不同烤烟品种幼苗形态结构及光合参数对 干旱胁迫响应机制的差异

为了比较不同烤烟品种的苗期耐旱性差异,选用河南烟区主栽烤烟品种‘豫烟6号’、‘豫烟10号’、‘豫烟12号’和‘中烟100’为供试材料,利用浓度为15%的聚乙二醇(PEG-6000)模拟中度干旱环境,研究不同烤烟品种幼苗生物量、根系形态、叶片气孔特征、叶绿体超微结构和光合参数等指标对干旱胁迫响应机制的差异。结果表明:(1)干旱刺激了幼苗根系生长,抑制了地上种幼苗根冠比均显著提高;‘豫烟6号’和‘豫烟12号’幼苗根系生物量、总根长、根系表面积和根系体积均显著增加,但根系平均直径与对照无显著性差异;而‘豫烟10号’和‘中烟100’根系形态指标增加幅度较小,仅有‘豫烟10号’根系表面积显著增加,而根系平均直径均显著下降。(2)干旱引起‘中烟100’叶片气孔总面积比对照显著增加,‘豫烟12号’仅有气孔长度比其对照增加显著。(3)干旱处理后,‘豫烟6号’和‘豫烟12号’叶绿体整体结构变化不大,而‘豫烟10号’和‘中烟100’中叶肉细胞叶绿体被膜分解,与细胞壁分离;其中‘中烟100’叶绿体平均长度、长宽比和面积均显著降低。(4)与对照相比,干旱组叶片光合作用被抑制,其中‘豫烟10号’和‘中烟100’叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)均显著下降,而胞间CO2浓度(Ci)显著上升,说明干旱胁迫下烤烟光合速率下降是非气孔因素所致。(5)干旱胁迫后‘豫烟6号’和‘豫烟12号’叶片叶绿素总量显著增加,而‘豫烟10号’和‘中烟100’却呈下降趋势。结果表明,‘豫烟6号’和‘豫烟12号’是耐旱型品种,而‘豫烟10号’和‘中烟100’抗旱性较差,抗旱能力排序为‘豫烟6号’‘豫烟12号’‘豫烟10号’‘中烟100’。     

西南喀斯特地区构树苗木对土壤干旱胁迫的生理响应

在西南喀斯特地区,采用土壤干旱胁迫的方法,对不同土壤水分条件下一年生构树苗木的生理指标进行了观测,研究其对土壤干旱胁迫的生理响应.结果表明:随着土壤干旱胁迫的加剧.构树的叶水势、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和水分利用率都有所下降,表明构树有较高的耐旱生产潜力,对水分亏缺的适应能力也较强.阐明了其能够在退化喀斯特生境中生存的生理基础.     

不同玉米品种水分利用效率的差异性研究

通过盆栽试验结果表明：12个品种在生物学产量、耗水量和水分利用效率上存在显著或极显著差异;12个品种的气孔导度与光合速率、蒸腾速率均呈直线相关,但气孔导度对蒸腾速率的相关系数＞气孔导度对光合速率的相关系数;品种间气孔调节能力为农大60＞中单2号＞陕单911;正常供水条件下三个品种的根冠比相差不大,中度胁迫根系的相对总量为农大60＞中单2号＞陕单911,在正常水分条件下,三个品种的根系导水率为陕单911＞农大60和中单2号,PEG中度渗透胁迫下根系导水率农大60增加了54.64%,中单2号下降了50.94%,陕单911下降了63.00%;渗透调节能力为陕单911＞中单2号＞农大60,三个品种的失水速度为陕单911＞农大60＞中单2号。     

