植物褪黑素功能及其作用机制的研究进展

褪黑素是一种重要的植物生长调节剂，在植物中具有多种功效。鉴于褪黑素在植物中的多种功能作用，为了给褪黑素在农业生产中的应用提供理论依据，通过查阅并梳理相关文献，阐述了植物中褪黑素的合成及代谢途径，褪黑素对植物生长发育的调控及对植物响应逆境胁迫的影响和褪黑素诱导作用的机制。褪黑素不仅参与植物种子萌发、根系发育、开花结果等生长发育过程，还能充当胁迫缓解剂，调节植物对多种生物胁迫/非生物胁迫的响应，且用外源褪黑素处理能够有效地缓解低温、干旱、盐碱以及病虫害等对植物的损伤程度，今后的研究应将盆栽试验与田间试验结合起来，以加速褪黑素在农业中的广泛应用。     

外源NO对盐胁迫下小麦幼苗生长及生理特性的影响

在盆栽试验条件下,以冬小麦(山农22)为供试材料,以硝普钠(SNP)为外源一氧化氮(NO)供体,研究了3种施用方式的外源NO对盐胁迫下小麦幼苗生长及生理特性的影响。试验共设5个处理:对照(CK)、氮磷钾(NPK)肥(T1)、NPK肥+SNP浸种(T2)、NPK肥+SNP粉末施入土壤(T3)和NPK肥+SNP缓释颗粒施入土壤(T4)。结果表明:盐胁迫条件下,小麦植株体内会积累大量的活性氧,抑制了小麦幼苗的生长;T1-T4处理的小麦幼苗长势均优于CK。与T1处理相比,添加外源NO的T2-T4处理均可显著提高小麦出苗率,其中以T4效果最为显著,可显著促进小麦幼苗的生长,提高叶片鲜重、叶片干重、叶绿素含量及抗氧化酶活性,降低叶片中超氧阴离子产生速率及过氧化氢含量,减少小麦幼苗对Na+的吸收,增加K+的吸收,维持小麦体内Na+、K+平衡,并促进根系对N、P元素的吸收,从而保证小麦植株养分吸收平衡。因此,添加外源NO既能通过促进幼苗生长、提高抗氧化酶活性、调节离子平衡等途径来提高小麦幼苗的抗盐性,缓解盐胁迫对小麦幼苗的伤害,又能通过调节根系对营养元素的吸收来促进小麦幼苗的生长。且在3种不同的SNP施用方式中,以SNP制成缓释颗粒施入土壤的施用方式对小麦盐胁迫的缓解效果最优。     

低温胁迫对扬麦16产量的影响及缓解措施研究

为了评估低温对小麦生长的影响,探索缓解低温伤害的有效措施,本试验以春性品种扬麦16为材料,研究分蘖期和拔节期低温胁迫对产量形成的影响以及冻害的减灾防御调控措施。结果表明,分蘖期和拔节期低温胁迫均对扬麦16植株产生伤害,分蘖期(-10℃)、拔节期(-5℃)分别胁迫72 h,扬麦16茎蘖冻死率均为100%。处理间表现为随着温度的降低、胁迫时间的延长,产量下降幅度增大。分蘖期喷施抗寒剂均不同程度地缓解低温的危害,以喷施1.05 kg·hm-2PP333处理抗寒效果最好,0.1%(NH4)6Mo7O24次之,10 mmol·L-1Ca Cl2效果略差。低温前土壤水分为田间最大持水量的70%~90%时有缓解低温冻害的效果,低于60%小麦受冻减产严重。拔节期冻灾后施用三元复合肥有挽回产量损失的作用,以施250 kg·hm-2三元复合肥缓解效果最好,肥料农学利用率高,研究结果为低温冻害后小麦实现稳产提供了科学依据与技术支撑。     

