萌发期和苗期糯玉米对低温胁迫的生理响应

为研究萌发期和苗期糯玉米对低温胁迫的生理响应机制,研究选取20份黑龙江省常用糯玉米自交系为试验材料,探讨低温胁迫(5℃)造成玉米发芽进程、幼苗生长、生物量积累及生理响应差异的机制。结果表明：低温会显著降低糯玉米种子萌发率,抑制幼苗生长和生物量的积累,提高保护酶活性,增加渗透调节物质含量及提高膜脂过氧化水平,降低叶片叶绿素含量及根系活力。     

不同外源调节物质对低温胁迫下玉米的缓解效应分析

脯氨酸(Pro)和甜菜碱(GB)是一类重要的渗透调节物质,其与低温胁迫下植物的抗逆性密切相关。为了探讨不同浓度的外源Pro或GB对低温胁迫下玉米种子萌发、幼苗性状的影响,综合评价Pro或GB的低温缓解效果。本试验以3份寒敏感自交系为试材,分别在萌发期和苗期10℃低温胁迫下,用5种不同浓度的Pro或GB进行浸种、培养作为试验处理;25℃和10℃下以双蒸水浸种、培养作为正向、负向对照处理CK(+)、CK(-)。结果表明:(1)低温胁迫下,玉米种子的发芽势、发芽率、胚芽长、胚根长、胚芽鲜重和胚根鲜重显著降低;幼苗的相对电导率、丙二醛、脯氨酸及可溶性糖含量显著升高,SOD、POD及CAT活性显著增强。(2)添加外源Pro或GB后,除幼苗相对电导率和丙二醛含量明显降低外,其余5个幼苗性状和6个萌发性状都明显升高。(3)低温胁迫下,6个萌发性状和7个幼苗生理生化性状在自交系间差异显著,在Pro或GB浓度间差异显著,在自交系与浓度互作间差异显著。(4)利用低温缓解指数EI作为综合评价指标,并采用隶属函数法对外源Pro或GB的低温缓解效果进行综合评价表明,萌发期600、800μmol·L~(-1)Pro;20μmol·L~(-1)GB的综合低温缓解效果最佳,为0.882或0.647,1000μmol·L~(-1)Pro或50μmol·L~(-1)GB的综合缓解效果最小为0.513或0.022;苗期400μmol·L~(-1)Pro或10μmol·L~(-1)GB的综合低温缓解效果最佳为0.577或0.500,1000μmol·L~(-1)Pro或40μmol·L~(-1)GB的综合低温缓解效果最小仅为0.246或0.289;萌发期和苗期,外源Pro的综合低温缓解效果分别是GB的1.858倍和1.064倍。     

不同外源调节物质对不同耐旱性玉米自交系的干旱缓解效应分析

以旱敏感玉米自交系TS141为试材,在苗期以20%PEG模拟干旱胁迫处理,添加5种不同浓度外源甜菜碱(GB)或脯氨酸(Pro),以蒸馏水和干旱胁迫分别作为正向(CK+)、负向(CK-)对照处理,筛选得到对玉米苗期干旱胁迫缓解效果最佳的处理浓度:30μmol·L^-1 GB或400μmol·L^-1 Pro。以最佳浓度外源GB或Pro对干旱胁迫下的耐旱玉米自交系昌7-2和旱敏感玉米自交系TS141幼苗进行处理,比较分析两种耐旱性不同玉米自交系的生长参数、生理特性、气孔特性及叶片解剖结构。结果表明:外源GB或Pro可有效缓解玉米幼苗干旱胁迫损伤,恢复生理生化代谢稳态,外源GB对干旱胁迫的缓解效应强于外源Pro;TS141在添加外源GB后各生长参数均显著升高且叶片细胞结构明显恢复并排列整齐,而添加外源Pro后苗长并未出现显著变化且叶片细胞结构未发现明显差异;昌7-2在添加外源GB后脯氨酸含量、SOD、POD、CAT活性分别下降47.01%、26.33%、15.00%、66.08%,但添加外源Pro后只分别下降27.74%、17.65%、11.45%、4...     

