盐碱胁迫对海岛棉种子萌发及幼苗根系生长的影响

为明确海岛棉种子萌发及幼苗根系对盐胁迫的响应,并筛选出耐盐能力较高的海岛棉品种。以新疆阿克苏地区主推海岛棉品种新海31号、新海35号、新海43号和新海48号为试材,采用NaCl、Na2SO4以及NaCl、NaHCO3以物质的量1∶1混合分别模拟中性盐混合盐(中性盐)和碱性盐混合盐(碱性盐)两种盐类型,胁迫处理总盐浓度(Na+)为0、120、180、240、300、360 mmol L~(–1),研究了盐胁迫下海岛棉种子萌发和幼苗根系生长参数。结果表明,在两种盐类型下,随着盐浓度的增加,海岛棉种子的萌发参数、生物量、根冠比、盐敏感指数、盐耐受指数、根系长度、根系表面积及根系体积均呈下降趋势;高盐浓度下,海岛棉株高、根系生物量及茎叶生物量与盐浓度呈显著负相关,说明高盐环境抑制了棉种发芽及幼苗的正常生长。120 mmol L~(–1)浓度下,中性盐处理的新海48号的根系总长度比对照无显著增加,其余品种均有显著增加,各品种根系总体积与总表面积均无显著差异,低盐促进了各品种细根(d≤0.5 mm)的伸长及生长,新海43号的中根(0.5d≤2.0 mm)长度比CK增加显著,导致此品种根系的总体积与总表面积有显著增加;碱性盐处理的根系总长度、表面积及体积除新海31号与对照差异不显著外,其余品种均有显著降低。180～240mmolL~(–1)浓度下,中性盐处理的根系总长度、表面积及体积与对照相比除新海43号有显著下降外,各品种均差异不显著;碱性盐处理的各品种均是下降显著,其中新海35号的根系总长度下降幅度比其余品种缓慢。300～360mmolL~(–1)浓度下,两种盐处理的各品种的根系总长度、体积与表面积均急剧下降。碱性盐胁迫比中性盐胁迫下降的趋势更为显著。本试验条件下,海岛棉幼苗正常生长所能承受的盐浓度为240 mmol L~(–1),但碱性盐对于海岛棉幼苗的伤害远大于中性盐,供试品种耐盐碱程度为新海35号新海43号新海31号新海48号。     

盐胁迫对海岛棉种子萌发的影响

研究不同浓度盐胁迫对海岛棉种子萌发和幼苗生长的影响,结果表明:两个供试品种新海21号和新海23号均表现为:①低浓度的NaCl(≤25mmol/L)对海岛棉种子发芽抑制作用较小或无影响,而高浓度的NaCl(≥50mmol/L)则表现出强烈的抑制作用;②无论盐浓度高低,都对海岛棉的幼苗生长产生抑制作用,当NaCl≥125mmol/L时,幼苗的根、茎、叶、根冠比和总干重均显著低于对照;③两个供试品种,新海23号较新海21号耐盐。     

海岛棉和陆地棉花铃期光合特性及氮素累积特性的差异

【目的】在相同栽培条件下,探讨海岛棉与陆地棉在花铃期光合特性的差异以及干物质、氮素积累与分配的规律,以期为海岛棉田间管理提供依据。【方法】以新陆中75号、新陆中54号、新海35号和新海48号为材料,研究陆地棉与海岛棉在相同管理条件下净光合速率、叶片温度、光照度以及干物质和氮素积累与分配的特点。【结果】在花铃期,陆地棉的P_n较海岛棉高,叶片温度、光照度低,G_s对P_n的影响,在海岛棉和陆地棉之间差异极小;陆地棉单株干物质积累总量、日积累量和生殖器官的日增长量在全生育期内高于海岛棉,生殖器官干物质所占比例在生育前期小于海岛棉,后期大于海岛棉;其中氮素快速积累开始期新陆中54号较新海48号晚,氮素快速积累期短,但氮素积累速率最大时刻的积累速率高,生殖器官氮素快速积累开始期晚,快速积累持续期长。【结论】海岛棉较陆地棉光合物质生产输出效率低,在生育后期生殖器官干物质以及氮素所占比例低。因此,在实际生产中应根据不同地区适当增加盛花-盛铃阶段对海岛棉水肥分配比例。     

