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。     

外源钙缓解花生亚低磷光合障碍的机制

  【Objectives】  The phosphorus (P) deficiency is one of the main factors limiting photosynthetic carbon fixation and high-quality yield in peanut production. Calcium can enhance peanut growth and yield in low to medium yielding farmlands. Therefore, we explored the effects of exogenous calcium on alleviating P deficiency-induced photosynthetic inhibition in peanuts.  【Methods】  Peanut cultivar ‘Liaoning Baisha’ was used in a pot experiment conducted in an artificial climate chamber. The P deficiency treatment was imposed by adjusting the P concentration in Hoagland nutrition solution to 0.5 mmol/L (–P) from the normal level of 1 P mmol/L. The treatments were normal P + spraying ddH₂O (CK), –P + spraying ddH₂O, –P + spraying CaCl₂, and –P + spraying trifluoperazine (TFP, a calmodulin inhibitor). We measured the photosynthetic functions, plant growth and thylakoid membrane integrity at 9 and 10 days after treatment imposition in peanuts.   【Results】  Compared with CK, P deficiency reduced the dry matter weight, total leaf area, relative chlorophyll concentration and limited the growth and development of peanuts. The P deficiency reduced the net photosynthetic rate, transpiration rate, and stomatal conductance of peanut leaves. It also reduced the efficiency of PSⅠ and PSⅡ of peanuts by 18% and 5.4%, respectively. Compared with –P treatment, exogenous Ca2+ enhanced the dry matter weight and total leaf area of peanuts under P deficiency by 26.7% and 31.9%, respectively. Exogenous Ca2+ alleviated P deficiency inhibition based on photosynthetic level and enhanced the net photosynthetic rate and the stomatal conductance of peanut leaves under P deficiency. Compared with –P treatment, exogenous Ca2+ enhanced the efficiency of PSⅠ and PSⅡ, alleviating the photoinhibition in peanut leaves under P deficiency. Exogenous Ca2+ enhanced the size of the PQ pool, the rate of cyclic electron flow, and the activity of ATP synthase. However, it reduced the ?pH of thylakoid in peanut leaves under P deficiency. TFP increased the thylakoid membrane damage, reduced cyclic electron flow rate, and ATP synthase activity in P deficiency stressed peanuts compared with –P treatment.  【Conclusions】  P deficiency limited the growth and development of peanuts, reduced the activity of ATP synthase of thylakoid, Y(Ⅰ), Y(Ⅱ), and caused peanut photoinhibition. Exogenous Ca2+ alleviated inhibition of the dry matter weight, total leaf area, and relative chlorophyll concentration of peanuts. Exogenous Ca2+ ralleviated the Y(Ⅰ) and Y(Ⅱ) inhibition. The peanut CaM (Ca2+-modulin) acceptor for exogenous calcium (Ca2+) played an important role in the nutritional signalling of Ca2+, alleviating photosynthetic inhibition under P deficiency.     

两个品种玉米根际土壤微生物和酶活性对水分胁迫的响应

利用双因素随机试验研究在玉米3个生育期(大喇叭口期、灌浆期和成熟期)水分胁迫对2个品种玉米根际土中微生物的丰度、多样性、群落结构及酶活性(蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶和脱氢酶)的影响。试验设4个处理,即在水分胁迫和正常供水下分别种植2个玉米品种(“郑单958”和“农华101”)。结果表明:水分胁迫显著抑制了3个生育期根际土中革兰氏阴性细菌和丛枝菌根真菌的丰度以及成熟期的普通细菌和革兰氏阳性细菌丰度,并提高了微生物的均匀度,使群落结构发生明显改变。水分胁迫显著降低了灌浆期根际土中脱氢酶活性、成熟期的碱性磷酸酶和脱氢酶活性;显著提高了成熟期的蔗糖酶活性。灌浆期,“农华101”比“郑单958”根际土中丛枝菌根真菌丰度和脱氢酶活性高,但其微生物多样性和均匀度却较低。水分与品种的交互作用仅对灌浆期根际土中放线菌丰度、灌浆期和成熟期的丛枝菌根真菌丰度和3个生育期的微生物群落结构有显著影响。     

冻害胁迫下水处理对茶树抗寒生理指标的影响

为探究水处理对茶树冻害胁迫的效应,以中茶108为材料,在不同水处理条件下,采用人工气候室模拟冬季冻害的发生,测定茶树叶片中多项生理生化指标的变化规律。结果表明,茶树叶片中过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）的活性,脯氨酸、丙二醛、可溶性糖和可溶性蛋白的含量均受低温胁迫诱导,开始降温时,除丙二醛含量下降外,其余均呈上升趋势。“低温—冻害—低温”胁迫过程中,浇水处理的茶树叶片中POD和SOD活性,脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量均高于不浇水处理,丙二醛含量变化趋势则与之相反,不同处理间差异极显著;CAT活性无显著差异。浇水处理有利于茶树多个抗寒生理指标的改变。     

荃两优系列杂交稻品种耐热性与稻米品质的相关性研究

以优质水稻不育系荃211S为母本选育的13个荃两优系列杂交水稻品种为试验材料,利用智能温室进行高温胁迫处理,分析品种的耐热性和高温胁迫对稻米加工品质、外观品质和蒸煮食味品质的影响,以及品种耐热性与其主要品质性状的相关性。结果表明,荃两优系列杂交稻品种耐热性水平整体较强,其耐热系数与经过高温胁迫后品种的整精米率、碱消值呈极显著正相关,与胶稠度呈显著正相关,与垩白度呈极显著负相关;经过高温胁迫后,品种的整精米率、碱消值、胶稠度和直链淀粉含量普遍降低,垩白度普遍增加;耐热性强的水稻品种经过高温胁迫处理后,其整精米率、垩白度、直链淀粉含量、碱消值和胶稠度等主要米质指标的变幅小于高温相对敏感的品种。本研究为选育耐高温优质水稻品种奠定基础。     

苯肽胺酸对低温胁迫下玉米幼苗抗氧化系统和氮代谢的影响

以玉米品种郑单958为试材,设常温下喷施清水（CK）、常温下喷施苯肽胺酸（PA）、低温下喷施清水（LT）和低温下喷施苯肽胺酸（LT+PA）4个不同处理,低温处理7 d后将玉米幼苗移入常温环境下恢复3 d,测定各处理幼苗生长情况、细胞质膜透性、活性氧（ROS）、抗氧化酶活性和氮代谢相关指标。结果表明,低温胁迫下,幼苗叶片活性氧和丙二醛（MDA）含量显著增加,膜透性增大,胁迫前期会诱导酶促抗氧化防御系统活性增强,随胁迫时间延长,抗氧化酶活性均呈下降趋势;氮素吸收量逐步减少,氮代谢相关酶活性呈明显降低趋势,玉米幼苗生长受到严重抑制。叶面喷施苯肽胺酸可显著减少膜损伤来促进根系对NO₃^-的吸收和提高抗氧化酶活性,同时氮代谢关键酶活性的上升和GS/GOGAT代谢途径的正常运行在氮代谢中发挥积极作用。