外源硅对镉胁迫下玉米生理参数及根系构型分级的影响

为探究镉(Cd)胁迫条件下,施硅(Si)对玉米幼苗生长以及根系构型分级的影响,寻求可缓解Cd对玉米毒害的有效途径,本研究采用水培试验,在Cd胁迫条件下施加不同浓度Si,测定玉米的Cd浓度及含量、生长相关指标、光合指标、根系构型,并将根系构型按根系直径进行分级比较其变化特征。结果表明,Cd胁迫条件下玉米幼苗的生长发育受到抑制,叶绿素含量上升,光合参数显著降低,总根长、根表面积、根体积、根尖数和分枝数,包括Ⅰ～Ⅲ级径级区间的根长,和Ⅰ～Ⅱ级径级区间的根表面积以及根体积显著下降。施加不同浓度Si后,玉米幼苗整株Cd含量降低了12.65%～88.07%,Cd毒害在不同程度上得到缓解,表现为株高、主根长、生物量和耐受指数的提高;总叶绿素含量在Si浓度为0.25 mmol·L^-1时提高了11.76%,Cd胁迫下气孔导度、胞间CO₂浓度和蒸腾速率分别在Si浓度为1.00 mmol·L^-1时显著提高;总根长、分枝数、Ⅰ级径级区间的根长、根表面积和根体积在Si浓度为1.00 mmol·L^-1时达到最大,当Si浓度为1...     

裸果木幼苗根系形态和生理特征对水分胁迫的响应

裸果木起源于地中海,为亚洲中部荒漠区分布的第三纪孑遗植物种,对研究旱生植物演化过程具有重要价值。本研究以一年生裸果木实生苗为对象,于2018年开展盆栽试验,设置4个水分处理,包括对照和轻度、中度、重度水分胁迫,土壤含水量分别控制在田间持水量的45%～50%、30%～35%、15%～20%和5%～10%,通过称重法控制水分,每个处理10个重复,测定分析根系形态和生理指标对干旱胁迫的响应规律。结果表明,水分胁迫使裸果木幼苗根长和根表面积显著减小;重度水分胁迫下根系生物量显著降低;中度和重度水分胁迫促使根冠比显著增大,细根比根长和比表面积增大,束缚水含量/自由水含量(Va/Vs)显著增大;水分胁迫导致根系活力显著下降。土壤水分含量降低时,根系脯氨酸含量先减小后显著增大,而可溶性糖和可溶性蛋白含量变化与之相反。在水分胁迫下,根系丙二醛(MDA)、过氧化氢(H_2O_2)和超氧阴离子(O_2~-)含量均显著升高,根系细胞膜系统受到了明显伤害,超氧化物歧化酶(SOD)活性显著上升,过氧化物酶(POD)活性明显降低,过氧化氢酶(CAT)活性显著增强。总之,干旱胁迫下,裸果木幼苗形态上通过增大根冠比、细根比根长和比表面积来提高水分吸收效率;生理上通过降低代谢强度,减少水分消耗;主动积累有机溶质,降低细胞渗透势;增强SOD和CAT酶活性,减轻细胞膜伤害。     

白羊草根系形态特征对土壤水分阶段变化的响应

根系形态特征是评价植物适应胁迫环境的重要指标。以黄土丘陵半干旱区天然草地群落优势种白羊草为材料,研究了其根系生长和形态特征与水分供应条件的关系。采用盆栽控制试验,设置3个水分处理:高水(HW,80%田间持水量)、中水(MW,60%田间持水量)和低水(LW,40%田间持水量),分别在拔节期、开花期、结实期改善水分供应水平,在生育期末测定了白羊草根系生物量和各项形态指标。结果表明:白羊草根系生长与水分供应条件密切相关,持续高水处理有利于白羊草根系生长,其根系生物量、总根长和根表面积均显著提高(P<0.05);水分胁迫抑制了白羊草根系生长,但对白羊草根系平均直径影响不显著;根系生物量、总根长和根表面积间存在显著的正相关关系(P<0.01);不同生育期阶段胁迫后复水,白羊草根系表现出较强的可塑性,在拔节期复水且高的复水幅度能够显著提高白羊草根系生物量、总根长和根表面积(P<0.05)。这些说明白羊草根系对干旱胁迫有较强的耐受能力,其对阶段干旱胁迫后复水的响应与生育期及复水前干旱胁迫程度密切相关。     

