圆叶决明硼胁迫症状及施硼效应研究

通过盆栽试验研究了红壤中硼元素胁迫(缺乏或过量)对圆叶决明植株硼含量、生物产量、植株叶片的形态结构和叶肉细胞叶绿体的影响。结果表明,与不施硼肥处理相比,施用不同浓度的硼肥(1,3,5和7 mg B/kg土)均能明显提高圆叶决明植株硼含量和植株干重,增幅分别为87.33%~549.33%和48.6%~86.2%,其中以3 mg B/kg土处理的植株干物质重最高,为2.57 g/株,增加率为86.2%;当施用5 mg B/kg土时,圆叶决明植株的硼含量为79.981 mg/kg,并开始出现硼中毒症状,7 mg B/kg土处理的圆叶决明硼中毒症状更为明显;圆叶决明硼胁迫(缺乏或过量)时叶肉细胞叶绿体数量减少,叶绿体与细胞壁的结合松散,基质片层的重叠较少,柱状基粒的数量很少或没有;硼缺乏胁迫时,对叶绿体的破坏作用主要表现在破坏叶绿体双层膜结构和基粒片层的垛叠,以及促进脂质片层的溶解;而硼过量胁迫时,对叶绿体的破坏作用主要表现在破坏基粒和促进脂质片层的溶解,而对叶绿体的双层膜结构的影响不明显。最后通过田间试验研究了山地红壤区圆叶决明施用硼肥的效应,结果表明,施用不同浓度的硼肥(1.5,3.0,4.5 kg B/hm2)处理均能增加圆叶决明植株的硼含量和生物产量,增幅分别为13.0%~32.4%和7.2%~34.2%。     

水分胁迫对甘草叶片和根系细胞超微结构与膜脂过氧化的影响

以一年生乌拉尔甘草为材料,利用透射电镜技术,观察水分胁迫下根皮层细胞和中柱细胞,以及叶片叶肉细胞超微结构的变化,同时结合丙二醛含量测定,分析水分胁迫对甘草根叶细胞超微结构和膜脂过氧化的影响。结果显示,随着干旱胁迫时间的延长,甘草根系、叶片细胞的细胞器结构均发生明显变化,表现为:细胞核变形,染色质凝聚并边缘化;线粒体内腔空化;叶绿体基粒片层结构逐渐模糊,淀粉粒降解;根系中高尔基体扁平囊出芽形成小囊泡等。不同组织以及不同细胞器对干旱胁迫的敏感程度不同,其中根皮层组织的细胞器形态变化早于中柱细胞和叶片。胁迫初期,无论是根系还是叶片,都以细胞核较早发生染色质凝聚,并早于细胞膜脂过氧化损伤。以上特征与细胞程序性死亡特征相似,推测干旱胁迫初期诱导根、叶细胞发生程序性死亡可能是甘草抵御干旱胁迫的机制之一。     

PEG胁迫对经60Co-γ辐射无芒雀麦种子的幼苗叶片超微结构的影响

为明确⁶⁰Co-γ射线对干旱条件下无芒雀麦（Bromus inermis）叶片的影响,从而为无芒雀麦利用辐射进行抗旱育种提供理论依据,本试验应用透射电镜观察聚乙二醇（Polyethylene glycol,PEG）模拟干旱胁迫下的⁶⁰Co-γ射线辐射无芒雀麦的叶片细胞,比较辐射对无芒雀麦叶片细胞、叶绿体、线粒体的形态和超微结构的影响。试验结果表明：未受辐射和PEG胁迫的无芒雀麦叶片细胞形态规则,叶绿体基粒片层和基质片层多且有序,线粒体膜完整,内嵴清晰,基质浓厚。10% PEG胁迫50 Gy辐射处理组叶片细胞扭曲最严重,形态不规则,细胞壁厚度不均,质膜内陷,有轻微质壁分离。10%和20% PEG胁迫下辐射剂量为50 Gy时,叶绿体和线粒体形态和超微结构受影响程度较轻,随着干旱胁迫强度和辐照剂量的增加,叶绿体和线粒体超微结构受损伤程度增强;20% PEG胁迫下辐射剂量为200 Gy时,叶绿体膜有不同程度破损,基粒片层排列的紊乱性增加,部分基粒片层不清晰,基质类囊体片层结构清晰,可见少量淀粉粒;线粒体膜破损比较严重,内嵴减少,排列不规则,基质较浅。可见,不同⁶⁰Co-γ射线辐射剂量可对无芒雀麦叶片叶绿体和线粒体超微结构产生不同程度的影响,在利用⁶⁰Co-γ射线辐射进行无芒雀麦耐旱性育种时,可选择50 Gy低辐射剂量结合20% PEG模拟干旱胁迫进行抗旱性突变体的筛选。     

