土壤高铝低磷胁迫对玉米苗期生长的影响

以酸性红壤为基质,研究酸性土壤中铝毒和低磷胁迫对不同基因型玉米苗期生长的影响。结果表明,高铝低磷胁迫下,玉米总根长变短,根直径、根表面积减小,根系活力、叶绿素含量、光合速率均降低。铝敏感基因型受铝毒的影响较大,而耐铝性强的基因型受影响较小。     

铝胁迫下不同小麦基因型根尖多胺含量变化与耐铝性的关系

为探明铝胁迫下多胺种类和含量变化与小麦耐铝性的关系,以小麦耐铝基因型西矮麦1号和铝敏感基因型扬麦5号为试验材料,分析了对照和铝胁迫(30μmol·L^-1 AlCl₃)条件下,两个小麦基因型幼苗根尖多胺种类和含量、根系伸长、氧化损伤和活性氧产生等指标的差异。结果表明,随铝胁迫时间的延长,小麦幼苗根系伸长量逐渐降低,但西矮麦1号显著高于扬麦5号。铝胁迫24 h后,2个小麦基因型根尖铝含量、膜脂过氧化程度、Evans blue吸收量、活性氧含量均显著升高,且西矮麦1号各指标均显著低于扬麦5号。铝胁迫下2个小麦基因型根尖腐胺总量随铝胁迫时间的延长均不同程度增加,西矮麦1号根尖腐胺总量增加时间明显早于扬麦1号,且前者增加幅度明显高于后者。相反,根尖亚精胺总量随铝胁迫时间的延长显著降低,西矮麦1号的降幅明显小于扬麦5号。添加腐胺合成抑制剂(D-Arg)显著加剧了铝诱导的氧化损伤,且对西矮麦1号的加剧作用较明显。这说明铝诱导的小麦多胺水平变化与耐铝性密切相关,腐胺总量的增加可能是耐铝的重要机制,而亚精胺总量的降低可能与小麦铝敏感性有关。     

铝胁迫对花生根系的影响

花生发芽期、苗期和成熟期的根系性状研究表明,铝胁迫对花生根系的生长发育有较大的影响,Ａｌ＾３＋含量与胚根和胚轴的伸长呈显著负相关,不同基因型根系受铝毒危害有明显差异,耐铝基因型可能在根际形成ｐＨ障碍。早期直接测定花生根系性状指标,有助于评价和筛选耐铝毒材料。     

花生幼苗耐酸鉴定指标筛选及综合评价

根据不同基因型花生幼苗期对土壤酸胁迫的响应,筛选耐酸品种及评价指标,为花生耐酸品种选育及大规模品种耐酸性评价提供依据。采用盆栽试验,在土壤pH3.5(酸胁迫)和pH6(对照)条件下,测定42个品种花生幼苗农艺性状、各器官干(鲜)重、叶片光合特性及根系形态特征等,以各性状耐酸系数为衡量耐酸性指标,用主成分分析和相关性分析筛选花生耐酸性鉴定指标,用隶属函数法和聚类分析对耐酸性进行综合评价。主要结果为:(1)用主成分分析将26个单项指标转化成6个相对独立的综合指标,代表了全部数据85.57%的信息量,其中前三个指标,即中、细根系形态与生物量因子、冠层形态与生物量因子及粗根系形态因子贡献率较高,累积贡献率达73.08%;后三个指标贡献率较小,可统一概括为光合因子。(2)用隶属函数法,计算42个品种的综合耐酸评价值(D),并对其进行聚类分析,以欧式距离5为标准将供试品种分为四大类,其中日花1号等7个品种D值为0.645~0.771,属高度耐酸型;PD609等19个品种D值为0.479~0.595,属一般耐酸型;仲恺1号等14个品种D值为0.299~0.460,属酸敏感型;花育28和花育33 D值为0.098~0.212,属高度酸敏感型。(3)根、茎、叶及整株干重和鲜重、叶面积、根系不同直径(0~1mm和1~2mm)及整株根长、体积及表面积等指标与耐酸性呈极显著正相关;出苗速度,≥2mm根长、体积及表面积与耐酸性呈显著相关。其中各器官及整株干、鲜重和叶面积等9个便于测定的指标可作为花生幼苗耐酸鉴定指标,而各级直径根系形态相关指标可作为辅助鉴定指标。     

