土壤萘污染对玉米苗期生长和生理的影响

以玉米幼苗为实验材料,研究了不同浓度的土壤萘污染对其生理指标和生长发育的影响。结果表明,土壤萘污染浓度小于50mg·kg^-1时对玉米地上部分的生长发育有促进作用,对根部的影响是污染初期有促进作用,但随着处理时间的增加则抑制根部的生理活动。土壤萘污染浓度为100～150mg·kg^-1时,第1周时对玉米的生长发育也有促进作用,第2周开始抑制玉米的生长发育。当土壤萘污染浓度大于200mg·kg^-1时,污染胁迫作用对玉米幼苗生长发育的影响明显。研究证实,高浓度污染的胁迫能使幼苗体内蓄积大量的活性氧和超氧自由基,破坏了其脂膜和代谢所需的蛋白酶,导致生理指标活动发生变化和代谢系统的紊乱。各项生理指标的变化表明,玉米苗期第2周是对萘污染进行生理调节和适应的关键时期。     

大气CO2浓度升高条件下施加生物炭对水稻生物量分配及产量的影响

  【目的】  大气二氧化碳 (CO₂) 浓度升高会影响作物光合作用,土壤中添加生物炭能够影响作物根系生长,但关于二者互作对作物的影响尚未有明确结论,鉴于此,我们研究了CO₂浓度升高与施用生物炭两者互作对作物的影响。  【方法】  盆栽试验在北京昌平进行,供试水稻品种为吉粳88。试验共设计4个处理,常规大气CO₂浓度 (CK)、常规大气CO₂浓度 + 生物炭 (B)、高浓度CO₂ (F)、高浓度CO₂ + 生物炭 (F + B),常规大气和高浓度CO₂分别为400和550 μmol/mol,生物炭添加量为20 g/kg。于水稻分蘖期、拔节期、抽穗期、成熟期取样,测定株高、各器官生物量、产量构成因素。  【结果】  相较于CK,其他3个处理均提高了分蘖期、拔节期和抽穗期的水稻株高,F + B处理株高在3个时期平均分别增加了2.4%、1.3%、4.9% (P < 0.01)。相较于CK,其他3个处理均增加了水稻分蘖期、拔节期、抽穗期、成熟期的单茎、叶片、根系和地上部总干重,B处理和F处理对水稻叶片、根系和地上部总干重的影响均达到极显著水平,F + B处理仅对根系干重的影响达到显著水平 (P < 0.05)。与CK相比,F + B处理的水稻根冠比在分蘖期没有显著变化,抽穗期增加了10.7%,而拔节期和成熟期分别降低了5.0%、12.7%。相较对照,常规大气CO₂浓度下施生物炭 (B) 及单增CO₂浓度处理 (F) 水稻穗长和千粒重增幅达到极显著水平。F + B处理水稻产量构成均表现出增加趋势,仅对千粒重的影响达到极显著水平。  【结论】  高CO₂浓度有利于水稻植株地上部和地下部生长及干物质积累,但会降低结实率及最终产量;在高CO₂浓度下配施生物炭不仅促进植株生长和干物质积累的效果更佳,还显著提高产量构成因素,显示出良好的互作效应。     

镉胁迫对玉米幼苗抗氧化系统及光合作用的影响

采用水培方法,在玉米幼苗进入三叶期后向培养液中加入不同浓度氯化镉（0、10^-6、10^-5、10^-4 mol·L^-1）,胁迫不同时间（5、10、15 d）后对幼苗进行各项指标检测。结果表明,低浓度（10^-6 mol·L^-1）及中浓度（10^-5 mol·L^-1）镉胁迫对幼苗生长均有较强刺激作用,而中浓度胁迫对地上部分作用更明显;低浓度镉胁迫对根部及叶片抗氧化酶（SOD、POD、CAT及ASA－POD）活性影响较小,只是根部POD、ASA－POD活性明显升高,而中浓度胁迫对除SOD外其他抗氧化酶活性均有显著促进作用;MDA含量均未有显著升高,可见根部及叶片未受到氧化损伤;两种浓度胁迫下,Fv′/Fm′虽下降,净光合速率有所升高。高浓度镉（10-4 mol·L^-1）胁迫下幼苗生长几乎停止;根部SOD及CAT活性升高,而POD和ASA－POD被明显抑制,叶片中CAT、POD及ASA－POD活性显著升高;根部受到显著氧化损伤;各项光合参数（Fv/Fm、Fv′/Fm′和净光合速率）均显著降低。     

