玉米自交系不同生育期的抗旱性鉴定及生理响应机制研究

以17份黄淮海常用骨干系及自选系为材料,不同生育期进行干旱胁迫,筛选抗旱性强的玉米种植资源,并探讨其抗旱的生理机制。方差分析表明,与正常水分相比,胁迫后的抽雄至散粉间隔未达显著水平,但ASI间隔达显著水平;不同生育期自交系的叶绿素含量、Fv/Fm和Fv/Fo均下降,SOD和POD活性均提高,但不同自交系下降或上升的幅度不同,且不同自交系间、胁迫与对照间指标差异及两因素交互作用均达极显著水平。灰色关联度表明,POD活性无论是拔节期还是抽雄期都与ASI关联度很高,可作为筛选抗旱型材料的一个重要指标。模糊隶属函数法鉴定出超4F、郑36、CIMBL12、郑63、HCL645、郑6611和PH6WC在两个生育期均属于抗旱型自交系,其中,超4F、郑36和郑63拔节期和抽雄期干旱胁迫后,ASI增大幅度较小,叶绿素含量、叶绿素荧光参数Fv/Fm和Fv/Fo抗旱指数均较高,说明这3个自交系遭受干旱胁迫时主要通过调节光合系统这种机制来提高抗旱性。     

温度胁迫下宝莲灯的生理及光合特性

以两年生宝莲灯苗为试验材料,利用植物培养箱对宝莲灯植株进行温度处理,研究不同温度对宝莲灯叶片生理及光合特性的影响。结果表明：与对照相比,高温胁迫下宝莲灯叶片的相对电导率、过氧化氢酶（CAT）活性及可溶性蛋白、游离脯氨酸（Pro）、丙二醛（MDA）含量随着温度的升高呈不同程度的增加,而叶绿素含量显著减少,过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）活性呈下降趋势;低温胁迫下相对电导率、Pro、MDA含量随着温度的下降呈上升趋势,可溶性蛋白、叶绿素含量、过氧化氢酶（CAT）活性下降趋势不明显,POD、SOD活性显著降低;随着温度的升高或降低,宝莲灯叶片的光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、水分利用率（WUE）均呈下降趋势,而胞间CO₂浓度（C_i）呈先降低后升高;蒸腾速率（T_r）却随着温度的下降而降低。高温胁迫引起的相对电导率、MDA含量的变化幅度明显小于低温胁迫,而POD、SOD活性高于低温胁迫。说明高、低温胁迫均抑制了宝莲灯的光合作用,宝莲灯对低温胁迫相对较敏感。研究结果对宝莲灯的栽培管理具有指导意义。     

玉米自交系耐热生理指标筛选研究

以10份具有耐热性差异的玉米自交系为材料,在田间采用高温胁迫试验,室内检测玉米自交系的主要生理指标,探讨高温胁迫下玉米自交系的主要生物学特性及其耐热胁迫的生理指标筛选。结果表明,高温胁迫下,具有不同耐热性玉米自交系的丙二醛含量、叶绿素含量和花粉粒活性差异较大,部分耐热性不同的玉米自交系间差异显著。6个叶绿素荧光参数Fm’、Fo’、Fm、Fo、Fm’/Fv’和Fm/Fv的大小能大致反映10个玉米自交系的耐热性差异。结果表明,花粉粒活性、叶绿素含量、丙二醛含量及叶绿素荧光参数可作为玉米耐热种质的筛选指标。     

低温胁迫对玉米幼苗电导率和叶绿素荧光参数的影响

以3个玉米品种为试验材料,通过盆栽试验,研究低温胁迫下电导率和叶绿素荧光参数的变化。结果表明,3个品种的抗低温性为金玉5>兴垦3>吉单198,随着低温处理时间的延长,3个品种叶片电导率和初始荧光(F0)上升,Fv/Fm、Fv/F0、NPQ整体上均呈下降趋势。说明低温胁迫使叶绿素所吸收的光能被用于光合作用的部分减少,玉米叶光系统Ⅱ(PSⅡ)活性中心受损。     