外源物缓解植物盐分胁迫的作用机理及其分类

盐分胁迫是制约农业生产和植被构建的关键环境因素之一。为提高植物耐盐能力、降低盐碱地的开发利用难度,前人开展了大量关于外源物缓解植物盐分胁迫的研究。依据搜集到的122篇有关植物耐盐机理和外源物作用的文献,目前报道的缓解植物盐胁迫的外源物有50种。依据作用机理将其分为7类,分别是调节离子平衡及pH、诱导合成渗透调节物质、诱导抗氧化酶、激素调节、诱导基因表达及信号转导、改善光化学系统、微生物调控机制。本文对外源物缓解植物盐分胁迫的7类作用机理的研究进展分别进行总结和分析,并提出了今后需重点跟进的研究方向。     

乙烯通过调控氧化还原水平和耐冷基因表达提高早稻秧苗耐低温胁迫能力

乙烯参与调控植物响应多种逆境胁迫，然而乙烯调控早稻秧苗响应低温胁迫的生理和分子机制还不明确。本研究选择无土基质、发酵基质和营养土3种育秧基质对中早39早稻品种进行正常育秧至两叶一心期，外源喷施乙烯利后将水稻秧苗进行3d的低温处理，随后测定秧苗理化性质和抗寒基因表达，同时以喷施等量清水作为对照。结果显示：喷施乙烯利后显著提高了低温条件下水稻秧苗的生长，提高了秧苗体内的养分含量和渗透调节物质脯氨酸和可溶性糖含量，增强了秧苗体内抗氧化系统酶活性和氧化还原状态(AsA/DHA比率)，提高了秧苗体内OsCOIN、TERF2、OsLti6a和OsCDPK7等耐冷基因的表达。以上结果说明，外源喷施乙烯通过调控水稻体内渗透调节物质含量、氧化还原水平和耐冷基因的表达增强水稻秧苗的耐低温胁迫能力。     

外源一氧化氮与水杨酸对盐胁迫下小麦幼苗生理特性的影响

在液培条件下,以小麦(山农22号)为试验材料,外源一氧化氮(Nitric oxide, NO)供体硝普钠(Sodiumnitroprusside,SNP)和水杨酸(Salicylicacid,SA)作为调控物质,研究外源NO和SA单独及复配施用对120mmol·L~(-1)NaCl胁迫下小麦生长及生理特性的影响。结果表明,120mmol·L~(-1)NaCl胁迫严重抑制了小麦幼苗的生长,添加适宜浓度的SNP(100μmol·L~(-1))或SA(100μmol·L~(-1))均能显著缓解盐胁迫对小麦造成的伤害。而与单独添加SNP或SA相比,SA+SNP复合调控更能明显降低盐胁迫诱导的活性氧(Reactive oxygen species, ROS)积累、丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量以及电解质渗出率;提高小麦叶绿素含量、抗氧化酶活性和脯氨酸含量,从而提高其抗盐性;通过提高根系活力来促进对矿质元素的吸收,从而提高小麦幼苗的干物质积累;同时抑制了小麦对Na的吸收,以此减缓盐胁迫的毒害。由此说明NO与SA在缓解小麦幼苗盐胁迫中表现出积极的协同作用。试验各处理中施用50μmol·L~(-1) SA+50μmol·L~(-1) SNP的处理缓解小麦盐胁迫的效果最为明显。     

叶面阻控剂在重金属污染耕地土壤安全利用中的应用

我国土壤污染问题中重金属最为突出,当前有大量受重金属污染的耕地土壤亟待实现安全利用。重金属叶面阻控剂产品因其具有施用效果好、操作简单、成本可控、对土壤不造成二次污染等特点而广泛应用于受污染耕地安全利用的过程中。从主要种类、阻控机理和应用效果3个方面对叶面阻控剂的研究和使用现状进行了综述,并指出了叶面阻控剂作为一种新型外源阻控技术所存在的不足以及今后研究应用的方向,以期为我国受重金属污染耕地土壤安全利用提供科学依据。     

