光合细菌对小麦生长和光合功能的影响

【目的】探明光合细菌对小麦生长、产量及光合功能的影响。【方法】以尧麦16为材料,在不同生长时期施用光合细菌,研究光合细菌对小麦生长、产量及光合功能的影响。【结果】光合细菌培养液的不同成分可提高小麦旗叶SPAD值、光合速率及干物质积累。拔节期施用后,混合菌液对叶片SPAD含量促进作用最大,较不施用对照提高33.6%,小麦干物质积累较对照增加25.7%,单株籽粒重量增效为14.3%。单菌株实验处理中沼泽红假单胞菌促进作用最强,干物质积累和单株籽粒重量较培养基稀释液对照增效均为13.1%。不同施用时期的结果表明沼泽红假单胞菌对灌浆期和拔节期小麦促进效应最强,其中静息细胞可延长叶片功能期,使光合产物持续增加;无细胞培养液通过促进小麦营养生长,进而提高小麦产量。【结论】光合细菌可促进小麦生长,有效提高小麦生育过程中相关光合功能;施用时期应为小麦拔节期和灌浆期;光合细菌对小麦生长和产量促进作用是静息细胞和代谢活性物质综合作用的结果。     

水分胁迫对短枝型果树光合作用的非气孔限制

水分胁迫使叶片相对含水量降低,气孔阻力增大.水分胁迫光合速率的下降除受气孔因素影响之外,随着胁迫时间的延长和胁迫程度的加剧,水分胁迫导致O-·2累积,H2O2含量增加,从而引发膜脂过氧化,造成膜渗漏,质膜相对膜透性增大,膜脂过氧化产物MDA含量升高,由膜系统破坏而诱发的非气孔因素成为光合速率下降的主要原因.     

马铃薯StZnT11的电子克隆、表达及生物信息学分析

马铃薯锌转运蛋白(Solanum tuberosum zinc transporter 11,StZnT11)对于维持细胞中锌稳态至关重要。通过研究StZnT11在非生物胁迫和生物胁迫下的表达情况,为验证马铃薯StZnT11在青枯菌生物胁迫过程中的作用奠定了基础。从前期工作获得的表达文库中得到EST序列,利用NCBI中的Blast工具,对原始序列进行同源性分析,选择与原始序列的相似度、覆盖度、e期望值最高的一条同源对象序列。通过电子克隆,得到StZnT11基因。采用生物信息学方法对StZnT11基因的基因序列及编码的氨基酸组成、理化性质、分子进化、磷酸化位点、高级结构等多角度进行分析。结果表明,该基因cDNA全长1300bp,编码348个氨基酸,编码蛋白含23个磷酸化位点,有1个信号肽,有9个跨膜区域,是定位在质膜上的疏水性蛋白。通过氨基酸序列比对,StZnT11蛋白与烟草、番茄和辣椒等植物中的锌转运蛋白同源性较高。实时荧光定量聚合酶链反应检测结果表明,StZnT11在不同浓度的外源植物激素脱落酸(ABA)的作用下上调。组织定位检测提示StZnT11主要表达于特定组织(茎维管系统的韧皮部和叶片维管束)。这些结果为进一步进行该基因的实验克隆及功能验证研究提供了理论依据。     

近57年来黄土高原干旱特征及其与大气环流的关系

通过黄土高原地区52个气象站点1961-2017年的气象资料,利用不同尺度的标准化降水指数（Standardized Precipitation Index,SPI）和标准化降水蒸散指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI）对该区57年来干旱的时空变化特征进行了分析,并利用交叉小波变换探讨了干旱指标与大气环流的遥相关分析,得到了以下结论：（1）时间变化上,黄土高原57年来不同干旱指标均呈下降趋势,整体逐渐变干旱。但SPEI6指标较SPI6指标相比,干旱年份更多,干旱特征更明显,说明SPEI的计算由于考虑了蒸散发输入因此结果偏重.不同指标均显示,1999年以来,黄土高原地区干旱时有发生,但整体有降低的趋势。（2） SPEI6和SPI6的站次比和干旱强度最高点都出现在1999年,但SPEI6的站次比和干旱强度的变化幅度更剧烈,且出现全域性干旱的年份（5年）也多于SPI6（3年）;SPEI12相较于SPI12,站次比和干旱强度较为相似,都在1966年达到顶峰,虽然出现全域性干旱的年份SPEI12（9年）多于SPI12（3年）,但SPI12的干旱强度更高。（3）平原区的汾渭平原是轻旱多发区,河套平原、宁夏平原易发生中旱,同时宁夏平原还是重旱多发区。丘陵区西部的中宁、同心两地易发生重旱,乌审旗出现特旱。山地区干旱频率普遍较高,尤其是西部山地区的乌鞘岭重旱、特旱频发。（4） SPEI指数对环流指数的变化更敏感。AMO对区域各干旱指标的影响较小,ENSO、WPI对SPI6、SPEI6有显著的响应;而PNA对6个月尺度的干旱指标（SPI6、SPEI6）影响较小,对12个月尺度的干旱指标（SPI12、SPEI12）影响较大。区域干旱是一个复杂的自然现象,为了进一步探索不同干旱指标在不同区域的运用,必要时可采用多种指标,从不同角度比较多种干旱指标的相似性,从而避免单一指标对结果的局限性。     