垃圾堆肥基质驯化的高羊茅对水分胁迫的生理生态响应

以高渗透垃圾堆肥基质中生长驯化的高羊茅(Festuca arundinacea L).为材料,以未驯化的同品种高羊茅为对照,研究了高羊茅对水分胁迫的生理生态响应,为草坪植物抗旱品种的培育提供依据。试验对2种材料进行水分胁迫处理,测定了地上生物量、株高、地下根重、根长、须根数、叶绿素含量、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)等生理生态指标。结果表明:水分胁迫下,经堆肥基质驯化的高羊茅地上生物量及株高有显著的增加,分别比对照提高了81.8%(P0.05)和7.1%;根重、根长和须根数也有明显的增加,其中根干重比对照提高了41.7%。另外,驯化高羊茅POD和CAT活性和叶绿素含量也明显高于对照。研究结果表明,驯化的高羊茅具有忍耐重度干旱胁迫的反应机制,表现出较强的抗旱性。     

干旱胁迫及复水对伊犁绢蒿幼苗生长及生理特性的影响

为研究伊犁绢蒿（Seriphidium transiliense）幼苗对干旱胁迫的适应能力,本研究采用盆栽控水法分析了持续干旱胁迫及复水过程伊犁绢蒿幼苗生长及生理指标的变化。结果表明：随着干旱胁迫的加剧,幼苗地上部分生长逐渐减慢,重度干旱胁迫下幼苗株高和地上生物量较对照分别降低了50.29%和50.82%（P<0.01）;幼苗根长、地下生物量和根冠比则持续增加,重度干旱胁迫下各指标较对照分别增加了11.41%,10.69%和125.09%（P<0.05）;叶片相对含水量、叶绿素含量和根系活力持续下降;叶片和根系的相对电导率、丙二醛含量、可溶性糖和脯氨酸含量、超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性逐渐升高,而可溶性蛋白质含量和过氧化氢酶活性则呈先升高后降低的趋势。综上所述,伊犁绢蒿幼苗可以通过调节生长和生物量的分配,并通过积累渗透调节物质和提高抗氧化酶活性来清除活性氧,维持其在干旱胁迫下的生长;复水后,叶片和根系的渗透调节物质及抗氧化酶活性大多能恢复至中度干旱胁迫水平,表明伊犁绢蒿幼苗具有较强的干旱适应能力。     

CO_2浓度倍增及干旱胁迫对紫花苜蓿光合生理特性的协同影响

为探讨CO_2浓度倍增和干旱胁迫对紫花苜蓿(Medicago sativa)生理作用的协同效应,采用人工气候室和控水试验模拟CO_2浓度倍增和干旱胁迫,分析了植物光合和抗逆生理特征的变化规律。结果表明:干旱胁迫与CO_2浓度倍增对苜蓿光响应参数影响显著,二者之间具有一定的交互作用,在干旱胁迫下,CO_2浓度倍增减缓了苜蓿叶片气孔导度(G_s)、蒸滕速率(T_r)和光饱和点(LSP)的降低幅度,而对最大净光合速率(P_(max))、胞间CO_2浓度(C_i)和表观量子效率(AQE)没有减缓作用。CO_2浓度倍增下的水分利用效率(WUE)高于正常CO_2浓度,而与水分含量关系不大。干旱胁迫与CO_2浓度倍增对苜蓿光合色素、丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量影响显著,干旱胁迫在一定程度上降低了叶绿素a(chl a)、叶绿素b(chl b)的含量和叶绿素总量,显著增加了叶片MDA和Pro含量,CO_2浓度倍增有增加这些光合色素含量、降低MDA和Pro的趋势;但2个因素之间没有显著交互作用。干旱胁迫和CO_2浓度倍增对苜蓿叶绿素荧光参数影响不一,干旱胁迫和CO_2浓度倍增对叶绿素荧光参数具有较强的交互作用,CO_2浓度倍增对植物体光合电子传递过程中的保护作用在植物受到干旱胁迫时更加明显。因此,在干旱、半干旱地区,干旱胁迫对苜蓿光合生理功能产生不利的影响,而CO_2浓度倍增对苜蓿的生长具有一定的施肥效应,当2个因素共同发生时,CO_2浓度倍增可以减缓水分胁迫对苜蓿的伤害,增强其抗旱能力,提高水分利用效率,缓解干旱胁迫的负面效应。     

