紫苏对不同浓度镉胁迫的生理响应

为探讨紫苏的耐镉生理机制, 通过水培试验, 研究了镉离子浓度为0 mg·L^-1(对照)、2.0 mg·L^-1、5.0 mg·L^-1、10.0 mg·L^-1 条件下紫苏的生长、镉富集作用及叶片的保护酶活性。结果表明, 2.0 mg·L^-1、5.0 mg·L^-1、10.0 mg·L^-1 镉胁迫下, 紫苏单株生物量比对照分别减少28.4%、42.4%、66.0%, 不同处理间均存在极显著差异;3 个镉离浓度下紫苏的镉富集量依次为462.4 μg·株^-1、705.0 μg·株^-1、609.7 μg·株^-1, 富集系数依次为91.9、70.0、51.1, 具备镉超积累能力。此外, SOD、POD、CAT 酶活测定结果显示, 随镉离子浓度升高, 紫苏叶片的SOD 活性和MDA 含量显著升高, POD 和CAT 活性显著下降, 破坏了体内保护酶系统的平衡, 抑制紫苏生长。     

不同品种烟草生长和镉及营养元素吸收对镉胁迫响应的差异

通过盆栽试验研究了两个品种烟草Xanthi和贵烟11号生长、镉的吸收和运转及营养元素吸收对镉胁迫的反应.结果表明,Xanthi的生长量在3 mg/kg Cd处理时增加.10 mg/kg Cd处理时降低,贵烟11号根及地上部的生长则随土壤镉浓度的提高而降低,表明Xanthi较贵烟11号对镉有更强的忍耐能力.提高土壤镉水平,烟草根和地上部镉含量增加,镉的转运系数下降,下降幅度为Xanthi＞贵烟11号.两个品种烟草镉的向上转运速率,Xanthi表现为先上升后下降的过程,贵烟11号则持续上升.表明Xanthi根部阻止镉向地上部运输的能力较贵烟11号强.镉对两个品种烟草N,K,Zn,Mn的吸收有促进作用.对Fe,Mg的吸收有抑制作用.对Xanthi的P吸收有促进作用、Ca吸收有抑制作用,对贵烟11号的P含量影响不明显,却提高贵烟11号的Ca含量.     

盐胁迫对紫苏叶片光合特性及离子平衡的影响

以紫苏实生苗为材料,以正常供水为对照,研究不同盐胁迫程度对紫苏叶片光合特性及离子平衡的影响,以期为紫苏规范化栽培提供依据。结果表明,在盐胁迫下,紫苏叶片中丙二醛(MDA)含量、相对电导率均随着NaCl浓度的升高而增加,光合参数(Pn、Gs、Ci、Tr)则均随着盐胁迫程度的加强而下降;光合色素和抗氧化酶活性随着NaCl浓度的增加均呈现出先增加后下降的趋势,光合色素含量则在NaCl浓度为25 mmol L-1时达到最大值,抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性则在Na Cl浓度为40 mmol L-1时达到最大值。紫苏叶片中Na+、K+、Ca2+含量在低盐浓度条件下变化缓慢,在高盐浓度下Na+含量显著增加而K+、Ca2+含量则显著下降。本试验结果说明紫苏能够忍耐一定程度的盐胁迫伤害,对盐有一定的适应性。     

不同品种燕麦对镉胁迫响应的差异性研究

利用实验室水培模拟试验,研究了轻度镉胁迫条件下10个燕麦品种生长及吸收积累镉的差异性。结果表明,经5μmol·L-1的镉处理后,供试燕麦品种的株高、根长、地上部与地下部生物量、叶绿素含量、类胡萝卜素含量均出现不同程度的下降,不同品种间存在明显的差异,有的甚至达到极显著水平;不同品种燕麦对镉的吸收与积累也存在明显差异;燕麦镉的吸收转运与耐性没有直接的联系。按照镉胁迫下燕麦耐镉性和镉含量的冠根比进行聚类分析,可将10个品种分为4类：①镉转运少且耐性强;②转运多但耐性强;③转运多且耐性弱;④转运较少但耐性弱。其中品5号地上部生长抑制率最小,并且镉含量、镉转运量较少,表现出较强的耐镉性,在轻度镉污染土壤上种植品5号有利于降低镉污染对人类健康的风险。     

