垃圾堆肥基质驯化的高羊茅对水分胁迫的生理生态响应

以高渗透垃圾堆肥基质中生长驯化的高羊茅(Festuca arundinacea L).为材料,以未驯化的同品种高羊茅为对照,研究了高羊茅对水分胁迫的生理生态响应,为草坪植物抗旱品种的培育提供依据。试验对2种材料进行水分胁迫处理,测定了地上生物量、株高、地下根重、根长、须根数、叶绿素含量、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)等生理生态指标。结果表明:水分胁迫下,经堆肥基质驯化的高羊茅地上生物量及株高有显著的增加,分别比对照提高了81.8%(P0.05)和7.1%;根重、根长和须根数也有明显的增加,其中根干重比对照提高了41.7%。另外,驯化高羊茅POD和CAT活性和叶绿素含量也明显高于对照。研究结果表明,驯化的高羊茅具有忍耐重度干旱胁迫的反应机制,表现出较强的抗旱性。     

土壤基质填充废胶粒建植高羊茅对NaCl胁迫的生理响应

通过盆栽土壤基质填充废胶粒,研究草坪植物高羊茅对NaCl胁迫的生理响应。结果表明,填充胶粒能在一定程度上提高植物的地下生物量和叶绿素含量;当NaCl浓度超过0.4%时,与对照相比胶粒处理地上生物量、地下生物量有所增加。草坪基质中填充胶粒对过氧化物酶(POD)活性没有显著影响,但NaCl浓度高于0.4%时,胶粒处理POD均高于对照;在所设的NaCl浓度范围内,胶粒的加入明显增加了超氧化物歧化酶(SOD)活性,尤其在0.2%NaCl浓度下SOD活性比对照提高了161.66%。另外,胶粒能显著缓解NaCl胁迫导致的高羊茅叶片丙二醛(MDA)含量和相对电导率的增加,对脯氨酸含量的影响不大。在草坪基质中填充废胶粒,可以减轻盐胁迫对高羊茅的伤害,提高高羊茅的抗盐性。     

遮荫胁迫下外源一氧化氮对高羊茅的生理调控作用

用外源一氧化氮(NO)供体硝普钠(SNP)处理遮荫胁迫下的2个高羊茅(Festuca arundinacea)品种,探讨外源NO对遮荫胁迫下其叶绿素含量、膜透性、丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶活性及脯氨酸(Pro)含量的影响。结果表明:外源NO可以显著提高遮荫胁迫下高羊茅叶片的叶绿素含量(P<0.05),减弱质膜相对透性的增加,减缓膜质过氧化产物MDA含量的升高,促进Pro的积累,提高超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性(P<0.05)。遮荫胁迫下高羊茅品种踏火二号的电解质渗透率、MDA含量、CAT活性和Pro含量的变化显著(P<0.05),NO的作用效果更明显。表明外源NO对遮荫胁迫下的高羊茅具有一定的保护作用,且存在品种差异。     

低氮胁迫对高羊茅苗期生理特性的影响

以‘黔草1号’高羊茅(Festuca arundinacea)为材料,通过低氮条件下高羊茅的生物学特性、抗氧化酶活性、内源激素和氨基酸含量等指标探究低氮条件对高羊茅生理特性的影响。结果表明：低氮胁迫下高羊茅的株高、生物量与蛋白质含量显著降低,而高羊茅叶片中的超氧化物歧化酶、过氧化物酶与谷氨酰胺合成酶活性受低氮胁迫诱导显著升高。液相质谱分析高羊茅叶片中的游离氨基酸成分表明,在低氮胁迫下大部分的游离氨基酸含量与正常处理组相比显著下降。随着胁迫时间的延长,油菜素内酯、细胞分裂素、生长素的含量呈现先升后降的趋势,赤霉素与脱落酸的含量呈现逐渐升高的趋势。表明低氮严重影响了高羊茅的正常生长,而高羊茅通过调节自身抗氧化酶活性、内源激素与氨基酸含量的变化来适应低氮胁迫。     

