不同氮素营养条件下内生真菌感染对黑麦草光合和蒸腾速率及生物量的影响

以黑麦草(Lolium perenne L.)为实验材料,研究在不同氮素营养条件下内生真菌(Neotyphodium lolii)感染对其光合特性及生物量的影响。结果表明：1)整个实验中,内生真菌感染对黑麦草净光合速率、蒸腾速率以及水分利用效率均无显著影响,但在中氮和高氮水平时,感染种群的净同化累积值有超过非感染种群的趋势;2)在本实验的第一处理期和第二处理期,内生真菌感染对黑麦草绿色部分的干物质产量无显著影响,但在第三处理期感染种群的绿色部分的干物质产量显著高于非感染种群。     

内生真菌感染对黑麦草抗盐性的影响

以感染内生真菌的多年生黑麦草（Lolium perenne L．）（SR4000）为实验材料,建植内生真菌感染（EI）和不感染（EF）的黑麦草种群,并对其进行盐胁迫实验,通过观察生长和生理生态指标的变化,分析内生真菌对宿主植物抗盐性的影响。结果表明,内生真菌感染对宿主黑麦草的营养生长没有增益效应,相反在高盐浓度下,EI种群的分蘖能力和地上部分生物量均低于EF种群;但内生真菌能够改变宿主种群生物量的分配格局,将更大比例的生物量分配于根系。在高盐浓度下,内生真菌感染可导致黑麦草叶内的脯氨酸含量显著增加、可溶性糖含量显著降低,但对PSⅡ光化学效率Fv/Fm值的变化没有影响。总体来看,内生真菌感染并未改善宿主黑麦草的抗盐性。     

干旱胁迫下内生真菌感染对黑麦草实验种群光合、蒸腾和水分利用的影响

 以黑麦草(Lolium perenne L．)为实验材料,研究在不同强度的干旱胁迫下内生真菌(Neotyphodium lolii (原 Acremonium lolii))感染对其净同化速率、蒸腾速率和水分利用效率的影响。结果显示：1)在干旱胁迫前期,内生真菌感染(EI)种群和非感染(EF)种群之间的群体净同化速率无显著差异;到胁迫后期,在重度胁迫下EI种群的净同化速率高于EF种群;复水后,各个胁迫强度EI和EF种群的净同化速率均迅速恢复,差异消失;2)在群体蒸腾速率上,干旱胁迫对其影响大于内生真菌的影响;3)在群体水分利用效率上,只是在重度胁迫后期,EI种群才高于EF种群。     

内生真菌感染对干旱胁迫下黑麦草生长的影响

 内生真菌是生活在健康植物的茎叶内,形成不明显感染的一类真菌。以黑麦草（Lolium perenne L.）为实验材料,研究在不同强度的干旱胁迫下内生真菌（Neotyphodium lolii）侵染对其叶片延伸生长、分蘖数和生物量的影响。结果表明,与非感染种群相比,内生真菌感染对黑麦草叶片延伸速率无明显促进作用;内生真菌感染种群具有明显较多的分蘖数;在重度胁迫并经过恢复期后,内生真菌感染种群具有较高的根冠比。因而内生真菌可能通过提高植物的分蘖能力和促进有机物向根系的分配来促进宿主植物的营养生长并提高其抗旱性     

渗透胁迫下内生真菌感染对黑麦草幼苗生长的影响

以含有内生真菌的黑麦草(Lolium perenne L．)种子为材料,采用4C冰箱内和20℃光照培养箱内保存18个月的方式分别构建内生真菌感染(EI)和内生真菌非感染(EF)的黑麦草种群,通过比较EI和EF种群在正常条件下(对照)和渗透胁迫条件下种子发芽、幼苗生长等方面的差异,探讨内生真菌对其宿主植物的直接和间接影响。结果表明：在对照和胁迫条件下,E1种子的发芽势均明显高于EF种子,而只在重度渗透胁迫下,E1种子的发芽率才显著高于EF种子。对于黑麦草幼苗而言,渗透胁迫下内生真菌对宿主植物的地上部分和地下部分均有增益作用,最终表现为E1种群的总生物量显著高于EF种群,其中对地上部分的促进作用表现为内生真菌的存在不仅提高了宿主叶片的延伸速率、使EI叶片比EF叶片更长、叶面积更大,而且在重度胁迫下,E1种群的分蘖数也显著高于EF种群;对地下部分的促进作用表现为EI种群的根系总长度和根干重均高于EF种群。     