不同玉米自交系幼苗对水分胁迫的响应及其耐旱性评价

以9份玉米自交系为试材,采用盆栽试验方法进行苗期的水分胁迫试验,研究土壤水分胁迫对玉米自交系的生长发育及生理特性的影响,并采用多元分析方法对玉米自交系的耐旱性做出了综合评价。结果表明:水分胁迫下,玉米自交系幼苗通过外部形态及内部生理生化变化来响应干旱对其伤害,且耐旱性强的材料变化幅度小于耐旱性差的材料。通过主成分分析将干旱胁迫下玉米幼苗的6个单项指标转化为3个彼此独立的综合指标,并计算得到综合评价D值,比较准确地对玉米自交系材料的耐旱性做出了评价;利用聚类分析将9份玉米自交系材料分为耐旱性不同的四类,即干旱敏感型、弱耐旱材料、中度耐旱材料、高度耐旱材料四类。利用逐步回归的分析方法建立了玉米耐旱性评价回归方程:D=-0.107746+0.35003UWC+1.67684WUE-0.05857REC-0.1699Pro,筛选出适宜干旱胁迫下玉米耐旱性鉴定指标4个,即地下部含水量、水分利用效率、相对电导率、脯氨酸含量。在相同的逆境胁迫下可通过测定其它玉米品种上述4个指标的耐旱系数,利用回归方程进行耐旱性预测;材料8-8-1、KH207 A27-4-2的耐旱性较强,可以在后续试验中进行抗旱育种及栽培研究。     

外源一氧化氮对玉米幼苗抗低温胁迫的影响

利用盆栽试验,用不同浓度的外源NO处理低温胁迫下的玉米幼苗,研究外源NO对玉米幼苗抗低温胁迫的影响。结果表明:低温明显抑制了玉米幼苗的生长,与常温对照相比,玉米幼苗叶片相对含水量下降了46.7%,叶绿素含量降低了19.19%,细胞膜的通透性增大,相对电导率增加了44.2%,丙二醛(MDA)含量增加了35.1%,可溶性蛋白含量下降了22.0%,可溶性糖含量下降了72.3%;适当浓度的外源NO可缓解低温胁迫造成伤害,其中浓度为0.10 mmol·L-1SNP处理效果最明显,与低温对照相比,MDA含量和相对电导率分别减少了24.4%和11.1%,相对含水量、叶绿素含量、可溶性蛋白和可溶性糖含量分别增加了40.2%、11.0%、19.25%、123.0%;外源NO能有效改善低温胁迫下玉米幼苗的光合作用,其净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)均较低温胁迫条件下未加NO处理有明显的增加,细胞间隙CO2浓度(Ci)则明显下降。表明适当浓度的外源NO可以缓解低温胁迫对玉米幼苗生长的抑制效应。     

16份玉米自交系的耐盐性评价

选用16份玉米自交系,采用NaCl胁迫处理,测定萌发期和幼苗期的相关生长与生理指标,对盐害指数进行聚类分析和耐盐性综合评价。结果表明,盐胁迫下,不同玉米自交系萌发期的发芽势、发芽率、胚根长、胚芽长、胚芽鲜重、胚根鲜重均呈下降趋势,幼苗期的MDA含量和相对电导率上升,相对含水量下降。87-1、8723和78599-1属于高耐盐性自交系;LX9801、TS141、A413、137、81162等属于中等耐盐自交系;廊黄、昌7-2、478和成687属于耐盐性自交系;9046和65232属于敏感性自交系;543和136属于高敏感自交系。     

