不同红豆草材料苗期抗旱性综合评价

探讨不同程度干旱胁迫对苗期红豆草(Onobrychis viciaefolia)的影响及抗旱性差异,为红豆草种质材料抗旱新品种选育、种质资源的开发利用提供理论依据。以7份红豆草材料(5份来自俄罗斯,2份源于中国)为研究对象,盆栽模拟土壤干旱条件,对不同程度干旱胁迫下各材料的株高、地上生物量、叶片相对含水量、叶绿素、MDA、可溶性糖、可溶性蛋白质及脯氨酸含量进行了测定。结果表明:随干旱胁迫程度的加剧,植株高度、叶片相对含水量和叶绿素含量都明显下降,重度胁迫下,蒙农红豆草的株高、地上生物量、叶绿素含量均显著低于其他红豆草材料,甘肃红豆草的叶片保水能力相对较好;MDA、可溶性糖、可溶性蛋白质和脯氨酸含量都明显上升,重度胁迫下,Ⅱ材料的MDA含量、甘肃红豆草的可溶性糖、可溶性蛋白质及脯氨酸含量均显著低于其他红豆草材料。经抗旱隶属函数分析,得出其抗旱性顺序为:ZXY2003p-147ZXY2003p-132=ZXY2005p-623ZXY2007p-3423ZXY2010p-7369甘肃红豆草蒙农红豆草。     

干旱胁迫对红豆草根系生长及生理特性的影响

采用不同浓度PEG-6000模拟干旱胁迫（渗透势分别为0、-0.4、-0.8、-1.2、-1.6和-2.0 MPa）,研究干旱胁迫对5份红豆草材料根系生长及生理指标的影响,并对其苗期抗旱性进行分析和评价。结果表明：随干旱胁迫的加剧,供试红豆草的根冠比、根表面积、根尖数、根系可溶性蛋白、根系可溶性糖、根系活力均先增加后下降,根系平均直径、根体积、叶片相对含水量下降,根长和丙二醛含量增加;重度胁迫下,材料P1的根体积、根表面积、根直径降幅最小、丙二醛含量最低,材料P2的可溶性蛋白含量增幅最大,甘肃红豆草的根冠比降幅最小、可溶性糖含量增幅最大,蒙农红豆草的根系活力、根尖数降幅最低,根长最长。经隶属函数法分析得出供试红豆草的抗旱性顺序为：材料P1>P3>P2>甘肃红豆草>蒙农红豆草,主成分分析显示根直径、脯氨酸、可溶性糖可作为筛选抗旱红豆草的参考指标。     

外源IAA对干旱胁迫下红豆草种子萌发及幼苗生长的影响

为研究外源IAA浸种对干旱胁迫下红豆草(Onobrychis viciifolia Scop.)种子萌发及早期幼苗生长的影响,本研究利用不同浓度生长素吲哚3-乙酸(indole-3-acetic acid, IAA)浸泡处理红豆草种子24小时,测定干旱胁迫后红豆草的种子萌发、幼苗表型及其生理生化等指标。结果表明,25 mg·L^-1IAA浸种处理对干旱胁迫下红豆草种子萌发具有明显的促进作用,其发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数最大,并且能够促进主根延伸,改善根冠比和叶绿素的含量。此外,25 mg·L^-1 IAA浸种处理能够提高干旱胁迫下红豆草幼苗抗氧化酶活性及渗透调节物质脯氨酸的含量,以及降低丙二醛和过氧化氢含量,缓解干旱胁迫引起的氧化损伤。但是,高浓度的外源IAA(100 mg·L^-1)浸种则抑制了红豆草种子萌发及幼苗的生长发育。因此,25 mg·L^-1 IAA浸种有助于红豆草种子萌发及早期幼苗的耐旱性,为优质牧草红豆草在干旱地区的高效种植提供了参考依据。     

