Responses of Pinus massoniana and Pinus taeda to freezing in temperate forests in central China

Abstract

Masson pine (Pinus massoniana Lamb.), a native species widely distributed in temperate forests in central China, and Loblolly pine (Pinus taeda L.), an exotic tree species introduced to China from southeastern United States, are dominant evergreen conifers that play a pivotal role in maintaining forest structure and functions for the region. We examined the effects of freezing on these species with chlorophyll fluorescence and electrolyte leakage using both field- and laboratory-based experiments in September 2009 and January 2010, respectively. We found that freezing could cause a greater impact on the Loblolly pine than the Masson pine. Although the two species showed similar values of F _v /F _m and electrolyte leakage before freezing, the Masson pine needles showed lower F _v /F _m and higher electrolyte leakage ratios than those of the Loblolly pine when treated in low temperatures (?15 to 0°C). We also found that cold-acclimation was crucial for both species to adapt to low temperatures with the F _v /F _m ratio decreased approximately by 80% in the first freezing hour for the non-acclimated needles of both species while the cold-acclimated needles showed little changes in the F _v /F _m ratio. This finding is also supported by our measurements of electrolyte leakage. These results suggest that the Loblolly pine could be more susceptible to freezing damages than the Masson pine in central China.     

NaCl胁迫对毛竹幼苗叶绿素荧光特性及生理指标的影响

以毛竹幼苗为材料,通过测定在不同浓度(0、50、100、150 mmol.L-1)NaCl胁迫条件下的幼苗生长、叶绿素荧光参数及生理指标的影响,结果表明:随着NaCl浓度的增加,毛竹幼苗的植株生长量、苗高生长量呈显著下降的趋势;与对照相比,NaCl胁迫条件下,毛竹幼苗叶片的PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)显著降低,PSⅡ电子传递量子效率(ΦPSⅡ)显著降低。低NaCl浓度(50 mmol.L-1)胁迫下,光化学淬灭(qP)与对照无显著差异,高NaCl浓度(100~150 mmol.L-1)胁迫下,qP显著下降。非光化学淬灭(NPQ)无显著差异;毛竹叶片的叶绿素含量在低NaCl浓度胁迫下,与对照无显著差异,高NaCl浓度胁迫下,显著降低;各个NaCl浓度处理下的毛竹叶片脯氨酸含量均有显著差异。     

抗草甘膦栽培大豆种质挖掘及抗性生理研究

利用田间试验结合生物化学分析研究了不同的栽培大豆品系对草甘膦的抗性,试验结果显示:在草甘膦有效剂量为0.31~0.92 kg·hm~(-2)时,不同栽培大豆品种对草甘膦抗性存在明显差异,在草甘膦剂量为0.92 kg·hm~(-2)时,石豆1号存活率为100%,表现了较高的抗性,8份材料的存活率为4%~48%,表现出一定的抗性;44份材料表现敏感,存活率为0。试验研究了抗性材料石豆1号、中抗材料Williams和敏感材料中黄35对草甘膦的生理生化反应的差异,结果表明:随着草甘膦处理剂量的增加和处理时间的延长,石豆1号莽草酸含量、叶绿素含量和超氧化物歧化酶(SOD)相对活性没有明显变化。而Williams和中黄35的莽草酸含量和SOD相对活性明显升高,叶绿素含量明显降低。结果表明草甘膦(浓度0.92 kg·hm~(-2))处理下,不同抗性栽培大豆叶片中莽草酸含量有明显差异,处理5~14 d时敏感材料叶片中莽草酸含量保持较高水平,因此栽培大豆叶片莽草酸含量可以作为判断其对草甘膦抗性高低的主要生理指标之一,而SOD的活性和叶绿素含量可以作为判断栽培大豆对草甘膦抗性的辅助生理指标。     

外源Ca~(2+)对莲藕幼苗盐胁迫的缓解效应

以莲藕H_2(花藕品种,盐敏感)为材料,利用NaCl与Ca(NO_3)_2处理3片立叶的幼苗,研究外源Ca~(2+)对缓解植株盐胁迫的生理作用。结果显示:采用NaCl处理后,叶片中叶绿素、可溶性蛋白含量和SOD活性显著降低,而细胞膜透性、丙二醛和脯氨酸含量升高;利用不同浓度的Ca~(2+)进行缓解处理,发现外源施加低浓度的Ca~(2+)后,叶片叶绿素、可溶性蛋白含量和SOD活性均显著提高,脯氨酸含量较之前升高幅度更大,而细胞膜透性和丙二醛含量后期显著降低,说明Ca~(2+)对缓解莲藕盐胁迫具有较好的效果。当Ca~(2+)浓度增加时,缓解作用不明显,甚至出现抑制效果。     

PEG胁迫对不同小麦品种幼苗抗旱生理指标的影响

为给小麦抗旱育种的早期筛选工作提供理论依据,以济麦262(抗旱型)、烟农19(中间型)和临麦2号(水分敏感型)为材料,采用PEG模拟干旱胁迫,探究干旱胁迫对不同小麦品种幼苗生物量、含水量、根系形态特征、抗氧化酶活性和叶绿素荧光参数的影响。结果表明,PEG胁迫下,三个品种中济麦262的生物量最大,地下部含水量显著高于临麦2号和烟农19;其根系的总长、总投影面积、总面积和总体积最大,且受抑制程度最低;其抗氧化酶活性在一定程度上明显增强,尤其是叶片和根系过氧化物酶、根系超氧化物歧化酶及叶片过氧化氢酶活性增强幅度显著高于临麦2号和烟农19;其叶片光化学荧光淬灭系数(qP)和PSⅡ的实际光化学效率与CK相比均呈下降的趋势,其中qP下降程度最低,荧光非光化学淬灭显著增强且高于其他两个品种。综上所述,在PEG胁迫下抗旱品种的生长受抑制程度最小,清除氧自由基能力较强,光能利用率高。     

