不同淹水时间对分蘖期中稻生育动态及产量的影响

通过盆栽定植试验,研究了中稻(徽两优6号、两优1128)在分蘖末期受不同淹水时间胁迫后生长发育和生理特性的动态变化,并同时考察了其产量结构。结果表明,淹水胁迫下,两个品种水稻生育期推迟,始穗到齐穗历时增加,且随淹水时间的增加而延长;淹水后短期内植株株高降低,但成熟前7 d时淹水2 d、4 d的处理株高反而略高于对照;植株绿叶数、绿叶面积、根长、根表面积、根体积、根系活力和相对叶绿素含量(SPAD值)均随淹水胁迫加重而显著减少(淹水2 d处理植株根系活力升高);但经过恢复生长,淹水胁迫后20 d,各淹水处理SPAD值已和对照非常接近,并且一直保持到成熟前7 d,其他各指标数值在轻度淹水胁迫(淹水2 d和4 d)下和对照接近而无显著差异,重度淹水胁迫(淹水6 d、8 d和12 d)下和对照差距缩小,成熟前7 d,由于淹水胁迫早衰严重而差距重新拉大;两个水稻品种减产幅度均随淹水时间的延长而加剧,淹水6 d处理的产量已经降至对照的50%左右,产量下降的原因是总粒数减少、空秕粒数增加和结实率降低等因素综合作用的结果。     

NaCl胁迫对不同耐盐性小黑麦幼苗Na~+、K~+、Cl~-吸收及分配的影响

为了解小黑麦耐盐性与离子吸收之间的关系,以4个耐盐性不同的小黑麦品种为材料,分析了不同浓度NaCl(0、50、100、200mmol·L-1)胁迫处理10d后,小黑麦幼苗鲜重、地上部分和根部Na+、K+、Cl-分布以及限钠能力和K+/Na+的变化。结果表明,随NaCl浓度的升高,4个小黑麦品种鲜重均逐步降低,Na+、Cl-含量大幅提高;除中饲828外,其他3个品种的地上部Na+、Cl-含量均高于根部;K+含量随NaCl浓度的升高而逐步下降,根部下降幅度大于地上部。随NaCl浓度的升高,小黑麦地上部限钠能力及地上部分和根部K+/Na+逐渐降低。在4个品种中,抗盐性强的中饲828地上部能维持相对较低的Na+、Cl-含量,具有较高的K+/Na+,生物量也较高;盐敏感品种劲松49则相反。说明限制地上部Na+的吸收和维持较高的K+/Na+是小黑麦耐盐的策略之一。     

水杨酸对干旱胁迫下小麦幼苗抗氧化特性的影响

为了给水杨酸在小麦栽培中的应用提供参考依据,以小麦品种百农AK58为材料,用17.5%聚乙二醇6000(PEG6000)模拟干旱胁迫,研究了外源水杨酸对干旱胁迫下小麦幼苗叶片和根系抗氧化特性的影响。结果表明,干旱胁迫显著提高了根、叶细胞质膜透性、丙二醛(MDA)含量及过氧化物岐化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)等抗氧化酶活性。与单独干旱胁迫处理相比,外源施加水杨酸可使干旱下小麦幼苗根系APX、POD、SOD和CAT活性分别增加190.9%、20.4%、42.3%和89.4%,使其膜透性和MDA含量分别降低19.7%和54.6%;对叶片而言,水杨酸可使其APX和POD活性分别增加31.5%和159.6%,使其膜透性和MDA含量分别降低23.7%和53.9%。上述结果说明,干旱胁迫加剧了小麦的氧化胁迫,小麦幼苗则通过增强根、叶抗氧化酶活性以抵抗氧化伤害。外源施加水杨酸可增强小麦幼苗根、叶相关抗氧化酶的活性,从而缓解小麦在干旱下所遭受的氧化伤害,增强其抗旱性。     

花生中UDP-glucosyltransferase基因的克隆及在非生物胁迫下的表达研究

通过RACE技术从花生叶片cDNA中克隆到了UDP-glucosyltransferase基因,命名为AhUGT83A1-like （Genbank注册号为KF411463）。该基因全长为1 530bp,ORF为1 380bp,编码460个氨基酸。序列比对与进化分析结果表明,该序列有保守的UDPGT结构域,并且与其它植物的UGT蛋白同源性较高。荧光定量PCR结果表明,AhUGT83A1-like基因在高盐和低温处理的花生根和叶片中均上调表达;在干旱处理时,根中表达也受到显著上调,但叶片中表达量则有明显下降。以上结果表明AhUGT83A1-like可能参与了花生对干旱、低温和高盐的抗性调控。ABA处理结果表明,AhUGT83A1-like在花生根中对ABA响应明显,但在叶片中对ABA没有明显响应,表明该基因在花生根中对非生物胁迫的调控可能是以依赖ABA的方式发挥作用的。?     