干旱胁迫下内生真菌感染对黑麦草光合色素和光合产物的影响

以含有内生真菌的黑麦草 (L olium perenne L.)种子为材料 ,采用加热处理方式构建内生真菌非感染的黑麦草种群 ,通过比较内生真菌感染 (EI)和非感染 (EF)植株在正常条件下和干旱胁迫条件下叶片相对水分含量、叶绿素、可溶性糖和淀粉含量等指标的差异 ,探讨黑麦草 EI和 EF种群对干旱胁迫的适应性差异。结果表明 :在中度胁迫后期 ,EI植株叶片的 RWC显著高于 EF植株 ,即 EI植株的保水能力更强。轻度水分胁迫下 ,内生真菌感染可使其宿主植物的可溶性糖含量增加 ,以增强宿主的渗透调节能力 ,随着干旱胁迫强度的加大 ,内生真菌的这一增益效应不再起作用 ,此时 ,宿主植物将更多的光合产物——淀粉积累于体内 ,以度过不良环境。第 2年春天 EI和 EF种群的恢复生长情况进一步表明 ,经过中度干旱胁迫后 ,EI种群的恢复更为迅速。生物量的大小是植物种群净光合作用能力的直接体现 ,研究中在中度干旱胁迫条件下 ,黑麦草 EI种群的生物量显著高于EF种群 ,但从光合色素的变化来看 ,相同水分状况下 EI和 EF植株的 Chla、Chlb以及 Car的变化趋势比较接近 ,这说明内生真菌感染并未缓解干旱胁迫对光合色素的破坏 ,内生真菌可能通过其它途径来改善宿主植物的光合能力     

黑麦草-内生真菌共生体对磷缺乏的生理生态反应

选取感染和未感染的黑麦草为材料,在田间盆栽条件下研究内生真菌感染对宿主植物抵抗磷胁迫方面的贡献。结果表明,土壤中缺磷或内生真菌感染对黑麦草地上部生长的影响不显著,但内生真菌感染对植株地下部生长和生理指标有明显影响。缺磷条件下,内生真菌感染有助于黑麦草地下部分的生长,表现在根系总长度更长,生物量更大;同时根中酚类物质和有机酸的含量也显著高于未感染植株,但因酚类物质和有机酸总量增加的同时并未伴随着二者浓度的增加,由此推测,内生真菌在改变宿主黑麦草根系代谢活动方面的贡献有限。此外,内生真菌感染显著提高了宿主植物的磷利用效率,这可能和缺磷条件下内生真菌感染植株具有更高的酸性磷酸酶活性有关。     

水分胁迫下内生真菌感染对黑麦草叶内游离脯氨酸和脱落酸含量的影响

以黑麦草为实验对象,研究了干旱胁迫条件下内生真菌感染对植株叶片含水量和叶内游离脯氨酸含量的影响,同时对渗透胁迫条件下植株叶内ABA含量的变化进行了分析。结果表明：①内生真菌的感染有助于使叶片保持较高的含水量;②在两种形式的水分胁迫下,。前期至中期高感染种群的叶片游离脯氨酸含量低于感染种群,而在末期则有高出低感染种群的趋势;③内生真菌感染对黑麦草叶内ABA累积的正效应只发生在轻度渗透胁迫下的较短时间范围内。     

不同类型和强度的干旱胁迫对黑麦草实验种群物质生产与水分利用的影响

对田间条件下不同类型和强度的干旱胁迫对黑麦草 ( L olium perenne)实验种群物质生产与水分利用特征的影响进行了研究。实验结果表明 :在周期性和持续性胁迫条件下 ,轻度与中度胁迫对草群干物质产量的影响相接近并与对照无显著差异 ,重度胁迫导致干物质产量的降低 ;渐进性胁迫条件下轻度胁迫对干物质产量的影响与对照相接近 ,中度和重度胁迫导致产量的降低 ;在每一种胁迫类型下植物地上部绿色部分的干物质含量与其干物质产量呈反向对应关系 ;草群干物质产量与栽植桶水分散失量之间呈极显著的直线关系 ;周期性胁迫条件下中度胁迫提高了草群水分利用效率 ,持续性和渐进性胁迫条件下草群水分利用效率对干旱胁迫强度的反应随生长季节推移而有所改变     

不同类型和强度的干旱胁迫对黑麦草实验种群物质生产与水分利用的影响

 对田间条件下不同类型和强度的干旱胁迫对黑麦草(Lolium perenne)实验种群物质生产与水分利用特征的影响进行了研究。实验结果表明：在周期性和持续性胁迫条件下,轻度与中度胁迫对草群干物质产量的影响相接近并与对照无显著差异,重度胁迫导致干物质产量的降低;渐进性胁迫条件下轻度胁迫对干物质产量的影响与对照相接近,中度和重度胁迫导致产量的降低;在每一种胁迫类型下植物地上部绿色部分的干物质含量与其干物质产量呈反向对应关系;草群干物质产量与栽植桶水分散失量之间呈极显著的直线关系;周期性胁迫条件下中度胁迫提高了草群水分利用效率,持续性和渐进性胁迫条件下草群水分利用效率对干旱胁迫强度的反应随生长季节推移而有所改变。     