两花生品种对镉胁迫的生理响应及其差异

根据本实验室前期的水培实验,利用盆栽培养,研究了外加土壤Cd处理浓度为12 mg kg-1时花生植株的生理毒害反应及其品种间差异。以两个不同的花生品种花育22和花育20为实验材料进行对比研究,分别测定三个不同时期花生叶片叶绿素含量和细胞膜透性、根系和叶片丙二醛含量、抗氧化酶体系活力及花生产量。结果表明:在外加土壤Cd处理浓度为12mg kg-1时,叶片叶绿素含量和抗氧化酶体系活力随着处理时间的增加而降低,Cd处理组相对于对照组都有所下降,且花育20下降幅度要远大于花育22,尤其在成熟期,镉处理组中花育20的SOD、POD和CAT活力显著低于对照组;而细胞膜透性和丙二醛含量则是随着处理时间的增加而增加,且Cd处理组相对于对照组都有所增加,花育20增加幅度要大于花育22。产量测定结果显示,花育22下降13.14%,花育20下降26.98%。结合各指标的变化情况分析可知,花生对Cd污染存在着较大的品种间差异;其中过氧化物岐化酶(SOD)、丙二醛(MDA)和叶绿素三个指标变化幅度较大,为初步筛选选育抗Cd花生品种的参考指标和花生Cd污染的诊断指标提供依据。     

不同芥菜品种(系)对镉胁迫的响应

为了解不同芥菜品种对Cd 的响应和富集特征,为芥菜安全生产和Cd 污染土壤修复提供理论依据,通过水培镉胁迫试验,在143 个芥菜品种(系)中筛选出9 种长势较好的芥菜进行土壤盆栽试验,分析不同Cd 浓度(CK、处理1、处理2、处理3 分别为0、5、25、50 mg·kg-1)对芥菜株高、鲜重、叶绿素的影响,总结Cd 在芥菜根和地上部的分布特征。研究发现,(1)品种5 在3 个处理均未存活,其他8 个品种在处理1 均可存活,在处理2 多数品种(品种6、9 除外)可以存活,在处理3 均未存活;与CK 相比,其株高、鲜重在处理1 无显著变化,在处理2 显著下降。8 种芥菜叶绿素对Cd 的响应规律不一致,但多数品种(1、3、7、8、9)叶绿素a 有下降趋势,且处理2 与CK 相比,下降显著。(2)土壤Cd 浓度在5 mg·kg-1 以上时,8 种芥菜均可富集Cd,不能作为低Cd 吸收品种种植;其地上部Cd 富集系数均>1、转运系数均<1,Cd 的主要富集部位在根部,品种3、7、8 在处理2 时地上部Cd 含量(干重)接近100 mg·kg-1,品种2、4 在处理1、处理2 地上部Cd 提取量高于140μg·株-1。(3)8 种芥菜均不属于Cd 超积累植物,但其在土壤中Cd 浓度为5 mg·kg-1 时生物量未受影响,富集系数均>1,具备富集Cd 的能力。可选种品种2、3、4、7、8[即高9、2017442297(血经芥菜)、2017442241、澳洲清甜香油芥菜、香港甜脆竹芥]修复5 mg·kg-1 以下的Cd 污染土壤。     

镉胁迫对耐性不同的水稻幼苗膜脂过氧化和保护酶活性的影响

自20世纪60年代日本“痛痛病”被确认是通过食物链传递而对人体健康造成威胁以来,人们对土壤-植物系统的重金属污染问题十分关注,并进行了大量的研究,其中植物对重金属的耐受性及其机制成为研究的热点之一。一些研究者从不同侧面探讨了植物耐受重金属胁迫的机理,如植物对重金属     

镉胁迫对玉米生理特性的影响

试验研究不同浓度Cd胁迫对玉米生理特性的影响结果表明,玉米耐受性好,Cd胁迫下生长发育正常,0.2mg/L、0.5mg/L和1.0mg/L低浓度Cd处理玉米叶片叶绿素含量和过氧化物酶活性略升高,其最大应激浓度为1.0mg/LCd、毒性浓度为5.0mg/LCd;但随胁迫时间延长或胁迫浓度加大,玉米叶片叶绿素含量连续降低,根系活力降低后回复,而脯氨酸含量明显升高又回落,玉米表现出对低浓度Cd有一定抵抗能力,且Cd对玉米的毒害受时间和浓度双重因子的制约。玉米植株体内游离脯氨酸变化明显,因此脯氨酸可作为某些植物对重金属离子的同期抗逆性指标。     

