低温冻害过程中枣树枝条相关生理指标的变化

2014年1月中旬通过采集不同抗寒性枣树（骏枣和灰枣）枝条,每品种设置-10（CK）、-18、-21、-24和-27℃共5个低温处理,每个处理均分别持续5、12和24h,-10℃条件下恢复24h后测定枝条叶绿素荧光、质膜透性、膜脂过氧化、保护酶活性、渗透调节物质等指标,分析低温冻害过程中两品种枝条生理指标的变化特征。结果表明：随着处理温度的下降,枣树枝条基础荧光（Fo）逐渐上升,光系统II（PSII）光能转化效率Fv/Fm值呈明显下降趋势。枝条相对电导率逐渐增加,至-24℃时相对电导率显著上升,低温持续时间以24h低温处理变化最显著,抗寒性较强的骏枣相对电导率变幅相对较小。膜脂过氧化产物丙二醛（MDA）含量和保护酶（超氧化物歧化酶SOD）活性呈先上升后下降的趋势,至-24℃低温处理时枝条MDA含量达到最大、SOD活性升至最高,处理温度再降至-27℃时二者均有所下降;同一处理温度下均以12h低温持续时间枣树枝条的MDA含量和SOD活性变化最显著,不同品种间骏枣MDA含量变幅较小,其受低温诱导SOD活性变化比灰枣更活跃。随着处理温度的下降,枣树枝条的渗透调节物质脯氨酸和可溶性糖含量均逐渐增加,至-24℃低温时达最大值,随后有所下降;各低温持续时间处理均以12h的变化最显著,骏枣的变幅均显著高于灰枣。研究结果说明枣树受低温激发通过诱导不同生理生化过程的动态变化以应对冻害的影响。     

小麦黄绿近等基因系主要生理特性及叶绿体形态结构的比较

探索小麦(Triticum aestivum)叶绿素合成及叶绿体形成发育的遗传和生理机制对小麦高光效育种具有重要意义.为研究叶色变异形成的生理机制及其对叶绿体形成发育的影响,本研究以新创制的3个黄绿小麦近等基因系(near-isogenic lines,NILs)(黄化系1-20YY、黄绿系1-20YG和绿色系1-20GG)为材料,研究不同发育时期的叶片可溶性物质含量和抗氧化酶系统活力等性状,并对其叶绿体形态结构进行了比较分析.结果表明,叶色黄化对叶片可溶性糖含量和可溶性蛋白质含量的影响远大于其对游离脯氨酸含量的影响,除苗期黄化系1-20YY的可溶性糖含量和可溶性蛋白质含量显著低于黄绿系1-20YG和绿色系1-20GG(P＜0.05),各发育期黄绿系1-20YG的可溶性糖含量和可溶性蛋白质含量与绿色系1-20GG的差异不显著.同时,叶色黄化对叶片抗氧化酶系统的活性有一定的影响,其中对过氧化物酶(peroxidase,POD)活性的影响大于其对超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和过氧化氢酶(hydrogen peroxidase,CAT)活性的影响.从3个NILs的叶绿体形态结构比较分析结果可以看出,黄化系1-20YY叶绿体多呈不规则状且分布趋向叶肉细胞中央,其基质类囊体和基粒类囊体不发达且联结不紧密,与绿色系1-20GG叶绿体形态结构差异明显;而黄绿系1-20YG叶绿体形态与绿色系1-20GG有差异,多呈近球形,但其超微结构与1-20GG系基本一致,基质类囊体和基粒类囊体较发达且联结较为紧密.研究结果为进一步探讨叶色黄化的生物学机制提供了基础资料.     

氮素对燕麦的生理生化指标和品质的影响

为了研究不同氮素水平对燕麦生长发育和产量的影响,找出适合燕麦生长发育和产量提高的氮素水平,以2005年引种的燕麦品种‘坝莜1号’为试验材料,采用裂区试验设计方法,随机区组排列,对燕麦各个生育时期形态及生理指标进行了定期观测和对比分析。结果表明：不同氮素水平下,燕麦的生长发育动态指标差异显著,随着施肥量的增加,株高增加,叶面积和分蘖数也会增加,但是施氮量过多则会增加无效分蘖数,生育后期植株贪青影响产量。适量的氮素水平使燕麦的生理生化指标达正常标准,利于提高燕麦的产量,在施氮量为144 kg/hm2时,‘坝莜1号’的产量较高。     

