水分胁迫对燕麦穗颖渗透调节和抗氧化能力的影响

以抗旱性不同的燕麦品种‘蒙燕1号’(抗旱性强)和‘坝莜3号’(水分敏感)为试验材料,采用盆栽方式研究了抽穗期和灌浆期水分胁迫对燕麦穗颖渗透调节和抗氧化能力的影响。结果表明:(1)水分胁迫处理均显著促进了不同抗旱性品种穗颖渗透调节物质(游离脯氨酸和可溶性蛋白)含量增加,并以抗旱品种累积水平高于水敏感品种,且两种渗透调节物质对抽穗期胁迫的反应比灌浆期胁迫更敏感。(2)两时期的水分胁迫处理均能降低不同抗旱性品种穗颖SOD和POD活性,抗旱品种的保护酶活性要高于水敏感品种,抗旱品种的SOD活性降低幅度明显低于水敏感品种,而POD活性降低幅度在两品种间差异不明显。(3)水分胁迫导致2个品种穗颖丙二醛(MDA)含量和相对电导率显著增加,细胞膜结构受到严重伤害,且水敏感品种受害程度大于抗旱品种。(4)水分胁迫使2个品种单株籽粒产量下降,且在中度胁迫和重度胁迫下,抗旱品种的减产幅度要低于同期水敏感品种;水分胁迫下,水敏感品种‘坝莜3号’减产4.54%~30.29%,抗旱品种‘蒙燕1号’减产6.69%~23.54%。可见,抗旱性强的燕麦品种在受到水分胁迫的条件下能通过增强穗颖渗透调节和抗膜质过氧化能力、减弱穗颖细胞质膜损伤程度来适应干旱胁迫,最大限度减少水分胁迫对穗颖的伤害,有利于稳产。     

重度干旱胁迫下燕麦叶片活性氧清除系统对喷施腐植酸水溶肥的响应

以燕麦品种‘燕科2号’为试验材料,采用盆栽方式,设置正常供水(CK)、正常供水下喷施腐植酸水溶肥(CKH)、重度干旱胁迫(SS)和重度干旱胁迫下喷施腐植酸水溶肥(SSH)４个处理,对燕麦叶片中活性氧水平、抗氧化酶活性、总抗氧化剂含量及产量等进行测定,以明确腐植酸水溶肥(HA)对重度干旱胁迫下燕麦叶片活性氧清除系统的调控效应,并探讨HA对燕麦耐旱性的影响及其作用机制。结果表明：(1)与CK相比,燕麦叶片超氧阴离子( O₂^-·)、羟自由基(·OH)、过氧化氢(H₂O₂)和丙二醛(MDA)含量、以及超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性在重度干旱胁迫下显著提高,且均在喷施HA后比重度干旱胁迫处理显著降低,但此时活性氧的水平仍显著高于CK。(2)与CK相比,燕麦叶片过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱氨肽还原酶(GR)和谷胱氨肽过氧化物酶(GPX)活性在重度干旱胁迫下显著降低,而其总抗氧化能力(T AOC)显著提高,它们在喷施HA后均比重度干旱胁迫处理显著提高,但各酶活性仍不同程度低于CK。(3)与CK相比,燕麦籽粒产量和生物产量在重度干旱胁迫下显著下降,喷施HA后又比重度干旱胁迫显著升高,但仍显著低于CK。研究认为,喷施HA可有效提高重度干旱胁迫下燕麦叶片抗氧化酶活性,促进抗氧化物质再生,增强叶片的总抗氧化能力,从而有效清除重度干旱胁迫引起的活性氧积累,降低重度干旱胁迫对植物细胞膜的氧化损伤,最终缓解重度干旱胁迫对燕麦造成的伤害,一定程度上能够减少籽粒产量的损失。     

