缺钾对棉花幼苗根系生长的影响及其生理机制

缺钾及因缺钾而导致的早衰已成为当前我国棉花生产的主要限制因素, 而根系的生长发育与钾素营养互相影响、关系密切。本试验在生长室内营养液培养条件下,调查缺钾对棉花幼苗根系性状指标的影响, 测定根系游离吲哚乙酸(IAA)和乙烯释放量。结果显示, 与适钾处理(0.50 mmol L^-1)相比, 缺钾处理(0.05 mmol L^-1)显著抑制了根系伸长和侧根发生, 而且侧根的减少主要由侧根发生区的缩短所致, 侧根发生密度并无变化, 似乎缺钾减慢了侧根发育的进程, 但不改变可以发育为侧根的中柱鞘细胞的发育状况。此外, 细根(0.05~0.20 mm)生长受缺钾的影响最大, 绝对根长、根表面积、根体积及其占总根系的比例均显著降低;中等根(0.25~0.45 mm)受到影响最小, 粗根(>0.45 mm)居中。由于细根的吸收活性强于中等根和粗根, 因而缺钾幼苗的钾营养状况较根系生长更为恶化, 处理4 d和10 d的整株钾积累量仅分别为适钾处理的25%左右和16%左右, 而其总根长和根系总表面积分别相当于适钾处理的35.7%~38.0%(处理4 d)和47.7%~50.6%(处理10 d)。与适钾条件相比,缺钾使根系的游离吲哚乙酸(IAA)含量降低约50%, 而乙烯释放量提高将近6倍, 这可能是缺钾抑制棉花幼苗根系生长的重要原因之一。     

外源 NO 对棉花幼苗氧化损伤和保护酶活性的影响

以子叶全展期的棉花幼苗为材料,在1/4 Hoagland营养液中添加不同浓度,0,10,50,100,200μmol/L SNP （硝普钠）处理棉花幼苗,研究外源NO对棉花幼苗叶片和根系氧化损伤和保护酶活性的影响。结果表明：外源NO供体SNP处理使棉苗叶片和根系MDA含量和O·-2产生速率显著增加,可溶性蛋白含量（叶片）显著降低,SOD、POD活性增加,但是CAT活性下降。10～100μmol/L SNP处理间差异不显著。各生理指标之间差异优先表现在叶片中。结果表明,外源NO在一定浓度范围内抑制棉花幼苗的生长。     

短季棉和长季棉钾效率和根系对钾缺乏响应的差异

为了探讨不同熟性棉花品种之间是否存在钾效率和根系生长对钾缺乏响应差异,在室内水培条件下,以中熟/长季棉（百棉1号、鲁棉研28）和早熟/短季棉（中棉所50、百棉2号）为材料,将刚出苗的幼苗转移至含不同K浓度[钾缺乏（0．05 mmol/L）和钾充分（2．5 mmol/L）]的培养液中生长,于幼苗期开展研究。结果表明,幼苗在营养液中分别生长至7 d和13 d时,4个棉花品种的钾效率（钾缺乏条件下的幼苗干质量）和根系干质量及根系总长度、总表面积和总体积对钾缺乏响应方面均存在显著差异,但均没表现为长季棉类品种和短季棉类品种两大类别之间的一致性差异;4个品种的钾效率和根系生物参数（根干质量、根系总长度和总面积）呈正相关。13 d时,低钾对长季型棉花品种细根长度和面积的抑制率（61．8％～75．5％）明显高于短季型棉花品种百棉2号（47．7％～51．4％）,并且明显提高了中棉所50的细根长度和面积;低钾对长季型棉花品种中根长度和面积的抑制率（40．7％～53．9％）也明显高于短季型棉花品种（18．0％～36．2％）。幼苗培养从7 d延长至13 d时,不论是高钾水平还是低钾水平下,细根长度和面积所占比例增加,中根长度和面积所占比例下降;低浓度钾条件下,2个短季型棉花品种的细根长度和面积所占比例上升幅度显著大于2个长季型棉花品种。因此,不同熟性棉花品种的细根生长对钾缺乏的响应存在差异性。     

