氮高效利用基因型水稻根系形态和活力特征

【目的】研究水稻（Oryza sativa）氮高效利用基因型根系形态和活力变化,为根系的栽培调控和育种改良提供理论依据和技术参考。【方法】选择前期筛选出的水稻氮利用效率高低不一的基因型为试验材料,在比较氮利用效率基因型差异的基础上,采用水培试验,利用根系分析系统提取苗期至抽穗期不定根、粗分枝根和细分枝根的长度、表面积和体积等形态指标数据,探讨各类根形态与氮吸收的关系,同时分析氮高效利用基因型中典型材料不同供氮水平下根系活力变化。【结果】（1）水稻产量和氮利用效率呈现极显著的基因型差异,氮高效利用基因型籽粒产量、籽粒氮积累量、氮素干物质生产效率、氮素籽粒生产效率和氮素收获指数比低效基因型高50.20%、34.20%、11.48%、26.01%和12.50%。拔节期和抽穗期水稻干物质量、氮积累量与籽粒产量、氮素籽粒生产效率、氮素收获指数均呈现显著或极显著正相关,抽穗前（特别是拔节期和抽穗期）的物质积累和氮的吸收显著影响水稻产量和氮利用效率的提高。（2）低氮水平下,氮高、低利用效率基因型间的根系形态指标差异显著。细分枝根根长占水稻总根长的比重最大,为73.40%,且高效基因型在苗期、分蘖期、拔节期和抽穗期比低效基因型分别高32.09%、14.66%、14.40%和12.69%;粗分枝根表面积和体积分别占水稻总表面积和总体积29.81%和43.50%,其中高效基因型粗分枝根表面积在拔节期和抽穗期比低效基因型分别高94.70%和64.38%,体积分别高90.24%和58.18%;不定根根长、表面积和体积分别占水稻总根长、总表面积和总体积19.68%、36.66%和41.19%,且高效基因型不定根根长、表面积和体积在拔节期比低效基因型高40.84%、44.90%和51.02%,差异最大。（3）氮高效利用基因型根系吸收面积和还原力随着氮水平的提高显著降低,而氧化力变化不大。相同氮水平下,氮高效利用基因型拔节后总吸收面积、活跃吸收面积、氧化力、还原力分别为低效基因型的1.3-2.1倍、1.1-3.2倍、1.0-3.0倍、1.4-2.2倍。（4）低氮水平下,粗分枝根的根长、表面积和体积对氮积累量影响程度最大,为47.1%-78.4%。粗分枝根的发育情况直接影响氮的吸收,从而影响水稻产量和氮利用效率。【结论】低氮条件下良好的根系形态和生理活性是水稻氮高效利用的重要特征。培育氮高效利用基因型,可对水稻营养生长期根系形态和活性加以遗传改良,尤其是提高粗分枝根的比例,以期塑造良好的根系构型。     

缺磷对不同基因型花生根系形态及磷效率的影响

研究结果表明：缺磷条件下，在４种基因型花生中９４－９，Ａ１３４６植株生长受抑制的程度小，根／冠比、根长、根表面积、根瘤数增加幅度大；４种基因型花生的磷效率都有所提高，但磷高效基因型花生的９４－９、Ａ１３４６提高幅度较大，而磷低效基因型花生Ａ３９５、Ａ１５４２提高幅度较小，说明９４－９、Ａ１３４６对磷的适应能力较强。     

水肥耦合对橡胶苗根系形态及活力的影响

在土培条件下进行 3个水分水平和6个施氮水平处理试验,研究了水肥耦合处理对橡胶苗根系形态及根系活力的影响结果表明:橡胶苗的根系形念及其活力均表现出随着生长时间的延长而增加的趋势,在土壤相对含水量相同的情况下则表现出随施氮量增加呈先上升后下降的趋势;根系形态随着土壤相对含水量增加而增加的趋势呈单峰型曲线,在施氮0.25g/kg与0.75 g/kg处理之间达最高值,说明轻度降低土壤水分及增加施氮量能迅速提高根系活跃吸收面积和根系活力、促进根系快速生长,但过度降低土壤水分含量对根系活力有抑制作用.     

