褪黑素对盐胁迫下棉花种子抗氧化酶活性及萌发的影响

【目的】土壤盐渍化严重影响了棉花种子萌发,褪黑素(Melatonin, MT)对种子萌发具有重要的调控作用。本研究通过分析外源褪黑素对棉花种子萌发及其抗氧化酶活性等生理指标的影响,明确褪黑素对盐胁迫下棉花种子萌发的调控效应。【方法】以国欣棉9号为材料,于2018―2019年在河北省保定市河北农业大学温室进行试验。设置不同褪黑素浓度(0、10、20、50、100μmol·L~(-1))处理,研究了盐胁迫(150 mmol·L~(-1)NaCl)下棉花种子的发芽率、发芽势,种子萌发后的生物量和超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase, SOD)、过氧化物酶(Peroxidase, POD)、过氧化氢酶(Catalase, CAT)活性及丙二醛(Malondialdehyde, MDA)的含量变化。【结果】盐胁迫下棉花种子发芽率、发芽势、胚根长,种子萌发后的生物量均明显下降,SOD、POD、CAT活性显著降低,MDA含量明显增加。低浓度褪黑素(10、20μmol·L~(-1))处理提高了棉花种子发芽势和发芽率,促进了种子胚根伸长,增加了种子萌发后的生物量;高浓度(50、100μmol·L~(-1))褪黑素处理抑制了种子萌发,降低种子萌发后的生物量。低浓度褪黑素(10、20μmol·L~(-1))处理提高了棉花种子的SOD、POD、CAT活性,同时降低了MDA含量,减轻了盐胁迫对种子的过氧化伤害。【结论】低浓度褪黑素对盐胁迫下棉花种子萌发具有促进作用,提高了种子耐盐性,而高浓度褪黑素对棉花种子萌发具有抑制作用,其中20μmol·L~(-1)褪黑素为盐胁迫下调控棉花种子萌发的适宜浓度。     

棉花叶片衰老生理研究进展

随着转基因棉花的大面积推广,棉花早衰发生加重,已经成为制约棉花发展的重要因素,有关早衰的研究成为学者关注的焦点。综述了近年来国内外有关棉花叶片衰老生理的研究结果,主要包括衰老过程中各种生理生化指标的变化特征,以及防止棉花叶片衰老的各种调控措施。文中概述了一些常用的棉花叶片衰老生理生化指标,如叶绿素、蛋白质、丙二醛(MDA)、活性氧清除系统(SOD、POD、CAT)、激素(生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸、乙烯、多胺)等。大量研究表明在棉花叶片衰老过程中叶绿素、蛋白质含量急剧下降,而MDA含量快速上升,活性氧清除系统酶活性产生相应的变化,各内源激素的含量也具有各自变化特点。针对棉花早衰的生理过程,通过采用植物生长调节剂,氮、钾、钙3种肥料,以及水分、光照、温度、气体等环境因子的调节措施来预防叶片早衰以及对出现叶片早衰后的稳产措施。最后对棉花叶片早衰的研究方向进行了展望。     

干旱对棉花叶片碳水化合物代谢的影响

以3个不同铃重的棉花基因型为材料,研究了土壤干旱对棉叶碳水化合物代谢的影响.结果表明,干旱胁迫使主茎叶片与不同部位内围果枝叶片可溶性糖含量均有不同程度的增加,而淀粉的积累受到明显抑制.虽然干旱条件下不同基因型棉叶的可溶性糖与淀粉含量的变化趋势一致, 但小铃基因型开花 (7月5日)后的主茎叶可溶性糖含量较中、大铃基因型变化小,淀粉含量则低于大铃基因型.上部内围果枝叶淀粉含量在棉铃发育过程中波动明显大于中、下部果枝,而小铃品种相对稳定.研究结果加深了对干旱胁迫下棉叶碳水化合物时空变化特征的认识.     

初花期源库比变化对棉花下部"铃-叶系统"生理特征的影响

对棉花初花期进行去叶和去蕾处理,研究改变棉花源库比对早期"铃-叶"系统生理状态的影响.结果表明,源库比改变明显地影响着棉叶和棉铃中蛋白质、可溶性糖和淀粉的含量,但蛋白质、可溶性糖、淀粉的含量对源库比变化的反应程度不同.减库处理可以提高叶片中蛋白质、可溶性糖和淀粉的含量,促进子棉中碳水化合物的积累,提高单铃重,并促进后期果枝叶中叶绿素的合成,延长叶片功能期,但是不利于棉子中蛋白质的合成;减源处理促进前期果枝叶中叶绿素含量,但是使后期果枝叶中叶绿素含量快速下降,表现出早衰迹象;并且减源处理不利于叶片中蛋白质的合成.     