陆地棉品种根系特性与耐旱性关系的研究

研究了不同陆地棉品种棉花根系特性与耐旱性的关系。结果表明,耐旱型较非耐旱型棉花品种根系发达,主根长,各级侧根数量多且长,总根系长度长;一级侧根数、侧根总长、根系总长度与耐旱性呈显著或极显著正相关;棉花根系重量与生物学产量、子棉产量、皮棉产量呈极显著正相关。单位主根长度一级侧根着生密度可作为棉花耐旱性鉴定和选育的指标。     

ACC处理对不同基因型玉米幼苗响应氮素供给的调控效应

乙烯对玉米生长发育与形态建成具有重要调控作用,但乙烯对玉米氮素吸收与积累调控效应缺乏深入研究,局限了乙烯在玉米丰产高效栽培中的应用。本研究以郑单958、瑞福尔1号和德美亚3号3个玉米品种为试验材料,比较研究不同基因型玉米植株对氮素供给的响应差异,结合外源添加乙烯合成前体1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylicacid,ACC),分析乙烯对不同基因型玉米氮素吸收的调控效应。研究结果表明,在低氮条件下,氮素敏感型品种(德美亚3号和瑞福尔1号)比郑单958叶片缺氮表型明显,对ACC处理敏感,而且ACC处理抑制玉米植株地上和地下部的生长和干物质积累;ACC处理抑制了低氮下叶片叶绿素合成,降低叶片可溶性蛋白积累,促进玉米叶片早衰,其中ACC处理郑单958叶片叶绿素和可溶性蛋白含量均显著高于德美亚3号和瑞福尔1号;进一步研究发现,低氮处理抑制乙烯合成关键酶基因ZmACS7和ZmACO15的表达,降低乙烯含量,ACC处理促进低氮条件下ZmACS7和ZmACO15基因的表达,提高乙烯含量;低氮处理抑制玉米根系中ZmNRT2.1表达,但ACC处理促进低氮下玉米根系中ZmNRT2.1表达,其中郑单958根中ZmNRT2.1表达在低氮条件下显著高于德美亚3号和瑞福尔1号。研究结果表明乙烯通过调控玉米植株乙烯合成关键酶基因和ZmNRT2.1表达,调节了氮素吸收与分配,影响了植株生长,其中氮素敏感性品种比持绿型品种对乙烯更为敏感。     

钙和生长素对棉花幼苗侧根发生的协同调控效应

通过对陆地棉中棉所29幼苗主根与下胚轴交接处进行硝酸钙、吲哚丁酸(IBA)、Ca2 通道拮抗剂LaCl3和Ca2 螯合剂乙二醇-双-(2-氨基乙基)四乙酸(EGTA)、钙调素(CaM)拮抗剂三氟啦嗪(TFP)、以及生长素极性运输抑制剂三碘苯甲酸(TIBA)处理,研究了Ca2 和IBA对棉花根系的影响。50 mg.L-1Ca2 或5 mg.L-1IBA都增加棉花侧根数,但抑制主根伸长;Ca2 与IBA协同作用促进侧根同时缓解单因子对主根伸长的抑制。5 mg.L-1IBA处理增加了主根基部IAA含量,降低了主根根尖和中部IAA及赤霉素(GAs)含量,主根各区段细胞分裂素(CTKs)含量均增加且IAA/CTKs比例显著降低。3~10 mg.L-1TIBA处理抑制侧根发生和促进主根伸长,降低主根各区段CTKs含量,降低主根基部和中部吲哚乙酸(IAA)含量和IAA/CTKs比例,增加根尖IAA含量和IAA/CTKs比例。3~10 mg.L-1的LaCl3、EGTA和TFP均抑制侧根发生和主根伸长,同时降低主根中游离CaM含量。     

