盐碱混合胁迫对小麦幼苗阳离子吸收和分配的影响

为探讨盐碱胁迫下小麦阳离子吸收和分配特点,采用两种中性盐（NaCl和Na₂SO₄）和两种碱性盐（NaHCO₃和Na₂CO₃）混合模拟不同浓度盐碱胁迫条件,对龙麦26和克旱16两种不同基因型春小麦幼苗进行14 d胁迫处理,测定和分析了叶片和根系中Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺含量的变化。结果表明,盐碱混合胁迫增加了小麦幼苗Na⁺含量,且随着盐浓度的增加和碱性盐比例的提高,Na⁺含量逐渐增加;龙麦26幼苗K⁺的吸收规律与Na⁺相同,而克旱16幼苗K⁺含量变化与之相反;盐碱混合胁迫通过降低植株的K/Na限制了Ca²⁺、Mg²⁺的吸收量,且阻碍了Ca²⁺、Mg²⁺由根向地上部的运转,致使叶片中Ca²⁺、Mg²⁺含量降低。盐碱混合胁迫下,小麦对Na⁺、K⁺等一价阳离子与Ca²⁺、Mg²⁺等二价阳离子的吸收上表现为拮抗作用。     

重金属Pb2+、Cd2+胁迫对青稞幼苗抗氧化能力的影响

为了解重金属对青稞幼苗的伤害机理以及青稞对重金属胁迫的抗性作用,以青稞幼苗为实验材料,采用水培方法研究了50 mg·L^-1 Pb²⁺、Cd²⁺胁迫对青稞幼苗叶片相对含水量（RWC）、丙二醛（MDA）和脯氨酸含量、抗氧化酶活性的影响。结果表明,50 mg·L^-1 Pb²⁺ 胁迫下青稞幼苗的叶片相对含水量（RWC）变化不大,丙二醛（MDA）和脯氨酸含量、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性在胁迫后期有所升高,超氧化物歧化酶（SOD）活性在前期升高比较明显,其后缓慢下降。50 mg·L^-1 Cd²⁺胁迫下青稞幼苗叶片RWC明显减少,MDA含量显著增加,脯氨酸含量先急剧升高后下降,POD、CAT活性随着胁迫时间的增加而显著增强,其中CAT活性在胁迫末期稍有下降,SOD活性先明显升高后下降。综合来看,青稞幼苗在受到相同浓度Pb²⁺、Cd²⁺胁迫时,对Pb²⁺的抵抗能力大于Cd²⁺。     

镉对作物的影响及作物对镉毒害响应研究进展

镉污染已成为中国南方部分农田的重要问题,对农产品质量安全特别是粮食安全造成了严重影响。综述了近年来镉污染对作物生长、生理特性及分子生物学等方面影响的研究进展,主要包括镉毒害对作物种子萌发、幼苗生长、酶活性、光合作用、矿质元素及在遗传损伤效应和蛋白基因表达的影响以及作物对镉的吸收、分配和积累等方面的响应规律,并提出了镉胁迫下作物研究的可能方向,以期为利用作物进行镉污染修复提供参考。     

施氮和肥料添加剂对太湖地区小麦产量和氮素吸收利用的影响

为给太湖地区冬小麦合理施氮提供理论依据及技术选择, 以扬麦10号为试验材料, 在田间条件下研究了施氮和肥料添加剂对小麦产量和氮素吸收利用的影响。结果表明, 增施氮肥可显著提高小麦产量和植株累积吸氮量, 但对阶段氮累积比例无明显影响; 氮肥吸收利用率和农学利用率随施氮量增加而降低。在施氮基础上增施肥料添加剂可进一步增加小麦产量和各生育时期植株累积吸氮量, 且增加值随施氮量和肥料添加剂用量的增加而增加。尿素配施低水平(50 kg·hm^-2)肥料添加剂对小麦产量和植株氮素吸收利用的综合提升效应不明显;施用高水平肥料添加剂(100 kg·hm^-2)在施氮150 和250 kg·hm^-2条件下产量及氮素吸收利用均显著增加(P<0.05)。综合考虑籽粒产量和氮肥利用率, “施氮 250 kg·hm^-2 + 施肥料添加剂 100 kg·hm^-2 ”是本试验条件下较优的氮肥管理模式。     