不同玉米自交系耐寒性评价及差异分析

在室内低温条件下,对44份玉米自交系进行发芽期性状鉴定,并通过隶属函数法进行耐寒性综合评价,根据评价结果对耐寒玉米自交系和寒敏感玉米自交系进行苗期生长和生理生化特性分析,探索不同玉米自交系耐寒性差异生理机理。结果表明,利用发芽期发芽率、胚芽长、胚根长、根数为隶属函数法综合评价指标筛选出了3份强耐寒玉米自交系,包括玉米自交系Va35-2、Va102、ND246,中等耐寒玉米自交系1份,耐寒玉米自交系2份,寒敏感自交系16份,高寒敏感自交系22份。另外,结果显示随着温度逐渐降低(25℃、15℃、10℃、6℃),不同玉米自交系的发芽率、胚芽长、胚根长和根数呈下降趋势,但下降幅度不同,强耐寒玉米自交系各项指标下降的速度较慢;但是,从15℃低温开始,高寒敏感自交系的各项发芽指标下降很快,甚至为0。根据耐寒性综合评价结果,分别选取高耐寒玉米自交系Va35-2、Va102、ND246和高寒敏感玉米自交系K22、B68和H105W进行苗期耐寒性差异分析。6℃低温胁迫处理0、2、4、6 d后,高耐寒自交系Va35-2、Va102、ND246和高敏感自交系K22、B68和H105W的生长和生理生化指标都有不同程度的变化,但是Va35-2、Va102和ND246各项指标变化幅度较小,而K22、B68和H105W的变化幅度较大,不同品种间差异显著。总体来看,随着低温胁迫时间的延长,生长指标(株高、根长、地上部鲜重、地上部干重、地下部鲜重和地下部干重)和生理生化指标(相对含水量、脯氨酸、可溶性糖含量和保护酶活性(SOD、POD、CAT))呈下降趋势,高耐寒玉米自交系下降幅度较小,而高寒敏感玉米自交系下降幅度较大。相对电导率和丙二醛含量呈上升趋势,耐寒玉米自交系上升幅度较小,而寒敏感玉米自交系上升幅度较大。苗期性状的相关性分析表明各项生长和生理指标之间联系紧密、互相影响,在低温胁迫条件下调节植物的生长。     

中国北方杂草稻幼苗对干旱胁迫的生理响应

以杂草稻heb07-2、wr04-6及巴西陆稻IAPAR9为研究材料,采用人工气候箱培养幼苗,利用20%聚乙二醇6000（PEG-6000）模拟干旱条件,研究了杂草稻及巴西陆稻幼苗叶片和根系生理特性标的变化。结果表明：干旱胁迫下,杂草稻heb07-2幼苗的叶片与根系具有较高的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）活力;杂草稻heb07-2的可溶性糖含量、可溶性蛋白含量高于其它材料。杂草稻heb07-2细胞膜系统保持完整,膜质过氧化程度小于其它材料,表明干旱胁迫对杂草稻heb07-2伤害较小,具有较强苗期抗旱性。     

开花期干旱胁迫对不同基因型玉米生理特性和产量的影响

以耐旱性不同的3份玉米自交系为材料,在花期进行干旱胁迫处理,研究了耐旱系廊黄和昌7-2与旱敏感系TS141的花期耐旱性差异。结果表明,花期干旱胁迫后,3份玉米自交系的生长受到抑制,地上部和地下部鲜重以及株高下降,枯叶率升高,相对含水量下降,相对电导率升高,渗透调节剂脯氨酸、可溶性糖含量、保护酶SOD和POD活性增加。但是各个指标在不同自交系内变化的幅度不同。与旱敏感系TS141相比,耐旱系廊黄和昌7-2的生长受抑制程度较小;叶片相对含水量下降、相对电导率升高幅度较小;脯氨酸和可溶性糖含量、保护酶SOD和POD活性升高的幅度较大。干旱胁迫后,3份玉米自交系的开花时间间隔（ASI）延长,雄穗一级分枝数减少,产量降低。与旱敏感系TS141相比 ,耐旱系廊黄和昌7-2的ASI延长时间较短,雄穗一级分枝数减少的幅度较小,产量下降幅度较小,特别是单穗重和穗粒数表现更为明显。     