不同灌溉模式下小麦荧光特征及品种抗旱性研究

为探讨低平原区节水灌溉模式和筛选高产节水品种,在2014-2015和2015-2016两个小麦生长季,采用裂区试验,以5个灌溉模式(春季灌溉0、1、2、3和4水,分别用W_0～W_4表示)作为主处理,以3个当地主推冬小麦品种(衡观35、石4185和衡4399)作为副处理,研究了不同灌溉模式对小麦产量、叶绿素荧光特征参数、水分利用效率等的影响及荧光特征与品种抗旱性的关系。结果表明,随灌溉量和灌溉次数的增加,小麦产量非线性增加,但不同年份表现有所不同,2014-2015年以W_2处理产量最高,2015-2016年以W_4处理产量最高;灌溉提高了PSⅡ的潜在活性F_v/F_o和原初光能转化效率F_v/F_m,但F_o却降低。不同品种对灌水的反应特性不同,且存在年际间差异,两年平均产量以衡4399最高,石4185最低;随灌溉量的增加,衡4399和衡观35产量变化幅度较小,而石4185的产量变化幅度相对较大。从荧光特征参数看,石4185受水分胁迫的影响大,在灌浆后期,其不灌溉处理(W_0)的荧光参数F_o相对于灌溉处理的增加幅度高于衡4399和衡观35,但F_m、F_v/F_m和F_v/F_o在不灌溉情况下的降低幅度也相对较大,说明石4185的抗旱性差。从水分利用效率看,以W_2处理较好。因此在本试验条件下,衡4399和衡观35的增产潜力大,抗旱性好,春季灌2水可达到节水高产和水分利用效率提高的目的。     

白菜型冬油菜叶片结构和光合特性对冬前低温的响应

为明确白菜型冬油菜在冬前低温下叶片结构特征、光合作用特性及其抗寒性,本研究在0℃和–7.6℃自然低温条件下,选用白菜型冬油菜品种陇油7号(超强抗寒)和天油4号(弱抗寒),测定并比较其叶片气孔性状、解剖结构和光合、荧光参数的日变化等指标。结果表明,随着冬前温度下降,2个白菜型冬油菜叶片气孔密度、气孔面积、气孔周长、栅栏组织和海绵组织厚度均变小,细胞间隙变大,叶片变薄;P_n日变化呈"单峰"型曲线,无光合"午休"现象;叶片的P_n、G_s、T_r和CE均降低,而C_i均升高,说明是非气孔限制引起P_n降低。白菜型冬油菜在冬前低温条件下发生了光抑制现象,表现为F_m和F_v/F_m下降,F_o上升。与超强抗寒品种陇油7号相比,弱抗寒品种天油4号叶片气孔密度和气孔面积均较大,气孔总周长较长,叶片较厚,P_n、F_m和F_v/F_m均较高,说明冬前低温条件下,天油4号光合能力较强,光抑制程度较弱。白菜型冬油菜在冬前低温条件下的叶片气孔密度越大、气孔面积越大、气孔周长越长、叶片及栅栏组织和海绵组织越厚,光合能力越强,地上部生长越旺盛,品种抗寒性越差。本研究为冬油菜抗寒种质创新和育种提供了部分理论支撑。     

黄杨叶色特性初步研究

通过对3个黄杨品种(大叶黄杨、金心黄杨、金边黄杨)的叶绿素、类胡萝卜素、花色苷进行测定和分析,认为金心黄杨和金边黄杨的黄色部分不是由类胡萝卜素的绝对含量增加或类胡萝卜素与叶绿素比值的提高形成的,而是由于黄色部分总色素特别是叶绿素含量降低而造成的。     

氮素对小麦幼苗叶片气体交换和能量转化特性的调控

利用LI-6400光合仪和Mini-PAM型便携式荧光仪检测不同氮素水平对旱地(定西35号,耐旱)和水地(宁青4号,不耐旱)小麦幼苗光合与荧光及瞬时水分利用效率(IWUE)的影响。结果表明,耐旱品种对氮素处理比较敏感。耐旱和不耐旱小麦幼苗叶片光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、电子传递速率(ETR)、胞间CO2浓度(Ci)和光化学猝灭系数(qP)、气孔限制值(Ls)对3个氮素水平的响应基本一致:2个品种N15(15mmol.L-1)处理的Pn、Gs、ETR显著高于N5(5mmol.L-1)和N30(30mmol.L-1)处理;N5处理的Ci和qP高于N15和N30处理,且3个氮素处理间差异极显著;N30处理的Ls高于N5和N15处理,各处理间差异极显著。2个品种的PSⅡ总光化学量子产量(Yield)和IWUE对3个氮素的响应不同:水地品种N15处理的Yield和N30处理的IWUE最高,而旱地品种N5处理的Yield和N15处理的IWUE最高。     

水稻苗期干物重和叶绿素含量的遗传分析

通过对由杂交稻0201衍生的F7代重组自交系群体(RIL)进行苗期干物重和叶绿素含量的调查,并采用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型分离分析法,研究该群体干物重和叶绿素含量基因的遗传规律.结果表明,这2个性状均受2对主基因+多基因共同控制,且都以主基因遗传为主.控制干物重性状2对独立的主基因间表现为隐性上位,控制叶绿素含量性状的2对连锁主基因间是显性上位性作用,重组率为0.488 4.