柴达木荒漠草原4种灌木叶片解剖结构与其抗旱性的研究

利用石蜡制片法,对青海省柴达木荒漠草原4种灌木唐古特白刺（Nitraria tangutorum）、驼绒藜（Ceratoides latens）、里海盐爪爪（Kalidiumgracile）、木本猪毛菜（Salsolaarbuscula）叶片的解剖结构进行了观察和分析。结果表明,4种植物叶片的解剖结构性状与耐旱性有着密切的关系,4种植物的叶片均具有旱生的形态及结构特征,适宜于我国干旱半干旱地区生长。对4种灌木叶片的6个抗旱指标栅栏组织厚度、海绵组织厚度、栅栏组织厚／海绵组织厚、表皮细胞厚度、表皮细胞外壁厚度和气孔下陷深度进行了测定,运用模糊数学隶属函数值法对4种灌木的抗旱性进行综合分析表明,4种灌木抗旱性大小顺序依次为：唐古特白刺〉驼绒藜〉木本猪毛菜〉里海盐爪爪。     

饲草型小黑麦苗期抗旱指标的筛选

本试验采用高渗溶液聚乙二醇(PEG-6000)模拟生理干旱,通过测定饲草型小黑麦(×Triticale Wittmack)苗期叶片的含水量、相对含水量、相对电导率、丙二醛含量、叶绿素a和b含量、类胡萝卜素含量、可溶性糖及游离脯氨酸含量,研究干旱胁迫对饲草型小黑麦生理指标的影响,并筛选饲草型小黑麦苗期抗旱性鉴定的最佳模拟条件。结果表明,1)适宜于饲草型小黑麦苗期抗旱性鉴定的生理指标为叶片含水量、相对含水量、丙二醛含量、游离脯氨酸含量、叶绿素b含量;2)饲草型小黑麦苗期抗旱性鉴定的最佳模拟条件为:用30%PEG-6000胁迫28d,此时大部分生理生化指标与对照差异显著(P0.05);3)干旱胁迫处理后,饲草型小黑麦幼苗生长缓慢,叶片含水量、相对含水量、叶绿素含量降低,叶片的游离脯氨酸含量和丙二醛含量增加。饲草型小黑麦苗期抗旱性鉴定的最佳模拟条件为,30%PEG胁迫28d。适宜于饲草型小黑麦抗旱性评价的生理指标为叶片含水量、相对含水量、丙二醛、游离脯氨酸和叶绿素b。     

基于植株各器官生理响应对12种苜蓿抗旱性的综合评价

为筛选抗旱性强的苜蓿（Medicago sativa L.）品种,本试验以12个苜蓿品种为材料,利用聚乙二醇（Polyethylene glycol,PEG-6000）模拟干旱处理,设置了100 g·L^-1和200 g·L^-1两个胁迫梯度,分别测定叶片、茎、根颈、根系4个器官的渗透调节物质含量、抗氧化酶活性和植株根冠比,通过主成分分析计算植株各器官生理指标在抗旱性评价过程中所占权重,结合抗旱系数评价苜蓿品种的抗旱性。结果表明,在100 g·L^-1和200 g·L^-1 PEG模拟干旱胁迫下,植株的生长受到抑制,生物量、株高、叶面积、根长均减小,根冠比增加;各器官脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量增加;超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性提高;在所有的生理指标中,脯氨酸、可溶性糖、过氧化氢酶活性对干旱胁迫的响应较敏感。不同器官生理调节物质的抗旱系数存在差异,叶片各指标对干旱胁迫的响应小于茎和根系,根颈脯氨酸和可溶性糖含量对干旱胁迫的响应大于叶片、茎和根系。在评价品种抗旱性时,根系可溶性蛋白含量、根颈脯氨酸含量、根颈可溶性糖含量、根系可溶性糖含量及根系过氧化氢酶活性占权重较大。综合分析得出,100 g·L^-1 PEG处理时,‘公农1号’、‘中苜1号’和‘前景’的抗旱性比较强;200 g·L^-1PEG处理时,‘骑士2’、‘东苜1号’、‘巨能2’和‘斯贝德’的抗旱性较强,可作为苜蓿抗旱栽培的参考品种。     