表层土壤调控措施对苹果根系形态及活力的影响

针对甘肃省陇东旱塬苹果园缺乏有效的表层土壤管理措施的现状,通过优化表层土壤管理方式,研究了优化化肥施用条件下,不同覆盖材料和不同有机肥对陇东红富士苹果根系形态及活力的影响.对比分析了常规管理(T1)与表层土壤调控措施(T2:覆膜+普通有机肥;T3:覆膜+微生物有机肥;T4:覆草+普通有机肥;T5:覆草+微生物有机肥)对苹果根系形态及根系活力的影响.结果表明,T5比T1的根长、根表面积、根体积和根尖数各增加了766.61cm、118.51cm2、6.64cm3和2216条,T5的根系活力比其他处理高,最高值达364.7μg/(g·h);相同有机肥条件下覆草处理效果优于覆膜处理;相同覆盖方式下微生物有机肥效果优于普通有机肥.     

缺氮复氮处理对玉米根系生长、根系活力、硝态氮及氨基酸含量的影响

为明确缺氮复氮处理对根系生长、根系活力、硝态氮含量及氨基酸含量的影响,对水培玉米幼苗进行研究。结果表明,缺氮处理的根系总长、根表面积、分根数比正常处理的较大,复氮处理后各测定指标均有一定恢复;缺氮处理根系活力显著下降,降幅达50.91%,复氮处理后根系活力有所恢复,但仍然降低42.15%;缺氮根系的NO₃^- N含量比正常处理降低76.21%,复氮处理后NO₃^- N含量仍然降低40.97%;缺氮根系的天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、脯氨酸、甘氨酸和丙氨酸的含量明显下降,复氮处理后这些氨基酸含量仍然低于正常处理。     

切根对油茶幼苗根系发育的影响

为了探索培育具有发达根系的油茶幼苗的方法,切除幼苗部分胚根进行砂基培养试验,结果表明:切除幼苗部分胚根油茶可形成发达的根系,切除长度不同形成的根系也不相同。因此,可以通过切除幼苗胚根的方法培育出根系发达的油茶幼苗。     

普通油茶不同嫁接组合对苗木根系生长发育的影响

对普通油茶长林系列长林3号、长林4号、长林18号、长林23号、长林27号、40号、长林53号、长林166号的穗条和普通油茶砧木开展嫁接苗根系研究。结果表明,不同品种的接穗对油茶嫁接苗根系有很大的影响。不同品种的普通油茶接穗嫁接2年后,苗木在根系体积、根系表面积、根系长度及根系生物量等指标上均表现显著差异,根系总长为1718.04 cm,为最小的3倍;根系表面积最大为498.27 cm~2,为最小的3.1倍;根系体积最大为12.16 cm~3根系长度最长,为最小的3.2倍。除个别例外,所测量指标两两之间均成极显著相关。在不同根级之间,在0.0d≤0.5 mm根级根系长度最长,但根系表面积和根系体积最小,在d2.0 mm根级根系长度最短,根系表面积和根系体积反而最大。     

干旱胁迫下钾对甘薯幼苗光合特性及根系活力的影响

为了揭示干旱胁迫下钾对甘薯幼苗的抗旱机制,选取长势一致的甘薯幼苗放入1/4 Hoagland营养液培养,待第五片叶完全展开时,对幼苗进行高钾处理和干旱胁迫处理,研究高钾水平下干旱胁迫对甘薯幼苗光合特性及根系活力的影响。结果表明,未干旱胁迫条件下,高钾处理能够显著提高根系活力,但对甘薯幼苗光合特性影响甚微。干旱胁迫条件下,正常供钾和高钾处理的甘薯幼苗叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、表观量子效率(AQY)和光饱和点最大同化速率(Amax)等显著下降,呼吸速率(Rd)、光补偿点(LCP)和根系活力等显著上升,但干旱胁迫条件下高钾处理的Pn、Gs、AQY和Amax高于正常供钾处理,Tr,Rd和LCP等低于正常供钾处理。干旱胁迫下高钾处理的甘薯幼苗根系活力显著高于正常供钾处理,根系能够吸收更多的养分,减轻干旱胁迫对植株伤害。     

不同氮素形态配比对花榈木幼苗根系生长及氮代谢关键酶活性的影响

为探究最适于花榈木幼苗生长的氮素形态配比,采用氮素形态配比为NH+4∶NO-3=10∶0、5∶5、 0∶10及以改良霍格兰标准营养液为对照的营养液,共4个处理,对花榈木1 a生幼苗进行处理。结果表明,处理期间氮素配比为NH+4∶NO-3=5∶5时,花榈木幼苗根系形态指标及硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性均显著大于其他处理,可知花榈木幼苗根系喜欢混合氮源,且铵硝1∶1均衡配比更利于氮素吸收和代谢,而单一氮源营养液对于花榈木幼苗生长的促进效果不佳,其中全铵营养液会抑制幼苗生长,降低硝酸还原酶活性。     