镉铜胁迫下紫苏的生长响应和富集特征研究

通过盆栽试验,分析了紫苏（Perilla frutescens（L.）Britt.）在Cd、Cu胁迫下生长响应及其对Cd、Cu的耐性、吸收和累积特征。结果表明,在Cd处理浓度≤60 mg.kg^-1和Cu处理浓度为≤600 mg.kg^-1时,紫苏株高和根长均随处理浓度提高而增加,此后则随处理浓度增加胁迫作用渐趋明显。植株地上部和根部Cd的最高含量分别是331.51和991.14 mg.kg^-1,Cu的最高含量分别为228.65和2 030.63 mg.kg^-1。植株地上部Cd和Cu的最大富集量分别为66.70和36.52μg.plant^-1。植株Cd、Cu富集系数分别为2.59-15.42和0.14-1.24,迁移系数分别为0.35-1.44和0.07-0.56。因此,该植物可用于Cd、Cu污染土壤的修复。     

两种基因型龙葵对镉胁迫的生理响应及镉吸收差异

采用盆栽试验,通过研究不同浓度镉（0、5、25、50、100μg·g-1）胁迫下红果龙葵和少花龙葵幼苗根、茎和叶的生物量变化、镉吸收量、镉转移率、镉富集系数和叶片抗氧化酶（SOD、POD）活性、叶片可溶性蛋白和游离脯氨酸含量等指标的变化,比较2种基因型龙葵富集镉的差异。结果表明,2种基因型龙葵富集重金属镉存在明显差异。与对照相比,在Cd胁迫浓度≥25μg·g-1时,2种龙葵的生物量显著下降（P〈0.05）,而少花龙葵的下降趋势较红果龙葵小;随着Cd胁迫浓度的增加,2种龙葵根、茎和叶的Cd吸收量显著上升（P〈0.05）,且根部Cd含量高于茎和叶,而少花龙葵的根、茎和叶中的Cd含量均高于红果龙葵,2种龙葵的镉转移率和富集系数除5μg·g-1Cd胁迫外,均小于1,且少花龙葵对镉转移率和镉富集系数均大于红果龙葵。2种龙葵叶片可溶性蛋白、游离脯氨酸含量以及抗氧化酶（SOD、POD）活性均表现为先上升后下降,均表现为少花龙葵上升幅度大而下降幅度较小。综合各项指标表明,2种龙葵均不是Cd的超积累植物,少花龙葵的耐Cd胁迫能力较红果龙葵强。     

尿素增强烯草酮胁迫下紫苏幼苗耐性的研究

为探讨烯草酮与尿素处理对紫苏生长的影响,阐明尿素对紫苏在烯草酮胁迫下耐性的调节效应。采用随机区组试验设计,在紫苏六叶期喷施不同浓度的尿素（0、1、2、4和 8 g/L）和24%烯草酮乳油（0、0.67、1.33、2.66和 3.99 mL/L）,分析其对紫苏生长、光合特性、抗逆性指标、杂草防效和产量的影响。结果表明,烯草酮抑制紫苏幼苗生长,降低光合特性,使丙二醛积累增加,超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性随其浓度的增加呈先上升后下降趋势;而1～4 g/L浓度的尿素处理则促进生长,并提高了光合特性;8 g/L的尿素处理效果相反。1～4 g/L的尿素和不同浓度的烯草酮先后处理,比单施烯草酮处理的效果好,A组（先喷施尿素后喷施烯草酮）的C1N3（4 g/L尿素,0.67 ml/L烯草酮）处理可使现蕾期产量和子粒产量比单独施用烯草酮增产13.94 %和10.54 %,株防效提高11%。表明在紫苏六叶期先喷施4 g/L的尿素再喷施0.67 mL/L 的烯草酮,能显著提高紫苏幼苗在烯草酮胁迫下的耐性,提高幼苗净光合速率,促进植株生长,这些效应与其提高抗氧化酶活性有关;该施药模式具有提高防效,安全高产等特点,有较高的推广价值。     

