氮磷钾胁迫下不同D基因组人工合成小麦生长和养分积累差异

【目的】人工合成小麦具有很多优良性状,是现代小麦遗传改良的重要基因资源。本研究以具有相同AB基因组、不同D基因组的人工合成小麦材料Syn79(S79)和Syn80(S80)为供试材料,研究在氮磷钾胁迫下其生长、养分积累、养分分配和利用,差异,为小麦抗逆性基因定位和抗逆性遗传改良提供依据。【方法】采用盆栽试验,以施用N 0.20、P2O50.15和K2O 0.15 g/kg土为正常氮磷钾水平,以不施氮磷钾作为胁迫,设立4个处理:NPK(CK)、N0PK、NP0K、NPK0。小麦整个生育期每隔1个月调查1次株高和分蘖,成熟期,将小麦分根、茎叶、颖壳(穗)和子粒4个部分整理样品,收集株高、有效分蘖数、根长、穗长、根重、茎叶重、穗重、籽粒重、小穗数、穗粒数、穗粒重、千粒重和结实率。【结果】D基因组来源不同的人工合成小麦S79和S80在氮磷钾胁迫下生长、养分积累、分配和利用方面差异很大。从生长角度看,S80对氮磷胁迫敏感性低于S79,其在氮磷胁迫下长势优于S79,主要表现为株高、有效分蘖、分蘖成穗率、单株茎叶、颖壳和籽粒重等农艺性状显著好于S79。S80在氮磷钾胁迫下株高、根长和根冠比显著增加,S79的显著降低。S79在钾胁迫下农艺性状表现好于S80,主要表现为低钾环境下S79单株根重、茎叶重、颖壳重和籽粒重均高于S80。从养分积累、分配和利用看,S79在氮钾胁迫下单株氮磷钾养分积累高于S80,但S80在氮钾胁迫下的氮磷钾利用效率和收获指数均高于S79;磷胁迫下,S80单株、单株茎叶和单株颖壳中氮磷钾养分积累高于S79,但其利用效率和收获指数低于S79。S80在氮磷胁迫下籽粒中养分分配率较高,S79在钾胁迫下籽粒中养分分配较好。【结论】S79和S80在不同养分胁迫下生长、养分积累、分配和利用产生差异。S80耐低氮低磷,S79耐低钾;S80在氮钾胁迫下对氮磷钾养分利用较高,S79在磷胁迫下对氮磷钾养分利用较高。S80在养分胁迫下通过增加根长扩大养分供给范围,增加养分供给量,满足作物生长,加快养分向穗部转运,降低对籽粒产量影响。     

外源铅胁迫对不同土壤上水稻生长及铅形态的影响

采用温室水稻盆栽试验研究2种土壤上水稻铅的生物有效性及土壤铅形态的变化。结果表明:铅对2种土壤水稻干物重和籽粒重量的影响表现为,随铅处理浓度升高,水稻干物重和籽粒重量明显下降。黄红壤上种植的水稻干物重和籽粒重量高于青紫泥。不同铅处理下水稻各器官铅含量表现为根>茎>叶>壳>籽粒。2种土壤上NH4OAc提取的有效态铅含量与外源铅的量呈显著正相关。随外源土壤铅含量增加土壤pH显著下降。随土壤铅含量增加土壤铅的生物有效性增强,水稻对铅的吸收明显增加,水稻可食部的铅含量升高。采用连续提取法分析了土壤铅的形态,结果表明,青紫泥铁锰氧化态和有机态的铅含量高于黄红壤,水溶态、交换态和碳酸盐态含量低于黄红壤。铅在黄红壤上的移动性较青紫泥高。     

水分胁迫下不同年代冬小麦品种干物质积累与转运特性

为了明确河南中部地区冬小麦品种改良过程中物质积累与转运特性及对水分亏缺响应的差异, 选取新中国成立以来6个不同年代主栽冬小麦品种, 采用测坑试验研究了冬小麦品种在不同水分胁迫(CK: 充分供水田间持水量的75%~85%; MD: 轻度干旱, 田间持水量的60%~70%; SD: 重度干旱, 田间持水量的45%~55%)下干物质生产与积累转运特性的演进特征及其与产量的关系。结果表明, 品种改良协调了干物质在各生育阶段的分配, 使花前和花后干物质积累与转运对籽粒的贡献更加平衡。在品种更替过程中, 株高和穗下节降低, 千粒重、籽粒产量和收获指数增加, 干物质积累总量无显著差异, 千粒重和收获指数的提高对产量增加起重要作用。在CK、MD和SD处理下, 20世纪90年代和2002年品种比20世纪50年代品种平均株高降低35.2%、36.2%和38.2%, 平均千粒重比增加31.7%、17.4%和56.3%, 平均籽粒产量增加40.4%、43.0%和52.4%; 20世纪90年代和2002年品种的收获指数比20世纪80年代及以前品种增加31.4%、22.3%和24.6%。CK处理早期品种干物质积累在抽穗至开花阶段超过现代品种。MD和SD处理的20世纪90年代及以后的品种花前干物质转运能力高, 茎秆干物质输出率增加, 花后贮藏物质积累降幅小, 干物质贮藏转运分配比例适宜, 对籽粒贡献率高, 是水分胁迫条件下现代品种高产的基础。     

