干旱胁迫对小麦幼苗根系生长和叶片光合作用的影响

采用水培试验方法,以2个耐旱性不同的小麦品种(敏感型望水白和耐旱型洛旱7号)为材料,研究了干旱胁迫对小麦幼苗根系形态、生理特性以及叶片光合作用的影响,以期揭示小麦幼苗对干旱胁迫的适应机制.结果表明： 干旱胁迫下,2个小麦品种幼苗的根系活力显著增大,而根数和根系表面积受到抑制;干旱胁迫降低了望水白的叶片相对含水量,提高了束缚水/自由水,而对洛旱7号无显著影响;干旱胁迫降低了2个小麦品种叶片的叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度,但随胁迫时间的延长,洛旱7号的叶绿素含量和净光合速率与对照差异不显著;干旱胁迫降低了2个小麦品种幼苗的单株叶面积,以及望水白的根系、地上部和植株生物量,而对洛旱7号无显著影响.水分胁迫下,耐旱型品种可以通过提高根系活力、保持较高的根系生长量来补偿根系吸收面积的下降,保持较高的根系吸水能力,进而维持较高的光合面积和光合速率,缓解干旱对生长的抑制.     

干旱胁迫对小麦幼苗根系生长和叶片光合作用的影响

采用水培试验方法,以2个耐旱性不同的小麦品种(敏感型望水白和耐旱型洛旱7号)为材料,研究了干旱胁迫对小麦幼苗根系形态、生理特性以及叶片光合作用的影响,以期揭示小麦幼苗对干旱胁迫的适应机制.结果表明： 干旱胁迫下,2个小麦品种幼苗的根系活力显著增大,而根数和根系表面积受到抑制;干旱胁迫降低了望水白的叶片相对含水量,提高了束缚水/自由水,而对洛旱7号无显著影响;干旱胁迫降低了2个小麦品种叶片的叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度,但随胁迫时间的延长,洛旱7号的叶绿素含量和净光合速率与对照差异不显著;干旱胁迫降低了2个小麦品种幼苗的单株叶面积,以及望水白的根系、地上部和植株生物量,而对洛旱7号无显著影响.水分胁迫下,耐旱型品种可以通过提高根系活力、保持较高的根系生长量来补偿根系吸收面积的下降,保持较高的根系吸水能力,进而维持较高的光合面积和光合速率,缓解干旱对生长的抑制.     

干旱胁迫对不同耐旱性玉米杂交种产量和根系生理特性的影响

通过盆栽人工模拟干旱试验,研究了全生育期中度干旱胁迫对不同耐旱性玉米杂交种（耐旱：京科628;不耐旱：农大95）产量及根系生理特性的影响.结果表明：干旱胁迫下,耐旱玉米产量比对照减少33.7%,不耐旱玉米则比对照减少62.3%.干旱胁迫下,玉米根系生物量降低且最大值出现时间提前,与对照相比,不耐旱玉米根冠比升高,耐旱玉米根冠比前期升高后期降低;根系活力降低,不耐旱玉米根系活力降低幅度大于耐旱玉米;根系超氧化物歧化酶（SOD）活性前期高于对照后期低于对照,耐旱玉米根系SOD活性开始低于对照的时间比不耐旱玉米晚;根系丙二醛（MDA）含量升高,随干旱胁迫处理时间的延长,不耐旱玉米MDA含量比对照升高的幅度大于耐旱玉米;根系可溶性蛋白含量降低,不耐旱玉米的降低幅度大于耐旱玉米.干旱胁迫下耐旱玉米杂交种根系活力﹑根系SOD活性及可溶性蛋白含量较高,减缓了根系的衰老进程,延长了根系功能期,这可能是耐旱玉米杂交种在干旱胁迫下仍能获得较高产量的重要原因之一.     