干旱和高温对油菜叶片光合作用和叶绿素荧光特性的影响

为研究干旱和高温胁迫对油菜光合作用的影响,利用甘蓝型快生油菜29005,于植物生长箱中进行干旱(保持6d不浇水,土壤相对含水量降至15%左右)和高温(处理7d:40℃,16h光照;35℃,8h黑暗)胁迫处理,分别测定了干旱和高温胁迫后油菜光合和叶绿素荧光特性以及光合作用关键酶的变化情况。结果表明:干旱和高温均抑制油菜的生长和光合作用,干旱胁迫下油菜叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率等光合参数降低明显,而光系统Ⅱ(PSⅡ)光化学效率(Fv/Fm)、最大电子传递速率(ETRmax)等叶绿素荧光参数降低较慢,经过3d的复水恢复后这些参数能够部分恢复;高温胁迫后叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率等光合参数降低较为缓慢,而Fv/Fm、ETRmax等叶绿素荧光参数则迅速下降,且在胁迫解除后这些参数进一步降低。干旱胁迫后Rubisco活性未表现出显著变化,持续的高温对Rubisco有抑制作用。可见,干旱胁迫首先影响了油菜叶片光合作用的碳同化过程,对光反应系统破坏是可逆的,胁迫解除后对后期的生长发育影响小于高温影响,高温胁迫更容易造成油菜叶片PSⅡ不可逆破坏,进而对光合作用以及后期的生长发育产生难以恢复的影响。     

几种改良剂及其复合对Cd污染菜园土上油菜生长和生理代谢的影响

采用盆栽试验,研究几种改良剂及其复合对Cd污染菜园土上小油菜产量、镉吸收量、酶活性、叶绿素荧光参数的影响.结果表明:对照处理SOD、POD和CAT含量最高,叶绿素荧光参数F0上升,Fm、Fv、Fv/Fm和Fv/Fo均下降,表明植株受到逆境胁迫,生物量显著下降,加入菌渣及复合剂后油菜的外部胁迫减小,生物量增加,高量菌渣处理比对照提高7.5倍,可能与菌渣中含有丰富的养分有关.油菜叶中Cd的含量以石灰处理最低,石灰与高量菌渣配施的处理Cd含量比对照降低81.9％,达到国家食品卫生标准,油菜叶中Cd含量低于根中含量.     

不同铝水平胁迫对橡胶树幼苗若干生理指标的影响

研究不同铝水平胁迫(0、50、100、200、400 mmol/L)对橡胶树幼苗过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、叶绿素含量、叶片相对电导率及幼苗地上部与地下部铝含量变化的影响。结果表明,铝胁迫均使橡胶树幼苗生理指标产生一定的变化。在200 mmol/L和400 mmol/L铝水平下橡胶苗叶片POD活性和SOD活性先上升后下降至胁迫前甚至为0;MDA含量则大量增加,而且越来越高;叶绿素总量、叶绿素a和叶绿素b随胁迫时间的推移呈下降趋势,且铝浓度越大下降趋势越明显;相对电导率随胁迫时间的推移均呈现上升趋势,介于60%~100%之间,超过细胞质膜死亡的阈值;橡胶苗地下部铝含量分别约为地上部铝含量的3倍、2倍、1.3倍。不同铝水平胁迫处理中,随着铝浓度越高、胁迫时间越长对橡胶树幼苗生理指标的影响越大。其中在200 mmol/L铝水平下叶片相对电导率大于50%,达到叶片细胞膜透性阈值,MDA则大量增加,SOD和POD急速上升后下降,叶绿素含量极少。因而认为橡胶树幼苗的最高铝耐受浓度为200 mmol/L,地下部铝含量的耐受量为6.2 mg/g,地上部的耐受量为2.9 mg/g。     

低钾胁迫对不同效应型大豆光合特性及叶绿素荧光参数的影响

以钾高效大豆品种九农15和低效品种GD8521为材料,在溶液培养条件下研究低钾胁迫对其叶绿素含量、光合特性及叶绿素荧光参数等生理指标的影响,从光合物质生产方面探讨不同效应型品种对低钾胁迫的耐性机制.结果表明:在低钾胁迫下,高效品种的叶绿素a、6及a b总含量与对照之间没有差异,但叶绿索a/b值较对照显著提高,而低效品种的叶绿素a及a b总量较对照显著降低,叶绿素b的含量及a/b值没有显著变化;低钾胁迫下高效品种仍保持较高的光合速率,但气孔导度和胞间CO2浓度则显著低于对照,低效品种的各参数下降幅度远大于高效品种,处理间均达到极显著差异;随着供钾水平的降低,高效品种叶绿素荧光各参数中仅F,显著增加,而低效品种F0、fm、Fv、Fv、/Fm、Fv/F0等参数的变化均达到显著或极显著水平;低钾胁迫下低效品种反应中心耗散的能量较多,用于电子传递的能量减少,而高效品种处理间无明显变化.由此可见,在低钾胁迫下高效型品种仍能保持较高的叶绿素含量,尤其是叶绿素a的比例显著提高,其光合电子传递过程受低钾胁迫的影响也较小,因而能保持较高的光合生产能力,而低效品种受低钾胁迫时各参数则发生显著变化,导致光合生产能力降低.     