干旱胁迫对水稻叶表面蜡质积累的影响

环境胁迫一直以来是影响植物生长和农作物产量的主要因素,而覆盖植物叶片表层的蜡质层在植物生长发育和适应外界环境方面起着关键作用。本试验以中花11、广盐2号和Z46这3个水稻品种进行干旱胁迫处理,通过扫描电镜观察叶片表面蜡质覆盖密度,以及测定叶片相对含水量、叶绿素浸提率以及失水率等生理指标,从而综合分析干旱胁迫对不同水稻品种叶片表面蜡质积累的影响。结果表明：干旱胁迫条件下,3个试验的水稻品种叶片相对含水量降低,叶表面蜡质覆盖量增加,叶绿素浸提率以及离体叶片失水率下降。     

镉积累差异水稻品种生长发育对清除NO的响应

[目的]研究一氧化氮(NO)对镉(Cd)胁迫下水稻苗期生理生化及氮代谢响应的调节作用,探讨通过清除NO提高水稻耐Cd能力的措施.[方法]以Cd高积累(TN1)和Cd低积累(春江06)品种为材料,进行了Cd胁迫(40 nmol/L)水培试验.以Cd胁迫营养液为对照,在对照基础上设置添加硝普钠(Cd+SNP)、添加NO清除...     

铅胁迫对大叶黄杨铅积累量及叶片生理特性的影响

采用盆栽方法研究了大叶黄杨(Euonymusjaponicus)在单一铅胁迫下对各器官铅积累及叶片生理指标的影响.结果表明:随着土壤铅浓度的增高,大叶黄杨的生物量、叶片叶绿素含量和叶绿素a/b值逐渐下降;植物各器官铅积累量逐渐增加.铅在大叶黄杨体内分布的规律是:根>茎>叶;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性在低浓度范围内呈现上升的趋势,表现出一定的适应能力;在高浓度处理水平时,3种酶活性呈现下降趋势,并都低于对照;叶片膜透性则表现出随胁迫强度的增加而上升.从生理指标反映出:在铅浓度300 mg/kg范围胁迫时,大叶黄杨具有较强的适应能力.     

不同铁效率玉米品种苗期适应低铁胁迫的根系特征与铁积累差异

[目的]石灰性土壤高pH和高重碳酸盐含量严重影响土壤中有效铁含量,导致作物缺铁黄化、减产,铁高效玉米品种的推广应用是实现石灰性土壤玉米高产稳产的重要途径.本研究探讨不同铁效率玉米品种适应低铁胁迫的根系特征与铁积累差异,旨在为铁高效玉米品种的推广应用提供科学依据.[方法]试验以铁高效玉米品种正红2号(ZH2)、正大619...     

热害胁迫条件下水稻花药发育异常的早期特征

田间条件下持续高温(而非短期高温)是导致水稻生殖生长期高温危害的重要条件,由此推测水稻花粉母细胞减数分裂至抽穗的一段期间,可能均为水稻的高温敏感期,且高温诱导可能具有累积效应。本研究模拟田间典型灾害天气条件,在人工气候箱内对杂交水稻"金优63"花粉母细胞减数分裂期进行连续3d的热害胁迫处理,对处理后不同发育时期的花药组织取样切片观察,从组织、细胞水平探讨水稻受高温胁迫后花药可能出现的早期异常特征。结果表明,受高温胁迫后,在小孢子形成阶段,水稻花粉母细胞发育异常、四分体无法适时分散;在花粉粒成熟阶段,水稻生殖细胞失去正确的排列方向、绒毡层细胞发生非正常分解、花药壁和花粉粒发生形态异常并出现败育。此外,植株减数分裂期受高温胁迫后,开花时花粉活力显著降低。这些结果表明,抽穗前的高温直接导致水稻花药组织和生殖细胞异常发育,从而减少有效花粉的形成和降低裂药与授粉性能,可能成为田间条件下持续高温引起水稻不育的重要原因。     