2种豆科牧草对干旱的生理响应及抗旱性评价

采用盆栽实验研究了干旱胁迫对红豆草(Onobrychis viciaefolia)和变异小冠花(Coronilla varia)生理特性的影响,并对其抗旱性进行了评价。结果表明,随着土壤干旱胁迫程度的加剧,2种牧草叶片水分饱和亏、游离脯氨酸含量、可溶性糖含量、MDA、超氧阴离子自由基含量、SOD、CAT、APX活性均呈显著增加趋势。在各干旱处理条件下,变异小冠花叶片水分饱和亏与超氧阴离子自由基含量显著高于红豆草,红豆草的游离脯氨酸含量与CAT活性均显著高于变异小冠花,但可溶性糖和MDA含量的种间差异不显著(P0.05)。2草种间SOD活性只有在对照下差异显著(P0.05),APX活性则在对照与严重胁迫下差异显著(P0.05)。经抗旱性综合评价,红豆草的抗旱性要高于变异小冠花。     

苏丹草及高丹草幼苗对干旱胁迫的 生理响应与抗旱性比较

采用沙培植物育苗法,以聚乙二醇6000(PEG-6000)模拟自然干旱,研究9份苏丹草(Sorghum sudanense)及3份高丹草(S. bicolor×S. sudanense)幼苗期对干旱胁迫的生理响应,并利用隶属函数法对其抗旱性进行综合比较。结果表明,抗旱性强的材料在干旱胁迫下保水能力强、叶绿素持有率高、能维持较高的光合性能和细胞膜结构的完整性。依据叶片相对含水量、相对电导率、丙二醛含量、叶绿素含量、光化学效率(Fv/Fm)、净光合速率和水分利用效率7项抗逆相关指标,对12份材料的抗旱隶属值进行计算,其综合抗旱适应性鉴定结果为,材料编号1、2和3的苏丹草与10(‘蜀草2号’高丹草)、11(‘蜀草1号’高丹草)及12(‘海狮’苏丹草)抗旱性较强,编号为7、8的两份苏丹草和9号高丹草抗旱性较差。本研究为高梁属作物抗旱新品种选育和优质牧草栽培利用提供了试验依据。     

披碱草和野大麦及其杂种苗期抗旱性研究

在室内人工模拟干旱条件,测定了干旱胁迫下披碱草和野大麦及其杂种幼苗的相对含水量、细胞膜透性、游离脯氨酸含量的变化。结果表明,干旱胁迫下亲本披碱草幼苗的组织相对含水量下降的幅度最低,细胞膜受害最轻,游离脯氨酸积累的最多,相对生长率最高,表现出很强的抗旱性。亲本野大麦幼苗的组织相对含水量下降的幅度最大,细胞膜受害最重,游离脯氨酸积累的最少,相对生长率最低,抗旱性弱。杂种F1幼苗的保水能力、细胞膜受害程度和游离脯氨酸积累能力、相对生长率均介于双亲之间,亦即其抗旱能力大于野大麦而小于披碱草,表现为双亲的中间型。正、反交对杂种F1的抗旱能力没有明显影响。     

披碱草和野大麦及其杂种苗期抗旱性研究

在室内人工模拟干旱条件,测定了干旱胁迫下披碱草和野大麦及其杂种幼苗的相对含水量、细胞膜透性、游离脯氨酸含量的变化.结果表明,干旱胁迫下亲本披碱草幼苗的组织相对含水量下降的幅度最低,细胞膜受害最轻,游离脯氨酸积累的最多,相对生长率最高,表现出很强的抗旱性.亲本野大麦幼苗的组织相对含水量下降的幅度最大,细胞膜受害最重,游离脯氨酸积累的最少,相对生长率最低,抗旱性弱.杂种F1幼苗的保水能力、细胞膜受害程度和游离脯氨酸积累能力、相对生长率均介于双亲之间,亦即其抗旱能力大于野大麦而小于披碱草,表现为双亲的中间型.正、反交对杂种F1的抗旱能力没有明显影响.     