磷、铝胁迫对玉米幼苗生长和养分吸收的影响

选取5个基因型玉米品种,采用营养液培养,研究低磷和铝毒条件下不同基因型玉米苗期生长状况及对磷、钾、钙、镁、铁、锌的吸收。结果表明,耐低磷基因型玉米品种适应低磷的能力较强,具有较长的根系和较大的根干重,株高受低磷的影响明显小于敏感基因型玉米品种。低磷胁迫增大了植株的根冠比,改变了植株对营养元素的吸收及其地上部和根系的分配。铝胁迫下,铝敏感基因型玉米品种根伸长受到铝的抑制作用大于耐铝基因型玉米品种,各种营养元素的吸收累积明显受抑制,耐铝基因型玉米品种地上部和根系相对干重下降较少,而敏感基因型玉米品种相对干重显著下降。     

玉米耐铝毒的基因型筛选

通过玉米发芽和溶液培养试验来研究筛选玉米耐铝酸的直接指标和测定方法.研究表明,不同的玉米基因型之间在耐铝性上存在着很大的差异.在铝胁迫下,玉米幼苗主根明显缩短,并且侧根生长受到抑制.由于根系生长发育不良,导致地上部分茎、叶的生长受阻,造成整个植株的生物量下降,但耐铝玉米基因型下降的幅度比铝敏感基因型小,可以根据这些指标进行基因型的筛选。     

铝毒胁迫对两种基因型油菜苗期根系形态及生理特性的影响

运用水培法研究铝毒胁迫下两种基因型油菜苗期根系的生长特征及生理响应。结果表明,铝毒明显抑制了两种油菜根系总长、根表面积、根直径和根体积,且随着Al3+胁迫浓度的增加和处理时间的延长抑制效果增强,但湘杂油二号的根系生长受抑制相对较轻。两种基因型油菜根系的MDA含量、质膜透性、根系活力大小均在50 µmol/L Al3+处理时与对照差异不显著,100和200 µmol/L Al3+处理使MDA含量、质膜透性迅速上升,根系活力下降,且胁迫14d的伤害程度大于胁迫7d。在胁迫7d时,两种基因型油菜根系的SOD、POD和CAT活性整体上均呈上升趋势;当胁迫延长至14d时,二者的SOD活性增幅减少,POD和CAT活性呈下降趋势。Al3+胁迫促进了两种基因型油菜根系脯氨酸的积累,在7d和14d时铝毒处理的脯氨酸含量均高于对照;胁迫7d时根系可溶性蛋白含量和抗坏血酸含量先增加后下降,胁迫14d时两者均随着Al3+浓度增加而下降。由此可见,与浙双758比较,湘杂油二号的根系通过相对较高的保护酶活性及非酶保护物质含量来增强对铝毒的抗性。     

花生基因型耐铝性生物学标定

根据植物耐铝性与其遗传的关系,在花生生态分类学四大类型中,选取40个不同基因型花生,通过组合式溶液培养试验、上培试验和田间试验,结果表明：（1）不同耐铝性花生品种具有不同的生物学特征,在根色、根形、根长、根系体积、植株生长量、叶色、叶形和荚果等具有明显差异;在植物细胞排列、细胞壁厚度、细胞形状以及细胞内的变化等也具有明显差异。（2）通过生物学标定,选择6个典型花生品种划分为高耐、中耐和敏感型三种耐铝基因型。（3）三种耐铝基因型在铅胁迫下,其浓度与花生主根长度、主根生长速率、根系体积、植株生长量和荚果发育量呈极显著负相关,其相关绝对值是敏感型＞中耐型＞高耐型。（4）三种耐铝基因型在溶液培养条件下,铝胁迫临介值分别为5．9、2．9和1．1mg／L,而在土培条件下,铝胁迫临界值（交换性铝饱和度）分别为12％、6％和1％左右。     

铝胁迫对花生不同基因型生长发育的影响

盆栽花生铝胁迫试验表明,铝对花生形态发育和产量性状均有较大的影响,花生不同基因型耐铝毒害具显著差异。根系性状是评价花生受害程度和耐铝毒潜能的重要指标。高产和低产材料中都存在耐铝毒基因型。     

