不同水分条件下先锋植物博落回对氮磷胁迫的生物学响应

【目的】由于在2008年9月8日,山西省襄汾县发生尾矿库特别重大溃坝事故,造成下游农田土壤被溃坝物覆盖,严重影响了土壤性状和生产力。为了研究该区被尾矿污染土壤的修复问题,本文利用溃坝覆盖后的尾矿与表土混合形成的生土为栽培基质,通过盆栽土培试验研究不同水分条件下施氮与施磷处理对修复植物博落回的生长及生理状况、根际土壤酶活性和微生物数量的影响,以期为襄汾"9.8"溃坝区种植作物的筛选与管理提供理论依据。【方法】试验于2013年3月至12月在山西农业大学实验农场内进行。试验设低水(田间持水量的35%40%,W1)、中水(田间持水量的45%50%,W2)和高水(田间持水量的75%80%,W3)3个水分处理,在此基础上设中氮(N 0.2 g/kg,N1)、低氮(不施氮,N0)以及中磷(P2O50.2 g/kg,P1)和低磷(不施磷,P0)各两个水平,共组成12个处理(W1N0P0、W2N0P0、W3N0P0、W1N0P1、W2N0P1、W3N0P1、W1N1P0、W2N1P0、W3N1P0、W1N1P1、W2N1P1、W3N1P1),每个处理重复10次。于博落回生长中期(7月6日)取5次重复,测定植株株高、茎粗、地上生物量、总根长、总根重以及根系吸收面积、根活力、根系超氧化物岐化酶(SOD)活性和过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量,并测定根际土壤酶活性和微生物数量;其余5次重复用于收获时(11月2日)时测定生物产量。【结果】干旱胁迫及低磷、低氮胁迫对博落回的生长指标、生理指标及根际微生物数量与酶活性均有明显的抑制作用。溃坝覆盖后形成的生土施用氮(尿素)、磷肥(过磷酸钙)或灌水,均可不同程度地增加博落回的株高、茎粗、地上生物量、根重、总根长、根系总吸收面积及活性吸收面积,提高其SOD和POD活性并降低MDA含量。单施氮的效果不如单施磷肥;缺水条件下的施肥效果小于供水处理;供水、施氮及施磷三者之间具有明显的加合效应。磷是襄汾"9.8"溃坝区生土地上博落回生物量形成的第一限制因素。博落回根际土壤微生物数量及土壤酶活性与其根系的活性及生长状况呈显著正相关关系,表明发达的根系促进了根际微生物群落的繁殖,从而提高了根际土壤脲酶和磷酸酶的活性。这一结果最终可促进博落回"根土系统"向熟化方向发展。【结论】博落回能较好地适应当地的环境条件,其抗旱耐瘠,且具有一定的药用价值,故可作为襄汾"9.8"溃坝区的重要备选栽培植物。     

低磷胁迫下小麦根系反应的基因型差异

本研究采用液培、根际原位显色和离子耗竭技术等方法,探索了小麦不同基因型根际对磷酸三钙的溶解作用,根际分泌酸性磷酸酯酶,根际氧化还原活力以及吸磷动力学的差异。结果表明,磷高效基因型不仅根系发达,而且溶解磷酸三钙的能力、酸性磷酸酯酶的分泌量和活性,对还原态甲烯蓝的氧化作用,对TTC的还原作用和吸磷动力系参数中的Imax等都显著优于磷低效基因型。有机碳分泌量高,对钙的吸收速度快也是磷高效基因型的重要特性。     

小麦代换系幼苗根系对低磷胁迫的生理响应暗示的染色体效应

【目的】 以 CS (Chinese Spring,中国春) -Synthetic 6x 代换系为材料,研究小麦代换系幼苗根系对低磷胁迫的生理响应,并对相关性状进行染色体定位,为小麦耐低磷基因型的遗传改良提供理论依据。 【方法】 将母本中国春、父本 Synthetic 6x 以及代换系种子放于培养皿,于光照培养箱中培养 5 d,选择长势一致的健壮幼苗去掉胚乳,移入 Hoagland 营养液 (pH = 6.0)中培养。两叶一心时进行处理,设置正常供磷为对照 (磷浓度为2 mmol/L) 和低磷胁迫 (磷浓度为 20 μmol/L) 两个处理,四叶一心时对不同磷处理下代换系幼苗的根冠比、根系活力、酸性磷酸酶 (APase) 和核糖核酸酶 (RNase) 活性等生理指标进行测定。 【结果】 低磷胁迫下,小麦代换系苗期根冠比显著升高,APase 和 RNase 活性增强,根系活力降低;与母本中国春相比,4A、4B、6B、1D、2D 和 7D 代换系根冠比和相对根冠比显著或极显著升高,1A、2A、3A、5A、3B、7B、2D、3D、5D 和 7D 代换系的根系活力和相对根系活力显著或极显著增高,4A、1D 和 4D 代换系根系的酸性磷酸酶活性及相对磷酸酶活性均显著或极显著升高,2A、6B、4D 代换系根系的 RNase 活性和相对 RNase 活性显著或极显著增高。 【结论】 低磷胁迫下,Synthetic 6x 的 4A、4B、6B、2D 和 7D 染色体上可能存在诱导根冠比升高的基因;1A、2A、3A、5A、3B,7B、2D、3D、5D 和 7D 染色体上可能存在诱导根系活力增强的基因;4A、1D 和 4D 染色体上可能存在诱导根系酸性磷酸酶活性增强的基因;2A、6B 和 4D 染色体上可能存在诱导根系 RNase 活性增强的基因。即 Synthetic 6x 的第四染色体 (4A、4B、4D) 上可能存在调控根系相关特性的关键基因。      

