蕾期低温胁迫对棉花叶绿素荧光特性的影响

【目的】 分析棉花蕾期不同低温胁迫对不同棉花品种的叶绿素荧光特性的影响,研究棉花蕾期的抗冷响应规律,筛选棉花蕾期耐冷性相关的指标,为耐冷资源鉴定、耐冷棉花品种选育提供依据。【方法】 于棉花蕾期设置3个低温梯度：T₁（20℃/15℃,昼/夜）、T₂（15℃/10℃）、T₃（10℃/5℃）和对CK（28℃/20℃）处理。【结果】 蕾期棉花在低温胁迫条件叶绿素荧光参数Fv、Fm 、Fv/F₀、qP、SPAD下降,NPQ、F₀上升。而Fv/Fm在20℃/15℃以上低温和15℃/10℃低温初期升高;10℃/5℃以下低温和15℃/10℃低温后期下降。【结论】 可根据蕾期棉花的Fm、F₀等荧光参数来判断其受到的低温胁迫程度。     

低O2/高CO2气调结合1-MCP对‘玉露香’梨贮藏品质的影响

目的 明确低O₂/高CO₂对玉露香梨贮藏期保绿效果及品质维持的效果,为生产上延长‘玉露香’梨贮藏寿命提供理论依据与技术支撑。方法 分别将商业成熟的‘玉露香’梨进行1.0 μL·L^-1 1-甲基环丙烯（1-methylcyclopropene,1-MCP）处理,1% O₂、3% CO₂气调（controlled atmosphere,CA）贮藏以及1.0 μL·L^-1 1-MCP结合1% O₂、3% CO₂气调贮藏,以普通冷藏为对照,分别于贮藏210和240 d及货架7 d时,测定果皮颜色、叶绿素含量、果实硬度、可溶性固形物、可滴定酸、抗坏血酸等果实外观和内在品质指标,采用气相色谱法检测果实乙醇、乙醛含量以及乙烯释放量和呼吸强度,调查并计算果柄、果心褐变指数。结果 与普通冷藏相比,1-MCP、CA以及CA+1-MCP均可使‘玉露香’梨果实外观保持较好的绿色,有效减轻果面油腻化程度,在冷藏240 d及240+7 d货架时,CA+1-MCP对果皮绿色维持及油腻化控制效果更明显。1-MCP和CA均可抑制果实硬度、可溶性固形物和可滴定酸的下降,CA可抑制果心和果柄褐变,但CA降低了果实抗坏血酸含量,CA+1-MCP减缓了CA对果实抗坏血酸的破坏作用。CA+1-MCP对乙醇和乙醛的抑制作用在贮藏240 d时效果更明显,且20 mg·L^-1的乙醇含量在‘玉露香’梨耐受阈值以下。CA+1-MCP和1-MCP对果实乙烯释放量具有较好的抑制效果;240 d时,CA+1-MCP和CA对果实呼吸强度的抑制效果好于1-MCP。结论 ‘玉露香’梨较耐低O₂和高CO₂,CA+1-MCP对‘玉露香’梨的保鲜效果体现在210 d以后。因此,冷藏期在210 d以内,采用1.0 μL·L^-1的1-MCP处理;而冷藏期210 d以上,则需1% O₂、3% CO₂的低O₂/高CO₂的CA结合1.0 μL·L^-1的1-MCP处理,可保持果实较好的外观和内在品质。     

降尘对阿克苏地区主栽果树叶片光合特性及叶绿素荧光特性的影响

为探讨长期叶面降尘对阿克苏地区主栽果树叶片光合性能的影响,于6—8月以苹果(Malus pumila)、核桃(Juglans regia)、枣(Ziziphus jujube)3种果树为试验材料,分别选择自然状态下接受降尘影响的样树5株为降尘处理,以每7 d用清水冲洗一次叶片的样树5株为对照处理,对比分析叶片滞尘量、光合参数、荧光参数和叶绿素含量的变化。结果表明:3种果树叶片滞尘能力为苹果>枣>核桃。3种果树降尘处理植株的叶片叶绿素含量(Chl)、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r)均显著(P<0.05)低于对照植株,胞间CO₂ 浓度(C_i)则显著(P<0.05)高于对照植株,并且降尘处理时间越久,对果树叶片叶绿素含量及光合参数的影响越大。此外,3种果树降尘处理植株最大光化学效率(F_v/F_m)、光化学淬灭系数(qP)显著低于对照植株,最小荧光(F_o)、非光化学淬灭系数(NPQ)显著(P<0.05)高于对照植株。3种果树滞尘量与叶片P_n、Chl、F_v/F_m之间呈显著(P<0.05)负相关或极显著(P<0.01)负相关。研究结果表明:降尘处理下限制3种果树叶片净光合速率的主要因素是非气孔因素。降尘使果树叶片PSⅡ反应中心产生一定程度的伤害或可逆性失活,降低了果树叶片的原初光能转换效率,从而影响光合作用的正常进行。研究结果可为阿克苏地区主栽果树的栽培管理提供一定的科学理论依据。     