麦棉套作系统中小麦根区化感物质对棉苗生长的影响

设置麦棉改良3∶1式套作试验,在棉花苗期取小麦根区土壤,采用1/2 Hoagland-Aron营养液振荡提取法收集小麦根区化感物质。在1/2 Hoagland-Aron营养液中分别添加相当于0.36,1.44 mg.L-1的上述化感提取物质(CL1、CL2),以含0.4%无水乙醇同等浓度的1/2Hoagland-Aron营养液为对照(CK)。在砂培条件下研究了麦棉套作系统中小麦根区化感物质对棉苗生长的影响。结果表明:CL1对棉苗的生长影响较小,CL2对棉苗的生长有显著的抑制作用,表现在棉苗物质积累降低,根系内源保护酶活性显著下降,MDA含量上升,电解质渗出率升高。砂培小麦后,以小麦近根系石英砂移栽棉花,小麦残留的根系分泌物导致棉苗鲜重下降,叶片的生长受到抑制,棉苗叶面积降低。因此,小麦根系分泌物产生的化感作用影响了棉苗的生长,从而导致了麦套棉弱苗晚发。     

缺磷和缺铁胁迫对玫瑰幼苗根构型的影响

以玫瑰（Rosa Rugosa）实生苗为试材,在砂培条件下研究了缺磷、缺铁对玫瑰幼苗根系长度、表面积、体积、根尖数、分形维数等根构型参数与根系活力的影响。结果表明：缺磷或缺铁条件下,玫瑰幼苗根系总长度、根尖数、表面积、体积、根系直径变大,根系分形维数减小,根系活力显著下降;缺磷时,玫瑰幼苗主根生长受到抑制;缺铁使主根长度增加,二级侧根长度和数量增加尤为显著,分别比对照增加了229.9%和205.4%;缺铁比缺磷的根系活力与分形维数下降得更多。     

硼对棉花不同品种根系吸收活力、根系分泌物和伤流液组分的影响

营养液培养条件下研究棉花不同品种根系特性对缺硼反应的差异。结果表明 ,缺硼后两棉花品种根系生长受抑制 ,根重、体积、总吸收面积及活跃吸收面积均显著降低 ,但敏感品种 970 6降低幅度比不敏感品种 970 2更大 ;缺硼还使敏感品种根系比表面积降低 ,而不敏感品种却明显增加。缺硼胁迫对两棉花品种伤流量和根系分泌物的影响也不同 ,它们的一些组分如可溶性糖、游离氨基酸、NO- 3、K+和无机磷等的含量在品种之间存在一定的差异     

棉花根系生长与叶片衰老的协调性

为探索棉花根系生长和叶片衰老之间的协调性,选用早熟性一致但衰老快慢有明显差异的棉花基因型百棉1号(叶片衰老慢)和DP99B (叶片衰老快),于2011—2012年,在田间条件下研究了其根系生长和活力、叶片衰老和产量。结果表明, 2年间百棉1号的纤维产量(皮棉及霜前皮棉)均显著高于DP99B。百棉1号的叶片光合作用或基于吸收光能的性能指数显著高于DP99B。百棉1号的根系长度密度和根系深层分布比例及根系活力(以伤流液总量和伤流液蛋白质含量表示)显著高于DP99B。2012年结果显示,DP99B根系生长比百棉1号快,并且DP99B根系长度密度及根系活力分别在8月中旬和7月下旬显著高于百棉1号,且伤流液分泌总量是百棉1号的1.7倍。棉花盛花期后,根系密度大、伤流液分泌多和叶片衰老晚具有一致性,证实棉花叶片衰老受后期根系生长和活力的调控。     