硅对秆锈菌侵染燕麦叶片病程相关蛋白活性及酚类物质代谢的影响北大核心CSCD

以易感秆锈病的燕麦品种‘坝莜1号’为试验材料,采用盆栽技术,分析施硅对侵染秆锈病菌后燕麦叶片的病程相关蛋白酶活性及酚类物质代谢的影响,以明确硅提高燕麦抗秆锈病的生理机制,为燕麦秆锈病新型病害防治措施提供理论依据。结果表明:(1)接种秆锈病菌后,施硅处理下燕麦秆锈病严重度显著降低,且叶片秆锈病菌孢子量明显减少。(2)在不接种秆锈病菌的情况下,施硅与否对燕麦叶片的病程相关蛋白酶活性无显著影响;在接种秆锈病菌后,施硅与不施硅处理的燕麦叶片几丁质酶活性均快速升高,并且分别在接种第1天和第3天达到峰值后开始降低;在接种情况下,施硅与不施硅处理叶片β-1,3葡聚糖酶活性均先升后降,并均在接种第3天达到峰值;施硅后可显著提高燕麦叶片几丁质酶和β-1,3葡聚糖酶活性。(3)在不接种秆锈病菌的情况下,施硅与否对燕麦叶片酚类物质代谢无显著影响;接种秆锈病菌能使燕麦叶片多酚氧化酶(PPO)活性、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性、总可溶性酚(TSP)含量及木质素含量快速上升,施硅处理和不施硅处理均在接种后第3天达到峰值后开始快速下降,且施硅能显著提高酚类物质中各组分的含量及相关酶活性。研究认为,施硅可通过诱导燕麦叶片中病程相关蛋白酶活性和酚类物质代谢能力的提升来增强燕麦对秆锈病的抗性。     

燕麦植株生长及叶片生理活性对土壤镉胁迫的响应

该研究以燕麦品种‘燕科2号’(籽粒镉积累量高,Yh)和‘200919 7 1’(籽粒镉积累量低,Yl)为材料,采用盆栽试验,在土壤Cd胁迫条件下测定两种类型燕麦植株生长、叶片光合生理参数及抗氧化酶活性的变化,探讨两品种对Cd胁迫的响应差异。结果表明：(1)Cd胁迫条件下,燕麦品种Yh和Yl植株生长、气体交换参数及叶绿素荧光参数均受到抑制,并以单株干重、叶片净光合速率(P_n)、光化学淬灭系数(qP)表现最为突出,Yh的降幅分别为38.2%、35.0%、14.7%,Yl降幅分别为40.8%、57.1%、27.3%。(2)镉胁迫均诱导增强了两个类型燕麦品种叶片抗氧化酶活性,尤其是SOD活性得到显著增强,Yh和Yl的增幅分别为41.9%和44.9%; Cd胁迫也显著提高了MDA含量,Yh和Yl的增幅分别达到22.2%和18.1%。研究发现,在Cd胁迫条件下,与低Cd积累燕麦品种相比,高Cd积累燕麦品种具有较高的生物量和抗氧化酶活性,以及较强的净光合速率和优异的叶绿素荧光特性,从而表现出较强的耐Cd性。     

水分和腐植酸对燕麦果聚糖代谢的影响

探讨水分和腐植酸(HA)对燕麦不同器官非结构性碳水化合物(NSC)积累与分配的影响,进一步明确水分和HA对燕麦糖代谢和粒重形成的作用机制,可为旱作地区燕麦的推广种植提供理论指导和技术支撑。试验以‘蒙农大燕1号'和‘内燕5号'两个燕麦品种为材料,分别在旱作(无灌溉)和有限灌溉(拔节期和抽穗期每次灌水60 mm)两个水分条件下喷施HA与清水(CK),研究燕麦开花后不同时期NSC组分在茎、叶、穗中的动态变化以及叶片中碳代谢相关酶活性的变化。结果表明: 两个燕麦品种茎、叶、穗中的NSC组分含量均随开花后时间的延长先升高后降低,且两品种各器官中的NSC组分含量大致相同;与CK相比,在灌水条件下喷施HA后蒙农大燕1号穗部的果聚糖含量提升幅度明显大于旱作条件;喷施HA后蒙农大燕1号叶片中果聚糖外水解酶和转化酶活性分别显著提高了27.1%和30.6%,单穗粒重显著提高了55.9%,且与旱作条件下相比提高幅度更大;蒙农大燕1号籽粒千粒重和单穗粒重与叶片果聚糖含量呈显著正相关关系。综上,水分和腐植酸协同作用可以有效调节燕麦果聚糖的积累及主要代谢酶活性,从而提高千粒重和单穗粒重,促进产量形成。     