钠盐胁迫对藜科一年生草本植物生长和生物量分配的影响

选取河西走廊荒漠绿洲过渡带典型藜科一年生草本植物雾冰藜、刺沙蓬和白茎盐生草为研究对象,分析不同浓度盐分（NaCl和NaHCO₃,0、50、100、150、200 mmol/L）对3种藜科植物生长、繁殖和生物量分配的影响。研究结果表明：（1）钠盐胁迫下,3种藜科植物的存活率随盐浓度的增加呈下降趋势,雾冰藜和刺沙蓬在200 mmol/L NaCl和200 mmol/L NaHCO₃胁迫下无法存活或存活率极低,白茎盐生草在200 mmol/L NaHCO₃胁迫下无法存活;（2）钠盐胁迫显著抑制了刺沙蓬的生长和生物量积累,而一定浓度的盐分（50、100 mmol/L）可以促进雾冰藜和白茎盐生草的生长,较高浓度的盐分则抑制其生长;（3）3种植物的根冠比在钠盐胁迫下呈下降趋势,地上部生物量分配随盐浓度增加呈上升趋势,其中低盐胁迫下（50、100 mmol/L）繁殖分配比例增加明显,中高度盐胁迫下（150、200 mmol/L）茎、叶生物量分配比例增加显著,但根系生物量分配随盐分浓度增加而下降,这说明盐分胁迫下增加生物量在地上部的分配是藜科一年生草本植物应对盐胁迫的方式之一;（4） NaHCO₃的胁迫作用大于NaCl,3种植物中,白茎盐生草的耐盐性最强,而雾冰藜和刺沙蓬的耐盐能力较差。     

酸枣茎导管对自然梯度干旱生境响应的结构特征

近期因全球变暖高温干旱事件频发,严重影响植物的生长发育。逆境中植物的形态结构必定发生改变而得以生存。然而关于不同自然梯度干旱生境中植物导管形态特征变化及其规律方面的研究较少。以采自烟台、石家庄、银川和吐鲁番地区形成的自然梯度干旱条件下生长的酸枣植株为试验材料,离析观察酸枣茎次生木质部导管,研究比较不同干旱条件下酸枣茎中次生木质部导管的结构及适应特征。结果表明:酸枣茎中次生木质部导管有多种类型,不同生境中同种导管的比例不同。根据管尾情况可将导管分为三类:无尾型、一端有尾型和两端有尾型导管,且在结构上表现出特定的适应特征及规律。从烟台到新疆自然梯度干旱条件下,茎中环纹导管和螺纹导管的长度、宽度和管径总体呈减小的趋势,管壁逐渐增厚;网纹导管的宽度和直径逐渐增大;梯纹导管的长度总体呈增大的趋势,管径以宁夏的最大,新疆的最小;木纤维的宽度、管径和管壁的厚度逐渐增大。生长在不同自然梯度干旱生境中的酸枣,其导管结构的变化,提高了水分和无机盐的输导效率,可以快速补充酸枣在干旱环境中蒸腾散失的水分,抵御适应逆境,保证植株正常生长。     

荒漠灌木梭梭(Haloxylon ammodendron)周围土壤微生物的空间分布

以古尔班通古特沙漠荒漠生态系统中主要优势种——梭梭(Haloxylon ammodendron)冠幅内外的土壤为研究对象,通过分析从树干基部向外水分和养分变化下土壤微生物生物量、多样性和群落组成的变化规律,试图揭示荒漠生态系统中土壤微生物空间分布的基本特征。微生物生物量和多样性采用磷脂脂肪酸进行测定。结果表明:从树干基部向外,土壤微生物总生物量、多样性以及不同微生物类群的生物量均随土壤水分和养分含量降低而逐渐降低,指示了土壤微生物从裸地向内集聚分布的特征。另外,在微生物群落组成中,不同类群微生物的生物量从树干基部向外的减少程度有所不同,例如,从树干基部附近5 cm处到冠外裸地200 cm处,真菌、细菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌的生物量分别减少了50.25%、84.06%、82.70%、92.57%,指示了细菌从裸地向内集聚分布的程度强于真菌,革兰氏阴性菌从裸地向内集聚分布的程度也较强于革兰氏阳性菌。研究表明,在资源稀缺的荒漠生态系统中,土壤微生物倾向于分布在冠内资源丰富的区域。土壤微生物的空间分布不仅与资源的丰富度有关,而且与微生物自身对环境变化的忍耐性或敏感性有关。     

