旱稻×稗草远缘杂交后代的苗期抗旱性特征

以旱稻65(H65)及其与稗草远缘杂交后代YF2-1为材料,比较了两者之间的芽期、苗期的耐干旱胁迫能力的差异.结果表明在干旱胁迫条件下,YF2-1的芽期抗旱性以及苗期生长状况显著强于H65.由此可见,利用稗草有效基因的渗入是提高旱稻抗旱能力的有效途径.     

转codA基因提高番茄植株的耐热性

以野生型番茄(cv. Moneymaker)和转codA番茄为材料,用不同温度(25、30、35、40、45和50℃)分别处理2 h,测定叶片净光合速率(P_n)、PSII最大光化学效率(F_v/F_m)、过氧化氢(H₂O₂)含量、丙二醛(MDA)含量、相对电导率(REC)和抗氧化酶活性等生理指标;42℃高温处理0、3和6 h后,检测热响应基因的表达量以及D1蛋白的含量,研究高温胁迫对上述参数的影响,探讨转codA基因提高番茄叶片耐热性的机制。。结果表明,高温胁迫下,转codA基因番茄叶片P_n和F_v/F_m的抑制程度明显低于野生型,H₂O₂、MDA的积累量以及REC均低于野生型,而且明显增强了过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性。此外,转codA基因番茄叶片中抗氧化酶基因和热胁迫基因的表达水平均高于野生型,而D1蛋白的降解水平低于野生型。转codA基因番茄体内合成的甜菜碱提高了转基因番茄的耐热性,这与提高和维持较高的抗氧化酶活性、促进热激响应基因的表达及减缓D1蛋白的降解等有关。     

吐丝期干旱胁迫对玉米生理特性和物质生产的影响

以玉米品种郑单958 (抗旱性强)和陕单902 (抗旱性弱)为材料,采用抗旱池栽控水试验,研究了叶片光合特性、保护酶活性以及干物质转运对吐丝期干旱胁迫的响应。结果表明,在吐丝期干旱胁迫下2个品种产量分别降低39.10%和44.87%;叶片净光合速率(P_n)和气孔导度(G_s)显著下降,胞间CO₂浓度(C_i)先升后降。PSII最大光化学效率(F_v/F_m)、实际量子产额(Φ_PSII)、光化学猝灭(q_P)降低,非光化学猝灭(q_N)升高;抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性先升高后降低,而丙二醛(MDA)含量一直升高。说明吐丝期干旱胁迫增加了花前营养器官贮藏同化物转运量(率)及其对籽粒转运的贡献率;但郑单958受干旱影响程度小于陕单902。说明抗旱品种郑单958具高抗氧化酶活性清除活性氧,使得膜脂过氧化程度轻,维持较高的光化学效率,延长叶片光合功能期,促进花前营养器官贮藏同化物转运量对籽粒的贡献率。这可能是其在干旱胁迫下仍能获得较高产量的重要原因之一。     

耐低钾玉米自交系延缓叶片衰老的生理特性

以典型的耐低钾玉米自交系90-21-3和低钾敏感玉米自交系D937为试材,采用大田试验,研究了生育后期低钾胁迫对不同自交系叶片持绿性、叶绿素含量、光合特性及叶绿素荧光参数、烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)和NAD激酶(NADK)活性、保护酶活性的影响,探讨耐低钾玉米延缓叶片衰老的生理特性。结果表明,低钾胁迫持续到生育后期,90-21-3与D937相比,叶片持绿时间长,叶绿素含量下降缓慢,叶片净光合速率(P_n)高;胞间CO₂浓度(C_i)和气孔限制值(L_S)上升幅度小;F_PSII、F_v、F_m高,而F_o明显低;PEPC和NADK活性高;MDA含量上升缓慢且维持较低水平;抗氧化酶SOD、POD和CAT活性相对较高。低钾胁迫下,90-21-3自交系延缓叶片衰老的原因可能为持绿性较好,延长了叶片功能期;光合能力强,受光抑制程度较轻;NADK活性稳定,为光反应提供电子受体NADP,同时PEPC活性较高,暗反应又能固定相对较多的CO₂,从而保证了CO₂的供应;光反应和暗反应的协同,使90-21-3自交系具有相对较高的光合速率,同时抗氧化酶又具有较高的活性,可有效清除活性氧。     