光周期对燕麦生育时期和穗分化的影响

盆栽试验研究了不同光周期对不同熟期燕麦品种的穗分化进程和生育时期影响及生理生态机制。试验材料包括早熟品种白燕8号,中熟品种白燕2号以及晚熟品种坝莜3号,跟踪测定了叶片保护酶活性、膜脂过氧化作用和质膜透性等生理指标的动态变化。结果表明,晚熟品种坝莜3号对光周期反应敏感,短日照(8h)条件下,其穗分化只能到二棱期,未能正常抽穗;早熟品种白燕8号在短日照条件下可完成穗分化、抽穗开花,但3个品种生育时期和穗分化时间均延长。随着光周期延长,各燕麦品种单株小穗数和穗重均增加。光周期对穗分化进程的影响机制可从叶片保护酶活性、膜脂过氧化作用和质膜透性等指标中得到证明,白燕8号在8h短日照处理下SOD,POD活性均高于白燕2号和坝莜3号,而MDA含量和相对电导率低于另两个品种。MDA含量和相对电导率与光周期呈显著正相关。燕麦早熟性与光周期不敏感性具有一定相关性,且燕麦光周期适应性调控机理可能与保护酶活性、膜脂过氧化作用和质膜透性等生理变化密切相关。     

外源亚精胺对盐胁迫下燕麦幼苗生长及生理特性的影响

为探讨外源喷施亚精胺(Spd)对燕麦幼苗生长和耐盐性的影响,该研究选用燕麦品种‘白燕5号’为试验材料,通过水培试验研究70 mmol/L盐胁迫下(NaCl和Na_2SO_4摩尔比1∶1混合),叶面喷施不同浓度的亚精胺对燕麦幼苗生长、根系活力、抗氧化酶活性以及丙二醛、游离脯氨酸和离子含量的影响。结果显示:(1)盐胁迫显著抑制了燕麦幼苗生长,喷施0.75 mmol/L Spd使盐胁迫下幼苗地上、地下干重和根系活力分别显著提高34.1%、23.8%和24.7%。(2)喷施0.75 mmol/L Spd使幼苗叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性较对照分别显著增加了17.0%、22.9%和23.7%,根系中分别显著增加了43.0%、19.4%和91.2%,并使幼苗叶片和根系中的MDA含量分别显著降低了25.2%和12.8%。(3)喷施0.75 mmol/L Spd使燕麦幼苗叶片和根系游离脯氨酸(Pro)含量分别显著增加了63.3%和362.6%,并使叶片Na~+/K~+、Na~+/Ca~(2+)和Na~+/Mg~(2+)值分别降低了6.7%、16.3%和4.9%。研究表明,在盐胁迫环境下,叶面喷施适宜浓度(0.75 mmol/L) Spd可通过提高燕麦幼苗抗氧化和渗透调节能力,维持生物膜系统的稳定,有效减轻渗透胁迫和离子毒害对幼苗的伤害,从而增强其耐盐性,促进幼苗生长。     

干旱胁迫下喷施黄腐酸对燕麦光合及其抗氧化酶活性的影响

为了揭示黄腐酸对干旱胁迫下燕麦光合及其抗氧化酶活性的影响机理,该研究选用燕麦品种‘燕科2号’为材料,采用盆栽试验,以正常供水(田间持水量的75%)为对照(CK),设干旱胁迫处理(田间持水量的45%,D0)、D0 + 喷施不同浓度黄腐酸(0、200、400、600、800、1 000 mg/L)处理(D1~D5),测定各处理燕麦干鲜重、光合性能及其抗氧化酶活性。结果表明:(1)与CK相比,干旱胁迫下燕麦幼苗地上部鲜重和干重、叶片光合色素含量、净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)均显著降低,并导致叶片F_v/F_m、qP、ETR和Φ_PSⅡ显著下降,使叶片抗氧化酶 SOD、POD、CAT活性分别显著提高25.68%、19.98%和7.29%。(2)与D0相比,D0 +喷施600 mg/L黄腐酸后,燕麦幼苗地上部鲜重和干重分别显著提高了28.59%和39.13%,叶片叶绿素a、叶绿素a+b、类胡萝卜素和P_n、G_s、T_r及F_v/F_m、Φ_PSⅡ、ETR分别显著增加了25.17%、21.03%、47.37%和74.38%、26.47%、43.34%及6.49%、69.57%、70.71%,C_i和F_o、NPQ分别显著降低了19.52%和13.32%、43.75%。(3)干旱胁迫下喷施不同浓度的黄腐酸均使幼苗叶片中SOD、POD、CAT活性较D0处理显著增加,其中喷施600 mg/L黄腐酸的叶片SOD、POD、CAT活性最高,分别较D0处理显著增加了12.19%、76.57%和55.26%。研究认为,叶面喷施适宜浓度黄腐酸能够显著提高干旱胁迫下燕麦幼苗的光合作用及其抗氧化能力,缓解干旱对燕麦幼苗的伤害,进而促进燕麦幼苗的生长,且以叶面喷施600 mg/L黄腐酸效果最佳。     

