize seedlings with two leaves and one new leaf, in order to explore the effects of the different Cd concentrations on the maize seedling growth, Cd absorption kinetics and root morphology and classification. After 5 days of Cd stress, the maize seedings were sampled, the plant height, main root length, aboveground and underground biomass, root architecture, Cd content and photosynthesis and related parameters were measured. It was found that with increasing Cd stress, the plant height, main root length, biomass and tolerance index of shoots and roots, total root length, root surface area, root volume, root forks and root tips all decreased significantly; Root average diameter and root:shoot increased significantly (P<0.05). Meanwhile root parameters (root length, root surface area and root volume) of root diameter classes designated Ⅰ-Ⅲ (0-1.5 mm) showed a decreasing trend, which had a significant (P<0.05) negative correlation with root Cd concentration. The proportion of root length, root surface area and root volume with diameter between 0-0.5 mm showed a downward trend under Cd stress. Under Cd stress, Cd concentration and accumulation in underground and aboveground parts of maize seedlings increased significantly, chlorophyll content decreased, and photosynthesis was inhibited. This study has shown that Cd affected root development mainly by inhibiting the growth and morphology of fine roots, and inhibited photosynthesis, elongation and biomass accumulation of the aboveground and underground parts of the maize seedings. © 2022, Editorial Office of Acta Prataculturae Sinica. All rights reserved.