1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体对油菜幼苗生长的影响分析

采用Hogland营养液水培法,研究了不同浓度1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体(HM)对油菜幼苗生长和部分生理生化指标的影响。随着HM浓度的增大,油菜幼苗根长、茎长均呈现出"低促高抑"的现象;根部SOD活性受到抑制而持续下降,根部CAT、POD活性和叶片的SOD、CAT和POD活性先上升后下降,根部、叶片中丙二醛含量持续增加。结果表明,低浓度下HM对油菜幼苗生长发育会产生一定的促进作用,而高浓度下HM通过氧化胁迫对油菜幼苗的生长发育会产生毒害作用。     

镉、锌胁迫对番茄幼苗生长及其脯氨酸与谷胱甘肽含量的影响

试验研究重金属Cd、Zn胁迫对水培番茄种子萌发、幼苗生长及相关生理指标的影响结果表明,Cd、Zn明显抑制番茄种子的发芽势和根的伸长、幼苗株高和干物质积累,而对种子发芽率的影响则较小;番茄叶片叶绿素含量和a/b值减小,高浓度处理时茎和叶片中含水量明显降低,可溶性糖、脯氨酸和谷胱甘肽含量增加,且叶片含量均高于根系。     

旱涝交替胁迫条件下粳稻叶片光合特性

为研究分蘖期和拔节期旱涝交替胁迫对粳稻叶片光合特性和产量的影响,于2013年进行盆栽试验,分别在粳稻分蘖期(tillering stage,T)和拔节期(jointing stage,S)设置涝-轻旱(light drought,LD)和涝-重旱(sever drought,HD)共4个旱涝交替胁迫处理,其中分蘖期涝保持水深10 cm,拔节期涝保持水深15 cm,同时以浅水勤灌(CK)为对照,测定叶片净光合速率、气孔导度、潜在水分利用效率和胞间二氧化碳浓度以及最终产量等。结果表明,胁迫结束时,T-HD处理净光合速率极显著低于CK和T-LD处理(P0.01);T-LD和T-HD处理气孔导度和胞间二氧化碳浓度均极显著低于CK(P0.01);S-HD处理净光合速率极显著低于CK(P0.01),且气孔导度比CK低62.73%(P0.01);S-LD和S-HD处理胞间二氧化碳浓度呈升高趋势,且S-LD和S-HD处理潜在水分利用效率均低于CK。复水至10月10日,各处理净光合速率、气孔导度和胞间二氧化碳浓度均显著高于CK(P0.05)。相同光强下,各处理净光合速率低于CK,但光补偿点、光饱和点和暗呼吸速率均高于CK,并且提高了水稻CO_2响应曲线的净光合速率。但各处理最终产量均显著低于CK(P0.05)。研究结果可为分析水稻干物质积累、灌溉水利用效率等提供依据。     

镉胁迫对薄壳山核桃幼苗生长的影响

为探究镉胁迫对薄壳山核桃幼苗生长发育的影响,本研究以薄壳山核桃实生幼苗为试验材料,采用营养液水培育苗试验方法,测定不同浓度镉[0(CK)、5、10、20、40、80 mg·L-1]处理下薄壳山核桃幼苗各项生理指标。结果表明,镉胁迫对薄壳山核桃的生长发育具有显著的抑制作用,且镉浓度越高抑制作用越明显。随着镉处理浓度的增加,薄壳山核桃幼苗的生物量、根系长度均显著下降,80 mg·L-1镉胁迫下,较CK分别下降了40.11%、56.64%;幼苗根、茎、叶中的镉含量均显著增加,在80 mg·L-1镉胁迫下分别达到5 582、2 235、479 mg·kg-1;根、茎中Mn、Zn、Mg、K元素吸收均受到抑制,但叶中K、Mg元素含量显著上升;叶片中过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性在20 mg·L-1镉胁迫下均达到最高,较CK分别上升726.62%和86.47%;叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)均显著降低,在20 mg·L-1镉胁迫时分别较CK下降了81.44%、81.59%、75.22%,叶片荧光参数原初光能转化效率(ΦPSII)、表观电子传递速率(ETR)和光化学荧光淬灭系数(q P)显著降低,非光化学淬灭系数(q N)值显著升高,光合作用受到严重抑制。综上,镉胁迫可以抑制薄壳山核桃幼苗生物量积累,影响根、茎中各元素的吸收,显著降低叶片光合作用强度,对幼苗生长造成严重危害。本研究为进一步揭示薄壳山核桃的镉耐性与镉富集机理奠定了理论基础。     