药用植物厚朴 TRAP 标记的开发和利用

【目的】探明种植密度对积雪草光合特性、产量和品质的影响,为积雪草的高产优质人工栽培 提供理论依据。【方法】采用单因素完全随机区组试验设计的方法,设置 3 万、6 万、12 万、16 万、25 万株 / hm2 5 个不同种植密度,利用便携式光合测定系统 Li-6400 测定积雪草叶片的光合参数,通过 HPLC 测定药材中 积雪草苷与羟基积雪草苷的质量分数。【结果】种植密度对积雪草的分枝数、单株干质量、茎粗、叶片厚度、 叶柄长、叶长与、叶宽等形态指标均无显著影响。随着种植密度的增加,积雪草叶片的叶绿素含量、净光合速 率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间 CO2 浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）均呈先升高后降低的变化趋势;Pn 在密度 12 万株 /hm2 时最高,为 15.24 μmol CO2 /（m2 ·s）,但与 6 万株 /hm2 密度无显著差异;在 6 万株 /hm2 密度下, 叶绿素 a、叶绿素 b、叶绿素总量、Gs、Ci、Tr 均达到最大值,均显著高于其他密度。积雪草的鲜质量、干质 量、折干率均随着种植密度的增加呈先升高后降低的变化趋势,以 6 万株 /hm2 最高,分别为 21.44 t/hm2 、4.20 t/ hm2 、19.60%,均显著高于其他密度处理。不同种植密度的积雪草苷与羟基积雪草苷总质量分数为 1.95%~2.73%, 均远超过《中国药典》2020 年版的规定（0.8%）;随着种植密度的增加,积雪草苷与羟基积雪草苷的质量分数 均呈先缓慢上升再下降的变化趋势,以 6 万株 /hm2 的积雪草苷与羟基积雪草苷质量分数总和最高、达 2.73%。 相关性分析结果显示,Tr 与药材鲜质量之间呈显著正相关,而药材干质量则与 Tr、Gs 等光合参数以及叶绿素总 量均呈显著正相关。【结论】积雪草大棚栽培最适宜的种植密度为 6 万株 /hm2 ,合理密植能有效增强积雪草的 光合特性和光合效率,进而提高药材产量与品质。     

利用高密度 Bin 图谱定位水稻叶绿素含量 QTL

【目的】探索水稻叶绿素含量及其对氮肥响应的遗传机理,为氮高效、高光效的水稻品种培育提供新的标记区段。【方法】以珍汕 97× 明恢 63 重组自交系 RIL（F11）113 个家系为 QTL 分析的试验材料,在大田栽培条件下,以施氮量为主区、家系为裂区,设计低氮处理（不施氮肥）和正常氮处理（纯氮130、135 kg/hm2）,分别于水稻移栽后 30 d 测定 1.5 叶的 SPAD 值,于抽穗期测定剑叶的 SPAD 值。利用包含1 619 个 Bin 标记的高密度遗传图谱,使用 IciMapping V3.4 软件和完备区间作图法,定位控制水稻叶片叶绿素含量的 QTL。【结果】在两年、两个氮处理和两个发育时期共检测到 15 个调控叶片叶绿素含量的 QTL,分别分布在第 1、2、3、6、7、10、11 号染色体上。单一 QTL 贡献率为 1.21%~40.74%。通过物理位置比较,发现其中 6个 QTL 已经被克隆或与前人定位到的叶绿素含量相关位点在同一区间。其中,在第 6 染色体的 8.45~9.12 Mb 处定位到 1 个调控抽穗期剑叶叶绿素的位点,命名为 qHDCHL6-1,该位点在两年和两个氮处理下均被检测到,贡献率为 1.55%~28.01%。结合功能注释,共筛选到 4 个与叶绿素代谢密切相关的基因,分别为 LOC_Os06g15370（OsNPF3.1）、LOC_Os06g15420（OsAS2）、LOC_Os06g15620（GAST）和 LOC_Os06g15590,其中前 3 个基因已被鉴定克隆。【结论】共检测到 15 个控制水稻移栽后 30 d 和抽穗期叶片叶绿素含量的 QTL,鉴定了 1 个稳定表达的 QTL 位点 qHDCHL6-1,在该区间筛选到 4 个候选基因。     

