干旱胁迫对高羊茅航天诱变新品系生理特性的影响及综合评价

为揭示高羊茅航天诱变新品系对干旱胁迫的响应和适应,培育出耐旱性强的新品种。以高羊茅航天诱变新品系12份及其亲本黔草1号高羊茅和贵州主推品种水城高羊茅为材料,采用盆栽试验,在人工气候室进行干旱胁迫处理,测定可溶性蛋白、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性、叶绿素(Chl)生理指标,并应用隶属函数法和灰色关联法对其生理指标及14份高羊茅材料耐旱性进行综合评价。结果表明,可溶性蛋白质随着干旱胁迫程度的增加总体呈上升趋势,SOD、POD、CAT含量随着干旱胁迫程度增加总体呈下降趋势,叶绿素含量随干旱胁迫程度加剧呈下降趋势。5个生理指标在14份材料间均存在显著性差异。利用隶属函数法对14份高羊茅材料进行综合耐旱性评价,SP5-32的平均隶属函数值最大,为0.533,耐旱性顺序为:SP5-32>SP5-75>水城高羊茅>SP5-60>SP5-94>SP5-97>SP5-89>SP5-71>SP5-7>SP5-85>SP5-42>SP5-5>黔草1号高羊茅>SP5-88。利用灰色关联性分析法得出各耐旱指标与耐旱性的关联序为:POD>可溶性蛋白质>SOD> CAT>Chl,关联度在0.55~0.65之间。因此,SP5-32更加适应干旱地区,干旱胁迫下保护酶活性大小、可溶性蛋白质含量与叶绿素含量对高羊茅材料的耐旱性是大致相同的。     

高羊茅种质光合及叶绿素荧光参数对高温胁迫的响应

以21个高羊茅(Festuca arundinacea)种质为试材,在室内模拟35℃和45℃高温胁迫,测定了各高羊茅种质光合和叶绿素荧光参数,探讨高羊茅对高温胁迫的光合适应机制,并利用隶属函数法综合评价种质间耐热性强弱。研究结果表明,高温胁迫对光合参数和叶绿素荧光参数的影响非常显著(P< 0.05)。随着高温胁迫强度的增加,各高羊茅种质的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光量子产量(Yield)和光化学猝灭系数(qP)等参数均呈下降趋势;而叶片非光化学荧光猝灭系数(NPQ)则呈现先升高后降低的变化趋势。利用隶属函数法综合3个温度梯度下21个高羊茅种质的综合耐热D值,可以推测出各种质耐热性顺序为:Ⅲ-17> Ⅲ-3> Ⅱ-11> Ⅰ-17> Ⅰ-7> Ⅰ-4> Ⅳ-3> Ⅳ-2> 水城> Ⅱ-13> Ⅱ-10> Ⅰ-12> Ⅳ-1> Ⅳ-5> Ⅱ-3> 黔草1号> Ⅲ-8> Ⅲ-11> Ⅳ-4> Ⅰ-20> Ⅱ-15。     

河西绿洲灌区节水抗旱型玉米品种的评价方法探讨

河西绿洲灌区水资源日益紧缺,玉米为该地区首要粮食作物。构建节水抗旱型玉米品种评价体系对品种选育与筛选具有指导意义。选取该区域实际生产中表现较好的8个玉米品种为试验材料,在大田环境设置干旱胁迫与充分灌溉两个水分处理,测定12个农艺性状、产量指标及11个生理指标,引入产量-水分高效利用指数(YHWUEI),结合因子分析法、隶属函数法、聚类分析、灰色关联度等多种数据处理方法,建立节水抗旱玉米品种综合评价体系。结果表明:将诸多考察指标转化为5个相互独立的综合指标(累积贡献率94.263%)。通过对综合指标隶属函数值U_(xi)的二次加权,得到节水抗旱综合评价D值。由此得出的玉米品种节水抗旱排序为:甘玉801>利单295>正德305>先玉335>敦玉13号>玉源7879>甘鑫2818>庆单3号。聚类分析将玉米品种分为:Ⅰ级 节水抗旱型1份、Ⅱ级 中等节水抗旱型4份、Ⅲ级 非节水抗旱型3份。灰色关联分析显示,粒长、粒宽、行粒数、秃间长度可直观地作为评价玉米节水抗旱性的指标性状。引入具有抗旱及节水双重表达特性的YHWUEI指数参与D值数学模型的构建,使节水抗旱性评价更为准确。     