种子子指对棉株下部外围"铃-叶系统"生长及生理特征的影响

以转Bt基因抗虫棉33B为材料,播前根据种子的大小和饱满度状况设三个子指处理,观测了棉花下部果枝外围果节铃及其对位叶的生长和生理特征。结果显示,大粒饱满的种子处理显著提高了该部位开花当天铃对位叶叶面积,还明显地促进了源叶生理质量的改善,且成熟时单铃子棉的干物重得到明显增加。小粒饱满比大粒不饱满的种子更明显地影响了该部位“铃-叶系统”的生长和生理状况,显著降低了成熟时的单铃子棉干物重。     

NO对氮胁迫棉花幼苗根系形态的调控效应

以‘农大棉8号’为试验材料,在水培缺氮的情况下,利用一氧化氮(Nitric oxide,NO)的供体硝普钠(Sodi-um nitroprusside,SNP)处理棉花幼苗,研究了外源NO对氮素胁迫条件下棉花幼苗根系形态的调控效应。结果表明:外源NO能够增加氮素胁迫下棉花根长、根表面积、根体积、主根直径和根干重。低浓度的NO(SNP浓度50～100μmol/L)能显著提高根表面积9.39%、根体积10.78%、主根直径8.63%、根系干重39.2%;高浓度NO对氮素胁迫缓解效应较弱。因此,在本试验条件下,低浓度的NO(SNP浓度50～100μmol/L)表现对氮素胁迫下棉花根系生长具有良好促进效应,可能利于增强棉花的抗逆性。     

棉花根系生长分布及生理特性的研究进展

 棉花根系的生长、分布和生理活性对棉花整体生长发育起着十分重要的作用,但是观测上的不便给研究带来一定困难,导致相关规律与机理的认识不及地上部深入。本文以近年研究报道为依据,对棉花根系研究方法、根系的生长、分布特征、影响因素及生理特性等进行了较为系统地阐述,并提出了今后棉花根系研究的重点问题。     

短期干旱胁迫下棉花气孔表现及光合特征研究

研究气孔对干旱胁迫的响应有助于了解气孔调节真实行为和提高水分利用效率。本研究以‘国欣9号’为供试棉花品种,在人工气候室利用营养液培养,设置加入PEG-6000浓度为0（对照）、1.5%、3.0%和4.5% 4个处理,处理后1~7 d每隔1 d连续测定其气孔形态、光合和叶绿素荧光指标。结果表明：加入PEG-6000 1 d后,随着处理进程的延长,棉花叶片水势、气孔长度、宽度和开度、净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）、胞间CO₂浓度（C_i）、最大光化学效率（F_v/F_m）和实际光化学量子产量（Yield）均呈下降趋势,气孔密度和非光化学淬灭系数（NPQ）呈上升趋势;不同处理之间,随着干旱胁迫程度增加,也表现出相似趋势。处理后5 d和7 d,与正常处理相比,1.5%、3.0%和4.5%处理棉花气孔长度、宽度、水势、P_n、G_s、T_r和C_i均差异显著（P<0.05）,气孔长度降低幅度最小（1.17%~2.61%）,G_s降低幅度最大（61.62%~69.09%）,T_r降低幅度为37.62%~67.48%。相关分析表明,棉花气孔长度、宽度和开度之间极显著正相关（P<0.01）,气孔宽度和气孔密度不相关。气孔长度、宽度和开度与P_n和Yield极显著正相关（P<0.01）,与NPQ极显著负相关（P<0.01）,与G_s、T_r和F_v/F_m相关不显著。综上,棉花在PEG-6000诱发干旱后,通过降低气孔开度和增大气孔密度降低净光合速率和气孔导度,叶绿素荧光指标Yield和NPQ比F_v/F_m对干旱更敏感。     

外源一氧化氮对干旱和盐胁迫下棉种萌发的影响

探明外源一氧化氮（Nitric oxide,NO）对干旱和盐胁迫下棉种萌发能力的效应,可为提高棉花抗逆性提供理论依据。以国欣棉3号为试验材料,设置干旱和盐胁迫处理,其中干旱胁迫采用不同质量浓度（0,25,50,100,200 g·L^－1）的PEG（聚乙二醇,Polyethylene glycol）模拟,盐胁迫由不同浓度（0,150,200,250和350 mmol·L^－1）的NaCl模拟。结果表明,干旱胁迫和盐胁迫均抑制棉种萌发。在25～100 g·L^－1 PEG或150～350 mmol·L^－1 NaCl胁迫下,外源NO能提高发芽率,显著提高棉种发芽势、发芽指数和活力指数,并在一定程度上增强超氧化物歧化酶活力,提高可溶性蛋白的含量;200 g·L^－1 PEG处理,NO会降低以上指标。本研究认为,在低程度干旱胁迫（25～100 g·L^－1 PEG）及盐胁迫（150～350 mmol·L^－1 NaCl）下,外源NO能够缓解其对棉种的损伤,提高棉种的萌发能力。     

棉花早衰的原因及表现——2014年9月对河北威县棉花生长的调查

为分析棉花早衰的原因及表现、总结棉花高产栽培经验,对2014年河北威县3块早衰棉田的土壤养分状况、棉花生长情况和产量进行调查分析。分析表明:棉田起土、复耕棉田由于起土或持续失耕造成土壤氮磷钾和有机质等养分含量明显降低导致棉花早衰;前茬为苜蓿的棉田由于苜蓿的固氮作用,土壤氮磷钾和有机质等养分含量明显增加,能够减缓棉花早衰的发生。棉花早衰在冠层上表现为株高降低、棉株变细、叶绿素含量降低、果节数减少和最长果枝长度减小等方面,根系上表现为主根长和最长侧根长度变短、侧根数目变少,与相应对照棉田相比,本调查早衰棉田棉花主根长度和最长侧根长度分别降低9.7%和31%,一级侧根数减少36.4%。早衰棉花产量明显降低,主要原因是早衰棉花单株成铃数和铃重降低,起土棉田、复耕棉田和前茬棉花棉田棉花理论产量与相应对照棉田相比分别低29.3%,13.2%和4.3%。本调查说明土壤养分状况变差是造成棉花早衰的主要原因,棉田持续耕作可能造成棉花早衰。