干旱胁迫对马铃薯品种生长及生理生化指标的影响

研究了干旱胁迫下不同马铃薯品种的抗旱生理机制,为马铃薯抗旱育种和栽培提供理论依据。本试验以‘冀张薯8号’、‘冀张薯12号’、‘克新1号’为材料,在抗旱棚中研究不同干旱胁迫处理下马铃薯生长及生理生化指标的变化,并分析评价其抗旱性。结果表明：干旱胁迫下马铃薯的产量、株高、茎粗、茎叶鲜重等生长指标均显著降低;随着胁迫程度的增加,3个品种过氧化物酶活性均逐渐升高,超氧化物歧化酶活性均呈现先升高后降低的趋势,而可溶性蛋白含量均呈现逐渐增加的趋势,但品种间3个指标变化的幅度不同,‘冀张薯8号’、‘冀张薯12号’上升的幅度高于‘克新1号’;随着干旱胁迫程度的增加,3个品种的组织相对含水量均逐渐降低。通过抗旱性综合分析和评价,抗旱性从大到小依次为‘冀张薯8号’、‘冀张薯12号’、‘克新1号’。研究结果说明抗旱性强的马铃薯品种通过一系列的生理生化的变化,具备较强的抵御干旱胁迫的能力。     

水分胁迫下马铃薯基因组DNA甲基化水平变化分析

DNA甲基化是表观遗传学修饰的重要研究内容之一,在植物生长发育和响应逆境胁迫等过程中起重要作用,其中水分胁迫是对植物生长发育最具危害的逆境胁迫之一。为探索马铃薯DNA甲基化与水分胁迫之间的关系,本研究采用PEG-6000模拟水分胁迫处理两个马铃薯品种‘青薯9号’和‘大西洋’,在PEG0%(对照),5%和10%浓度下,利用MSAP技术检测‘青薯9号’和‘大西洋’甲基化水平变化情况。结果表明:在相同条件下,抗旱型品种‘青薯9号’甲基化水平高均于干旱敏感型品种‘大西洋’。在0%(对照)、5%和10%PEG胁迫下,‘青薯9号’MSAP比率为42.49%、38.14%、49.21%,甲基化水平与对照相比先降低后升高,‘大西洋’MSAP比率29.17%、22.92%、17.58%,甲基化水平逐渐降低。经统计,5%PEG和10%PEG胁迫下,‘青薯9号’和‘大西洋’均出现甲基化和去甲基化现象,其中‘青薯9号’甲基化和去甲基化比率分别为10.92%、6.43%和11.98%、15.36%,‘大西洋’分别为1.59%、8.22%和42.18%、24.34%,甲基化变异模式以去甲基化为主。‘青薯9号’和‘大西洋’均能发生CNG、CG和CG/CNG位点的甲基化和去甲基化,在水分胁迫下会产生较多的CNG和CG/CNG位点。本研究结果为探究马铃薯抗旱机制提供了理论基础。     

重金属镉-铅地质高背景区不同基因型马铃薯的耐瘠性评价

一些喀斯特马铃薯产区土壤中,Cd-Pb两种元素含量介于筛选值和管控值之间,但产出的块茎能够达到食用安全标准要求。虽然可以用于正常生产,马铃薯却不得不处于重金属复合扰动和典型喀斯特土壤瘠薄的双重胁迫之下。本研究以5个不同基因型的马铃薯组培苗为试验材料,模拟Cd-Pb与瘠薄共同胁迫的生产场景,通过测定共同作用对马铃薯组培苗生长情况和抗氧化关键酶类、抗氧化还原关键分子的变化规律,再通过隶属函数法进行综合分析耐瘠性,力图筛选出轻度重金属胁迫条件下表达耐瘠特性的马铃薯基因基因型。试验结果表明,随着营养瘠薄程度的增加,试管苗的生长受到抑制,植株出现矮化趋势,干鲜比趋向升高;Vc、GSH等抗氧化剂表达水平与瘠薄水平呈显著相关,SDO活性、POD活性、CAT活性、MDA含量与瘠薄水平有一定的相关性。通过隶属函数分析法,得出5个基因型马铃薯的耐瘠抗性能力强弱排序为：‘英伦红’>‘大西洋’>‘费乌瑞它’>‘中薯5号’>‘中薯3号’。本试验通过探讨低浓度Cd-Pb复合胁迫下营养瘠薄对马铃薯不同基因型生物学特性的影响,能够为喀斯特地区马铃薯主粮化战略的实施,提供技术支撑,对适宜的马铃薯...     

