干旱条件下叶片非顺序衰老小麦顶二叶叶绿素荧光特性

以非顺序衰老小麦温麦19、兰考矮早8和豫麦19为材料,以顺序衰老小麦陕229为对照,研究了田间干旱和自然天气条件下小麦扬花至成熟期旗叶和倒二叶叶绿素荧光特性的变化规律。结果表明,无论在田间干旱还是自然天气条件下,扬花至成熟期非顺序衰老小麦温麦19、兰考矮早8和豫麦19,顺序衰老小麦陕229旗叶和倒二叶叶绿素含量(SPAD)、PSII实际光化学效率(ΦPSII)、最大光化学效率(Fv/Fm)、PSII潜在活性(Fv/Fo)均呈下降趋势,而热耗散量子比率(Fo/Fm)呈上升趋势。在花后30天非顺序衰老和顺序衰老现象差异最明显,在干旱条件下,花后30天非顺序衰老小麦温麦19、兰考矮早8和豫麦19旗叶的SPAD、ΦPSII、Fv/Fm和Fv/Fo分别比倒二叶低71.86%、30.43%和40.81%,29.59%、14.84%和20.43%,28.99%、33.33%和31.66%,32.08%、30.4%和52.16%,而Fo/Fm旗叶分别比倒二叶高13.78%、24.56%和35.93%;在自然天气条件下,花后30天非顺序衰老小麦温麦19、兰考矮早8和豫麦19旗叶的SPAD、ΦPSII、Fv/Fm和Fv/Fo分别比倒二叶低44.36%、25.49%和41.75%,21.97%、12.48%和13.74%,24.77%、26.12%和30.86%,27.02%、26.22%和32.81%,而Fo/Fm旗叶分别比倒二叶高11.31%、23.07%和33.95%。顺序衰老小麦陕229的表现正好与此相反。与自然天气条件相比,在干旱条件下叶片的衰老明显加快,旗叶和倒二叶叶绿素荧光特性差异更大,叶片非顺序和顺序衰老现象表现更明显。     

干旱胁迫条件下小麦各器官可溶性碳水化合物积累转运相关性状遗传分析

以小麦自然群体196个品种(系)为研究材料,研究了干旱胁迫(DS)和正常灌溉(WW)条件下,小麦不同发育阶段各器官可溶性碳水化合物(WSC)含量、转运率及其对籽粒贡献率,以及主穗粒重的遗传特性及各目标性状之间的相关性。结果表明:在两种水分条件下,小麦自然群体各目标性状表型变异广泛,变异系数在7.11%~68.55%(DS)和9.50%~57.37%(WW),多样性指数在0.61~0.93(DS)和0.62~0.88(WW),遗传力在0.24~0.53。各目标性状表型受发育阶段、器官和水分环境的显著影响(F=1.95~(**)~32 775.74~(**))。其中,WSC含量受发育阶段和器官的影响显著(F=32 775.74~(**),11 223.18~(**)),WSC转运率受水分环境的影响显著(F=245.07~(**),274.61~(**)),而WSC转运对籽粒的贡献率受器官显著影响(F=1 482.96~(**),390.15~(**))。灌浆中期WSC含量与主茎穗粒重之间均表现出显著或极显著正相关(r=0.15~(**)~0.36~(**)),且干旱胁迫条件下相关系数更高(r=0.21~(**)~0.36~(**))。倒二节WSC相关性状表型变异系数、多样性指数,以及与其他性状表型的相关系数均达到最高。通过对灌浆期倒二节WSC积累转运相关性状表型值聚类分析,得到15个灌浆期WSC含量、花前转运率及贡献率较高的品种(系)。     

干旱对不同基因型春小麦碳同化物分配的影响

采用盆栽试验,选用和尚头、定西24、陇春8139三个春小麦品种分别进行两种水分处理(正常供水、干旱处理),在各生育期前10 d14CO2光合标记,孕穗期、开花期、灌浆期分别采样,测定其叶、茎、根、颖壳不同器官中14C同化物放射性。研究结果表明:春小麦发育过程中,14C同化物的分配中心随生育期的不同而改变,适当的干旱处理,能够促进根中同化物向地上器官的转移,增加穗中同化物量的积累。将春小麦三个品种相比较:在正常水分下,小根系的新品种陇春8139根中同化物滞留量较少,同化物主要分布在地上器官,有利于穗的生长;在干旱处理下,大根系的老品种和尚头根部没有同化物的冗余。     

