持续干旱对油棕幼苗叶绿素荧光动力学参数的影响

为研究持续干旱对油棕叶绿素荧光动力学参数的影响,以油棕2 年生幼苗为试验材料,采用盆栽方式模拟自然持续干旱,测定叶绿素荧光参数及叶绿素含量,并运用隶属函数法对其抗旱性进行综合分析。结果表明：干旱胁迫下,油棕叶片叶绿素含量、可变荧光(Fv)、最大荧光(Fm)、可变荧光与最大荧光比(Fv/Fm)均降低;初始荧光(F0)和非光化学淬灭系数(NPQ)则升高,说明干旱胁迫伤害了光系统Ⅱ(PSⅡ),使得PSⅡ原初光能转换效率(Fv/Fm)降低,光合电子传递、光合原初反应过程受到抑制,起光保护作用的热耗散(NPQ)提高。4 个品种的叶绿素荧光参数和叶绿素含量的变化存在品种间差异,整个处理过中对干旱的适应性‘热油6号’＞‘热油8号’＞‘热油2号’＞‘热油4号’,因此,叶绿素荧光参数和叶绿素含量可作为抗旱性强弱的诊断指标用于油棕抗旱育种及相关研究。     

基于叶绿素荧光参数的滴灌棉花氮素营养估测模型

【目的】建立基于叶绿素荧光参数的棉花叶片氮素营养监测模型,为棉花高效施氮及植株生长状况的无损监测提供方法。【方法】在水肥一体化滴灌条件下,以新陆早58号为试验材料,设置4个施氮水平,测定了棉花生长关键时期顶2(从顶部数起)至顶5叶的叶绿素荧光参数和氮素含量,分析了棉花叶片氮素含量与荧光参数的关系。【结果】(1)棉花出苗70 d后,叶片氮素含量以及光系统Ⅱ(PSⅡ)潜在光化学活性(Fv/F0)、PSⅡ潜在最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、PSⅡ最大光化学效率(Fv’/Fm’)均随着棉花生长呈逐渐下降趋势。(2)不同氮素处理下,各叶片氮素含量以及叶绿素荧光参数Fv/F0、Fv/Fm、ΦPSⅡ和Fv’/Fm’均随施氮量的增加而上升,其中N2(240 kg·hm-2)处理下各荧光参数值最大。(3)叶片氮含量与Fv、Fv/F0、Fv/Fm、ΦPSⅡ都呈现极显著正相关关系,与荧光参数ΦPSⅡ、Fv’/Fm’间呈现较好的指数函数关系,与荧光参数Fv、Fv/Fm、Fv/F0呈现良好的线性函数关系。顶5叶可变荧光(Fv)与叶片氮素含量建立的关系模型(y=0.0022x+1.6243)的模拟效果最好,决定系数达到0.928,相关系数达到0.963,呈极显著正相关。【结论】适量施氮(240 kg·hm-2)能够提高PSⅡ的活性及PSⅡ反应中心开放部分的比例,进而改善棉花叶片光合能力。顶5叶氮素含量与叶绿素荧光参数Fv构建的模型精确度和拟合效果较其他荧光参数好,因此可以选用荧光参数Fv来监测棉花叶片氮素含量,进而监测植株的氮素营养状况。     

柱花草种质抗旱性综合评价

对我国目前主要推广种和部分引进的柱花草种质进行抗旱性综合评价。采用完全随机区组设计,4梯度人工控水干旱,测试其各项形态指标和生理指标,选出与水分胁迫达极显著相关的8项指标,用隶属函数值法,对44份柱花草种质的抗旱性综合评价。与抗旱性成正相关的指标为：相对生物量、相对株高、叶片抗旱级别、相对qP、相对脯氨酸含量、相对Fv/Fm、相对Fv’/Fm’;负相关的有：相对电导率。抗旱性综合评价显示,抗旱性最强的依次为：热研5号、USTPRC90139、爱德华①、爱德华②和CIAT11369;最弱的依次为：CPI18750A、TPRC90037②、TPRC90037③和TPRC90028。聚类分析将44份柱花草种质抗旱性可分为3类：高抗旱性10份、中抗旱性15份、低抗旱性19份。本研究为筛选柱花草优良种质和育种材料提供了理论和实践的科学数据。     