鸡冠花(Celosia cristata Linn)对Cs和Sr的胁迫反应及其积累特征

通过水培试验研究了不同浓度133Cs和88Sr对鸡冠花(Celosia cristata Linn)幼苗株高、根长、叶绿素和丙二醛等的影响及植株对2种元素的积累特征。结果表明,低浓度(0.1和0.5mmol/L)133Cs和88Sr处理下,鸡冠花幼苗的株高和根长与对照无显著差异,但高浓度(1.0和5.0mmol/L)的133Cs和88Sr会抑制其生长;鸡冠花幼苗的叶片、茎段和根部干重随着133Cs和88Sr处理浓度的增加而减少。133Cs和88Sr在鸡冠花幼苗体内的分布均为根部茎段叶片。随核素133Cs和88Sr浓度的上升,鸡冠花幼苗叶绿素含量均呈先升再降趋势,而MDA含量呈先降后升趋势。     

外源精胺对NO_3~-胁迫下黄瓜幼苗抗氧化酶活性及光合作用的影响

采用营养液培养方法,研究了添加不同浓度的精胺(Spm)对NO3-胁迫下黄瓜幼苗生长、叶片抗氧化酶活性及光合作用的影响。结果表明,140 mmol/L NO3-胁迫下,外加1 mmol/L Spm,10 d后,黄瓜幼苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性显著增加,电解质渗漏率和丙二醛(MDA)含量显著降低;气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和净光合速率(Pn)显著升高,气孔限制值(Ls)显著降低。说明1 mmol/L Spm处理能增强黄瓜幼苗对活性氧的清除能力,降低膜脂过氧化程度;降低气孔关闭,改善叶片的气体交换,幼苗生长势增加,对高浓度NO3-胁迫的抗性增强。当Spm浓度高达1.5~2 mmol/L时,与1mmol/L Spm相比,SOD、POD、APX、CAT活性均开始降低,电解质渗漏率和MDA含量增加,Gs、Ci和Pn显著降低,黄瓜幼苗生长受到抑制。可见,外加一定浓度的Spm可通过提高抗氧化酶活性、降低膜脂过氧化程度及改善光合作用来缓解NO3-胁迫对黄瓜幼苗的影响。     

硒对镉胁迫下水稻幼苗叶片元素含量的影响

采用溶液培养研究Se对Cd胁迫下水稻幼苗叶片叶绿素和几种元素含量的影响结果表明,单用Cd处理,高浓度Cd使水稻幼苗叶片Ca、Mg、Fe、Zn、Mn含量显著减少;单用0.10mg/L Se处理可显著增加叶片Fe、Zn、Mn含量。Se使较高浓度Cd(5.0~10.0mg/L)胁迫下水稻幼苗叶片Ca、Mg、Fe、Mn含量高于单用Cd处理,Se与Cd的互作效应影响叶片Ca、Mg、Fe、Zn、Mn含量。叶绿素a/b值不能作为水稻幼苗Cd毒害指标。     