基因枪介导的海岛棉(Gossypium barbadense L.)茎尖遗传转化体系的建立

以新疆海岛棉品种新海13号的茎尖为转化受体,采用基因枪介导法,研究DNA包裹浓度、微载体种类、前渗处理时间、轰击条件、筛选方法等对茎尖转化的影响,建立了基因枪法介导的海岛棉茎尖转化体系。研究结果表明,采用1.5μg·μL-1的质粒DNA包裹1.0μm金粉微载体,前渗处理12 h,轰击压力为7.584 MPa(1100 psi),轰击距离为6 cm,后渗处理16 h,恢复处理24 h,在120 mg·L-1卡那霉素浓度下直接筛选35 d。在添加4g·L-1活性炭粒的生根培养基中诱导抗性幼苗生根,获得抗性再生植株。通过PCR和RT-PCR检测,共得到5株转抗除草剂基因EPSPS的阳性植株。该研究体系的建立为海岛棉的遗传转化奠定了基础,为海岛棉的育种工作提供了材料。     

氮素水平对棉花幼苗生长和光合特性的影响

为研究氮素水平对棉花幼苗生长和光合特性的影响,测定了营养液培养下棉苗的生长指标、叶绿素含量及光合作用参数等指标.结果表明:棉花幼苗地上部干重、叶绿素a+b、叶绿素a/b、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、PSⅡ的潜在活性、PSⅡ光化学最大效率均随氮浓度的增加呈先升高后降低趋势.棉花幼苗生长的最适宜氮浓度为4 mmol·L-1;随处理时间延长,处理间差异先增加后减少,处理第12天时,除根冠比外,各指标均与氮浓度极显著相关;气孔导度和净光合速率对氮素的响应最为灵敏;鲁棉研28各光合指标下降程度大于银瑞361和农大棉8号,3个品种对氮素敏感性依次为:鲁棉研28＞银瑞361＞农大棉8号.     

镉胁迫对棉花幼苗生长效应及不同器官镉积累的影响

以转基因抗虫棉品种农大棉9号(ND9)和国欣棉3号(GX3)为材料,设4个镉(Cd)处理(0μmol·L-1、25μmol·L-1、50μmol·L-1、100μmol·L-1)。结果表明:随Cd处理浓度升高,棉苗干物质质量、根系总根长、总表面积和总体积呈下降趋势;根冠比和根系直径呈升高趋势。Cd在根、茎、叶中的积累量表现为(叶片+叶柄)根系茎。当Cd处理浓度为50μmol·L-1时的转移率(TF)达到最大,为对照的2.2倍;处理浓度为100μmol·L-1时,TF则呈下降趋势。表明Cd胁迫增加棉苗体内Cd积累量,根系生长受到抑制,阻碍地上部植株发育,最终对棉苗产生毒害作用。     

外源甜菜碱对干旱胁迫下平邑甜茶叶片生理效应的影响

为探索苹果对干旱的生理反应、抗旱机制及甜菜碱对其抗旱性的影响,以苹果砧木平邑甜茶为试材,通过砂培试验,研究了叶面喷施不同浓度甜菜碱(GB,5~40 mmol/L)对干旱胁迫下平邑甜茶生理效应的影响。结果表明,干旱胁迫下,叶面喷施低浓度的甜菜碱(5~20 mmol/L)有效缓解了叶绿素含量的下降,提高了叶片的光合能力;降低了叶片超氧自由基(O2-)的积累,降低了叶片的相对电导率和膜脂过氧化水平,提高了平邑甜茶的抗干旱能力,其中以甜菜碱10.0 mmol/L的保护效果最好,这种保护作用可能与它能够增加叶片的脯氨酸含量、可溶性糖含量,提高叶片的水分状况和叶片中抗氧化酶活性、减轻活性氧的积累,缓解水分胁迫对膜的破坏作用有关。而喷施高浓度甜菜碱(40 mmol/L)则没有此种保护效果。     

