干旱缺钾对油菜内源激素、光合作用和叶绿素荧光特性的影响

为了解钾肥对抗旱的生理影响,以抗旱性不同的两个油菜品种川油36（敏感）和油研57（耐旱）为材料,采用水培试验,调查干旱缺钾对油菜内源激素、光合作用和叶绿素荧光特性的影响。设置缺钾（0.01 mmol/L K₂SO₄）和正常钾肥（1.0 mmol/L K₂SO₄）两个梯度,加入7%的PEG6000模拟干旱,分别记为LK和NK处理。结果发现,干旱胁迫严重抑制油菜生长,不同钾肥水平对油菜生长和激素水平影响显著,与NK处理相比,LK处理下油菜生物量和叶片吲哚乙酸（IAA）、细胞分裂素（CTK）和油菜素内酯（BR）含量显著降低,而脱落酸（ABA）含量显著增加。干旱胁迫下钾肥水平对油菜光合作用影响显著,与NK相比,LK处理下油菜净光合速率、气孔导度、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶（RuBP羧化酶）活性、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）活性均显著降低。干旱胁迫下光系统I（PSI）P700最大变化（Pm）和光下P700最大变化（Pm'）显著降低,LK处理下Pm'显著低于NK处理,而PSI受体侧限制非光化学量子产量[Y(NA)]显著高于NK处理。干旱胁迫导致光系统II（PSII）最大光化学量子产量（Fv/Fm）显著降低,与NK处理相比,LK处理下Fv/Fm和PSII调节性能量耗散[Y(NPQ)]显著降低,然而非调节性能量耗散[Y(NO)]显著增加。LK处理下抗旱品种油研57叶片IAA含量、CTK含量、叶绿素含量、净光合速率和Fv/Fm显著高于川油36,表现出更高的生物量。综上,干旱缺钾会诱导ABA积累,抑制生长促进类激素IAA、CTK和BR的合成,抑制油菜生长。干旱缺钾条件下,RuBP羧化酶和PEPC酶活性显著降低,同时PSI受体侧过度还原,PSII调节性能量耗散减弱,非调节性能量耗散量子产量增加,造成PSI和PSII活性下降,导致油菜光合作用降低并限制油菜生长。     

不同耐旱型大豆生理特性对不同降雨条件的响应

为明确不同耐旱基因型大豆生理性状对不同降雨气候条件的响应,田间条件下,以耐旱型品种辽豆14和干旱敏感型品种辽豆21为研究对象,探讨半干旱地区阜新和湿润半湿润地区沈阳对两品种生理特性及产量的影响。分别比较大豆植株V4、R2、R4和R6时期的叶绿素含量、株高、植株各部位鲜重、干重。结果表明:一般而言,在湿润半湿润地区沈阳种植的大豆植株的叶绿素含量高于半干旱地区阜新。一般情况下,植株根、茎、叶、叶柄和豆荚的含水量均表现为,同一时期,同一品种,沈阳的值高于阜新,但部分取样时期处理间未达显著差异水平;品种对根含水量的影响则因取样时期和地点的不同而表现出差异;大豆植株茎、叶、叶柄、豆荚的含水量均表现为,同一时期,同一地点,耐旱品种辽豆14的值高于干旱敏感型品种辽豆21,但多数情况下处理间未达到显著差异水平。植株各部位器官生物量的变化表现为,除R4期植株的根生物量和茎生物量、R6期的豆荚生物量表现为,同一品种辽豆14阜新种植高于沈阳种植,且差异不显著外;其它各时期各器官的生物量均表现为,同一品种辽豆14或者辽豆21,沈阳种植均高于阜新种植。成熟期大豆植株的器官分配比例表现为:子粒荚皮根、茎。子粒的分配比例为,辽豆14辽豆21;而荚皮、根、茎的分配比例则为,辽豆21辽豆14。大豆单株荚数与产量变化相一致。干旱胁迫降低了单株荚数、每荚粒数、单株产量和小区产量却提高了百粒重。辽豆14的单株荚数、每荚粒数、单株产量和小区产量均高于辽豆21,但百粒重却低于辽豆21。本研究结果明确了耐旱型大豆应答干旱胁迫的生理优势,丰富了辽宁省大豆抗逆栽培的理论知识。     