大豆在铝胁迫下分泌的柠檬酸与品种的耐酸铝性无关

试验采用8个耐酸铝明显不同的大豆品种，研究了在铝胁迫下大豆有机酸分泌及其与耐性的关系。同时也比较了大豆铝敏感品种LJ和小麦耐铝品种Atlas在铝胁迫下有机酸分泌的差异。大豆幼苗在含10μM AlCl3的0．5mMCaCl2溶液中进行耐酸铝性筛选。结果表明，大豆品种在耐酸铝方面存在明显的不同。大豆在50μM AlCl3铝胁迫下可以分泌大量的柠檬酸，但柠檬酸分泌量与大豆的耐酸铝性没有正相关性。经过铝处理一天的大豆，恢复一天后再用铝处理，多数品种分泌的柠檬酸明显减少，特别是敏感品种柠檬酸分泌大幅减少，但柠檬酸分泌量与耐酸铝性也没有相关性。进一步试验表明，大豆铝敏感品种LJ分泌的柠檬酸明显高于小麦耐性品种Atlas分泌的有机酸总量(柠檬酸和苹果酸)。另外，大豆主根的铝积累与耐铝性及柠檬酸分泌量没有相关性。因此，试验结果表明，铝诱导的有机酸分泌量及根尖的铝含量不能作为筛选大豆耐酸铝种质的筛选指标。     

基于UPLC-MS/MS技术的代谢组学方法研究铝胁迫下花生的根系代谢

为有效降低铝毒害，探讨铝胁迫下花生幼苗根系代谢变化，以花育23（H，铝敏感型）和粤油7号（Y，耐铝型）两个花生品种为材料，基于超高效液相色谱-串联质谱法（UPLC-MS/MS）的广泛靶向代谢组学，研究铝胁迫对花生根系的影响。结果发现，从两个花生品种的幼苗根系中检测出416种代谢产物，与对照（HC）相比，花育23（HA）共筛选出155个差异代谢物（即HC vs HA），其中上调代谢物为27种，下调为128种；粤油7号（即YC vs YA）共筛选出109个差异代谢物，其中上调代谢物为28种，下调为81种。铝胁迫下两个花生品种幼苗根系之间（即HA与YA之间）筛选出145个差异代谢物，其中上调代谢物为76种，下调为69种。代谢物主要集中在酚酸类、黄酮、有机酸、木脂素和香豆素、氨基酸及其衍生物和核苷酸及其衍生物等。KEGG代谢通路富集分析显示，这些差异代谢物主要富集在异黄酮生物合成代谢通路上。铝胁迫下，花生幼苗根系代谢物发生的明显改变，可为花生生产有效降低铝毒害提供依据。     

The effect of aluminum treatments on the root growth and cell ultrastructure of two soybean genotypes

Since aluminum (Al) toxicity often negatively affects the growth and production of crops in acidic soil, understanding the mechanisms of plant physiological response to Al toxicity would facilitate the development of more Al-tolerant crops. The objective of this research is, therefore, using transmission electron microscope and spectrophotometer to study the physiology and cell ultrastructure changes of two soybean cultivars of distinctly different sensitivities to Al toxicity, Zhechun 2 (Z.2, Al-resistant) and Zhechun 3 (Z.3, Al-sensitive) after Al treatments. Using these two cultivars, we conducted a 14-day nutrient solution experiment with Al concentrations set at 0, 10, 30, 60 and 90 mg L⁻¹. The results demonstrated that Al inhibited the growth of soybean root systems and severely damaged root cells. In contrast to the Al-resistant cultivar, the Al-sensitive cultivar Z.3 showed a larger plasma membrane permeability than Z.2 when treated with Al. In addition, the root elongation, activity, appearance of root tips and root hair zone were all altered by Al treatments. For example, after the 10 mg L⁻¹ Al treatment, the number of mitochondria had proliferated significantly in the root tip cells; plasmolysis was observed in the 30 mg L⁻¹ Al treatment; and the cell wall had ruptured and the cellular contents had disappeared in the high-level Al treatments. The results of our study showed in detail how soybean roots changed physiologically in response to Al stress.     