4种牧草幼苗对水分胁迫的响应及其抗旱性

采用盆栽法,在4种牧草苗期水分胁迫下,测定其幼苗的相对含水量、相对电导率、游离脯氨酸含量及丙二醛含量等指标,以期综合评价4种牧草苗期的抗旱性能。研究结果表明,4种牧草的相对电导率(除蒙农杂种冰草外)、游离脯氨酸含量以及丙二醛含量随着水分胁迫时间的增加均呈增加趋势,而叶片相对含水量均为下降趋势。经综合评价,4种牧草苗期抗旱性强弱的顺序为:蒙农杂种冰草>冰草>红豆草>百脉根     

4种牧草幼苗对水分胁迫的响应及其抗旱性

采用盆栽法,在4种牧草苗期水分胁迫下,测定其幼苗的相对含水量、相对电导率、游离脯氨酸含量及丙二醛含量等指标,以期综合评价4种牧草苗期的抗旱性能.研究结果表明,4种牧草的相对电导率(除蒙农杂种冰草外)、游离脯氨酸含量以及丙二醛含量随着水分胁迫时间的增加均呈增加趋势,而叶片相对含水量均为下降趋势.经综合评价,4种牧草苗期抗旱性强弱的顺序为蒙农杂种冰草＞冰草＞红豆草＞百脉根     

干旱胁迫对红豆草幼苗生长及根际土壤细菌群落的影响

【目的】为旱地红豆草丰产、高效、优质栽培提供理论依据和技术指导。【方法】以红豆草 （Onobrychis viciaefolia）新品系 P1、P2、P3 和甘肃红豆草（O. viciaefolia cv. Gansu）、蒙农红豆草（O. vi- ciaefolia cv. Mengnong）为试验材料，采用营养液沙培法，以-0. 8 MPa PEG-6000 模拟干旱胁迫，研究不同干旱胁迫时间（0、3、6、9 d）对红豆草幼苗生长及根际土壤细菌群落结构的影响。【结果】随干旱胁迫时间延长，红豆草株高和根平均直径呈增大趋势；叶面积显著减小（P＜0. 05）；地上干重、根尖数、根长、根表面积、根体积均显著增加（P＜0. 05）；地下干重、根冠比、根系活力先增大后减小（P＜0. 05），并在胁迫 3 d 时达到最大。在整个胁迫期间，新品系 P1 的根尖数、根直径、地上干重、地下干重均值高于其他材料。Chao1、ACE、Simpson 和 Shannon-wiener 指数先降低后增加（P＜0. 05），在 0 d 时最大，前二者在 6 d 时最小，而后二者在 3 d 时最小。根际土壤细菌群落以变形菌门、厚壁菌门、疣微菌门、拟杆菌门和放线菌门为主，干旱胁迫时间显著增加了变形菌门的相对丰度（P＜0. 05），显著降低了厚壁菌门、 放线菌门和疣微菌门的相对丰度（P＜0. 05），但蓝藻菌门和拟杆菌门的相对丰度先降低后增加（P＜ 0. 05）。【结论】干旱胁迫对红豆草幼苗生长及根际土壤细菌群落组成有显著影响。     

高丹草叶片PSⅡ光化学活性的抗旱优势

本试验利用快速叶绿素荧光诱导动力学分析技术研究了高丹草(Sorghum bicolor×S.sudanense)和苏丹草(S.sudanense)叶片PSⅡ光化学活性对干旱的响应。结果表明,随着干旱的加剧,高丹草和苏丹草幼苗叶片PSⅡ的最大光化学效率(Fv/Fm)和效能指数(PIABS)明显降低,特别是PIABS的降低幅度明显大于Fv/Fm,即干旱下两种牧草幼苗叶片的PSⅡ光化学活性降低,但不同干旱程度下高丹草幼苗叶片的PSⅡ光化学活性明显高于苏丹草。分析原因可以发现:干旱下高丹草幼苗叶片OJIP曲线上0.15和0.3 ms时(L点和K点)的相对可变荧光VL和VK增加幅度明显小于苏丹草,即干旱条件下对高丹草幼苗叶片PSⅡ电子供体侧放氧复合体OCE活性和类囊体聚合状态的影响明显小于苏丹草,这对于电子传递链上的电子供应及电子传递的稳定性起到了重要的作用。另外,干旱下两种牧草幼苗叶片OJIP曲线上2和30 ms时(J点和I点)的相对可变荧光VJ和VI明显增加,即干旱导致PSⅡ光化学活性降低还与PSⅡ电子受体侧电子由QA向QB传递受阻以及PQ库接受电子能力的降低有关。但干旱下高丹草和苏丹草幼苗叶片仅VJ差异明显,而VI却无明显差异,这说明干旱下高丹草幼苗叶片电子传递体QB接受电子的能力明显高于苏丹草,从而使干旱下高丹草幼苗叶片PSⅡ受体侧电子传递能力高于苏丹草。     

