水分胁迫与植物氮代谢的关系——Ⅰ.水分胁迫对小麦叶片氮代谢的影响

本文以冬小麦品种渭麦4号为材料,综合研究了水分胁迫对其氮代谢的影响。结果表明,水分胁迫使小麦叶片硝酸还原酶活性显著降低,而蛋白酶、肽酶和核糖核酸酶活性却显著增强,致使蛋白质和RNA分解加剧,含量降低,并且总氮、游离氨基酸含量及其组分也发生了变化。DNA含量则不受土壤含水量高于萎蔫点的水分胁迫影响。     

水分胁迫对李叶片抗氧化代谢的影响

以一年生秋红、大石早生 ,长李 84盆栽幼苗为试材 ,在李树不同水分胁迫条件下研究了李树叶片中0 -2 和H2 0 2 代谢变化。结果表明 ,随着水分胁迫的加重 ,李叶片内超氧化自由基 (0 -2 )的产生速率和过氧化氢 (H2 0 2 )的含量持续上升 ,MDA与 0 -2 和H2 0 2 之间呈显著正相关 (相关系数分别为r =0 94 16与r =0 9185 0 )。在一定范围的水分胁迫程度下 ,李可以依靠自身的保护酶系统减轻干旱对膜系统的损伤。SOD、CAT、ASAPOD、GR活性在轻度水分胁迫条件下显著上升 ,在中度水分胁迫条件下显著下降 ,ASA和GSH含量随胁迫程度加重而下降。品种间各指标比较表明 ,水分胁迫条件下 ,大石早生叶片比秋红和长李 84具有较强的抗氧化能力     

高温胁迫对不同衰老型小麦叶片中活性氧清除系统的影响

以衰老类型不同的两个小麦品种L14和935031为材料,研究了不同高温胁迫对小麦叶片中活性氧代谢的影响。结果表明:在轻度高温胁迫下,超氧化物歧化酶(SOD)活性增强,过氧化氢酶(CAT)活性稍微下降;在严重高温胁迫条件下,SOD活性最终表现出减弱的趋势,CAT活性则有所上升;高温胁迫促使抗坏血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)的含量减少。因此,高温胁迫导致活性氧清除能力的降低使叶片中活性氧大量产生,从而加剧了叶片细胞的膜脂过氧化程度,加快了叶片衰老的进程。早衰型的小麦L14叶片中活性氧代谢失调的程度比晚衰型的小麦935031更加严重,说明高温胁迫诱导的叶片衰老与活性氧清除系统的紊乱有一定的关系。     

南方型紫花苜蓿叶片响应盐胁迫的代谢组学分析

为明确紫花苜蓿叶片对盐胁迫的响应机制,采用比较代谢组学方法与气相色谱和飞行时间质谱联用(GC-TOF/MS)技术分析了盐胁迫下野生型与突变体紫花苜蓿叶片的代谢产物差异。结果表明,盐胁迫对野生型和突变体紫花苜蓿的株高、根长、地上和地下部干质量的生长均有抑制作用,与CK(正常培养)相比,盐胁迫下突变体紫花苜蓿地上和地下部干质量、株高、根长的降幅小于野生型。通过主成分分析(PCA)与正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)方法,筛选出野生型与突变体紫花苜蓿叶片中有41种共同表达的差异代谢产物。与CK相比,盐胁迫下野生型紫花苜蓿叶片中甘露糖和葡萄糖等可溶性糖和脂肪酸代谢产物含量下降,参与TCA循环的柠檬酸、富马酸、α-酮戊二酸和琥珀酸等含量显著增加,而盐胁迫下突变体叶片中脯氨酸、谷氨酸、肌醇和甘露糖等有机化合物含量上升。推测,野生型紫花苜蓿的耐盐机制可能是促进TCA循环产生更多的ATP,而突变体紫花苜蓿的耐盐机制则可能是积累了较多的渗透物质(糖、肌醇、脯氨酸)。     