水分胁迫下外源ABA提高甘蔗抗旱性的作用机制

以抗旱甘蔗品种ROC22为材料,调查水分胁迫及胁迫加喷施脱落酸(ABA)对甘蔗内源ABA合成及相关生理生化作用的影响。结果表明,干旱及干旱加外施ABA的条件下,甘蔗内源ABA合成水平上升,但干旱加ABA处理增幅更显著,甘蔗叶内的脯氨酸(Pro)、H₂O₂、丙二醛(MDA)含量增加,而ABA处理能缓解MDA的积累,使其含量处于低水平,ABA处理能防止叶绿素降解并对干旱引起的最大光能转化效率(F_v/F_m)、PSII实际量子效率(Φ_PSII)下降有明显的缓解作用。干旱条件下,H₂O₂的积累伴随着抗氧化作用的酶CAT、GPX、GR和APX的活性提高,而ABA处理能进一步提高这些相关酶的活性而逐渐降低H₂O₂的含量,表明干旱条件下,外施ABA能增强甘蔗的抗氧化防护系统,提高抗旱性。     

低温胁迫下聚糖萘合剂对玉米幼苗光合作用和抗氧化酶活性的影响

采用盆栽试验, 以郑单958和丰单3号为材料, 研究了低温胁迫对玉米幼苗光合作用、叶绿素、叶绿素荧光参数和抗氧化酶活性的影响, 以及聚糠萘合剂(PKN)的调控效果。结果表明, 低温胁迫下, 玉米幼苗的光合作用和光系统II光化学最大效率受到抑制; 超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性降低; 过氧化氢、超氧阴离子的产生速率及丙二醛(MDA)含量显著升高。PKN处理提高了低温胁迫下玉米幼苗净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、光系统II光化学的最大效率(F_v/F_m)、叶绿素含量(Chl a+Chl b)。低温处理7 d, ZDTR和FDTR的P_n、G_s、F_v/F_m、Chl a+Chl b分别比各自的对照提高了88.95%和61.11%、593.33%和1 741.67%、111.50%和145.16%、36.61%和54.03%; PKN处理延缓了SOD、POD、CAT活性的降低, 低温胁迫7 d, PKN处理使郑单958和丰单3的SOD、POD、CAT活性分别比对照高了292.59%和632.98%、295.07%和360.54%、254.55%和265.45%; 同时降低了过氧化氢、超氧阴离子的产生速率及MDA的含量。表明PKN处理有利于提高玉米幼苗的抗冷性。     

干旱胁迫对玉米苗期生长和光合特性的影响

以2个不同抗旱性玉米品种郑单958 (抗旱性强)和陕单902 (抗旱性弱)为材料,采用盆栽控水试验,设置轻度干旱,中度干旱,重度干旱和正常灌水处理,研究了干旱胁迫对2个玉米品种植株生长、气体交换和叶绿素荧光参数的影响。结果显示,干旱胁迫抑制2个玉米品种植株生长和相对生长速率,导致整株生物量显著下降。随着干旱胁迫程度加剧,叶片最大净光合速率(P_nmax)、表观量子效率(AQY)、光饱和点(LSP)、气孔导度(G_s)、气孔限制值(L_s)、最大电子传递速率(ETR_m)、光能利用效率(α)、光系统II的实际量子产量(Φ_PSII)和光化学猝灭系数(q_P)均下降,而胞间CO₂浓度(C_i),光补偿点(LCP)和非光化学猝灭系数(q_N)均升高。可见,干旱胁迫下叶片光合能力和电子传递速率降低是2个玉米品种生物量减少的主要因素。但郑单958变化幅度小于陕单902,表明郑单958植株生长发育和光合特性比陕单902受干旱胁迫的影响小,较高的电子传递速率、较强的光能转化能力和较大的相对生长速率是郑单958适应干旱环境的重要生理特性。     

水分胁迫对糜子植株苗期生长和光合特性的影响

选取耐旱性不同的糜子品种陇糜4号(强抗旱)、晋黍7号(旱敏感)和5283黄(中等抗旱),采用盆栽控水试验,调查不同水分处理对糜子苗期主要性状和光合参数的影响。结果表明：(1)水分胁迫下各品种的株高、叶面积、根重、叶绿素含量、根系活力均呈下降趋势,且陇糜4号的降幅小于5283黄和晋黍7号。(2)水分胁迫下,3个品种的固定荧光值(F_o)和非光化学猝灭系数值(q_N)均显著增加,在重度胁迫后,陇糜4号、5283黄和晋黍7号的F_o值分别比对照增加24.6%﹑34%和40.8%,q_N值分别增加0.956、1.083和2.183,且表现为旱敏感品种晋黍7号的增加幅度大于强抗旱品种陇糜4号;各品种的可变荧光(F_v)、最大荧光(F_m)、最大光化学量子产量(F_v/F_m)、PSII的潜在活性(F_v/F_o)、光化学猝灭系数(q_P)值均因水分胁迫而降低。在中度和重度胁迫时,与正常灌水相比差异达显著水平,降幅以晋黍7号>5283黄>陇糜4号。(3)各品种的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度及胞间CO₂浓度均因水分胁迫而下降,强抗旱品种陇糜4号各值的变化幅度均小于中等抗旱品种5283黄和旱敏感品种晋黍7号,表明陇糜4号的光合参数受水分胁迫的影响最小,较高的电子传递速率和较强的光能转化能力是陇糜4号适应干旱环境的重要生理特性。(4)水分胁迫导致糜子叶片对强光的敏感性增加,干旱和光抑制对光系统II造成的叠加伤害随干旱加重和品种抗旱性减弱而加剧,因此,对强光下的糜子幼苗应及时补水,以避免干旱和高光强的叠加伤害。     