玉米叶片光合生理与抗旱性关系研究

在水分胁迫条件下,对玉米叶片净光舍速率、叶绿素含量及叶绿素荧光参数的变化进行了研究.结果表明:玉米叶片净光合速率(Pn)、叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)、总叶绿素含量(Chl)、叶绿素a/b比值(Chl a/b)、最大荧光(Fm)和PsⅡ光化学效率(Fv/Fm)比对照均有所下降,基础荧光(Fo)增加;Pn和Ctd a/b比值占对照百分率与品种抗旱性呈极显著正相关(r=0.8807**,P<0.01;r=0.8804**,P<0.01),Fo占对照百分率与品种抗旱性则呈显著负相关(r=-0.764 0*,P<0.05),Fm和Fv/Fm占对照百分率与品种抗旱性则呈显著正相关(r=0.711 6*,P<0.05;r=0.772 3*,P<0.05).因此,净光合速率、叶绿素a/b比值、Fo、Fin和Fv/,m可以用来评定不同玉米品种的抗旱性.     

干旱胁迫下不同燕麦品种光合荧光特性及其抗旱性评价

为研究水分胁迫下不同燕麦品种的抗旱性差异,明确不同燕麦品种在水分胁迫下的光合、荧光生理响应机制及其与燕麦抗旱性的相关性,设置干旱胁迫和充分灌水两种处理,分别在抽穗和开花两个时期对6个燕麦品种的光合、荧光等生理指标进行测定,在成熟期对6个燕麦品种的经济性状和产量性状进行测定,并对不同生理指标和抗旱性间的相关性进行分析。结果表明,在抽穗期和开花期,干旱胁迫导致胞间CO_2浓度、蒸腾速率、气孔导度、光合速率下降,且开花期受影响较为严重。水分胁迫导致Fo增加,Fm、Fv、Fv/Fm、Fv/Fo下降;隶属函数综合分析结果表明,0905-12-14为强抗旱型品种,张莜14号为抗旱型品种,张燕1号、张燕4号为中抗型品种,张燕3号、张莜7号为弱抗型品种;抽穗和开花期干旱胁迫下,产量性状和光合参数间的相关性较强,且光合速率和品种抗旱性间的相关性较强。充分灌溉条件下,产量性状和品种抗旱性与叶绿素荧光参数间有较强的相关性。综合分析表明,抗旱性强的品种对干旱胁迫的适应调节能力强,0905-12-14抗旱性最强,张燕3号、张莜7号抗旱性最弱,利用光合指标、抗旱系数、抗旱指数、敏感指数可作为燕麦抗旱性初步鉴定的指标。     

玉米重要种质资源郑58与PH4CV苗期干旱耐性比较分析

为合理利用现有玉米种质资源,培养干旱耐性玉米品系提供理论基础。通过对生长15 天的‘郑58’和‘PH4CV’进行干旱、正常浇水和干旱后复水3 种处理,观察其表型差异及测定与抗旱性相关的生理指标。结果显示,干旱条件下‘PH4CV’苗期叶温较低、离体叶片失水较快。干旱处理5 天后,‘PH4CV’幼苗表现出较‘郑58’更为严重的萎蔫表型,其组织相对含水量较低,积累了较多的H2O2和丙二醛(MDA),具有更高的电解质渗出率。干旱处理后‘郑58’与‘PH4CV’根冠比均有所增加,而‘郑58’的增加幅度更大。综上所述,‘郑58’苗期干旱处理下各项生理生化指标均显著优于‘PH4CV’,干旱耐性相对较强。     