干旱条件下冷型小麦叶片衰老特性研究

选择典型的冷型小麦和暖型小麦为材料,通过测定功能叶净光合速率、群体冠层温度、叶片叶绿素含量、可溶性蛋白及超氧化物歧化酶等指标,研究干旱条件下不同温度型小麦开花后旗叶衰老特性。结果表明,在籽粒灌浆期间,冷型小麦叶片叶绿素含量、净光合速率、可溶性蛋白、超氧化物歧化酶等含量变化明显优于暖型小麦,在籽粒灌浆后期表现尤为明显。因此,在小麦生产中,可以借助群体冠层温度作为衡量小麦代谢的功能指标,为旱地小麦育种和栽培提供理论依据。     

土壤干旱对冬小麦生理特性和干物质积累的影响

试验用盆栽和防雨池栽２种方法研究了不同土壤水分对小麦生长发育和产量的影响。结果表明,小麦生育中后期随着土壤干旱程度的加剧和干旱时间的延长,小麦叶片的光合强度、冠层蒸腾强度降低,生长明显受到抑制,导致籽粒产量减少。起身期改善土壤水分状况,显著地增加植株和各器官的干物质含量,延缓了绿叶干重的急剧降低。穗脖长（穗基部与旗叶鞘顶部之间的距离）、穗粒数,绿叶干重、植株生长速率对土壤水分反应较敏感,可作为小麦     

干旱对碧玉杨幼苗水氮利用与同化物分配的影响

为进一步明确杨树对土壤干旱生理生态响应过程和树种间抗旱策略差异,以盆栽碧玉杨（Populus×euramericana‘Biyu’）插条苗为试验材料,研究了持续2 a干旱胁迫下碧玉杨叶片光合特性、水氮利用与同化物分配的响应变化。结果表明：（1）干旱下一年生碧玉杨幼苗的叶片变小变厚,气孔导度和蒸腾速率变化不大,净光合速率受到非气孔限制,从而使得瞬时水氮利用效率同时下降。（2）二年生碧玉杨叶片更小更厚且碳氮比增大,而叶氮含量不变,有利于提高叶片抗旱性;干旱下净光合速率略有增加,瞬时水氮利用效率未降低,且中度干旱显著提高了碧玉杨的整株氮利用效率。（3）连续2 a干旱处理下碧玉杨的生长大幅降低,向茎器官分配了更多的干物质和非结构性碳,导致根冠比降低,这可能不利于其根系水氮吸收和整株抗旱性。综上,干旱下碧玉杨幼苗虽然可通过叶片变小以降低蒸腾耗水,并维持较高的叶氮含量,但同时也降低了光合面积导致整株生长大幅降低,且根系同化物分配降低,初步表明碧玉杨抗旱性较差,不适宜在干旱半干旱地区大面积造林。     

干旱条件下冷型小麦叶片衰老特性研究

选择典型的冷型小麦和暖型小麦为材料，通过测定功能叶净光合速率、群体冠层温度、叶片叶绿素含量、可溶性蛋白及超氧化物歧化酶等指标，研究干旱条件下不同温度型小麦开花后旗叶衰老特性。结果表明，在籽粒灌浆期闻，冷型小麦叶片叶绿素含量、净光合速率、可溶性蛋白、超氧化物歧化酶等含量变化明显优于暖型小麦，在籽粒灌浆后期表现尤为明显。因此，在小麦生产中，可以借助群体冠层温度作为衡量小麦代谢的功能指标，为旱地小麦育种和栽培提供理论依据。     

干旱条件下冬小麦籽粒灌浆期冠层叶片衰老特性研究

以冬小麦品种西农961、小偃6号、陕229为供试材料,研究了干旱条件下冬小麦不同品种冠层叶片衰老特性。试验结果表明,籽粒灌浆期冬小麦不同品种叶片衰老特性存在差异。与西农961和小偃6号相比较,陕229的叶绿素含量较高且降低趋势最缓慢;3个品种在开花后可溶性蛋白含量均呈现先升高后降低的趋势,在开花后第12 d达到最大值,其中陕229的可溶性蛋白质含量在灌浆中期降低速率较为缓慢;陕229的过氧化氢酶(CAT)活性在灌浆后期较高,降低速度慢,持续时间长;整个灌浆期间陕229的丙二醛含量最少,膜质过氧化程度最低,叶片衰老程度最慢。     