盐胁迫对枸杞属2种植物幼苗生理指标的影响

以枸杞属的黑果枸杞(Lycium ruthenicum Murr.)和宁夏枸杞(Lycium barbarum L.)幼苗为试验材料,采用不同浓度NaCl溶液进行胁迫,对其叶片相对含水量、叶绿素含量、质膜透性、丙二醛(MDA)含量及渗透调节物质的积累特征进行研究。结果表明:50和150mmol·L^-1 NaCl浓度下,2种植物叶片相对含水量较对照增加,而随着盐胁迫程度的加重,叶片相对含水量迅速下降;盐处理组中2种植物叶绿体各光合色素含量显著高于对照,且随盐浓度升高而增加,但Chl a/Chl b比值在低盐时增加,而后随胁迫程度的加重快速下降;叶片质膜透性和各器官MDA含量随胁迫浓度的增加呈逐渐升高趋势,且在中、高盐胁迫下,黑果枸杞各器官中的MDA含量显著低于同浓度胁迫下的宁夏枸杞;在对照及盐处理组,2种植物脯氨酸和可溶性糖含量在各器官中的分布规律为根>茎>叶,同时,盐处理组中2种植物各器官中的脯氨酸和可溶性糖含量随着盐胁迫浓度的增加呈逐渐增加趋势,其中,同一盐浓度下,黑果枸杞叶片中积累的脯氨酸含量显著低于宁夏枸杞,而茎及根中的含量却显著高于宁夏枸杞。相对而言,黑果枸杞比宁夏枸杞具有更强的耐盐能力。     

外源硅对盐胁迫下黑果枸杞幼苗生理特性的影响

以盐生植物黑果枸杞(Lycium ruthenicum)幼苗为材料,NaCl胁迫下设置不同硅浓度处理,并在处理后第7 d和第14 d,对叶片叶绿素、质膜相对透性、丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)和可溶性糖共5种生理指标进行测定,以探讨外源硅对盐胁迫下黑果枸杞生理特性的影响。结果表明:在盐胁迫下,黑果枸杞叶片叶绿素总量、质膜相对透性、MDA、脯氨酸和可溶性糖含量均显著增加;硅浓度大于1 mmol·L^-1时可显著增加盐胁迫下的叶绿素总量和叶绿素a/b,并降低质膜相对透性、MDA、脯氨酸和可溶性糖含量;随处理时间的延长,硅处理下5种生理指标的降幅或增幅均小于盐胁迫处理,而当硅浓度为4和8 mmol·L^-1时,叶绿素总量、叶绿素a/b、MDA和脯氨酸含量的变化趋势与盐胁迫处理的相反,可见适宜浓度的硅可缓解盐胁迫对黑果枸杞幼苗的伤害。     

不同藜麦品种对盐胁迫的生理响应及耐盐性评价

为研究不同藜麦品种对盐胁迫的生理响应及耐盐性,本试验以3个藜麦品种——陇藜1号、陇藜3号及陇藜4号为材料,在水培和盆栽条件下,分别用100、200、300、400、500 mmol/L NaCl浓度模拟盐胁迫处理3个藜麦品种的种子和幼苗,通过测定种子发芽指标,幼苗生物量及生理生化特性,分析藜麦耐盐机制,对不同藜麦品种耐盐性进行综合评价。结果表明,随着NaCl浓度的升高,不同藜麦种子发芽率先升高后减低,种子发芽势和发芽指数均显著降低;幼苗地上部分生长和生物量积累受到抑制,而地下部分生长及生物量积累先增加后下降;幼苗叶片叶绿素、可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物抗坏血酸酶(APX)活性先升高后降低,均在300 mmol/L NaCl浓度下达到最大值;幼苗叶片可溶性糖、脯氨酸、丙二醛(MDA)含量显著升高。说明不同藜麦品种幼苗在盐胁迫初期可通过采取提高体内可溶性糖和脯氨酸含量,增强SOD、POD、CAT和APX活性,降低MDA含量等自我保护机制以适应盐胁迫,从而促进适宜盐浓度下幼苗生长。隶属度综合评价结果表明,不同藜麦品种的耐盐阈值为300 mmol/L;陇藜1号耐盐性最强,陇藜3号次之,陇藜4号最弱。     