壳寡糖对小麦早期生长生理的影响

为了阐明壳寡糖调节小麦早期生长发育的机理,以室内培养的方法研究了四种浓度的壳寡糖对小麦幼苗早期生长的影响,同时利用组化染色和分光光度计法分别检测了其对根尖和叶片中H₂O₂和O₂^-含量的影响。结果表明,1 μg·mL^-1壳寡糖可以显著促进小麦根和幼苗的生长,而10 μg·mL^-1壳寡糖则抑制其生长;壳寡糖对小麦幼苗叶片和根尖中的H₂O₂和O₂^-含量影响不同,在根尖中1 μg·mL^-1壳寡糖可以增加H₂O₂和O₂^-含量,10 μg·mL^-1壳寡糖可以增加H₂O₂含量而降低了O₂^-含量;在叶片中1 μg·mL^-1壳寡糖对H₂O₂和O₂^-无明显影响,10 μg·mL^-1壳寡糖可以降低H₂O₂含量而不改变O₂^-含量。壳寡糖对小麦幼苗叶片中的丙二醛和可溶性蛋白质含量影响不大。     

6-BA浸种对HgCl2胁迫下小麦种子萌发和幼苗生长的影响

为探讨6-苄基腺嘌呤（6-BA）浸种对HgCl₂胁迫下小麦种子萌发及其幼苗生长的缓解作用,以3个小麦品种为材料,研究了不同浓度6-BA浸种对200 mg·L^-1HgCl₂胁迫下小麦种子发芽、幼苗生长、抗氧化酶活性、可溶性蛋白和丙二醛含量的影响。结果表明,200 mg·L^-1HgCl₂处理后,3个小麦品种种子的发芽势、发芽率、根长、芽长和鲜重降低,幼苗的抗氧化酶活性和可溶性蛋白含量降低,丙二醛含量增加。一定浓度6-BA浸种可以缓解HgCl₂胁迫对小麦种子萌发的抑制作用,但对小麦的根长、芽长和鲜重的影响因小麦品种而不同。HgCl₂胁迫下,3个小麦品种幼苗的SOD、POD活性和可溶性蛋白含量随着6-BA浓度的增加均基本呈先升高后降低的趋势,最佳6-BA浓度因品种而不同;3个小麦品种的MDA含量均呈先降低后升高的趋势,以6-BA浓度为15 mg·L^-1时MDA含量最低。说明一定浓度6-BA浸种能够缓解HgCl₂胁迫对小麦种子萌发和幼苗生长的毒害作用,但最佳6-BA浓度因小麦品种的不同而不同。     

外源调节物质对铬(Cr6+)胁迫下小麦种子萌发的缓解效应

为明确外源调节物质对Cr⁶⁺胁迫下小麦种子萌发的缓解机制,利用水培试验研究了葡萄籽提取物（grape seed extract,GSE）、氯化血红素（hematin chloride,Hemin）和茉莉酸甲酯（methyl jasmonate,MeJA）对Cr⁶⁺胁迫下小麦种子萌发的影响。结果表明,Cr⁶⁺胁迫显著降低了小麦种子发芽率、幼苗根长、株高、干物质积累量及种子α-淀粉酶活性,同时提高了小麦根系渗透调节物质的含量,并引发氧化胁迫。外源GSE、Hemin和MeJA均可有效缓解Cr⁶⁺胁迫对小麦种子萌发的不良影响,促进种子萌发和幼苗生长,提高小麦根系可溶性糖和可溶性蛋白含量,增强α-淀粉酶、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）、过氧化氢酶（catalase,CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（ascorbase peroxidase,APX）和谷胱甘肽还原酶（glutathione reductase,GR）的活性。其中,GSE对Cr⁶⁺胁迫的缓解效果最佳。总之,外源调节物质可以通过提高Cr⁶⁺胁迫下小麦种子萌发过程中的淀粉水解能力、渗透调节能力和抗氧化能力,提高小麦的耐Cr⁶⁺性。     