浒苔多糖及多糖铁对水稻育苗生长的影响

通过水稻育苗实验,对比分析了浒苔多糖（EP）和多糖铁（EPI）对水稻育苗生长的影响。研究发现,浒苔多糖和多糖铁对水稻具有显著的促生长作用。水稻的氮含量、叶绿素及可溶性糖含量,相对于空白组,浒苔多糖处理组分别提高了42.2%、45.9%、2.7%,多糖铁组相对提高了48.2%、52.8%、4.3%,而多糖铁相对于多糖组提高了4.2%、4.7%、1.6%。另一方面,浒苔多糖和多糖铁显著提高了水稻的生长势,相对于空白组,多糖及多糖铁处理组的水稻的根长、株高、干重等指标显著增加,浒苔多糖处理组分别提高了9.2%、25.4%、27.0%,多糖铁组相对提高了48.0%、49.6%、39.8%,而多糖铁相对于多糖组分别提高了35.5%、19.3%、10.0%。因此,浒苔多糖和多糖铁可促进水稻体内氮元素的积累,促进叶绿素的合成,提高光合作用,增加可溶性糖的含量,从而提高水稻的生长势,表现在根长、株高和株重等指标显著增加,其中多糖铁对水稻的促生长作用更为显著,可为浒苔在农业中的高值化开发提供研究方向。     

低温胁迫对不同种源蒙古莸叶绿素荧光特性的影响

以4个种源(BLG、XS、LJD、JB)的蒙古莸种子培育出的实生苗为试材,对其进行不同温度的处理(3、7、11、15℃),探究不同低温胁迫条件下各种源蒙古莸在不同光强度下叶绿素荧光参数变化规律,旨在阐明其对光照环境条件变化的适应。结果表明:低温胁迫导致其PSⅡ反应中心功能下降,更易失活,对光合器官造成伤害;蒙古莸主要通过降低电子传递速率(ETR)并降低实际光化学效率(Yield)的方式降低光能捕捉效率,减少过剩光能的积累,并以此减弱光抑制带来的伤害;低温胁迫后对光破坏防御能力最差的是LJD种源。     

黄绿叶突变体冀麦5265yg的光合生理特性分析

【目的】叶色突变体是研究叶绿素合成、叶绿体发育和光合作用的理想材料,探索小麦黄绿叶突变体的光合生理特性,旨在阐明其光合作用调控机理,为小麦黄绿叶突变体的进一步利用奠定基础。【方法】以野生型冀麦5265和突变体冀麦5265yg为试验材料,对叶色表型进行观察,采用分光光度计和试剂盒法测定色素含量和酶活性,并利用Li-6400便携式光合仪和PAM100叶绿素荧光仪进行光合气体交换参数和叶绿素荧光参数测定。【结果】表型观察和色素含量结果表明,突变体苗期叶片表现为黄绿色,抽穗后叶片逐渐转变为淡绿色。遮阴处理可以使叶片颜色部分复绿,但比野生型略浅,属于光诱导转绿型突变体。突变体叶绿素a和叶绿素b含量显著低于野生型,叶绿素a/b的比值升高,为典型的叶绿素缺乏型突变体;光响应曲线和CO₂响应曲线显示,突变体的表观量子效率（AQY）、光饱和点（LSP）、最大净光合速率（P_n-max）、光补偿点（LCP）、暗呼吸速率（Rd）、羧化效率（CE）和饱和CO₂浓度（I_-sat）显著高于野生型,说明突变体叶片的光合机构稳定,强光下光合速率更高;光合气体交换参数和叶绿素荧光动力学参数表明,突变体的净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）、光化学量子效率（F_v/F_m）、实际光化学效率（ΦPSII）和光化学淬灭系数（qP）显著高于野生型,说明其具有较强的光能转化和CO₂固定能力;突变体的超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性均高于野生型,丙二醛（MDA）含量下降,可溶性糖和可溶性蛋白含量升高,说明抗氧化酶系统通过清除氧自由基降低了氧化损伤,突变体叶片细胞膜损害减轻,抗逆性增强;突变体的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）活性显著低于野生型,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）活性显著高于野生型,推测C₄ 途径光合酶PEPC活性的升高可能是突变体具有较高净光合速率的原因之一。花后遮阴以及外源喷施抗坏血酸AsA和二硫苏糖醇DTT处理表明,突变体对光强变化更敏感、叶片内AsA含量及叶黄素循环效率更高。【结论】黄绿叶突变体冀麦5265yg叶片气孔导度明显改善、热耗散降低、C₄途径光合酶活性升高,是其光合速率提高的主要原因。该结果为小麦叶色突变体高光合特性的分子调控机制研究奠定基础。     