外源硫化氢对干旱胁迫下玉米幼苗水分生理特性的影响

采用溶液培养方法,研究了0.01、0.1、0.3、0.6、1 mmol·L-1等不同浓度外源硫化氢供体硫氢化钠(Na HS)对干旱条件下玉米幼苗叶片及根系水分生理特性的影响。结果表明,干旱胁迫显著提高了玉米幼苗根系活力、根系和叶片可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和脯氨酸含量,显著降低了叶绿素含量及叶片和根系相对含水量。外源0.01 mmol·L-1Na HS预处理可以显著增加干旱胁迫下根叶相对含水量、脯氨酸含量、叶绿素含量及根系可溶性糖和可溶性蛋白含量,但对叶片可溶性糖和可溶性蛋白含量及根系活力没有显著影响。外源0.1 mmol·L-1和0.3 mmol·L-1Na HS预处理均可以显著增加干旱胁迫下根叶相对含水量、脯氨酸含量、叶绿素含量、根系可溶性糖和可溶性蛋白含量及根系活力,但对叶片可溶性糖和可溶性蛋白含量没有显著影响。外源0.6 mmol·L-1Na HS预处理可以显著增加干旱胁迫下根叶相对含水量、叶绿素a含量、叶片可溶性糖含量、根系可溶性蛋白含量及根系活力,但对根系脯氨酸含量、叶片可溶性蛋白和叶绿素b含量没有显著影响,显著降低了根系可溶性糖和脯氨酸含量。外源1 mmol·L-1Na HS预处理可以显著增加干旱胁迫下根系相对含水量、可溶性蛋白含量及根系活力,但对叶片相对含水量、可溶性蛋白和叶绿素a含量没有显著影响,显著降低了根叶可溶性糖和脯氨酸含量以及叶绿素b含量。这说明,低浓度硫化氢在一定程度上可以增加干旱胁迫下植株的渗透调节物质含量,从而维持自身的水分平衡,提高对干旱环境的适应能力。     

夏玉米苗期对不同时长干旱-复水的生理响应机制

为探究干旱-复水环境下夏玉米苗期的生理调节机制,采用桶栽的方式,设置3个水分处理:正常处理(CK):75%～85%θ_f(田间持水量),轻度胁迫(W₁):60%～70%θ_f,中度胁迫(W₂):50%～60%θ_f;设置3个胁迫时长,7 d(T₁)、10 d(T₂)、13 d(T₃);于胁迫与复水期间测定夏玉米苗期叶片的渗透调节物质、抗氧化酶及光合指标。结果表明:在轻度和中度胁迫下,脯氨酸(Pro)含量呈先增大后减小趋势,第3天达到峰值,相较于CK分别提高32.7%、44.1%;复水后,胁迫10 d处理的Pro累积量高于胁迫7 d的处理,而胁迫13 d无明显累积效应。超氧化物歧化酶(SOD)活性在胁迫期间呈先增大后减小趋势,第3天达到峰值,相较于CK分别提高22.0%、12.4%;复水后活性增强,且胁迫13 d处理的SOD活性高于胁迫10 d和胁迫7 d处理。过氧化物酶(POD)活性在轻度胁迫处理下呈先增大后减少趋势,...     