锌铬复合污染对水稻根系氮代谢的影响

通过盆栽试验,研究了锌铬复合污染对水稻(Oryza sativaL.)根系氮代谢的影响。结果表明,在锌铬复合污染下,随着重金属浓度的增加,水稻在不同生育期的生物量均降低,根冠比均有增加的趋势。在水稻不同生育期,水稻根系全氮含量及可溶性蛋白含量随铬浓度的变化规律不明显,而随锌浓度的变化规律较为明显,即随锌浓度的增加呈增大的趋势。偏相关分析表明,在水稻不同生育期,土壤中锌浓度、铬浓度与水稻根系全氮未产生复合效应,与可溶性蛋白含量在水稻分蘖期产生了Zn-Cr协同效应。这可能与在水稻不同生育期,其根系对重金属胁迫的适应程度不同有关。     

小麦植株对重金属铬吸收累积的研究

为研究重金属Cr在小麦植株吸收、积累规律,为Cr污染修复与防治提供一定的依据。试验以矮抗58为供试品种,采用大田种植和盆栽试验,测定小麦不同生育期、不同部位的Cr含量,研究小麦植株中Cr吸收和累积的动态变化。结果表明,小麦植株中Cr含量较多的部位为根,而籽粒中含量较低。Cr的吸收速率以灌浆中末期最快,其次是返青一拔节期,出苗期至分蘖期最慢。并通过测定土壤Cr含量、成熟期籽粒Cr含量等建立回归方程,以此预测籽粒中Cr的含量。     

锌铬复合污染对水稻不同生育期土壤酶活性的影响

通过盆栽试验,研究了锌铬复合污染对水稻(Oryza sativaL.)不同生育期土壤酶活性的影响。结果表明,锌铬复合污染对水稻生长有抑制作用,随土壤中锌铬浓度的增加,不同生育期水稻生物量均呈下降的趋势,而根冠比呈一定的升高趋势,差异极显著(P<0.01)。在锌铬污染下,土壤过氧化氢酶活性随土壤中锌铬浓度增大而降低。与对照相比,在水稻分蘖期、孕穗期及灌浆结实期土壤过氧化氢酶活性的最小值分别降低了34.17%、23.02%和4.89%;除在灌浆结实期锌与铬浓度互作间的差异不显著外,其他生育期的锌浓度间、铬浓度间及锌与铬浓度互作间的差异均极显著(P<0.01)。在水稻分蘖期,土壤脲酶活性、转化酶活性随土壤锌铬浓度的增加而降低,但在孕穗期及灌浆结实期则升高,其差异均极显著(P<0.01)。线性回归及偏相关分析表明,在水稻不同生育期,土壤过氧化氢酶活性与土壤中锌、铬浓度均有极显著的线性回归关系,并呈显著或极显著负相关关系,这说明锌铬复合污染对土壤过氧化氢酶活性可能产生协同或加和的抑制效应。土壤脲酶活性在水稻灌浆结实期与土壤中锌浓度有极显著的线性回归关系,偏相关系数为0.7253**;土壤转化酶活性在水稻分蘖期、灌浆结实期与土壤中铬浓度均有极显著的线性回归关系,偏相关系数分别为-0.7426**、0.8056**,这说明锌铬复合污染对土壤脲酶活性及转化酶活性未产生复合效应。     

Bowman-Brik胰蛋白酶抑制剂在水稻叶片生长和种子萌发过程中的表达

Bowman-Birk胰蛋白酶抑制剂(BBTI)是一类富含半胱氨酸的丝氨酸蛋白酶抑制剂,广泛分布于豆科、禾本科和菊科植物中,在蛋白质存储和植物防御中具有重要作用。水稻(Oryza sativa L.ssp.indica)BBTI家族具有13个成员,其中BBTI-9和BBTI-10都为假基因。其余BBTI成员都存在数量不同的保守Bowman-Birk结构域。为了解BBTI的表达信息,本研究主要通过设计多肽序列的方法,制备了11个BBTI的多克隆抗体,利用Western blot技术检测其在叶片生长发育和种子萌发过程中的表达。结果表明BBTI在叶片生长过程中呈现不同的时空特异性表达,BBTI-1、-2、-11、-12和-13伴随叶片生长含量增加,BBTI-5、-6和-8在苗期表达含量高,而BBTI-3、-4、-7在苗早期1cm时表达量达到峰值,以修饰或多聚体的形式在叶片生长过程中表达。在种子萌发过程中发现BBTI-8在种子中表达量较高,萌发后2h降到最低,24h后一条分子量略小的降解带开始表达,其余抗体在种子萌发阶段未发现有明显的变化。本研究还统计了苗期叶片、分蘖期叶片和萌发期的种子的MPSStags数据,试图比较转录与蛋白质水平对应关系。本研究结果证明,BBTI蛋白质在水稻生长发育过程中存在差异表达,为深入了解其功能提供了重要线索。     