小麦秸秆浸提液和腐解液对棉花种子发芽及幼苗生长的化感效应

于2014年在江苏南京江苏省农业科学院人工气候室内进行水培试验,以中棉所50为材料,设置5个小麦秸秆浸提液和腐解液含量(质量分数1.0%,3.0%,5.0%,7.0%和10.0%),研究小麦秸秆浸提液和腐解液对棉花种子萌发和根系发育的影响,明确小麦秸秆对棉花生长的化感效应。结果表明:随秸秆浸提液和腐解液含量升高,浸提液和腐解液中氮、磷、钾和总酚酸含量持续升高;相同含量下,腐解液中氮和磷含量与浸提液差异不显著,而钾和总酚酸含量高于浸提液。≤7.0%的浸提液和≤5.0%的腐解液只延迟了棉花种子发芽时间,并未影响发芽率;高于此含量时,两者不仅延迟发芽时间,而且降低发芽率。浸提液和腐解液含量高达3.0%后显著抑制棉花主根伸长、缩短侧根发生区、减少侧根数量、降低根系总表面积和总体积,并随含量增加,抑制和降低作用显著增强。低含量的小麦秸秆浸提液与腐解液显著促进根系呼吸速率和根系活力,当浸提液与腐解液含量高于3.0%时,根呼吸速率与根活力显著降低,而MDA含量却随含量提高而显著增加。小麦秸秆浸提液和腐解液中总酚酸和养分含量与其化感效应有关,高含量的浸提液和腐解液抑制棉花种子萌发、根系形态指标建成和根系呼吸,同等浓度下,小麦秸秆腐解液对棉花的化感效应强于浸提液。     

棉花主茎叶与根系硝酸还原酶活性分布对播期和密度的响应

【目的】本研究旨在探讨大田轻简化栽培条件下棉花氮代谢随播期和密度的变化规律。【方法】选用华棉3109(G.hirsutum L.)于2014年在华中农业大学试验农场,采用裂区设计:播期为主区(S1,5月30日;S2,6月14日),密度为副区(D1,7.5株·m-2;D2,9.0株·m-2;D3,10.5株·m-2),研究了硝酸还原酶(Nitrate reductase,NR)活性在主茎叶位和根系的分布特点。【结果】1)不同播期和密度对叶片和根系NR活性平均值有显著影响。推迟播期对现蕾期棉花叶片与根系平均NR活性无显著影响,增加密度可降低叶片平均NR活性,但对根系平均NR活性无显著影响;推迟播期,显著降低初花期和盛花期棉花叶片NR活性平均值,但晚播对根系NR活性平均值的影响由侧根NR决定,增加密度,叶片和根系平均NR活性呈先升高后降低变化趋势,表明见花施肥后,晚播抑制了棉花地上部叶片氮代谢强度,而增强了地下部根系氮代谢强度;适度增加密度可显著增强棉花地上部叶片和地下部根系氮代谢强度。2)现蕾期叶片NR活性平均值初花期盛花期,根系NR活性平均值大体呈先升高后降低变化趋势。3)主茎叶位NR活性在3个时期均由上而下显著降低,以第1叶至第3叶波动较大,第4叶以下叶片间无显著差异,表明叶片NR活性与叶龄有关,幼叶氮代谢强度高于成熟叶片,成熟叶片之间氮代谢强度保持相对稳定。【结论】长江流域棉区(主要指湖北植棉区)棉花播种不应晚于6月14日,种植密度以9.0株·m-2最佳。     

两种浓度营养液下水培生菜和小白菜生长特性及品质研究

比较了2个生菜品种和2个小白菜品种在两种浓度(0.5剂量、1.0剂量)营养液中水培的叶片数、叶部横径、株高、叶绿素含量、根系、单株鲜重、Vc含量和硝酸盐积累等生长特性和品质指标。结果表明,不同蔬菜种类对营养液浓度要求有显著差异,不同蔬菜品种也表现出不同的生长特性。与0.5剂量营养液浓度相比,1.0剂量营养液浓度促进或保持生菜生长发育,显著降低生菜硝酸盐含量。0.5剂量营养液有利于小白菜生长,显著提高小白菜Vc含量,有效减少硝酸盐积累。供试的小白菜和生菜品种在不同浓度水培营养液下叶片数趋于一致。意大利奶油生菜叶部横径小于弘农生菜叶部横径,但根系明显长于弘农生菜根系。小白菜叶绿素含量显著高于生菜叶绿素含量。0.5剂量下意大利奶油生菜单株鲜重显著高于该浓度下的五月慢小白菜单株鲜重。小白菜Vc含量在不同浓度水培营养液下均显著高于生菜Vc含量。较低浓度营养液下四月慢小白菜的Vc含量最高,而较高浓度营养液更有利于五月慢小白菜Vc含量积累。     