土壤含水量对冬季移植香根草生长发育的影响

土壤过度干旱或土壤淹水抑制冬季移植的香根草的株高、分蘖、根系生长发育及千物质积累，显著降低叶绿素含量，而土壤轻度干旱和土壤水分轻度超饱和对香根草生长影响较小；叶片含水量随着土壤含水量的降低而减少，叶片水分饱和亏缺和根茎比随着土壤含水量的降低而增加。     

苜蓿根系构型及生理特性对干旱复水的响应

为了研究苜蓿根系构型及生理特性对干旱复水后的响应,对肇东苜蓿进行盆栽控水试验。设置正常供水(CK)、轻度干旱(LS)、中度干旱(MS)和重度干旱(SS)4个处理,在干旱处理4周后进行复水,研究各处理间根系构型及生理指标的差异。结果表明:干旱处理对根干重和根尖数有极显著影响(P0.01),对比根长、根表面积、根体积和根密度有显著影响(P0.05)。干旱胁迫抑制了根系的生长,降低了根干重、根长、根表面积、根体积、根密度和根尖数等形态指标,促进了比根长的增加。各处理间拓扑指数差异显著(P0.05),干旱促进苜蓿根系从二分枝型向人字形结构转变。干旱胁迫极显著(P0.01)增加了根系丙二醛(MDA)和超氧负离子(O~(2-))的含量,同时超氧化物歧化酶(SOD)活性和谷胱甘肽(GSH)含量也极显著增加(P0.01),从而保持体内活性氧处于较低水平。脱落酸(ABA)含量在干旱胁迫下极显著(P0.01)增加,通过其生理作用及信号传导途径提高苜蓿抗旱性。     

土壤灭菌与水分处理下糙毛以礼草苗期根鞘和根系生长的关系分析

根鞘是沙地植物根系对干旱和贫瘠条件的适应性特征，受土壤微生物和水分影响。为探究糙毛以礼草苗期根鞘形成与根系生长的关系，采用双因素设计，分别设置2个土壤处理(未灭菌和灭菌)和3个水分处理(田间持水量的10%,25%和40%)。结果显示：灭菌与水分的互作对根系生物量、根冠比、根长、根表面积、根体积、分叉数、根系活力、脱落酸和赤霉素均有极显著影响(P<0.01)。土壤灭菌处理后，10%水分的根系生物量显著增加(P<0.05),25%水分的根长、根表面积和根体积显著增加(P<0.05),40%水分的根系活力显著增加(P<0.05),不同水分处理的脱落酸、吲哚乙酸、赤霉素含量均显著升高(P<0.05)。不同水分处理下，10%水分的根鞘重、根系活力和细胞分裂素含量最低(P<0.05),25%水分的根鞘重最大(P<0.05),40%水分的细胞分裂素含量最高。土壤未灭菌时，根系活力对根鞘重的直接作用最大；土壤灭菌处理后，吲哚乙酸对根鞘重的直接和间接作用均最大。本研究可为揭示根鞘的形成机制提供参考。     