猴樟根系适应碱胁迫的代谢组学分析

为阐明猴樟适应碱胁迫的代谢机制,培育耐碱品种,扩大推广面积,采用液相色谱-质谱对碱胁迫的猴樟根系差异代谢产物和代谢通路进行研究,分析猴樟适应碱胁迫的代谢机制。结果表明：碱胁迫时,差异代谢物主要包括生物碱类、聚酮类、有机酸类、核酸、苯丙素类、脂类、抗生素和萜类;京都基因与基因组百科全书(KEGG)和差异丰度得分结果显示,当碱胁迫处理6 h时,差异代谢物KEGG通路中大部分显著下调或趋于下调,只有脂肪酸生物合成和丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢通路显著上调,托烷、哌啶和吡啶生物碱的生物合成通路、嘧啶代谢通路、磷酸转移酶系统通路和苯丙烷生物合成通路趋于上调;当碱胁迫处理48 h时,差异代谢物KEGG通路中只有半乳糖代谢通路和黄酮类生物合成通路趋于上调,其他通路均显著下调或趋于下调。因此,猴樟通过提高氨基酸、糖类、有机酸和生物碱的质量分数适应初期碱胁迫,通过抗氧化活性抵抗后期碱胁迫。     

水分胁迫与植物氮代谢的关系 水分胁迫时氮素对小麦叶片氮代谢的影响

本研究结果表明,提高氮素营养水平可减缓缺水植物的氮代谢紊乱,增强其抗旱性。即在水分胁迫时,氮素营养水平较高的小麦叶片具有较高的硝酸还原酶活性和较低的蛋白酶、肽酶及核糖核酸酶活性,从而使蛋白质和RNA保持较高的水平,且游离氨基酸大量积累的土壤水分临界值也有所降低。并进一步证明,氮素对氮代谢的良好影响是因为改善了植物体内的水分状况。此外,对氮素增强植物抗旱性的机理和旱区增施氮肥的意义也进行了讨论。     

干旱对蓝黑粒小麦幼苗根系生长和叶片光合生理特性的影响

为明确干旱胁迫对小麦幼苗根系生长和叶片光合特性的影响。采用水培方法,以蓝黑粒和小偃15为材料,对其在不同PEG浓度处理下最大根长、根冠比、根干重、根系活力和叶片光合生理参数进行测定。结果表明:1干旱胁迫后,最大根长、根干重、净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)有不同程度地下降;2根冠比、根系活力和胞间CO_2浓度(C_i)整体呈增加趋势;3相同干旱强度下,蓝黑粒小麦下降幅度较小,表现出相对较强地抗旱能力。     

盐胁迫对小麦叶片电阻抗图谱参数的影响

    为了解能够表征盐胁迫下小麦叶片细胞膜变化的一些电参数特性,应用电阻抗图谱方法研究小麦叶片对不同盐浓度溶液胁迫的反应,拟合叶片的胞外电阻、胞内电阻、弛豫时间及弛豫时间分布系数,分析盐浓度和胁迫时间对各个电阻抗图谱参数的影响以及这些参数彼此之间的相关性.结果表明:随着盐浓度和胁迫时间的增加,胞外电阻和弛豫时间表现为先增加后减小或者逐渐减小的变化趋势;在胁迫时间小于12 h或者盐浓度小于100 mmol·L-1时叶片的胞外电阻变化较剧烈,胞内电阻和弛豫时间分布系数先减小后增大;4个电阻抗图谱参数在时间上的差异极显著,在浓度上的差异只有胞内电阻不显著,其他参数均为极显著;胞外电阻和弛豫时间呈极显著正相关,与弛豫时间分布系数呈极显著负相关,弛豫时间与弛豫时间分布系数呈显著负相关.     

Cd胁迫对不同类型小麦幼苗生长及光合生理特性的影响

为探讨不同类型小麦对镉(Cd)胁迫的耐受机制,以蓝黑粒和商麦1619为材料,采用水培法,研究不同Cd浓度(0 mg·L~(-1)、25 mg·L~(-1)、50 mg·L~(-1)、75 mg·L~(-1)和100 mg·L~(-1))对小麦幼苗生长和光合生理特性的影响。结果表明:(1)随着Cd浓度的增加,小麦幼苗株高、根长、根系干重和地上干重呈现先增后减的变化趋势;(2)叶绿素含量、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)随着Cd浓度增加显著下降;综合来看,蓝黑粒较商麦1619表现出较强的Cd耐受能力。     