外源亚精胺对干旱胁迫下谷子幼苗光合作用及碳水化合物积累的影响

以干旱敏感的谷子品种‘狼尾巴’为试验材料,在营养液栽培模式下,采用20%聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱,研究了外源亚精胺(Spd)对干旱胁迫下谷子幼苗光合特性、碳水化合物积累以及蔗糖、淀粉合成关键酶活性的影响。结果表明,干旱胁迫显著降低了谷子幼苗光合作用和碳水化合物积累,抑制植株的发育,而外源Spd处理能在一定程度上逆转这种效果,0.1mmol/L亚精胺处理后,谷子幼苗光合参数、叶绿素荧光参数均比干旱胁迫处理显著升高,同时蔗糖磷酸合成酶、淀粉合成酶等酶活性升高,并最终促进了蔗糖、可溶性总糖以及淀粉等破水化合物的积累,缓解了干旱胁迫对谷子幼苗生长发育的抑制。以上结果表明,干旱胁迫下,外源Spd能缓解叶片气孔的关闭,促进植株对CO2的吸收,提高植物的光合作用和碳水化合物积累能力,并最终提高了谷子幼苗的抗旱性。     

NaCl和Na2CO3胁迫对菊芋幼苗生物量的影响

采用无土盆栽方式,以菊芋为材料研究不同浓度的NaCl,Na2CO3胁迫下菊芋幼苗总鲜重、根、茎、叶鲜重、干重、叶绿素含量等生物量变化。结果表明：低浓度25mmol．L-1的NaCl促进幼苗的生长,与对照相比生物量略增;当NaCl浓度为100mmol.L-1～200mmol.L-1时幼苗的生长受到抑制,生物量、叶绿素含量呈降低趋势,处理之间差异不显著;当NaCl浓度＞200mmol.L-1 生物量突增。低浓度的Na2CO3促进幼苗的生长,当Na2CO3浓度＞20mmol.L-1幼苗的生长受到抑制,随浓度的递增生物量呈下降趋势,叶绿素含量也呈下降趋势。菊芋幼苗受碱胁迫比受盐胁迫强烈,说明菊芋幼苗具有很强的耐盐性。     

脱落酸对葡萄幼苗镉积累的影响

为降低镉污染条件下葡萄对镉的积累,促进葡萄生长,采用盆栽试验研究镉污染(5 mg/kg)条件下喷施脱落酸对葡萄幼苗生长及镉积累的影响。结果表明,葡萄幼苗各部位的生物量和叶片的光合色素含量均随着脱落酸浓度的增加(0、1、5、10、20μmol/L)而先降低后增加。随着脱落酸浓度的增加,葡萄幼苗叶片的POD及CAT活性和土壤pH呈现先增加后降低的趋势,而SOD活性随着脱落酸浓度的增加而增加。另外,喷施脱落酸能使葡萄幼苗各部位镉含量显著低于对照,并随着脱落酸浓度的增加而减少,脱落酸浓度为20μmol/L时,葡萄幼苗的根系和地上部分分别较对照降低了36.54%和74.36%。综上,喷施脱落酸能够降低葡萄对镉的吸收,以20μmol/L脱落酸浓度最佳。     

不同基因型棉花磷效率特征及其根系形态的差异

在水培条件下,以棉花磷高效品种新海18号和低效品种新陆早13号为材料,研究不同供磷条件下其生物量、磷素积累量、根系参数的差异。结果表明,在低磷与适磷时,高效基因型新海18号的磷利用效率分别为1129.2 g·g-1和262.7 g·g-1,而低效基因型新陆早13号为1090.9 g·g-1和123.0 g·g-1;新海18号地上部分磷积累量占全株磷积累量的比例分别为57.5%和48.3%,新陆早13号分别是49.9%和53.8%。低磷时,新海18号总根长、根总表面积和根总体积分别增加36.0%、145.7%和96.9%,新陆早13号总根长和根总表面积则显著下降,新海18号根系各参数均高于新陆早13号。表明高效品种具有较强的磷素利用效率和较好的根系形态参数。     

