水分胁迫对不同抗旱性燕麦品种生理特性的影响

为了解燕麦抗旱生理机制,以抗旱性不同的燕麦品种蒙燕1号和坝莜3号为试验材料,采用盆栽方法研究了拔节期和抽穗期水分胁迫对不同抗旱性燕麦品种生理特性的影响。结果表明,在拔节期,地上部各生理指标在水分处理间与品种间均无显著差异。在抽穗期,随着水分胁迫的加剧,燕麦叶片相对含水量升高,相对电导率、丙二醛含量下降,保护酶(POD、SOD)活性和可溶性蛋白先降低后升高。中度水分胁迫下,与蒙燕麦1号相比,坝莜3号的丙二醛含量、叶片相对含水量变化幅度较大,保护酶活性升幅较小;在其他水分处理下各生理指标在品种间差异不显著。适度控水下,蒙燕1号的可溶性蛋白含量降幅小于坝莜3号。在拔节期,重度水分胁迫下,坝莜3号的根系活力降幅大于蒙燕1号;两个品种分别在适度控水和中度水分胁迫下根系活力最大。在抽穗期,两个品种根系活力受水分胁迫影响较小。综合分析表明,抗旱性强的蒙燕1号在水分胁迫下能保持相对较优的生理状态,其代谢功能和保水能力较强。     

水分胁迫下甘薯的生理变化与抗旱性的关系

用不同浓度的ＰＥＧ对甘薯进行了根际水分胁迫处理,研究叶片相对含水量（ＲＷＣ）,丙二醛（ＭＤＡ）含量,超氧物歧化酶（ＳＯＤ）活性及游离脯氨酸（Ｐｒｏ）含量的变化与品种抗旱性的关系。结果表明,在一定范围内,随着水分胁迫的加剧,甘薯叶片ＲＷＣ逐渐降低,ＭＤＡ含量ＳＯＤ活性及Ｐｒｏ含量逐渐升高。水分胁迫下生理指标的变化与品种抗旱性间有较好的一致关系。     

水分胁迫对玉米品种灌浆期抗旱性及指标的影响

试验以辽宁省种植面积较大的5个玉米品种为材料,通过盆栽试验研究了水分胁迫对灌浆期玉米品种的产量性状和生理生化指标的影响,探讨了玉米品种间抗旱性指标的关系,并筛选出抗旱性强的品种,以便指导旱区玉米生产。试验结果：5个玉米品种在水分胁迫下穗部性状及产量均下降;抗旱指数由高到低顺序：郑单958、铁单15、丹玉39、沈玉21、辽单145,其中郑单958抗旱指数最高。在水分胁迫下,灌浆期玉米品种的光合速率、蒸腾速率、叶绿素含量、叶片相对含水量下降,水分利用效率、相对电导率,丙二醛含量、可溶性糖含量、SOD活性、POD活性上升;通过函数隶属值法进行综合分析,抗旱性强弱顺序为：郑单958、铁单15、丹玉39、沈玉21、辽单145,这与产量的抗旱指数顺序结果相一致。郑单958抗旱性强于其他品种,可认为是抗旱性较强品种;铁单15、丹玉39、沈玉21可认为抗旱性中等品种;辽单145可认为抗旱性较弱品种;郑单958可做为干旱地区首选种植品种。     

水分胁迫对不同抗旱性燕麦品种光合及产量形成的影响

为了解水分胁迫对不同抗旱性燕麦品种光合和产量的影响,以抗旱性不同的蒙燕1号和坝莜3号为材料,在拔节期和抽穗期采用防雨棚盆栽方式,测定分析了不同水分处理［重度胁迫（30%田间持水量（FWC））、中度胁迫（45%FWC）,适度控水（60%FWC）和正常供水（CK,75%FWC）］下燕麦叶片叶绿素含量、气体交换速率、叶绿素荧光动力学参数、产量及其构成因素的差异。结果表明,两个燕麦品种叶片叶绿素a含量、叶绿素b含量及叶绿素总含量、净光合速率、蒸腾速率、最大荧光、最大光化学效率（F_v/F_m）、实际光化学效率、光化学猝灭系数均随着水分胁迫程度的加剧而下降,初始荧光与非光化学淬灭系数则呈上升趋势,且水分敏感品种坝莜3号的光合受抑制程度显著大于抗旱品种蒙燕1号。燕麦的光合特性和产量受水分胁迫影响的程度整体上表现为拔节期大于抽穗期。中度和重度水分胁迫下坝莜3号的每穗小穗数、千粒重均下降,而每穗秕粒数显著增加,减产13.9%～25.7%。蒙燕1号的产量在适度控水条件下未显著下降,且水分利用效率较高,而在中度和重度水分胁迫下每穗小穗数和穗粒数均显著降低,导致减产9.1%～23.5%,但其 F_v/F_m和叶绿素a/b值较高;在相同水分条件下蒙燕1号的产量显著高于坝莜3号。这说明在水分胁迫下抗旱性强的燕麦品种的光系统Ⅱ的损伤和光抑制较轻,光合同化能力较强,产量损失少。     