镉胁迫对小黑麦根尖细胞的遗传毒害效应

为了解重金属镉胁迫对小黑麦萌发期的细胞遗传毒害效应,用不同浓度的CdCl₂溶液（0、1.0、2.0、 5.0、10.0、25.0 mg·L^-1）处理萌发期的小黑麦根尖6、12、24和48 h,观察其对有丝分裂和染色体行为及核仁的影响。结果表明,CdCl₂对小黑麦根尖细胞产生了明显的毒害作用。随着CdCl₂处理时间的延长和处理浓度的升高,有丝分裂指数逐渐降低,同时诱发了微核和各种染色体畸变的出现,畸变率随处理浓度的升高和处理时间的延长而逐渐提高。当CdCl₂浓度大于10 mg·L^-1、处理时间长于24 h时,细胞核出现变形,核仁也出现了异常。     

玉米小麦周年氮肥运筹对砂浆黑土区小麦干物质及氮素积累分配和产量的影响

为明确黄淮砂姜黑土区玉米小麦周年氮肥运筹对冬小麦干物质及氮素积累、分配和产量的影响,于2016-2018年玉米小麦生长季进行田间氮肥运筹试验。玉米供试材料为郑单958,小麦供试材料为泰山28,玉米季3个施氮量水平为113 kg·hm^-2（E₁）、181 kg·hm^-2（E₂）、249 kg·hm^-2（E₃）,小麦季4个施氮水平为90 kg·hm^-2（F₁）、135 kg·hm^-2（F₂）、180 kg·hm^-2（F₃）、225 kg·hm^-2（F₄）,测定了砂浆黑土区周年不同氮肥运筹条件下小麦不同生长阶段干物质和氮素含量,系统分析了干物质和氮素积累、分配对小麦产量及其构成因素的效应。结果表明,整个生育期小麦干物质积累量呈现先增加后降低的趋势,在拔节到开花期最高,达到7 720.24 kg·hm^-2;E₂F₃条件下,小麦各个生育阶段的干物质积累量最高。花后同化物对籽粒产量的贡献率高于花前同化物对籽粒产量的贡献,但E₂F₃运筹明显增加了花前同化物的积累量。随着小麦生育期的推移,氮素积累量呈现先增加后降低的趋势,且各时期均以E₂F₃条件下氮素积累量最高,在拔节到开花时最高,为112.50 kg·hm^-2,但花前氮素对籽粒氮的贡献率明显高于花后氮素对籽粒氮的贡献率。成熟期籽粒干物质及氮素积累量在E₂F₃条件下最大,分别达到9 047.44 kg·hm^-2和184.10 kg·hm^-2,且与其他施肥模式差异显著。综合以上结果,对小麦而言,E₂F₃处理为本试验条件下砂姜黑土区玉米小麦轮作区最佳氮肥运筹。     

休闲期耕作配施磷肥对旱地小麦氮素吸收与转运的影响

为明确不同耕作方式配施磷肥对小麦植株氮素吸收和转运的影响,于2012-2013年在山西省闻喜县进行了休闲期深松和传统模式下不同施磷量对小麦氮素吸收和转运影响的大田试验。结果表明,休闲期深松较传统模式提高了小麦各生育阶段（低磷条件拔节-孕穗阶段除外）氮素的吸收速率,提高了小麦各阶段的吸氮量,从而提高了各生育时期植株氮素积累量,以配施磷150 kg·hm^-2效果较好;提高了小麦花前氮素转运量、花前转运氮素贡献率和花后氮素积累量;配施磷150 kg·hm^-2提高了小麦花前氮素转运率,降低了成熟期叶片氮素积累量,从而提高了籽粒氮素积累量及分配比例。休闲期深松配施磷150 kg·hm^-2提高了小麦籽粒产量和氮素吸收效率、氮素收获指数。休闲期深松配施150 kg·hm^-2磷肥,小麦的增产、氮素吸收与转运效果最好。     