干旱及复水对玉米叶片光合特性的影响

盆栽条件下,以玉米品种户单4号为材料,设正常供水(CK)、中度水分胁迫(MS)和重度水分胁迫(SS)三个水分处理,研究了拔节期和孕穗期水分胁迫及复水对玉米叶片光合、叶绿素荧光的影响,以期为玉米补偿机制的阐明提供理论依据。结果表明:(1)干旱胁迫使叶水势(ψleaf)降低,复水后拔节期重度胁迫叶水势迅速恢复并超过对照,而孕穗期则恢复缓慢;(2)拔节期和孕穗期重度胁迫降低了叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、PSII最大光化学效率(Fv/Fm)及光化学猝灭系数(qP),但复水5d后可基本恢复至对照;Ci最低,气孔限制值(Ls)较对照分别增加了6.85%,9.52%,Fv/Fm值分别降低了1.72%和0.61%,表明气孔限制是Pn降低的主要原因;(3)拔节期重度胁迫叶的水分利用效率(WUE)高于对照,表现出补偿效应;孕穗期干旱胁迫下WUE表现为:MS>CK>SS,在复水第一天达最大值,随后趋于降低。说明拔节期和孕穗期光合特性变化存在差异性。     

苗期干旱胁迫及复水对玉米植株生长及抗氧化酶活性的影响

采用盆栽控水试验,研究了对水分敏感性不同的2个玉米品种酒单2号和豫玉22号幼苗在水分胁迫及复水后株高、植株生物量、叶片MDA含量、SOD、POD及CAT等酶活性的变化,以探讨干旱胁迫及复水对玉米生长发育及抗氧化酶的影响机制。结果表明,干旱胁迫可抑制2个玉米品种苗期植株生长,导致株高、地上部生物量显著下降,酒单2号对干旱的敏感性高于豫玉22号。复水后,2个品种的株高、生物量都产生了补偿效应,豫玉22号更明显。干旱胁迫增加了2个品种叶片的丙二醛含量,豫玉22号变化幅度小于酒单2号。复水后豫玉22号叶片中MDA含量更接近于对照水平。干旱胁迫下,豫玉22号通过保持较高的SOD活性来减弱活性氧伤害,而复水后通过较高的SOD、POD协同作用有效清除活性氧,避免对细胞膜造成伤害。     

不同土壤水分供应与施锌对玉米水分代谢的影响

采用盆栽试验研究不同土壤水分状况下及施锌对玉米植株水分状况、水分生理特征的影响。结果表明,干旱胁迫下,玉米叶片含水量和水势降低,植株体内自由水分的含量减少,而束缚水含量略有增加,离体叶片失水速率小;叶片气孔阻力增加,导度下降,蒸腾作用和光合速率受到抑制。施锌后玉米叶片的水势和鲜重含水量没有明显变化,但玉米叶片气孔阻力降低,气孔导度增加,叶片蒸腾速率和光合作用速率加大。干旱胁迫下,施锌对玉米植株体内水分生理代谢有一定的调节作用,但是在土壤水分供应充足时,施锌更能增强玉米水分生理代谢,提高水分利用效率。     

干旱胁迫和复水对夏蜡梅幼苗光合生理特性的影响

以盆栽二年生夏蜡梅(Sinocalycanthus.chinensis)实生苗为材料,分对照、轻度胁迫、中度胁迫和重度胁迫4组,研究了不同程度干旱胁迫和复水对夏蜡梅光合特性的影响。结果表明,在干旱胁迫下,夏蜡梅的光合日变化曲线由典型的双峰型转变为峰值很小的单峰型。在较高强度的干旱胁迫下,夏蜡梅光补偿点、CO2补偿点和气孔阻力升高,光饱和点、表观量子效率、最大净光合速率、羧化效率、Fv/Fm和蒸腾速率下降;而暗呼吸速率先升后降、胞间CO2浓度先降后升。轻度和中度干旱胁迫下光合能力的下降主要由气孔限制引起,而在重度胁迫下则由非气孔限制起主要作用。重度胁迫复水3d后,夏蜡梅的光合能力恢复很弱。过分干旱胁迫对夏蜡梅造成一定伤害。     