水分胁迫对小麦光合作用的影响

水分胁迫对小麦光合作用影响是多方面的。本文从气孔因素限制与非气孔因素限制两方面对近年来的研究现状进行了简要综述。     

小麦水分胁迫与活性氧伤害

本文简述了水分胁迫下，小麦体内活性氧的产生与积累及其伤害作用并就应用外源抗氧化剂的效果进行了简要介绍和评价。     

水分胁迫条件下冬小麦幼苗应答蛋白的表达及其与品种抗旱性的关系

为了探索冬小麦幼苗期水分胁迫D-应答蛋白与品种抗旱性的关系,以30个抗旱性不同的冬小麦品种为材料,采用正常供水和-1.0 MPa PEG-6000胁迫两种处理及SDS-PAGE电泳技术,在抗旱性研究的基础上,对水分胁迫与非胁迫条件下D-应答蛋白在不同品种间表达的差异进行分析.结果发现,抗旱和中等抗旱品种经胁迫诱导后产生D-应答蛋白条带,而干旱敏感品种中没有出现此条带.该应答蛋白的分子量与已报道的抽穗期的分子量相当,约为66.2 kD.说明冬小麦幼苗期经水分胁迫后产生的D-应答蛋白与抽穗期水分胁迫后产生的应答蛋白完全一样,可以作为鉴定抗旱性的应答蛋白指标.     

水分胁迫对玉米叶片水分代谢的影响

试验在盆栽人工控制水分的条件下,比较了不同水分胁迫强度对不同抗旱性玉米杂交种叶片水分代谢的影响。结果表明,水分胁迫下玉米叶片水势、相对含水量、气孔导度和蒸腾速率均明显降低,随胁迫程度增强,降低幅度增大。其中叶片水势和叶片相对含水量与品种抗旱性密切相关,蒸腾速率和气孔阻力与品种抗旱性关系不明显。     

外源丙酸对干旱胁迫下小麦氮代谢和产量的影响

为了解外源丙酸对小麦抗旱性的影响,以豫农211为试验材料,在大田条件下测定和分析了外源丙酸(拌种5mmol·L~(-1),喷施0.25mmol·L~(-1))对小麦氮代谢相关指标和产量的影响。结果发现,干旱胁迫下,小麦的生长发育受到明显抑制,干物质积累量、可溶性蛋白含量、谷氨酰胺合成酶(GS)活性、硝酸还原酶(NR)活性均显著下降,脯氨酸含量升高,产量下降。外源丙酸处理可以使受干旱胁迫小麦的干物质积累量、可溶性蛋白含量、GS活性、NR活性和产量均显著增加,脯氨酸含量显著下降。说明适宜浓度的外源丙酸处理可减轻干旱对小麦生长发育的抑制作用,提高小麦的氮代谢和产量水平。     

7个小麦品种的抗旱性比较

为了解四川省种植的部分小麦品种的抗旱性,比较了20%聚乙二醇（PEG-6000）胁迫后7个小麦品种（川麦42、绵阳15、绵阳11、川农19、矮抗58、周麦21、Sy95-71）萌发期和苗期抗旱指标的变化,并利用模糊数学隶属函数法计算各指标的隶属值,通过比较萌发期、苗期各指标隶属值的平均值大小来确定小麦品种抗旱性的强弱。结果表明,萌发期相对发芽率、根长、芽长与干旱胁迫呈负相关;在7个品种中,川麦42的相对发芽率和相对芽长最大（分别为87.63%和16.67%）,Sy95-71的最小（分别为38.52%和4.38%）;绵阳11的相对根长最大（35.13%）,Sy95-71的最小（18.85%）;利用隶属函数对这三个指标综合分析,7个小麦品种萌发期的抗旱性表现为川麦42>川农19>矮抗58>绵阳11>周麦21>绵阳15>Sy95-71。在苗期,相对含水量与胁迫程度呈负相关,在20% PEG-6000胁迫3 d后,Sy95-71的叶片相对含水量降幅最大（37.1%）,川麦42降幅最小（25.3%）;丙二醛含量、超氧阴离子含量、过氧化氢含量、超氧化物歧化酶活性、过氧化氢酶活性、过氧化物酶活性与胁迫程度呈正相关,PEG-6000胁迫3 d后各指标均发生显著变化;利用隶属函数对这7个指标综合分析,7个小麦品种苗期的抗旱性表现为川麦42>矮抗58>川农19>周麦21>绵阳11>绵阳15>Sy95-71。在两个时期,根据旱害隶属函数值和综合排序值,川麦42抗旱性最强,Sy95-71抗旱性最弱。     