AMF对土壤压实胁迫下高羊茅生理的影响

在土壤压实胁迫条件下,研究丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)对高羊茅(Festuca arundinacea)生理的影响。结果表明:4种土壤压实梯度下,与未接种对照相比,接种AMF处理高羊茅叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性、硝酸还原酶(NR)活性均不同程度高于未接菌处理,而丙二醛(MDA)含量和叶片相对电导率(EC)较低。同一土壤压实处理下,接种AMF处理的脯氨酸含量降低,可溶性糖、可溶性蛋白含量增加。接种处理能有效地增强高羊茅的抗土壤压实能力,以混合接种处理最优。     

不同盐胁迫水平下硅对高羊茅幼苗生物量、酶活性和渗透调节物质的影响

采用盆栽试验研究了高羊茅(Festuca arundinacea)幼苗在不同盐浓度胁迫下生物量、抗氧化酶活性和渗透调节物质对硅的响应。结果显示,随盐浓度增加高羊茅生物量逐渐降低,而盐浓度小于50 mmol·L~(-1)或大于250mmol·L~(-1)时,硅对高羊茅生物量没有明显影响,盐浓度介于50到250mmol·L~(-1),硅显著提高了高羊茅生物量(P0.05)。随着盐浓度增加过氧化氢酶(CAT)活性呈上升趋势,过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性先上升后下降,添加硅虽然提高了POD、SOD和CAT活性,但不同酶显著增加时盐浓度存在一定的差异。可溶性糖和可溶性蛋白含量随着盐浓度的增加呈先上升后下降的趋势,丙二醛含量呈上升趋势,盐浓度为200和250mmol·L~(-1)时,可溶性糖和可溶性蛋白含量达到峰值,添加硅均降低了高羊茅体内可溶性糖、可溶性蛋白和丙二醛含量。上述结果表明,硅对高羊茅适应盐胁迫能力的影响在盐浓度间存在分异,过低或过高盐浓度时,硅对高羊茅适应性没有显著影响,中盐浓度时,硅能通过增强高羊茅体内的抗氧化酶活性、改善渗透调节过程和降低膜质氧化来增强其对盐胁迫的适应性。     

草坪型高羊茅幼苗对基质铅污染的生理生化响应

为探索植物对重金属的修复作用以及自身对重金属污染的生理效应,以基质盆栽高羊茅(Festuca arundinacea)幼苗为试验材料,比较分析了不同铅胁迫下,高羊茅的生理生化效应.结果表明:随着胁迫时间的延长,不同铅浓度下的高羊茅叶片中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性整体变化为先升后降,POD变化趋势较为缓慢,表明低浓度或短时间内铅可快速诱导高羊茅保护酶活性.叶绿素总量变化为低浓度(500,1000 mg·L^-1)下先增加后下降,高浓度下则为持续下降,表明高羊茅可能通过增加叶绿素来适应低铅胁迫,而高浓度下则失去了这种调节能力.3个铅浓度下的丙二醛(MDA)含量与胁迫时间及胁迫浓度均为正相关,表明随着胁迫浓度和时间的增加,细胞膜脂过氧化作用加强.脯氨酸含量在500,1000 mg·L^-1铅浓度下随时间增加为先降后升,1500 mg·L^-1浓度下则相反,但均高于对照,表明经铅胁迫后细胞的渗透调节能力增强.3个浓度下的可溶性糖含量变化均随时间表现出降-升-降,最终显著降低,整个变化过程低于对照.因此在铅胁迫过程中,这些生理特性的变化表明在低铅胁迫时高羊茅表现为积极适应和抵抗,而在高铅胁迫下则表现为忍耐和受损.     