不同时期水分胁迫对御旱基因型大豆光合特性的影响

盆栽条件下,以御旱型辽豆14和干旱敏感型辽豆21为研究对象,设置干旱、轻度干旱和适宜水分三个处理,探讨不同生长时期控水条件下,御旱型大豆植株光合特性和叶绿素荧光特性变化的特征和规律,以期揭示御旱基因型大豆抗旱的光合调控机理。结果表明：各个时期控水,土壤水分都显著影响大豆植株的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）;干旱限制了植株的Pn、Tr、Gs、胞间CO₂浓度（Ci）,辽豆21的蒸腾速率平均值高于辽豆14。随着土壤含水量的增加,植株Ci浓度逐步提高。土壤干旱条件下的初始荧光（F₀ ）值最大,结荚期（R3-R5）控水时F₀ 值最低。干旱胁迫降低了植株的最大光化学效率（Fv/Fm）、电子传递效率（ETR）和实际光化学效率（Φ_PSⅡ ）。同一时期控水,御旱基因型辽豆14的最大荧光产量（Fm）和Fv/Fm高于辽豆21的值。干旱胁迫下,御旱基因型辽豆14能够维持较低的蒸腾速率,较高的Fm和Fv/Fm值,这可能是御旱型辽豆14抗旱的重要原因。     

超高产大豆砧木对不同年代育成品种农艺性状的影响

以超高产大豆品种为砧木嫁接不同年代育成品种,旨在明确超高产品种砧木对农艺性状的影响,从而揭示根系改良在大豆育种中的重要作用。以来自相同的祖先亲本(Williams和Amsoy)且地理纬度相同的美国俄亥俄州和中国辽宁省不同年代育成的代表性大豆品种为接穗,分别与超高产大豆品种辽豆14和中黄35进行嫁接,成熟期测定植株农艺性状。结果表明:嫁接处理对大豆品种的农艺性状存在显著影响。自身嫁接的植株与不嫁接植株相比,其农艺性状没有显著变化。与品种自身作砧木的植株相比,嫁接到超高产品种辽豆14或中黄35砧木上时,不同年代育成品种的株高、主茎节数、分枝数等性状没有显著变化,但单株荚数、百粒重、粒茎比和单株粒重会显著提高。其中,与品种自身作砧木的植株相比,嫁接到超高产品种砧木上,共同亲本、俄亥俄中期、辽宁中期、俄亥俄当代、辽宁当代的大豆品种单株产量分别提高了4.5%、6.9%、9.4%、15.7%、19.9%。由此说明,根系改良会带来大豆品种产量的大幅度提高。     

低氮对不同茶树品种叶绿素荧光特性的影响

叶绿素荧光参数经常用来评价植物抗逆胁迫强弱,反应植物胁迫的生理状态等。为灵敏检测和判断茶树品种低氮胁迫的差异,科学指导施肥,本研究以前期筛选的相对氮高效茶树品种黄旦与相对氮敏感茶树品种本山为试验材料,检测不同供氮处理下叶绿素荧光参数及生物量的变化,结果发现低氮条件下茶树叶片氮含量显著偏低,但该条件下黄旦品种叶片氮含量明显高于本山品种;低氮条件下茶树叶片最小荧光F_o、调节性能量耗散的量子产额Y(NPQ)、非光化学淬灭系数(NPQ)、非调节性能量耗散的量子产额Y(NO)等显著增加,黄旦品种在低氮条件下F_o、Y(NPQ)、Y(NO)及NPQ参数都要小于本山品种;而参数最大荧光(F_m)、光系统Ⅱ最大光合效率(F_v/F_m)、光化学淬灭系数(qP与qL)、实际光合效率Y(Ⅱ)显著下降,其中本山品种低氮下明显小于黄旦。总之,氮高效茶树品种黄旦能减缓低氮胁迫对植株造成的损害,并维持相对较高的光合效率,保证了低氮条件下有较高的产量。     

干旱胁迫对苎麻叶绿素荧光特性的影响

以杂交苎麻品种川苎11号为材料,采用盆栽控水试验,设置正常供水（对照）、轻度干旱、中度干旱和重度干旱,研究了苎麻旺长期干旱胁迫持续18天对苎麻叶绿素荧光特性的影响。结果表明,干旱胁迫条件下苎麻光系统II （ PSII）最大光化学量子效率（ Fv/Fm）、 PSII有效光化学量子效率（ F’ v/F’ m）、 PSII光化学量子产量（φPSI ）、电子传递速率（ ETR）、光化学猝灭系数（ qP）降低,非光化学猝灭系数（ NPQ）提高;干旱条件下苎麻叶绿素荧光特性的变化与干旱胁迫程度密切相关,轻度干旱胁迫对苎麻叶绿素荧光特性影响小,中度、重度胁迫显著影响苎麻叶绿素荧光特性;苎麻能忍耐一定程度的水分胁迫,在苎麻生产中,旱情达到中度干旱时应及时采取抗旱措施,确保苎麻正常生长和发育。     

