玉米根系水流导度差异及其与解剖结构的关系

在人工气候室水培条件下,从单根水平研究了不同水分条件下玉米根系水流导度的基因型差异及解剖结构之间的关系.结果表明,抗旱性的杂交种户单四号具有水流导度上的杂种优势现象,不抗旱的父本803根系水流导度最低,3个品种根系水流导度大小为F₁代户单四号＞母本天四＞父本803;水分胁迫普遍降低了根系直径、导管直径和皮层厚度.同时,玉米品种根系的解剖结构和根系水流导度有关,正常水分条件下,根系导管直径与3个玉米品种的根系水流导度呈正相关,胁迫条件下则呈负相关.无论是在胁迫还是正常水分条件下,根系皮层厚度占根系直径的比例与根系水流导度都呈负相关,说明根系皮层是根系吸收水分的主要阻力部位.     

植物根系吸水机理的研究进展

近年来,植物根系吸水机理在细胞、组织和整体水平上的研究进展非常迅速,对阐明植物抗旱机制及其高效利用有限水资源途径的探讨具有重要意义.本文主要对植物根的复合结构和根系在土壤中的分布、根系中水流性质等方面的最新研究状况进行了概述,特别详细地论述了水通道蛋白的表达及功能与根系中水分运动的关系、以及根系输水的调节和根系吸水过程中的信号传导方面的研究动态,并且评价了根的复合运输模型和根系吸水的数学模型等,最后就其可能生理意义及其应用前景作了评述.     

土壤干湿交替下作物补偿生长的生理基础及其在农业中的应用

干湿交替或多变低水的田间环境下 ,作物在延伸生长上大都表现出一定的补偿效应 ,这一现象对旱地农业和节水农业都有重要的理论指导意义。文章从植物感受土壤缺水的原初反应、膨压、根源逆境信号ABA、根系水力学导度、细胞壁的伸展性以及渗透调节能力等方面探讨了补偿效应的可能生理学机制     

玉米幼苗根不同区段中ZmPIPs对短期水分胁迫及复水的转录响应

通过10% PEG-6000短期处理水培7～8 d的玉米(Zea mays L.)幼苗以及水分胁迫处理48 h后短期复水两个过程,用实时荧光定量PCR技术检测了水分胁迫及复水处理数小时后成熟根段和幼嫩根段中4种主要玉米质膜水通道蛋白(ZmPIPs)的mRNA相对含量变化,以研究环境水分条件变化对水通道蛋白表达的影响及其调节机制.结果显示:正常水分条件与胁迫48 h后根成熟区和幼根区段的4种ZmPIPs的mRNA含量变化均表现出明显的昼夜周期规律,成熟根段中ZmPIPs的mRNA相对含量峰值出现在白天中午,而幼嫩根段中则在中午左右最低.水分胁迫后数小时内根中ZmPIP2;5明显下调而其他ZmPIPs变化不大;复水后幼根区段4种ZmPIPs的mRNA相对含量均大幅上调,而根成熟区的ZmPIP1;2和ZmPIP2;5却下调.研究发现,玉米植株对环境水分条件适应后,根成熟区段和幼嫩区段中4种PIPs转录调节的昼夜日变化规律相反;短期水分胁迫及复水时其根不同区段中ZmPIPs也进行着差异性转录调节;推测玉米根不同区段的结构和功能差异可能是这些差异的形成原因之一.     

黄土塬区不同品种玉米间作群体生长特征的动态变化

不同玉米品种间作,品种间的竞争对群体结构和产量可能有促进作用.为了明确不同密度下品种间作对不同生育期群体生长特征的影响,以及在不同生育期的变化规律,选用郑单958和沈单16两个不同株型的玉米品种在中、高两种密度条件下进行隔行间作田间试验.研究结果表明:不同密度间作群体叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)显著增加,同密度不同品种间作LAI在生育后期显著增加,有利于形成合理的冠层结构以获得更多的光照;中等密度下品种间作单株叶面积较单作显著增加,而高密度间作显著降低了单株叶面积;中等密度下,品种间作地上部干物质积累量显著增加,郑单958尤为突出,但高密度间作时的增加幅度较小,这与高密度下株高、茎粗相对减小有关.品种株高、茎粗随间作密度的增加而有所增加,对间作竞争的响应与品种特性密切相关;在不同生育期,郑单958和沈单16号表现不同的生长规律,前者在整个营养生长过程中对间作竞争的响应明显、持续和稳定,而进入生殖期后,间作的生长优势逐渐消失;后者在营养生长期干物质积累量大,但持续时间较短,表现出较弱的竞争性.品种间作可有效改善群体冠层结构,增加群体物质生产力,更好的为增产鉴定基础.     