5份燕麦材料苗期耐盐性综合评价

为明确不同燕麦材料苗期耐盐能力强弱和筛选出优异的燕麦种质,以前期试验筛选出的5份耐盐性较好的燕麦为材料,采用营养液沙培法,对3周龄幼苗进行0.9%NaCl连续处理7 d后,研究盐胁迫对供试燕麦幼苗生长特性、光合特性、叶绿素荧光参数、抗氧化酶活性、丙二醛含量和渗透调节物质含量等的影响,并通过主成分分析法和隶属函数法对5份燕麦苗期进行耐盐性综合评价。结果表明,盐胁迫下,供试材料各指标间差异显著(P<0.05)。青永久195相对白燕7号、青永久30、陇燕5号、陇燕4号有着较大的根表面积、根体积、较高的K⁺含量,较低的MDA含量,较高的P_n、qP、叶绿素含量以及POD活性;而青永久30的SOD、CAT活性大于其余材料;通过主成分分析筛选出无机渗透调节物质、膜脂过氧化性、抗氧化酶活性可作为燕麦苗期耐盐性评价的综合鉴定指标,根据耐盐综合评价值(D)得出材料耐盐性排序为青永久195>白燕7号>青永久30>陇燕5号>陇燕4号。     

干旱对细叶结缕草和入侵杂草丝茅的竞争、生长及抗旱性的影响

针对亚热带地区伏旱频发条件下,丝茅入侵细叶结缕草草坪引起功能退化的问题,通过设置4个干旱梯度(水分充足、轻度、中度和重度干旱),采用取代试验设计了5个不同比例的丝茅入侵细叶结缕草草坪试验,进行60 d干旱处理后,测定丝茅和结缕草地下和地上相对产量、相对产量总和、攻击力、竞争平衡指数等竞争指标,分析两种植物的株高、分蘖数、叶片数、生物量和根冠比等生长指标,比较超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)、脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)等生理指标,研究干旱对两种植物之间的竞争、生长及抗性系统的影响。结果表明:1)干旱程度和丝茅入侵比例对两种植物的地上和地下竞争指标产生显著影响(P<0.05),轻度干旱且丝茅入侵比例≤30%时,结缕草地下攻击力指数和地下竞争平衡指数为正值,中度和重度干旱使结缕草种间竞争力丧失,当丝茅入侵比例≥20%时,拮抗作用使结缕草易被排挤出群落。2)干旱主要影响结缕草地下竞争力,丝茅入侵主要影响结缕草地上竞争力,干旱和丝茅入侵协同作用对结缕草地下攻击力和地下平衡指数影响大于地上部分,随干旱程度和丝茅入侵比例增加结缕草地上和地下竞争力降为负值。3)轻度干旱利于两种植物生长,中度和重度干旱降低了结缕草的株高、分蘖数、叶片数和单株生物量,对丝茅影响较少;>10%丝茅入侵比例限制了结缕草分蘖数和叶片数,>20%则降低了结缕草单株生物量和根冠比,干旱和丝茅入侵协同作用抑制了结缕草生长与再生能力。4)结缕草SOD、POD和CAT含量随干旱程度增加而显著增加(P<0.05),轻度干旱对丝茅SOD无影响而降低了CAT活性(P<0.05);>10%丝茅入侵比例增加了结缕草SOD活性,>20%增加了CAT活性,>30%增加了POD活性(P<0.05)。干旱对结缕草影响为CAT>SOD>POD,对丝茅为SOD>POD>CAT,丝茅入侵比例对两种植物影响均为SOD>CAT>POD,干旱对结缕草抗氧化酶系统影响大于丝茅入侵。5)轻度干旱增加了结缕草SS和SP的含量(P<0.05),增加了丝茅SP的含量,中、重度干旱使两种植物的SS、SP、Pro和MDA含量增加(P<0.05);>10%丝茅入侵比例增加了结缕草SS、SP和MDA的含量(P<0.05),>20%时增加了Pro的含量(P<0.05),干旱程度和丝茅入侵比例协同作用加剧了两种植物的受伤程度,对生境胁迫时结缕草反映为SS>Pro>SP>MDA,丝茅反映为MDA>Pro>SS>SP。故夏季避免重度干旱和控制丝茅侵入比例≤10%是维持结缕草草坪健康的基本养护要求。     