Involvement of Plasma Membrane Ca2+/H+ Antiporter in Cd2+ Tolerance

Cation exchangers(CAXs) belong to the cation/Ca2+ exchanger superfamily which have been extensively investigated in plant tonoplasts over the last decade.Recently,the roles of CAXs involved in heavy metal accumulation and tolerance in plants have been studied for phytoremediation and food security.In this mini review,we summarize the roles of the Ca2+/H+ antiporter in Ca2+ signal transduction,maintaining ion homeostasis and sequestering heavy metals into the vacuole.Moreover,we present a possible role of the plasma membrane Ca2+/H+ antiporter in heavy metal detoxification.     

低浓度Pb2+对Cd2+污染下冬小麦幼苗过氧化物酶同工酶的影响

为给土壤重金属复合污染条件下冬小麦生长发育安全性和稳定性的正确评价提供科学依据,采用聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)方法研究了低于国家"土壤环境质量标准(GB 15618-1995)"规定的Ⅱ类土壤环境基准值(350.0mg.kg-1干土,pH>7.5)时的Pb2+对Cd2+污染下冬小麦幼苗过氧化物酶(POD)同工酶表达的影响。结果表明,在冬小麦幼苗3周龄时,土壤Cd2+污染对其POD同工酶的表达表现出抑制效应,其中10.0mg.kg-1干土的Cd2+抑制作用最强;除50.0和80.0mg.kg-1干土的Pb2+可分别减缓5.0和10.0mg.kg-1干土的Cd2+对POD表达的抑制作用外,其他浓度的Pb2+表现出与Cd2+协同抑制POD表达的现象。在冬小麦幼苗7周龄时,土壤Cd2+浓度超过10.0mg.kg-1干土后对POD同工酶表达表现为抑制效应,且表达量随着Cd2+浓度的升高而表现出依次降低的趋势;除120.0和180.0mg.kg-1干土的Pb2+可减缓Cd2+对POD同工酶表达的抑制效应外,其他低浓度的Pb2+与Cd2+均表现出协同抑制POD表达的现象。说明土壤Pb2+浓度低于国家"土壤环境质量标准"规定的Ⅱ类土壤环境基准值350mg.kg-1干土(pH>7.5)时,主要表现为加重Cd2+污染对冬小麦幼苗POD同工酶表达的抑制效应。     

皂化麦麸对重金属Cd~(2+)的吸附作用及吸附机理研究

为扩大纤维素类生物吸附剂的开发利用资源,采用五因子二次回归正交旋转组合设计方法对影响皂化麦麸吸附Cd2+的因子进行优化,得出在吸附时间为1h、加入量为0.20g、pH=6、温度20℃、浓度2.00mg·L-1时,皂化麦麸有最大吸附率(YMax=99.19%)。对比试验表明,皂化麦麸对Cd2+的吸附优于活性炭,纤维素在吸附中起主要作用。扫描电镜下皂化麦麸表面显示粗糙和多褶皱的物理吸附特征,红外光谱显示皂化麦麸中-OH、-CH3、C≡C、C=C、C=O、C-O基团可能参与吸附作用。吸附等温线和吸附动力学模型显示,皂化麦麸对Cd2+吸附符合Freundlich等温式和二级动力学模型。皂化麦麸经过解吸附可以反复使用。     