华北驼绒藜种子发育期各器官间碳水化合物的再分配

对华北驼绒藜种子发育阶段的主要代谢“库”器官根、茎、果实进行了可溶性糖、淀粉和蔗糖酶的动态变化研究分析,确定其营养物质的流向及流量的大小,探索这一阶段碳水化合物的分配是否与种子低结实率有关。结果显示华北驼绒藜种子发育期间,根和茎中可溶性糖和淀粉的含量呈不断下降趋势,其中根中淀粉由盛花期到成熟期下降达48%,茎中下降幅度较小;同时这2个器官中蔗糖酶的活性也逐渐降低。果实中可溶性糖和淀粉含量呈逐渐递增的趋势,蔗糖酶活性也呈增大趋势。表明尽管根、茎通常是代谢的“库”器官,但在种子生长发育期间,根和茎转而成为 “源”器官,其大量同化物流向繁殖器官。但是从同化物的流量来看,多年生的华北驼绒藜根茎中同化物的输出比例远小于一年生的作物。     

盐胁迫下施加氮素对饲用油菜有机渗透调节物质积累的影响

探究施加氮素对盐(NaCl)胁迫下饲用油菜有机渗透调节物质的调控作用,以华油杂62号为试验材料,采用盆栽试验,研究不同梯度NaCl(0、2、4、6 g·kg-1)下施加不同含量纯氮(0、120、240、360 kg·hm-2)对饲用油菜叶片含水量、丙二醛(MDA)、脯氨酸、可溶性糖、叶绿素和全氮含量的影响.结果表明:盐胁迫下饲用油菜的生长受到明显的抑制,随着盐分含量的增加,MDA含量增加,叶片含水量、叶绿素和全氮含量减少,有机渗透调节物质脯氨酸和可溶性糖含量增加.施加适量氮素(240 kg·hm-2)显著增加了脯氨酸和可溶性糖含量,MDA含量减少,叶绿素和全氮含量增加;过量的氮素(360 kg·hm-2)显著降低了油菜叶片含水量、MDA和可溶性糖含量,显著增加了叶绿素和全氮含量.5个生育期主成分分析表明,施氮在生育前期对饲用油菜MDA、脯氨酸、叶绿素和全氮含量影响较大,在后期对叶片含水量和可溶性糖含量影响较大.综上,适量的氮素能够促进油菜体内有机渗透调节物质积累,缓解盐分对油菜生长不利的影响.     

渗透胁迫下不同地理种源白刺的生理响应

以武威、张掖、酒泉3个地理种源的唐古特白刺为研究对象,测定不同浓度PEG胁迫下白刺的相对含水量、丙二醛、脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白及抗氧化酶等各生理指标的变化。结果表明,PEG渗透胁迫造成3个种源白刺相对含水量下降,丙二醛积累,同时超氧化物歧化酶活性上升,过氧化氢酶活性先升后降及脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量增加,除了3个种源的超氧化物歧化酶活性与对照差异不显著外(P>0.05),其余指标与对照均差异显著(P<0.05)。从相关分析结果看出,3个种源白刺丙二醛与超氧化物歧化酶、脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白均呈极显著相关,相对含水量与超氧化物歧化酶、可溶性蛋白、丙二醛、脯氨酸、可溶性糖均呈极显著负相关,脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白、超氧化物歧化酶之间呈极显著或显著相关;主成分分析看出,白刺的第1主成分为相对含水量、膜脂过氧化产物丙二醛和渗透调节物质, 第2主成分为超氧化物歧化酶,第3主成分为过氧化氢酶。在PEG胁迫下,3个地理种源白刺的耐旱性表现为酒泉种源>张掖种源>武威种源。     

干旱胁迫下保水剂对盘江白刺花幼苗生长和生理特性的影响

为探究保水剂(SAP)对灌木幼苗生长和抗旱性的影响,以盘江白刺花为试验材料,在盆栽条件下,测定并分析了干旱胁迫下不同保水剂处理对白刺花幼苗生长和生理指标的变化规律。结果表明:干旱胁迫下,施用低浓度保水剂显著增加了白刺花幼苗的株高、茎粗、叶长和叶宽;3种保水剂在施用浓度低于2%时,均可显著增加白刺花幼苗叶片的可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量,提高超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性,增强白刺花幼苗的抗旱性;主成分分析和隶属函数综合评价法分析表明,3种保水剂对白刺花幼苗的保水效果排序依次为:沃特保水剂钾盐型保水剂农林抗旱保水剂,且施用2%浓度的沃特保水剂可有效促进白刺花幼苗生长,减轻干旱胁迫对其幼苗的伤害,效果最佳。本研究结果为白刺花节水抗旱栽培提供了一定理论依据,可在栽培有白刺花的喀斯特山区推广使用。     