超高产大豆辽豆14的氮素积累与利用

以超高产大豆辽豆14与普通大豆辽豆11为试材,研究了不同肥密处理对其氮素积累与利用的影响.结果表明:超高产大豆辽豆14整个生育期叶面积含氮量较高.结荚～鼓粒期叶片氮利用效率和光合氮利用效率均高于辽豆11.辽豆14氮素积累总量以300 kg·hm-2施肥处理,22.5×104株·hm-2种植密度的肥密组合最高.氮素积累总量肥力、密度和品种间具有明显的交互作用.氮素收获指数肥力与密度处理间差异极显著,肥力与品种、密度与品种以及肥力、密度和品种间均具有明显的交互作用.和辽豆11相比,不同肥密处理超高产大豆辽豆14的平均氮素利用效率高于辽豆11.     

不同肥力和密度处理对超高产大豆品种的光合特性和产量的影响

以超高产大豆辽豆14号与普通产量大豆辽豆11号为试材,研究了不同施肥水平和种植密度处理对其光合特性和产量的影响。结果表明,不同施肥水平下,辽豆14号叶片的光合速率从盛荚期以后均高于辽豆11号;不同种植密度水平下,辽豆14号叶片的光合速率从始粒期以后均高于辽豆11号。辽豆14号在始粒期的光合速率日变化未出现“午休”现象,而且整个鼓粒期保持了较高的叶面积指数。成熟时收获指数高,植株抗倒伏能力强是超高产品种的明显特征。     

不同栽培环境对耐冬山茶生长及荧光参数的影响

8 个月和 12 个月苗龄的耐冬山茶（Camellia japonica L.）为研究材料，研究 8 种不同栽培环境对耐冬山茶生长和叶绿素荧光参数的影响。结果表明：耐冬山茶小苗在简易塑料大棚（二层遮阴网）的环境下生长最好，而大苗在平顶荫棚的环境下营养生长最好，说明耐冬山茶大苗和小苗对最佳生长环境要求不同。耐冬山茶的主要叶绿素荧光参数中，耐冬山茶在简易塑料大棚（二层遮阴网）环境中的最大荧光（Fm）、PSII 实际光量子效率[Y(II)]、表观电子传递速率（ETR）及非光化学淬灭系数（NPQ）最大，PSII 非调节性能量耗散[Y(NO)]最小。说明遮阴处理有利于耐冬山茶的生长，简易塑料大棚（二层遮阴网）环境下耐冬山茶的叶绿素荧光效应最好，叶片吸收和传递光能的能力较强，植物光能利用效率和转化效率较高。     

甘蔗苗期不同叶位叶绿素荧光特性研究

为明确不同叶位和叶片不同部位叶绿素荧光特性的分布规律及其随生长时间的变化规律,进而实现甘蔗光合潜力的快速评价,本研究通过桶栽试验对3个甘蔗主栽品种（ROC22、ROC16、桂柳05-136）不同叶位和叶片不同部位的叶绿素荧光特性进行比较分析,并研究叶绿素荧光参数对生长时间的响应。结果表明：光系统II（PSII）量子效率（ΦII）随着倒数叶位的增加而下降,在叶片不同部位之间表现为叶中部>叶尖端>叶基部,相同叶位不同品种间ΦII的差异不显著;可调节性能量耗散（ΦNPQ）则随着倒数叶位的增加而上升;非调节性能量耗散（ΦNO）在不同叶位（除倒四叶）及品种间并无显著差异。随着生长时间的推进,上部叶位具有较高的ΦII和较低的ΦNPQ;中部叶位的ΦII和光化学猝灭（qL）变化很小;下部叶位在叶片生长的前两周,能量分配在ΦII和ΦNPQ之间进行,ΦNO基本保持不变;而超过3周后,3个供试品种的ΦII、qL和最大光能利用效率（Fv/Fm）均有不同程度的下降,降幅为ΦII>qL>Fv/Fm,同时伴随着ΦNO的增加。上述结果表明光能利用效率以上部叶位最高,中部叶位稳定,而下部叶位最低且差异较为显著。而不同叶位相对电子传递速率（rETR）对生长时间的响应研究表明,在苗期上部第一片全展叶的中部叶位光能转化能力最强,可选择该叶片的中部叶位进行叶绿素荧光特性横向比较。本研究初步明确了不同叶位光能的利用效率及其随生长时间的变化趋势,为如何选择合适的叶位进行叶绿素荧光检测,进而开展甘蔗冠层光合潜力的快速评价奠定基础。     