玉米‘郑58’与‘PH4CV’苗期干旱耐性比较分析

为合理利用现有玉米种质资源,培养干旱耐性玉米品系提供理论基础。通过对生长15天的‘郑58’和‘PH4CV’进行干旱、正常浇水和干旱后复水3种处理,观察其表型差异及测定与抗旱性相关的生理指标。结果显示,干旱条件下‘PH4CV’苗期叶温较低、离体叶片失水较快。干旱处理5天后,‘PH4CV’幼苗表现出较‘郑58’更为严重的萎蔫表型,其组织相对含水量较低,积累了较多的H2O2和丙二醛(MDA),具有更高的电解质渗出率。干旱处理后‘郑58’与‘PH4CV’根冠比均有所增加,而‘郑58’的增加幅度更大。综上所述,‘郑58’苗期干旱处理下各项生理生化指标均显著优于‘PH4CV’,干旱耐性相对较强。     

不同灌溉模式对小麦‘烟农5158’光合特性及产量的影响

为了明确在胶东地区气候条件下‘烟农5158’适宜的灌溉模式,笔者在大田条件下研究了不同灌溉模式对‘烟农5158’生理特性、产量及产量三因素的影响。结果表明：随着灌溉次数的增加,‘烟农5158’旗叶相对含水量、旗叶最大光化学效率(Fv/Fm)、光合速率提高。‘烟农5158’叶片相对含水量、实际羧化效率和光合速率高于‘鲁麦21’,说明‘烟农5158’的抗旱性强于‘鲁麦21’。干旱显著降低‘烟农5158’和‘鲁麦21’的产量,‘烟农5158’的产量显著高于‘鲁麦21’。3个灌溉处理相比较,春灌2水处理（拔节水和开花水）处理的小麦产量较高。     

基于叶绿素荧光参数的滴灌棉花氮素营养估测模型

【目的】建立基于叶绿素荧光参数的棉花叶片氮素营养监测模型,为棉花高效施氮及植株生长状况的无损监测提供方法。【方法】在水肥一体化滴灌条件下,以新陆早58号为试验材料,设置4个施氮水平,测定了棉花生长关键时期顶2(从顶部数起)至顶5叶的叶绿素荧光参数和氮素含量,分析了棉花叶片氮素含量与荧光参数的关系。【结果】(1)棉花出苗70 d后,叶片氮素含量以及光系统II(PSII)潜在光化学活性(Fv/F0)、PSII潜在最大光化学效率(Fv/Fm)、PSII实际光化学效率(ΦPSII)、PSII最大光化学效率(Fv'/Fm')均随着棉花生长呈逐渐下降趋势。(2)不同氮素处理下,各叶片氮素含量以及叶绿素荧光参数Fv/F0、Fv/Fm、ΦPSII和Fv'/Fm'均随施氮量的增加而上升,其中N2 (240 kg·hm-2)处理下各荧光参数值最大。(3)叶片氮含量与Fv、Fv/F0、Fv/Fm、ΦPSII都呈现极显著正相关关系,与荧光参数ΦPSII、Fv'/Fm'间呈现较好的指数函数关系,与荧光参数Fv、Fv/Fm、Fv/F0呈现良好的线性函数关系。顶5叶可变荧光(Fv)与叶片氮素含量建立的关系模型(y=0.0022x+1.6243)的模拟效果最好,决定系数达到0.928,相关系数达到0.963,呈极显著正相关。【结论】适量施氮(240 kg·hm-2)能够提高PSII的活性及PSII反应中心开放部分的比例,进而改善棉花叶片光合能力。顶5叶氮素含量与叶绿素荧光参数Fv构建的模型精确度和拟合效果较其他荧光参数好,因此可以选用荧光参数Fv来监测棉花叶片氮素含量,进而监测植株的氮素营养状况。     