一氧化氮对盐胁迫下玉米幼苗叶绿素荧光参数和光合特性的影响

以玉米幼苗为材料,研究一氧化氮（NO）供体硝普钠(Sodium Nitroprusside, SNP)对盐胁迫下玉米幼苗叶片叶绿素荧光参数(Fv/Fm、φPSⅡ、qP和NPQ)和光合参数(Pn、Gs和Ci)的影响。结果表明,0.1 mmol/L SNP能够显著缓解NaCl胁迫导致的玉米幼苗叶片Fv/Fm、φPSⅡ、qP、NPQ、Pn和Gs的下降及Ci的升高,在一定程度上防止NaCl胁迫对玉米幼苗叶片PSⅡ反应中心的损伤,维持玉米幼苗叶片较高的光合活性。     

盐度对2种半红树植物生长及叶绿素荧光特性的影响

采用盆栽方法研究10个不同盐度水平下的海芒果、黄槿实生苗生长特性、叶绿素含量及叶绿素荧光参数变化情况。结果表明：随着盐度的增加,2种半红树植物的苗高、地径、根、茎、叶干重均逐渐变小;叶绿素含量呈波动式变化;除处理2的黄槿苗木(盐度为0.2%)外,叶绿素荧光参数PSII原初光能转化效率(Fv/Fm)和PSII的潜在活性(Fv/Fo)值均低于ck(清水)。以Fv/Fm作为判断植株是否受胁迫的重要指标来看,黄槿在土壤盐度低于0.6%、海芒果在低于1.2%时表现出较好的耐受性。     

干旱对玉米自交系叶片叶绿素荧光特性的影响

以玉米自交系郑58(抗旱性强)和丹340(抗旱性弱)为材料,采用盆栽控水试验,设置中度干旱和正常灌水处理,研究干旱胁迫对玉米自交系苗期、抽雄吐丝期和灌浆期叶片叶绿素荧光指标的影响。结果表明,不同生育时期,玉米自交系叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)的最大荧光(Fm)、原初最大光能利用效率(Fv/Fm)、潜在光化学效率(Fv/F0)、有效光化学量子产量(Fv’/Fm’)、实际光化学量子效率(ΦPSⅡ)和光化学猝灭系数(q P)均随干旱胁迫的加剧而下降;初始荧光(F0)和非光化学猝灭系数(q N)均随干旱胁迫的加剧而升高。与丹340相比,郑58的Fm、Fv/Fm、Fv/F0、Fv’/Fm’降幅均相对较小。不同时期干旱胁迫下,郑58的Fm、Fv/Fm、Fv/F0、Fv’/Fm’、ΦPSⅡ和q P均高于丹340。与丹340相比,干旱胁迫下,郑58光系统Ⅱ具有较高的光能转化和利用效率、实际光化学量子效率和有效光化学量子产量,通过调节碳同化能力和激发能利用效率,有效地耗散过剩光能减轻光抑制,保护光合机构,维持较高的光合性能。光系统Ⅱ中Fm、Fv/Fm和Fv/F0可以用来鉴定玉米自交系抗旱性。     

冬小麦叶绿素荧光参数与品种抗旱性的关系

为了明确不同生态型小麦品种的光合抗旱特征,选取生态型相异的小麦品种在不同供水条件下种植,测定其旗叶的叶绿素荧光动力学参数,对其在干旱胁迫下的光合特性进行比较研究。结果表明,干旱胁迫使小麦Fo增加,Fm、Fv、Fv/Fm和Fv/Fo值均降低,但变化幅度因生态型而异,高水肥品种的荧光参数对干旱胁迫更为敏感,而旱肥型品种则表现出较强的光合稳定特性。干旱胁迫下,叶绿素荧光参数变化与品种抗旱性密切相关。利用不同生态型小麦品种叶绿素荧光对干旱胁迫的反应差异鉴定品种抗旱性是可行的。     