马铃薯(Solanum tuberosum L.)干旱胁迫生理特性及耐旱性分析

干旱是一个世界性问题,也是造成中国作物产量低的重要原因。为探究干旱胁迫对马铃薯生理的影响和鉴定耐旱材料,本研究以‘青薯9号’和‘陇薯5号’两基因型马铃薯组培苗为试材,用0%、10%、20%、30%和40%浓度(m/V)的PEG-6000胁迫96 h模拟干旱筛选适宜的胁迫浓度,在含有适宜胁迫浓度的培养液中培养0、20、24、48、72和96 h后,测定抗氧化酶活性、可溶性物质和丙二醛(MDA)含量的变化,最后利用差异变化的生理指标的抗旱系数及主成分分析综合评价马铃薯耐旱能力。结果表明:20%浓度PEG-6000是适宜的胁迫浓度。干旱胁迫处理后,与对照相比,‘陇薯5号’超氧化物歧化酶(SOD)有显著增加,过氧化物酶(POD)和丙二醛(MDA)没有显著差异,可溶性糖在20 h开始显著增加;‘青薯9号’SOD没有显著变化,POD活性显著下降,可溶性糖72 h显著增加,MDA含量没有显著变化。7项生理指标可作为鉴定指标进行主成分分析综合评价,并提取出3个主成分,累积贡献率达79.2%,综合得分评价结果表明,‘陇薯5号’的综合耐旱能力强于‘青薯9号’。本研究对马铃薯干旱胁迫生理特性及耐旱性进行深入研究以及培育耐旱性马铃薯具有重要意义。     

PEG干旱胁迫对内蒙古自治区辣椒苗期生理指标影响

为了解内蒙古地方辣椒品种间抗旱性差异并选育抗旱辣椒品种,本研究以3个辣椒品种为试验材料,在生长期采用PEG-6000水培模式模拟辣椒苗期干旱胁迫,测定干旱胁迫后辣椒苗期地上部分和地下部分长势、叶片中叶绿素相对含量、渗透调节物含量以及抗氧化酶活性等,研究不同辣椒品种对干旱胁迫的生理响应及抗旱性。结果表明,PEG-6000不同浓度干旱胁迫对不同辣椒品种的各项生理生化指标影响存在差异,辣椒地下部分对干旱胁迫的敏感度高于地上部分,随着干旱胁迫的加剧叶绿素相对含量与对照相比均呈现不同程度下降趋势,脯氨酸和丙二醛含量则呈现上升趋势,不同抗氧化酶活性均随着干旱胁迫加剧而逐渐上升,但是这些指标在不同辣椒品种间也存在显著差异。由于通过单一指标分析抗旱性存在片面性,因此我们采用隶属函数值法综合分析3个辣椒品种的抗旱性,结果显示‘鹿椒十九号’抗旱性最强,其次是‘鹿椒一号’,最后是‘慧丰九号’。本研究通过干旱模拟试验筛选出‘鹿椒十九号’是抗旱性较强的辣椒品种,为后期内蒙古自治区抗旱辣椒的选育和种植提供参考。     