嫁接对薄皮甜瓜叶绿素荧光参数的影响

【研究目的】为了探明薄皮甜瓜嫁接苗初期生长势弱,而中、后期生长势加强,且最终生长势强于自根苗这一现象的相关机制。【方法】选取薄皮甜瓜品种‘金蜜’为接穗,南瓜品种‘圣砧1号’为砧木,以自根苗为对照,用PAM-2100型叶绿素荧光仪于定植后20、30、45、60d测定其叶绿素荧光参数。【结果】定植后20d,嫁接苗的最大光化学效率（Fv/Fm）、PSⅡ光合电子传递量子效率（ΦPSⅡ）、光合电子传递速率（ETR）、光化学猝灭系数（qP）低于自根苗;定植后30、45、60d,嫁接苗Fv/Fm、ΦPSⅡ、ETR、qP及开放PSⅡ中心激发能捕获效率（Fv’/Fm’）高于对照,而非光化学猝灭系数（qN）低于对照。20d时,嫁接苗吸收的光能用于光化学反应的能量比例（θPSⅡ）低于对照;但30d后,θPSⅡ显著升高,45d时超过70%,而自根苗只有60%。【结论】定植初期,薄皮甜瓜嫁接苗的光能传递和转化效率不如自根苗,但30d后,对光能的利用和转化效率显著提高,表明嫁接苗的生长主要集中在中后期,且导致最终植株生长势强于自根苗。     

转水稻OsSIK1基因玉米植株的获得及抗旱性分析

类受体激酶基因Os SIK1具有通过激活抗氧化系统,增强水稻对于干旱和盐胁迫抗性的作用。为了丰富可利用的作物抗旱基因,获得具有较高抗旱水平的玉米新种质,通过超声波辅助花粉介导法,将水稻类受体激酶基因Os SIK1导入玉米自交系郑58中,并对转化株进行卡那霉素筛选及T1、T2、T3的PCR及Southern Blotting杂交等分子检测,获得转化植株并在T3获得转基因纯合株系。对T3转基因玉米和非转基因玉米对照以16.1%的PEG模拟水分胁迫进行抗旱性分析。结果表明,与对照相比,在水分胁迫处理下,转基因玉米株系叶片相对含水量提高了7.4%~19.8%,叶绿素含量提高了11.3%~106.9%,SOD活性上升45.8%~93.4%,而转基因玉米叶片的相对电导率下降了35.4%~58.1%,MDA含量下降了25.7%~50.4%,说明转Os SIK1基因玉米植株抗旱性得到提高,其中,5个转化株系与对照在抗旱性方面有显著差异,且生长状况明显优于对照。综上所述,研究最终获得5个转Os SIK1基因玉米株系,并证明导入水稻Os SIK1基因可以提高玉米植株的抗旱性。     

水分胁迫对4份含大茎野生种57NG208血缘F2代甘蔗材料叶绿素荧光动力参数的影响

为研究不同水分胁迫对大茎野生种57NG208血缘F2代材料叶绿素荧光动力参数的影响,以4份大茎野生种57NG208与南涧果蔗正反交后代为材料,在抗旱温室设计桶栽抗旱试验,测定其叶绿素含量及叶绿素荧光动力参数,运用隶属函数法对其抗旱性进行综合分析。结果表明：水分胁迫下,甘蔗叶片SPAD值、最大荧光（Fm）、潜在光化学效率（Fv/F0）和最大光化学效率（Fv/Fm）均降低,初始荧光（F0）除云瑞15-58外则升高,说明水分胁迫伤害了光系统Ⅱ(PSⅡ),使得潜在光化学效率（Fv/F0）和最大光化学效率（Fv/Fm）降低 ,光合电子传递受阻;灰色关联度分析表明,中度、重度水分胁迫下,5个光合生理指标与甘蔗抗旱性的关联度大小不一致。中度水分胁迫下,各指标与甘蔗耐旱性间的关联密切程度依次为：F0＞Fv/Fm＞SPAD值＞Fv/F0＞Fm,关联系数分别为0.8649、0.6664、0.6582、0.6006、0.5952;重度水分胁迫下,其关联度依次为 SPAD值＞Fv/F0＞Fm＞Fv/Fm＞F0,关联系数分别为 0.9290、0.8829、0.8473、0.7636、0.6326;相关分析表明,SPAD值与潜在光化学效率（Fv/F0）呈正相关,与其余3指标呈负相关,初始荧光（F0）与最大荧光（Fm）和最大光化学效率（Fv/Fm）呈正相关,潜在光化学效率（Fv/F0）与最大光化学效率（Fv/Fm）呈负相关;4份参试材料的叶绿素荧光参数和叶绿素含量的变化存在材料间差异,整个处理过中对水分胁迫的适应性依次是云瑞15-80>云瑞15-84>云瑞15-85>云瑞15-79。     