Effects of Low Light on Agronomic and Physiological Characteristics of Rice Including Grain Yield and Quality

Light intensity is one of the most important environmental factors that determine the basic characteristics of rice development. However, continuously cloudy weather or rainfall, especially during the grain-filling stage, induces a significant loss in yield and results in poor grain quality. Stress caused by low light often creates severe meteorological disasters in some rice-growing regions worldwide. This review was based on our previous research and related research regarding the effects of low light on rice growth, yield and quality as well as the formation of grain, and mainly reviewed the physiological metabolism of rice plants, including characteristics of photosynthesis, activities of antioxidant enzymes in rice leaves and key enzymes involved in starch synthesis in grains, as well as the translocations of carbohydrate and nitrogen. These characteristics include various grain yield and rice quality components （milling and appearance as well as cooking, eating and nutritional qualities） under different rates of shading imposed at the vegetative or reproductive stages of rice plants. Furthermore, we discussed why grain yield and quality are reduced under the low light environment. Next, we summarized the need for future research that emphasizes methods can effectively improve rice grain yield and quality under low light stress. These research findings can provide a beneficial reference for rice cultivation management and breeding program in low light environments.     

基于液质联用技术的坛紫菜甘油-3-磷酸胁迫响应分析

甘油-3-磷酸作为渗透压调节物红藻糖苷的合成前体物,参与藻类抗逆应答过程。为了解坛紫菜的抗逆机制,通过超高效液相色谱-质谱联用技术(UPLC-MS)建立甘油-3-磷酸的定量分析方法,分析非生物(温度、盐度和干出)胁迫下的甘油-3-磷酸响应规律。结果表明,温度胁迫1 h后,甘油-3-磷酸的含量快速变化,当温度高于23℃时,甘油-3-磷酸含量与胁迫温度成正比,而在12℃低温下,甘油-3-磷酸的含量反而下降;盐度胁迫促使甘油-3-磷酸的含量快速上升,且高盐胁迫下的变化显著高于低盐环境;而短时间1 h干出胁迫后的甘油-3-磷酸含量略有上升(1.19倍,与对照组相比),但随着干出时间继续延长,甘油-3-磷酸含量总体呈现下降趋势。温度、盐度和干出胁迫后的坛紫菜进行恢复培养后,甘油-3-磷酸含量均趋于对照组水平。综上可知,甘油-3-磷酸可快速响应环境胁迫,这为坛紫菜红藻糖苷抗逆机制的多层次研究奠定了基础。     

盐胁迫对樱桃番茄风味品质的影响

为探究盐分胁迫对樱桃番茄(Lycopersicon esculentum Mill. var. cerasiforme Alef)风味的影响,本研究以樱桃5号为试验材料,探究了不同含盐量[T1:0.05 g·kg^-1(CK)、T2:1.5 g·kg^-1、T3:3 g·kg^-1、T4:4.5 g·kg^-1、T5:6 g·kg^-1]土壤条件下果实糖、酸、氨基酸、芳香类物质含量的变化。结果表明,各处理果实中果糖和葡萄糖含量较高,占糖类物质总量的94.88%~95.97%;盐胁迫能促进果实中糖类物质的积累,其中果糖在T5含量最高,较对照增加了18.34%,葡萄糖在T3含量最高,较对照显著增加了29.06%。果实中有机酸以柠檬酸和苹果酸为主,占总量的88.30%~91.60%,随着盐分的增加有机酸含量呈先升高后降低的趋势,柠檬酸和苹果酸含量均在T3最高,分别较对照显著增加了61.40%和129.90%,且有机酸总含量是对照的1.71倍。盐胁迫对樱桃番茄的氨基酸含量也有一定影响,盐胁迫处理果实中谷氨酸和天冬氨酸含量较高;除蛋氨酸外,各氨基酸含量均以T3最高。各处理果实中共检出47种芳香物质,其中醛类12种、酮类5种、醇类14种、酯类3种;盐胁迫处理番茄果实中芳香物质的种类较多,且相对含量高,其中2-已烯醛、香叶基丙酮、2-异丁基噻唑含量与对照有明显差异,是盐胁迫下影响番茄风味的重要芳香物质。本研究结果为盐胁迫提升樱桃番茄风味品质提供了数据支撑。     