干旱胁迫对小麦花药培养的影响

为拓宽抗旱春小麦花培育种的亲本资源,明确干旱胁迫对小麦花药培养的影响,对甘肃省主栽的7个抗旱春小麦品种的花药培养特性进行了研究,并对筛选出的兼具较强抗旱性和优良花药培养特性的品种陇春27号及其他三个优良花培材料,通过诱导培养基中添加120mg·L~(-1)的PEG及旱地种植,进而进行花药培养。结果表明,供试的4个小麦基因型材料的愈伤组织诱导均受到抑制,但受抑制的程度不同,其抗旱系数排序在两种干旱胁迫处理下高度一致;田间抗旱性鉴定结果表明,4个基因型材料的抗旱性强弱不同;其愈伤组织的抗旱系数与抗旱性之间显著相关。     

裸燕麦种子萌发对模拟干旱胁迫的响应及其耐旱性综合评价

为了筛选耐旱性较好的裸燕麦新品种,以河北坝上地区新育成和冀西北常用的共15个裸燕麦材料为试材,以不同渗透势的PEG6000溶液模拟水分胁迫条件,通过测定萌发抗旱指数、活力抗旱指数、相对发芽率和相对发芽势4个指标,采用模糊隶属法用上述4个指标对15个参试材料的耐旱性进行了综合评价。结果表明,坝莜6号最耐旱,花早2号最不耐旱,耐旱隶属函数总平均值分别为0.719和0.141。     

冬小麦叶绿素荧光参数与品种抗旱性的关系

为了明确不同生态型小麦品种的光合抗旱特征,选取生态型相异的小麦品种在不同供水条件下种植,测定其旗叶的叶绿素荧光动力学参数,对其在干旱胁迫下的光合特性进行比较研究。结果表明,干旱胁迫使小麦Fo增加,Fm、Fv、Fv/Fm和Fv/Fo值均降低,但变化幅度因生态型而异,高水肥品种的荧光参数对干旱胁迫更为敏感,而旱肥型品种则表现出较强的光合稳定特性。干旱胁迫下,叶绿素荧光参数变化与品种抗旱性密切相关。利用不同生态型小麦品种叶绿素荧光对干旱胁迫的反应差异鉴定品种抗旱性是可行的。     

干旱胁迫下褪黑素对小麦幼苗生长、光合和抗氧化特性的影响

为探究褪黑素对小麦幼苗抗旱性的调节作用,明确褪黑素提高小麦抗旱能力的作用途径,以小麦水地品种西农9871为材料,通过盆栽试验,分析了干旱胁迫下根施褪黑素（100 μmol·L^-1）对小麦幼苗生长、光合特性及活性氧代谢的影响。结果表明,干旱胁迫抑制了小麦的生长,降低了叶片叶绿素含量、气孔导度、净光合速率及PSⅡ最大光化学效率,导致过氧化氢（H₂O₂）与丙二醛（MDA）积累增加及抗氧化酶活性、抗氧化剂含量升高。在干旱胁迫下根施褪黑素可增加小麦幼苗的生物量和根冠比,维持较高的相对叶片含水量、叶绿素含量、净光合速率及光化学效率,并进一步提高过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化物酶(POD)活性及抗坏血酸（ASA）和谷胱甘肽（GSH）的含量,减少了H₂O₂ 与MDA的积累。复水后,根施褪黑素处理的小麦幼苗生长表现出较快的恢复能力。以上结果说明,在干旱胁迫下,褪黑素通过增加根冠比,促进水分吸收,改善叶片的水分状况,并通过增强抗氧化能力,减轻氧化伤害。褪黑素处理的植株表现出较好的水分状况和较轻的氧化伤害,有利于其维持较高的光合能力,从而提高小麦幼苗的抗旱性及恢复生长的能力。     