室外盆栽条件下盐胁迫对甜高粱光系统II活性的影响

室外盆栽条件下, 设置2个NaCl浓度(100 mmol L^–1和200 mmol L^–1), 调查盐胁迫对甜高粱光合特性和光系统II (PSII)活性的影响。结果表明,叶片Na⁺离子含量与Na⁺/K⁺比随盐浓度增加和处理时间延长而增加。净光合速率(P_n)、光系统II开放反应中心天线转化效率(F_v¢/F_m¢)、光化学猝灭系数(q_P)和光系统II实际光化学效率(Φ_PSII)随盐浓度的增加而降低,非光化学猝灭(NPQ)随盐浓度增加而增加;100 mmol L^–1处理组的P_n、F_v¢/F_m¢、q_P和Φ_PSII随处理时间延长有所恢复,但200 mmol L^–1处理组无此现象。光系统II (PSII)最大光化学效率(F_v/F_m)在100 mmol L^–1 NaCl处理时影响较小,但在200 mmol L^–1 NaCl处理时明显下降。短期盐胁迫未影响荧光诱导动力学曲线,而200 mmol L^–1 NaCl处理5 d后荧光诱导动力学曲线O-K和O-J相上升。进一步研究证明,PSII的失活速率在两个盐浓度下均无明显变化,而修复速率在200 mmol L^–1盐浓度处理5 d后降低明显。因此,认为室外盆栽条件下盐胁迫造成甜高粱碳同化能力降低并改变PSII激发能分配;叶片Na⁺离子含量的大幅增加会导致PSII活性下降及光抑制,这与PSII失活速率无关,主要是失活PSII修复速率受抑制的结果。这对理解户外盐胁迫条件下C₄作物的光抑制机制具有一定意义。     

小偃54和8602及其杂交后代小偃41和小偃81花后旗叶光合特性比较

通过测定叶绿体色素含量、叶片气体交换参数、叶绿素荧光及820 nm吸收参数,比较了小偃54 (XY54)和8602及其杂交后代小偃41 (XY41)和小偃81 (XY81)花后旗叶光合特性的差异。在开花期,4个品种(系)的叶绿素和类胡萝卜素的含量不同,基本表现为杂交后代高于双亲,且以XY81最高;8602品系的光合速率(P_n)和羧化效率(CE)最高,XY41品系的气孔导度(G_s)最低,而XY54品种的CE最低。4个小麦品种(系)的胞间CO₂浓度(C_i)、K点可变荧光(F_K)占F_J–F_O荧光振幅的比率(W_k)、光系统II(PSII)最大量子效率(F_v/F_m)、电子传递到Q_A下游的概率(Ψ_o)、电子从系统间电子传递体传递给光系统I(PSI)受体侧电子受体的概率(δ_Ro)、820 nm相对可变透射光(ΔI/I_o)、PSII的实际光化学效率(Φ_PSII)和非光化学猝灭(NPQ)无显著差异。小麦开花后,XY54的叶绿素含量、P_n、G_s、CE、F_v/F_m、δ_Ro及ΔI/I_o的下降幅度和W_k的上升幅度显著大于其他3个品系,但C_i、Ψ_o、Φ_PSII和NPQ与其他3个品系没有显著差异。8602和2个杂交后代的上述参数的变化趋势在整个发育期内基本相同。以上结果表明,与XY54相比,XY41和XY81的光合下降幅度较小,可能与它们的光合暗反应能力不同有关,而不是三者的叶绿素含量、气孔导度及光反应的能力不同所造成,杂交后代XY81和XY41可能遗传了8602品系较高的光合暗反应特性。     