盐胁迫下棉花K~+和Na~+离子转运的耐盐性生理机制

为了探究棉花的耐盐机制,以中棉所49、中棉所35和中51504为材料,研究了盐胁迫对棉花幼苗的生长及K+/Na+平衡生理的影响。结果表明,150 mmol·L-1 Na Cl处理对幼苗的生长具有明显抑制作用,降低了叶片的光合速率(Pn)、PSⅡ实际光量子产额(ΦPSII)和电子传递速率(ETR),增加了非光化学荧光猝灭系数(q N)。与中棉所49和中棉所35相比,中51504的干物质累积受盐胁迫影响最小,且保持较高的Pn、ΦPSII、ETR和q N值及较低的ETR/Pn值。盐胁迫提高了棉花组织中Na+的浓度,降低了K+的浓度;但中51504组织中保持了相对较低的Na+浓度和较高的K+浓度,维持了较高的K+/Na+比;通过非损伤微测技术(NMT)测定的离子流结果也表明,中51504的根系对Na+有较强的外排能力,而对K+有较强的保留和向地上部转运能力。能够有效地调节Na+和K+的跨膜转运进而维持K+/Na+平衡是棉花耐盐的重要生理机制之一。     

增密减氮对棉花干物质和氮素积累分配及产量的影响

为了探讨种植密度和施氮量对棉花干物质与氮素积累分配及产量的影响。本研究以聊棉6号为试验材料,设置5.25、6.75和8.25万株hm~(-2) (D_(5.25)、D_(6.75)、D_(8.25)) 3个种植密度, 0、105、210、315和420 kg hm~(-2) (N_0、N_(105)、N_(210)、N_(315)、N_(420)) 5个施氮量,研究增密减氮对棉花干物质积累与分配、氮素积累与分配、产量及其构成因素的影响。结果表明,与D_(5.25)相比, D_(6.75)、D_(8.25)条件下棉花干物质积累量显著升高, 2016年提高了17.6%、28.7%, 2017年提高了12.6%、20.9%。与N_0相比,施氮肥后干物质积累量随施氮量的增加显著升高, 2016年各施氮处理分别提高了4.5%、11.1%、13.7%、16.3%, 2017年提高了3.6%、13.5%、15.3%、19.8%。棉花氮素吸收与干物质积累动态曲线均符合Logistic模型, 2年间棉株氮素最大累积量(Y_m)均在D_(8.25)N_(420)处理下获得,与平均值相比,棉株氮素最大累积量分别提高了17.3%和23.8%、快速累积持续时间(T)延长了5.2%和9.9%、最大累积速率(V_m)提升11.5%和13.8%,氮素快速积累期起始时期(t1)比干物质积累分别提早了4.1 d和6.4 d。2016年D_(5.25)N_(315)、D_(6.75)N_(210)、D_(6.75)N_(105)和2017年D_(5.25)N315、D_(6.75)N_(210)处理的棉花产量显著高于其他处理。种植密度和施氮量的互作效应对棉花产量的影响显著,增密减氮可以获得高产,推荐本地区棉花种植密度从常规的5.25万株hm~(-2)增加到6.75万株hm~(-2),施氮量从常规的300kghm~(-2)第一年减少为105 kg hm~(-2),第二年减少为210 kg hm~(-2)。     