外源褪黑素对干旱胁迫下玉米幼苗的影响

为了研究外源褪黑素在增强干旱胁迫下玉米幼苗生长适应性中的作用,降低干旱胁迫对玉米幼苗的伤害。以‘郑单958’玉米种子为试验材料,采用人工控水法,设置6组处理（CK、干旱、M1、M2、M3、M4）研究了干旱胁迫下,外源褪黑素对玉米幼苗生长指标、叶绿素含量、脯氨酸以及过氧化物酶活性的影响。试验结果表明,褪黑素有利于缓解干旱胁迫对玉米幼苗的影响,如株高、叶片含水量、根长,提高了干旱胁迫下玉米幼苗叶绿素合成能力,SPAD值升高;褪黑素可以缓解干旱对玉米幼苗的氧化胁迫,通过提高抗氧化酶活性,随着干旱胁迫天数的增加,各处理组过氧化物酶活性明显高于干旱组;脯氨酸含量随干旱胁迫天数增加而增高,干旱胁迫7天后,干旱组和其他处理组间脯氨酸含量存在显著差异。综合来看,外源褪黑素能提高干旱胁迫下玉米幼苗生长能力,主要通过提高抗氧化酶活性和叶绿素合成,降低膜脂过氧化水平。外源褪黑素能提高玉米抗旱性,可以作为植物生长调节剂应用到实际生产中。     

干旱胁迫对转IrrE基因甘蓝型油菜生理生化指标的影响

以转IrrE基因与非转基因甘蓝型油菜为材料,用10%(W/V)PEG6000(聚乙二醇)进行了干旱胁迫实验,比较研究了转IrrE基因与非转基因甘蓝型油菜幼苗的耐受性应答情况。结果表明:转基因油菜植株含水量下降趋势小于非转基因油菜植株;转基因油菜植株叶绿素含量和荧光参数F0的上升趋势均明显大于非转基因油菜植株;转基因油菜植株的Fv/Fm值和可溶性蛋白含量均大于非转基因油菜植株,但丙二醛(MDA)含量小于非转基因油菜植株。以上结果从侧面证实了:在干旱胁迫下,转IrrE基因油菜植株较非转基因植株有更强的耐受能力;IrrE基因作为一种转录调节因子,广泛参与了油菜幼苗对干旱胁迫的耐受性应答过程,增强了植株的耐旱能力。     

常用玉米自交系抗旱性及抗旱性鉴定指标研究

采用人工水分胁迫处理,通过植物生理学方法,对10个常用玉米自交系进行了抗旱性研究。结果表明,不同玉米自交系存在明显差异,沈136、齐319、丹598和沈137耐旱性较好,可以作为玉米耐旱育种的基础材料。干旱胁迫下,玉米植株叶片相对含水量、丙二醛含量、电导率和ASI与玉米子粒产量极显著相关,能够比较准确地评价玉米自交系抗旱性的强弱,和抗旱系数、抗旱指数一样可以作为玉米育种耐旱自交系筛选的鉴定指标。     