逆境胁迫下作物积累脯氨酸的生理生态学意义

本文综述了逆境胁迫下作物对脯氨酸的积累、脯氨酸的生物合成及作物积累脯氨酸的生理生态学意义。     

铅胁迫对19个品种草坪草种子萌发和幼苗生长的影响

用浓度分别为0(对照)、200、400、600mg/L的Pb2+分别处理19个品种草坪草的种子,测定了供试种子发芽势、发芽率、幼苗根长、苗长、鲜重、叶绿素含量、丙二醛含量等7项指标,比较19个品种草坪草生长初期耐铅性的强弱。结果表明：在不同浓度Pb2+胁迫下,有的品种种子发芽势、发芽率、幼苗根长、苗长、鲜重、叶绿素含量呈先上升后下降的变化趋势,有的品种这些指标呈下降变化趋势;有的品种丙二醛含量呈先下降后上升的变化趋势,有的品种丙二醛含量呈上升的变化趋势。通过聚类分析,Pb2+400 mg/L胁迫下将19个草坪草品种的耐铅性分为3 类;耐铅性强的品种有热浪;耐铅性较强的有星火、回报、绿城、爱瑞3号、家园、美洲豹3号、3A、麦哲伦、自豪、里园2号等; 耐铅性弱的有晚霞、本特、橄榄球2号、高地、优异、优美、午夜、抢手股;并通过主成分分析进一步确定19个品种在Pb2+400 mg/L胁迫下耐铅性由强到弱的顺序为热浪＞星火＞爱瑞3号＞3A＞回报＞美洲豹3号＞绿城＞家园＞自豪＞里园2号＞麦哲伦＞晚霞＞本特＞橄榄球2号＞高地＞优美＞抢手股＞午夜＞优异。     

不同品种水稻糙米对Cd Cu Zn积累特性的研究

以酸性矿山废水污染的含有多种重金属的农田土壤为供试土壤,通过盆栽实验,研究不同水稻品种,不同类型、不同遗传背景水稻糙米重金属Cd、Cu、Zn的积累差异。结果表明,供试水稻糙米Cd含量为0.006～0.092mg·kg-1,最高值和最低值相差15倍;Cu含量为6.712～27.117mg·kg-1,最高值和最低值相差4倍;Zn含量为28.390～43.296mg·kg-1,最高值和最低值相差不到1倍。常规稻和杂交稻糙米的Cd、Cu、Zn含量差异不明显。三系杂交稻的糙米Cd、Cu含量极显著高于二系杂交稻,而二系杂交稻糙米中Zn含量则显著高于三系杂交稻。不同遗传背景水稻品种糙米Cd、Cu、Zn含量也存在明显差异。相关分析结果表明,糙米中Cu、Cd含量间呈极显著正相关,Cu、Zn含量之间存在显著负相关,而Cd、Zn含量间的相关性不明显。     

Effect of Nitrogen Fertilizer Forms on Growth,Photosynthesis, and Yield of Rice Under Cadmium Stress

ABSTRACT

A pot experiment was conducted to study the influence of four nitrogen (N) fertilizer forms [Urea; calcium nitrate, Ca(NO₃)₂; ammonium sulfate, (NH₄)₂SO₄; and organic N] on growth, photosynthesis, and yield of rice under two cadmium (Cd) levels (0 and 100 mg Cd kg^?1 soil). Cadmium addition significantly reduced photosynthetic rate, and the reduction varied with N fertilizer form, with ammonium (NH₄ ⁺)-N and urea treated plants having more reduction. Nitrogen form had a distinct effect on SPAD value, and the effect was also dependent on Cd level and growth stage. Cadmium-stress significantly reduced flag leaf area, but for the second leaf, only the plants supplied with organic N showed the reduction. There was a significant difference in plant height among four N forms, with NH₄ ⁺- and nitrate (NO₃ ^?)-treated plants having the highest and lowest height, respectively. Cadmium stress caused significant reduction in grains per panicle and total plant weight, and the reduction varied with N form, with organic N treatment showing more reduction. There were significant differences among N forms in N and Cd concentrations of the plants subjected to Cd stress, with NH₄ ⁺-N treated plants having highest N and lowest Cd concentrations and NO₃ ^?-treated plants having lowest N and highest Cd uptake. The results showed that the inhibition of Cd stress on growth and yield formation of rice is closely related to N fertilizer form.     