GAFP基因导入对彩色棉抗病性和农艺及经济性状的影响

通过对转GAFP基因品系ZB-1-31、ZB-1-49、LB-7-8与原受体品种新彩棉1号、绿9903进行了抗枯、黄萎病性的对比和农艺、经济性状方面的对比研究,结果表明,3个转GAFP基因品系对枯、黄萎病的抗性显著高于受体品种,生育期有所提前,产量均明显高于受体品种,纤维品质也有不同程度的提高。     

烯效唑(S3307)提高作物抗逆性研究进展

全球气候变暖,导致各类自然灾害时有发生,作物生长环境恶化。为了缓解逆境对作物生长带来的影响,本研究总结了S₃₃₀₇在提高作物抗倒伏性、抗盐碱胁迫、抗水分胁迫以及抗温度胁迫方面的生物学功能,分析了S₃₃₀₇在提高作物抵御逆境环境领域的研究现状和发展趋势,指出在施用植物生长调节剂来提高作物的抗逆性时,要根据实际情况对施用方式和施用浓度进行科学调整。合理施用植物生长调节剂对作物抗逆、耐逆生长发育以及节本增产具有重要意义,为今后农业生产抗逆研究提供理论依据和科学指导。     

植物逆境诱导启动子mwcs120的克隆及表达特性研究

以小麦基因组DNA为模板,通过特异PCR扩增,克隆逆境诱导表达启动子mwcs120。序列分析表明,该启动子与冷诱导启动子wcs120的序列同源性为97.1%,有2个位点发生了突变,但逆境调控保守元件的序列未发生改变。瞬时表达实验表明,在单子叶和双子叶植物中,mwcs120启动子均受低温和高盐逆境诱导,使GUS基因的表达增强。因此,mwcs120启动子在作物抗逆基因工程中具有较好的应用前景。     

作物对干旱胁迫的响应机制及提高作物抗旱能力的调控措施研究进展

干旱是影响作物生长发育和产量的最主要非生物胁迫之一,在气候变化背景下,作物遭受干旱胁迫的风险越来越大。为了应对干旱,作物表现出一系列的抵御机制,包括形态特征和生理生化（抗氧化酶、渗透调节物质、内源激素）特性改变。本研究从上述2个方面总结了作物对干旱胁迫的响应机制,并对提高作物抗旱能力的调控措施进行了论述,主要包括：（1）筛选抗旱性品种,促进对深层土壤贮水的吸收利用;（2）地面覆盖,有利于降低土壤蒸发,增加土壤含水量;（3）节水灌溉技术,如微喷灌、滴灌等灌溉方式能实现少量多次灌溉,根区局部灌溉有利于调节气孔关闭,减少奢侈蒸腾,降低土壤蒸发;（4）抗蒸腾剂,在作物枝干及叶面表层形成超薄透光的保护膜,抑制作物水分过度蒸腾;（5）植物生长调节剂,调控植物生理代谢,增强抗旱性;（6）纳米肥料,改变作物生理生化反应,促进植株生长发育;（7）生物炭,有利于土壤通气保水,改善土壤的物理性质和土壤的持水能力。本研究系统地对以上7种措施提高作物抗旱能力的作用机理、应用前景及存在问题进行了论述,以期为应对干旱胁迫提供理论依据和技术参考。     

植物基因工程在作物育种中的应用与展望

从抗虫、抗病、抗除草剂、抗逆以及品质改良、改善发育状况、提高光合作用和固氮效率等方面论述了基因工程在作物育种中的具体应用和进展,阐述了基因工程改良作物品种的方法和优点。通过植物基因工程获得的转基因作物主要有大豆、玉米、棉花、油菜和烟草,并开始大面积应用于农业生产,取了得较好的经济效益、社会效益和环境效益。分析了植物基因工程在作物育种中广阔前景,有望培育出高产优质、集高光效、抗虫、抗病、抗除草剂和抗逆等特性于一体的作物新品种。解决了人类所面临的资源短缺、环境恶化和效益衰退的三大难题,为农业的持续、稳定发展提供了有力保障。     

ERECTA调控植物细胞生长功能的研究进展

细胞生长对于植物组织器官建成和生长发育具有重要作用。ERECTA家族参与调控植物细胞分裂和组织发育,影响植物光合作用和蒸腾效率,增加生物量,提高植物抗逆性。本研究主要对ERECTA家族功能结构域和系统进化性展开分析,系统阐述ERECTA调控植物细胞生长和光合作用的功能机制,以及参与气孔发育的调控网络,介绍ERECTA参与植物抗逆性和植物激素诱导反应的作用特点,并分析ERECTA在作物中的应用及其研究进展,展望未来ERECTA研究的主要方向及其应用策略,为作物生产潜力提升和抗逆性改良提供科学数据。     

