结缕草属植物抗旱生理机理

选择抗旱种源Z125和干旱敏感种源Z098,对其干旱胁迫期间的叶片相对含水量、SOD酶活性、脯氨酸和可溶性总糖含量的变化进行研究,同时观察叶片的萎蔫情况,结果表明:随着干旱胁迫时间的延长,叶片相对含水量呈逐渐下降的趋势,开始时缓慢,Z125在干旱胁迫到第12 d,Z098在第9 d,下降趋势增加;可溶性总糖的含量逐渐增加,在15 d期间,Z125始终高于Z098;脯氨酸含量逐渐增加,大部分时间内Z125均大于Z098;SOD酶活性先增加后降低,不同种源出现峰值的时间不同,Z125在第12 d,而Z098在第9 d,前15 d中,Z125都高于Z098;干旱胁迫下,结缕草(Zoysia Willd.)水分平衡的保持、SOD酶活性的增加以及渗透调节物质(脯氨酸和可溶性总糖)的积累,是结缕草抗旱的重要生理机制。     

干旱胁迫对伊犁绢蒿幼苗生长及叶片解剖结构的影响

为探究干旱胁迫对伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)幼苗生长及叶片解剖结构的影响,本研究采用控水实验,对培养45 d后的幼苗进行持续干旱胁迫处理,测定幼苗的株高、根长、地上、地下生物量以及叶片解剖结构。结果表明：随着干旱胁迫程度的加剧,幼苗地上部分生长逐渐减缓,地下部分生长和根冠比则持续增加。当土壤相对含水量降至6.38%时,株高和地上生物量较对照分别降低了73.83%和73.05%(P<0.01),而根长、地下生物量和根冠比较对照分别增加了6.09%,67.92%和527.49%(P<0.01)。随着干旱胁迫程度的加剧,叶片厚度、上下表皮细胞厚度、维管束直径均呈先增后降趋势,而上下角质层厚度则表现出逐渐增加的趋势,栅栏组织呈逐渐下降趋势。综上所述,伊犁绢蒿幼苗通过调节地上部分和地下部分的生长以及叶片解剖结构的变化来应对干旱胁迫。     

不同红豆草材料苗期抗旱性综合评价

探讨不同程度干旱胁迫对苗期红豆草(Onobrychis viciaefolia)的影响及抗旱性差异,为红豆草种质材料抗旱新品种选育、种质资源的开发利用提供理论依据。以7份红豆草材料(5份来自俄罗斯,2份源于中国)为研究对象,盆栽模拟土壤干旱条件,对不同程度干旱胁迫下各材料的株高、地上生物量、叶片相对含水量、叶绿素、MDA、可溶性糖、可溶性蛋白质及脯氨酸含量进行了测定。结果表明:随干旱胁迫程度的加剧,植株高度、叶片相对含水量和叶绿素含量都明显下降,重度胁迫下,蒙农红豆草的株高、地上生物量、叶绿素含量均显著低于其他红豆草材料,甘肃红豆草的叶片保水能力相对较好;MDA、可溶性糖、可溶性蛋白质和脯氨酸含量都明显上升,重度胁迫下,Ⅱ材料的MDA含量、甘肃红豆草的可溶性糖、可溶性蛋白质及脯氨酸含量均显著低于其他红豆草材料。经抗旱隶属函数分析,得出其抗旱性顺序为:ZXY2003p-147ZXY2003p-132=ZXY2005p-623ZXY2007p-3423ZXY2010p-7369甘肃红豆草蒙农红豆草。     

10份新疆狗牙根种质抗旱性评价

以新疆南北疆10份狗牙根为材料,测定其在干旱胁迫下的再生速度、叶绿素含量、相对电导率、叶片相对含水量、枯黄率,了解新疆南北疆狗牙根种质资源的抗旱性差异,筛选抗旱种质。结果表明,随干旱持续时间延长,供试狗牙根叶片枯黄率、相对电导率均呈增加趋势,而再生速度、叶绿素含量及叶片相对含水量均呈降低趋势。不同材料响应干旱胁迫存在一定差异,材料C138、C7在干旱条件下维持较低的枯黄率和相对电导率、较高的叶片相对含水量,为抗旱种质;而材料C17、C20则呈相反趋势,表明这两份材料抗旱性较差。初步分析认为新疆狗牙根抗旱性与其来源地气候条件无明显相关性。     