高温胁迫对6个高羊茅株系生理指标的影响

在人工气候箱中,对高羊茅品种‘佛浪’（Festuca arundinacea cv. Fine Lawn）原始株系及其辐射诱变后代中筛选的5个优良株系进行高温胁迫,然后通过研究各株系的生理生化指标变化特征,一方面比较6个株系的耐热性,另一方面试图为高温高湿地区鉴定和选育耐热的冷地型草坪草提供一定的理论基础。结果表明,随着高温胁迫时间的延长,各株系的伤害率、丙二醛和脯氨酸含量变化均呈升高趋势;叶绿素含量、可溶性蛋白质含量和超氧化物歧化酶活性整体变化趋势为先升高后降低;可溶性糖含量呈降低的变化趋势。通过隶属函数法对6个高羊茅株系的耐热性进行综合评价,强弱顺序为‘HN001’>‘HN005’>‘HN002’>‘HN006’>‘HN003’>‘HN004’。     

5种冷季型草坪草的耐热性研究

通过生化培养箱模拟北京地区的高温高湿环境,对高羊茅（Festuca arundinacea）、多年生黑麦草(Lolium perenne)、匍匐剪股颖（Agrostis stolonifera）、草地早熟禾（Poa pratensis）和粗茎早熟禾(P.trivialis)这5种冷季型草坪草在热胁迫过程中的外观质量指标每株绿叶数、生长高度和生理生化指标叶片相对含水量、叶片相对电导率、叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性进行分析。结果表明,在昼夜35 ℃/30 ℃的高温下,随着胁迫时间的延长,5种草坪草叶片相对含水量下降,叶片相对电导率上升。叶片叶绿素含量在高温环境中变化趋势不一致,高羊茅、多年生黑麦草、草地早熟禾的叶绿素含量呈先上升后下降的趋势,而匍匐剪股颖和粗茎早熟禾则呈现出持续下降的趋势。随着高温胁迫时间的延长,5种草坪草的SOD、POD活性呈先上升后下降的变化趋势。CAT活性下降,且随着时间的延长,POD和CAT活性下降的幅度增大。在高温胁迫过程中,5种草坪草每株绿叶数和植株生长高度降低。 通过聚类分析可将5种草坪草大致聚为3个耐热级别：1级（相对耐热）高羊茅;2级（中等耐热）草地早熟禾、多年生黑麦草、匍匐剪股颖;3级（相对敏感）粗茎早熟禾。     