营养生长期雌雄葎草表观性状对水分胁迫响应的性别差异

通过设置4个水分梯度,对营养生长期的葎草进行干旱胁迫处理,于性别可识别时,测定雌雄单株的根、茎、叶等构件数量性状、鲜重干重及占生物量比例等指标。结果表明,葎草通过显著缩短营养生长持续期应对水分胁迫,雄株比雌株对水分缺乏更加敏感;根首先,叶次之,茎第三对胁迫做出响应;根通过降低自身含水量满足茎、叶对水分的需要,同时茎叶通过减少叶片数与茎分枝数,缩小单叶面积与茎长度,降低单株对水分的消耗;雄株的叶总面积,茎分枝、长度与体积,根长与体积显著低于雌株;水分对各构件鲜重、干重均存在极显著影响,但性别间仅根系生物量存在显著差异;雄株的总生物量显著低于雌株,但性别对构件生物量分配比例无显著影响。通过减少营养生长投入,快速转入生殖生长应对水分胁迫,为葎草种群繁衍与扩展奠定基础。     

干旱胁迫下丛枝菌根真菌对羊草功能性状的影响

羊草是欧亚温带草原的主要优势植物,在生态系统保护及恢复利用中起着至关重要的作用。丛枝菌根真菌与植物共生,能够提高植物的抗旱能力,但目前干旱胁迫下AMF与羊草共生机理仍不明晰。基于此,采用盆栽试验研究轻度干旱（田间持水量56.25%）和重度干旱（田间持水量37.50%）下接种摩西斗管囊霉、幼套近明球霉菌及混合接种对羊草功能性状的影响,结果表明：（1）与对照（田间持水量75%）相比,轻度干旱处理下地上生物量、地下生物量分别降低了24.00%、17.02%,重度干旱处理则分别降低了53.00%、34.04%。（2）在重度干旱下,幼套近明球霉菌显著增加了两种羊草的叶片数、叶宽及根长（P<0.05）;在轻度干旱下,混合接种显著增加了羊草的叶片数、叶宽及根长（P<0.05）。（3）叶片数、株高、叶面积、叶宽、茎高度性状对地上生物量变化的解释率为78.52%,是地上生物量主要调控因子;根表面积、根体积、根分叉数、根长性状对地下生物量变化的解释率为67.10%,是地下生物量主要调控因子。     

干旱胁迫对盆栽小黑麦生物学特性及叶绿素含量的影响

通过时盆栽小黑麦在干旱和灌水两种条件下的叶绿素含量、地上生物量、地下生物量、株高、穗长、穗重和茎叶比进行研究,探讨干旱胁迫对叶绿素含量和形态指标的影响.结果表明,干旱胁迫显著降低小黑麦的地上生物量、地下生物量、植株高度、穗长和穗重,但对茎叶比影响不显著;干旱胁迫条件下,在营养生长期内小黑麦叶绿素A、叶绿素B和叶绿素的含量均表现出明显降低,但当其进入生殖生长阶段,叶绿素A、叶绿素B和叶绿素的含量虽然表现出降低的趋势,但结果不显著.     

堆肥基质驯化的高羊茅对盐胁迫的生理生态响应

以垃圾堆肥基质中生长驯化的高羊茅(Festuca arundinacea)为试验材料,研究高羊茅对盐胁迫的生理生态响应.试验对2种材料进行盐胁迫处理,测定了地上生物量、株高、地下根重、根长、叶绿素含量、保护酶活性等生理生态指标.结果表明:盐胁迫下,经堆肥基质驯化的高羊茅各生长指标均高于对照,其中地上生物量,株高和根长分...     