水稻CAT与逆境应答关系及酶活性分析

通过氧化氢酶（catalase,CAT）是一种四聚体血红素酶,主要存在于过氧化物酶体与乙醛酸循环体及相关细胞区域内。水稻中含有CAT1、CAT2和CAT3三种主要同工酶。它们在各组织不同的发育阶段,发挥着重要作用。在本研究解析了水稻过氧化氢酶同工酶基因在NaCl、NaHCO3、Na2CO3、PEG6000、H2O2、低温等逆境处理下mRNA表达特性。结果表明在不同的逆境下过氧化氢酶同工酶在表达上存在差异性。同时利用蛋白表达系统,对水稻过氧化氢酶CAT1和CAT3蛋白进行了纯化实验,对纯化的蛋白的酶活性分析的结果表明,CAT1和CAT3的酶活性没有十分显著的差别。     

水稻丝氨酸蛋白酶S8基因家族的分布及分析

水稻丝氨酸蛋白酶S8基因家族在水稻的生长发育过程中起着重要的调控作用。本研究利用公共数据库资源,分析水稻中丝氨酸蛋白酶S8基因家族,在水稻12条染色体上找到46个该类基因。通过其结构分析发现,每个基因的内含子数目从0到10各不相同,但氨基酸序列是非常保守的,都有催化活性位点和底物结合位点。系统进化树分析显示,这46个基因分为3个亚家族,S8-1亚家族最大。该家族基因的进化主要是通过基因重复复制的方式进行,其表达模式发生了变化,并且多个基因在穗部具有表达。     

Sulfur Alleviates Growth Inhibition and Oxidative Stress Caused by Cadmium Toxicity in Rice

A hydroponic experiment was conducted to investigate the effect of sulfur (S) on growth inhibition and oxidative stress caused by Cd²⁺ toxicity, using two rice cultivars with different grain Cd²⁺ content. Treatments consisted of factorial arrangement of three S levels (0.2, 0.4, and 0.8 mmol), two cadmium (Cd) levels (0 and 1 μ mol), and two rice cultivars (‘Bing 97252,’ a cultivar with low grain Cd²⁺ content, and ‘Xiushui 63,’ a cultivar with high grain Cd²⁺ content). The results showed that Cd²⁺ addition in the medium generally increased Cd²⁺ and malondialdehyde (MDA) content in both roots and shoots; the increases were more pronounced in ‘Xuishui 63’ than in ‘Bing 97252.’ Dramatic reductions in growth parameters, including plant height, root and shoot weight, tillers per plant, chlorophyll content, and net photosynthetic rate were found in the plants exposed to Cd stress relative to the plants without Cd²⁺ treatment. ‘Xiushui 63’ showed more sensitivity than ‘Bing 97252’ under Cd²⁺ exposure. In comparison with the lower S level (0.2 mmol), the higher S levels (0.4 and 0.6 mmol) helped alleviate Cd toxicity, characterized by a significant increase in growth parameters, and a decrease in Cd²⁺ and MDA content in both roots and shoots. In addition, superoxide dismutase (SOD) activity in the plants varied among tissues, cultivars, and Cd treatments. High Cd²⁺ and MDA content was consistently accompanied by higher SOD activity, and higher S levels caused a marked increase in glutathione content and a reduction in SOD activity, indicating a positive effect of S in alleviating oxidative stress.     

干旱逆境下不同品种水稻叶片有机渗透调节物质变化研究

通过聚乙二醇 (PEG)模拟水稻短期干旱胁迫研究表明 ,干旱胁迫条件下 4个水、陆稻品种叶片中可溶性有机渗透调节物质如游离氨基酸总量 (TFA)、脯氨酸 (Pro)和可溶性糖 (SS)含量及Pro/TFA比值变化上具有种间一致性 ,均呈显著上升趋势 ,且巴西陆稻的变化较为明显 ;可溶性渗透调节物质适宜作为水稻抗旱能力筛选的参考指标。     