不同早熟禾品种对干旱胁迫的生理响应及抗旱性评价

为鉴定评价早熟禾幼苗抗旱性,将14个早熟禾品种的种子经消毒后播种在塑料花盆中,出苗后间苗,2~3个真叶定株,每盆留生长一致、分布均匀的幼苗15株,定期浇水,以保证幼苗的正常生长。待生长到3~4个真叶时进行干旱处理,依据Michel公式计算不同水势所需的PEG-6000的量,然后加入PEG-6000溶液进行干旱处理,处理的水势梯度为0 MPa(即为对照),-0.3,-0.6,-0.9和-1.2 MPa。处理后每2 d进行称重补水以维持溶液浓度。设干旱处理与对照(正常浇水)两组,对14个早熟禾品种幼苗进行模拟干旱胁迫,4次重复。测定叶绿素(CHL)含量、丙二醛(MDA)含量、脯氨酸(Pro)含量、过氧化物酶(POD)以及超氧化物歧化酶(SOD)活性等生理生化指标。结果表明,随着干旱胁迫的加剧,早熟禾幼苗叶片CHL含量呈下降趋势;Pro含量、MDA含量、SOD活性总体呈上升趋势;POD活性总体呈先降再升后降的趋势;利用隶属函数分析得出14个早熟禾品种的抗旱性强弱顺序依次为:3号恩托佩草地早熟禾>10号细叶早熟禾>1号优异草地早熟禾>2号斗士草地早熟禾=9号蓝钻草地早熟禾>7号草地早熟禾>11号草地早熟禾>4号草地早熟禾>5号瓦巴斯草地早熟禾>8号早熟禾=13号肯塔基草地早熟禾>14号草地早熟禾>6号莫诺波利草地早熟禾=12号菲尔津草地早熟禾。     

干旱风沙区煤炭基地12种草本植物对干旱胁迫的生理生态响应及抗旱性评价

为筛选适宜于西北干旱风沙区煤炭基地植被恢复建设需要的草本植物,以二色补血草、蒙古冰草、沙生冰草、沙打旺、草木樨、白三叶、苜蓿、甘草、沙蒿、碱蓬、蜀葵、沙米为试验材料,采用盆栽控制土壤水分的方法,研究了土壤自然渐进干旱胁迫下12种草本植物功能性状、光合特性及抗氧化保护酶的变化,并基于主成分分析与隶属函数值相结合的方法,对其抗旱性进行综合评价。结果表明:在土壤渐进干旱胁迫过程中,12种草本植物的株高(H)、比叶面积(SLA)、叶片干物质含量(LDMC)、叶片相对含水量(LRWC)与根冠比(R/S)均受到不同程度的影响,并在胁迫14 d后影响更显著(P<0.05)。渐进干旱胁迫至21 d(土壤含水量为1.35%),12种草本植物的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)与蒸腾速率(T_r)均降低;超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)含量均升高;复水后,各草本植物SOD、CAT活性均降低,而MDA含量存在较大差异,其中蒙古冰草、沙生冰草、沙打旺与苜蓿的MDA含量均升高。主成分分析表明,功能性状与抗氧化保护酶等指标贡献率较大,可作为评价各草种适应干旱胁迫的重要指标。基于主成分分析与隶属函数值相结合的方法,综合评价12种草本植物的抗旱能力排序为:沙蒿>沙打旺>草木樨>蜀葵>蒙古冰草>碱蓬>白三叶>苜蓿=甘草>沙生冰草>二色补血草>沙米。     

镉对苗期高羊茅的形态和生理影响

以20份高羊茅(Festuca arundinacea)品种为试验材料,通过测量其形态指标,运用标准差系数赋予权重法,对其进行综合评价。结果筛选出耐镉性较强的高羊茅材料M15和M8,分别采自美国的猎狗5和荷兰的巴弗斯;耐镉性较差的高羊茅材料M5和M11,分别采自荷兰的米斯特拉尔和来自日本的法恩。在此基础上,采用分光光度法,测定了这4份材料的生理指标,过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、叶绿素和脯氨酸(Pro)含量的变化,进一步研究了他们的生理反应。结果表明,随着镉浓度的升高,耐镉性较强的高羊茅材料猎狗5与和巴弗斯POD和CAT含量一直呈上升趋势,而耐镉性较差的材料米斯特拉尔和法恩POD和CAT含量则呈现先升后降的趋势。随着镉浓度的升高,不同材料的叶绿素含量呈下降趋势,不同材料的脯氨酸含量则呈不断上升趋势。     