Improvement in winter wheat productivity through regulating PSII photochemistry,photosynthesis and chlorophyll fluorescence under deficit irrigation conditions

Deficit irrigation is critical to global food production, particularly in arid and semi-arid regions with low precipitation. Given water shortage has threatened agricultural sustainability under the dry-land farming system in China, there is an urgent need to develop effective water-saving technologies. We carried out a field study under two cultivation techniques: (1) the ridge and furrow cultivation model (R); and (2) the conventional flat farming model (F), and three simulated precipitation levels (1, 275 mm; 2, 200 mm; 3, 125 mm) with two deficit irrigation levels (150 and 75 mm). We demonstrated that under the ridge furrow (R) model, rainfall harvesting planting under 150 mm deficit irrigation combined with 200 mm simulated precipitation can considerably increase net photosynthesis rate (P_n), quantum yield of PSII (ΦPSII), electron transport rate (ETR), performance index of photosynthetic PSII (F_v/F_m′), and transformation energy potential of PSII (F_v/F_o). In addition, during the jointing, anthesis and grain-filling stages, the grain and biomass yield in the R model are 18.9 and 11.1% higher than those in the flat cultivation model, respectively, primarily due to improved soil water contents. The winter wheat fluorescence parameters were significantly positively associated with the photosynthesis, biomass and wheat production. The result suggests that the R cultivation model with irrigation of 150 mm and simulated precipitation of 200 mm is an effective planting method for enhancing P_n, biomass, wheat production, and chlorophyll fluorescence parameters in dry-land farming areas.     

Predictive models of drought tolerance indices based on physiological,morphological and biochemical markers for the selection of cotton (Gossypium hirsutum L.) varieties

The use of tolerant crop varieties is a strategy that mitigates the water deficit effect in a sustainable way. The generation of these varieties is more efficient when variables associated with this tolerance have been identified, since they can facilitate the breeding processes. This study aimed to establish the relationships between water deficit tolerance of four cotton varieties (Nevada-123, Oasis-129, Guatapuri, and Festivalle) and morphological variables (monopodial branches, boll weight, root/shoot ratio, and leaf and root dry matter), physiological variables (relative water content, net photosynthesis, stomatal conductance, electron transport rate, photochemical quenching, photochemical efficiency of PSII, chlorophyll a/b ratio (Chl a/b), C¹²/C¹³ isotope ratio, and electrolyte leakage), and biochemical variables (contents of sugars, proline, carotenoids, and malondialdehyde). Furthermore, calibrated predictive models of the drought tolerance indices were developed based on the key variables identified. For this purpose, a pot experiment was established where plants were subjected to a moderate or severe water deficit during the blooming stage for 12 days. The stress tolerance index (STI) and mean productivity (MP) were calculated. For the evaluated variables, the differences between well-watered and water deficit plants (Δ) were calculated and ANOVA, partial least squares, Pearson's correlation, and multiple linear regression analyzes were performed. A model was generated that explained 95% of the STI and was composed of Δmalondialdehyde, Δproline, and Δboll weight. For MP, the model was comprised of Δstomatal conductance, Δroot/shoot ratio, and ΔChl a/b, and explained 89% of the MP. The analysis of the assessed variables allowed the identification of key variables and the development of calibrated predictive models that can be used in screening to obtain cotton varieties with different levels of water deficit tolerance.