水分亏缺冬小麦近等基因系冠气温差与群体总耗水量的关系

研究品种之间群体耗水特性的差异及其关键影响因素,为品种耗水特性评价与低耗水品种鉴选方法提供依据。选用水分亏缺条件下产量差异不显著,但耗水量差异极显著的冬小麦品种晋麦47和京411及其15个近等基因系为实验材料。利用防雨池和防雨棚开展实验,模拟水分亏缺条件。监测全生育期土壤水分含量,计算总耗水量,收获后测定籽粒产量,计算水分利用效率(WUE)。同时,分别在拔节-孕穗期、抽穗-开花期和灌浆期3个不同生育期监测冠层-大气温度差值(CTD)、叶片蒸腾速率和气孔导度。结果表明,3个不同生育期,15个近等基因系及其亲本之间,CTD均达到显著差异。CTD的方差分析表明,基因型和年份均对不同生育期的CTD有显著影响,但是二者之间仅在抽穗-开花期存在互作(P=0.0002)。15个近等基因系及其亲本之间耗水量存在显著差异,产量没有显著差异。源于耗水量的差异,部分品种/系之间WUE达显著差异。3个不同生育期,15个近等基因系及其亲本之间,CTD与总耗水量均呈极显著负相关关系。抽穗-开花期最高,2012—2013年度和2016—2017年度分别达到0.7042和0.6095。叶片蒸腾速率和气孔导度与群体总耗水量之间相关性很弱,3个生育期均未达到显著水平。对该组近等基因系材料,影响群体总耗水量的关键因素不是叶片蒸腾生理特性,而是群体冠层生长特性。表明构建合理的群体冠层结构不仅是获得高产的途经,而且是调控群体总耗水量,提高品种水分利用效率的重要途径。     

广西八角莲与八角莲光响应特性的比较研究

为了解濒危植物广西八角莲对环境光强的适应性,该研究以广西八角莲同属渐危种八角莲为对照,采用Li-6400便携式光合测定系统对两种植物的光合光响应特性进行了比较研究,进而探讨广西八角莲的濒危机制。结果表明:广西八角莲与的八角莲的光饱和点分别为440和530μmol·m~(-2)·s~(-1),光补偿点为13.25和13.10μmol·m~(-2)·s~(-1),最大净光合速率为3.62和6.81μmol·m~(-2)·s~(-1),表观量子效率为0.065和0.042μmol·μmol~(-1),两种八角莲均具阴生草本植物的光合特性,但其光补偿点与饱和点均高于一般阴生草本,10%~30%阴蔽度的林下生境有利于两种八角莲的生长;两种植物相比较,广西八角莲的光合能力较弱,光饱和点较低,但其弱光下的量子效率较高。大部分光强下,八角莲的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均高于广西八角莲,但广西八角莲的瞬时水分利用效率却高于八角莲,表明广西八角莲的光合策略比较保守,以较低的光合积累为代价来维持较高的水分利用效率,以保持体内水分平衡。     

Differential responses in water use efficiency in two varieties of Catharanthus roseus under drought stress

Two varieties, rosea and alba, of Catharanthus roseus (L.) G. Don. were screened for their water use efficiency under two watering regimes, viz. 60 and 100% filed capacity in the present study. Drought stress was imposed at 60% filed capacity from 30 to 70 days after sowing, while the control pots were maintained at 100% filed capacity throughout the entire growth period. Leaf area duration, cumulative water transpired, water use efficiency, net assimilation rate, mean transpiration rate, harvest index, biomass and yield under the water deficit level were measured from both stressed and well-watered control plants. Water use efficiency significantly increased in both varieties under water stress. Drought stress decreased leaf area duration, cumulative water transpired, net assimilation rate, mean transpiration rate, harvest index, and biomass yield in both varieties studied. Among the varieties, rosea variety showed the best results.     

Phosphorus concentrations in the leaves of defoliated white clover affect abscisic acid formation and transpiration in drying soil

Increased leaf phosphorus (P) concentration improved the water-use efficiency (WUE) and drought tolerance of regularly defoliated white clover plants by decreasing the rate of daily transpiration per unit leaf area in dry soil. Night transpiration was around 17% of the total daily transpiration. The improved control of transpiration in the high-P plants was associated with an increased individual leaf area and WUE that apparently resulted from net photosynthetic assimilation rate being reduced less than the reductions in the transpiration (27% vs 58%). On the other hand, greater transpiration from low-P plants was associated with poor stomatal control of transpirational loss of water, less ABA in the leaves when exposed to dry soil, and thicker and smaller leaf size compared with high-P leaves. The leaf P concentration was positively related with leaf ABA, and negatively with transpiration rates, under dry conditions ( P < 0.001). However, leaf ABA was not closely related to the transpiration rate, suggesting that leaf P concentration has a greater influence than ABA on the transpiration rates.     