遮光强度对小麦叶片光合特性及生理代谢特征的影响

[目的]本研究旨在研究不同遮光强度对小麦叶片光合特性、生理代谢特征的影响。[方法]经连续3年大田试验,分别设置轻度遮光(S1,单层遮光,光合有效辐射减弱20%)和中度遮光(S2,双层遮光,光合有效辐射减弱40%),重度遮光(S3,三层遮光,光合有效辐射减弱60%),以全光照为对照(CK)。[结果]土壤含水量和透光率均随着遮光强度的增加逐渐降低,表现为CKS1S2S3,不同处理间差异均显著(P0.05);而地表温度表现为CKS1S2S3,不同处理间差异均不显著(P0.05)。在无遮光强度条件下,上午9:00至11:30之间光合日变化曲线呈逐渐增加趋势,S1、S2、S3具有相同的变化趋势。气孔导度、光合速率、胞间CO_2浓度均随着遮光强度的增加而逐渐降低,不同处理间差异均显著(P0.05);蒸腾速率随着遮光强度的增加而逐渐降低,表现为CKS1S2S3,不同处理间差异均不显著(P0.05)。叶片厚度、叶片面积、叶面积指数、比叶重、叶片相对含水率、叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素均随着遮光强度的增加逐渐降低,表现为CKS1S2S3。[结论]遮光显著抑制了叶绿素的合成,降低了光合作用,对蒸腾作用影响并不大,影响小麦光合特性的主要影响因子是光合有效辐射、光合速率和叶绿素含量。     

生育中后期高温胁迫对小麦籽粒灌浆与产量的影响

[目的]探索提高小麦(Triticum aestivum Linn.)稳产性的途径,明确大田条件下气候变化对小麦的影响。[方法]以强筋小麦品种新麦19为试验材料,用小麦生育中后期高温棚增温的方法,研究小麦生育中后期高温对籽粒灌浆与产量的影响。[结果]自开花前至灌浆中期,随着高温处理时期的推迟,小麦籽粒灌浆时间缩短,千粒重显著降低。开花前高温明显导致产量降低,灌浆前中期一定程度的高温有利于产量提高。[结论]该研究可为后期高温逆境条件下延缓小麦植株衰老和提高产量提供理论依据。     

喷施海藻酸钠寡糖对小麦幼苗生长发育和抗旱性的影响

以河南省3个优质小麦品种(郑麦101、郑麦129和郑麦3596)为材料,在15%PEG6000水分胁迫条件下,研究喷施海藻酸钠寡糖对小麦幼苗生长发育和抗旱性的影响,为其作为新型植物抗旱剂在农业中的应用提供理论参考。结果表明,干旱胁迫后,3个小麦品种的生长发育均受到明显抑制,苗长、根长和生物量均显著下降,叶绿素含量也显著降低(郑麦101除外)。干旱胁迫后喷施海藻酸钠寡糖,可在一定程度上缓解干旱胁迫对小麦生长发育的抑制作用,苗长、根长和生物量均显著增加,丙二醛和脯氨酸含量显著下降,叶绿素含量(除郑麦101)和部分抗氧化酶活性有所提高。3个小麦品种相比,海藻酸钠寡糖对郑麦129和郑麦3596干旱胁迫的缓解效果好于郑麦101。     

水分与玉米秸秆还田对小麦根系生长和水分利用效率的影响

【目的】通过两年的防雨棚微区控水试验,探索秸秆还田和水分调控对小麦根系生长、产量及水分利用效率的影响,为提高秸秆还田效果及推广应用秸秆还田技术提供参考。【方法】试验设玉米秸秆粉碎翻压还田（RS）和秸秆不还田（CK）处理;3种土壤水分处理,分别为田间持水量的50%—55%（干旱处理,D）、60%—65%（轻旱处理,SD）和70%—75%（适宜水分处理,N）。测量土壤水分含量、根干重、根干重密度、根系活力、籽粒产量和水分利用效率等指标。【结果】干旱条件下小麦成熟期的次生根数显著降低,与轻旱和适宜水分处理相比,不同生育时期小麦根系活力均显著降低,0—25 cm土层中的根干重密度在不同的生育时期也基本表现为降低趋势,产量下降幅度分别为4.34%—38.30%和14.30%—36.63%,但土壤贮水消耗量分别显著增加7.92%—25.56%和31.34%—90.72%,水分利用效率分别显著增加12.69%—30.09%和11.83%—32.88%。干旱条件下,与CK处理相比,RS处理在返青期和成熟期的单株次生根数分别提高了17.17%—29.41%和5.60%—27.86%,不同生育时期0—25 cm土层中根干重密度降低,花后根系活力及25—50 cm土层中根干重密度的下降幅度增大,产量和水分利用效率分别显著降低了15.02%—19.52%和7.51%—14.56%。轻旱和适宜水分条件下,与CK处理相比,RS处理提高了不同生育时期的单株次生根数,减缓了小麦花后的根系活力及25—50 cm土层中的根干重密度下降幅度,并且增加土壤贮水消耗量,降低灌溉量及总耗水量,除2013—2014年小麦生长季适宜水分条件下不同还田方式间产量和水分利用效率差异未达显著水平外,秸秆还田处理的产量和水分利用效率分别显著提高了6.09%—9.18%和6.77%—11.13%。另外,秸秆还田方式与水分调控的交互作用显著影响小麦产量和水分利用效率。【结论】在较好的土壤水分条件下（轻旱和适宜水分）,秸秆还田对小麦根系生长具有正效应,有利于延缓根系衰老,增加土壤贮水消耗量、产量及水分利用效率,减少灌溉量;而在土壤水分条件较差时进行秸秆还田,小麦产量和水分利用效率显著降低。     