不同降雨条件对不同耐旱型大豆根系的影响

为了明确耐旱型大豆根构型的特异性,田间条件下,以不同耐旱型大豆为研究对象,探讨不同降雨条件对大豆根系特性的影响。结果表明:干旱胁迫降低了各时期大豆植株的根和地上部生物量;同一地点,R2和R4期取样,辽豆14的根和地上部生物量高于辽豆21。随着生育进程的推进,根冠比值逐渐增大;一般而言,V4~R4期,干旱胁迫提高了植株的根冠比。苗期干旱胁迫显著提高了大豆根长,但结荚期和鼓粒期干旱胁迫均降低了大豆根长、根表面积。大豆根长占比以细根为主,平均根直径≤2.5 mm的根长比例均在90%以上。根表面积占比也主要以细根为主,但大豆根体积分配比例较高的却主要是根系直径2.5 mm的粗根。研究结果进一步丰富了耐旱基因型大豆根器官应答干旱胁迫的理论知识,对大豆抗旱生产栽培具有重要的理论价值和实践意义。     

3种类型油菜对干旱胁迫的生理响应

为了解芸薹属亚种间抗旱差异，选育抗旱材料，以3种类型油菜（甘蓝型油菜Q2、芥菜型油菜新油9号、白 菜型油菜L14）为实验材料，采用盆栽控水法，测定干旱胁迫下油菜叶片光合参数、叶绿素荧光参数、水分等生理生 化指标，研究3种类型油菜对干旱胁迫的生理响应和抗旱机制。结果表明：随着干旱胁迫的加重，三个不同油菜品 种抗旱指标存在差异，其叶片的总生物量、离体叶片失水速率（RWL）、叶片相对含水量(RWC)，叶绿素荧光参数及气 体交换参数呈降低趋势，其中新油9号的光合系统受到的影响最小，Q2的光合系统受损最严重；根冠比、丙二醛 （MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）呈升高趋势，其中L14的SOD、POD活性在所有植物中升幅最 大，干旱下分别为胁迫前的2.92、4.14倍。此外，3种类型油菜各有机溶质的积累量存在较大的差异，Q2和新油9号 积累最多的是脯氨酸（Pro），分别增至原来的12.37、6.60倍，L14则积累较多的可溶性蛋白（SP），增至原来的6.55倍。 隶属函数法分析得出抗旱性强弱顺序为：芥菜型油菜新油9号>白菜型油菜L14>甘蓝型油菜Q2。综上表明：油菜可 以通过生长调节、光合抑制调节、活性氧代谢调节和渗透调节4种途径共同作用来响应干旱胁迫。     

水稻热耗散对逆境的响应

非光化学猝灭(NPQ)常用于评估以热能途径耗散的光能(热耗散),热耗散在维持光能转化平衡中起着重要作用,是水稻叶片重要的光防御机制。大量研究表明,热耗散的诱导受跨类囊体膜ΔpH、叶黄素循环和PsbS蛋白等的调控;NPQ与光保护效应不呈线性关系,只有在某些特定条件下,NPQ才可作为光保护效应的有效指标;在高温、低温、缺氮、干旱、盐胁迫等逆境下水稻NPQ显著增加,热耗散可能与水稻抗逆性密切相关。本文从热耗散的诱导和调控机制、NPQ与光保护效应以及水稻NPQ对环境因子(温度、氮营养、水分、盐)的响应等4个方面综述了水稻叶片热耗散的研究进展,并对水稻NPQ与抗逆性关系的研究作了展望。     

油菜杂交种宁杂21号及其双亲苗期在盐胁迫条件下差异表达基因分析

为了解甘蓝型油菜杂种优势在盐胁迫中的表现,遏制减产,以油菜强优势杂交种宁杂21号及其亲本为材 料,通过转录组测序,筛选鉴定得到1078个芽苗期差异表达基因（DEG）与耐盐杂种优势密切相关,并能被已有盐胁 迫相关QTL注释,部分基因的表达能被荧光定量PCR验证,说明所得DEG具有可靠性,有潜在的油菜耐盐育种价 值。杂交组合中耐盐杂种优势相关DEG表达模式与母本更为类似,大部分表现为正调控,功能倾向于生物合成的 同化作用,而表达模式类似父本的DEG其功能倾向于氧化还原等调节作用。本研究还对耐盐性杂种优势特异的 SNP位点进行了预测和注释,以期为杂交油菜耐盐分子标记的开发以及耐盐育种提供理论依据。     