干旱条件下糜子叶片衰老与保护酶活性变化

在干旱棚栽培条件下以宁糜13号、内糜5号和晋糜4号糜子品种为材料,观测分析不同品种花后叶片叶绿素含量、保护酶活性(SOD、CAT、POD)以及丙二醛含量变化。结果表明,参试品种各功能叶片叶绿素含量及SOD、CAT、POD活性均在开花14 d后逐渐下降,MDA含量随着叶片的衰老而升高;参试品种叶片衰老的总体变化趋势一致,但衰老进程存在差异。与内糜5号和晋糜4号相比,宁糜13号叶绿素下降幅度小,各功能叶片衰老过程中SOD、CAT活性下降较慢,POD活性下降较快,MDA含量增加幅度小,叶片功能期长,衰老缓慢,有利于光合产物的积累;干旱条件下,叶绿素含量、过氧化氢酶CAT、超氧化物歧化酶SOD与单株产量呈正相关,而过氧化物酶POD、丙二醛MDA与单株产量呈负相关。     

不同滴灌量下冬小麦耗水特性及干物质积累分配研究

在2013—2014年、2014—2015年田间试验研究了W1(2 550、2 325 m3·hm~(-2)),W2(3 450、3 000 m3·hm~(-2)),W3(4 350、3 675 m3·hm~(-2)),W4(5 250、4 350 m3·hm~(-2))4种滴水量处理对0~140 cm土层含水量及小麦叶面积指数、光合势、干物质积累分配、水分利用效率及产量等的影响。结果表明,拔节至灌浆期间,在每次滴水225~900 m3·hm~(-2)的范围内,增加滴水量主要直接增加0~60 cm土层含水量,间接减少60~140 cm土层储水消耗量,W4土壤储水消耗较W1减少50%左右;增加拔节至成熟期间冬小麦群体叶面积指数、光合势;增加干物质积累量和花后光合产物对子粒的贡献率,降低花前营养器官贮藏物向子粒的转移量、转移率和其对子粒的贡献率,增加产量、降低灌溉水利用效率。总滴水量大于3 675 m3·hm~(-2)(其中,拔节至灌浆期间的滴水量大于2 700 m3·hm~(-2))增产不显著,并且大幅度降低灌溉水利用效率。降水量对冬小麦产量形成影响很小,灌水量对小麦产量和水分利用效率起决定性作用;北疆冬小麦全生育期适宜总滴水量为3 450~3 675 m3·hm~(-2)(其中,拔节期、孕穗期、开花期、灌浆期各450~675 m3·hm~(-2)),可以获得的产量是6 737.4~8 604.1 kg·hm~(-2)。     

模拟干旱条件下冬小麦品种萌发期抗旱性评价

为了筛选适于华北旱作区种植的优良冬小麦品种,采用PEG-6000模拟干旱环境,评价了119份小麦品种的萌发期抗旱性,并通过加权隶属函数法对供试材料的抗旱性进行综合评价。研究结果表明,供试材料的5个性状均值,处理比对照分别下降了77.3%,40.0%,30.7%,16.7%和78.0%,不同品种间差异明显。19.6%的PEG-6000处理促进了部分材料的主胚根长伸长,包括洛夫林13、汶农14、轮选987等24份材料,这部分种质可能为萌发期对干旱响应比较积极的品种。隶属函数法计算综合评价值(D值)结果表明,其与胚芽鞘长、主根数等各指标抗旱系数的隶属函数值均呈极显著正相关。UPGMA聚类分析可以将试验材料在遗传距离为0.82处供试材料分为两大类。初步筛选出的小麦萌发期抗旱较强的种质为:洛夫林13、汶农14、中国春、漯麦8号、轮选987、泰山22、山农17、泰农18、烟航选2号、中育6号、鲁麦14、泰农6258、泰农2987。     

模拟干旱胁迫下冬小麦胚芽鞘长度变化及与抗旱性的关系研究

以6个抗旱性不同的冬小麦品种(系)为材料,通过不同浓度的PEG-6000渗透溶液模拟干旱胁迫处理,研究了小麦苗期的胚芽鞘长度、苗高、主胚根长等性状,并与其在大田及防雨棚控水条件下的产量构成和抗旱性的关系进行分析.结果表明,在不同浓度的PEG-600 0渗透溶液干旱胁迫处理下,小麦苗期胚芽鞘长度在品种间差异显著;产量的抗旱指数与苗期不同干旱胁迫处理下的胚芽鞘长度的相关性分析表明,小麦的胚芽鞘长度与其抗旱指数呈极显著正相关(相关系数为0.9600),抗旱性强的品种胚芽鞘较长,抗旱性弱的品种胚芽鞘较短.在不同程度的干旱胁迫处理下,各品种的胚芽鞘长度变化趋势大致相同 ,因此利用胚芽鞘长度可以在早期对小麦的抗旱性进行鉴选.     