不同覆盖措施对枸杞根系生长和土壤环境的影响

耐旱枸杞是西北干旱地区重要的经济作物,为了进一步了解不同覆盖时间和覆盖材料对枸杞土壤环境和水分利用的影响,为枸杞抗旱节水栽培与水分高效利用研究提供理论依据,以3年生‘宁杞1号’为试验材料,研究了秸秆和地膜在春季和秋季进行覆盖后,枸杞根系生理特性和分布、土壤储水量和温度等根系和土壤环境的变化规律。结果表明:地膜和秸秆覆盖都可以提高土壤储水量,秋季覆盖更有利于冬季水分储存,使土壤储水量在早春分别增大到裸地对照的117.1%和114.4%;地膜和秸秆秋季覆盖使土壤平均温度比裸地对照高18.0%和7.1%,春季覆盖使平均温度比裸地对照分别高6.4%和2.3%;不同覆盖处理均可以增大根系比导率年平均值,秋季覆膜比导率变化最显著,达裸地对照的109.95%,春季覆秸秆比导率变化最小,仅为裸地对照的100.3%;覆盖处理在低温季节可以使根系活力升高,而在高温季节可以使根系活力降低;根冠比在秋季和春季覆膜后变化最显著,分别为裸地对照的87.42%和90.35%;表层0～20cm和水平距离40～60cm处,细根分布比例最大的均为秋季覆膜,分别达裸地对照的133.5%和116.7%,细根分布比例最小的均为春季秸秆覆盖。综合分析表明,覆盖模式与植株根系的生长、分布和土壤水分状况密切相关,使土壤环境和根系分布发生变化,更有利于利用土壤浅层和横向较远处的水分和营养物质。     

作物旱后复水补偿效应产生的源-库-流的响应及机制

[目的]作物在生长过程,尤其在干旱半干旱地区,时常经受干旱和复水(降雨或灌溉)过程。干旱胁迫下作物的生长发育受到抑制,产量降低;同时,经过干旱胁迫后作物对干旱胁迫的耐受性有所提高;而干旱胁迫后复水,为了弥补作物干旱期间的损失,作物往往表现出补偿性生长,在产量上产生补偿甚至超补偿效应。作物旱后复水补偿效应是作物对干旱胁迫的积极响应与复水后补偿性生长的共同结果,在旱区作物生产中合理利用旱后复水补偿效应可以有效提升作物产量和水分利用效率。[方法]“源库”关系被广泛用来解释作物产量的形成过程,调控源库关系也是提高作物产量的重要途径。旱后复水补偿效应的产生与作物“源—库—流”响应关系密切。[结果]基于当前的研究进展,从“源库”关系总结作物旱后复水补偿作用产生的机制。在干旱胁迫过程中,源端表现为气孔关闭、光合降低、可溶性碳水化合物累积增加,而库端表现为库活性增加。复水后补偿效应产生过程中,在源端气孔打开、光合恢复、短时间内甚至高于干旱胁迫前,同时源端(叶片)可溶性碳水化合物代谢增强,促进作物光合作用,碳水化合物的合成能力提高;在库端(籽粒)库活性维持较高水平,同化物卸载和累积速度加快;同时流中同化...     

干旱胁迫下野生大豆水通道蛋白GsPIP2;7功能研究

水通道蛋白（AQPs）是植物中重要的水分转运蛋白，在植物对抗干旱胁迫中发挥着重要功能。为明确野生大豆水通道蛋白在植株抗旱反应中的分子功能，本研究对野生大豆（Glycine soja）中的水通道蛋白的蛋白结构及其在干旱胁迫下的表达模式进行分析，并对筛选的AQPs基因功能进行验证。研究鉴定了野生大豆中69个AQPs蛋白，其中10个在干旱胁迫的高耐野生大豆材料中表达差异达到显著水平。筛选到GsPIP2;7在干旱胁迫后与对照相比显著上调，克隆GsPIP2;7到过表达载体中并侵染转化拟南芥（Arabidopsis thaliana），通过转基因后代筛选获得了稳定表达的T3代转基因拟南芥。与野生型拟南芥相比，转基因植株在干旱胁迫下根系总长度、叶干重、根干重、根冠比和单株叶面积显著增加，过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）活性显著提升，丙二醛（MDA）含量显著降低，表现出较强的耐旱能力。本研究结果说明GsPIP2;7对拟南芥耐旱具有正向调控作用，为明确野生大豆耐旱机制奠定了理论基础。     