低氮胁迫对不同耐低氮性玉米品种苗期生长和生理特性的影响

以4个不同耐低氮性玉米品种为材料,采用盆栽试验研究低氮胁迫对玉米苗期生长和生理特性的影响。结果表明,低氮胁迫下玉米苗期株高、叶面积、地上部干重、单株干重、氮积累量、地上部氮分配比例及叶绿素、可溶性蛋白等指标均显著下降;根冠比、根系氮分配比例、氮素生理效率、可溶性糖、MDA、脯氨酸和POD等均显著升高,根系干重在各氮水平下差异不明显。低氮胁迫下,耐低氮品种株高、叶面积、单株干重、地上部干重、根冠比、氮积累量、地上部氮分配比例、根系氮分配比例和叶绿素、可溶性蛋白、MDA变化幅度低于不耐低氮品种,而氮素生理效率、可溶性糖、脯氨酸和POD变化幅度则大于不耐低氮品种。与不耐低氮品种相比,耐低氮品种通过保持地上部氮分配比例,较高的叶绿素含量和较大叶面积来维持较强的光合生产能力;通过保持较高的可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸等有机渗透物质含量和较强的POD活性来降低膜脂过氧化伤害,延缓叶片衰老,从而提高了其对低氮环境的适应性。     

油菜素内酯对干旱胁迫下羊草渗透调节及抗氧化酶的影响研究

受全球气候变化影响,我国牧区干旱现象日益严重,极大限制了草原生产力的提高。本文采用盆栽人工控水的方法,研究不同浓度油菜素内酯(BR)处理对羊草生长和抗旱特性的影响。结果表明干旱显著抑制植株的生长,而BR能有效减缓干旱胁迫对羊草造成的伤害。经过不同浓度的BR处理后,与干旱胁迫相比,株高、叶面积、干重、含水量、叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、根系活力、脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖和5种抗氧化酶活性均随浓度增加而升高,但高浓度下又有降低的趋势,而丙二醛(MDA)和叶片电导率则相反,其中以BR浓度为0.1 mg/L时的抗旱效果最好。研究发现适当浓度的BR提高羊草株高、叶面积和光合色素含量,促进干物质积累和根系活力,与其降低膜脂过氧化产物MDA与质膜透性,提高脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖等渗透调节物质含量,增强超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)等抗氧化酶活性密切相关。     

4个白三叶品系对不同灌水频率的生理响应

试验以新疆白三叶(Trifolium repens)为材料,以海法作对照,通过设置不同的微喷灌水频率(1、3、5、7 d/次),研究白三叶各品系生理指标的变化规律,以期为在白三叶建植过程中制定合理的灌溉制度提供基础数据。试验结果表明:随着灌水频率的减小,海法,S82,S92,S96品系的叶面积逐渐减小;叶绿素含量先下降,再小幅度增加后趋于稳定;叶片相对含水量无明显差异;游离脯氨酸含量先增加后减少;S82和S96品系的可溶性糖含量呈现升-降-升的变化趋势,S92却出现相反趋势;丙二醛含量呈现是先增加后减少,再增加的变化趋势。根据白三叶各项生理指标的数据综合分析认为,白三叶适宜的灌水时间为年5 d/次,4个品系的抗旱性由强到弱的顺序是S82S92海法S96。     

盐胁迫下外源Ca~(2+)对红豆草幼苗抗性生理的影响

以蒙农红豆草为材料,研究了100mmol/L NaCl胁迫下不同浓度外源Ca2+对红豆草幼苗的生长、脯氨酸、可溶性糖和叶绿素含量及根系活力的影响;探讨了Ca2+对盐胁迫伤害的缓解作用。结果表明:随着Ca2+浓度的增加,与CK相比,红豆草脯氨酸、可溶性糖、叶绿素含量及根系活力呈先升高后降低的明显变化趋势,在T3(100mmol/L NaCl+30mmol/L CaCl2)处理下,红豆草脯氨酸、可溶性糖及叶绿素含量与对照相比提高了32.3%,60.0%和9.7%,差异显著(P0.05);T3、T4处理的根系活力显著高于CK(P0.05),其他处理与CK无明显差异;T3处理的株高显著高于对照CK(P0.05),其他处理与CK间无显著差异,达到最佳的效果。     