盐旱复合胁迫对小麦幼苗生长和水分吸收的影响

为明确盐害、干旱及盐旱复合胁迫对小麦幼苗生长和水分吸收的影响,从而为盐害和干旱胁迫下栽培调控提供理论依据。以2个抗旱性不同的小麦品种(扬麦16和耐旱型洛旱7号)为材料,采用水培试验,以NaCl和PEG模拟盐旱复合胁迫,研究了盐旱复合胁迫下小麦幼苗生长、根系形态、光合特性及水分吸收特性的变化。结果表明,盐、旱及复合胁迫下小麦幼苗的生物量、叶面积、总根长与根系表面积、叶绿素荧光和净光合速率均显著下降,但是复合胁迫处理的降幅却显著低于单一胁迫。盐旱复合胁迫下根系水导速率和根系伤流液强度显著大于单一胁迫,从而提高了小麦幼苗叶片水势和相对含水量。盐胁迫下小麦幼苗Na~+/K~+显著大于复合胁迫,但复合胁迫下ABA含量却显著小于单一的盐害和干旱胁迫。因此,盐旱复合胁迫可以通过增强根系水分吸收及降低根叶中ABA含量以维持较高光合能力,这是盐旱复合胁迫提高小麦适应性的重要原因。洛旱7号和扬麦16对盐及盐旱复合胁迫的响应基本一致,但在干旱胁迫下洛旱7号表现出明显的耐性。     

干旱胁迫对花生根系生长发育和生理特性的影响

以花育17号和唐科8号两个花生品种为试验材料,在防雨棚栽培池内进行土柱栽培试验,研究了中度干旱胁迫和正常供水处理下花生生育后期根系形态发育特征和生理特性.结果表明: 唐科8号具有较发达的根系及较高的产量和抗旱系数,花育17号根系对干旱胁迫的适应性小于唐科8号.两品种根长密度、根系生物量均主要分布于0～40 cm土层中,但同一土层内两品种根系性状存在差异.与正常供水处理相比,干旱胁迫处理使花育17号各生育期总根长、根系总表面积和总体积均降低,而唐科8号除花针期显著降低外,其余生育期均明显升高;干旱胁迫增加了两品种20～40 cm土层内根系生物量、根系表面积和体积,而降低了40 cm以下土层内各根系性状;干旱胁迫处理使两品种饱果期40 cm以下土层内根系活力降低,且花育17号降低幅度高于唐科8号.干旱胁迫下两品种生育后期根系发育和生理特性的差异表明其根系在干旱胁迫下对水分吸收和利用存在差异.     

干旱胁迫对不同苦荞品种苗期生长和根系生理特征的影响

采用盆栽人工控水试验,研究了不同水分处理(正常供水、中度干旱和重度干旱)对耐旱型(‘迪庆苦荞’、‘西农9909’)和不耐旱型(‘西荞1号’和‘黑丰1号’)苦荞品种苗期生理、形态指标的影响,并通过隶属函数法与主成分分析对品种抗旱性进行综合评价,以揭示苦荞苗期的抗旱生理机制。结果表明:(1)与正常供水相比,除‘迪庆苦荞’和‘西农9909’在重度干旱胁迫下主根长呈升高趋势外,其余苦荞品种在2个干旱条件下的株高、茎粗、叶面积、地上部干重、地下部干重、根系体积、根系表面积均呈下降趋势,且耐旱品种降幅小于不耐旱品种;重度干旱胁迫使得‘迪庆苦荞’的根冠比升高,而其余品种根冠比在干旱胁迫下均无显著变化。(2)干旱胁迫使苦荞叶片的叶绿素含量、相对含水量、最大荧光产量(Fm)、最大光化学效率(Fv/Fm)、根系活力和可溶性蛋白含量显著降低,而根系超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)、可溶性糖及游离脯氨酸含量呈升高趋势;不同抗旱性品种间的升降幅度存在差异。(3)各苦荞品种耐旱能力综合评价值(D)表现为‘迪庆苦荞’‘西农9909’‘黑丰1号’‘西荞1号’;幼苗株高、地下部干重及根系SOD活性和蛋白质含量与D值呈显著正相关关系,而根系脯氨酸含量和可溶性糖含量与D值呈极显著正相关关系。研究发现,在中度与重度干旱逆境下,苦荞品种‘迪庆苦荞’和‘西农9909’综合表现较好,具有更强的耐旱能力,而品种‘西荞1号’和‘黑丰1号’综合表现较差,其抗旱性较弱;苗期株高、地下部干重以及根系SOD活性、蛋白质含量、脯氨酸含量和可溶性糖含量可作为苦荞抗旱性快速鉴定的指标。     