聚乙二醇模拟干旱胁迫对矾根组培苗生理特性的影响

为探究矾根对干旱胁迫的生理响应,本试验以3个矾根品种‘饴糖’、‘冰花’、‘栀子黄’的组培苗为试验材料,研究了不同浓度的聚乙二醇(PEG-6000)(5, 10, 15, 20 g/L)模拟干旱胁迫处理下,其生长指标和生理指标的变化,并采用隶属函数法综合评价其抗旱性。结果表明,在干旱胁迫下,矾根的各项生理指标变化不一,株高和叶片相对含水量降低;POD活性、MDA、Pro、可溶性糖含量以及相对电导率均随着干旱胁迫程度的加剧而上升,SOD活性先下降再上升最后下降,CAT活性先上升后下降。采用隶属函数法对以上所测指标进行综合评价,结果表明,3个矾根品种的抗旱能力依次为‘冰花’>‘饴糖’>‘栀子黄’。本研究可为矾根在西北地区大面积栽培提供理论依据,为丰富西北城市园林绿化提供技术支持。     

干旱胁迫对马铃薯生理特性及解剖结构的影响

通过研究不同土壤含水量条件下马铃薯的植物学性状、生理指标和显微指标等,探讨马铃薯在干旱胁迫下的抗旱反应和抗旱生理机制。试验用‘青薯9号’和‘闽薯1号’2个品种,以T₀ (CK)适宜水分（土壤相对含水量为70%~75%）为对照、其他土壤含水量分别为55%~60% (T₁)、40%~45% (T₂)、25%~30% (T₃)和出苗后不再浇水(T₄)等水分胁迫处理下,分析其植物学性状、生理指标和显微指标。试验结果：（1）水分胁迫对2个马铃薯品种的植物学性状（株高、茎粗、地上部分鲜重、地上部分干重、叶面积、根的鲜重、根的干重和根长）均有显著影响,随着土壤含水量的降低,‘青薯9号’和‘闽薯1号’2个品种的上述性状指标均有降低趋势,其中‘青薯9号’的株高、地上部分鲜重、地上部分干重、根的鲜重、干重和根长均大于‘闽薯1号’。（2）生理指标分析表明：在T₂~T₄水分胁迫下,马铃薯的脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)和超氧化物歧化酶(SOD)等含量与对照T₀相比有极显著差异(P<0.01);（3）显微结构分析表明：叶片的上表皮厚度、下表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度和栅海比均受到水分胁迫影响。该试验为马铃薯的抗旱栽培和育种提供了理论依据。     

干旱胁迫对云南陆稻幼苗生理特性的影响

为揭示干旱胁迫对陆稻幼苗生理生化特性的影响,此研究以‘白花山’、‘旱谷’和‘小红米’3 个具有不同抗旱能力的陆稻品种为试验材料,采用PEG模拟水分胁迫法,对其5 个理化指标在水分胁迫下的变化规律进行研究。结果表明,SOD、POD与CAT等保护酶在轻度的PEG渗透胁迫下,3 个供试陆稻品种的抗氧化酶活性均表现为先升高后下降的趋势;而在严重胁迫下,大部分品种表现为先少量上升后剧烈下降或直接下降的趋势,严重胁迫T3、中度胁迫T2、轻度胁迫T1 对保护酶活力的影响表现为T3＞T1＞T2,且在各浓度的PEG模拟干旱胁迫下其保护酶的活性均表现为高抗品种‘白花山’＞中抗品种‘旱谷’＞低抗品种‘小红米’。MDA含量随着胁迫程度的加深以及胁迫时间延长不断上升的趋势,且上升的速度表现为低抗品种‘小红米’＞中抗品种‘旱谷’＞高抗品种‘白花山’。可溶性糖的总体趋势表现为高抗品种‘白花山’＞中抗品种‘旱谷’＞低抗品种‘小红米’、T3＞T2＞T1＞T0(CK)。由此可以看出,陆稻在干旱胁迫下通过增加渗透调解物质含量,降低水势来提高其抗旱能力;并通过增强抗氧化酶活性,提高抗氧化能力,来减轻干旱胁迫所带来的伤害。     