尿素与除草剂甲基二磺隆复合处理对紫苏生理特性和产量的影响

为探讨尿素与甲基二磺隆对紫苏光合特性指标和籽粒产量的影响,本试验研究了适宜紫苏生长的最佳除草、施肥条件,对六叶期紫苏幼苗先后喷施尿素(0、1、2、4、8 g·L-1)和甲基二磺隆(0、0.175、0.35、0.7、1.4 mL·L-1)处理.结果表明,甲基二磺隆显著降低紫苏叶片的叶绿素含量指数,净光合速率和气孔导度也均不同程度降低,胞间CO2浓度升高,说明甲基二磺隆降低了紫苏的光合作用;叶绿素荧光分析显示,除草剂甲基二磺隆显著降低了光化学荧光淬灭系数、PSⅡ最大光化学效率、PSⅡ潜在活性及PSⅡ实际光化学效率,而非光化学淬灭系数则呈上升趋势.表明紫苏在甲基二磺隆处理下发生了光抑制,同时叶绿体的PSⅡ正常功能受阻;8 g·L-1的尿素处理效果相同;而1 ～4g·L-1浓度的尿素处理则效果相反.1 ～4 g·L-1的尿素和不同浓度的甲基二磺隆先后处理,比单用甲基二磺隆处理效果好,先施4 g·L-1的尿素,后施0.7 mL·L-1甲基二磺隆为最佳处理方案,能显著提高紫苏的光合速率,并使其光系统Ⅱ维持较高的光化学效率.该施药模式可为紫苏田平衡除草施肥和安全高产提供理论基础.     

Evaluation of genetic diversity and relationships within an on-farm collection of Perilla frutescens (L.) Britt. using microsatellite markers

The present study demonstrates utilization of 11 microsatellite markers to explore genetic diversity held in Perilla frutescens (L.) Britt. landrace accessions growing on farms in different parts of Korea and Japan and to assess their genetic relationships. All microsatellite loci were polymorphic and produced a total of 96 alleles ranging from 4 to 20, with an average of 8.7 alleles per locus. Of the 96 alleles found, a total of 15 unique landrace-specific alleles were observed at 9 different loci. The locus GBPFM203 provided the highest number of alleles (20), of which five were unique and each specific to a particular landrace accession. The occurrence of unique, accession-specific alleles presented molecular evidence for the generation of new alleles within on-farm collection of Perilla. The mean values of observed (H _O) and expected heterozygosity (H _E) were 0.39 and 0.68, respectively, indicating a considerable amount of polymorphism within this collection. A genetic distance-based phylogeny grouped the two Perilla varieties, var. frutescens and var. crispa (Thunb.) Decne into two distinct groups. Accessions belonging to var. frutescens could also be divided into two subgroups at a close genetic distance (GD = 0.432). The overall clustering pattern did not strictly follow the grouping of accessions according to their geographic origins. These observations are indicative of extensive germplasm exchange among farms from different geographical regions. The genetic similarity observed among the Perilla landraces may be useful for future Perilla crop variety identification, conservation, and improvement programs.     