鲤神经球蛋白基因序列与低氧表达分析

为深入了解鲤珠蛋白家族的基因组成和表达模式,及其与低氧适应能力的相关性,本实验通过鲤基因组框架图比对和全长cDNA文库筛查,获得鲤神经球蛋白(neuroglobin,Ngb)基因完整序列,证实鲤不仅具有独特的脑组织特异表达的II型肌红蛋白(myoglobin-2,Mb-2)基因,也具有Ngb珠蛋白基因,实时荧光定量PCR实验显示,该基因在脑组织特异性表达,并呈现出低氧应答特征。基因结构和系统发生分析表明,鱼类Ngb基因高度保守,鲤Ngb蛋白可能与斑马鱼直系同源蛋白具有相似的结构及功能,而与鲤Mb-2存在明显差异。鲤Ngb基因表达量在两个品系间存在显著差异,耐低氧能力强的散鳞镜鲤Ngb基因表达量高于荷包红鲤抗寒品系。研究表明,鲤Ngb基因可能以与Mb-2基因分工协作的方式共同实现脑组织供氧,执行应对低氧胁迫的神经保护功能,在鲤低氧适应中具有重要作用。     

水稻叶片早衰及盐敏感突变体osles的生理分析和基因精细定位

突变体osles (Oryza sativa leaf early-senescence and salt-sensitive)是利用⁶⁰Co辐射诱变籼稻品种自选1号后筛选获得的,该突变体从分蘖期开始叶片就出现早衰,主要表现为叶尖和叶边缘变黄,伴有红褐色斑点。此外,盐胁迫下,不仅突变体叶片卷曲枯萎,而且植株高度和生物量显著降低。与野生型相比,突变体除倒一叶外,倒二叶和倒三叶在分蘖期的叶绿素含量均显著降低,而POD活性则在倒一叶、倒二叶和倒三叶中依次显著升高;突变体3片叶片的MDA含量均高于野生型15%左右。除倒一叶外,突变体的SOD活性均显著高于野生型。此外,突变体和野生型3片叶中的可溶性蛋白含量依次下降,但突变体的倒一和倒二叶中的可溶性蛋白含量显著高于野生型,而倒三叶则相反;遗传分析表明,osles突变性状受一隐性基因控制,借助图位克隆技术将控制该性状的基因精细定位于第6染色体长臂的IN6-005769-11/12和RM20547两个标记之间,物理距离为210 kb,为进一步克隆该基因并揭示叶片的早衰分子生理机制奠定基础。     

籼、粳超级稻品种根系形态及若干生理特征的差异

为阐明籼、粳超级稻根系干物质积累与分布特征和主要形态生理性状指标的差异及其与产量形成的关系,以当地主体且具有代表性的2个超级杂交籼稻组合和2个常规粳型超级稻品种为试验材料,对麦稻两熟制条件下籼、粳超级稻单茎和群体根干重、总根长、根数、根体积、根系吸收面积、发根力、抽穗后根系伤流强度及根冠比、每条根长、根直径、根密度、颖花根流量、抽穗期根系在土层中的分布和产量构成等方面进行了系统的比较研究。结果表明：(1)整个生育期,粳稻的根冠比、每条根长、发根数、发根体积、发根干重及颖花根流量、穗数、群体颖花量、结实率和实收产量均高于籼稻,而根直径、每穗粒数和千粒重低于籼稻,其中根冠比、每条根长、颖花根流量、穗数、每穗粒数、结实率和实收产量差异达显著或极显著水平;(2)粳稻抽穗前(含抽穗期)单茎根干重、总根长、根数、根体积和根系总吸收表面积及根密度均低于籼稻,但差异不显著,而成熟期这6个指标粳稻均显著或极显著高于籼稻;(3)粳稻拔节前单茎活跃吸收表面积和活跃吸收表面积比均小于籼稻,而拔节后(含拔节期)两者差异趋势与之相反,差异显著或极显著;(4)除拔节期群体根干重、拔节期和抽穗期群体根数外,其他群体形态生理特征指标粳稻均显著或极显著高于籼稻;(5)无论是单茎还是群体,粳稻抽穗后0~35 d根系伤流量均显著或极显著高于籼稻;(6)粳稻0~10 cm土层根系干重所占比例极显著低于籼稻,10 cm以下土层根系干重占根系总干重的比例极显著高于籼稻,粳稻扎根更深,进一步强化了植株抗倒防早衰能力。与超级杂交籼稻相比,常规粳型超级稻抽穗后根系生长优势不断加大,特别是群体生长优势,成熟期粳稻所有根系形态生理特征指标均优于籼稻,是粳稻高产形成的重要原因和保障。     