马铃薯不同品种抗寒性综合评价

研究不同品种马铃薯幼苗的抗寒特性,为抗寒种质创新及抗寒品种选育提供依据。以10个马铃薯品种为材料,采用人工模拟低温环境的方法,分析了苗期低温胁迫对叶片相对电导率、丙二醛含量(MDA)、超氧化物歧化酶活性(SOD)、过氧化物酶活性(POD),可溶性蛋白含量的影响。结果表明:低温胁迫后,叶片相对电导率、MDA含量、SOD活性和POD活性均高于对照,可溶性蛋白含量低于对照。马铃薯品种间叶片各指标存在极显著差异。以马铃薯叶片各项指标的抗寒系数作为衡量抗寒性的指标,采用主成分分析法、隶属函数法和聚类分析法对马铃薯品种的抗寒性进行综合评价。其强弱排序依次为:‘丽薯6号’‘中薯20号’‘滇薯701’‘冀张薯12号’‘青薯9号’‘合作88’‘中薯18号’‘滇同薯1号’‘师大6号’‘宣薯2号’。本研究将10个马铃薯品种聚为3类:‘丽薯6号’、‘滇薯701’、‘中薯20号’等3个品种抗寒性最强;‘滇同薯1号’、‘冀张薯12号’、‘青薯9号’、‘中薯18号’、‘合作88’等5个品种抗寒性中等;‘宣薯2号’和‘师大6号’这2个品种抗寒性最弱。综合评价结果与低温胁迫后植株霜冻损伤评分结果基本一致。本研究通过对马铃薯抗寒性进行研究,并探讨各抗寒指标之间的关系,建立可靠的马铃薯抗寒性评价方法,为马铃薯抗寒性新品种选育及大规模马铃薯品种的抗寒评价提供一定的理论依据。     

DNA甲基化参与调控马铃薯干旱胁迫响应

非生物胁迫下表观遗传对调控植物基因表达起重要作用,但是有关马铃薯干旱胁迫下的表观遗传研究甚少。本研究以马铃薯品种大西洋、费乌瑞它、C119、C16和青薯9号为试验材料,以MS培养基为对照以及分别添加200 mmol L~(-1)甘露醇、60μmol L~(-1)甲基化抑制剂(5-azadC)和60μmol L~(-1)甲基化抑制剂+200 mmol L~(-1)甘露醇,处理24 d后对试管苗表型性状和生理指标进行综合分析。结果发现,不同品种马铃薯对甘露醇和甲基化抑制剂响应程度趋势类似。在干旱和DNA甲基化抑制剂分别处理下,马铃薯植株干鲜重、株高、叶片数和叶绿素含量均显著减少(P0.05), SOD、POD、CAT活性和Pro、MDA含量均显著增加(P0.05),而分枝数、根长、平均根粗均无明显变化,表明马铃薯不同性状指标在响应干旱胁迫和DNA去甲基化时,受到的调控通路可能不同。进一步比较干旱胁迫和DNA去甲基化共同处理与分别处理下表型性状和生理指标的差异发现,共同处理使马铃薯植株表型性状受到进一步抑制,同时活化了SOD、POD、CAT,并且使Pro、MDA含量增加,表明马铃薯在响应干旱胁迫过程中,部分表型的形成与DNA甲基化调控相关。这将为深入研究马铃薯干旱胁迫响应与表观遗传学之间的调控网络通路提供初步的理论基础。     

内蒙古地区不同品种马铃薯适水种植研究

根据内蒙古地区46个气象站点1965—2014年逐日降水和平均气温资料,利用GIS软件进行空间插值做出了马铃薯发芽期、块茎形成期、块茎膨大期的旬平均温度和降雨量空间分布图,根据国内外对几种主要马铃薯品种耗水规律的研究,选择出内蒙古各地区适宜种植的马铃薯品种。结果表明：在降雨量为400~450 mm的内蒙古东北部部分地区,适宜种植菜用品种‘克新1号’、淀粉加工品种‘陇薯3号’和油炸薯条品种‘布尔班克’;在降雨量为300~400 mm的东部大部分地区,最适宜种植菜用型品种‘费乌瑞它’和‘克新1号’,其次适合油炸品种‘夏波蒂’、‘布尔班克’和‘大西洋’;而在降雨量为200~ 300 mm的中部地区,适宜‘费乌瑞它’、‘夏波蒂’、‘布尔班克’的种植,但不会达到最优产量;而在降雨量偏少的中西部地区,若存在灌溉条件,可通过覆膜等措施种植‘费乌瑞它’、‘夏波蒂’、‘布尔班克’;而在降雨量为100 mm以下的西部地区,由于块茎形成期的温度超过块茎生长的最适温度,该地区并不适宜马铃薯的种植。该研究结果可为内蒙古地区马铃薯种植提供参考意见。     