PEG6000模拟干旱对油茶幼苗形态结构的影响

以二年生油茶(Camellia oleifera Abel.)幼苗为试验试材,Hogland营养液为水培底液,用聚乙二醇6000(PEG6000)人工模拟干旱胁迫环境,设置不同浓度(m/V)的PEG6000(5%、10%、15%、20%)对油茶幼苗进行水分胁迫处理,研究油茶幼苗在干旱胁迫下根系形态及叶片解剖结构的变化及适应性机制。结果表明,随着干旱胁迫的增强,油茶幼苗根粗呈现逐渐减小的趋势,根冠比则明显提高。5%、10%、15%的PEG6000干旱胁迫使油茶幼苗根体积增大以及最长根长降低,而20%的PEG6000干旱胁迫则使根体积与最长根长显著增加。随着干旱胁迫的增强,油茶幼苗叶片逐渐变薄,上表皮、下表皮、栅栏组织、海绵组织等厚度均呈下降趋势,栅海比逐渐升高。     

水分胁迫对油茶容器苗生理特性的影响

选择“湘林5号”一年生油茶容器苗为试验材料进行水分胁迫处理,设置8个水分处理组,研究水分胁迫下容器苗的生理特性。结果表明,叶片相对电导率、MDA和可溶性糖含量整体上表现出逐渐上升的趋势,并都在胁迫70 d时达到最大值,分别为56.357%、13.654 mmol?g-1和0.295 mg?g-1。POD活性、SOD活性、CAT活性、根系活力表现出先上升后下降的趋势,叶绿素含量表现出逐渐下降的趋势,在胁迫70 d降至最低值0.552 mg·g-1。说明在水分胁迫的前期对于油茶苗的影响很小;在胁迫的中期,油茶苗表现出较为复杂的变化过程;在胁迫的后期对油茶影响严重。因此,“湘林5号”具有一定抗旱能力,但持续干旱影响油茶苗生长,应及时浇水。     

不同处理对油茶芽苗根接茶花成活率的影响

以油茶(Camellia oleifera Abel.)芽苗作砧木,研究了不同基因型(红露珍、十八学士、四面景)、植物生长调节剂(IBA、2,4-D、NAA)接口处理、封口方式(铝箔、封口膜)、嫁接部位(上胚轴、芽苗根)等处理对嫁接茶花(Camellia japonica)成活率的影响。结果表明,不同基因型对成活率有极显著影响,其中红露珍成活率最高,达到70.00%;植物生长调节剂处理与对照相比,未能有效提高成活率,其中NAA处理成活率最高,达到71.73%,但与对照间无显著差异;而IBA和2,4-D处理后的成活率反而降低了,分别为61.33%和35.13%,究其原因可能与植物生长调节剂浓度和处理时间有关;不同的封口方式对成活率有极显著影响,铝箔与封口膜的成活率分别为61.60%和35.53%;上胚轴成活率显著高于芽苗根,分别为73.00%和61.93%。试验结果可作为提高油茶芽苗根接茶花成活率的借鉴和依据。     

油茶根腐病病原菌分子鉴定及其生物学特性研究

从油茶腐根中分离得到病原菌,通过对其形态特征的观察及该菌rDNA转录间隔区（ITS）序列的测定,与Genbank中经Blastn搜索获得的部分菌株构建分子系统发育树．基于形态特征和分子系统发育树,确定引起油茶根腐病的病原菌为镰刀属李瑟组层生镰刀菌（Fusarium proliferatum）．还对该菌的生物学特性进行了研究,发现其最适生长温度为25℃,最适pH值是6．0～7．0,最适碳源为可溶性淀粉,最适氮源为NH4Cl．     

3个油茶优良无性系光合作用及生理特性研究

采用LI-6400便携式光合作用测定系统对幼龄期生长比较旺盛的3个油茶无性品系长林4号、长林166号和长林53号光合作用进行测定并进行分析。结果表明:长林4号比长林166号更适合在高温干旱和强光合有效辐射照射环境下进行光合作用,光合作用整体效率比长林166号、长林53号高。生理特征分析表明,长林4号在叶片构造和叶水分利用状况等方面的生理特征支持上述结论;长林4号在幼龄期光合特性上具有比较优良的种质优势。     