Effect of different foliar zinc application at different growth stages on seed zinc concentration and its impact on seedling vigor in rice

This study evaluated how zinc (Zn) concentration of rice (Oryza sativa L.) seed may be increased and subsequent seedling growth improved by foliar Zn application. Eight foliar Zn treatments of 0.5% zinc sulfate (ZnSO₄?·?7H₂O) were applied to the rice plant at different growth stages. The resulting seeds were germinated to evaluate effects of seed Zn on seedling growth. Foliar Zn increased paddy Zn concentration only when applied after flowering, with larger increases when applications were repeated. The largest increases of up to ten-fold were in the husk, and smaller increases in brown rice Zn. In the first few days of germination, seedlings from seeds with 42 to 67?mg Zn?kg^?1 had longer roots and coleoptiles than those from seeds with 18?mg Zn?kg^?1, but this effect disappeared later. The benefit of high seed Zn in seedling growth is also indicated by a positive correlation between Zn concentration in germinating seeds and the combined roots and shoot dry weight (r?=?0.55, p?相似文献   

苗期水稻和小麦对缺锰胁迫的响应差异及机理

锰是植物生长发育所必需的微量营养元素，缺锰会导致植株矮小，叶片黄化，发育不良等，严重时可致植株死亡。水稻和小麦是我国主要的粮食作物，但种植在有效锰含量不同的土壤中；水稻主要种植在锰有效性高的南方酸性土壤中，小麦主要种植在有效锰含量低的北方石灰性土壤中。为探究水稻和小麦响应缺锰的差异及其机理，本研究采用水培法比较了水稻和小麦苗期在缺锰和加锰处理条件下的生长情况以及植株各部位元素含量和分配情况，并采用绝对定量法比较了小麦和水稻中锰转运基因的表达水平。研究结果表明，与供锰充足的植株相比，缺锰三周严重抑制水稻的生长，而不影响小麦的生长；在缺锰条件下，小麦根到地上部的转运率比供锰充足时提高了16.4%；相反，水稻体内锰从根到地上部的转运率降低了7.5%；苗期小麦根中TaNRAMP2的绝对表达量是水稻OsNRAMP2的3.8-5.1倍。这些结果表明，小麦比水稻更耐缺锰胁迫，这可能与NRAMP2在小麦中的高表达有关。     

臭氧胁迫对水稻光合作用与产量的影响

采用开顶式气室（OTC）,对水稻“3694繁”（Oryza sativa L.3694 Fan）进行田间原位臭氧（O3）熏气实验,研究了不同O3浓度熏气处理下水稻光合色素、气体交换参数以及产量的响应。实验设置分4个水平：过滤大气组（CF,10 nL.L^-1）、自然大气组（NF,40nL.L^-1）和两个不同浓度的O3处理组（O1：100 nL.L^-1;O2：150 nL.L^-1）。结果表明：（1）与CF组相比,两个不同浓度的O3处理均导致水稻叶片光合色素含量大幅度下降,加速水稻的衰老过程;（2）在实验进程中,O3处理导致水稻叶片气体交换参数发生显著变化,饱和CO2浓度的净光合速率（Psa）t、气孔导度（Gs）、水分利用效率（WUE）、气孔限制值（Ls）和羧化效率（CE）均呈现下降趋势,表明O3浓度的升高使水稻光合作用对CO2的利用效率降低,水稻在灌浆期对O3最为敏感;（3）O3处理使水稻产量损失明显,当AOT40值达到2.32μL.L^-1h时,就能导致水稻产量10%的减产。     