水分胁迫条件下玉米毛状根再生植株耐旱性研究

以玉米毛状根再生植株为材料探讨其抗旱性，通过形态学指标：株高胁迫指数、干物质胁迫指数、根数、根长、根体积、根干质量、根的总吸收面积、根的活跃吸收面积及根冠比在水分胁迫下的变化的分析、灰色系统分析，表明根干质量、干物质胁迫系数、单株叶面积、根冠比、根体积与抗旱指数关系较密切。研究表明，毛状根再生植株由于强大的根系，即使在水分胁迫下仍能保持良好的根源水分信号，具有较强的抗旱能力。     

钾对苹果树水分利用效率及有关参数的影响

以２年生盆栽新红星／平邑甜茶苹果树为试材,初步探讨了土壤不同水分状况下钾对水分利用效率（ＷＵＥ）及有关参数的影响,结果表明,充足供水时,施钾肥植株的气孔导度（Ｇｓ）增大,光合速率（Ｐｎ）和蒸腾速率（Ｔｒ）同时被提高,但Ｔｒ的提高幅度更大,导致了ＷＵＥ的降低;土壤干旱时,钾可明显提高植株的ＷＵＥ,不同处理的ＷＵＥ大小顺序为：高Ｋ〉中Ｋ〉低Ｋ〉ＣＫ,植株施钾肥后,Ｇｓ增大,Ｐｎ被提高,但Ｔｒ却下降,说     

干旱胁迫与正常供水钾肥影响甘薯光合特性及块根产量的差异

【目的】干旱胁迫影响甘薯叶片光合特性及块根产量,研究通过施肥缓解干旱胁迫机理可为甘薯抗旱高产栽培提供理论依据。【方法】选用食用型甘薯品种“泰中6号”为材料,以硫酸钾(K2SO4)为供试肥料,水分处理设为土壤最大持水量的60%~70%(正常供水W1)和30%~40%(干旱处理W0); 钾肥设K0、 K1、 K2、 K3四个水平,K2O用量分别为0、 12.0、 24.0和36.0 g/m2。分析不同钾肥用量对不同生长时期甘薯叶片相对含水量、 叶绿素荧光参数、 光合特性及收获期块根产量的影响。【结果】在干旱胁迫和正常灌水条件下,施钾处理均显著增加了甘薯叶面积和叶片叶绿素含量,提高净光合速率(Pn),增加光合产物的生产和积累,提高块根产量和收获指数。两种水分条件下,块根产量均以K2处理最高, 干旱胁迫下K2与K3处理差异显著,正常灌水处理不显著。两种水分条件下,甘薯叶片光合参数对钾肥的响应存在显著差异,干旱胁迫下施钾使叶片水分利用效率(WUE)增大,气孔导度(Gs)降低,气孔阻力增大,蒸腾速率(Tr)和胞间CO2浓度(Ci)降低,水分蒸腾量减少; 而正常灌水条件下上述指标对钾肥的响应趋势相反。两种水分条件下施钾均可以增大叶片相对含水量(RWC),提高实际光化学效率(ΦPSII)和最大光化学效率(Fv/Fm),但是干旱胁迫下施钾增幅较大。【结论】干旱胁迫下适量施钾可以提高甘薯的抗旱性,增加甘薯产量,过量施钾使甘薯产量显著降低,而正常水分供应时,稍多钾肥对产量影响不显著。干旱胁迫与正常灌水条件下施钾对叶片光合参数的调控效应存在显著差异。施用钾肥可增大叶面积,提高叶绿素含量和光合性能,调节叶片气孔关闭,增大叶片气孔阻力,减少水分蒸腾损失,增加叶片相对含水量,提高水分利用效率和净光合速率; 施钾还能提高叶片PSⅡ原初光能转换效率和实际光化学效率,减少过剩激发能对光合机构的破坏,提高甘薯叶片的光合能力。干旱条件下钾肥的调节功能优于正常水肥供应。     