氮肥对非充分灌溉下棉花花铃期光合特性及产量的补偿作用

研究氮肥对非充分灌溉下棉花花铃期光合特性及产量的补偿作用及其机制, 以期为干旱地区棉花水肥高效利用提供理论依据。以“新陆中54号”为试材, 采用裂区试验设计, 主区为总灌溉量2800 m ³ hm ^-2(非充分灌溉)和3800 m ³ hm ^-2(常规灌溉), 副区为4个施氮(纯N)水平(0、150、300和450 kg hm ^-2)。同一氮肥处理下, 非充分灌溉处理棉花花铃期叶面积指数(LAI)、净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、单株光合产物积累与分配、单株结铃数、单铃重及籽棉产量均低于常规灌溉处理, 但籽棉增产率和灌溉水生产力高于常规灌溉处理; 同一灌溉量下, 随着氮肥施用量的增加, 棉花花铃期LAI和单株光合产物积累量先增后降, 且表现为N450>N300>N150>N0, T_r、P_n、单株光合产物向生殖器官分配比例、单株结铃数、单铃重、籽棉产量、籽棉增产率及灌溉水生产力均表现为N300>N450>N150>N0; 非充分灌溉下增施氮肥的补偿效果随着氮肥用量的增加呈先增加后下降的趋势, N300处理补偿效果最显著, 与常规灌溉处理相比, 补偿效应主要表现在棉花花铃期P_n平均提高10.9%, 单株光合产物积累向生殖积累器官分配比例提高10.7%, 单株结铃数、单铃重、籽棉增产率及灌溉水生产力分别提高5.0%、8.0%、7.1%和7.5%; 氮肥对棉花花铃期光合特性及产量构成因素的影响大于水分。非充分灌溉下氮肥施用量为300 kg hm ^-2时补偿效应最大, 虽然在产量上有所下降, 但从干旱地区农业缺水的现实考虑, 可准确灌溉施肥, 且籽棉产量较常规灌溉处理仅下降1.3%。因此, 在南疆自然生态条件下, 非充分灌溉下施氮300 kg hm ^-2时棉花花铃期LAI、T_r、P_n及单株光合产物积累量适宜, 向生殖器官转运补偿效果显著, 具有最大的产量补偿作用, 且节水26.3%。     

Differences of the Photosynthetic Properties and Nitrogen Accumulation between Island Cotton and Upland Cotton

[Objective] Under the same cultivation conditions, we explored the differences in photosynthetic characteristics between upland cotton and sea-island cotton, and their dry matter and nitrogen accumulation and distribution patterns during the blooming period, to provide a theoretical basis for irrigation and fertilization of island cotton. [Method] Using Xinluzhong 75, Xinluzhong 54, Xinhai 35 and Xinhai 48 as materials, we tested the net photosynthetic rate (P_n), leaf temperature, dry matter accumulation and nitrogen absorption and distribution characteristics under the same management conditions. [Result] After the flowering stage, when compared with island cotton, the P_n of upland cotton was higher, but the leaf temperature and light illumination were lower. However, the difference in effect of stomatal conductance (G_s) on P_n between island cotton and upland cotton was small. The dry matter accumulation of shoots and the daily accumulation of shoots and reproductive organs in the whole growth period were higher for upland than for island cotton, with a lower dry matter proportion of reproductive organs in the early growth period, and higher in the late period for upland than for island cotton. When compared with Xinhai 48, the initiation of rapid nitrogen accumulation of Xinluzhong 54 was later and its duration was shorter, but the maximum nitrogen accumulation rate was higher; however, the initiation of rapid accumulation time of reproductive organs was later, and its rapid accumulation duration was longer. [Conclusion] The dry matter output efficiency, accumulation in reproductive organs and nitrogen accumulation in the later growth period of island cotton were lower than those in upland cotton. Therefore, under production conditions, the proportions of water and fertilizer use should be increased for island cotton according to different regions.     

水杨酸提高甘草种子萌发和幼苗生长对盐胁迫耐性的效应

The present study investigated the effects of salicylic acid treatments on morphology, physiological and biochemical parameters and their relationship to salt stress of G. uralensis Fisch seeds and seedlings. Under the salt stress of 200 mmol L^-1 NaCl, the application of 0.5 mmol L^-1 salicylic acid on G. uralensis Fisch seeds could significantly promote the elongation of radicle, increase fresh weight of seedlings, reduce the content of malondialdehyde (MDA) and proline in the radicle, and improve the activity of peroxidase (POD). Under the salt stress (i.e. 100 mmol L ^-1 and 200 mmol L^-1 NaCl), the application of 0.5 mmol L^-1 salicylic acid on G. uralensis Fisch seedling could reduce MDA and proline content, and increase the activities of superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD), and catalase (CAT) in different degrees. Under salt stress condition, the application of salicylic acid could increase the root glycyrrhizinic acid content. In summary, the application of salicylic acid could improve the tolerance to salt stress by alleviating the inhibition of salt stress on the germination of seeds, increasing the activity of antioxidant enzymes, and reducing the degree of membrane lipid peroxidation.     