高温干旱胁迫下三个多年生黑麦草品种叶绿体和线粒体超微结构的变化

以多年生黑麦草的3个草坪型品种爱神特、百舸和球道为试验材料,研究了在高温和干旱胁迫下,各品种叶肉细胞叶绿体和线粒体等超微结构的变化情况。结果表明,35℃连续高温胁迫下3个品种的叶绿体均膨大变圆,并向细胞中央靠拢,且叶绿体内部分布有一定数目的脂质球体;PEG-6000(w/v)溶液(浓度为25%)处理的干旱胁迫下以球道的叶绿体结构受干旱胁迫伤害程度较重,出现基粒和被膜轻度破损,片层膨胀分化或溶解消失。高温干旱胁迫下3个品种的线粒体形态变化不甚显著,但其数量均有所增加,且3个品种叶肉细胞线粒体对高温干旱胁迫的耐受性均强于叶绿体。爱神特对高温干旱胁迫处理的耐受性相对较强,球道和百舸的耐热抗旱性较弱,但两者差异不明显。     

几种豆科决明属(Chamaecrista spp.)牧草喂兔效果研究

对4个豆科决明属牧草Chamaecrista rotundifolia cv. CPI34721(Wynn)、C.rotundifolia cv. CPI86134、C.nictitans cv. ATF2217、C.nictitans cv. ATF2219进行草粉替代精饲料饲喂肉兔效果试验。结果表明：各供试决明品系草粉替代10％精饲料饲喂家兔，兔只饲料报酬与全精料喂养（对照）比较差异不显著，各供试决明品系喂兔具有提高胴体品质与兔肉品质（氨基酸含量）作用。其中以圆叶决明CPI86134饲喂效最佳，平均日增重高于对照13.63%，料肉比降低12.08%，可提高经济效益24.13%。     

铝、镁离子胁迫下决明对百喜草的化感作用

本试验探讨了在铝离子和镁离子胁迫条件下,圆叶决明CPI86134、CPI34721和羽叶决明ATF2217、ATF2219对百喜草的化感作用。结果表明,不同浓度的铝离子和镁离子胁迫下,供体圆叶决明和羽叶决明对受体百喜草的影响存在显著差异。圆叶决明CPI86134在3个不同的铝离子和镁离子浓度下对百喜草的种子发芽及幼苗生长均有抑制作用,并且铝离子浓度在0.7 g/L时对百喜草种子发芽及根长抑制作用最明显;而羽叶决明在铝离子浓度为1.1 g/L和镁离子浓度为0.060和0.123 g/L时对百喜草种子发芽及幼苗生长有抑制作用。受体百喜草对供体圆叶决明和羽叶决明的根的化感物质的敏感性强于苗,说明同一植物不同部位对化感物质的敏感性存在差异。     

圆叶决明对镉胁迫的生理响应

圆叶决明是我国20世纪80年代从澳大利亚引进的豆科牧草,适合亚热带地区广泛种植。为探明圆叶决明的耐镉性,本文采用添加外源有效态镉的土壤盆栽试验方法,研究不同浓度(0,1,2,4,8 mg/kg)镉胁迫对圆叶决明CIP86134生长发育及其生理响应机制。结果表明,镉胁迫抑制圆叶决明的生长发育,降低其生物产量,且随镉浓度的升高,抑制作用加强。当镉处理浓度为4 mg/kg时,地下部、地上部生物产量与对照比显著下降,分别为对照的59.69%和63.77%。镉胁迫抑制圆叶决明叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的合成,镉浓度升高,叶绿素含量逐渐降低,处理之间达显著差异水平。镉处理浓度为12 mg/kg时,SOD、POD、CAT 3类保护酶协调一致,圆叶决明生长正常,地下部、地上部生物产量与对照比差异不显著;镉浓度升高至4 mg/kg,SOD酶活性降低,MDA含量升高,POD和CAT酶被诱导激活,缓解了镉胁迫对圆叶决明的伤害,生物产量虽显著下降,但未中毒死亡;镉浓度升高至8 mg/kg时,MDA含量显著增加,细胞保护酶系统失调,圆叶决明至收获时全部干枯死亡。圆叶决明吸收的镉主要积累在地下部,迁移系数仅为0.1520.234。在供试土壤添加外源有效态镉的条件下,圆叶决明能忍耐2 mg/kg以下的镉胁迫,可作为南方红壤地区矿山镉污染土壤的生态修复植物类型。     