不同供磷水平对宽叶雀稗形态及生理的影响

为探讨宽叶雀稗在不同供磷水平条件下的形态及生理变化,了解宽叶雀稗对磷胁迫的适应策略,以期为宽叶雀稗的磷养分管理和生理调控提供理论依据。试验采用砂培法,设置极低磷(2μmol·L~(-1))、低磷(20μmol·L~(-1))、适磷(200μmol·L~(-1),对照)、高磷(600μmol·L~(-1))、极高磷(1000μmol·L~(-1)) 5个供磷水平处理,分别在胁迫10、20、30 d后测定幼苗生长状况、根系形态、保护酶活性的变化。结果表明,低磷和极度低磷胁迫显著降低了宽叶雀稗植株高度和地上生物量,同时,叶面积和叶周长均有降低的趋势;根系生物量、总根长、根表面积、根体积、根尖数目、根冠比均高于适磷处理,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、酸性磷酸酶(ACP)活性均显著增强(P0.05),叶片电导率和根部电导率显著提高(P0.05);主成分分析表明,CAT活性、POD活性和根系磷酸酶活性、根尖数目和根膜透性受磷胁迫的影响较大,供磷水平为600μmol·L~(-1)时表现较好;偏最小二乘回归分析表明,根表面积、根系磷酸酶活性和叶周长是影响宽叶雀稗产量的重要指标。综合表明,宽叶雀稗可通过降低地上生物量、增加根系数量和根表面积、提高保护酶活性来适应低磷胁迫。     

外源NO对高羊茅镉伤害缓解效应研究

为了探讨外源一氧化氮(NO)对镉(Cd)胁迫下高羊茅(Festuca arundinacea)生理响应的调节机制,采用水培方法,研究了不同浓度的NO供体硝普钠(SNP)对100 μ mol·L^-1CdCl₂胁迫下高羊茅幼苗生长、光合特性及矿质元素吸收的影响.结果表明:在Cd胁迫下,外施SNP能显著增加高羊茅叶片中NO含量,同时增加植株干重,提高根生长率和根系活力;增加叶片中叶绿素和类胡萝卜素的含量,提高净光合速率(P_{n)、增强PSII反应中心最大光能转换效率(Fv/Fm) 等指标,显著增强了高羊茅地上部分与根对Ca,Mg,Zn和Fe的吸收,抑制了Cd向地上部分的转运.综合各项指标来看,100 μmol·L^-1SNP效果最好,能够显著改善高羊茅叶片的光合活性,维持植株体内矿质元素平衡,从而缓解Cd胁迫对高羊茅光合作用的抑制,促进其生长并提高其耐受性.}     

盐分胁迫对不同果桑品种幼苗生理的影响

以果桑品种大10、红果2号、安杂1号和台湾72C002为试验材料,研究土壤中不同浓度盐分胁迫对果桑幼苗生理特性的影响,作为探讨果桑幼苗对盐分胁迫的响应机制及西部盐渍化地区栽植果桑品种的耐盐性能评价依据。土壤低浓度盐分(0.1%NaCl)胁迫下,安杂1号和台湾72C002的幼苗叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、叶绿素含量及叶片生物量均增加,并且即使在高浓度盐分(0.5%NaCl)胁迫下,安杂1号幼苗叶片的Pn、Gs、丙二醛(MDA)和可溶性糖含量也下降较少,与对照相比均未达到差异显著水平(P>0.05),表明安杂1号具有抵御高浓度盐分胁迫的能力。大10在高浓度盐分(0.5%NaCl)胁迫下,幼苗叶片的Pn、Gs、Fv/Fm、叶绿素含量及叶片生物量与对照相比显著降低(P<0.05),表明该品种抵御高浓度盐分胁迫的能力较差。在盐分胁迫下,不同果桑品种幼苗叶片中的过氧化物酶(POD)活性不同,安杂1号的POD活性显著高于其它果桑品种,与大10相比达到差异显著水平(P<0.05),提示在果桑幼苗对盐分胁迫的响应过程中,叶片中高POD活性可能起到一定的调节作用,而不同品种间表现出的酶活性差异性可能与品种的耐盐能力有关。     