营养液中添加不同浓度矮壮素对夏季

无基质营养液育苗是一种新的育苗技术。幼苗整个苗期都生长在营养液中,如何控制徒长,特别是夏季如何培育出壮苗是一个急待解决的技术问题。试验研究了在营养液中添加5、10、15mg/kg矮壮素对夏季黄瓜幼苗生长发育、徒长抑制和培育壮苗的效果。结果表明：在营养液中添加矮壮素能降低幼苗下胚轴长度和植株高度、缩短最大节间距,植株叶片颜色加深,根冠比和壮苗指数增大。5、10、15mg/kg矮壮素处理植株的壮苗指数为0.042、0.048、0.038,比对照分别增加27.3%、45.5%、15.2%。说明添加矮壮素处理能较好的抑制黄瓜幼苗徒长和地上部物质积累,同时促进地下部的生长,从而有利于壮苗的形成。夏季采用无基质营养液育苗,在整个育苗期间于营养液中添加10mg/kg矮壮素效果最好。     

营养液中添加不同浓度矮壮素对夏季黄瓜幼苗徒长的抑制效果

无基质营养液育苗是一种新的育苗技术。幼苗整个苗期都生长在营养液中,如何控制徒长,特别是夏季如何培育出壮苗是一个急待解决的技术问题。试验研究了在营养液中添加5、10、15 mg/kg矮壮素对夏季黄瓜幼苗生长发育、徒长抑制和培育壮苗的效果。结果表明:在营养液中添加矮壮素能降低幼苗下胚轴长度和植株高度、缩短最大节间距,植株叶片颜色加深,根冠比和壮苗指数增大。5、10、15 mg/kg矮壮素处理植株的壮苗指数为0.042、0.048、0.038,比对照分别增加27.3%、45.5%、15.2%。说明添加矮壮素处理能较好的抑制黄瓜幼苗徒长和地上部物质积累,同时促进地下部的生长,从而有利于壮苗的形成。夏季采用无基质营养液育苗,在整个育苗期间于营养液中添加10 mg/kg矮壮素效果最好。     

闽楠大田播种育苗及富根壮苗培育技术研究

为探讨闽楠大田播种育苗及富根壮苗培育的技术问题,以闽楠大田播种苗为试验材料,采用切根和使用生根壮苗剂2种处理方法对苗木的苗高生长、地径生长和侧根数等指标进行比较研究。结果表明：切根苗苗木高、地径、长度大于3 cm侧根数、侧根长度等指标明显优于未切根苗。生根壮苗剂不同浓度对苗木进行喷施处理后,其苗木根长大于3 cm根数及平均根长、苗高生长、地径生长有显著差异。采用生根壮苗剂1000倍液处理,可使苗木侧根数量比对照增加50%以上、侧根长度比对照增长20%以上,苗木高生长比对照增加30%以上、苗木地径生长比对照增加20%以上。     

钾营养对水培棉花生长发育的影响

通过营养液培养研究钾营养对棉花生长发育的影响,试验结果表明：与对照相比,适当提高营养液中K的浓度,能明显促进棉花生长,其株高、叶面积均增高、增大;棉花株高的生长呈“S”形曲线生长即初期慢,中期快,后期又慢,直至稳定生长,棉花主茎平均日增长量呈单峰曲线动态变化。充足的K营养也促进了棉花根系的发育,提高了根系活力、根系总吸收面积及活跃吸收面积,但品种的不同,其表现也不同,新陆早13的低钾处理优于高钾和对照处理,中棉36随K浓度增加表现更优。与此同时提高营养液中K的水平,也能明显提高叶片中chla、chlb和叶绿素含量,但K过高不利于叶绿素的合成,本试验的两个品种在此范围内表现一致,低钾处理>高钾处理>对照处理。     