土壤干旱对黄土高原4个乡土树种生长及干物质分配的影响

研究了不同土壤水分条件对黄土高原4个乡土树种幼苗生长及干物质分配的影响.结果表明,中度干旱(50%～55%θf)下虎榛子(Ostryopsis davidiana Decne.)和白刺花(Sophora viciifolin Hance)的生物量比适宜水分下(70%～75%θf)增加20.23%和3.93%,而大叶细裂槭(Acer stenolobum Rehd.var.megalophyllum Fang et Wu)和辽东栎(Quercus liaotungensis Koidz.)生物量分别降低13.59%和35.25%;重度干旱(40%～45%θf)对幼苗生长均有明显抑制作用.白刺花地上部与地下部的生长受水分胁迫影响较小,较其他树种具有更强的耐旱性;干旱对辽东栎地上部生长的影响较地下部大,重度干旱下其生长明显受抑制.随干旱程度加剧幼苗的根冠比增大,在重度干旱下大叶细裂槭根冠比达2以上.虎榛子整体生长速度较慢,对干旱的适应可能更多表现在生理上的耐旱.     

两个不同耐旱性棉花品种根系生理特性对干旱的响应

为探明不同抗旱性棉花品种的根系生理特性对干旱的响应及其与生物量的关系,以不耐旱性品种‘新陆早17号'(L17)和耐旱性品种‘新陆早22号'(L22)为试材,在土柱栽培条件下设常规灌溉(CK)、轻度干旱(W₁)和中度干旱(W₂)处理,研究干旱胁迫对不同耐旱性棉花品种根系活力、保护酶活性及解剖结构(导管直径、数量)和生物量的影响。结果表明:干旱胁迫下两棉花品种根系可溶性蛋白(SP)含量、根系活力(RV)、木栓层数、根茎导管数量、导管直径显著降低,根系丙二醛(MDA)含量及保护性酶活性显著增加,进而导致地上部干物质量显著降低。与L17相比,L22的SP含量、0～40 cm和80～120 cm土层RV、木栓层数、根茎导管数量、导管直径以及地上部干物质量均显著增加,尤其W₂条件下L22的RV降幅比L17低26.2%,过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性和皮层厚度分别比L17高43.6%、6.9%、25.4%、19.9%,且差异均达到显著水平。干物质量与RV、SOD、POD、木栓层数、导管直径和个数之间均呈显著正相关。因此,耐旱性强的棉花品种在干旱条件下通过保持较高的根系活性、木栓层数、导管直径和数量,进而促进地上部生物量积累,是其具有较高耐旱性的生理机制。     

淹水胁迫对不结球白菜根系生长与呼吸酶活性的影响

采用双套盆法,以不结球白菜‘新矮青’和‘新夏青2号’品种为材料,研究了不同时间(1、3、5、恢复7d后)和不同程度淹水处理(根淹、半淹)后不结球白菜根系生长及呼吸代谢的变化规律。结果显示:(1)与对照相比,淹水胁迫下,不结球白菜幼苗根系鲜重、根系长度、根系活力显著下降,且半淹处理的下降幅度大于根淹处理。(2)淹水胁迫下,乳酸脱氢酶(LDH)、乙醇脱氢酶(ADH)活性较对照显著升高,而苹果脱氢酶(MDH)、琥珀酸脱氢酶(SDH)活性显著降低,且半淹处理的降幅大于根淹,淹水5d后与淹水1d后有显著性差异。(3)淹水胁迫下,‘新矮青’乳酸发酵途径弱于‘新夏青2号’,乙醇发酵则相反,导致后者根系中乳酸积累多于前者,细胞质酸化较严重,降低了对淹水胁迫的耐性。研究表明,不结球白菜幼苗期受到淹水胁迫时,其有氧呼吸明显受阻,无氧呼吸代谢被促进,而且随着淹水时间的延长及淹水深度的加深,根系呼吸代谢受到的抑制程度越严重,最终导致根系生长受到抑制。     