与达乌里胡枝子混播下白羊草光合对干旱及短期补水的响应

为揭示黄土丘陵区优良乡土草种白羊草[Bothriochloa ischaemum(L.)Keng]和达乌里胡枝子[Lespedeza davurica(Laxm.)Schindl.]混播时的光合生理特征及其与土壤水分的关系,采用盆栽控制试验,按照生态替代法设置了白羊草(B)和达乌里胡枝子(D)6种混播比例组合(2︰10、4︰8、6︰6、8︰4、10︰2、12︰0),标记为B2D10、B4D8、B6D6、B8D4、B10D2、B12D0;设置高水(80%土壤田间持水量,HW)、中水(60%土壤田间持水量,MW)和低水(40%土壤田间持水量,LW)3种水分供应条件,并在白羊草拔节期进行短期补水处理:即分别从中水提到高水(MHW)、低水提到高水(LHW)和低水提高到中水(LMW)。连续测定和比较了不同处理下白羊草光合生理特征——净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和水分利用效率(WUE)的动态变化。结果表明:1)在恒定水分供应条件下,各混播比例中白羊草叶片光合生理参数在HW处理下显著最高,LW处理下显著最低,说明水分是限制其叶片光合作用的主要因子;2)短期补水后,白羊草叶片光合生理参数均是在LHW下增加幅度最大,LMW下增加幅度最小;各混播比例中白羊草光合生理参数在MHW下恢复到稳定水平时间最快,说明较高的补水幅度和土壤前期含水量有利于补水后叶片光合作用提高;3)在B10D2和B8D4混播比例下,白羊草不仅具有较高的Pn、较低的Tr和较高的WUE,且短期补水后Pn和WUE增加幅度较大,Tr增幅较小,说明这两种混播比例有利于改善其光合作用。综合表明,经历短期干旱胁迫后补水,白羊草光合生理活性出现恢复现象,恢复速度和程度与混播比例和补水前土壤水分水平相关。     

铜绿假单胞菌对镉胁迫水稻苗期生长与镉积累的影响

稻米重金属污染是人们广泛关注的严重问题,微生物钝化是阻遏环境重金属进入生物循环的有效途径之一。为了解铜绿假单胞菌对苗期水稻镉污染的缓解效应,本文以无镉处理为对照,通过添加20μmol×L~(-1)镉的水培试验,研究了铜绿假单胞菌、载体A(硅藻土,粒径1~3 mm)、载体B(硅藻土,粒径3~6 mm)、载体C(活性炭,比表面积1 000 m~2×g-1)以及铜绿假单胞菌与载体制备的菌剂A、菌剂B和菌剂C对水稻生长、镉含量及镉积累量的影响。结果表明,20μmol×L~(-1)镉处理显著抑制了水稻根长、株高的生长和干物质积累,添加菌液及菌剂A、B、C后,水稻生长状况得到显著改善,总生物量比镉处理(0.523 g×株~(-1))提高38.5%~67.3%,以菌剂B处理的水稻生物量最高。水稻根、茎鞘、叶以及地上部镉含量显著降低,其中添加菌剂A、菌剂B、菌剂C及活性炭处理的水稻地上部镉含量分别比镉处理(101.3 mg×g~(-1))下降45.9%、47.9%、59.9%和59.9%,迁移系数降低16.7%、25.0%、33.3%和33.3%,富集系数减少48.1%、48.8%、58.8%和60.9%。添加活性炭、菌剂A和菌剂C处理的水稻单株镉积累量降低18.2%、9.5%和24.3%,添加菌剂B以及依次含有56.4 mL、45.3 mL、28.4 mL菌悬液的菌液A、菌液B和菌液C处理,其镉积累量依次增加15.0%、30.4%、14.9%、16.9%,说明菌株通过提高作物生物量增加了镉积累。综上,铜绿假单胞菌可显著促进镉胁迫水稻的生长,降低水稻的镉含量,抑制镉的迁移,降低水稻镉的有效性;菌剂A、B、C表现出良好的镉钝化能力,表明铜绿假单胞菌可为环境镉污染的生物修复提供新菌株。     

铅胁迫下小花南芥与玉米间作对根系分泌物 有机酸的影响

为了揭示Pb胁迫对间作和单作的超累积植物和作物根系分泌低分子有机酸的影响,研究设置400 mg·L?1Pb胁迫,采用水培曝气法试验,以玉米和小花南芥单作为对照处理,研究Pb胁迫下玉米和小花南芥间作对植物根系形态、根系分泌有机酸及Pb吸收的影响。结果表明:与单作相比,间作小花南芥情况下,玉米根系分泌物检测到乳酸;玉米分根条数、根表面积和根密度与单作相比分别增加60%、15%和42%,地下部和地上部干重生物量分别增加108%和75%,玉米地下部Pb含量下降44%;与单作相比,间作玉米条件下,小花南芥根系分泌物检测到乙酸和乳酸,小花南芥根系分泌物量与单作相比增加103%~1 700%,小花南芥地下部和地上部Pb累积量分别比单作增加49%和75%,转运系数增加22%。相关分析结果表明,单作小花南芥只有地上部Pb累积量与草酸显著相关,而间作小花南芥地下部和地上部Pb累积量与草酸、柠檬酸和苹果酸显著相关。研究表明超富集植物小花南芥与玉米间作体系,根系分泌的有机酸改变了Pb在小花南芥和玉米体内的累积特征,促进超累积植物小花南芥累积Pb,减少农作物玉米植株体内Pb含量。Pb胁迫下超累积植物小花南芥与玉米间作是一种可行的修复模式。     