复硝酚钠对低温下黄瓜种子萌发和幼苗耐寒性的影响

为缓解低温胁迫对黄瓜(Cucumis sativus L.)幼苗的伤害,以黄瓜中农106为试验材料,研究不同浓度复硝酚钠(CSN)浸种对低温胁迫下黄瓜种子萌发及萌发后生长的影响,以及CSN灌根处理对黄瓜幼苗壮苗效果及幼苗耐寒性的影响。结果表明,适宜浓度的CSN浸种能显著提高低温胁迫下黄瓜种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、侧根数和鲜重,以50 mg·L^-1浓度效果最佳。在黄瓜育苗过程中,100 mg·L^-1的CSN灌根处理能显著提高穴盘苗质量和壮苗指数,低温胁迫下CSN通过促进矿质元素吸收,提高幼苗叶绿素含量、净光合速率、根系活力、可溶性蛋白含量和抗氧化酶活性,提高生长素(IAA)和油菜素内酯(BR)含量,降低活性氧和丙二醛(MDA)含量以提高幼苗的耐寒性。本研究为培育黄瓜壮苗和提高黄瓜幼苗耐寒性提供了新方法,也为复硝酚钠在设施蔬菜上的应用提供了技术支持。     

氮锌配施对不同玉米品种灌浆期生理特性和籽粒氮锌含量的影响

提高粮食作物中可食部分的锌生物有效性是解决人体缺锌的重要措施。为研究氮锌肥料施用对玉米籽粒锌营养的影响,本研究以郑单958和谷神玉66为试验材料,在大田条件下研究3个氮水平(90、180 和225 kg N·hm^-2)和2个喷锌处理(0和4.5 kg·hm^-2 ZnSO₄·7H₂O)下玉米籽粒产量和氮锌含量以及灌浆期叶片生理特性的变化。结果表明,吐丝后,与施氮量90 kg·hm^-2处理相比,施氮量180和225 kg·hm^-2处理提高了吐丝后穗位叶SPAD值及硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、碳酸酐酶(CA)、超氧化物歧化酶(SOD)活性和灌浆后期PSⅡ综合性能指数(PI),降低了丙二醛(MDA)含量。施锌能提高吐丝后穗位叶CA、SOD、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性和灌浆后期SPAD值和PI,降低MDA含量。2个品种相比,谷神玉66灌浆后期穗位叶SPAD值、叶片初始荧光(F_o)和最大荧光(F_m)较高,而灌浆前期穗位叶PI和吐丝后NR、CA、SOD以及POD活性则以郑单958较高。施氮量为90 kg·hm^-2时,玉米籽粒产量平均为8.55 t·hm^-2,随着施氮量增加,玉米籽粒产量显著提高。籽粒中氮含量以施氮量180 kg·hm^-2时最高,为14.85 g·kg^-1。施氮量90和180 kg·hm^-2时,籽粒锌含量平均为27.2 mg·kg^-1,显著高于施氮量225 kg·hm^-2处理。与不施锌相比,喷锌后玉米籽粒产量未有显著变化,籽粒中氮、锌含量分别增加了11.7%和18.0%。郑单958籽粒产量较谷神玉66提高了3.8%,籽粒氮锌含量则分别减少了11.9%和5.3%。综合来看,施氮量为180 kg N·hm^-2时,与喷施ZnSO₄·7H₂O 4.5 kg·hm^-2 配合施用能够增强玉米灌浆期叶片SPAD和荧光特性,提高氮锌代谢关键酶活性,增强氧自由基清除系统酶活性,减弱膜脂过氧化作用的伤害,促进籽粒中氮、锌的吸收和累积。本研究结果可为玉米生产中优化锌生物强化措施提供理论依据。     

基于基因表达式编程的作物水分生产函数构建

作物水分生产函数的确定是农业水资源优化配置的关键。该研究采用农业水文生态系统模型（Agro-Hydrological & Chemical and Crop systems simulator, AHC）与基因表达式编程（Gene Expression Programming, GEP）相结合的方法构建作物水分生产函数。以河套灌区3种主要作物（葵花、玉米、小麦）为研究对象,采用AHC模型模拟作物产量等,构建基于GEP算法的作物水分生产函数,探讨考虑盐分胁迫的作物水分生产函数构建的思路与方法。结果表明：1）作物模拟产量与地下水埋深、地下水矿化度和灌水量等因素有关。2）构建作物水分生产函数的最优输入因子组合为地下水埋深、灌溉量、蒸散发、地下水矿化度、土壤根层盐分对作物胁迫因子、土壤根层含水率。3）应用作物水分生产函数估算不同灌溉定额条件下作物产量（预测产量）,并与AHC模型计算的产量（模拟产量）进行比较,玉米、葵花、小麦预测产量与模拟产量具有很好一致性,其决定系数分别是0.96、0.93、0.96,平均相对误差均小于5%,满足计算精度要求。因此,该研究所构建的作物水分生产函数可以较准确地估算盐分胁迫下作物产量,为农业节水与灌溉水高效利用提供科学参考。