水分胁迫条件下不同氮磷组合对小麦产量的影响

研究了在水分胁迫的条件下不同氮、磷组合对小麦生长发育的影响。结果表明 ,在 10.8%～ 14.4 %水分含量范围内 ,不同施肥处理的株高、小麦茎分蘖数、叶面积指数、成穗率以及小麦的子粒产量与生物产量均随水分含量的增加而增加。当水分含量为 10.8%和 12.5 %时 ,N1P1生物产量与子粒产量表现最高 ;水分含量为 14 .4 %时 ,N1P2处理的生物产与子粒产量最高。在所有施肥处理中 ,高氮高磷的处理均未表现出生物学效应的优势 ;低氮低磷组合和低氮高磷组合有利于小麦产量和其他产量因素的提高 ,在一定程度上提高了小麦的抗旱性。     

镉胁迫下小麦根系的生理生态变化

本文通过水培和砂培两种方法 ,研究了镉胁迫下小麦 (TriticumaestivmL .)根系的生理生态变化。通过研究镉对小麦根系生长发育状况 ,根系活力 ,根系对矿质元素的吸收 ,探讨镉胁迫下植物根系的生理生态效应。研究结果表明 :镉影响根系的长度、生物量、体积和根系活力。Cd2 + 在低浓度 (处理浓度低于 5mg/L)作用下 ,随处理浓度的升高 ,刺激小麦根系的长度、生物量、体积相应地升高 ;当处理浓度高于相应浓度时 ,根长度、生物量、体积相应随浓度升高而降低。镉胁迫下根系活力受到抑制。水培和砂培中 ,镉对根系的影响趋势一致 ,但是影响幅度有差异。砂培好于水培。镉影响小麦根对矿质元素的吸收 ,Ca、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Na、Zn吸收情况不太一致。Ca、Cu、Fe、Mg、Mn、Na的吸收量随Cd2 + 浓度升高而增加 ,K、Zn的吸收量随Cd2 + 浓度升高而减少     

氮磷用量对豫北地区小麦产量的交互效应研究

采用盆栽试验研究了氮磷不同用量与配比对小麦产量的影响,分析了产量与小麦不同生育期各生理指标之间的关系。结果表明:氮磷施用存在最佳配比,当氮磷肥用量分别相当于220kg(N)·hm-2和160kg(P2O5)·hm-2时,小麦产量最高。小麦产量与根系活力、开花期酸性磷酸酶活性和拔节期硝酸还原酶活性密切相关,根系活力、酸性磷酸酶和硝酸还原酶活性与小麦吸收的氮磷总量呈显著正相关关系。根系活力、酸性磷酸酶和硝酸还原酶活性随着磷肥用量增加而提高,随着氮肥用量增加先提高后下降,因此过多的氮肥施用通过降低小麦根系活力、酸性磷酸酶和硝酸还原酶活性等,减少小麦对氮磷吸收,进而降低产量。     

小麦盐胁迫响应相关ERF基因的分离和初步验证

隶属于AP2/ERF超家族的乙烯响应因子(ERF)是植物抵御盐胁迫过程中的一类重要基因,为了减轻盐渍土地对小麦产量的负面影响,本研究从小麦全基因组中分离了AP2/ERF超家族,根据聚类结果和结构特征从中鉴定出96个ERF家族成员,在A、B、D基因组中共有229个拷贝序列;通过聚类分析和转录组数据分析筛选出13个与已克隆...     

湖区小麦—玉米轮作模式下不同施肥措施调控氮磷养分流失研究

针对我国南水北调东线过水区南四湖富营养化问题,利用沿湖流域典型种植模式——小麦-玉米轮作体系,选择材料易获取的几种施肥措施,采用田间原位安装淋溶水采集器和地表水径流池收集水样,室内分析不同处理防控氮磷养分流失的效果。结果表明:各施肥措施在作物不同茬口均能降低氮磷养分的随水流失,不同模式防控养分流失效果有差异;氮径流损失中,硝态氮占主要比例,玉米季和小麦季分别为82.7%~86.4%和94.2%~96.5%,而淋溶途径中硝态氮比例略有下降;径流为氮损失的主要途径,玉米茬口氮损失比例占轮作周年的67.0%~71.4%;磷径流损失中可溶性磷和颗粒磷比例相当,而淋溶磷以可溶性磷为主;淋溶途径损失的磷养分比例稍高,仍以玉米茬口总磷损失为主,占54.4%~63.1%;防控氮磷流失结合周年作物产量,玉米上使用减量控释氮肥或优化施肥配合秸秆还田、小麦上优化施肥或使用减量控释氮肥是相对理想的养分运筹搭配模式。     

冬小麦根系对施肥深度的生物学响应研究

施肥深度对冬小麦根系分布及后期衰老影响的根管栽培试验结果表明,施肥深度可改变不同土体中小麦根重及根系活性,较深层次(50～100cm)施肥有利于小麦根长增加和下层土壤中根重及根系活性的提高,同时可增加旗叶叶面积和净光合率,并使小麦根系SOD和POD活性保持较高水平,抑制过氧化产物MDA的产生,延缓根系及旗叶衰老,明显提高小麦产量。施肥过深(150cm)虽能诱导根系下扎,但小麦总根重和产量却均有所下降。