干旱胁迫对小麦花后不同器官果聚糖代谢和转运的影响

为探索干旱胁迫对小麦花后不同器官果聚糖生理代谢和转运的影响,以抗旱性有显著差异的两个冬小麦品种为材料,在干旱胁迫(drought stress,DS)和正常灌溉(well watered,WW)条件下,研究了小麦花后主穗颖壳和主茎不同节位果聚糖代谢转运动态规律及其与籽粒灌浆的相关性。结果表明,小麦灌浆期不同器官果聚糖代谢转运受基因型、器官、花后天数和水分环境以及各因子互作显著影响;器官、花后天数和花后天数与水分互作是调控小麦花后果聚糖代谢转运的主要影响因子。小麦花后不同器官果聚糖含量均呈先升后降趋势。与正常灌溉处理相比,干旱胁迫缩短了果聚糖含量峰值出现的时间(提前5d),对果聚糖代谢的影响表现为"先促积累、后促降解"效应,此效应在抗旱品种陇鉴19和小麦颖壳、穗下节和倒二节等器官中更显著。干旱胁迫显著抑制了小麦花后蔗糖:蔗糖果糖基转移酶(1-SST)活性,提高了果聚糖外水解酶(FEH)活性;果聚糖含量与FEH酶活性正相关。小麦粒重与不同器官的1-SST活性、倒二节和倒三节的FEH活性呈显著或极显著负相关;灌浆速率与不同器官的果聚糖含量、颖壳和穗下节的FEH活性呈显著或极显著正相关。干旱胁迫显著促进了小麦不同器官果聚糖的转运和再分配,其转运率和对籽粒粒重的贡献率分别达6.86%~70.52%和0.07%~4.93%,其中,花前显著高于花后,陇鉴19高于Q 9086,穗下节和倒二节高于颖壳和倒三节。     

干旱胁迫下小麦颖果内源激素的变化及其与胚乳发育的关系

为探明干旱胁迫下小麦颖果内源激素与胚乳发育的关系,以小麦品种扬麦16为材料,在幼苗返青至颖果成熟阶段进行干旱处理,采用树脂切片及显微摄影等技术观察小麦颖果和胚乳细胞发育的形态结构特征,并通过酶联免疫吸附法测定颖果生长素(IAA)、脱落酸(ABA)、赤霉素(GA_3、GA_4)、玉米素核苷(ZR)、二氢玉米素核苷(DHZR)的含量。结果显示,干旱胁迫缩短了小麦颖果发育进程,促进颖果早衰,导致颖果发育不良;显著降低了籽粒千粒重、可溶性糖含量和总淀粉含量,提高了蛋白质含量;促进颖果发育早期胚乳细胞分裂和淀粉积累,抑制了发育后期胚乳细胞的分裂、体积扩大和淀粉体充实,并提高了颖果整个发育过程中胚乳蛋白体的积累;提高了颖果发育前期IAA、GA_3、GA_4、ZR和DHZR的含量,ABA含量在整个发育时期均较高。说明干旱胁迫能通过影响颖果内源激素的积累来调控胚乳发育。     

小麦籽粒清蛋白和球蛋白表达对干旱胁迫的响应

为了解干旱胁迫对小麦籽粒灌浆期蛋白表达的影响,以强筋优质小麦品种藁城8901为材料,采用双向电泳以及质谱鉴定分析了干旱胁迫和正常生长条件下成熟籽粒清蛋白和球蛋白表达谱的差异。结果表明,与正常生长条件相比,干旱胁迫后,小麦籽粒出现130个差异蛋白质点。通过MALDI TOF-TOF质谱鉴定和数据库搜索,最终成功鉴定出57个差异蛋白,其中上调表达29个,下调表达19个,特异表达7个,沉默表达2个;涉及ADP-葡萄糖焦磷酸化酶、α-淀粉酶抑制剂、过氧化还原酶、β-淀粉酶、二硫键异构酶、丝氨酸蛋白酶抑制剂、超氧化物歧化酶等13种蛋白质,其中代谢类10个,能量类2个,蛋白质加工和储藏6个,病害防御相关17个,转录1个,功能未知和假定蛋白21个。说明干旱胁迫影响小麦籽粒灌浆期的多个代谢途径,进而影响小麦产量和品质。