小麦质膜Na+/H+逆转运蛋白TaSOS1的表达分析

为探讨小麦质膜Na⁺/H⁺逆转运蛋白TaSOS1在逆境条件下的生物学功能,采用荧光定量PCR（RTPCR）方法,对 TaSOS1基因在4种不同胁迫条件下（200 mmol·L^-1 NaCl、4℃低温、100 μmol·L^-1 ABA和15% PEG6000）的表达水平进行了定量分析。结果表明,在正常条件下,小麦根中 TaSOS1的mRNA表达量要高于叶中的表达量。盐胁迫处理下,根中 TaSOS1特异性上调表达,说明 TaSOS1基因在根中的功能更强,其表达与盐胁迫有关且具有组织特异性;在4℃低温处理下, TaSOS1在叶中上调表达;而在ABA和PEG6000两种处理条件下, TaSOS1的表达没有规律性,推测 TaSOS1的表达途径可能为非ABA依赖型且与盐离子的特异性有关。生物信息学分析的结果表明,小麦质膜Na⁺/H⁺逆转运蛋白TaSOS1与拟南芥和水稻的质膜Na⁺/H⁺逆转运蛋白AtSOS1和OsSOS1具有高度的同源性,由此可以推测小麦TaSOS1具有与AtSOS1和OsSOS1类似的功能,可以把植物体内Na⁺排出体外,以减轻Na⁺对植物的毒害。     

盐胁迫下钾吸收途径的抑制对小麦叶片K~+、Na~+含量的影响

为研究盐胁迫下小麦维持钾、钠平衡的生理机制,以耐盐小麦沧麦6005和盐敏感小麦矮抗58为材料,利用TEA、NEM、Ba(NO_3)_2三种药物分别抑制钾离子通道、钾载体及非选择性阳离子通道,测定正常及盐胁迫下小麦叶片K~+、Na~+含量,比较耐盐性不同的小麦品种在K~+、Na~+吸收中的差异。结果显示,盐胁迫下,沧麦6005和矮抗58叶片K~+含量下降,Na~+含量增加;沧麦6005叶片Na~+含量低于矮抗58,K~+/Na~+比值高于矮抗58。正常条件下,NEM、TEA处理均可降低沧麦6005和矮抗58叶片K~+含量,NEM处理较TEA处理效果更为明显;TEA处理显著降低了盐胁迫下矮抗58叶片K~+含量,而NEM处理则明显降低了盐胁迫下沧麦6005的叶片K~+含量;TEA、NEM、Ba(NO_3)_2处理降低了盐胁迫下矮抗58叶片Na~+含量,仅NEM处理降低了沧麦6005叶片Na~+含量。综上所述,正常条件下,钾载体是小麦K~+吸收的主要方式;盐胁迫下,耐盐品种和盐敏感品种K~+吸收途径不同,耐盐品种的NSCCs和钾离子通道具有更强的"拒钠"能力。     

干旱胁迫对木薯K+、Ca2+和ABA的影响

为了研究干旱胁迫木薯K+、Ca2+和ABA对干旱胁迫的响应及其变化规律,对2个品种的木薯SC124（高抗）和KU50（低抗）进行对照、驯化、非驯化旱害和驯化旱害等不同方式的干旱处理。研究发现2个木薯品种中,干旱胁迫对叶片K+和ABA的含量影响较大,而Ca2+含量变化较小;SC124在驯化和非驯化处理下的K+含量发生显著变化;ABA的含量在2个品种中的驯化干旱和非驯化干旱中变化显著,且变化趋势不同;干旱胁迫下,ABA、K+和Ca2+之间存在显著相关性。     

外源水杨酸对Hg~(2+)胁迫下小麦幼苗生长及生理的影响

为了解水杨酸(SA)对Hg2+胁迫小麦幼苗生长的缓解作用,以小麦品种豫麦58号为材料,采用室内水培法分析了在Hg2+胁迫下小麦幼苗经不同浓度SA处理后的生长及生理变化。结果表明,外施SA能显著提高Hg2+胁迫下小麦幼苗的根长、株高、单株鲜重,叶片叶绿素、脯氨酸和可溶性蛋白含量,以及抗氧化酶活性和根系活力(P0.05),极显著降低丙二醛含量与超氧阴离子产生速率(P0.01)。说明外施SA可通过提高小麦幼苗可溶性蛋白和脯氨酸含量及抗氧化酶活性来维持细胞膜的稳定性,降低膜脂过氧化伤害程度,从而缓解了Hg2+胁迫对幼苗生长的抑制作用,其中以40mg·L-1 SA缓解效果最好。     