水分胁迫和氮肥对花生根系形态发育及叶片生理活性的影响

以"花育22号"花生为试验材料,在中度干旱胁迫和充足灌水两个水分条件下,分别设置不施氮肥(N0)、中氮(N1,90 kg·hm-2)、高氮(N2,180 kg·hm-2)3个施氮水平,研究不同土壤水分和氮肥条件对花生叶片生理活性及根系形态发育特征的影响.结果表明:与不施氮肥处理相比,两个水分条件下中氮处理均显著增加花生产量,但对收获指数无显著影响.干旱胁迫条件下,中氮处理对总根系生物量和总根长无显著影响,但显著增加花生总根系表面积;中氮和高氮处理均显著增加20~40 cm土层内根长和根系表面积,且高氮处理显著增加40 cm以下土层内根系生物量和根系表面积;施用氮肥显著提高叶片过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性,而丙二醛(MDA)含量随施氮量的增加而降低.正常供水条件下,施用氮肥显著降低了花生根系表面积和40 cm以下土层内根系生物量、根长和根系表面积,中氮处理可提高叶片保护酶活性.相关性分析表明,20~40 cm土层内根长和叶片超氧化物歧化酶(SOD)、CAT、POD活性与产量呈显著相关.     

木芙蓉对淹水胁迫的响应及其耐涝性综合评价

为挖掘木芙蓉(Hibiscus mutabilis)耐涝种质资源,对13个木芙蓉品种水淹15 d后的形态和生理生化指标进行研究,并构建耐涝评价体系.结果表明,水淹胁迫后,木芙蓉品种各性状的变化趋势和幅度均不同,部分性状间的相关性显著(P<0.05).14个指标按贡献率大小归因为形态生长指标、不定根形态指标、膜脂过氧化指...     

甘蓝型油菜与蔊菜属间杂种后代的苗期耐湿性综合评价

以生产上应用的耐湿性存在差异的3个甘蓝型油菜品种为对照,采用盆栽模拟湿害胁迫的方法,对15份源自甘蓝型油菜与蔊菜属间杂交获得的遗传稳定的创新种质进行苗期耐湿性鉴定和综合评价。结果显示:(1)湿害抑制根系生长,导致植株变矮,叶片发黄,生物量降低,湿害对根系影响最为严重,其次是植株总生物量积累和地上部分的生长。(2)通过主成分分析和隶属函数法,将全展叶数、绿叶率、苗高、根长、地上部分鲜重、根鲜重、植株总鲜重、地上部分干重、根干重和植株总干重等10个性状指标值转化成单一的综合评价值(D值),客观、科学、准确地对参试的18份材料进行了综合评价,为甘蓝型油菜苗期耐湿性评价提供了方法参考。(3)15份创新种质除绿叶率外的9个测定指标的耐湿性系数均高于对照品种,耐湿性综合评价结果显示,15份创新种质的D值均高于渝黄2号,13份创新种质的D值高于综合抗耐性俱佳的中油821,3份创新种质的D值高于高耐湿品种中双9号,聚类得到的高耐湿类群的7份材料中创新种质占6份(85.71%)。可见,创新种质的耐湿性平均要优于对照品种,说明通过远缘杂交获得的创新种质对甘蓝型油菜的耐湿性有了较为明显的改良和提高。     

糜子育成品种苗期抗旱性评价与鉴定指标筛选

在年降雨量不足40 mm的敦煌市,对我国不同地区育成的56份糜子品种,采用反复干旱法进行了苗期抗旱性鉴定,利用反复干旱存活率和抗旱性综合评价值D的聚类结果筛选出一级抗旱品种4份,分别是陇糜5号、吉3、蒙粳糜1号和蒙粳糜7号;配对t测验显示:反复干旱胁迫后糜子苗高、植株含水量、单株叶面积、生物学产量分别降低了16.097 cm、0.393 g/株、10.358 cm2/株、0.075 g/株,差异达到了极显著水平,而根长、相对生长率反向增加了0.555 cm、3.213%;主成分分析中,植株含水量、生物学产量、单株叶面积3个指标在第1主成分中起决定作用(系数均≥0.881),且与两种抗旱评价参数值相关性均达到了极显著水平,因此,确定植株含水量、生物学产量、单株叶面积作为糜子苗期抗旱性鉴定1级指标。     