5种冷季型草坪草的耐热性研究

通过生化培养箱模拟北京地区的高温高湿环境,对高羊茅（Festuca arundinacea）、多年生黑麦草(Lolium perenne)、匍匐剪股颖（Agrostis stolonifera）、草地早熟禾（Poa pratensis）和粗茎早熟禾(P.trivialis)这5种冷季型草坪草在热胁迫过程中的外观质量指标每株绿叶数、生长高度和生理生化指标叶片相对含水量、叶片相对电导率、叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性进行分析。结果表明,在昼夜35 ℃/30 ℃的高温下,随着胁迫时间的延长,5种草坪草叶片相对含水量下降,叶片相对电导率上升。叶片叶绿素含量在高温环境中变化趋势不一致,高羊茅、多年生黑麦草、草地早熟禾的叶绿素含量呈先上升后下降的趋势,而匍匐剪股颖和粗茎早熟禾则呈现出持续下降的趋势。随着高温胁迫时间的延长,5种草坪草的SOD、POD活性呈先上升后下降的变化趋势。CAT活性下降,且随着时间的延长,POD和CAT活性下降的幅度增大。在高温胁迫过程中,5种草坪草每株绿叶数和植株生长高度降低。 通过聚类分析可将5种草坪草大致聚为3个耐热级别：1级（相对耐热）高羊茅;2级（中等耐热）草地早熟禾、多年生黑麦草、匍匐剪股颖;3级（相对敏感）粗茎早熟禾。     

2种豆科牧草对干旱的生理响应及抗旱性评价

采用盆栽实验研究了干旱胁迫对红豆草(Onobrychis viciaefolia)和变异小冠花(Coronilla varia)生理特性的影响,并对其抗旱性进行了评价。结果表明,随着土壤干旱胁迫程度的加剧,2种牧草叶片水分饱和亏、游离脯氨酸含量、可溶性糖含量、MDA、超氧阴离子自由基含量、SOD、CAT、APX活性均呈显著增加趋势。在各干旱处理条件下,变异小冠花叶片水分饱和亏与超氧阴离子自由基含量显著高于红豆草,红豆草的游离脯氨酸含量与CAT活性均显著高于变异小冠花,但可溶性糖和MDA含量的种间差异不显著(P0.05)。2草种间SOD活性只有在对照下差异显著(P0.05),APX活性则在对照与严重胁迫下差异显著(P0.05)。经抗旱性综合评价,红豆草的抗旱性要高于变异小冠花。     

敖汉和维多利亚紫花苜蓿对低磷环境应激机制的比较

为了探索紫花苜蓿在低磷环境下的表现及响应机制,以期为提高苜蓿磷利用效率及磷吸收效率提供参考。试验以耐低磷较强的敖汉苜蓿和耐低磷较弱的维多利亚苜蓿为研究对象,以正常磷(500μmol·L~(-1) KH2PO4)处理为对照,低磷(5μmol·L~(-1) KH2PO4)胁迫处理10、15、20d后,分别观测其形态特征及生理指标的变化,比较两个品种在低磷胁迫下的差异,综合分析其耐低磷机制。结果表明,低磷胁迫下,敖汉和维多利亚的株高、地上生物量及磷含量有所下降,地下生物量、根冠比、总根长、根表面积及磷利用率有所提高,二者净光合速率、气孔导度和蒸腾速率显著下降(P0.05),但是敖汉的下降幅度都远小于维多利亚;二者的酸性磷酸酶活性都极显著增强(P0.01),但敖汉的酸性磷酸酶活性极显著高于维多利亚(P0.01)。综合表明,低磷胁迫抑制了苜蓿的地上部分生长,促进了地下部分生长,敖汉较维多利亚耐低磷主要表现在光合作用受低磷影响较小、磷酸酶活性增强幅度较大。通过两个品种在低磷胁迫下的不同表现,为紫花苜蓿的耐低磷机制研究提供一定的理论依据。     