硅对短期低温胁迫小麦叶片光合作用及其主要相关酶的影响

采用溶液培养试验,以抗寒性不同的两个小麦品种:临麦2号（高抗）和扬麦158号（低抗）为材料,研究短期低温胁迫下,加硅处理（Si 1.0 mmol/L）对小麦叶片光合作用生理参数（净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、细胞间隙CO2浓度和水分利用效率）及其主要酶 RuBPCase和PEPCase的影响。结果表明,在短期低温胁迫下,加硅处理显著提高了小麦叶片的净光合速率,气孔导度和水分利用效率。短期低温胁迫下,两小麦品种叶片RuBPCase活性显著降低,低抗品种降低幅度更大;但加硅处理后,低抗品种RuBPCase活性显著比不加硅处理高,且与无低温处理的对照没有显著差异。硅对低抗品种扬麦158缓解低温胁迫的效果要明显高于高抗品种临麦2号。硅能显著提高低温胁迫下小麦净光合速率与硅提高小麦叶片RuBPCase活性密切相关。短期低温胁迫使小麦PEPCase活力升高,加硅处理可以抑制低抗品种中PEP羧化酶的升高;但PEPCase活力在低温胁迫条件下上升的机理有待于进一步研究。     

近期激光对植物生长调节效应的研究进展

分析了激光对植物生长调节效应的研究进展,发现研究明显具有以下特点:早期研究主要集中在激光预处理种子对种子萌发、幼苗生长发育、生理生化效应的影响以及激光处理机制的初步讨论;近年来的研究集中于激光处理对环境胁迫下植物生理生化效应影响,环境胁迫因子涉及增强UV-B辐射、干旱与冷冻,其中多数研究集中于激光对增强UV-B辐射下植物生理生化效应的影响,发现激光能增强植物抗UV-B辐射损伤,提高植物抗干旱逆境及抗冷冻能力,并对其作用机理及机制进行了探讨。今后可围绕全球生态环境变化背景下,激光处理对植物生理生化效应的影响进行研究,并深入研究激光影响的分子生物学机制机理。     

小麦抗旱适应性的营养调控研究

试验研究新型复合营养调控剂“活力王”对小麦抗旱适应性的影响结果表明,小麦孕穗期叶面喷施1次“活力王”可改变干旱小麦叶片结构,降低其组织细胞水势,使细胞吸水保水能力增强,植株相对含水量及水分利用效率提高,蒸腾作用得以调节,根系生物量增加。使用“活力王”复合营养调控剂可增强小麦代谢活性,提高小麦对干旱环境的适应性。     

2,4-表油菜素内酯对低温胁迫下辣椒幼苗根系生长及抗氧化酶系统的影响

为探讨外源2,4-表油菜素内酯(2,4-epibrassinolide,EBR)对低温胁迫下辣椒(Capsicum annuum L.)幼苗根系的生长和根系抗氧化系统的影响,本试验采用叶面喷施外源EBR(0、10.0、1.0、0.1、0.01、0.001 μmol·L-1)的方法,比较分析了低温胁迫下幼苗根系形态、根系抗氧化酶活性、过氧化物质含量等生理指标.结果表明,低温抑制了辣椒幼苗根系的生长,低温胁迫下喷施EBR,辣椒幼苗根系的生长受抑制程度减轻,其根系总长、根表面积、分根数较单纯低温处理显著增加;低温胁迫下喷施0.1μmol·L-1EBR辣椒幼苗根系SOD、POD、CAT活性显著提高,MDA含量降低.外源EBR处理可调节辣椒根系形态和提高根系抗氧化酶活性,增强植株抗低温胁迫的能力,并且EBR的浓度以0.1μmol·L-1最佳.说明在低温胁迫下适宜浓度的EBR可缓解辣椒幼苗的根系生长,这对阐明EBR缓解辣椒幼苗低温胁迫的作用机制提供了理论依据.     