Dynamic QTL Analysis and Candidate Gene Mapping for Waterlogging Tolerance at Maize Seedling Stage

Soil waterlogging is one of the major abiotic stresses adversely affecting maize growth and yield. To identify dynamic expression of genes or quantitative trait loci (QTL), QTL associated with plant height, root length, root dry weight, shoot dry weight and total dry weight were identified via conditional analysis in a mixed linear model and inclusive composite interval mapping method at three respective periods under waterlogging and control conditions. A total of 13, 19 and 23 QTL were detected at stages 3D|0D (the period during 0–3 d of waterlogging), 6D|3D and 9D|6D, respectively. The effects of each QTL were moderate and distributed over nine chromosomes, singly explaining 4.14–18.88% of the phenotypic variation. Six QTL (ph6-1, rl1-2, sdw4-1, sdw7-1, tdw4-1 and tdw7-1) were identified at two consistent stages of seedling development, which could reflect a continuous expression of genes; the remaining QTL were detected at only one stage. Thus, expression of most QTL was influenced by the developmental status. In order to provide additional evidence regarding the role of corresponding genes in waterlogging tolerance, mapping of Expressed Sequence Tags markers and microRNAs were conducted. Seven candidate genes were observed to co-localize with the identified QTL on chromosomes 1, 4, 6, 7 and 9, and may be important candidate genes for waterlogging tolerance. These results are a good starting point for understanding the genetic basis for selectively expressing of QTL in different stress periods and the common genetic control mechanism of the co-localized traits.     

Comparison of QTLs for rice seedling morphology under different water supply conditions

The variation of seedling characteristics under different water supply conditions is strongly associated with drought resistance in rice (Oryza sativa L.) and a better elucidation of its genetics is helpful for improving rice drought resistance. Ninety-six doubled-haploid (DH)rice lines of an indica and japonica cross were grown in both flooding and upland conditions and QTLs for morphological traits at seedling stage were examined using 208 restriction fragment length polymorphism (RFLP) and 76 microsatellite (SSR) markers. A total of 32 putative QTLs were associated with the four seedling traits: average of three adventitious root lengths (ARL), shoot height (SH), shoot biomass (SW), and root to shoot dry weight ratio (RSR). Five QTLs detected were the same under control and upland conditions. The ratio between the mean value of the seedling trait under upland and flooding conditions was used for assessing drought tolerance. A total of six QTLs for drought tolerance were detected. Comparative analysis was performed for the QTLs detected in this case and those reported from two other populations with the same upland rice variety Azucena as parent. Several identical QTLs for seedling elongation across the three populations with the positive alleles from the upland rice Azucena were detected, which suggests that the alleles of Azucena might be involved in water stress-accelerated elongation of rice under different genetic backgrounds. Five cell wall-related candidate genes for OsEXP1, OsEXP2, OsEXP4, EXT, and EGase were mapped on the intervals carrying the QTLs for seedling traits.     

不同水稻种质在不同生育期耐盐鉴定的差异

以21份水稻(Oryza sativa)种质为材料,用1.5%Na Cl处理种子8天后测定发芽率。在苗期用不同浓度NaCl水培处理10天,测定叶片死亡率等指标和高亲和性K+转运基因(HKT)家族变异。在成株期选3份种质,用不同浓度NaCl盆栽处理,在开花期和籽粒蜡熟期测定植株可溶性糖和生物量等指标,以明确各种质不同生育期的耐盐差异和关键指标。结果表明,在NaCl胁迫下,种子发芽率受到显著影响。苗期盐胁迫后,各种质的平均叶片死亡率变幅最大。在被鉴定的8个耐盐种质中,HKT家族的7个基因除OsHKT2;4外均存在。在≤1 g·kg–1盐胁迫下植株可溶性糖含量表现出刺激增长效应。CG15R单株生物量与盐浓度呈正相关,且随盐浓度的增加而缓慢增长。在≤1 g·kg–1时,中花9号的生物量随盐浓度的增加而增加。水稻耐盐性具有明显的阶段发育特异性,且不同发育阶段的耐盐性之间无相关性。叶片死亡率与蜡熟期生物量可分别作为苗期和成株期耐盐鉴定的关键指标。CG15R可作为高耐盐种质进行深入分析和利用。     