不同滴灌供水对春小麦农艺性状和产量结构的影响

[目的]研究不同滴灌供水条件下春小麦(Triticum aestivum Linn.)农艺性状、产量等指标。[方法]滴灌水量根据实际生产条件设置:高水5 250 m3/hm2、适水3 750 m3/hm2、少水2 250 m3/hm2和亏水750 m3/hm2;灌水次数与灌水定额根据小麦生育期需水特点、湿润层大小和地区气候特征设定,全期共滴灌7水。[结果]春小麦株高直线增长期在拔节中期～扬花期,高秆品种(新春19)此期较长且增长速率较大。滴灌小麦的分蘖高峰期在拔节前后,LAI高峰期均在孕穗～扬花期,主茎绿叶数在孕穗期达最大数目。滴灌供水不足造成个体生育期提前,株高降低,LAI高峰期前移,且最高LAI值降低,个体营养体弱小;过量滴灌造成生育期延迟,群体LAI过高,麦株营养生长过旺,影响穗部发育,影响产量;适量滴灌春小麦个体生长稳健,产量节构优化,产量高。[结论]不同基因型品种对滴灌水量反应有差异,矮秆品种新春22受水分调控较大,故应注意保证适量供水以确保高产。     

磷素对小麦(Triticum aestivum L.)淀粉粒微观特性的影响及其形成机理

【目的】磷是小麦生长发育必需的三大营养元素之一。小麦淀粉粒表面存在微孔和微通道结构,对淀粉的生物合成和理化特性有重要影响。探索磷素对淀粉粒微观特性的影响及其形成机理,可为研究不同磷素条件下小麦淀粉的生物合成及品质变化机理提供新途径。【方法】采用新疆冬小麦主栽品种新冬23号为参试材料,设置3种施磷水平,不施磷(CK:P_2O_5 0 kg·hm~(-2))、常规施磷(CP:P_2O_5 105 kg·hm~(-2))和高量施磷(HP:P_2O_5 210 kg·hm~(-2)),所用肥料为重过磷酸钙,于小麦播种后160 d(大约5%的植株已返青)开沟条施,并于花后7、14、21、28和35 d取样。通过扫描电镜观察不同磷素水平成熟期淀粉粒微观结构以及淀粉粒在内源(种子萌发)和外源淀粉酶(淀粉葡萄糖苷酶)酶解条件下的形态变化,同时测定淀粉粒经淀粉葡萄糖苷酶水解后产生的还原糖浓度;通过激光共焦显微镜观察淀粉粒微通道结构的变化;通过实时荧光定量PCR研究籽粒发育过程中淀粉合成酶与降解酶基因表达量,并通过原位杂交技术对淀粉降解酶关键基因进行定位。【结果】不同磷素条件下小麦胚乳淀粉粒形态未发生明显改变,但CP处理条件下更容易观察到淀粉粒的微孔结构,且其内部显示出较多荧光;另外,籽粒发芽6 d时,CP处理条件下淀粉粒表面的孔洞最多。经外源淀粉葡萄糖苷酶处理后,HP和CP处理条件下更容易观察到被水解成两半的A型淀粉粒,同时其产生的还原糖浓度也显著提高,这说明不同磷素条件下淀粉粒表面和高部微观结构发生了变化。常规施磷条件下,小麦胚乳淀粉合成与降解相关酶基因的表达量显著高于不施磷和高量施磷。施磷条件下胚乳外缘amy4、bam1和bam5转录水平提高,且常规施磷条件下转录水平更高。【结论】常规施磷条件下胚乳边缘淀粉酶基因转录水平的提高可能影响了淀粉合成酶和降解酶之间的平衡,进而影响淀粉粒的合成和微观特性变化。     