玉米苗期生长发育对钾浓度的响应

为探讨钾用量和留苗株数对玉米苗期生长发育相关指标的影响,在水培条件下,以‘粒收1号’为材料,设置不同钾浓度梯度(K₁：1.35 mmol/L、K₂：1.85 mmol/L、K₃：2.35 mmol/L、K₄：2.85 mmol/L)和不同留苗株数（D₁：4株/盆、D₂：8株/盆）,研究玉米苗期株高、茎粗、植株鲜重、根冠比、叶面积以及叶绿素含量对钾浓度和留苗株数的响应。结果表明：施用钾肥对玉米生长有促进作用,在D₁处理条件下,植株间竞争小,养分充足,玉米生长更旺盛,所测指标均显著高于D₂。随着钾浓度的增加,D₁处理条件下,株高、茎粗、叶面积和植株总鲜重均表现为K₄最大,K₁最小。D₂处理条件下,玉米的株高、总绿叶面积和SPAD值表现为K₂处理最大,均显著大于其他处理。茎粗、单株生物量、总绿叶面积和SPAD值呈先增加后降低的趋势,K₂、K₃、K₄处理间无显著性差异。分析2处理在不同浓度下的根冠比显示D₁处理在K₁浓度下根冠比较大,D₂处理在中高浓度下较大。     

乙酰化葡萄糖对碱胁迫下小麦幼苗生长的影响

为研究乙酰化葡萄糖(Ac-G)对碱胁迫下小麦幼苗生长的影响,揭示其对碱胁迫下小麦幼苗生长的影响机制,以小麦品种山农129为材料,设置7个处理:W(蒸馏水)、CK(碱胁迫液)、T1(碱胁迫液+1 mmol/L Ac-G)、T2(碱胁迫液+2 mmol/L Ac-G)、T3(碱胁迫液+3 mmol/L Ac-G)、T4(碱胁迫液+4 mmol/L Ac-G)、T5(碱胁迫液+5 mmol/L Ac-G),测定了小麦幼苗的生理生态指标。结果表明,缓解胁迫的最适剂量为4 mmol/L乙酰化葡萄糖,碱胁迫液的p H值可降至7.44;随着乙酰葡萄糖剂量的增加,小麦幼苗株高、根长、根冠比、幼苗生物量、叶绿素a含量和叶绿素a/b呈现先增加后减小的变化趋势,在T4处理时达到最大值;随着乙酰化葡萄糖剂量的增加,幼苗叶片可溶性蛋白和可溶性糖的含量逐渐增加,最后趋于稳定;叶片中SOD和POD活性逐渐增强;在T4处理下,幼苗叶片的丙二醛含量和电导率达最小值。结果可为今后盐碱地改良提供重要的理论依据。     

EDTA对铬胁迫下黄瓜幼苗生长及生理特性的影响

为探究乙二胺四乙酸(EDTA)对缓解黄瓜幼苗铬胁迫的生理调控机制,以亨优小菜园为供试材料,采用土培方式,用120mg/L铬离子溶液模拟铬胁迫,研究不同浓度EDTA(W₁:1mmol/L、W₂:2mmol/L和W₃:4mmol/L)对铬胁迫下幼苗生长及生理特性的影响。结果表明,W₂和W₃处理促进幼苗株高和地上部干物质量的增加;同时W₂处理增加叶片光系统的光化学猝灭和非光化学猝灭系数;经过3种处理的幼苗叶片和根系过氧化物酶(POD)活性显著增强,而叶片丙二醛(MDA)含量在W₂和W₃处理下显著下降,根系MDA含量在W₃处理下显著降低;3种处理下幼苗叶片中可溶性蛋白含量有所下降,而脯氨酸含量一直增加。综上可知,1～2mmol/L EDTA在铬胁迫下可提高黄瓜幼苗叶片的光合作用,增强POD活性和渗透调节能力,减缓幼苗膜脂过氧化程度,促进幼苗地上部形态发育,从而有效缓解铬胁迫对幼苗的危害。