4份菊苣种质材料苗期抗旱性评价

采取温室盆栽干旱胁迫方法,研究不同程度干旱胁迫对4份菊苣材料苗期11种抗旱性指标的影响。结果表明,随着干旱胁迫程度加重,菊苣叶片含水量及相对含水量、株高、生物量降低,叶片相对电导率、可溶性糖含量、游离脯氨酸、根冠比变化趋势比较明显,株高胁迫指数与干物质胁迫指数变化不大;综合分析认为叶片含水量、相对含水量、株高、根冠比、细胞膜透性、可溶性糖含量可以作为菊苣抗旱性评价的主要指标,地上生物量、地下生物量、株高胁迫指数、干物质胁迫指数、脯氨酸仅可作为菊苣抗旱性评价的参考指标。通过对11种抗旱性指标进行隶属函数法综合评价,得出4份菊苣材料抗旱性由强到弱的顺序为:C₂＞C₁＞C₄＞C₃,该结果与田间观测结果相一致。     

紫花苜蓿形态和生理指标响应干旱胁迫的品种特异性

为研究紫花苜蓿在叶片和根系水平上响应干旱胁迫的形态和生理的品种特异性规律,在温室内分析了干旱胁迫下WL363HQ和巨能7紫花苜蓿株高、分枝数、生物量及叶片和根系中丙二醛（MDA）、脯氨酸、抗氧化酶类物质、C、N含量、C/N、稳定性C同位素（δ¹³C）和稳定性N同位素（δ¹⁵N）。结果表明：干旱胁迫显著降低了供试品种地上部分和根系的干重及分枝数（P<0.05）。干旱胁迫显著降低了巨能7的株高（P<0.05）,但增加了巨能7的根冠比,而WL363HQ的结果与之相反,这说明干旱胁迫下供试品种的株高和根冠比具有品种特异性的规律。干旱胁迫增加了WL363HQ和巨能7叶片和根系中MDA和脯氨酸的含量及抗氧化酶物质的活性,且在器官水平也具有品种特异性规律。干旱胁迫下巨能7叶片的MDA含量显著增加（P<0.05）,而在WL363HQ根系中的MDA含量也显著增加（P<0.05）。干旱胁迫下WL363HQ叶片脯氨酸含量、POD和SOD活性,及根系SOD的活性均显著增加（P<0.05）,而巨能7仅叶片SOD活性,根系脯氨酸含量、POD活性显著升高（P<0.05）。尽管干旱胁迫对供试品种叶片和根系C、N含量无显著影响（P>0.05）,但干旱胁迫显著提高了WL363HQ和巨能7紫花苜蓿根系的δ¹³C（P<0.05）,且WL363HQ叶片的δ¹⁵N均显著高于巨能7（P<0.05）。此外,干旱胁迫均显著提高了巨能7叶片和根系的C/N（P<0.05）。干旱胁迫下供试品种C、N代谢参数并没有在叶片和根系中表现出较为明显的品种特异性规律,深层次的机制还有待进一步研究。本研究结果将为进一步掌握紫花苜蓿叶片和根系协同抗旱机制及抗旱丰产紫花苜蓿新品种的选育提供理论依据。     

偃麦草属植物种间苗期抗旱性评价

采用温室模拟干旱胁迫-复水法,对收集自6个国家的10种偃麦草属植物的种间苗期抗旱性进行综合评价,分别于干旱胁迫开始前(CK),连续干旱胁迫7,14,21,28,35 d,以及复水7 d后,对其叶片相对含水量(RWC)、相对电导率(REC)、脯氨酸含量(Pro)、丙二醛含量(MDA)、可溶性糖含量(SSC)5个抗旱生理指标,以及干旱胁迫到35 d时复水7 d后的植株平均存活率(ASR)进行测定分析,并采用欧氏距离法进行5个生理指标的综合聚类分析,可将10个植物种划分为3个抗旱等级,即相对抗旱的包括:ET001、EPU02、EJ003和EH001;中等抗旱的包括ES001、EE013和EC002;相对旱敏感的包括:ER037、EL001和EI022。     