5种酚酸类物质对小麦幼苗的化感作用研究

为了研究5种酚酸类物质对小麦幼苗生长和生理指标的影响,测定了不同质量浓度的阿魏酸、对香豆酸、丁香酸、对羟基苯甲酸、香草酸5种酚酸类物质处理后小麦幼苗的苗高、根长、CAT活性、POD活性等形态、生理指标,为小麦与药用植物轮作的合理性提供依据。结果表明,小麦幼苗的可溶性糖含量均有所升高,50.00 mg/L对香豆酸和0.01、0.10、1.00 mg/L对羟基苯甲酸处理组分别比空白对照高18.79%、42.60%、42.69%、26.57%,均达显著水平;阿魏酸、对香豆酸和香草酸降低了小麦幼苗的苗高和主根长,对羟基苯甲酸增加了幼苗的主根长,但均不显著;对香豆酸处理组幼苗的可溶性蛋白含量、CAT活性、POD活性以及SOD活性均有所降低,而丁香酸处理组幼苗的可溶性蛋白含量、CAT活性、POD活性均有所升高,0.01、0.10、10.00、100.00 mg/L丁香酸处理组幼苗的可溶性蛋白含量分别比对照(蒸馏水)显著增加9.63%、11.22%、11.50%、8.13%。香草酸处理组幼苗的可溶性蛋白含量、CAT活性、SOD活性也有所增加。从研究结果可以看出,阿魏酸、对香豆酸对小麦幼苗有一定的化感抑制作用,丁香酸、对羟基苯甲酸和香草酸有一定的促进作用,但它们的化感指数均不大。     

生物有机肥对盐胁迫下小麦幼苗叶片膜脂过氧化的影响

采用盆栽方法,研究了生物有机肥处理对盐胁迫(150 mmol/L Na Cl)下豫麦49-198幼苗叶片营养状态和膜脂过氧化的影响。结果表明,与施用无机肥相比,增施有机肥及施用750~1 500 kg/hm~2生物有机肥可提高小麦(Triticum aestivum L.)叶片可溶性糖和可溶性蛋白质含量,降低丙二醛(MDA)含量和相对电导率,增加小麦株高、地上部鲜重和干重,其中以生物有机肥施用量为1 500 kg//hm~2处理效果最明显。     

不同种植方式对小麦旗叶衰老的影响

[目的]研究不同种植方式对小麦(Triticum aestivum)旗叶衰老的影响,阐明不同种植方式下小麦的抗旱性差异。[方法]3种种植方式分别为垄作、沟作和畦作。小麦衰老相关指标分别为叶绿素含量、电导率、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量、过氧化氢酶(CAT)活性和可溶性蛋白含量。[结果]垄作小麦生育后期旗叶的衰老速度减缓,叶绿素降解速度变慢,抗氧化酶类SOD、CAT活性较高,MDA含量较低,具有较好的抗旱性。沟作小麦与畦麦相比虽也表现出一定的优越性,但与垄麦相比,旗叶衰老速度更快。[结论]3种种植方式的抗旱能力依次为:垄作沟作畦作。     

播期提前对四川盆地小麦产量和品质的影响

[目的]研究播期提前对四川盆地小麦产量和品质的影响,证明选育适应四川盆地稻麦两制的早播早熟型高产优质小麦新品种的可行性和确定弱春性小麦新品系J210达到高产优质的最佳播期。[方法]在2006~2007年度,研究了播期不同程度提前(10月18、20、22、24、26、28、30日,11月1、3、5日)对小麦新品系J210产量及其构成和籽粒品质特性的影响。[结果]10月18~30日内播种,J210的单位面积穗数和穗粒数变化不明显,而粒重和产量随播期提前而增加;播期晚于10月30日后,J210穗数和穗粒数减少明显,粒重反而有所增高,但产量减少明显;10月18日播种的小麦产量比11月5日提高29.92%。各播期下J210的品质性状较稳定,但早播条件下的J210各品质性状略优于迟播。[结论]在四川盆地气候生态条件栽培制度下,如能通过更加深入的育种和栽培研究,将小麦的播期提前10月20日左右,就能同时达到提高产量潜力和优质的目的;而在J210的推广应用中,建议将其播种期提前到10月25日左右,这样既能获得较高的产量和较佳的品质,又能有效地避开抽穗开花期的"倒春寒"天气,以达到稳产的目的。