红豆草种质苗期耐寒性筛选及评价

为筛选抗寒性优异的红豆草（Onobrychis viciaefolia）材料,以国内外22份红豆草为研究对象,探讨4℃下分别处理0、1、3和5 d后其幼苗形态和生理指标对低温的响应差异。结果表明,随低温处理时间延长,供试红豆草株高、叶面积、地上生物量、地下生物量、叶片相对含水量、叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、叶绿体色素和根系活力均呈下降趋势,可溶性糖呈增加趋势,脯氨酸、可溶性蛋白、过氧化物酶活性均呈先升后降趋势,丙二醛和过氧化氢酶活性呈先降后升趋势,超氧化物歧化酶活性呈先升后降再升趋势。回归分析表明,地下生物量、过氧化物酶、脯氨酸、可溶性蛋白和叶片相对含水量可作为红豆草苗期耐寒性评价首选指标。隶属函数和聚类分析综合评价表明,甘肃红豆草和材料9155耐寒能力强,蒙农红豆草和新航红豆草耐寒能力次之,材料13709耐寒性最差。研究结果为耐寒红豆草新品种选育提供了种质材料。     

红豆草、紫花苜蓿根瘤菌接种研究

依据豆科植物与其相应的根瘤菌可以共生固氮的生物学特性，对红豆草、紫花苜蓿进行根瘤菌接种试验，在各生育期就结瘤量、地上部鲜重、株高、产草量进行观测，结果表明：红豆草和紫花苜蓿接种根瘤菌后，可提高幼苗结瘤率，增加分枝期结瘤量和地上部鲜重，提高花期产草量，增加土壤中有机质和速效氮含量。     

紫花苜蓿不同品种对干旱胁迫的生理响应

以国内外20个优良紫花苜蓿品种为材料,研究了离体条件下叶片相对含水量、膜相对透性、游离脯氨酸和叶绿素含量等生理性状对干旱胁迫的响应,探讨了各种生理变化与抗旱性的关系,并结合草产量对其抗旱性进行了综合评价。结果表明,抗旱性强的品种在干旱胁迫下草产量高,叶片保水能力强,叶绿素持有率高,游离脯氨酸维持积累时间较长,维持积累量较高,能保持较高的细胞膜相对完整性。依据上述5项指标,通过系统聚类分析,将20个紫花苜蓿品种分为抗旱性强、较强、中等、较弱和弱5个等级。     

干旱胁迫对禾草苗期抗旱性特征的影响

采用盆栽断水干旱方式研究了土壤干旱对中间偃麦草、沙生冰草、蓝茎冰草和长穗偃麦草苗期抗旱性特征的影响。结果表明：不同种类禾草的抗旱性特征随土壤干旱程度增加的变化趋势不同。干旱胁迫程度增加,4种禾草的根冠比、叶片可溶性糖含量和渗透液相对电导率升高,叶片含水量下降。其中,土壤中度干旱胁迫时,沙生冰草叶片可溶性糖含量增加幅度较大;重度干旱胁迫下,沙生冰草叶片渗透液相对电导率上升幅度最小,株高胁迫指数与干物质胁迫指数最高,抗旱性相对较强。     