甘农1号小黑麦的田间抗旱性研究

以‘甘农1号'小黑麦(Triticale wittmack)为试验材料,‘石大1号'(CK1)和‘中饲1048'(CK2)为对照,通过测定不同干旱胁迫天数的土壤水分含量和生理生化指标,以研究‘甘农1号'小黑麦的田间抗旱性,为其在西北干旱半干旱雨养农业区种植提供参考。于小黑麦分蘖期采用遮雨棚控水法进行干旱胁迫处理,分别在干旱胁迫第7,14,21,28,35和42 d测定土壤含水量,并采集叶片测定其可溶性糖含量、脯氨酸含量和丙二醛含量等生理生化指标,直到小黑麦地上部分萎蔫至死亡。结果表明:除品种间和品种×干旱胁迫天数交互作用间丙二醛含量无显著差异外,品种间、干旱胁迫天数间和品种×天数互作间可溶性糖、脯氨酸、POD、SOD、CAT含量均存在极显著差异(P0.01)。3个小黑麦品种的抗旱能力强弱依次为:‘甘农1号'CK2CK1,‘甘农1号'属于中抗旱型,CK1和CK2为干旱较敏感型。     

不同品种高粱幼苗在干旱复水过程中的生理生态响应

干旱适应能力不仅包括干旱胁迫期间的抗旱能力,也包括水分胁迫解除之后的恢复能力。以8个高粱品种为材料,采用盆栽称重控水法对高粱幼苗进行干旱及复水处理,通过测定生物量、相对含水量、水势、渗透势、光合参数等生理指标的变化分析不同品种高粱抗旱能力和旱后复水恢复能力的大小及其与干旱适应性的关系,并筛选出能有效指示干旱适应能力的生理指标。结果显示,干旱胁迫条件下,“辽杂21”生物量与对照相比无显著差异,抗旱能力较强;“甘蔗籽”和“Moench.cv.Gadambalia”高粱生物量分别下降38%、34%,抗旱能力较差。各品种高粱的相对含水量、水势、渗透势、叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度等均有所下降,复水后,这些生理指标恢复到对照水平,各品种开始恢复生长。由各生理指标与抗旱能力、旱后复水恢复能力和干旱适应能力之间的相关分析结果表明,高粱的干旱适应性与复水恢复性呈显著正相关(r=0.85),与抗旱性的相关系数是0.46,复水恢复能力在高粱干旱适应性中起着更重要的作用。高粱的抗旱性和旱后复水恢复性具有不同的生理基础,在干旱胁迫期间维持较高的净光合速率、较低的蒸腾速率有助于提高抗旱性,维持较高叶片相对含水量有助于提高旱后复水的恢复能力,叶片相对含水量、净光合速率可以作为筛选高粱干旱适应性的生理指标。     

紫花苜蓿与蓝花苜蓿抗旱性比较研究

试验采用两次反复干旱法在三叶期对77份紫花苜蓿及蓝花苜蓿材料进行干旱胁迫,以正常浇水为对照,于第二次胁迫后调查植株存活率、株高、地上生物量、地下生物量、根长及根冠比等6项形态指标。对各指标抗旱系数进行方差、相关性、主成分及聚类分析,以揭示紫花苜蓿及蓝花苜蓿材料对干旱胁迫的响应及抗旱性差异。结果表明,在紫花苜蓿与蓝花苜蓿材料中,地下生物量均为抗旱系数差异最大的指标,最大值与最小值之间的差异分别为4.07倍(紫花苜蓿)和2.11倍(蓝花苜蓿)。株高的抗旱系数在不同亚种及种质间差异均达到极显著水平,且与存活率、地上生物量及根冠比间均存在显著相关性,表明株高在鉴定苜蓿抗旱性的6个有效指标中效果最明显。主成分分析可将6个形态指标分别归类为地上部性状和地下部性状,且可根据前两个主成分因子将紫花苜蓿和蓝花苜蓿清晰地划分为两个抗旱性不同的独立类群。聚类结果将77份材料划分为抗旱特征不同的5个亚组,可根据不同研究目的进行选择利用。综上,依据6个形态指标对紫花苜蓿及蓝花苜蓿进行抗旱性评价的结果为四倍体紫花苜蓿的抗旱性要强于二倍体蓝花苜蓿,试验结果对多倍体逆境胁迫研究和紫花苜蓿抗旱育种研究具有重要意义。     