逆境条件下硅肥调控效应研究进展

硅(Si)元素被认为是N、P、K之后的第四大元素。硅肥有利于促进作物的生长和土壤环境的改善。为了给硅肥利用的研究提供一定参考,通过文献综述的方法,总结了逆境条件下硅肥对低温胁迫的调控作用、对植株病害的防效、对水分胁迫的调控作用以及对重金属胁迫的缓解效应。综合现有研究结果,认为增施硅肥具有提高植株的耐盐胁迫、耐重金属胁迫、抗低温、抗病害等能力。此外,不同硅肥的调控效果不同,而且配施其他肥料或者农艺措施等效果更佳。最后,对今后硅肥利用研究方面提出一些建议:(1)加强硅肥的相关机理研究,如硅是如何改善土壤微环境的,纳米硅材料在植物体内的运输、积累及其对植物抗逆性能的作用机理研究;(2)开展硅肥与非常规水资源安全利用的耦合研究,如何利用硅肥的特性来解决微咸水灌溉和再生水灌溉及其二者耦合灌溉的问题;(3)加强硅肥的提质效应研究。     

植物对低温胁迫响应的分子机理

本研究在讨论植物对低温的抗性及其调控基因的研究基础上，探讨了植物对低温抗性的分子调控途径，即通过利用转录激活子或者植物激素调控元件改变单个或成组基因的表达来改进主要农作物对低温的抗性；结合我们在细胞骨架参与植物对低温抗性及其调控机理方面的工作，提出了植物激素或低温锻炼诱导的冷反应基因表达可能影响细胞骨架的动态特性，进而调节植物对低温的抗性。     

叶面喷施壮丰安对冬小麦大穗型品种生长发育及经济性状的影响研究

小麦化学调控剂壮丰安由中国农业大学化控中心研制而成,在济宁市已推广10余年,成为了多穗型品种高肥水地块预防倒伏的常规技术措施,在小麦生产中发挥了重要作用。关于起身期叶面喷施壮丰安对多穗型品种茎节调控效应,对植株性状及产量影响,对叶面蒸腾程度的影响,对旗叶生理功能及产量器官的影响已有较多报道。但叶面喷施壮丰安对大穗型品种生长发育及其经济性状的影响尚未见报道,本试验研究选用大穗型品种,拟弄清壮丰安对其单茎株型,后期地下地上器官形态及活力衰减,产量构成因素的影响。     

水杨酸调控种子低温萌发能力的机制研究

低温逆境是严重影响农业生产的主要灾害之一,尤其是在种子萌发和幼苗建植期,因低温造成的农业损失巨大。植物激素在改善低温逆境对植物生长的不利影响方面发挥了重要作用。水杨酸(SA)可通过调控种子萌发过程中的多种代谢进程,提高种子萌发过程的耐寒性。然而关于SA调控种子低温萌发能力的生理生化及分子机制尚鲜见报道。本文综述了种子低温萌发过程中SA的生物合成途径及其提高种子萌发过程耐寒性的可能机制,以期为今后的研究提供新的思路。     

施硅对感染白粉病小麦叶片抗病相关酶活性及硅微域分布的影响

以抗/感白粉病的南农99-18/苏麦3号为试验材料,研究外源硅对接种白粉病后小麦叶片的几丁质酶、β-1,3葡聚糖酶、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)活性和叶片硅微域分布的影响,以探讨外源硅增强小麦抗白粉病的作用机理。结果表明,在不接病原菌时,施硅与否对抗/感病品种的PAL、PPO、β-1,3葡聚糖酶活性和感病品种的几丁质酶活性无显著性影响,但施硅可显著地提高抗病品种的几丁质酶活性;接种病原菌后,抗/感品种小麦叶片的几丁质酶、β-1,3葡聚糖酶、PAL和PPO活性均显著提高,而施硅处理显著地提高了感病品种的这四种酶活性和抗病品种的几丁质酶与β-1,3葡聚糖酶活性,但施硅处理对于抗病品种的PAL和PPO活性影响不显著。同时,施硅处理下,叶片硅元素相对重量都有不同程度提高,并有向刺状体基部和维管束组织富集趋势;接种病原菌后,叶片硅元素明显向病原菌侵染位点聚集,尤其有外源硅供给条件下,这种富集效应尤为显著。这意味着,硅不仅通过调节植株体内与抗病性密切相关的酶活性,而且同时可通过在侵染位点的淀积而构建了防病原菌侵入的"物理或机械屏障",以达到增强小麦的抗病性,从而抑制小麦白粉病病害发展。     