闽育2号圆叶决明的选育研究

为提高干草产量及适口性,2002年对闽引圆叶决明（Chamaecrista rotundifolia ‘Minyin’,CPI86134）种子进行辐射诱变处理,选育出闽育2号圆叶决明（C. rotundifolia ‘Minyu 2’）,并于2012年通过全国草品种审定委员会审定。2005—2011年进行品种比较试验、区域试验和生产试验,结果表明：闽育2号圆叶决明干草产量为11000～14000 kg·hm^-2,比对照品种闽引圆叶决明增产18.31%以上,种子产量为230～270 kg·hm^-2,比对照品种增产6.38%,且为耐铝毒的决明品种,适宜在福建、广东等热带、亚热带（红壤）地区推广。     

闽牧3号圆叶决明的选育研究

为提高草产量及适口性,2002年由福建省农业科学院农业生态研究所利用⁶⁰Coγ射线辐射闽引圆叶决明（Chamaecrista rotundifolia ‘Minyin’,CPI86134）种子,经多代筛选选育出闽牧3号圆叶决明（Chamaecrista rotundifolia ‘Minmu No.3’）,并于2011年通过福建省品种认定委员会认定。2005-2010年进行品种比较试验、区域试验和生产试验,结果表明：闽牧3号圆叶决明平均种子产量260.9 kg·hm^-2,比对照增产7.7%,但差异不显著;初花期植株粗蛋白含量为18.84%;平均干草产量11110.4 kg·hm^-2,比对照闽引圆叶决明增产22.05%,差异极显著（P<0.01）。因此,闽牧3号圆叶决明适用于加工草粉饲料。     

低温胁迫对豆科牧草圆叶决明苗期植株C、N代谢的影响

选择豆科牧草圆叶决明进行5,10和15℃的低温胁迫,以25℃为对照(CK),在5℃下进行24,48,72,96和120 h的胁迫,来探讨低温胁迫下圆叶决明苗期植株叶片游离氨基酸、可溶性蛋白质和糖含量的变化与抗寒性的关系。15,10和5℃胁迫下的可溶性糖含量分别比对照提高83.21%,224.02%和257.94%,游离氨基酸总量分别比对照提高26.51%,128.11%和324.43%,水解氨基酸总量分别比对照下降10.75%,39.57%和43.60%,可溶性蛋白质含量分别比对照提高3.37%,4.92%和8.11%。5℃处理24,48,72,96和120 h后,可溶性糖含量分别较对照提高239.07%,243.64%,248.05%,252.70%和257.94%,可溶性蛋白质含量分别较对照提高2.73%,3.37%,6.07%,6.99%和8.11%。在低温胁迫下可诱导圆叶决明植株体内启动抗寒机制,可溶性糖、游离氨基酸和可溶性蛋白质含量提高;植物体内可溶性糖和游离氨基酸含量的提高可以增加细胞液的浓度,对原生质具有保护作用;而可溶性蛋白质具有强的吸水性,其含量的增加可以加强细胞的持水力,以减少原生质内结冰而伤害致死的机会,从而增强了圆叶决明植株的抗寒性。     

水分胁迫对6种禾草叶绿体、线粒体超微结构及光合作用的影响

利用透射电镜技术,研究了水分胁迫下柳枝稷(Panicum virgatum L.)、巴哈雀稗(Paspalum notatum Flugge)、毛花雀稗(Paspalum dilatatum Poir)、羊茅黑麦草(×Festulolium Asch.et Graebn.)、草芦(Phalaris arundinnacea L.)及多年生黑麦草(Lolium perenne L.)6种禾本科牧草叶肉细胞叶绿体和线粒体超微结构的变化,并结合对叶绿素含量和光合速率的测定,分析了其生理功能对水分胁迫的响应,旨在为耐旱草种的选择、引种和选育提供形态学和生理学依据。结果表明,经过8 d水分胁迫后,6种牧草的叶绿体均膨大变圆并向细胞中央移动;叶绿体内分布有一定数量的嗜锇颗粒和少量淀粉粒,受伤害严重的叶绿体中的基粒和被膜破损;线粒体数目均增加,且对水分胁迫的耐受性强于叶绿体;光合速率的高低与叶绿体的结构变化相关。可将6种牧草分为3个不同的抗旱等级:柳枝稷和巴哈雀稗抗旱性较强,羊茅黑麦草和草芦抗旱性中等,多年生黑麦草和毛花雀稗抗旱性较弱。     