土壤干旱条件下磷素营养对春小麦水分状况和光合作用的影响

研究了土壤干旱条件下磷素营养对春小麦水分状况和光合作用的影响。结果表明：土壤干旱下,磷素营养明显改善了春小麦的水分状况,维持了较高的ψｗ和ＲＷＣ,并因而导致了较高的净光合速率和较大的气孔开度。不同干旱程度下,限制春小麦光合的因子并不相同,轻度干旱下,光合降低主要是气孔的作用,而严重干旱下则主要是非气孔因子的作用。无论何种水分水平下,施磷处理的净光合速率皆高于不施磷处理,与其较大的气孔导度和叶肉光合     

不同倍性冬小麦种内竞争能力的比较研究

通过3个不同倍性冬小麦材料(两倍体栽培一粒、四倍体栽培两粒、六倍体现代品种长武134),在不同水分条件下进行密度实验,研究了不同材料的株高、生物量累积和分蘖动态的变化,以及产量对密度变化的反应。结果表明随着群体的增大,不同倍性材料个体间竞争明显加剧,相互抑制作用增强,种群内部个体大小等级差异增大;在不同群体下各倍性材料的个体生长存在差异,表现为四倍体栽培两粒竞争能力两倍体栽培一粒六倍体现代品种长武134,且长武134受种群大小影响最为显著,但长武134产量累积的投入比例最高,产量最高,低竞争能力的个体更适合生产上的需求,是群体高产的基础。研究结果为旱地小麦的高产栽培和育种提供了理论基础。     

干旱胁迫下外源茉莉酸甲酯对玉米幼苗根系吸水的影响

茉莉酸类化合物作为环境信号分子,不仅参与植物生长发育的调控,同时受到环境胁迫的诱导,参与植物对逆境胁迫的响应和防御。本研究以北方广泛种植的玉米品种‘郑单958’为材料,通过对根系外源施加茉莉酸甲酯的方式,探究干旱胁迫下茉莉酸甲酯对玉米幼苗抗旱性以及根系吸水的影响。结果表明,外源茉莉酸甲酯可提高玉米幼苗光合速率、蒸腾作用和气孔导度,增强抗氧化酶活性,降低H_2O_2和丙二醛的含量,从而缓解干旱胁迫对植株造成的损伤。通过测定根系水导、氯化汞处理的蒸腾速率的变化以及水通道蛋白的表达量,发现干旱胁迫下外源茉莉酸甲酯可增强根系水通道蛋白的表达,进而增强玉米幼苗的根系吸水能力,从而缓解干旱胁迫造成的叶片水分含量的下降和水势的降低,提高了玉米幼苗的抗旱性。     

水分亏缺下紫花苜蓿和高粱根系水力学导度 与水分利用效率的关系

利用聚乙二醇(PEG-6000)模拟水分亏缺条件(胁迫水势-0.2MPa,胁迫48h),研究了变水条件下紫花苜蓿(品种:阿尔冈金和陇东)和高粱(品种:抗四)根系水力学导度(Lp_r)、根系活力、根叶相对含水量、水分利用效率等参数的动态变化,以期进一步明确植物水分吸收及散失过程调控的生理生态学基础。结果表明:水分亏缺限制了紫花苜蓿和高粱根系吸水,表现在Lp_r的下降和根系活力的降低;继而调控了其地上部反应,引起气孔导度、光合速率、叶片相对含水量和蒸腾速率等的下降,但限制性的提高了其水分利用效率,尤其在胁迫初期。恢复到正常供水条件后,Lp_r、根系活性、气孔导度等水分利用参数逐渐部分或完全恢复到了胁迫前水平,但恢复程度存在种间和品种间差异,并且根系吸水能力的恢复对于是植株地上部生长状态的恢复至关重要,尤其是水分恢复初期。紫花苜蓿根系中检测到水通道蛋白(AQPs)的存在,水分亏缺对紫花苜蓿Lp_r的影响认为主要是通过影响AQPs的活性实现的。比较紫花苜蓿和高粱水分吸收与利用状况在变水条件下的动态变化,认为紫花苜蓿幼苗对干旱逆境的适应能力相对弱于高粱,品种间陇东适应能力更强。     

压力探针技术在植物水分关系研究中的运用

压力探针（pressure probe）技术最初设计时用于测定巨型藻类细胞的膨压,后来转到对高等植物细胞的膨压及其他水分关系参数的测定,现在已发展成为植物生理学和生态学研究中的一种多用途技术。它可以在细胞原位测定水分及溶质跨膜运输及分布情况。能够在不离体的植物中测定水通道的活性。新近发展的木质部压力探针是惟一可以直接测定导管或管胞中负压的技术。文章介绍该技术基本原理及其在植物水分生理学研究中的应用。