荒漠植物红砂根系对干旱胁迫的生理响应

以抗旱性不同的红砂2个种源2年生苗木为试材,通过盆栽实验,测定干旱胁迫后红砂苗木根系的活力、膜透性(RPP)、脯氨酸 (Pro)、可溶性糖 (SS)、可溶性蛋白 (SP)、丙二醛(MDA)含量和抗氧化物酶系(SOD、POD、CAT)的活性变化,并通过灰色关联度法分析了各指标与红砂根系抗旱性的关系。结果表明,水分胁迫导致红砂根系活力下降,膜透性RPP和膜质过氧化产物MDA 含量增加,渗透调节物质Pro含量、SS含量和SP含量明显增加,抗衰老酶SOD、POD和CAT活性显著升高,且抗性强的种源比抗性弱的种源对干旱胁迫的生理生化反应更明显。红砂根系的RPP、Pro和根系活力的关联度虽然都大于0.9,但红砂根系并不是完全通过这几种机理适应干旱,而是发生了一系列适应性的生理变化,以提高其根系的抗旱性。     

抗坏血酸对高氮条件下高羊茅草坪草耐热性的影响

本试验以冷季型草坪草高羊茅“猎狗５号”为材料,研究了抗坏血酸对高氮条件下草坪草耐热性的影响。结果表明,抗坏血酸处理显著提高了高羊茅的叶绿素、类胡萝卜素和可溶性蛋白质含量,提高了超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）、过氧化氢酶（ＣＡＴ）和过氧化物酶（ＰＯＤ）活性,显著降低了脯氨酸和丙二醛（ＭＤＡ）含量,进而增加了植株含水量、单蘖干重、绿叶比和单株分蘖数,增强高羊茅耐热性和延缓植株衰老,有利于其安全越夏。     

高羊茅和钝叶草对土壤缓慢水分胁迫的响应差异

以草坪草高羊茅(Festuca arundinacea)和钝叶草(Stenotaphrum secundatum)为材料,研究了盆栽条件下2种草的叶片和根系的质膜透性、抗氧化酶活性及膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量等生理性状对土壤缓慢干旱胁迫(生长60 d,覆盖率达95%以上后断水处理)的响应.结果表明,在干旱胁迫下,高羊茅的土壤含水量下降比钝叶草更为迅速,相对电导率和MDA含量的增加幅度也相应高于钝叶草.SOD、POD、CAT 3种抗氧化酶活性均表现出先升后降的变化,高羊茅抗氧化酶活性的下降时期出现的比钝叶草早.在相同程度的干旱胁迫下,由于植物失水速度差异所引起的植物细胞受伤害程度、体内膜脂过氧化物含量及活性氧保护酶活性出现下降时期上的差异可能是2种草坪草抗旱性机制差异的一个重要原因.     

不同温度对马蹄金生理生化特征的影响

在不同温度处理下,马蹄金叶片中还原糖含量、可溶性蛋白质含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性均发生明显的变化。结果表明,在温度胁迫下,马蹄金叶片中还原糖含量均增加;可溶性蛋白质含量在低温胁迫下呈下降趋势;MDA含量在-5℃时最大,在其他温度下均低于对照,随温度处理时间的延长MDA含量逐渐增加;SOD、POD和CAT活性在温度胁迫下均下降,但在0℃时SOD和POD活性上升。     

不同纬度种群日本结缕草对冷胁迫的生理反应

对不同纬度分布的日本结缕草种质资源耐寒性进行了研究,低温是日本结缕草(Zoysia japonica)冬季生长的主要限制因素。在田间条件下,探讨其对冷胁迫-2℃的生理响应。结果表明,在冷胁迫下,起源于N 35°地区的草坪质量(TQ)显著低于其他纬度地区;起源高纬度地区的日本结缕草丙二醛(MDA)含量较低,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性最高,而起源低纬度地区的过氧化氢酶(CAT)活性最低;SOD和CAT活性与纬度之间呈正相关,而MDA含量与纬度呈负相关。高纬度地区日本结缕草游离脯氨酸(Pro)、可溶性糖(SS)和可溶性蛋白(SP)含量显著高于低纬度地区日本结缕草,并与纬度呈正相关。     