硝普钠和Ca2+对盐胁迫下棉花幼苗生长的影响

试验以抗虫棉99 B为材料,通过测定发芽率、幼苗叶片电导率、根系活力、POD酶活性和叶绿素、脯氨酸、丙二醛含量等相关指标,研究了硝普钠和Ca2+混合浸种对盐胁迫条件下棉花幼苗生长的影响。结果显示:硝普纳和Ca2+混合液浸种,显著提高盐胁迫条件下99 B棉花种子发芽率、幼苗根系活力、POD酶活性、叶绿素及脯氨酸含量,显著降低幼苗叶片的电导率及MDA含量。其中0.1 mmol/L硝普纳和5 mmol/L Ca2+混合浸种处理,对提高盐胁迫条件下棉花幼苗的抗性效果最佳。     

不同种类盐胁迫对水稻种子萌发和幼苗生长的影响

采用水培法研究比较了 Na_2CO_3和NaHCO_3两种碱性盐,NaCl和Na_2SO_4两种中性盐和混合盐对水稻种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,盐碱处理下水稻种子的发芽率、发芽势、发芽指数、苗高、根长、侧根数和根系细胞质膜透性等均较CK极显著降低(P0.01)。其中,Na_2CO_3和NaHCO_3以及混合盐胁迫处理水稻种子的发芽指标和生长指标均极显著低于NaCl和Na_2SO_4处理(P0.01)。其中,以Na_2CO_3处理对水稻种子发芽的抑制作用最大,其发芽率仅8.0%,发芽势为0,发芽指数仅3.0。NaHCO3处理其次,发芽率为14.5%,发芽势为1.7%,发芽指数为6.9。Na_2CO_3和NaHCO_3以及混合盐胁迫处理水稻幼苗的苗高,主根长和侧根数等均极显著低于NaCl和Na_2SO_4处理(P0.01)。3个处理均无侧根萌发。不同种类盐处理水稻幼苗根系细胞质膜透性均极显著高于CK (P0.01),以Na_2CO_3细胞质膜透性最高,极显著高于其他盐处理(P0.01)。所有盐处理幼苗和根系K~+/Na~+比值均极显著低于CK(P0.01),其中Na_2CO_3、NaHCO_3和混合盐处理根系K~+/Na~+比值分别仅为0.05,0.07和0.13,均显著低于CK、NaCl和Na_2SO_4处理(P0.05)。可见,Na_2CO_3和NaHCO_3加重了伤害与其对水稻根系细胞膜的伤害和K~+吸收受到抑制有关。碱性盐主要通过影响水稻侧根萌发来影响水稻幼苗生长。     

不同形态氮素对番茄幼苗体内营养元素含量的影响

应用溶液培养法,采用全根和分根两种培养方式,研究了不同NO3-、NH4+配比处理下,番茄幼苗不同部位中12种营养元素含量的差异。结果表明,在全根和分根培养下,番茄体内总N浓度：花 > 叶、根 > 茎。在全根培养下,叶片和茎中总N浓度随营养液中NH4+比例增加而增加,适量增铵（NO3-:NH4+=75:25）显著提高了根系中P和K含量;在分根培养下,局部根系供单一NH4+营养显著降低了花和茎中总N浓度,提高了自身根系中总N浓度,但降低了两侧根系中P和K浓度。全部和局部根系供单一NH4+和NO3-、NH4+混合营养均降低了番茄幼苗各部位中Ca和Mg含量,但增加了叶片中S含量。在全根培养下,增加营养液中NH4+比例,增加了叶片中B和Mn含量,同时增加了叶片和根系中Zn和Mo含量。在分根培养下,局部根系供单一NH4+营养显著增加了根系中Fe、B、Zn、Cu和Mo含量。另外,全部和局部根系供混合N素营养（NO3-:NH4+=75:25）提高了N、P和K在体内总积累量。