北京地区不同水分条件下菊苣光合与蒸腾特性研究

根据北京地区的气候特点设置水分充足、中度干旱和干旱三个处理，测定菊苣叶片光合和蒸腾速率的日变化规律和3个生育时期(莲座叶簇期、抽薹初期、现蕾期)的变化规律。结果表明，菊苣叶片的净光合速率和蒸腾速率都有双峰型日变化规律；土壤水分不足能明显降低菊苣叶片的净光合速率和蒸腾速率，加剧或提前菊苣“光午休”现象的发生；菊苣在抽薹初期对水分缺失反应较敏感；叶片净光合速率和蒸腾速率存在弱的二次线性相关关系。     

三种常见边坡植物对模拟干旱环境抗旱性能的研究

香根草、紫花苜蓿和高羊茅是工程边坡常见绿化植被,通过探究干旱胁迫对3种植物种子萌发、光合及生理生化指标的影响,评价分析其抗旱性,为水电边坡生态修复中的物种筛选、植物群落的重建给予参考。采用聚乙二醇(PEG)模拟干旱胁迫对植物种子进行4个PEG浓度水平的胁迫处理(5%、10%、15%、20%),研究3种植物种子在PEG干旱胁迫下的萌发特性;采用盆栽控水法分别对3种植物的幼苗进行4组土壤水分处理:正常供水(土壤含水量为最大田间持水量的75%~80%)、轻度土壤干旱胁迫(65%~70%)、中度土壤干旱胁迫(50%~55%)和重度土壤干旱胁迫(35%~40%),分别测定不同土壤干旱胁迫下3种植物光合、生理生化指标,运用隶属函数法对3种植物的抗旱性综合评价。结果表明由于干旱胁迫导致3种植物种子萌发数量减少、种子萌发活力下降,且随着干旱程度的加剧,影响程度逐渐加大,低浓度PEG胁迫对香根草种子的萌发具有引发作用。干旱程度导致3种植物净光合速率、蒸腾速率、胞间CO₂浓度、气孔导度和水分利用效率有不同程度的下降,香根草的净光合速率、蒸腾速率和胞间CO₂浓度下降最为显著,高羊茅的气孔导度和水分利用效率下降最为显著。随着干旱程度的增加,3种植物的丙二醛、脯氨酸和可溶性糖均显著增加。综合分析3种植物种子萌发率、萌发指数、光合及生理生化等多个单项指标,运用隶属函数平均值法鉴定出3种边坡植物的抗旱性,比较得出紫花苜蓿的抗旱性最强,高羊茅次之,香根草的抗旱性相对较差。     

旱、盐胁迫下黄芪种子萌发及其对水杨酸的响应

通过测定不同浓度聚乙二醇(PEG)和NaCl胁迫下膜荚黄芪(Astragalus membranaceus)和蒙古黄芪(A.membranaceus var.mongholicus)种子的最终发芽率、发芽势、简化活力指数、苗长、根长、苗干重、根干重等指标,以及不同施用方式和浓度的水杨酸(SA)对重度PEG和NaCl胁迫下两种黄芪种子最终发芽率的影响,旨在研究两种黄芪种子对PEG和NaCl胁迫响应方式的异同及SA对两种黄芪种子在重度PEG和NaCl胁迫下保护效果的差异。结果表明,低浓度PEG和NaCl只能促进膜荚黄芪种子萌发。在-0.5 MPa PEG和-0.7 MPa NaCl处理下,蒙古黄芪种子的活力指数显著优于膜荚黄芪种子(P0.05)。SA浸种能促进重度PEG和NaCl胁迫下两种黄芪种子的最终发芽率。蒙古黄芪种子的耐胁迫性高于膜荚黄芪种子。两种黄芪种子对SA的响应方式有区别。SA浸种处理优于拌种处理。     

过量表达甘菊CBF1基因提高拟南芥抗旱耐盐能力

CBF是一类植物特异性、具有多种功能的转录因子。本研究将从甘菊(Chrysanthemum lavandulifolium)中分离的ClCBF1基因构建到植物表达载体pBI121上,并采用农杆菌介导的花序浸染法对拟南芥(Arabidopsis thaliana)进行遗传转化,共获得4个转基因株系经过抗性筛选和RT-PCR验证,对其中表达量较高的3个转基因株系进行研究,结果表明:在150mmol·L~(-1)甘露醇培养基中转基因拟南芥的种子萌发率和根长平均为野生型的2.0倍和1.2倍,在150mmol·L~(-1) NaCl培养基中转基因拟南芥种子萌发率和根长平均为野生型的1.1倍和1.4倍;在干旱和盐胁迫条件下,转基因拟南芥幼苗的成活率高于野生型,并且超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性显著高于野生型(P0.05),丙二醛(MDA)含量及相对电导率显著低于野生型植株(P0.05)。说明ClCBF1基因在拟南芥受到干旱和盐胁迫过程中发挥一定作用。     