外源SA和CaCl2对低温胁迫下糯玉米幼苗生理特性的影响

早春糯玉米易遭受低温冷害的影响,为探讨外源物对糯玉米幼苗低温胁迫的缓解作用,以‘万糯2000’、‘润糯73’为试验材料,分别采用0、25、50、100、150 mg·L^-1水杨酸（SA）和0、40、80、120、160 mmol·L^-1 CaCl₂处理糯玉米幼苗,研究外源SA和CaCl₂对低温胁迫下玉米幼苗生理特性的影响。结果表明：适宜浓度SA、CaCl₂处理下,‘万糯2000’和‘润糯73’幼苗叶片可溶性蛋白、脯氨酸含量分别较各自对照增加42.9%、18.3%和96.1%、16.7%,过氧化氢酶和过氧化物酶活性分别提高231.0%、76.5%和9.5%、13.9%,丙二醛含量分别降低78.7%、67.1%,缓解了低温胁迫对糯玉米幼苗的伤害。‘万糯2000’和‘润糯73’适宜的CaCl₂处理浓度均为40 mmol·L^-1;‘万糯2000’适宜的SA处理浓度为100 mg·L^-1,‘润糯73’适宜的SA处理浓度为50 mg·L^-1。综合比较分析,喷施40 mmol·L^-1 CaCl₂可有效提高糯玉米幼苗的耐低温能力。     

外源赤霉素对不同耐深播性玉米自交系的深播缓解效应

为探讨不同浓度的外源赤霉素(GA)对深播胁迫下玉米种子萌发、幼苗生长的影响,综合评价GA对深播的缓解效果,以2份深播敏感自交系('吉853'和'自330')和2份耐深播自交系('N192'和'Mo17')为试材,于其苗期在2种不同深播(15、20 cm)胁迫下施加4种不同浓度外源GA.结果表明:(1)深播胁迫下出苗率、...     

不同基因型玉米自交系苗期根系抗旱性向水性及解剖结构研究

试验旨在研究旱胁迫下不同基因型玉米自交系苗期根系形态、生理生化、解剖结构的差异变化,为玉米自交系抗旱种质的筛选提供可借鉴的指标、方法,为玉米自交系苗期根系抗旱遗传机理研究提供依据。试验选用了14份玉米自交系,采用PEG-6000胁迫处理,测定玉米自交系苗期13个与抗旱紧密相关的根系形态与生理生化指标,并通过方差分析、关联分析及聚类分析,对各自交系的抗旱性进行综合评价,并对其中两个抗旱性差异明显的自交系,通过石蜡切片-显微镜观察根系横切面结构的差异。结果表明:干旱胁迫下,不同玉米自交系苗期的单株根干质量、单株地上部干质量、根系长度、根直径、根伸长速率、根失水率、根系还原力均呈不同程度的下降趋势,根系可溶性糖、脯氨酸均呈不同程度的上升趋势,且不同自交系的变化幅度差异较大。随着诱导物倾斜角的增大,不同自交系根系的向水性弯曲增强,不同自交系间的差异较大,高湿度梯度条件下,自交系Mo17向水性弯曲较对照增加134%,增加幅度最大,WN897向水性弯曲增加20%,增加幅度较小。利用不同抗旱指标的加权抗旱指数,综合评价不同基因型玉米自交系的抗旱性,并将14个玉米自交系种质聚类划分为强抗旱型、中抗旱型和旱敏感型、高旱敏感型4个抗旱级别。石蜡切片结果显示,抗旱性差异明显的自交系根系解剖结构差异较大,抗旱性自交系昌7-2皮层占根系直径比例较低,不抗旱自交系WN897皮层占根系直径比例大于昌7-2,且WN897的导管直径较大。结论:采用方差分析、关联分析及聚类分析等相结合的方法对不同玉米自交系苗期抗旱性进行评估,可以较好地揭示根系性状与抗旱性的关系。根系还原力、根系可溶性糖、根系长度、根向水性对干旱胁迫的反应较其他指标敏感,可作为玉米苗期的抗旱能力和抗旱自交系选育时优先考虑的鉴定指标。旱胁迫下,抗旱性差异明显的玉米自交系根系解剖特征差异显著,强抗旱型自交系苗期根系皮层厚度较小,皮层占根系直径比例较低,根系导管直径也较高旱敏感型自交系小。