干旱对草坪草的影响

综述了干旱条件下草坪草的生态适应性,细胞膜、细胞壁、叶绿体超微结构的变化,草坪草对干旱胁迫的生理生化反应,以及提高草坪抗旱性的途径。     

钙对渗透胁迫下大花萱草幼苗生理响应及叶肉组织超微结构的影响

以大花萱草品种‘吉星’幼苗叶片为研究对象,研究其经钙处理后在PEG(聚乙二醇6000)渗透胁迫下相对含水量、膜相对透性、抗氧化酶活性和超微结构的变化。结果表明在PEG胁迫下,‘吉星’叶片相对含水量明显降低,经钙处理下降幅度减小;膜相对透性显著增加,钙处理缓解了胁迫对膜的伤害;抗氧化酶活性在渗透胁迫下升高,钙处理后的植株SOD活性、POD活性和CAT活性都比渗透胁迫下有所升高,缺钙使植株体内SOD活性和CAT活性受到抑制,对POD活性影响不明显。超微结构显示渗透胁迫下叶绿体肿胀变形,基质片层排列方向改变,线粒体嵴和内含物变少。钙处理可缓解渗透胁迫对叶绿体和线粒体的伤害。     

水分胁迫对绢毛委陵菜叶绿体超微结构及光合生理因子的影响

以绢毛委陵菜(Potentilla sericea)为材料,通过盆栽试验进行水分胁迫处理并分析幼苗叶片超微结构与净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、水分利用率(WUE)的关系。结果表明,未胁迫的叶肉细胞结构完整。叶绿体基粒片层结构清晰,基粒数目多且排列整齐,基粒类囊体排列致密,类囊体片层叠垛整齐。叶绿体嗜锇程度低,嗜锇颗粒少,且体积小;随着自然失水胁迫程度的加强,叶绿体基粒和膜结构断裂,片层排列紊乱,基粒垛叠程度下降;线粒体双膜结构膨大或破裂,内含物流出,嵴减少。光合作用与叶绿体的结构变化相关,随着土壤逐步干旱和叶绿体受损程度的加重,Pn、Tr、WUE有所下降。表明在干旱胁迫下绢毛委陵菜通过改变叶绿体结构和光合生理因子来提高抗旱性。     

不同留株密度对圆叶决明生产性能及光合特性的影响

为明确圆叶决明丰产栽培中的最佳留株密度,开展了6种留株密度(5,10,20,30,40,50株/m²)圆叶决明的产草量、农艺性状、粗蛋白产量、叶片光合特性的观测评价。结果表明,随着留株密度的增加,产草量呈先增加后减少的变化趋势,其中鲜草、干草产量分别在40和30株/m²条件下达到峰值;圆叶决明粗蛋白产量随着种植密度的增加,粗蛋白产量呈先增加而后减少的趋势,在30株/m²条件下达到峰值;光合特性研究的结果表明,非气孔因素的限制作用是不同留株密度条件下圆叶决明净光合速率变化的主要原因。综合评价认为,在本试验条件下,圆叶决明丰产栽培的最佳留株密度为30株/m²,干草产量可达3 454.83 kg/hm²,蛋白产量达625.83 kg/hm²。     

闽引圆叶决明适应性研究

针对亚热带红壤山地优质豆科牧草品种匮乏问题,1996年从澳大利亚牧草种质资源中心(ATFGRC)圆叶决明(Chamaecrista rotundifolia Greene.)品系号CPI 86134,2005年通过全国牧草品种委员会审定,定名为闽引圆叶决明(C.rotundifolia cv.Minyin)。1997年-2002年进行品种比较试验、区域试验和生产试验,结果表明:闽引圆叶决明系一年生或多年生半直立型热带豆科牧草,干草产量达9400-11000 kg/hm²,比对照品种威恩圆叶决明(C.rotundifolia cv.Wynn)增产128%以上,种子产量160-300 kg/hm²,比对照品种增产77%以上,差异均达极显著(P<0.01)水平,盛花期植株含粗蛋白质17%,在我国热带、亚热带红壤山地种植表现优良。