干旱胁迫下氮肥对玉米叶片生理特性的影响

采用盆栽控水试验,研究干旱胁迫下氮肥水平对玉米光合作用及保护酶活性的生理响应。结果表明,与正常灌水处理相比,干旱胁迫降低玉米叶片的气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ量子产量(φPSⅡ)和光化学猝灭系数(qP);增加胞间CO2浓度(Ci)、非光化学猝灭系数(qN)和丙二醛(MDA)含量;保护酶活性(SOD、POD和CAT)升高。干旱胁迫下适量施氮(225 kg/hm2)提高玉米叶片的Gs、Tr、Fv/Fm、φPSⅡ和qP;降低Ci和qN;同时显著提高保护酶活性(SOD、POD和CAT),降低膜质过氧化程度,全面改善叶片光合功能和内在的生理特性。不施氮肥和过量施氮(450 kg/hm2)均表现出与适量施氮处理相反的变化趋势。     

花期高温胁迫下TaERECTA基因对小麦生理特性和光合作用的影响

为研究花期高温胁迫对转TaERECTA基因小麦生理特性和光合作用的影响,在扬花期对转TaERECTA基因小麦进行高温胁迫,测定转基因小麦的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性以及丙二醛(MDA)含量和相对电导率,并于扬花期测定其光合相关参数。结果显示,随着高温胁迫时间的延长,转基因小麦叶片的POD和CAT活性呈明显下降趋势,而SOD活性较稳定,MDA含量和相对电导率增加;与对照株系相比,高温胁迫处理后,转基因小麦株系具有较高的抗氧化酶活性,较低的MDA含量和相对电导率;高温胁迫显著降低了小麦植株的SPAD值,且转基因小麦的光合速率和瞬时水分利用效率均显著大于对照株系。说明TaERECTA基因可以参与调控小麦叶片组织细胞膜的稳定性,改良高温胁迫下小麦的光合能力和水分利用效率。     

干旱下保水剂对橡胶苗叶绿素荧光参数的影响

研究了保水剂对干旱胁迫下巴西橡胶(Heveabrasiliensis)苗叶绿素荧光动力学参数的影响。结果表明,在干旱胁迫下橡胶苗叶绿素a荧光动力学参数Fv/Fm,ETR,qP均有所下降,qN先上升后下降,且随着保水剂用量增大,下降程度减小,即保水剂用量越大,对橡胶苗干旱胁迫的缓解作用越大。不同水平的保水剂处理对橡胶叶绿素荧光参数的影响达到显著水平。多重比较结果表明,沙壤土和沙壤土 30%(体积分数)椰糠中的保水剂用量分别不低于0.2%(质量分数)和不低于0.1%(质量分数)时才能有效地发挥抗旱作用。     

花期干旱对不同基因型大豆叶绿素荧光特性的影响

利用叶绿素荧光动力学测定技术,测定开花期干旱不同基因型大豆品种叶绿素荧光参数的变化.以3个不同基因型大豆品种为材料,应用OS52FL调制式叶绿素荧光仪研究在开花期干旱胁迫下,各荧光参数的变化及用方差分析进行综合评价.结果表明,大豆开花期受旱后,可变荧光与最大荧光比(Fv/Fm)、可变荧光与初始荧光比(Fv/Fo)、非光化学淬灭系数(NPQ)均降低,而电子传递速率(ETR)升高,说明光系统Ⅱ(PSⅡ)受到了伤害,使得PSⅡ原初光能转换效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、起光保护作用的热耗散降低,光合电子传递速率升高.且荧光参数之间具有相关性.花期干旱胁迫后,各参数存在基因型差异,新大豆1号在花期干旱条件下,光合机构受破坏较轻,其吸收的光能能较多的用于光化学转化能力,抗旱能力强.因此,花期干旱胁迫下,叶绿素荧光参数的变化与大豆品种抗旱性有关,利用大豆叶绿素荧光特性对干旱胁迫的反应差异鉴定品种抗旱性是可行的.     

氮素对小麦不同叶位叶片叶绿素荧光参数的调控效应

为了解氮素对小麦不同叶位叶片光合能量利用的影响,测定和分析了旱地和水地小麦品种在3个氮素水平下不同叶位叶片的叶绿素荧光参数.结果表明,随氮素水平的提高,小麦幼苗叶片最大荧光(Fm)、可变荧光(Fv)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)和非光化学猝灭系数(qN)都呈上升趋势,而光化学猝灭系数(qP)则呈下降趋势;但旱地品种叶片荧光参数对氮素更敏感,旱地品种小麦幼苗叶片的Fm、Fv、 Fv/Fm、Fv/Fo和qN均高于水地品种,qP低于水地品种.旱地和水地品种在不同氮素处理下各叶位叶绿素荧光参数表现不同,光合能量利用随叶位的降低逐渐升高.     