外源钙对干旱胁迫下岩溶山区白刺花幼苗生长、生理特性的影响

为揭示岩溶山区白刺花耐旱性与外源钙的关系及抗旱机理,以贵州野生白刺花为试验材料,利用聚乙二醇(PEG)溶液模拟干旱,以未加PEG的1/2浓度Hoagland营养液为对照,研究了外源钙对PEG诱导的干旱胁迫下白刺花幼苗生长和生理的影响,并利用隶属函数综合评价出最佳的外源钙施用量。结果表明,未施入外源钙时,随着PEG诱导的干旱胁迫强度的增加,白刺花幼苗根干重、根冠比、丙二醛(MDA)含量、过氧化氢酶(CAT)活性均逐渐增加,当胁迫浓度为10%时,以上指标均显著高于对照;可溶性蛋白、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)呈先升高后降低趋势,均(除POD外)在胁迫浓度为10%时达到最大值,与对照相比差异显著;白刺花幼苗地上部生物量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均呈降低趋势,其中地上部生物量、Pn在胁迫浓度为10%时显著降低,Gs和Tr在胁迫浓度为15%时显著降低。在PEG诱导的干旱胁迫下,白刺花幼苗通过提高渗透调节物质含量、增强保护酶活性、增加根冠比等来适应干旱环境。施入适宜浓度的外源钙,显著抑制了PEG诱导的干旱胁迫下白刺花幼苗地上部生物量、Pn、Gs和Tr降低的幅度以及MDA含量增加的幅度;显著促进了根干重、可溶性蛋白含量及SOD、POD和CAT活性的增加,即PEG诱导的干旱胁迫下外源钙可以进一步提高白刺花幼苗根干重和幼苗中渗透调节物质含量,增强保护酶活性,降低Tr,维持生长、生理和光合功能,增强白刺花的抗旱能力。隶属函数综合评价指出,本试验条件下施入50 mmol·L~(-1)的外源钙对提高白刺花幼苗抗旱性的效果最佳。本研究结果为更加充分、合理地利用白刺花灌丛资源提供了理论依据。     

细胞分裂素调控的玉米旱后复水补偿性生长机制研究

通过检测植物生长激素研究了苗期玉米的旱后复水补偿性生长机制。结果表明:干旱胁迫导致玉米苗具有较低的地上部分和整株生物量,但复水12 d后旱后复水玉米苗的地上部分和整株生物量已与充分供水玉米苗之间没有了显著差别。地上生物量指数和总生物量指数,是用来评价玉米苗复水后的地上部分生物量和总生物量相对于它们自身复水前变化的指标,复水后旱后复水玉米苗呈现较高的地上生物量指数和总生物量指数。通过检测叶片和伤流液中的玉米素和玉米素核苷（Z+ZR）含量,发现旱后复水玉米苗的叶Z+ZR含量与地上生物量指数和总生物量指数联系密切,且其叶Z+ZR含量受根系的直接调控。总之,根系诱导的叶片细胞分裂素是影响玉米苗旱后复水补偿性生长的关键因素。     

干旱胁迫对花生生育中后期根系生长特征的影响

花生是较耐旱的经济和油料作物, 长期少雨或季节性干旱是限制花生产量提高的重要环境因子, 也是花生收获前黄曲霉素感染的重要因素。根系是植物吸水的主要器官, 不同土壤水分状况下植物的根系构型可能会表现出显著差异, 进而影响植物根系吸收养分和水分的能力。研究不同土壤水分状况下花生根系形态的发育特征与抗旱性的关系对进一步理解花生的水分吸收、运输、利用和散失机制以及培育抗旱性花生具有非常重要的作用。为明确不同抗旱性花生品种的根系形态发育特征, 探讨其根系形态发育特征对不同土壤水分状况的响应机制, 在防雨棚旱池内进行土柱栽培试验, 研究抗旱型花生品种"花育22号"和干旱敏感型花生品种"花育23号"生育中后期根系生长特征及其对干旱胁迫的响应。设置正常供水和中度干旱胁迫(分别控制土壤含水量为田间持水量的80%~85%和45%~50%)2个水分处理, 分别在花针期、结荚期和饱果期进行取样,根长、根表面积和体积扫描后通过WinRhizo Pro Vision 5.0a程序进行分析; 收获时测定产量和抗旱系数(干旱胁迫处理与正常供水处理下产量之比)。结果表明, "花育22号"具有较高的产量和抗旱系数, "花育23号"对干旱胁迫的适应性小于"花育22号"。抗旱型品种"花育22号"具有较大的根系生物量、总根长和根系表面积, 且深层土壤内根系表面积和体积大于"花育23号"。与正常供水处理相比, 干旱胁迫显著降低2个品种花针期的根系总根长、根系总表面积和总体积, 对结荚期和饱果期根系性状无显著影响; 干旱胁迫增加2个品种生育中后期40 cm以下土层内的根长密度分布比例、根系表面积和体积, 但"花育23号"各根系性状增加幅度小于"花育22号"。干旱胁迫处理下20~40 cm和40 cm以下土层内根系表面积和体积分别与总根长、总表面积和总体积呈显著或极显著正相关, 而正常供水处理下0~20 cm土层内根系表面积和体积与整体根系性状表现极显著正相关。总体而言, 具有较大根系和深层土壤内较多的根系分布是抗旱型花生的主要根系分布特征; 土壤水分亏缺条件下, 花生主要通过增加深层土壤内根长、根系表面积和体积等形态特性调节植株对水分的利用。     