芒草对NaCl和PEG胁迫的生理响应及相关性分析

采用不同浓度梯度的PEG模拟干旱和NaCl溶液胁迫室内盆栽的芒草,分析芒草幼苗含水量、叶绿素、保护酶系活性、渗透调节物质、膜脂过氧化产物及其之间的相关性,探讨芒草幼苗对PEG和NaCl胁迫的响应和耐干旱、耐盐能力。结果表明:芒草幼苗含水量对PEG胁迫比NaCl胁迫敏感,叶绿素则相反;CAT活性随着PEG和NaCl浓度的增加显著增强(P0.05),POD活性在低浓度PEG(10%)和NaCl 6g/L、12g/L时达到最大,说明CAT和POD响应PEG和NaCl胁迫的活性存在差异;可溶性糖含量在PEG低浓度(10%)时最高,NaCl胁迫下的可溶性糖和MDA含量随盐浓度的增大显著升高(P0.05),Pro含量随PEG和NaCl浓度的增大显著增加(P0.05)。PEG胁迫下自由水含量与POD活性显著负相关,可溶性糖含量与POD活性显著正相关;NaCl胁迫下各生理指标的相关性高于PEG胁迫,可溶性糖含量与Pro和MDA含量极显著正相关,CAT活性与可溶性糖和MDA含量显著正相关。PEG和NaCl胁迫之间,CAT活性和Pro含量极显著正相关,说明芒草对干旱和NaCl胁迫会产生相关的生理适应机制。     

6份川西北短芒披碱草种质苗期的抗旱性综合评价

为了探明来自川西北的6份短芒披碱草(Elymus breviaristatus)种质材料的苗期抗旱性差异,采用室内盆栽法对种质进行为期21d的干旱处理,分别于停止浇水第0、7、14和21天取植株叶片,研究了不同水分胁迫条件下各种质的相对含水量(RWC)、相对电导率(REC)、脯氨酸(Pro)含量、叶绿素(Chl)含量、丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性7个生理特征指标的变化,并采用隶属函数法对6份短芒披碱草种质材料的抗旱性进行综合评价。结果表明,干旱胁迫对不同抗旱短芒披碱草种质材料的各生理指标有显著的影响(P0.05),其各表型值与对照差异显著(P0.05),且各种质间差异显著(P0.05)。随着干旱胁迫时间的延长,6份短芒披碱草材料的相对含水量和叶绿素含量呈显著下降趋势(P0.05),而丙二醛含量、相对电导率、脯氨酸含量和POD活性表现出上升趋势,SOD活性呈现先上升后下降的趋势。由隶属函数分析7个生理指标得到供试材料苗期抗旱性强弱顺序依次为205176205133红10-5204290红6-5205104。     

菲和芘胁迫下AMF和PGPR对高羊茅生理生态的响应

旨在探究菲和芘胁迫下丛枝菌根真菌(AMF)与根围促生细菌(PGPR)对高羊茅生理生态的响应。以菲和芘1∶1混合处理浓度各0、50、100和150mg·kg^-1下对高羊茅接种AMF变形球囊霉(Gv)、PGPR荧光假单胞菌(Ps2-6)、Gv+Ps2-6和不接种对照共16个处理。结果表明,AMF、PGPR或AMF+PGPR处理均显著增加高羊茅生物量和菌根侵染率,增强植物光合作用,提高叶绿素含量,显著提高植物体内生理活性。在土壤中菲和芘100mg·kg^-1水平下,与对照相比,双接种Gv+Ps2-6处理的高羊茅叶片叶绿素a、b和总叶绿素含量分别提高57.7%、41.7%和51.8%;净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)和气孔导度(Gs)分别增加70.6%、100.0%、4.5%和78.6%;最大光化学效率(Fv/Fm)和PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)分别提高2.2%和8.8%;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性、可溶性糖和脯氨酸含量分别是对照的1.6、1.5、2.3和2.7倍,丙二醛含量比对照下降46.0%;高羊茅株高和地上鲜重分别比对照增加63.0%和69.6%;接种PGPR处理能够增加AMF侵染率以及菌根依赖性。供试条件下,双接种Gv+Ps2-6处理增加高羊茅叶绿素含量和抗氧化能力,增强光合作用能力,降低膜脂过氧化水平,促进植物生长的作用最为显著。     

