外源亚精胺对盐胁迫下甜高粱(Sorghum bicolor)幼苗的影响

为探究外源亚精胺(spermidine,Spd)对盐胁迫下甜高粱幼苗生长及生理生化的影响,以‘辽甜1号’甜高粱为试验材料,采用不同浓度(0.5 mmol/L,1.0 mmol/L,1.5 mmol/L)的Spd喷施处理165 mmol/L NaCl胁迫下的甜高粱幼苗,测定处理7 d和15 d后甜高粱幼苗的叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)含量和净光合速率(Net photosynthetic rate,Pn)、气孔导度(stomatal conductance,Gs)、胞间CO2浓度(intercellular CO2 concentration,Ci)、蒸腾速率(transpiration rate,Tr)以及超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)活性等生理生化指标,测定处理15 d后甜高粱幼苗的株高、鲜重、干重及幼苗相对含水量。结果表明,盐胁迫显著抑制了甜高粱幼苗的生长及生理生化指标,喷施不同浓度Spd可提高盐胁迫下甜高粱幼苗叶片叶绿素含量、Pn、Gs、Tr,降低Ci,提高可溶性糖、可溶性蛋白和Pro含量,降低MDA含量,提高SOD、POD、CAT和APX活性。说明在盐胁迫下外源喷施Spd能够增强甜高粱幼苗的光合作用,促进幼苗生长,同时增加渗透调节物质含量,提高抗氧化物酶活性以稳定细胞内环境,从而增强甜高粱幼苗的耐盐性,其中1.0 mmol/L的Spd处理效果最佳。本研究为利用外源Spd缓解植物盐胁迫伤害提供科学依据,为提高甜高粱幼苗的耐盐性提供一种新的手段。     

甜高粱对镉胁迫的生理生化响应及镉富集研究

为阐明镉胁迫对甜高粱生理生化指标的影响以及镉富集特征,以辽甜1号为研究材料,采用5种不同浓度镉溶液(0、50、100、200、300 μmol·L^-1)模拟胁迫环境,测定并分析了镉胁迫下幼苗的生长指标、抗氧化酶活性、同工酶、光合参数、荧光参数、光响应曲线及镉富集率的变化。结果表明：①镉胁迫下,甜高粱鲜重、株高、地上部及地下部干重显著降低。②伴随胁迫浓度的增加,超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)先升高后降低,过氧化物酶(peroxidase,POD)活性显著升高,过氧化氢酶(catalase,CAT)活性显著降低,抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)先降低后升高再降低。胁迫早期SOD、POD酶谱多条带伴随胁迫浓度的增加而加深,出现了新的S2、P2条带;而CAT、APX酶谱无新的条带出现。③镉胁迫下叶片叶绿素含量,净光合速率、气孔导度、和蒸腾速率、叶片原初光能转化效率、光合电子传递量子效率、光化学淬灭系数,最大净光合速率、表观量子效率、暗呼吸速率、光饱和点显著降低,而胞间CO₂浓度、非光化学淬灭系数、光补偿点则升高。④伴随胁迫浓度的增加,地上部、地下部的镉浓度升高,而地上部、地下部及单株富集率降低。因此,镉胁迫是通过抑制甜高粱的光合作用而使其生物量降低;甜高粱通过调控其抗氧化酶基因表达以维持其细胞正常代谢;低浓度镉胁迫有利于甜高粱富集镉,高浓度镉胁迫使甜高粱不可逆损伤,生物量降低,导致甜高粱对镉的富集率下降。     