旱涝交替胁迫对水稻干物质生产分配及倒伏性状的影响

为揭示旱涝交替胁迫水稻干物质生产和分配规律,研究其对水稻倒伏相关形态性状、力学性状及化学成分的影响,于2013年5—10月在江苏省河海大学南方地区高效灌排与农业水土环境教育部重点实验室进行不同灌溉方法的粳稻盆栽试验。试验共设分蘖期涝-轻旱交替胁迫(T-LD)、分蘖期涝-重旱交替胁迫(T-HD)、拔节期涝-轻旱交替胁迫(J-LD)、拔节期涝-重旱交替胁迫(J-HD)和全生育期浅水勤灌(CK)5个处理。结果表明,在开花期以后,各灌溉处理的功能叶的叶绿素含量与水稻移栽后天数呈二次曲线关系,且决定系数R2均大于0.97(P0.01);在开花期后,水稻剑叶的叶绿素含量和光合速率存在线性正相关(P0.001)。分蘖期旱涝交替胁迫处理(T-LD和T-HD)的剑叶面积、开花后平均叶绿素含量以及光合速率为CK处理的1.1~1.2倍,而茎鞘贮藏物质的平均输出率和转化率则分别为CK处理的32%和22%;拔节期旱涝交替胁迫处理(J-LD和J-HD)的剑叶面积、茎鞘贮藏物质的平均输出率和转化率分别为CK处理的84%、33%和37%,而开花后其平均光合速率为CK处理的1.19倍。与CK及分蘖期旱涝交替胁迫处理相比,拔节期旱涝交替胁迫处理显著提高基部以上第1伸长节间的抗折安全系数(P0.05)。研究可为通过灌溉方式实现水稻抗倒和高产的目标提供依据。     

水稻OsGPDH1的克隆与功能鉴定

为了解水稻甘油-3-磷酸脱氢酶基因在水稻抗逆性中的作用,本研究从水稻品种日本晴中克隆了1个编码甘油-3-磷酸脱氢酶的基因,命名为OsGPDH1,该基因编码的蛋白酶具有NAD(P)+结合域和脱氢酶域,且这2个结构域在植物中高度保守。构建过表达OsGPDH1基因载体转化水稻得到转基因植株,RT-qPCR分析表明,OsGPDH1基因在水稻孕穗期的叶、幼穗、茎、节、叶鞘中均有表达,说明该基因参与了水稻的生长发育过程。OsGPDH1基因也受到PEG6000、高盐、双氧水等逆境和甲基茉莉酸(mJA)、水杨酸(SA)等激素诱导表达,且诱导12h后,OsGPDH1的表达量达到最高水平,但对脱落酸(ABA)不敏感。盐胁迫下的发芽试验表明,过表达转基因水稻的发芽率高于野生型,说明OsGPDH1基因表达量的提高可增强转基因植株对盐胁迫的耐受性。对过表达OsGPDH1的转基因水稻进行苗期20%PEG6000胁迫处理后,转基因水稻的成活率显著高于野生型,说明OsGPDH1基因过表达可提高水稻苗期抗旱能力。本研究初步证明了OsGPDH1水稻抗盐胁迫和渗透胁迫的重要作用,为培育抗性转基因水稻新品种提供了新的基因资源。     

崇明岛稻麦轮作系统稻田温室气体排放研究

通过静态箱-气相色谱法,研究了崇明岛稻麦轮作地水稻生长季及收割后休耕期（2011年6月至2011年11月）温室气体CO2、CH4和N2O的排放、吸收规律及交换量,并运用增温潜势进行了温室效应估算。3种温室气体通量在水稻不同生长阶段有明显差异：稻田除成熟收割期外,其他期均表现为CH4排放源,并在分蘖期达到最大值;N2O除幼苗期表现为汇,其他期均为排放源,并在拔节期达到最大值。温室效应分析得出：水稻田温室气体以CH4和N2O排放为主,二者对全球温室效应的贡献为3.255×103kgCO2·hm-2;由于光合作用,稻田表现为对CO2固定,固定量为2.462×103kgCO·2hm-2;崇明水稻生长季排放温室气体综合GWP值为793kgCO·2hm-2,为温室气体排放源。