脱落酸对遮荫胁迫下高羊茅生理反应的调控机制

以光敏感度不同的两个高羊茅品种（．Aftd3和Houndog5）为实验材料,研究外源脱落酸（ABA）在遮荫胁迫下对其生理生化的影响。研究结果表明：在遮荫条件下（LL）,Arid3和Houndog5的膜透性与对照相比较,差异达到显著水平（P〈0．05）;而在遮荫与脱落酸处理（LL＋ABA）后的Arid3和Houndog5膜透性与对照相比较,差异也达到显著水平（P〈0．05）,但Arid3增幅大于Houndog5。在LL＋ABA处理条件下的Arid3的叶绿素a的含量比对照减少了40．94％,叶绿素b含量比对照减少了35．6％,而Houndog5的叶绿素a的含量比对照减少了38．21％。然而,在LL＋ABA处理条件下的Arid3和Houndog5的叶绿素含量均有所减少,且与对照差异没有达到显著水平（P〉0．05）。同时,Arid3和Houndog5在LL＋ABA处理下,脯氨酸和可溶性蛋白含量均显著增加（P〈0．05）,其中脯氨酸含量变化为：u＋ABA〉LL〉cK,Arid3的可溶性蛋白含量变化为：LL〉LL＋ABA〉CK;Houndog5则表现为：LL＋ABA〉LL〉CK。因此,Arid3和Houndog5都具有较好的耐荫性,且Houndog5耐荫性优于Arid3。同时,脱落酸可以提高高羊茅对弱光逆境的抗逆性。     

植物粟对模拟封存CO2泄漏的生理响应

碳捕集与封存（Carbon Capture and Storage,CCS）技术是近年来迅速发展的温室气体减排措施,是以煤为主的中国重要的战略性减排技术之一,减排量巨大。但是,CCS发展备受争议,其泄漏有可能会对周围生态系统尤其是结构单一的农田生态系统造成严重影响。本研究以北方地区主要粮食作物粟为试验对象,自主设计模拟地质封存CO₂泄漏盆栽试验,通过对植物生育期SPAD（叶绿素相对含量）、株高、根系以及产量、穗部特征等指标的观测,分析粟对CCS泄漏的响应。结果表明：（1）受CCS泄漏的影响,植物粟SPAD值显著降低,植株叶片叶绿素含量极显著下降（P＜0.01）。（2）CCS泄漏发生30d后粟的株高显著下降,根分支显著增加,植株受泄漏影响明显。（3）CCS泄漏显著降低了植株地上部干重和鲜重,但是泄漏对地下部鲜重无显著影响,地下部干重较地上部降幅偏小。（4）CCS泄漏影响下,植株粟产量下降34.92%。此外,CCS泄漏下植株穗长、穗粗、总粒重等农艺性状下降显著。     

水稻实地氮肥管理的氮肥利用效率及其生理原因

以代表性品种为材料,研究了水稻实地氮肥管理(SSNM)的氮肥利用效率及其生理机制。结果表明,SSNM的施氮量较常规施肥方法(FFP)降低了48.1%~63.0%,产量提高了0.1%~9.3%。SSNM的氮肥吸收利用率和农学利用率分别较FFP提高了31.4%~56.8%和143.6%~166.0%。水稻氮吸收高峰出现在穗分化期至抽穗期,此阶段SSNM处理氮的吸收量和其占最终总吸收量的比例均明显高于FFP。抽穗后SSNM水稻的吸氮量也明显高于FFP。自幼穗分化期开始,SSNM水稻根系重量和根系活力(尤其是单茎占有的根系活性)逐步超过FFP。SSNM 明显提高了幼穗分化期和抽穗期水稻叶片中谷氨酰胺合成酶、硝酸还原酶和Fd-谷氨酸合酶的活性。抽穗后SSNM处理水稻剑叶的光合速率高于FFP,上述结果表明SSNM有利于促进水稻中后期根系生长,提高物质生产和养分吸收,从而提高氮肥的利用效率。     

锌胁迫对三种柑橘砧木的生理特性和锌分配的影响

为了探究锌胁迫对柑橘砧木生长的影响,本文采用溶液培养的方法,测定了不同锌浓度如0 mg?L-1(锌缺乏)、0.005 mg?L-1(锌低量)、0.05 mg?L-1(锌适量)、0.5mg?L-1(锌过量)条件下枳壳、酸橙与红橘的相关生理指标及不同部位锌含量变化。结果表明：1）锌胁迫显著抑制了枳壳及酸橙的生长,而对红橘生长的影响较小。2）与锌适量处理相比,锌缺乏和锌低量处理时枳壳、酸橙根系POD活性均明显降低,各锌处理间红橘根系CAT活性无显著性差异;锌胁迫下三者叶片与根系脯氨酸含量均显著高于适量锌处理,不同锌处理下枳壳叶片MDA及其根系脯氨酸含量均相对低于酸橙与红橘。3）随着锌处理浓度的升高,三者根、茎、叶的锌含量均趋上升,且根系锌含量显著较高。锌过量处理下三者的叶/根、叶/茎、茎/根比均显著低于其他锌处理。可见,三种柑橘砧木对锌胁迫的反应存在明显的差异。