盐碱胁迫对小麦种子萌发、早期幼苗生长及Na+、K+代谢的影响

为给盐碱地区小麦合理种植提供依据,以春小麦品种吉麦3号为材料,混合两种中性盐（NaCl∶Na2SO4=4∶1）与两种碱性盐（Na2CO3∶NaHCO3=4∶1）分别模拟不同强度的盐、碱胁迫条件,探讨小麦种子萌发、早期幼苗生长及Na＋、K＋代谢对其的响应方式,并比较种子萌发期与早期幼苗生长阶段耐盐碱能力的强弱。结果表明,碱胁迫使小麦种子的发芽率、发芽速率及早期幼苗生长的下降幅度大于盐胁迫,高盐环境下未萌发的种子在蒸馏水中复萌较好,而高碱环境下则多数死亡。盐碱胁迫对小麦早期幼苗根生长的抑制程度显著大于茎叶,并且该阶段的耐盐碱性明显低于种子萌发期。随着盐碱胁迫浓度的增加,小麦幼苗根与茎叶中的Na＋含量与Na＋/K＋显著增加,且在碱胁迫下,尤其是根中Na＋含量和Na＋/K＋值更高,盐胁迫下K＋含量在根与茎叶中变化不明显,而在碱胁迫下则呈下降趋势。上述结果说明,盐胁迫与碱胁迫对小麦种子活力和早期幼苗生长与生理代谢的影响有着明显的不同,根中大量积累Na＋是小麦在早期幼苗阶段耐盐碱性的重要生理特征。小麦种子萌发期与早期幼苗生长阶段耐盐碱性具有明显的差异,盐碱胁迫下种子即使能够萌发也不意味着能够继续生长成苗。     

镧、铈对油菜种子萌发与幼苗生长的影响

以选择萌发、生长和生理3个方面的8个变量作为响应指标,采用荧光光谱分析等方法 ,利用油菜(Brassica campestris)秦优9号为试验材料,研究了稀土元素镧、铈及钙调蛋白抑制剂氯丙嗪对种子萌发和幼苗生长的影响,及幼苗DNA的荧光变化特征。结果表明:低浓度镧(30~40 mg/mL)和铈(30~40 mg/mL)显著提高了发芽率、发芽势和发芽指数等萌发指标,明显促进了幼苗的株高、苗重、侧根数和根长等生长指标,降低了幼苗叶片细胞相对电导率,对细胞膜有一定保护作用,增加了叶片叶绿素含量;镧和铈在低浓度下对油菜生长的促进作用与胞内钙调蛋白有关,氯丙嗪可以不同程度逆转镧和铈的促生作用;镧和铈处理后,油菜幼苗DNA荧光有所增加,对DNA的结构产生影响。     

6-BA对Hg2+胁迫下小麦幼苗渗透调节物质及抗氧化特性的影响

为探讨6-苄氨基腺嘌呤(6-BA)对Hg2+胁迫下小麦幼苗生长的调节作用,采用营养液水培法,以小麦品种807为材料,分析了叶面喷施不同浓度的6-BA对Hg2+胁迫下小麦幼苗叶片中渗透调节物质含量、抗氧化酶活性及抗氧化物质含量的影响。结果表明,50mg·L-1 HgCl2处理后,小麦幼苗叶片的可溶性糖和可溶性蛋白含量显著降低,过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性下降,还原型抗坏血酸(AsA)和还原型谷胱甘肽(GSH)含量显著降低。叶面喷施一定浓度的6-BA能够提高Hg2+胁迫下小麦幼苗叶片的可溶性糖和可溶性蛋白含量,显著提高小麦幼苗叶片的POD、SOD活性和AsA、GSH含量,降低脱氢抗坏血酸(DHA)和氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量,提高小麦幼苗叶片的AsA/DHA和GSH/GSSG比值,从而缓解Hg2+胁迫对小麦幼苗生长的抑制作用。叶面喷施10mg·L-1 6-BA对缓解小麦幼苗Hg2+胁迫效果最好。