主要麻类作物基因组学与遗传改良:现状与展望

随着测序技术的发展,主要麻类作物(黄麻、红麻、苎麻、亚麻和工业大麻)参考基因组从2011年至2020年陆续完成测序,这标志着麻类作物科学已经进入基因组时代。文章首先详细概述主要麻类作物基因组测序。其次,评述了基于基因组学的麻类作物重要应用价值基因挖掘。基于参考基因组和转录组测序,大量关于纤维发育、响应非生物胁迫的候选基因被挖掘,以促进麻类作物纤维的物种特性和“不与粮食争好地”的逆境农业。同时不同麻类作物特异性状候选基因陆续被报道,如红麻雄性不育、亚麻种子含油量和大麻大麻素相关候选基因等。再次,麻类作物基因组测序完成为基于组学的麻类作物遗传改良提供可能:有助于麻类作物种质资源形成和演化机制研究,系统解析纤维产量、纤维品质、抗病耐逆等农艺性状形成的分子基础;有助于建立高通量基因型-表型数据库,挖掘优异基因资源与创制新种质;有助于创新并集成分子标记辅助选择、基因组选择、转基因等技术,建立高效的快速育种技术体系。宜选育高产高效、抗逆抗病、适宜轻简化机械化、优质专用的多用途麻类作物新品种,以满足麻类作物相关产业的市场需求,适应麻类作物生产方式。尽管已经获得重要基因以及位点的信息,但如何高效率利用已有基因资源对麻类作物进行遗传改良仍需面临一系列挑战,如成熟稳定的遗传转化体系、麻类作物基因编辑体系构建及基因组选择育种等。     

施氮对涝渍胁迫下作物生长和产量影响的研究进展

随着气候变化的加剧,涝渍灾害发生的频率和强度不断增加,严重制约着作物的可持续生产。充分挖掘作物自身潜力,提高其对水分胁迫等非生物逆境的抵抗力是适应气候变化的内在要求。随着作物抗逆生理生化机制研究的深入,人们越来越重视施氮在作物抗逆中所发挥的重要作用。为了进一步了解氮肥对涝渍条件下作物生长和产量的调控效应及调控机制,本文总结了涝渍胁迫对作物地上部光合作用、抗氧化酶活性、膜质氧化作用、内源激素含量、根系生长及产量形成的影响及其氮素调控效果,明确了氮肥施用调控作物生长和产量形成的生理机制,指出了氮肥调控涝渍胁迫下作物生长和产量研究中存在的问题,在此基础上笔者指明了未来的一些研究方向,如应用新型氮肥、现代高科技技术、培育氮高效且抗逆的品种等提高作物的抗逆性。     

大白菜受环境胁迫影响的研究进展

大白菜(Brassica rapa ssp.pekinensis)是中国种植面积较大的蔬菜作物之一,其不仅可以为人体补充维生素C和维生素E,对预防心血管疾病也有很大的帮助。大白菜在生长发育过程中受许多不利环境的影响,包括盐碱胁迫、水涝胁迫、重金属胁迫、温度胁迫等非生物胁迫,以及病虫害等生物胁迫。这些胁迫会引起大白菜发生一系列的变化,不仅会影响大白菜体内相关基因的表达,还会影响细胞的代谢和生长发育等过程。在这些胁迫下,大白菜自身能产生一定的抗逆性,但随着胁迫的增加,其自身产生的抗逆性不足以抵抗环境中较严重的非生物胁迫和生物胁迫,胁迫的影响使得大白菜不能正常生长甚至死亡,从而导致大白菜减产,造成市场供应不足的现象发生。本综述总结了近年来非生物胁迫和生物胁迫对大白菜生长的影响,并对大白菜应对胁迫而产生的抗逆性进行了概括,以期为后续的大白菜抗逆性研究提供参考。     

作物抗旱剂的应用研究进展

作物生产很大程度上依赖于人类防旱抗旱手段的提高。利用作物抗旱剂,通过化学调控的方法,调节和控制作物的生长发育和生理生化过程,增强作物在水分胁迫逆境下的适应能力,提高植株耐旱性,为作物抗旱增产开辟了新的途径,具有广阔的应用前景。近年来,作物抗旱剂应用在小麦、水稻、玉米、烟草、棉花、马铃薯及蔬菜等农作物上均取得了较好的抗旱增产效果,根据相关文献资料,综述了作物的抗旱性、抗旱剂及其在提高农作物抗旱性上的应用效果与生理基础,并阐述了作物抗旱剂应用中的问题及前景展望。