魔芋保水剂对小麦出苗的影响

利用盆栽控水的方法研究自制魔芋保水剂对小麦出苗的影响.结果表明,4.5‰干体拌土施用或20%胶体拌土施用均明显提高小麦出苗率、叶片及土壤含水量.该保水剂的施用充分利用了有限的水分,减缓苗期旱情.     

豫西黄土丘陵区冬小麦化控抗倒伏试验研究

豫西黄土丘陵区两年(1999～2001)的大田试验结果表明，冬小麦施用化学调控物质“壮丰安”具有显著的增产作用，增产幅度达到6．0％～10．8％，其中以小麦返青至拔节期叶面喷施的增产效果最为显著。“壮丰安”可以显著增强冬小麦的抗倒伏性能，其中播前拌种可以有效增加次生根数量，增强冬小麦抗根倒伏性能。不同施用方法均可以显著缩短基部第1、2、3节间的长度，总计达4．2～4．6cm，降低植株重心，增强小麦抗茎倒伏性能，但施用“壮丰安”对小麦株高无显著影响。     

硒对植物的毒害作用

采用室内培养的方法，研究了硒对小麦、黄瓜等植物的毒害作用。结果表明，低浓度的Na2SeO3能够促进植物体内叶绿素前体物质ALA（δ－aminolevalinic acid）的合成，有利于植物的生长发育；但浓度较高时（0.1mmol）会导致植物抗逆境反应物质ABA的增加，抑制ALA的合成，影响植物的正常生长发育；浓度达到1.0mmol时，ABA含量开始下降，植物出现毒害症状。同时也发现，外源6BA对硒的毒害有明显的拮抗作用。     

DCPTA对低温下玉米叶片生理生化特征的影响

本文探究了DCPTA[2-(3,4-二氯苯氧基)-乙基-二乙胺]提高玉米抗冷性的调控机理以及叶片喷施的最适浓度,从而减缓低温对玉米苗期的迫害。以丰禾1(低温敏感型)、久龙5(抗冷型)2个玉米品种为试材,在14℃/5℃(昼/夜)低温条件下,研究不同浓度的DCPTA对玉米幼苗3种抗氧化酶活性(SOD、CAT和POD)、可溶性蛋白和可溶性糖含量、膜透性和丙二醛(MDA)含量以及DPPH(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼)活性氧清除效率的影响。结果表明,在低温胁迫条件下,不同浓度DCPTA处理提高了玉米幼苗叶片的3种抗氧化酶(SOD、CAT和POD)活性,叶片MDA含量降低,显著提高了玉米幼苗叶片可溶性糖、可溶性蛋白含量和DPPH活性氧清除效率。在低温胁迫下,50 mg·L-1的DCPTA增加了渗透调节物质的含量及提高了抗氧化酶的活性和DPPH活性氧清除效率,从而减少了活性氧(ROS)及膜脂过氧化产物MDA在叶片中的积累,增强了2种不同抗冷型玉米幼苗耐低温胁迫的能力。50 mg·L-1DCPTA显著提高了丰禾1和久龙5的抗低温能力,与久龙5相比,丰禾1的相对电导率和MDA含量的增加幅度平均低出11.3%;抗氧化酶活性的增加幅度平均高出140.0%;DPPH活性氧清除效率的增加幅度高出38.1%;可溶性蛋白和可溶性糖含量的增加幅度高出73.2%,说明DCPTA施用后对低温敏感型品种玉米效果更佳。本研究为探究DCPTA提高玉米苗期抗冷性的生理机制提供理论基础。