10种禾草苗期抗旱性的比较研究

采用盆栽断水方式模拟土壤干旱胁迫,研究不同程度干旱胁迫对10种禾草苗期7种抗旱性特征的影响,结果表明,随着干旱胁迫程度增加,禾草叶片含水量及相对含水量降低,叶片相对电导率与可溶性糖含量升高,重度干旱胁迫时,草地雀麦、无芒雀麦、苇状羊茅、沙生冰草和草芦根冠比增加,其余草种均有所降低,重度干旱胁迫对禾草株高胁迫指数与干物质胁迫指数影响不大;通过聚类分析可以将10种禾草按苗期抗旱性大小分为3类,强抗旱性禾草有无芒雀麦、草地雀麦、苇状羊茅,中抗旱性禾草有沙生冰草、蓝茎冰草、长穗偃麦草、鸭茅,弱抗旱性禾草有紫羊茅、猫尾草、草芦;通过主成分分析进一步确定10种禾草苗期抗旱性由强到弱的顺序为无芒雀麦>苇状羊茅>草地雀麦>鸭茅>沙生冰草>长穗偃麦草>蓝茎冰草>草芦>猫尾草>紫羊茅.     

柠条生物学特性研究

通过对柠条的生物学特性的研究，其中包括其物候期，根系，枝条叶的形态特征，开花结实习性，种子特征，地柠条生产的影响及其抗旱性，抗热性及抗寒性，认为柠条的生物学特性与其生境具有密切关系。     

干旱胁迫下5种禾本科牧草幼苗期的生理特性

采用盆栽控水法研究了干旱胁迫对蒙古冰草(Agropyron mongolicum)、蒙农杂种冰草(A.cristatum×A.desertorum)、沙生冰草(A.desertorum)、新麦草(Psathyrostachys juncea)和无芒雀麦(Bromus inermis)苗期叶片水分状况、细胞膜透性、叶绿素、游离脯氨酸、超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和丙二醛等生理生化指标的影响,并借助隶属函数法综合评价了5种牧草幼苗期的抗旱性。结果表明,持续干旱胁迫下,5种禾本科牧草幼苗的相对含水量逐渐下降,水分饱和亏缺、细胞膜透性逐渐上升;脯氨酸、叶绿素含量及3种抗氧化酶活性均呈先上升后下降的趋势;丙二醛含量呈上升-下降-上升的趋势。5种禾本科牧草抗旱性隶属函数均值介于0.351 0~0.688 1,抗旱性由强到弱的顺序为沙生冰草、新麦草、蒙农杂种冰草、蒙古冰草和无芒雀麦。     

锦鸡儿幼苗期脯氨酸含量、相对电导率与抗旱性的关系

锦鸡儿在我区是比较著名的牧草,其中小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿在我区中、西部地区分布较为广泛。但是,在它们的抗旱性问题上,一直没有明确的结论。为此,采用模拟干旱处理后,对游离脯氨酸、相对电导率进行测定、以此来探讨它们的抗旱性。     

表达二穗短柄草CBF2基因拟南芥抗旱性分析

以表达二穗短柄草(Brachypodium distachyon)CBF2基因的拟南芥(Arabidopsis thaliana)为材料,通过模拟干旱胁迫分析其种子和幼苗对甘露醇渗透胁迫的响应和成苗对盆栽条件下水分胁迫的响应。结果表明,渗透压为-0.62MPa时种子萌发率开始下降,转基因拟南芥种子萌发率略高于野生拟南芥,但差异不显著(P0.05)。以根的增长量作为评价幼苗抗旱性的主要标准,当渗透压小于-0.37 MPa时,根长增长量随着胁迫强度的增加而明显减小,转基因株系根长增长量始终显著高于野生型拟南芥(P0.05)。拟南芥成苗干旱胁迫至25d,野生拟南芥成活率为11.7%,转基因植株平均成活率为41.6%;随着干旱胁迫时间的延长,转基因拟南芥过氧化物酶、超氧化物歧化酶活性均显著高于野生植株,丙二醛含量及相对电导率显著低于野生植株。结果表明,二穗短柄草CBF2基因提高了拟南芥幼苗及成苗的抗旱性。