大豆对酸铝土壤的适应性研究Ⅰ大豆耐酸铝毒性材料的鉴定研究

本研究进行了田间、温室土壤盆栽及营养液栽培筛选鉴定试验,以评价大豆基因型的耐酸铝性差异及其几种筛选方法的一致性。结果表明,不同大豆基因型间存在明显的耐酸性差别;几种筛选方法的一致性较好。在田间试验中,秋种大豆受害比春种严重,而且秋种与其他筛选方法较一致,因此应以秋种筛选为主。铝毒主要危害大豆的根部,因此盆栽和营养液试验主要应以根部的耐性差异进行评价,而株高受酸铝毒的影响较小,在５ｍ ｇ／ Ｌ和８ｍ ｇ／ Ｌ处理下多数品种株高高于０ｍ ｇ／ Ｌ处理,但在幼苗期虽然大豆根部受害,但受害程度与收获时差别较大,４０ 天收获的结果与其他筛选方法较一致。在铝毒和干旱的双重胁迫下,没施石灰的处理明显表现出干旱症状,但耐铝毒强的品种表现耐旱性强。本试验中来自南方酸性红壤地区的品种耐性明显较好,而东北品种耐性较差,这说明筛选大豆耐铝毒种质应以原产我国南方的大豆品种为主。     

耐铝性不同的狗牙根在酸性土壤上的生长差异

本研究将前期研究筛选出的5份耐铝及5份铝敏感狗牙根[Cynodon dactylon (L) Pers.]种植于酸性土壤上,通过测定叶色、株高、分枝数及坪用质量等指标,研究其在酸性土壤上的生长差异。结果表明：在酸性土壤上生长28 d后,除相对株高外,耐铝种质和铝敏感种质均存在显著或极显著差异,耐铝种质生长受抑制程度较小,而敏铝种质受抑制程度较大;耐铝种质在酸性土壤上可以保持较高的生长速率。本研究结果将为后续开展狗牙根的耐铝机理研究及耐铝品种的培育提供可靠的材料。     

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。     

广佳安对油菜芽苗根系形态结构及生理指标的影响

为研究除草剂广佳安对油菜根系的影响,以甘蓝型油菜陕油16和白菜型油菜白杂一号为材料,用室内水培法研究了不同浓度广佳安对2个油菜品种芽苗根系生长发育的影响。结果表明,广佳安明显抑制油菜根系生长,随着处理浓度的增加抑制作用增大;广佳安使油菜芽苗主根长度、根干重及根冠比都下降,根毛和侧根长度缩短,根毛密度减小,且扭曲、变形,交错缠绕,分布不均匀。芽苗所测根系的MDA含量、过氧化物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)的活性都随广佳安处理浓度的增加而增大,超氧化物歧化酶(SOD)表现为先增高后降低的趋势。广佳安胁迫使根尖膨胀变粗,根冠由尖锥形变为近圆弧形,在较高浓度下,表皮细胞排列不整齐,甚至部分缺失;皮层薄壁组织细胞层数减少、细胞液泡化程度增高,细胞边缘皱褶溃烂。2个油菜品种相比,白杂一号对广佳安的耐药性较陕油16强。     

硝态氮供应对小麦根系形态发育和氮吸收动力学的影响

为给小麦氮素利用效率的提高及氮高效品种的选育提供依据,以秦麦11号和宁麦9号作为供试材料,采用溶液培养方法,研究了不同浓度硝酸盐对小麦根系形态发育特征和硝酸盐吸收动力学的影响。结果表明,在较低的浓度范围内,NO3-可增加小麦总根长和根尖数,促进根系生长;当NO3-浓度超过2 mmol/L时,总根长和根尖数受到强烈抑制,但由于根系平均直径的增加,根系总体积并未明显减少。两个供试小麦品种之间根系NO3-含量并无明显差异,而两个品种的叶片NO3-含量在介质NO3-浓度超过10 mmol/L时表现出了明显差异。叶片、根系NO3-含量与根冠比之间的关系可用一次函数来进行描述,与根长、根尖数之间的关系可用二次函数来进行描述。与宁麦9号相比,秦麦11号的NO3-吸收具有更高Vmax值和Km值,这可能与两个供试小麦品种根系形态特征的差异有关。