3种护坡灌木对干旱胁迫的生理响应

齐泰高速公路位于松嫩平原干旱、半干旱地区,耐旱护坡植物的选择对防止公路边坡水土流失,增强路基稳定性及公路周边生态恢复具有重要意义。以紫穗槐(Amorpha fruticosa)、柽柳(Tamarix chinensis)和小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)2年龄灌木为试验材料,采用干旱棚控水法,对灌木进行5个水分梯度处理(对照、轻度胁迫、中度胁迫、重度胁迫、极重度胁迫)21 d后,测定灌木叶片的电导率、叶绿素(Chl)总量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量、可溶性糖(SS)含量以及脯氨酸(Pro)含量,探讨3种植物的抗干旱能力。结果表明,随着干旱胁迫的加剧,3种灌木叶片的Pro含量、膜质透性(RPP)呈上升趋势;叶片的Chl总量、SOD活性呈先上升后下降的趋势。紫穗槐和小叶锦鸡儿的叶片MDA含量和SS含量呈先上升后下降的趋势,柽柳叶片MDA和SS含量呈上升趋势。通过隶属度函数得出3种灌木对干旱胁迫适应程度由高至低为紫穗槐>小叶锦鸡儿>柽柳。紫穗槐适宜种植在轻度干旱和极重度干旱边坡,柽柳适宜种植在中度干旱边坡,小叶锦鸡儿适宜种植在重度干旱边坡。     

沿民勤绿洲荒漠过渡带分布的4种优势植物光合生理响应

绿洲荒漠过渡带植被在防止荒漠化过程中起到重要作用,因而对其优势植物的光合生理特征和健康状况评价尤为重要。本试验研究了过渡带不同分布区(从绿洲到荒漠方向依次为:绿洲边缘区、过渡带2区、过渡带3区和荒漠边缘区)4种优势植物的光合生理生态特性。结果表明,在民勤绿洲荒漠过渡带沿荒漠方向梯度下,4种植物叶片(同化枝)含水量和总叶绿素含量逐渐降低,而类胡萝卜素含量逐渐增加,从而减轻过渡带植物的氧化胁迫,说明4种植物受到不同程度的干旱胁迫;4种植物的光合能力随着绿洲向沙漠的延伸逐渐降低,但下降幅度不一致,白刺下降最小,梭梭和芦苇下降较大,沙拐枣在绿洲边缘和过渡带3区较高,而在过渡带2区和荒漠边缘较低;它们的气孔导度与光合能力变化趋势一致,与植物叶片(同化枝)水分利用效率和蒸腾速率变化趋势不同。芦苇和白刺在过渡带2区水分利用效率最高,沙拐枣在过渡带3区最高,梭梭则为逐渐降低。4种植物叶绿素荧光参数F_v/F_m和F₀变化趋势表明梭梭在过渡带梯度下,发生了伴随着光系统破坏的长期光抑制,从而降低其光合活性,而白刺叶片光系统却没有明显受到环境因子的胁迫;芦苇和沙拐枣只有在荒漠边缘才受到严重的胁迫,这些结果表明白刺比芦苇和沙拐枣更适应于过渡带旱化生境,梭梭的适应能力最差。总之,上述研究结果为认识荒漠绿洲过渡带优势植被退化的生理生态学机制和植被恢复过程中物种的选择提供了有力的科学依据。     

水分胁迫对白三叶物质分配和根系生长的影响

通过抗旱性能不同的2个品种的栽培对照试验,研究了水分胁迫对白三叶Triflium repen干物质分配、碳水化合物积累、脯氨酸含量和根系分布的影响.结果表明:土壤水分变化首先影响到生物量在植物不同器官的分配,即累积性的CO2净同化产物的分配,白三叶能够通过提高匍匐茎、根系的干物质分配比例来回避干旱.同时,在干旱胁迫发生时,植株内可溶性糖含量和脯氨酸含量都大幅度增加,根系生长状况发生改变.然而,不同品种又表现出不同的特性,抗旱品种通过增加可溶性糖、脯氨酸含量提高渗透势及增加深根数量的能力显著大于抗旱性差的品种.