不同生态型化感冬小麦抽穗期的荧光动力学特性

以不同年代育成、具有一定化感作用的4 种生态型冬小麦品种为材料, 在对其农艺性状进行分析的基础上, 用荧光淬灭技术研究了4 种生态型冬小麦抽穗期的荧光动力学特性, 并以马铃薯为受体探讨了不同生态型小麦的化感潜力。结果表明: 随育成年代推移, 从“碧玛1 号”、“宁冬1 号”、“丰产3 号”到“小偃22号”, 除“宁冬1 号”外, 各品种单株小穗数、穗粒数、千粒重和产量增大, 植株化感潜力增强, Fm'分别为0.19、0.17、0.21、0.22, F 分别为0.12、0.10、0.13、0.14, 因此可推测“碧玛1 号”、“丰产3 号”和“小偃22 号”化感潜力增强的内在生理机制之一是Fm' 和F 逐渐递增, 光合器官PSⅡ对光能的吸收、转化增强, 能耗降低;而“宁冬1 号”表现出的特殊变化可能与其地域适应性较差及生态特性有关。研究发现4 种生态型小麦抽穗期农学性状如株高、穗长、旗叶面积、小穗、穗粒数、千粒重和产量, 荧光动力学参数如Fm'、F、Y(NO)、qP、qL 与化感潜力显著相关, 可作为冬小麦抽穗期化感潜力评价的参考指标。研究初步得出小麦的化感潜力由形态建成和内部生理生化基础所决定, 这可为作物化感潜力调控和化感遗传育种提供理论参考。     

丙基双氢茉莉酮酸酯对不同基因型小麦生长及抗逆性的影响

在人工盆栽条件下,对4个不同基因型小麦进行播种前种子PDJ(10-5M)浸种处理和返青期不同水分处理(75%and45%),调查了拔节期不同小麦基因型生长反应,结果表明,土壤水分和PDJ对小麦生理影响因品系和测试指标不同而有显著差异。水分胁迫可显著降低四种小麦植株表现型性状和生物量,从而抑制植物生长,而进行PDJ处理后可以增强植物的抗逆性,减弱水分胁迫的抑制效应。正常水分情况下PDJ可以促进根系生长,而地上部生长对PDJ不敏感。     

不同基因型小麦麦茬对杂草的化感抑制作用

采用改进的田间抑制圈生物测定方法,分析了10种不同基因型小麦材料麦茬对杂草生长的影响.结果表明,不同基因型之间以及同一基因型的不同材料之间对杂草的影响均呈现显著差异,说明化感作用基因在稳定遗传的同时存在一定的变异.以现代品种"丰产3号"麦茬地杂草的生物量为对照,其他小麦品种麦茬对杂草均有一定的抑制作用;对10个小麦品种麦茬地杂草的生物量与残茬滞留时间(天)逐步回归分析发现,杂草生长与时间存在明显的正相关关系,其中小麦残茬抑制杂草生长的化感作用有效天数为3～29天,而后杂草生物量逐渐增大,最后达到稳定;染色体组型为AA、AABB及AABBDD的麦茬化感抑制作用均随残留时间的变化而逐渐减弱,抑制杂草的平均有效期分别为21、24和25天,说明小麦在从二倍体到四倍体到六倍体的染色体组变异与倍体变化的长期进化过程中,小麦的遗传可塑性可能有助于化感作用的增强.     

不同基因型小麦成熟期地上部的化感作用研究

采用种子发芽的生物测试方法研究了7份不同基因型的小麦材料在成熟期地上部的化感作用。结果表明,不同基因型的小麦材料在成熟期地上部的化感作用差异显著,其水提取液明显抑制受体幼苗胚根的生长,而对胚芽伸长的影响不明显,成熟期不同基因型的小麦材料地上部的抑制作用与水提取液的浓度呈明显的正相关性。分析不同基因型的小麦染色体组型发现,当染色体组型由AA→AABB→AABBDD的进化过程中,化感抑制作用有逐渐增强的趋势,其中茎叶水提取液抑制作用表现为AABBDD>AA>AABB,而颖壳水提取液抑制作用表现为AABB>AABBDD>AA。大多数小麦材料茎叶部与颖壳的化感作用比值均大于1。当染色体组由2n→4n→6n变化时,不同基因型小麦茎叶与颖壳对小麦幼苗总根长的化感作用比值逐渐升高,对最大根长的化感比值先降低后逐渐升高,对苗长的影响为先逐渐升高而后降低。     