红三叶新品系生理生化指标对低温的响应机理

为研究红三叶（Trifolium pratense）新品系（R）的耐低温性,本试验以岷山红三叶（CK1）和甘红1号红三叶（CK2）品种为对照,采用人工模拟低温环境的方法对其进行4℃低温胁迫,测定了各参试材料的叶片含水量（Content of leaf water,LWC）,叶绿素含量（Chlorophyll,CHL）,可溶性糖含量（Soluble Sugar,SS）,丙二醛含量（Malondialdehyde,MDA）,以及叶片超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase,SOD）,过氧化物酶（Peroxidase,POD）和过氧化氢酶（Catalase,CAT）活性。结果表明,随着低温胁迫时间延长,3个红三叶材料叶片的LWC和CHL含量逐渐降低,MDA含量和SS含量则逐渐升高,POD,SOD和CAT活性均呈先升高后下降的变化趋势;3个参试材料中,R的LWC和SS含量最低,CHL,MDA含量及叶片SOD,POD和CAT活性最高;从红三叶材料×低温胁迫天数交互作用而言,R的LWC下降幅度较大,CHL含量显著高于CK2（P<0.05）,叶片SOD,POD和CAT活性显著高于2对照材料（P<0.05）。采用隶属函数法对3个红三叶材料的耐低温性综合评价表明,3个红三叶材料耐低温性强弱依次为R > CK1 > CK2。     

四种冷季型草坪草对二氧化硫胁迫的生理响应研究

本研究以4种冷季型草坪草高羊茅、多年生黑麦草、匍匐翦股颖、草地早熟禾为材料,采用人工模拟熏气法,以1.45,2.15,3.56和5.01 mg/m³ 4个SO₂浓度水平,测定4种草坪草生理生化指标,最终比较4种草坪草对SO₂的抗性。结果表明,4种草坪草叶绿素含量随着SO₂浓度升高而降低,丙二醛、可溶性糖和脯氨酸随着SO₂浓度升高而增加。而且SOD、POD、CAT活性都随着SO₂浓度升高呈现不同程度的增加。采用模糊数学隶属度对各项指标综合评定得出,4种草坪草对SO₂的抗性能力由强到弱顺序为高羊茅、多年生黑麦草、匍匐剪股颖、草地早熟禾。从这些结果我们可以推断在SO₂污染强的区域,适宜种植高羊茅和多年生黑麦草。     

根瘤菌共生对低温胁迫下紫花苜蓿抗寒生理变化的影响

为研究根瘤菌共生对紫花苜蓿(Medicago sativa)在低温胁迫下抗寒生理指标变化的影响,对低温胁迫下接种和不接种根瘤菌的紫花苜蓿的地上部分及地下部分的相对电导率、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖等指标进行测定。结果显示:低温胁迫下,根瘤菌共生紫花苜蓿的相对电导率(-6℃,4~6 h)显著低于不接种紫花苜蓿(P < 0.05),且其MDA含量低于不接种紫花苜蓿;根瘤菌共生紫花苜蓿的SOD比活力、CAT活性、POD活性以及脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖含量均高于不接种根瘤菌紫花苜蓿。根瘤菌共生紫花苜蓿在低温胁迫下具有更强的膜稳定性、活性氧防御以及渗透调节能力,具有更强的抗寒能力。     

PEG模拟干旱胁迫对玉带草生理特性的影响

采用PEG 6000模拟干旱胁迫的方法,研究了不同质量浓度PEG 6000胁迫不同时间后玉带草（Phalaris arundinacea cv.Picta）叶片的形态和生理特性的变化,分析玉带草的耐旱性,以期为玉带草的应用和推广提供理论基础。结果表明,在胁迫下玉带草的叶枯率、细胞膜透性、丙二醛含量、游离脯氨酸含量呈升高趋势,可溶性蛋白含量先降低后升高,超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性先升高后降低,且此7项指标均与胁迫质量浓度呈显著正相关;叶片含水量呈降低趋势,与胁迫质量浓度呈显著负相关。比较不同胁迫质量浓度下的形态和生理指标的变化,可以确定玉带草具有一定的耐旱性,但重度干旱胁迫会严重损伤玉带草。