干旱程度及时期对复水后大豆生长和代谢补偿效应的影响

为探讨大豆干旱胁迫及复水生长补偿效应和代谢补偿效应机制,建立最佳节水灌溉模式,采用盆栽称质量控水法,研究了干旱胁迫及复水对大豆生长发育、渗透调节、内源激素调节和抗氧化系统的影响。结果表明:干旱胁迫抑制株高和叶面积增长,在苗期和开花期复水天数为0时降幅分别达12.50%~39.74%、21.71%~52.87%和16.93%~36.27%、27.99%~47.80%;导致脯氨酸含量、可溶性糖含量和丙二醛含量升高,在苗期和开花期复水后天数为0的增幅分别达46.97%~131.57%、99.56%~139.37%、6.64%~22.82%和31.68%~136.30%、32.63%~184.51%、15.82%~100.75%;超氧化物歧化酶活性升高,但重度胁迫10 d处理呈降低趋势;脱落酸含量升高,赤霉素和玉米素核苷含量降低,而吲哚乙酸含量苗期呈降低趋势,开花期呈升高趋势。复水后,株高和叶面积日增长量表现出短暂快速增长,产生生长超补偿效应;中度胁迫和胁迫5 d处理各代谢指标产生等量或近等量代谢补偿效应,而重度胁迫和胁迫10 d处理产生近等量或部分代谢补偿效应。因此,干旱胁迫后复水产生补偿效应是有条件的,重度胁迫尤其是长时间重度胁迫会降低补偿效应甚至产生伤害效应。同时苗期适度干旱处理可提高开花期再次受旱的适应能力和补偿效应。     

Exogenous easily extractable glomalin-related soil protein improves drought tolerance of trifoliate orange

Mycorrhiza-released glomalin-related soil protein (GRSP) influences rhizosphere properties, but it is not clear whether exogenous GRSP enhances drought tolerance of plants. In this work, easily extracted GRSP (EE-GRSP) was isolated from Satsuma mandarin soil, and half-strength EE-GRSP (0.007 mg protein mL^?1) was weekly applied into rhizosphere of potted trifoliate orange (Poncirus trifoliata) exposed to well watered (WW) and drought stress (DS). After four months, EE-GRSP-treated seedlings exhibited significantly higher plant growth (plant height, leaf number and fresh weight) and root growth-related parameters (lateral root numbers and root morphology) than non-EE-GRSP-treated seedlings under both WW and DS conditions. Exogenous EE-GRSP generally significantly increased leaf water potential, net photosynthesis rate, transpiration rate, stomatal conductance and intercellular CO₂ concentration, while dramatically decreased leaf temperature, regardless of soil water status. The seedlings treated with exogenous EE-GRSP observed significantly higher activities of leaf Fe-SOD and root Mn-SOD, Cu/Zn-SOD, and Fe-SOD than untreated control under DS. Leaf abscisic acid, indole-acetic acid and methyl jasmonate concentrations were significantly higher in EE-GRSP-treated seedlings than untreated control under DS. This work firstly reported that exogenous application of EE-GRSP improved drought tolerance of trifoliate orange, thereby, offering a strong possibility in favour of EE-GRSP to be used as a plant growth regulator.