不同灌溉方式对两个马铃薯品种生理特性和水分利用效率的影响

研究了两个抗旱性不同的马铃薯品种(荷兰15号和克新1号）在不同灌溉方式下的生长、生理特性和水分利用效率。结果表明, 不同灌溉方式对马铃薯生理指标有显著影响。隔沟交替灌溉区的植株株高和叶面积高于常规灌溉区和固定隔沟灌溉区。隔沟交替灌溉提高了干旱胁迫应答抗氧化酶过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）的活性,而反映胁迫受害程度的丙二醛（MDA）浓度均低于常规灌溉和固定隔沟灌溉处理。在隔沟交替灌溉条件下,克新1号的产量比常规灌溉提高了3.84％,水分利用效率比对照提高了35%。荷兰15号的产量与常规灌溉没有显著差异,水分利用效率比对照提高了28%。由此得出,在马铃薯生产中应用隔沟交替灌溉技术具有较大的节水增产潜力,其中克新1号是水分利用效率高、抗旱性强的品种。     

马铃薯冠气温差变化特性与耐旱性的关系

冠气温差能够反映植物在干旱胁迫下的生理适应性。本研究以耐旱型马铃薯品种冀张薯8号和陇薯10号; 干旱敏感型品种大西洋和夏波蒂, 以及从秘鲁国际马铃薯中心引进的10份具有不同耐旱性的种质资源为材料, 在半干旱和半湿润2种环境下对其植株表型性状(株高、叶面积、叶鲜重、植被覆盖指数)、光合生理指标(光合速率、气孔导度、蒸腾速率、叶绿素)以及冠气温差进行测定和耐旱性评价。结果表明, 所测性状指标中, 冠气温差、蒸腾速率和气孔导度对干旱胁迫最敏感; 冠气温差在不同供试马铃薯材料之间及干湿两种环境之间均表现出极显著差异性; 冠气温差的耐旱系数与植株表型性状及光合生理指标的耐旱系数均呈极显著正相关; 利用红外热成像技术监测冠气温差, 是进行马铃薯耐旱性评价的有效手段, 可为马铃薯耐旱育种研究提供理论依据。     

重金属Cd对两个马铃薯品种生长发育的影响

以马铃薯克新1号与费乌瑞它为参试材料,采用盆栽试验,研究不同浓度Cd胁迫对马铃薯两个品种生长发育的影响。结果表明:当Cd处理浓度提高时,植株毒害程度加大,生长明显受到抑制。低浓度(10 mg/kg)Cd胁迫促进费乌瑞它植株的生长,而高浓度重金属Cd(50 mg/kg)胁迫对两个品种的生长均有抑制作用。轻度Cd(10mg/kg)与重度Cd(50 mg/kg)胁迫下,马铃薯单株产量及叶片、地上茎、块茎、根系干质量均显著下降。Cd对植株各器官毒害程度由高到低分别为根系>块茎>叶片>地上茎。克新1号抗Cd能力优于费乌瑞它。     

氮素形态及供应时期对马铃薯生长发育与产量的影响

选用马铃薯克新1号和费乌瑞它2个品种,于2013-2014年在沙培条件下,研究了氮素形态及供应时间对马铃薯植株生长、块茎形成及发育的影响。结果表明,在块茎形成前供应NO₃-N与NH₄-N两种条件下,马铃薯植株高度、叶面积、叶片SPAD值、整株干物质积累量以及块茎重量无显著差异,而块茎形成后供应NH₄-N的马铃薯叶片SPAD值、植株生长速度及块茎产量均显著高于NO₃-N处理;块茎形成前供应NO₃-N的植株结薯数显著高于NH₄-N处理,但是氮素形态对干物质在马铃薯块茎中的分配比例无显著影响。因此,马铃薯的氮素养分管理应根据商品薯和种薯生产的不同目标,在块茎形成前后分别供应适宜形态的氮素。     