不同修剪频次和丝茅入侵量对细叶结缕草 竞争力和草坪质量的影响

针对亚热带地区暖季型草坪夏季易受丝茅入侵影响的问题,通过设置4个修剪频次(0~3次·月^-1),对取代试验设计形成的5个丝茅侵入量(10%、20%、30%、40%、50%)的细叶结缕草草坪,进行留茬高度7 cm,连续3个月修剪处理后,测定丝茅和结缕草地下和地上相对产量、相对产量和、攻击力、竞争平衡指数等竞争参数,分析丝茅和结缕草的株高、分蘖数、叶数、生物量和根茎比等生长参数,以密度、质地、叶色、均一性、草层高度和生物量等指标对草坪质量进行综合评定,研究修剪频次对不同丝茅侵入量下结缕草竞争力、单株生长及草坪质量的影响。结果表明:1)修剪频次对丝茅和结缕草的地上和地下竞争参数产生显著影响(P<0.05),修剪增加了两种植物地上部分的拮抗作用,2~3次·月^-1修剪则降低了地下部分的拮抗作用。2)结缕草地上部分受修剪频次和丝茅比例的影响大于地下部分,1次·月^-1修剪可提高结缕草地上竞争力,2次·月^-1修剪可提高其地下竞争力,修剪频次和侵入量协同作用增加了丝茅对结缕草的根系攻击力。3)修剪频次和侵入量对丝茅和结缕草的后续生长产生显著影响(P<0.05),1~2次·月^-1修剪增加了两种植物的分蘖数和叶片数,2次·月^-1修剪下结缕草的分蘖数和叶片数增加约40%,丝茅比例≥10%下结缕草生物量降低,≥20%下结缕草分蘖减少,≥30%下结缕草株高增加而叶数减少,修剪频次是影响结缕草株高、分蘖数、叶片数和根茎比的主要因子,丝茅侵入量主要影响结缕草的单株生物量。4)修剪频次主要影响草坪的密度、高度和生物量,丝茅比例主要影响草坪的质地、叶色和均一性(P<0.05),≤10%丝茅比例和2次·月^-1修剪下草坪综合质量高于其他处理,草坪质量主要受修剪频次影响,丝茅比例影响次之。5)1~2次·月^-1修剪可显著提高受丝茅入侵的细叶结缕草的地上或地下竞争力,促进结缕草分蘖形成,降低草坪高度,提升草坪密度和质地,但修剪无法改变结缕草相对丝茅地上、地下竞争力弱的特点,故控制丝茅侵入量≤10%和2次·月^-1修剪是夏季结缕草草坪养护的基本要求。     

紫花苜蓿资源抗旱性鉴定评价方法研究

采用反复干旱法对176份苜蓿(Medicago sativa L)种质资源进行了苗期抗旱性鉴定,开展了鉴定指标与评价方法的研究。结果表明:地上生物量、地下生物量、株高、根长、分枝数和根冠比均与平均抗旱系数、平均抗旱指数呈极显著相关性,均适宜作为苜蓿抗旱性鉴定指标,其中地上生物量、株高相关系数较高;通过对不同评价方法分析比较,明确了DRC适宜种质资源抗旱性评价,IDRI适宜抗旱品种筛选,DRI适宜旱地条件下高产品种的筛选;抗旱性等级划分采用群体逐级分类法;采用DTIg、DRIv、DTIv方法分别对参试材料进行抗旱性分级,一级(抗旱性极强)材料数量分别为30份、25份、21份,对照敖汉苜蓿均处于中等水平。     