外源NaHS对盐胁迫下红砂根系形态及碳氮磷含量的影响

硫氢化钠(Sodium hydrosulfide, NaHS)在植物响应盐胁迫中起着不可或缺的作用。为探究外源NaHS对荒漠植物根系形态的影响,以一年生红砂(Reaumuria soongorica)幼苗为试验材料,研究300和400 mmol·L^-1NaCl胁迫下,叶面喷施蒸馏水(CK),0.000,0.010,0.025,0.050,0.100,0.250,0.500,1.000 mmol·L^-1的NaHS溶液对红砂根系形态及碳(Carbon, C),氮(Nitrogen, N),磷(Phosphorus, P)含量的影响。结果显示：300,400 mmol·L^-1NaCl胁迫下根长,根系C,N,P含量较对照(CK)显著降低;经不同浓度外源NaHS处理后,根生物量、根长、比根长、根比表面积显著提高;C,N,P含量先升高后降低;根长与比表面积、C/P与C/N之间呈显著正相关关系。上述结果表明,盐胁迫抑制了红砂根系的生长,适宜浓度的外源NaHS可有效缓解盐胁迫对红砂幼苗根系生长的抑制。本研究结果可为促进红砂在盐碱地良好生...     

骆驼刺幼苗生长和功能性状对不同水氮添加的响应

采用盆栽实验,设计干旱(30%~35%FC)、中水(60%~65%FC)和湿润(80%~85%FC)3个水分梯度以及不施氮、低、中、高4个氮素水平的完全随机组合试验,连续2年研究了不同水分和氮素添加对骆驼刺幼苗生物量、叶片和细根功能性状的影响,并分析了不同功能性状间的相关性。结果表明,骆驼刺幼苗的生物累积、叶片和细根功能性状均受到水氮交互作用的显著影响,但不同生长时期响应格局不同。对于1年生幼苗,总根系生物量在干旱低氮处理下最高,但与中水不施氮处理差异不明显;比叶面积和叶氮含量在干旱中氮处理下均显著高于其他处理,叶片组织密度值却最低;在干旱高氮处理下细根比根长显著高于其他处理,细根组织密度却明显较低。对于2年生幼苗,中水中氮处理的叶片、细根、地上和地下生物量累积均最高;比叶面积在对照处理(干旱不施氮)下最高,叶片组织密度值却最低;干旱低氮处理的细根比根长显著高于其他处理,但细根组织密度明显较低。叶片与细根功能性状间无明显相关性,但叶片与总根系生物量呈极显著正相关。叶氮含量与比叶面积也呈显著正相关,细根比根长与细根组织密度、比叶面积与叶片组织密度均呈显著负相关。这表明叶片与细根功能性状对水氮条件变化的响应并不同步,地上与地下生长的关联主要表现为叶片和根系生物量累积变化的一致性。     

干旱胁迫对‘早钟6号’枇杷幼苗生长及生理特性的影响

以盆栽‘早钟6号’枇杷实生苗为试材,在4个水分梯度胁迫下,对其生长特性、根系形态、光合特性及其逆境相关生理指标进行研究。结果表明：随着土壤水分含量的减少,‘早钟6号’枇杷幼苗生物量显著下降;气孔导度、蒸腾速率、光合速率下降;叶片和根系内超氧阴离子自由基迅速积累,膜脂过氧化加重,丙二醛含量显著升高;过氧化氢酶活性在轻度干旱胁迫下显著增高,而后显著降低。且随着干旱胁迫的加重,地上部生物量的变化比地下部敏感;叶片内脯氨酸、MDA和超氧阴离子自由基3者的变化也比根系快。轻度干旱胁迫增加了枇杷幼苗的总根尖数、根冠比、水分利用效率和过氧化氢酶活性,说明枇杷对轻度干旱有一定的适应能力。因此,栽培中可以通过轻度干旱增加‘早钟6号’枇杷的抗逆性,但不能过度干旱。     