Effects of endophytic fungi on some drought tolerance mechanisms of tall fescue in a hydroponics culture

Neotyphodium, a seed-transmissible nonpathogenic fungal endophyte (symbiont) is considered beneficial because endophyte-infected grasses are more drought-tolerant, produce more dry matter, utilize soil nitrogen more efficiently, and deter insects. In this study, the effects of endophytes on physiological mechanisms of drought tolerance in tall fescue (Festuca arundinacea Schreb.) were studied in a greenhouse. Two clonally propagated genotypes of tall fescue (F. arundinacea Schreb.), naturally containing endophyte (EI), and their endophyte-free ramets (EF) were tested at three water stress treatments exerted by PEG 6000 in a hydroponics system. Relative water content (RWC), cell membrane stability (CMS), proline and chlorophyll contents in plant leaves were measured during water stress treatments. After harvest, K⁺, Ca²⁺, and Mg²⁺ contents were measured in plant roots and shoots. After 20 days under stress conditions, plants were transferred to basal hydroponics medium, and their survival after stress relief was evaluated. The results showed that endophyte considerably contributes to host grass water stress tolerance. Both genotypes of EI and EF plants did not differ in RWC, but, regardless of the infection status, genotype 75 had the higher RWC than genotype 83. EI clones of both genotypes maintained slightly higher chlorophyll content and membrane stability than EF clones, although these differences were not significant. The EI plants of genotype 83 concentrated significantly more proline than EF plants, but in the genotype 75, differences between EI and EF clones were not significant. Plant mineral absorption was also influenced by the endophyte presence. EI clones had the higher concentrations of K⁺ in the shoots of both genotypes. The Mg²⁺ and Ca²⁺ contents in EF plants of both genotypes were higher than EI plants in the roots, but in the shoots there were no differences between EI and EF clones. EI clones survived longer after stress removal. These results strongly suggest that Neotyphodium endophytes exert their effects on tall fescue drought tolerance through alteration of various physiological mechanisms involved. Published in Russian in Fiziologiya Rastenii, 2009, Vol. 56, No. 4, pp. 563–570. This test was submitted by the authors in English.     

雌雄异株植物对环境胁迫响应的性别差异研究进展

从温度、CO2、水分以及生境变化4个方面综述了雌雄异株植物的雌雄个体在环境胁迫下出现的不同生理、生态和生化差异.温度胁迫将导致雌雄个体在气孔导度、净同化作用、耐冻性形成以及ABA含量等方面出现不同的生理响应,响应大小受限于外界条件.雄株植物的净光合速率高于雌株,而且随着CO2浓度的增高,二者的光合作用受到明显的促进,生物量均显著增加.水分胁迫使雌雄个体在干物质积累、净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率和碳同位素值等生理指标以及部分形态指标呈现显著差异.多数植物的雄株个体在干旱环境中具有较高的水分利用效率,对水分胁迫的抗性更大.不同生境中雌雄异株植物雌雄个体的适应性各不相同.在土壤干燥、养分贫瘠、海拔较高、坡度较大的生境中,雄性植株生长良好,数量较多;而在湿润、肥沃、低海拔或低洼的生境中,雌性植株生长良好.     

长期耕作方式对小麦光合特性和产量的影响

以济麦22为供试材料,在大田条件下,9年定位设置旋耕(R)、翻耕(P)、间隔2年深松+条旋耕(SRS)、间隔2年深松+旋耕(RS)4种耕作方式,在2014—2015年和2015—2016年小麦生长季研究不同耕作方式对小麦旗叶光合特性、干物质积累与分配和产量的影响.结果表明: SRS处理小麦旗叶净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(g_s)在开花后21～35 d均显著高于其他处理.灌浆期SRS处理平均冠层光合有效辐射(PAR)截获率显著高于RS和P处理,R处理最低.成熟期SRS处理干物质积累量、开花后干物质向籽粒的分配量和对籽粒的贡献率最高,均显著高于其他处理.SRS处理小麦籽粒产量和水分利用效率均显著高于其他处理;总耗水量与RS处理无显著差异,显著高于P和R处理.在本试验条件下,间隔2年深松+条旋耕的耕作方式是节水高产高效的最佳耕作处理.