小白菜镉耐性形成的生理生化机理研究

以50μmol/L Cd胁迫培养13个品种的小白菜,通过形态指标和生理生化指标的测定,探讨其Cd耐性形成的生理生化应答机制。结果表明:Cd胁迫下,供试材料生长和生理生化代谢均不同程度受到抑制,但与其茎叶Cd累积量无直接关系,且不同品种小白菜对Cd耐性不同。对供试材料Cd耐性指数(Tolerance index,TI)分析表明,基于植株干物质累积的耐性指数(TI-P)与基于茎叶生长的耐性指数(TI-S)极显著相关(R2=0.686),而前者与基于根系生长的耐性指数(TI-R)的显著相关(R2=0.349)。可见,以基于茎叶生长的耐性指数比基于根系生长的更能反映小白菜的Cd耐性。Cd胁迫条件下,供试材料体内脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)含量以及抗坏血酸过氧化物酶(AsA-POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性都有不同程度的提高。Cd胁迫下,各品种叶片脯氨酸增量、SOD活性增量均与供试小白菜Cd耐性正相关,二者可作为供试材料Cd耐性的生化指标。     

盐胁迫对枸杞叶片糖代谢及相关酶活性的影响研究

试验研究盐胁迫对枸杞叶片糖代谢及相关酶活性的影响结果表明,随NaCl浓度升高和处理时间的延长,枸杞叶片多糖和可溶性糖含量显著增加(P<0.05),蔗糖含量呈上升趋势,而淀粉含量显著下降(P<0.05),还原糖含量呈下降趋势。随NaCl浓度的增加,枸杞叶片中中性转化酶活性显著降低(P<0.05);3g/kg、6g/kg NaCl处理对酸性转化酶活性影响较小,3g/kg NaCl处理降低蔗糖合成酶而对蔗糖磷酸合成酶活性基本无影响;6g/kg NaCl处理蔗糖合成酶活性随时间先降后升,而对蔗糖磷酸合成酶活性影响较小;但9g/kg NaCl处理显著降低酸性转化酶、蔗糖磷酸合成酶活性(P<0.05)。     

干旱胁迫及复水对耐旱枸杞水力学特性的影响

耐旱枸杞是西北干旱地区重要的经济作物,为进一步明确枸杞水分运输特性,提高农业生产潜力,在甘肃省古浪县农业示范基地(37.09°N,102.79°E)以2年生‘宁杞1号’、‘宁杞5号’和‘蒙杞1号’3个枸杞品种苗木为试验材料,设计3个处理[N:正常水分;M:中度干旱;S:重度干旱],研究干旱胁迫对光合速率、气孔导度、冠层和根系导水率的影响,以及干旱胁迫后复水对枝条导水率的影响。结果表明:随着干旱程度增加,枸杞冠层、枝条和根系导水率均下降,‘宁杞5号’在干旱胁迫后植株导水率的减小和根系导水阻力在整个植株中所占比例的增大最显著;通过拟合木质部脆弱性曲线发现,‘宁杞1号’导水率损失50%时木质部水势显著高于‘宁杞5号’和‘蒙杞1号’。枸杞叶片净光合速率和气孔导度与植株叶片导水速率具有显著相关性。干旱胁迫复水后植物生长主要取决于根系恢复吸水的能力,干旱胁迫复水4 d后苗木导水率呈现不同程度的恢复,‘蒙杞1号’导水率恢复速度最快,并出现显著补偿效应,恢复速度最慢的为‘宁杞5号’。综合分析表明,枸杞耐旱特性与导水能力有关,根系导水对干旱胁迫的敏感性可以反映植株持续抗旱能力,干旱胁迫复水后根系导水率恢复能力和补偿效应对植株在逆境条件下土壤水分利用具有显著影响,调控根系导水率对于提高土壤水分利用率具有重要意义。