施氮对油茶光合生长特性及土壤肥力的影响

为油茶优质高产栽培提供科学依据,在保证试验区土壤基质、环境条件和管理模式相同的条件下,研究低氮(20g/m2)、中氮(40g/m2)和高氮(60g/m2)3个施用水平对油茶光合生长特性及土壤肥力的影响。结果表明:施氮能促进油茶光合生长特性和提高土壤肥力,随着施氮水平的提高,油茶光合生长特性和土壤肥力变化依次为中氮高氮低氮CK;不同处理油茶的净光合速率(Pn)日变化均呈双峰曲线,气孔限制导致了光合"午休"现象,胞间CO2浓度(Ci)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(EVAP)的日变化随时间呈"W"变化规律,施氮未改变油茶的光合日变化趋势;光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)、表观量资产额(AQY)、羧化效率(CE)、叶绿素a/b、可溶性蛋白、可溶性糖、光合氮利用效率(NUE)和光合磷利用效率(PUE)均随氮素的增加呈先增加后降低趋势,依次为中氮高氮低氮CK,可溶性蛋白和光合磷利用效率(PUE)与对照的差异不显著(P0.05)。施氮可改善油茶的品质,增加油茶土壤肥力;土壤碱解氮和微生物量可作不同水平施氮处理后油茶土壤养分变化的敏感指标。     

油茶茶苞病原菌(细丽外担菌)的生物学特性

为明确油茶茶苞病原菌——细丽外担菌(Exobasldium gracile)的生物学特性,研究了温度、光照、pH值、不同培养基及不同碳氮源对其生长的影响。结果表明,该菌生长的温度范围为5~30℃,最适温度为25℃;在pH值4~8均可生长,最适pH值为7;PDA培养基和NA培养基比较适宜病原菌的生长,加入油茶叶煎汁对病原菌生长没有显著影响;对碳源的利用以蔗糖最佳,对氮源的利用以硝态氮最佳;光照对病菌的生长没有显著影响。     

3种水溶性肥料对油茶幼苗生长的影响

试验以油茶"华硕"幼苗为试材,采用盆栽试验方法研究金正大、喷施宝、够美等3种水溶性肥料对油茶幼苗生长的影响。结果表明:3种水溶性肥均能显著促进幼苗生长,其中株高和地径增长幅度为21.44%~48.79%和17.88%~32.03%,地上部干重、地下部干重、根冠比和总根长平均增幅为:23.06%、48.75%、21.02%和79.52%;叶绿素含量增长幅度为11.32%~37.74%,其中4%的够美增幅最大,为49.06%;3种水溶性肥料的使用显著提高了苗木的氮、磷、钾含量,其中以够美提高幅度最大。     

油茶无性系不同生长时期光合特性研究

在油茶的不同生长时期,即新梢生长期、果实生长期、果实成熟期、花期、休眠期,选取产量不同的3个油茶无性系XL67、XL1和CK进行光合特性研究。结果表明: 3个油茶无性系的净光合速率（Pn）日变化曲线存在单峰和双峰2种类型,无性系间净光合速率的差异显著,XL67明显高于XL1和CK;3个无性系的蒸腾速率以果实生长期最高,休眠期最低;XL67、XL1与CK的平均光补偿点分别为51.4、52.0、51.8μmol/(m2·s),平均光饱和点分别为570、552、521μmol/(m2·s);气孔导度、胞间CO2浓度是影响3个油茶无性系净光合速率的主要生理生态因子,XL1与CK受光照强度的影响较大。     

油茶树桩改接茶花技术研究

[目的]筛选油茶树桩改接茶花的最优条件。[方法]研究嫁接部位、嫁接湿度、温度、光照对油茶树桩改接茶花成活率的影响。[结果]油茶树桩改接茶花嫁接成活率相对较高的嫁接部位为新梢,较适宜的嫁接湿度为75%以上,较适宜的嫁接时期为5月份,较适宜的光照为弱光照射。[结论]在以上条件下进行嫁接,油茶树桩改接茶花的成活率为86.6%~93.3%。     

变温低温胁迫对油茶生理生化特性的影响

为抗寒性优良油茶品种的选育及应用提供依据,以大别山1号、豫油茶1号、豫油茶3号优良油茶品种为材料,在人工气候室内进行变温低温胁迫处理,以探明油茶在变温低温条件下的生理生化反应机制。结果表明:低温胁迫会造成油茶相对电导率、丙二醛(MDA)含量、游离脯氨酸(PRO)含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性的增加,且随着胁迫时间延长增幅变大,胁迫解除后又明显降低,整体呈先升后降趋势。3个油茶品种的相对电导率、可溶性蛋白、MDA含量、PRO含量、POD活性等指标均在144h达最大值,可溶性糖含量、SOD活性因品种不同最大值出现的时间不一。3个油茶品种的抗寒性依次为豫油茶3号豫油茶1号大别山1号。