干旱胁迫下转甜菜碱醛脱氢酶基因水稻花后生理特性及产量构成

在干旱胁迫条件下,对转甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因水稻品系51-22、51-15,受体亲本中花8号(ck1),旱297(ck2)等4个品种(系)开花后剑叶的丙二醛含量、SOD酶活性、脯氨酸含量和24h失水率进行了测定分析。结果表明:在开花后10~25d,两个转BADH基因水稻品系的MDA含量均低于中花8号和旱297;开花后5~15d,4个品种(系)的SOD酶活性呈现逐渐上升趋势,而后迅速下降。在开花后10~25d,两个转BADH基因水稻品系的SOD酶活性显著高于中花8号;两个转BADH基因水稻品系的脯氨酸含量的变化虽不稳定,但显著高于中花8号;两个转BADH基因品系24h失水率均低于中花8号。相关分析表明:MDA含量、SOD酶活性和脯氨酸(Pro)含量存在一定程度的线性负相关,SOD酶活性与脯氨酸(Pro)含量存在显著线性正相关;MDA含量与稻谷产量呈显著线性负相关;SOD酶活性、脯氨酸(Pro)含量与稻谷产量呈线性正相关,但未达显著。     

土壤干旱对冬小麦幼苗生长和叶片生理特性的影响

采用盆栽试验对不同土壤干旱下冬小麦幼苗生长和生理特性进行了初步研究。结果表明,幼苗株高、叶面积、叶干重、茎干重、根干重、总生物量、叶水势、叶片相对含水率均随土壤水分的减少而呈降低趋势;根冠比、叶片水分饱和亏、可溶性糖含量、脯氨酸含量、质膜透性、MDA含量以及叶片SOD、POD活性均呈增加趋势。这说明,在干旱胁迫下,冬小麦幼苗一方面通过改变生物量分配策略,较多地提高根比重,以利于根系吸水增加抗旱性;另一方面,通过改变叶片的生理特性以提高抗旱性。     

冬小麦抗旱性状遗传力分析

依据Griffing方法I,配制不同类型的复合双列杂交组合,在水地(浇越冬水、返青拔节水、孕穗水和灌浆水)和旱地(雨养)条件下,在不同生育时期测定冬小麦株高、单株穗数、单株粒重、穗粒数、黄叶数、SOD、POD、MDA等农艺、生理生化性状,研究不同组合类型对其杂交后代的抗旱性遗传力及其与抗旱性的关系.结果表明,单株粒重、穗下节长、黄叶数、籽粒饱满度、落黄特性、成穗数、株高等7个性状与抗旱性关系密切且遗传力较强,可作为高产种质杂种后代的早期抗旱性鉴定指标.SOD活性和MDA含量由于广义遗传力和狭义遗传力均较高,可以在杂种后代早期世代进行选择,OA能力和POD活性广义遗传力较高但狭义遗传力低,适宜在杂种后代的晚期世代进行选择.     

反相高效液相色谱法测定PEG 胁迫下小麦幼苗中甜菜碱的含量变化

采用胁迫及复水处理不同品种小麦幼苗,甜菜碱提取液经浓缩后分别在阴阳离子交换树脂上纯化,样品用C18反相色谱柱进行分离,流动相为50 mmol/L的NaH2PO4溶液(pH4.45),流速为0.6 mL/min,192 nm波长测定.实验优化了提取温度、时间、色谱离子对等相关影响因素,测定了水分胁迫下小麦幼苗叶片中甜菜碱含量的变化.研究结果发现:在PEG胁迫和复水过程中,随时间的延长,小麦幼苗中的甜菜碱的含量均呈现先增后降趋势,抗旱型小麦能在较短时间内迅速积累大量甜菜碱;甜菜碱的合成与植物抗旱有着密切关系.反相高效液相色谱法测定小麦甜菜碱含量具有准确、灵敏、简便等特点.