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。     

多年生黑麦草种质苗期抗旱性综合评价

对24份盆栽多年生黑麦草种质材料在苗期采用反复干旱法试验,调查了地上、地下生物量、株高、分蘖数、根冠比5个形态学指标,通过存活率、抗旱指数、隶属函数法、主成分分析、聚类分析5种方法进行了抗旱性评价。结果表明:干旱胁迫下多年生黑麦草生长受到明显抑制,所有形态指标的抗旱系数DRC均具有显著差异,可作为多年生黑麦草抗旱性评价指标,除根冠比外均与抗旱性正相关。5种评价方法结果一致,抗旱指数法为单指标评价,简单快捷;隶属函数法为综合评价法,应用面广。根据隶属函数法可将供试多年生黑麦草材料分为4类:抗旱性强的有7623,7905和7932,抗旱性较强的7406、7722、7095、7252、7484、7454,抗旱性中等的为7814、7253、7544、7431、7101、7053,抗旱性较差的有7847、7288、7530、7054、7151、7192、7840、7261、7442。     

9份甘肃野生驯化草地早熟禾种质的生产性能比较研究

为有效开发利用甘肃野生草地早熟禾种质资源,驯化筛选乡土草地早熟禾优良材料,在甘肃省不同生态区域采集草地早熟禾种质,经栽培驯化,筛选了9份优良材料,以康乐野生小药早熟禾(Poa micandra cv.Kangle)、青海扁茎草地早熟禾(Poa pratensisvar cv.Qinghai)为对照,在兰州进行了生产性能和营养价值的比较研究。结果表明:各供试材料均于3月初返青,返青率达92%,越冬表现好,其中天祝、安定、渭源和秦州草地早熟禾的生育期为69~82d,是早熟型材料,兴隆山、西和、夏河、清水和肃南草地早熟禾的生育期在90~98d,为晚熟型材料。应用灰色关联度进行综合评价,兴隆山、夏河、安定草地早熟禾在分蘖数、盖度、地上生物量鲜重、地上生物量干重及地下生物量干重5个性状的生态性能较好,是良好的生态型材料;清水、渭源、秦州草地早熟禾不仅以上5个性状表现好,且在叶茎比、粗蛋白及相对饲喂价值上也表现较好,是良好的生态兼牧草型材料。     

拉萨河谷区箭筈豌豆和黑麦混、间播建植方式研究

在西藏河谷区以箭筈豌豆与黑麦为材料,开展混、间播种植方式的比较研究,通过对牧草产量和饲用品质的测定分析,探讨适宜当地的种植方式。结果表明:箭筈豌豆和黑麦混播、间播处理使箭筈豌豆的有效分枝数和生物量受到抑制,黑麦有效分蘖数增加,生物量显著提高;相对于间播,混播更能表现出利于增产的种间关系,更利于增强种间正相互作用而减弱负相互作用,箭筈豌豆在混、间播条件下处于竞争劣势,大多数处理中其RY值小于1,黑麦在混、间播条件下处于竞争优势,大多数处理中其RY值大于1;由于不同牧草的生态位分化和种间互作关系,牧草的资源利用率提高,相比单播,适宜的豆禾牧草混、间播处理具有明显的产量优势,箭筈豌豆和黑麦2:1间播的鲜草产量(5253 g·m^-2)和20%+80%混播干草产量(1572 g·m^-2)最高,但混播处理的产量总体优于间播处理;箭筈豌豆与黑麦混、间播处理使混合牧草的饲用品质相比禾本科牧草有一定程度的改善。     

披碱草与老芒麦苗期抗旱性综合评价

盆栽模拟土壤干旱条件,对采自我国不同生境的披碱草(Elymus dahuricus Turcz.)与老芒麦(Elymus sibiricus L.)10份野生种质材料苗期形态学和生理生化指标进行研究,旨在了解干旱胁迫下苗期抗旱特征及其抗旱能力,为披碱草属种质材料抗旱新品种选育、种质资源的开发利用提供理论依据。结果表明,随干旱胁迫日数增加,植株高度、叶面积、相对含水量和叶绿素都明显下降,而电导率、脯氨酸、SOD和POD都明显上升。经抗旱隶属度分析,10份材料抗旱性可分为3类:第一类为相对抗旱,包括SXD1、XJD2、NMD3、NMD4、GSD5、GSS1和JLS2共7份材料;第二类为中等抗旱,包括NMD6和SXS3共两份材料;第三类NMS4为相对易感。经相关分析筛选出对抗旱性影响显著的指标为:相对含水量、叶面积、相对电导率和叶绿素含量。