Effect of defoliation and drought stress on yield components and chlorophyll content of wheat

In order to examine the effects of source restriction and drought stress on yield components, flag leaf chlorophyll content and Relative Water Content (RWC) of wheat cultivars, a greenhouse experiment was carried out at Shiraz University, Shiraz, Iran, during 2009-2010. The wheat cultivars including Shiraz, Bahar, Pishtaz, Sistan and Yavaros were sown in 5 kg plastic pots. The source manipulation treatments including control (C), defoliation of all leaves (D1), defoliation of all leaves except the flag leaf (D2) and defoliation of all leaves except the flag leaf and penultimate leaf (D3), were imposed at anthesis. Results showed that source restriction decreased number of grain per spike significantly in Shiraz cultivar under drought stress condition. Maximum 100-grain weight was observed in C treatment of Yavaros and Shiraz under well-watered condition. Among the defoliation treatments under drought stress condition, D2 in Pishtaz and D1 in Shiraz had the highest (3.66 g) and lowest (2.71 g) 100 grain weight, respectively. In all cultivars drought stress decreased main shoot yield significantly but in Pishtaz and Sistan decreasing rate was less than the other cultivars. RWC in Shiraz decreased sharply from 92.1% in well-watered to 66.7% (27.5% reduction) under drought stress at 10 DAA. After anthesis, Pishtaz and Sistan maintained higher content of flag leaf chlorophyll (from 49.4 to 56.8 SPAD unit) under drought stress condition. Generally, selection and culture of cultivars that had small responses to defoliation might be a useful strategy in yield improvement of wheat in areas where the water availability is low.     

基于主成分分析的玉米萌发期抗旱性综合评定

试验在人工气候室内利用称重法精确控制75%和35%土壤相对含水量(RWC),通过分析播种后7 d不同玉米品种的发芽率、根系生长、干物质转化等对干旱胁迫的响应差异,对10个玉米品种进行萌发期抗旱性综合评定。结果表明,干旱胁迫降低了玉米的发芽势、发芽率、发芽指数、种子萌发抗旱指数、地上部与地下根物质积累和贮藏物质转运率,增大了根冠比。利用主成分分析与热图分析得出,玉米萌发期抗旱鉴定的四级指标分别为干物质积累量、发芽指数和种子萌发抗旱指数;根长、根冠比和根干重等;根体积和贮藏物质转运率;发芽势。将指标按照对抗旱性影响的差异分为4类,发芽率、发芽指数、种子萌发抗旱指数;根体积、贮藏物质转运率;根冠比;根长和芽长。依据综合值对10个玉米品种萌发期抗旱性评价,其抗旱性强弱依次为浚单29、蠡玉35、五谷704、吉祥1号、先玉335、博优989、郑单958、伟科702、农玉2号、登海605。     

Effects of Water Stress on Leaf Temperature and Chlorophyll Fluorescence Parameters in Cotton and Peanut

Abstract

A greenhouse experiment was conducted to study the adaptive mechanism of cotton and peanut under water stress conditions. Five cultivars of cotton and six cultivars of peanut were grown in pots under two water levels; the control and water stress condition, where irrigation water equal to 100% and 50% of the daily transpiration, respectively, was daily applied. Peanut showed a greater increase than cotton in leaf temperature (T_l) and non-photochemical quenching (NPQ) and a greater decrease in water content per unit leaf area (WCLA), chlorophyll content and maximum quantum yield of photosystem II (PSII) (Fv/Fm) in the water stress condition. On the other hand, the water stress lowered the transpiration rate, actual quantum yield of PSII (ΔF/F’m) and leaf area (LA) more in cotton than in peanut. Cotton showed greater reduction in LA along with little reduction in the root dry weight (RDW) leading to high WCLA, while peanut showed increased RDW with little reduction in LA under the water stress condition. It was concluded that photodamage and down regulation in PSII were induced by water stress, coinciding with increases in leaf temperature regulated mainly by transpiration. Peanut showed more severe photodamage in PSII than cotton under the water stress condition.