花铃期干旱和渍水对棉铃碳水化合物含量的影响及其与棉铃生物量累积的关系

在池栽条件下,以美棉33B为材料,研究花铃期干旱、渍水7 d和渍水14 d处理对棉铃碳水化合物含量的影响及其与生物量累积的关系.结果表明: 干旱处理对下部果枝棉铃铃壳碳水化合物含量的影响较小,降低了中部铃壳碳水化合物含量;干旱处理上部铃壳和渍水处理铃壳可溶性糖、淀粉含量增加,蔗糖含量先降后增,且随渍水持续期延长变幅增大,蔗糖外运受阻加重.与铃壳相比,花铃期干旱和渍水处理对棉籽碳水化合物含量的影响较小.干旱和渍水7 d处理中部果枝棉铃生物量快速增长起始期提前但历时短,下部和上部棉铃生物量累积最大增长速率降低;渍水14 d处理不同果枝部位棉铃生物量累积最大增长速率均降低.相关分析表明,棉铃生物量及其最大增长速率与铃壳可溶性糖和蔗糖含量关系密切.因此,花铃期干旱和渍水影响棉铃蔗糖外运,改变棉铃生物量累积特性,是棉铃生物量降低的原因.
     

Effects of Waterlogging on Nitrogen Accumulation and Alleviation of Waterlogging Damage by Application of Nitrogen Fertilizer and Mixtalol in Winter Rape (Brassica napus L.)

A study on the physiological and yield effects of waterlogging and the alleviation of waterlogging damage by the application of nitrogen fertilizers and mixtalol in winter rape was conducted in experimental tanks especially designed for controlling soil moisture content. The results showed that waterlogging at the seedling and stem elongation stages causes a significant decrease in nitrogen content and rate of nitrogen accumulation. Leaf chlorophyll content, superoxide dismutase and catalase activities, and root oxidizability (capacity for root oxidation) and root exudate were also reduced by waterlogging. The experiments confirmed that the physiological function of rape plants was retarded during the time of waterlogging at the seedling stage, and its adverse effects remained. Plant height, stem width, and the number of primary branches per plant were decreased significantly by waterlogging at the seedling and stem elongation stages. Pods per plant and seeds per pod were also reduced significantly, giving a 21.3 and 12.5% decrease of seed yield from the control for treatments at the seedling and stem elongation stages, respectively. Foliar sprays of nitrogen fertilizers at the seedling stage or mixtalol at the flowering stage alleviated plant damage caused by waterlogging by retarding chlorophyll and nitrogen degradation, increasing superoxide dismutase and catalase activities and root oxidizability, and improving yield components and seed yield of waterlogged plants. Therefore, besides draining off water, alleviation of waterlogging damage may be controlled by applying nitrogen fertilizer and a suitable plant growth regulator at appropriate growth stages. Received July 3, 1996; accepted December 26, 1996     

不同渍水时间对苗期和花期大豆生长及碳氮代谢的影响

以大豆品种南农99.6为材料,通过盆栽试验研究了苗期和花期渍水对大豆生长及碳氮代谢的影响.结果表明: 渍水显著抑制了大豆的生长,植株生物量、叶面积、叶片色素含量和光合速率均显著下降,而丙二醛(MDA)含量显著升高;随着渍水时间的延长,各生理指标的变化幅度增大;渍水胁迫解除后有一定的恢复,渍水10 d处理后恢复能力较渍水20 d处理强.可溶性碳、氮物质及关键酶对渍水反应不同,可溶性糖含量以及叶片谷氨酰胺合成酶和蔗糖合成酶的活性上升,而可溶性蛋白含量下降.渍水对苗期大豆植株生物量、叶面积和MDA含量的影响比花期小.苗期和花期渍水时间越短,大豆受到的伤害越小,其恢复能力也越强.渍水时间在10 d内,大豆植株能够通过自身的调节逐渐恢复.