基于DSSAT模型和正交试验相结合的春小麦灌溉模式优化研究

利用DSSAT模型模拟和田间试验相结合的方法,对宁夏引黄灌区春小麦节水灌溉模式进行了研究。采用4因素2水平L16(215)正交试验设计方法,筛选确定了适合宁夏引黄灌区DSSAT模型的春小麦品种宁春50号的10个生长参数和7个遗传参数;模拟了16种不同灌水情景的春小麦产量和灌水生产率,结合田间试验对DSSAT模型的适用性进行了评价。综合分析模拟和田间试验结果表明:(1) DSSAT模型对春小麦宁春50号产量模拟的相对均方根误差、绝对相对误差和平均误差分别为RRMSE=10.32%,ARE=9.79%,ME=2.23 kg,表明该模型模拟灌水效果较好;灌溉次数和灌溉时间对春小麦的产量和灌水生产率有显著影响。(2)宁夏引黄灌区春小麦的节水灌溉模式为降雨正常年份可控三水(A1B1C2D1)或控四水(A1B1C1D2),产量和灌水生产率分别为5 907 kg/hm^2、1.41 kg/m^3和6 102 kg/hm^2、1.45 kg/m^3,较完全灌溉(产量6 635 kg/hm^2,灌水生产率1.30 kg/m^3)减产幅度不大,但灌水生产率有较大的提高;降雨偏多年份可选择只灌2次水(A1B1C2D2),可获得较高的产量和灌水生产率(为6 368 kg/hm^2和1.93 kg/m^3)。研究结论可为宁夏引黄灌区春小麦的节水灌溉方案的决策提供依据和参考。     

土壤盐分胁迫对甜高粱植株饲用品质的影响

研究不同土壤盐分浓度胁迫下甜高粱主要饲料品质指标的变化特点,为利用盐碱地种植饲用甜高粱提供参考。试验以甜高粱杂交品种辽甜1号为材料,在5种不同土壤盐分质量分数[对照CK(0.102%)、T1(0.215%)、T2(0.250%)、T3(0.300%)、T4(0.459%)]胁迫下,对其成熟期地上部生物量以及叶片干物质、粗蛋白含量和茎秆糖分(葡萄糖、果糖、蔗糖、总糖)含量进行测定。结果表明,随着土壤盐分浓度的增加,甜高粱地上部生物量呈先上升后下降的趋势,在T1处理下单株鲜质量最大,在T2处理下籽粒产量最大,其他处理与对照差异不显著。甜高粱叶片干物质含量随着土壤盐分浓度的增加呈先下降后上升的趋势,在T4处理下达到最大值;叶片粗蛋白含量随着土壤盐分浓度的增加呈先上升后下降的趋势,在T3处理下达到最大值并显著高于对照。茎秆中总糖的含量随着土壤盐分浓度的增加呈先上升后下降的趋势,在T3处理下达到最大值并显著高于对照。因此,轻度的土壤盐分胁迫(土壤盐分质量分数为0.215%)有利于增加甜高粱的生物量,但与对照没有显著的差异;中度土壤盐分胁迫(土壤盐分质量分数为0.300%左右)不仅可以提高叶片干物质、粗蛋白含量,还有利于茎秆中蔗糖和总糖的累积;重度土壤盐分胁迫下(土壤盐分质量分数为0.459%),甜高粱主要饲用品质指标(除叶片干物质、蔗糖、总糖含量)均显著下降。     

环境因子与基因型及其互作对甜高粱能源品质影响的综合评价

【目的】探讨甜高粱不同基因型的环境适应性及对其能源品质的影响,为发展甜高粱生物能源产业提供参考依据。【方法】以8个不同品种的甜高粱为材料,在内蒙古巴彦淖尔市、山东滨州市和河北黄骅市分别进行田间试验,基于不同品种在不同地区的产量表现,采用方差分析、神经网络模型和主成分分析,研究了环境因子和基因型及其互作对甜高粱能源品质的影响。【结果】(1)供试的8个甜高粱品种在不同地区的产量指标存在差异,这种差异主要是基因型(G)、环境因子(E)及二者互作共同作用的结果,其中环境因子对甜高粱产量的影响最大。(2)土壤有机质对甜高粱茎秆产量、茎秆产糖量及综合产酒量较重要,土壤全盐含量与茎秆汁液糖锤度重要性比值最高,年降雨量为影响甜高粱籽粒产量的重要环境因子,茎秆出汁率主要受无霜期、土壤pH、有机质和碱解氮的影响。(3)品种823、Sart和M81-E在内蒙古巴彦淖尔市综合品质较好,醇甜2号、辽甜1号、能饲1号在山东滨州市综合品质较好,M81-E、能饲杂1、辽甜1号在河北黄骅市综合品质较好。【结论】甜高粱综合能源品质存在品种和地域差异性,发展甜高粱生物能源需因地制宜。