干旱胁迫下腐植酸对燕麦叶片非结构性碳水化合物代谢的影响

以燕麦品种‘燕科2号’为试验材料,采用盆栽方式,分别在正常供水(75%田间持水量)、中度干旱胁迫(60%田间持水量)和重度干旱胁迫(45%田间持水量)3个水分条件下喷施腐植酸(HA)和等量清水(CK),对燕麦叶片中非结构性碳水化合物(NSC)含量及相关酶活性和籽粒产量进行测定,以明确腐植酸在干旱胁迫下对燕麦叶片非结构性碳水化合物代谢变化的影响,探讨HA对燕麦耐旱性的影响及其作用机制。结果表明：(1)随着土壤水分含量的减少,燕麦叶片中蔗糖和淀粉含量逐渐显著降低,蔗糖合成酶(SS)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性显著降低,而酸性转化酶(S AI)和淀粉水解酶(α GC)活性显著提高。(2)燕麦叶片可溶性总糖和还原糖含量随着土壤水分含量的减少表现出先升高后降低的变化趋势,导致籽粒产量显著下降,且干旱胁迫程度越重变化幅度越大。(3)叶面喷施HA能不同程度提升中度和重度干旱胁迫下燕麦叶片中上述非结构性碳水化合物含量,并调节相关酶活性,显著提高籽粒产量,并在重度胁迫下的效果更佳。研究发现,腐植酸可以通过调控燕麦叶片NSC的代谢来响应干旱胁迫,降低叶片细胞渗透势,有效缓解干旱胁迫造成的损伤,增强植株耐旱性。     

干旱胁迫对燕麦生长及叶片光系统Ⅱ活性的影响

以‘燕科2号’燕麦品种为试验材料,采用盆栽控水的方式分别设置正常供水(75%田间持水量)、中度干旱胁迫(60%田间持水量)、重度干旱胁迫(45%田间持水量)3个水分处理,利用叶绿素荧光技术研究了不同水分梯度下燕麦生长和叶片光反应系统Ⅱ(PSⅡ)功能的变化,探讨干旱胁迫对燕麦叶片光合性能的影响。结果表明：(1)干旱胁迫导致燕麦株高变矮,叶片数、主茎数、穗数减少,叶片失绿发黄及籽粒产量显著下降。(2)与正常供水相比,重度干旱胁迫下燕麦叶片最大光化学效率(F_v/F_m)和光合性能指数(PI_ABS)显著降低。(3)重度干旱胁迫导致燕麦叶片单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)和单位反应中心耗散掉的能量(DI₀/RC)明显下降,单位反应中心用于电子传递的能量(ET₀/RC)和单位反应中心捕获的光能(TR₀/RC)明显升高;有活性反应中心的开放程度(Ψ₀)和电子传递链的量子产额(φ_E0)明显下降、非光化学淬灭最大量子产额(φ_D0)明显升高,V_J、V_K、V_L 3个位点的相对荧光强度明显升高,OJIP曲线初始斜率M_o明显升高。研究发现,燕麦叶片PSⅡ对中度干旱胁迫具有较强的适应能力,而重度干旱胁迫严重伤害其叶片PSⅡ反应中心,导致其反应中心能流分配失衡,电子传递受阻和PSⅡ稳固性减弱,进而影响燕麦光合作用,最终导致燕麦生长受到抑制。