不同马铃薯品种块茎中铁的积累规律

为探究铁元素在马铃薯块茎中的吸收积累规律,从而为马铃薯的品质改善提供合理依据,以马铃薯品种‘延薯4号’、‘东农311’、‘克新13号’和‘克新18号’为试验材料,在块茎形成到收获的全生育期内,进行块茎中铁元素吸收积累规律的研究。结果表明：随生育进程期的推进,不同的品种块茎中铁元素浓度表现相似的变化规律,铁浓度最大值出现在第1次取样时,并在整个取样期间表现降低-升高-降低-升高的变化规律,但不同品种升高降低的时期不同;至最后一次取样,块茎铁含量为‘东农311’＞‘克新13号’＞‘延薯4号’＞‘克新18号’,范围为41.8~51.2 mg/kg。4个品种块茎的铁积累量随生育时期的推进整体呈升高的趋势;4个品种块茎的铁积累量和干物质积累量相关性均达显著水平。     

不同抗旱性甘薯品种叶片生理性状差异及抗旱指标筛选

在人工控水条件下,以15个甘薯品种为试验材料,设置正常灌水和干旱胁迫2个土壤水分处理,研究了干旱胁迫条件下不同甘薯品种叶片生理特性的差异。结果表明,干旱胁迫条件下,叶面积系数均不同程度下降,反映了品种抗旱性的差异。通过抗旱系数聚类分析,将15个甘薯品种分为3个抗旱类型,抗旱品种:济薯21、济薯25、济徐23、济薯15、烟薯25;中等抗旱品种:徐薯18、济薯26、北京553、济紫薯2号、济薯18;不抗旱品种:郑薯20、济紫薯3号、济薯22、济紫薯1号、凌紫。叶面积系数与抗旱系数的相关性分析表明,干旱胁迫条件下抗旱性强的甘薯品种可维持较高的叶面积系数;而正常灌水条件下的叶面积系数不能反映甘薯品种抗旱性。干旱胁迫导致功能叶叶绿素含量和相对含水量下降,叶片相对电导率升高。干旱胁迫条件下,功能叶叶绿素含量和相对含水量与甘薯品种的抗旱性呈显著正相关关系,而功能叶相对电导率则与甘薯品种抗旱性呈显著的负相关关系。因此,叶面积系数以及功能叶叶绿素含量、相对含水量和相对电导率等指标可作为甘薯品种抗旱性鉴定的评价指标。     

Screening for Drought Tolerance: Evaluation of Seed Germination and Seedling Growth for Drought Resistance in Legume Plants

Experiments were performed to evaluate seed germination and seedling growth in simulated drought as screening techniques for drought tolerance raring. Several laboratory screening tests were evaluated for ability to estimate drought resistance in 18 cultivars of legume plants (field bean, soybean, field pea, lupine). Drought was simulated by a water solution of mannitol of chemical water potential ψ= -0.3 and -0.6 MPa. Both solutions significantly affected seed germination (final germination and promptness index) and seedling growth parameters (seedling height, dry matter of shoot and root as well as leaf injury by drought and high temperature). The tested cultivars could be grouped as drought resistant and drought susceptible plants. Drought tolerance ratings of legume plants in the laboratory tests were, on the whole, consistent with the ratings based on estimation of direct effects of soil drought on seed yield in field experiments. Measurements of electroconductivity of leaf diffusate to evaluate invisible injury caused by drought or high temperature were found to be an adequate criterion for drought tolerance rating. It is concluded that tolerance to drought stress in growing seedlings can be screened for by using mannitol containing nutrient solution. According to the results collected in this research, varieties differences in seed germination, seedling growth and leaf injury affected by drought or heat temperature were evident, however, not all treatments appeared to be equally useful for screening of legume species cultivars.