Pb胁迫下外源GSH对马蔺体内Pb积累和非蛋白巯基化合物含量的影响

采用溶液培养研究Pb胁迫以及Pb胁迫下添加外源谷胱甘肽(GSH)和丁胱亚磺酰胺(BSO)对马蔺根和叶干质量、Pb含量以及非蛋白巯基总肽(NPT)、谷胱甘肽(GSH)和其他非蛋白巯基化合物(植物螯合肽(PC)、半胱氨酸(Cys))含量的影响.结果表明,300 mg/L高浓度Pb胁迫下马蔺根系内Pb的大量积累显著抑制马蔺根系的生长,但同浓度Pb胁迫下添加100 mg/L GSH后马蔺体内Pb含量和干质量均不同程度增加,尤其是地上部,地上部干质量比300 mg/L单独Pb胁迫下马蔺根系干质量增加20.5％,接近于对照水平.而300 mg/L的Pb胁迫下添加100 mg/L BSO(GSH和PC合成抑制剂)后马蔺根系和地上部干质量均不同程度下降,根系降幅较大.根和叶中非蛋白巯基化合物含量检测显示,与单独Pb胁迫相比,Pb胁迫下添加GSH后马蔺根系和地上部NPT、GSH和其他非蛋白巯基化合物含量均呈增加的趋势;而Pb胁迫下添加BSO后除马蔺地上部其他非蛋白巯基化合物含量略有增加外,马蔺根系和地上部NPT、GSH和其他非蛋白巯基化合物含量较单一Pb胁迫下均出现不同程度下降,尤其根系内GSH含量降幅最大.综合分析Pb胁迫下添加外源GSH和BSO后马蔺干质量、Pb含量以及不同非蛋白巯基化合物含量的变化及关系,表明Pb胁迫下添加BSO后马蔺生物量的下降可能与非蛋白巯基化合物合成受抑尤其是GSH的合成降低有关.因此,Pb胁迫下GSH在马蔺Pb吸收转运和解毒中具有更重要的作用.     

Genotypic Difference of Germination and Early Seedling Growth in Response to Cd Stress and its Relation to Cd Accumulation

A greenhouse experiment was conducted using twelve Japonica rice genotypes differing in grain Cd concentration, to study the genotypic difference in germination and early seedling growth in response to Cd stress and its relation to Cd accumulation. The results showed that under low Cd level (0.5 mM), germination was significantly enhanced for most rice genotypes, but higher Cd levels (2.5 and 10.0 mM) inhibited germination dramatically. When exposed to 10.0 mM Cd, a few genotypes could still germinate, but the seedlings of all genotypes would die in early stage. Shoot height and dry weight, and root length and dry weight of seedling were significantly inhibited at 0.5 and 2.5 mM Cd levels, irrespectively of genotypes, and the inhibition became more severe under higher Cd level. There was a significant genotypic difference in response of germination, early seedling growth and shoot Cd concentration to Cd stress. The difference was the largest for germination, followed by root growth, the least for shoot growth. A cluster analysis of tolerance indices, including germination rate, shoot height and weight, root length and weight of the plants exposed to 2.5 mM Cd level showed that 12 rice genotypes may be grouped into three clusters, i.e. high-, intermediate- and weak Cd-tolerance. No significant correlation was found between grain Cd concentration and Cd-tolerance in terms of germination and seedling growth, and shoot Cd concentrations, suggesting that it is possible to develop rice cultivars with high Cd-tolerance and low grain Cd accumulation.     

Pb胁迫对藿香蓟（Ageratum conyzoides）营养积累与分配的影响

为了解Pb胁迫对地被植物藿香蓟（Ageratum conyzoides）生长特性的影响,采用盆栽控制试验,研究了不同Pb浓度（0、250、500、750、1000、1250、1500mg·kg-1）胁迫处理下霍香蓟植株生物生产量、生物量分配格局及N、P、K、Mg积累和分配特征。结果表明,低浓度Pb胁迫处理明显增加了藿香蓟的生物量、根茎叶中N、P、K、Mg含量及养分积累,改变了养分在植物体内的分配格局,但高浓度Pb胁迫处理明显抑制了植物生长,降低了根茎叶中P、K的含量和积累量。这说明藿香蓟能在一定程度上适应Pb污染土壤环境,可用于轻度Pb污染区域的园林绿化。     

水稻芽期耐冷性的QTL分析

本研究以98个Nipponbare／Kasalath／／Nipponbare回交重组自交家系（backcross-inbred lines,BILs）组成的群体为材料,进行水稻芽期耐冷性数量性状基因座的检测和遗传效应分析。25℃正常条件下水稻发芽7d,芽长5～10cm,5℃低温处理10d,之后升温至25℃,缓苗10d,调查活苗率,并以活苗率作为芽期耐冷性的表型值,分析亲本和98个BILs的芽期耐冷性表现。采用Windows QTL Cartographer 1．13a软件的复合区间作图法,共检测到4个苗期耐冷性数量性状基因座（quantative trait locus,QTL）,分别位于第3、第7和第12染色体上,命名为qSCT-3-1、qSCT-3～2、qSCT-7和qSCT-12。4个QTL的加性效应分别为11．16、11．14、-8.8和-14．59,可解释表型变异的12．11％,12．66％,6．82％和15．86％。