温度和水分对赖草种子萌发的影响

利用聚乙二醇(PEG)试剂室内模拟不同干旱(0、-0.10、-0.20、-0.40、-0.80、-1.60 MPa)和温度(10、15、20、25、30℃)环境条件,对西藏班戈县野生型赖草(Leymus secalinus)种子萌发特性进行研究。结果表明,赖草种子在恒温10~30℃和变温10~30℃均能萌发.恒温25℃处理下,种子萌发达到了最佳响应;恒温15℃和变温20/30℃处理对赖草种子发芽率具有显著影响(P0.05),而恒温10和30℃对赖草种子发芽率具有极显著影响(P0.05);随着PEG渗透势的增加,赖草种子发芽率、发芽指数、活力指数和胚芽长均出现了不同程度的下降现象,而胚根则表现为先升后降的变化现象。25℃和蒸馏水处理下,野生赖草种子萌发效果最佳;而在25℃和-0.10~0 MPa渗透势处理下,赖草种子胚根优于胚芽生长。     

质膜内在蛋白ZmPIP1;1参与玉米耐旱性和光合作用的功能分析

质膜内在蛋白(plasma membrane intrinsic proteins, PIPs)是水通道蛋白主要亚家族成员之一,在植物生长发育过程中具有重要调节功能。前期研究表明,玉米ZmPIP1;1基因表达受到渗透和盐胁迫的强烈诱导,但其在玉米中的生物学功能尚不明确。本研究通过玉米遗传转化获得了ZmPIP1;1超表达转基因株系,干旱胁迫实验揭示了ZmPIP1;1超表达转基因株系较野生型具有较低的水分散失率及较强的干旱胁迫耐性。转录组测序结果表明参与ABA生物合成及其信号通路相关基因的表达水平发生了显著变化。在田间正常生长条件下,ZmPIP1;1超表达转基因植株与野生型在生长发育过程中没有明显差异,但转基因玉米株系具有较高的光合效率,粒宽和百粒重增加,玉米单果穗的产量提高。此外,通过荧光双分子互补实验观察到ZmPIP1;1和ZmPIP2;6蛋白在玉米叶肉细胞原生质体的细胞质膜和叶绿体膜上存在互作,并且可能导致了ZmPIP蛋白的重定位。该研究为ZmPIP1;1分子机制的解析奠定了重要基础,为玉米高光效分子设计育种开辟了新的途径。     

螺旋深松机的设计及其土壤切削数值模拟

目前深松机的研究主要集中于北方和中西部地区砂性土壤及大田作业环境,机具普遍较大,功耗较高,不适用于南方黏性土壤及丘陵山区小田块耕地现状。本文基于南方作业环境设计了一种螺旋深松机,通过螺旋式深松组件对土壤进行铣削和翻动,达到松土、碎土的目的,松土深度大,最大可达0.4 m,转移灵活方便,通过ANSYS/LS-DYNA仿真得出土壤失效状态以及切削能耗与切削功率,其总能量为2.45 kJ,最大切削功率为7.33 kW。并分析出深松组件角速度与前进速度对切削功率的影响,降低深松组件角速度与前进速度即可降低切削功率。     

冷温荒漠环境下柴达木黑果枸杞原生地土壤元素特征

柴达木盆地中西部极度干旱,气候冷温,盐生植物黑果枸杞占有一定生态位。采集0～40 cm土样,用超细粉末压片-X射线荧光光谱法,测定部分元素含量,研究了柴达木黑果枸杞原生地土壤元素分布特征。结果表明:原生地土壤中人体必需微量元素Se、Sr含量较高,Co、Ni、V、Zn等含量相对低;Cl、S含量、富集程度(Kc> 3.0)俱高,稀土类元素富集程度普遍偏低,Ag、Pb、Br、W有局部聚集现象(C.V> 50%),但未有含量超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》土壤污染风险筛选值控制限值的元素。柴达木黑果枸杞原生地土壤能够较高程度富集Cl(Kc> 40.0)、S(Kc> 7.5)、Se(Kc> 4.0)及Sr(Kc> 1.0)等元素是母质与气候双重因素造就的结果。     

水稻冠层三维结构模型的田间实验验证

在水稻株型设计系统(Rice Plant Type Design System,RPTDS)基础上,以冠层光分布为指标,利用改造后的非自然群体,通过田间实验和虚拟实验的比较研究,对RPTDS系统中水稻冠层三维模型的准确性进行了检验,结果表明,虚拟实验结果与田间实验结果虽然在数值上存在一定差异,但具有极显著的正向相关关系,同时,虚拟实验结果更能够有效反映冠层结构差异,冠层模型具有较高的准确性。说明RPTDS系统基本能够准确反映群体冠层结构和光分布态势。     

外源褪黑素对干旱胁迫下大豆鼓粒期生理和产量的影响

干旱胁迫降低大豆产量,探究提高大豆耐旱能力和降低产量损失的机制对大豆生产具有重要意义。施褪黑素能缓解干旱胁迫对植株生长的抑制和氧化损伤。本试验于2017—2018年研究叶面喷施褪黑素对干旱胁迫下大豆鼓粒期叶片光合、抗逆、碳氮代谢和产量的影响表明,外源褪黑素提高干旱胁迫下大豆叶片抗氧化酶活性,抑制活性氧的产生和细胞膜损伤,缓解干旱胁迫对光合能力的抑制,提高碳氮同化能力,最终缓解干旱胁迫造成的产量损失。与干旱胁迫相比,褪黑素处理下单株荚数、单株粒数和百粒重两年平均提高了2.9%、0.8%和17.2%,产量(单株粒重)平均提高了14.7%。