镉胁迫对4种草坪草抗逆生理特性的影响

通过盆栽试验研究了不同Cd2+浓度(1,50,100,150mg/kg)胁迫对4种草坪草(草地早熟禾、多年生黑麦草、高羊茅、白三叶)脯氨酸含量、MDA含量和抗氧化酶活性等抗逆生理特性的影响。结果表明,Cd2+胁迫下4种草坪草脯氨酸含量和MDA含量显著高于对照(P0.05),且随着离子浓度的增加而增加;Cd2+对草地早熟禾抗氧化酶活性影响均较大;Cd2+处理对多年生黑麦草、高羊茅和白三叶抗氧化酶系统表现出低浓度影响较小,高浓度影响较大的趋势。     

高羊茅在低氮胁迫下的蛋白组学分析

为了研究高羊茅在低氮胁迫条件下的蛋白水平变化,我们采用iTRAP技术分析了氮胁迫30 d的高羊茅叶片中蛋白组学的变化.一共检测到595个差异蛋白(295个上调,300个下调),分别参与了多个不同的代谢途径.在高严谨筛选标准下,氮代谢,氧化还原反应以及胁迫相关代谢等多个途径的基因被明显上调表达.通过生理生化测定发现,叶绿素,可溶性蛋白以及游离氨基酸的含量显著下降,而过氧化物酶(POD),超氧化物歧化酶(SOD)以及谷胱甘肽合成酶(GS)等活性氧清除酶活性显著升高.采用荧光定量PCR的方法验证蛋白组学数据发现所有挑选的基因都具有相同的变化趋势.分析显著富集的14-3-3基因家族的表达,发现其都能被低氮胁迫诱导,因此胁迫相关的基因可能是调节高羊茅抵抗多种不同逆境的关键基因.本文首次在高羊茅中采用蛋白组学的方法分析低氮胁迫条件下基因的表达变化,获得重要候选基因,并对其应用进行了讨论.     

高羊茅越冬期叶片不同部位生理生化特性研究

以高羊茅品种凌志(Fesuca elata cv.Barlexas)为材料,研究了叶片不同部位在整个越冬期间生理生化特性的变化。结果显示:叶片不同部位生理指标差异显著,叶片上部叶绿素含量、可溶性蛋白、抗坏血酸、全氮和全钾含量以及抗氧化系统保护酶显著低于中部和下部,而谷胱甘肽和丙二醛含量显著高于其他2个部位。高羊茅在越冬过程中,叶片各部位可溶性蛋白、全氮、全钾变化较平缓,而叶绿素和全磷先下降后期又有所回升,超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性以及丙二醛含量则呈先上升再下降趋势。     

玉米素对高羊茅和多年生黑麦草抗旱性影响的研究

为研究干旱胁迫下玉米素对高羊茅(Festuca arundinacea)和多年生黑麦草(Lolium perenne)抗旱性的影响,试验在土壤含水量分别为90%、60%、40%、25%的干旱胁迫和土壤含水量始终为90%的充分浇水条件下,设4个玉米素浓度处理(0,10,50,100μmol/L),测定了两种草坪草的坪观质量、叶片相对含水量、叶片萎焉、电导率、脯氨酸、丙二醛(MDA)和地下生物量等指标变化。结果表明:与不施加玉米素处理相比,干旱胁迫下,施加玉米素能显著提高两种草坪草的草坪质量和相对含水量(P0.05),减轻草坪草叶片细胞电解质渗漏和萎蔫度(P0.05),降低脯氨酸和丙二醛(MDA)含量(P0.05),提高高羊茅和多年生黑麦草抗旱性。在干旱胁迫后期,高浓度玉米素处理(50μmol/L或100μmol/L)的高羊茅和多年生黑麦草各项指标均表现出更加显著的优势(P0.05),表明高浓度玉米素对草坪草抵御干旱胁迫的作用更大。