水肥耦合对巨能草生长和光合色素的影响

采用盆栽控制实验的方式,利用控水、控肥的实验方法,设计了干旱(25% FC)、对照(75% FC)和水淹(100% FC)3个水分梯度以及低、中、高3个养分水平的完全随机组合实验,研究了不同水肥耦合条件对巨能草生长与光合色素的影响。结果表明,巨能草的地上生物量、地下生物量、生物总量和根冠比都受到了水肥交互作用的显著影响。在正常水分条件下,高肥处理下的分蘖数、株高、地下生物量、地上生物量和生物总量都是最大的,是9种水肥配比中巨能草生物量积累最佳的水肥配比。可见,良好的水肥条件是巨能草获得高产的前提。水淹和干旱都不利于植株的分蘖和高生长,但干旱条件下可通过施肥提高植株的分蘖能力。水淹环境下,不宜施用过多肥料,中等施肥量最有利于巨能草地下生物量的积累,其根冠比显著增大,有利于植物根系适应水淹条件下的缺氧环境。与水淹条件相比,干旱条件更不利于巨能草地上生物量的积累,为了适应干旱环境,巨能草会把更多的同化物质分配给地下部分,进而增大根冠比,从而表现出较高的生理可塑性以适应极端的干旱环境。有趣的是,水分胁迫下的光合色素含量显著高于正常水分,且随着施肥量的增加,光合色素的含量都有所增加,干旱处理下的增加尤为显著。由此可见,在水分胁迫环境下,巨能草会通过其各种形态和生理适应机制来适应环境,表现出一定的耐涝性和抗旱性,且施肥能够在一定程度上降低水分胁迫对植物生长的影响。     

低温胁迫下丛枝菌根对玉米根部渗透调节物质含量的影响

为了研究丛枝菌根真菌(AMF)对低温胁迫下玉米根部生长及渗透调节物质含量的影响,试验选择郑单958玉米品种采用室内分析法,测定了玉米根部生长指标和渗透调节物质含量。结果表明:在低温胁迫条件下,玉米根部生长受到明显抑制,根长、根体积、根表面积和生物量均明显降低,同时体内可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量比常温显著升高(P0.05);低温胁迫下接种丛枝菌根真菌可显著促进玉米生物量的积累,使根部可溶性糖含量提高,但使可溶性蛋白和脯氨酸含量降低。     

干旱胁迫对伊犁绢蒿幼苗生长及叶片解剖结构的影响

为探究干旱胁迫对伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)幼苗生长及叶片解剖结构的影响,本研究采用控水实验,对培养45 d后的幼苗进行持续干旱胁迫处理,测定幼苗的株高、根长、地上、地下生物量以及叶片解剖结构。结果表明：随着干旱胁迫程度的加剧,幼苗地上部分生长逐渐减缓,地下部分生长和根冠比则持续增加。当土壤相对含水量降至6.38%时,株高和地上生物量较对照分别降低了73.83%和73.05%(P<0.01),而根长、地下生物量和根冠比较对照分别增加了6.09%,67.92%和527.49%(P<0.01)。随着干旱胁迫程度的加剧,叶片厚度、上下表皮细胞厚度、维管束直径均呈先增后降趋势,而上下角质层厚度则表现出逐渐增加的趋势,栅栏组织呈逐渐下降趋势。综上所述,伊犁绢蒿幼苗通过调节地上部分和地下部分的生长以及叶片解剖结构的变化来应对干旱胁迫。     

多年生黑麦草对干旱-低温交叉适应的生理响应

草坪草在冬季的时候常常面临着干旱和低温的双重胁迫,严重影响着春季返青时草坪草的质量。为了探讨多年生黑麦草的干旱-低温胁迫交叉适应的生理机制,以多年生黑麦草“爱神特(Accent)”为植物材料,设置3个水分梯度,土壤相对含水量分别为30%(重度胁迫)、60%(中度胁迫)、100%(良好浇水)。处理5 d后在人工气候箱中进行低温处理(2℃)15 d。低温胁迫使多年生黑麦草的叶片相对含水量、叶绿素含量显著降低,电解质渗漏、脯氨酸、可溶性总糖、抗氧化酶的含量增加。3种水分处理条件下,经过中度干旱处理后的多年生黑麦草的叶片相对含水量、叶绿素含量的降低幅度减小,但脯氨酸、可溶性糖、抗氧化酶的含量增加显著。实验结果表明多年生黑麦草对干旱-低温胁迫具有交叉适应能力。适当地进行干旱处理有利于提高多年生黑麦草对低温胁迫的适应能力。但值得注意的是,严重的干旱处理会造成过度伤害,致使植株更快死亡。