金线莲资源遗传多样性分析及耐热性评价

金线莲（Anoectochilus roburghii）是具有极高经济价值的珍稀濒危兰科药用植物，高温是制约其广泛生产栽培的首要限制因子，选育耐热品种是抵御高温热害最经济有效的措施之一。本研究利用目标起始密码子多态性（SCoT）分子标记技术对24份金线莲种质资源进行遗传多样性分析，并利用多元统计分析的方法对其中20份样本进行耐热性评价。遗传多样性分析结果显示：在遗传系数0.602水平上，可以把金线莲种质分成I和II两大类，I类分成A和B两个亚群，台湾金线莲（TJ）与其他资源遗传距离较远，单独归为II类；A亚群中除了W来源于云南，其他均为福建西北部收集的资源；B亚群主要来自闽南地区和广西。通过对20份金线莲资源5个生理参数测定，发现热处理后叶绿素含量和SOD活性明显下降，相对电导率明显升高，而丙二醛和可溶性蛋白含量热处理后各资源表现不一。利用多元统计分析方法进行耐热性初步评价，结果显示，TL、L1、A20、GZ1等4份资源较为耐热，TJ、HX、L、M、A21等5份资源不耐热。     

镉胁迫对水稻光合、叶绿素荧光特性和能量分配的影响

 以浙农952为材料，用水培法研究了不同浓度镉（Cd）胁迫对水稻光合、叶绿素荧光特性和能量分配的影响。结果表明，低浓度Cd（0.1 mmol/L）胁迫下水稻净光合速率（Pn）、Fv/Fm、ΦPSⅡ和qN均略有上升，qP无显著变化，这说明在0.1 mmol/L浓度的Cd胁迫下水稻充分启动了能量耗散途径，耗散了过剩光能，使光合机构免受伤害。高浓度Cd（1.0 mmol/L）处理后Pn 、Fv/Fm、ΦPSⅡ均显著降低，qP和qN也大幅下降，在能量分配方面D和Ex显著上升，P显著下降，这说明在1.0 mmol/L浓度的Cd胁迫下，水稻PSⅡ受到伤害，某些能量耗散途径受阻，过剩的激发能不能及时耗散又导致活性氧的产生，最终引起抗氧化物酶活性的升高和叶绿体结构的破坏。     

高温干旱复合胁迫对花生幼苗生理指标的影响

为探讨高温和干旱复合胁迫下的花生幼苗对逆境的响应机制，以抗逆性存在差异的花生品种豫花9719和豫花9326为试验材料，对其幼苗进行昼夜温度为45℃/25℃、土壤含水量为35%~40%左右的高温和干旱复合胁迫处理，研究复合胁迫对花生幼苗生长及生理特性的影响。结果表明：胁迫条件下，豫花9719的株高和干重分别比对照组低44.3%和30.2%，差异达极显著水平；含水量、叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、花青素的含量均低于对照，其中叶绿素a的含量低4.88%，差异达显著水平，花青素含量低18.14%，差异达极显著水平；PRI、PI、Gs、Pn值分别比其对照组低12%、50.31%、75.2%、72.3%，差异均达极显著水平；MDA含量和相对电导率分别比对照组高93.1%和29.93%，差异均达显著水平；可溶性蛋白和类黄酮含量分别比对照组高104.5%和41.00%，差异均达显著水平；SOD和CAT活性分别比对照组低0.91%和3.29%，差异不显著。豫花9326的株高比其对照组低33.6%，差异达极显著水平，干重降幅不显著；含水量、类胡萝卜素、花青素的含量均比对照组低，但差异均不显著；叶绿素a和叶绿素b的含量分别比对照组高19.44%和3.39%，其中叶绿素a差异达极显著水平； PRI、PI、Gs、Pn值均比对照低，差异均不显著；MDA含量和相对电导率均比对照组高，但差异均不显著；可溶性蛋白和类黄酮含量分别比对照组高271.33%和48.96%，差异均达极显著水平；SOD和CAT活性分别比对照组高70.11%和68.8%，增幅均达显著水平。推测豫花9326对高温和干旱复合胁迫的抗性较高，主要与其较为强大的抗氧化防御系统及光合系统有关。