酸枣叶表皮微形态对不同生态环境的适应特征

以生长于烟台—石家庄—宁夏—新疆不同生境形成的自然梯度干旱环境中的酸枣(Ziziphus jujuba var.spinosas)为材料,应用扫描电镜和能谱分析研究酸枣叶表皮微形态对不同自然梯度干旱环境的适应特征。结果表明:酸枣叶片的上、下表皮都有表皮毛着生且在叶脉处分布浓密;叶片表层覆盖有较厚的角质层和蜡质并形成突起,其主要成分为C、O、Ca三种元素;叶片表面气孔数量平均40个/视野且按一定规律分布。不同生境中酸枣叶片表面都分布有大量的晶体,且晶体的形态和组成成分表现出一定的生态适应特征。晶体的形状多样,有正六棱体、长六棱体、不规则片状、正方体、棒状晶体或针状,晶体的分布方式有单晶和簇晶。从烟台到新疆随干旱梯度的加剧,酸枣叶片表皮毛逐渐增多,气孔数量减少,气孔腔下陷明显,有助于植株减少蒸腾保水抗旱;晶体的体积逐渐变小,数量增多,密度增大,提升了叶片硬度及抗旱性;酸枣叶片晶体的主要成分为C、O、Ca三种元素,且随生境干旱加剧,C元素的含量逐渐增加,O和Ca元素含量依次减少,此外宁夏的晶体中还含有Si元素,进一步提升了叶片的机械性能。酸枣叶表皮微形态中表皮毛、角质层与蜡质、气孔、晶体等在形态结构、生物功能和组成成分上特异性的变化是其长期生存于不同梯度干旱生境的生态适应特征。     

酸枣叶片结构可塑性对自然梯度干旱生境的适应特征

叶片是植物体暴露于环境中面积最大的器官,其最易感知环境变化而发生形态和结构上的改变。为探究植株叶片结构对不同生境的适应机理,研究以生长在烟台-石家庄-宁夏-新疆不同地域气候条件形成的自然梯度干旱环境中的酸枣为试验材料,应用植物显微技术研究酸枣叶片的结构的可塑性对不同自然梯度干旱环境的适应特征。结果表明:酸枣叶表皮着生有表皮毛,表皮细胞外覆有角质层与蜡质。叶肉为全栅型,栅栏组织发达,海绵组织退化,叶肉中有晶体及大量的分泌细胞。从烟台至新疆随生境梯度干旱加剧,酸枣叶片叶面积逐渐变小,叶片厚度依次增加,叶表皮角质层加厚,且上角质层厚度大于下角质层厚度;叶片上下表皮细胞长径及短径先增后降,栅栏组织总厚度和密度依次增大、层数减少,各层栅栏组织细胞的长径逐渐增加。叶脉薄壁细胞相对厚度逐渐减小,导管管径增大,晶体(草酸钙晶体)数增多。在梯度干旱环境中酸枣植株通过减小叶面积、提高栅栏组织密度、增加叶片及角质层厚度降低蒸腾作用,减少水分散失;通过增大导管管径提高水分利用率;通过增加晶体数量提高叶片机械性能,改变细胞的渗透势、提高吸水和保水能力。上述叶片结构的变化是酸枣植株长期对不同自然梯度干旱生境的适应特征。由此可知,叶片形态结构中叶面积、叶片厚度、角质层及叶肉组织(栅栏组织)随环境变化的可塑性较大。     

F型小麦雄性不育系花粉败育和恢保关系研究

F型小麦雄性不育系是一种新型"三系"小麦雄性不育系。为研究F型不育系的花粉败育特点并筛选其恢复源和保持源,采用I2-KI染色法观察F、BNS、T、K和V型不育系扬花期的花粉败育类型,并以F型不育系为母本与98个优良小麦品种(系)进行杂交,检测F1代自交结实率。结果显示:(1)F型不育系的花粉败育率高达95.63%。其中,染败型花粉比例最高,达到67.66%;圆败率为19.32%;典败率最少,仅为8.73%。(2)5种不育系中,F型与K型不育系的花粉育性特征最接近,其次是V型不育系。(3)98个组合F1的自交结实率(国际法)在100%以上11个,0%~10%有18个。(4)‘周麦16’、M510、‘西农815’、‘西农585’对F型不育系的恢复力极强,是其优良恢复系;‘天麦989’、‘存麦4号’、CY 5475、M460、‘12漯-1’和11GB02可通过回交培育成F型不育系的保持系。研究认为,F型不育系花粉败育彻底、稳定,在常规小麦品系中较易找到其保持源和强恢复力品系,是一种良好的新型不育系。