不同水分胁迫对黄枝槐生理特性的影响研究

为得到黄枝槐最经济、合理的灌溉方式,研究了土壤中不同水分胁迫对黄枝槐生理的影响。采用Licor6400便携式光合仪测定黄枝槐的荧光和光合参数,应用蒽酮比色法测定糖含量,用丙二醛(MDA)与硫代巴比妥酸(TBA)反应测定叶片中MDA含量。结果表明水淹处理15天后,水淹对黄枝槐的生长造成明显影响,表现为qP、ETR、Fv’/Fm’和叶绿素含量均降低,而MDA、可溶性糖含量、qN上升;处理23天后严重影响植物生长及景观效果。处理19后,干旱胁迫组的qP、ETR、Fv’/Fm’、叶绿素含量、单位叶片含水量下降明显,而MDA、可溶性糖含量、qN值上升。中度干旱和轻度干旱处理19天后,使qP、ETR、叶绿素含量,可溶性糖含量有所上升;但中度干旱的Fv’/Fm’略微下降。土壤含水量日变化在18%~30%以内受轻度水分胁迫是园林中刺槐的最佳灌溉方式,不影响生长和景观效果。土壤含水量日变化在8%~18%以内受中度水分胁迫,接近不明显影响景观效果的底线。土壤含水量低于8%严重影响黄枝槐生长和观赏性。黄枝槐在园林应用中应避免超过15天的水淹期。     

基于纳米金合成法评估玉米幼苗耐旱性

为检测干旱胁迫前后玉米幼苗的抗氧化活性进而评估玉米幼苗耐旱性,选取‘郑单958’、‘浚单20’、‘登海662’和‘豫玉22’4个玉米品种,采用纳米金合成法对其抗氧化活性进行检测。以透射电镜TEM、X射线光电子能谱XPS表征纳米金,进行条件优化和方法学确证。同时与DPPH法、FRAP法和FC法3种检测抗氧化活性方法的结果进行对比。采用表型鉴定、SOD酶活性和MDA含量测定的方法对玉米幼苗的耐旱性进行检测,并对上述方法检测结果进行相关性分析与主成分分析。结果表明,纳米金合成法检测干旱胁迫前后4个品种玉米幼苗抗氧化活性由强到弱为‘郑单958’、‘浚单20’、‘登海662’、‘豫玉22’,与传统方法和耐旱性检测结果具有一致性。相关性分析和主成分分析结果显示,纳米金合成法与其他方法相关性良好,且在解释总变异中占有较高的表达量,表明用纳米金合成法评估玉米幼苗耐旱性具有良好可行性。     

不同玉米自交系子粒脱水速率及其与主要影响性状的相关分析

为了明确不同群体玉米自交系子粒脱水特征差异和影响玉米脱水速率的主要性状与子粒脱水间的关系,以陕A群、陕B群选育的8份玉米自交系和2份骨干自交系（昌7-2和PH4CV）为试验材料,分析了不同玉米自交系的子粒脱水速率、收获期子粒含水率、子粒灌浆速率、苞叶性状、果穗性状、叶面积、叶绿素含量、株高、穗位高及产量构成等变化特征及其与子粒脱水间的相互关系。结果表明：不同玉米自交系子粒脱水速率呈现“快–慢–较快–慢–较快–慢”的变化趋势。子粒脱水速率与收获期子粒含水率、苞叶平均含水率、苞叶层数、苞叶长度、穗粗、粒长、粒宽、叶面积、SPAD值、子粒灌浆天数等性状呈显著负相关关系,与苞叶脱水速率存在显著正相关关系,与株高、穗位高和子粒产量间相关性不显著。不同自交系间的子粒脱水速率、收获期子粒含水率、苞叶含水率、苞叶脱水速率等指标差异明显,KB043、KA105和KB024自交系的子粒脱水速率快、产量较高,可在宜机收品种选育时作为快速脱水材料加以考虑。