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。     

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。     

氮素对棉花群体生理指标的影响

 探讨在大田条件下,土壤氮素含量水平对棉花生长中群体生理指标的影响,为调控棉花早衰和提高棉花产量提供依据。设置3个氮素水平（纯N：低氮 0 kg·hm^-2,中氮189.5 kg·hm^-2,高氮395.0 kg·hm^-2）处理,研究棉花生长过程中叶面积指数（LAI）、透光率（CLP）、群体光合势（LAD）、群体净同化率（NAR）及作物生长率（CGR）指标变化特征。结果表明,本试验条件下,随施氮量的增加棉花群体生理指标有所提高,但数值过高不利于产量提高。中氮处理达到最高产量,其LAI最高值为4.3,CGR最高值为16.71 kg·hm^-2·d^-1,叶面积载荷量为21.6 mg·cm^-2。因此,适当氮素供应对棉花群体性能改善较为显著,对调控棉花群体生长发育及氮素管理具有重要实践价值。     

去留叶枝对棉花叶片、叶柄、铃柄解剖结构及产量的影响

以冀棉958为材料,于花铃期观察去留叶枝对果枝叶片、叶柄和铃柄解剖学结构,研究去留叶枝对棉花形态建成、发育特性及产量的影响。设计留叶枝和去叶枝两种整枝方式,于花后15 d(花铃初期)、45 d(花铃后期)取中部果枝(第6果枝)第1果节叶片、叶柄、铃柄,通过常规石蜡切片观察其结构,并于成熟期测定产量。结果表明,去叶枝有利于提高果枝叶光合能力及蒸腾作用;有利于果枝叶及叶柄输导组织的形成和发展,即能促进同化物及水分的运输。花铃初期去叶枝有利于铃柄同化物运输到棉铃,花铃后期留叶枝有利于铃柄同化物运输到棉铃。去叶枝棉花理论产量显著高于留叶枝理论产量,表明去叶枝能够显著促进光合同化产物的形成与运输,对提高棉花产量具有重要作用。     

沟灌棉花生长和产量沿灌水沟的均匀性分析

通过棉花沟灌试验,对棉花生长和产量沿灌水沟分布的均匀性进行了初步分析。结果表明:沟灌棉花株高和各器官含水率沿灌水沟分布的均匀性较高,为弱变异,其余生长和产量指标受个体差异或栽培管理措施等多方面因素的综合影响沿灌水沟分布的均匀性稍差,为弱变异~中等变异。沟灌水氮管理措施主要对棉花根系含水率、茎粗、茎叶干物质量和伏前桃沿灌水沟分布均匀性产生影响,达到了显著水平;高施氮量、高灌水量处理根系含水率、茎粗和茎叶干物质质量沿灌水沟分布的均匀性较高,沟灌水氮管理措施提高了伏前桃沿灌水沟分布的均匀性,但对产量沿灌水沟分布的均匀性影响不显著。     

不同施肥模式对棉田肥料利用率及产量的影响

在大田条件下,以转基因抗虫棉‘沧198’为材料,研究了2种类型肥料(常规肥料、控释肥料)在不同养分水平(100%、80%)下,采用不同施肥方式(常规肥:基施十追施,控释肥:全部基施)对棉花干物质积累、肥料利用效果及产量构成因素的影响.结果表明:相同养分水平条件下,一次性基施控释肥的干物质积累量与常规施肥模式的干物质积累...