渭北旱塬苜蓿和沙打旺生产力对种间竞争的响应

大田条件下采用生态替代试验对沙打旺(Astragalus adsurgens Pall.)和紫花苜蓿(Medicago sativa L.)单播及混播的当年草地进行地上生物量动态及种间竞争的研究。结果表明:单混播苜蓿地上生物量与其绝对生长速率显著大于沙打旺,并且随播种密度升高而增大,3种密度下苜蓿单混播生产力均在2005年6月最高,其中两牧草地上生物量的累积与返青天数均呈显著正相关。不同密度处理下两牧草表现为阶段性的资源共享和资源竞争关系,随密度增大,资源共享程度降低,而资源竞争反之。但中高密度下整个生育期内苜蓿的相对竞争力均高于沙打旺,低密度在返青后开始出现种间竞争关系,随生育期变化竞争增强。混播当年苜蓿竞争力始终大于沙打旺,其中密度效应为两者种间关系调节的重要影响因素。混播中苜蓿生物量与苜蓿对沙打旺的竞争优势为性状互利关系。因此,植物生产力对物种种间关系的积极响应可能为旱生环境中植物生活史对策的重要特征。     

黄土高原旱作小麦化感表达在根际土中的时空异质性研究

采用盆栽试验基于统计学方法,对4种不同品种小麦在4个连续生长期根系表层土壤（0—20cm）化感潜势时空异质性进行了研究。结果表明：不同品种小麦之间根系土壤化感潜势差异极显著（P=0．01）,随生育期变化。化感潜力的变异与品种有关,一般15cm为普通小麦耕层土壤化感潜力的转折位点。变异函数分析显示,4种小麦根系土壤化感潜势变化是独立、随机、异质性的。“碧玛1号”、“丰产3号”、“宁冬1号”、“小偃22号”变异函数理论模型分别为线形模型、球型模型、指数模型和高斯模型。其中“小偃22号”的化感背景值和化感潜力空间结构比随生育期增大,导致0～20cm表层土壤化感表达具有高度的空间异质性。4种普通小麦的化感表达均存在时空异质性,其中“宁冬1号”的表层土壤化感表达具有很好的分形特征,其空间分布格局的变异存在尺度依赖。“宁冬1号”化感潜势在表层土壤的空间分布趋于离散表达,化感潜力的有效纵向半径和有效延深半径分别为5cm和14cm。这种时空变异格局可能与根系发育特征、根系翻转运动及土壤环境有关,化感实施过程可能为熵增过程。根系表层土壤化感潜势时空异质性的研究可为监测化感作用实施,定位有效化感物质和合理利用土壤化感潜势提供理论依据,为根系分泌的化感物质可能存在迁移转化的机制奠定基础。     

干旱胁迫与外源激素PDJ对不同基因型小麦化感潜力的诱导调控

盆载条件下对4个不同基因型小麦品种于播种前以外源激素PDJ(10 mg·L-1)浸种处理和返青期始干旱胁迫,测定其光合特性、水分利用和化感抗草差异.结果表明:水分胁迫(田间持水量的45%)和PDJ处理均能增强几种供试小麦的化感抗草诱导效应,两者均通过降低杂草生物量从而抑制杂草生长.水分胁迫和PDJ处理均能增强"兰考95-25"、"小偃6号"拔节期的叶片光合速率,降低气孔限制值和提高水分利用率;"豫麦66"PDJ处理下可增强光合作用而降低水分利用率,但干旱胁迫下则相反;"兰考217"经PDJ处理光合速率和水分利用率均降低.典范对应分析发现供试小麦受到干旱胁迫和外源激素PDJ处理后会引起植物形态和光合生理的变化,从而影响其化感抗草特性.小麦整体化感潜势与以杂草生物量(杂草鲜重/盆)表示的抗草指标显著相关,而小麦的整体抗草特性主要与其水分利用率、光合速率和蒸腾速率显著正相关,与植物地上生物量、株高、节间距离和气孔导度显著负相关.     

不同营养水体对喜旱莲子草化感抗藻的影响

基于植物化感原理,通过水培实验,模拟在蒸馏水、标准培养液(BG11营养液)和巢湖湖水(富营养化水体)3种不同营养状态的水体下,研究外来入侵植物喜旱莲子草不同培养时期的活体植株和不同腐解时期的残体植株对铜绿微囊藻生长的影响,同时还测定了喜旱莲子草活体植株种植水和残体植株腐解液的pH值和氧化还原电位的变化。结果表明,1)在不同水体营养状态下,喜旱莲子草具有抗藻的潜势,活体植株和残体植株在不同时期均显著抑制迟滞期的铜绿微囊藻(P＜0.01),且残体植株抑制作用更强;不同营养水体中喜旱莲子草化感抗藻潜力差异显著(P＜0.05),其中活体植株对铜绿微囊藻的抑制效应为:蒸馏水＞富营养化湖水＞标准BG11营养液,残体植株为:富营养化湖水＞标准BG11营养液＞蒸馏水。2)两类材料均显示相似的化感抗藻动态,抑制作用先逐渐增强,5 d内达到对铜绿微囊藻较高抑制率(活体植株最高抑制率为70.7%;残体植株为91.7%),随后抑制率逐渐趋于稳定。3)喜旱莲子草活体种植水与残体植株腐解液理化性质显著不同(P＜0.05),pH值和氧化还原电变化与溶液、时间、材料等因素有关。