极端干旱条件下杠柳的落叶相对休眠-复水复苏型生存策略

以3种梯度恒定干旱胁迫(土壤水分分别控制在最大田间持水量的80%、55%和35%)为对照,人工模拟持续自然干旱(干旱15~54 d后复水),研究黄土丘陵区广泛分布的乡土灌木杠柳(Periploca sepium)的形态、耗水、生长、生理在持续干旱、极端干旱以及旱后复水时的变化,探讨长期恒定胁迫及极端干旱下植物的适应性策略。结果表明:(1)在恒定干旱胁迫下,杠柳可调整生长和生理状况使其达到适应有限水分供应的新稳定状态;植株冠层减小,叶片可溶性糖积累以及过氧化物酶活性升高是杠柳适应长期恒定干旱胁迫的重要机制。(2)在长期自然干旱胁迫下,杠柳的形态与生理状况均持续变化。在叶片死亡脱落前,叶片中大量积累的脯氨酸、游离氨基酸和可溶性糖提高了杠柳对干旱胁迫的耐受性;随着干旱胁迫的加剧,杠柳叶片加速衰老死亡、以休眠芽形式进入相对休眠状态。(3)复水后根系和茎复苏长出新芽并补偿生长,新芽中高含量的脯氨酸和游离氨基酸以及高活性状态的SOD和POD表明新芽活跃的生理状态是其补偿生长的重要机制,即杠柳在极端干旱条件下具有落叶相对休眠-复水后复苏型生存策略。     

杠柳幼苗对不同强度干旱胁迫的生长与生理响应

以黄土丘陵区常见灌木杠柳(Periploca sepium Bunge.)的两年生苗木为试验材料,模拟不同程度的土壤干旱环境,研究了土壤干旱对杠柳生长和生理生化特性的影响。结果表明,在3种土壤水分条件下杠柳的耗水和快速生长期均集中在6-8月,与黄土丘陵区雨热期重叠。在干旱胁迫下杠柳生长减慢,生物量累积减小,生物量优先向根系分配,根冠比显著增大。与适宜水分下相比,干旱胁迫下杠柳的水分利用效率随生物量与耗水量减小而显著升高,表明杠柳具有节约型水分利用对策。杠柳在干旱前期和中期丙二醛(MDA)含量下降、膜透性略有增加,干旱末期MDA含量和细胞膜透性与适宜水分相比显著升高。在中度干旱与严重干旱下,杠柳的超氧化物歧化酶与过氧化物保护酶活性持续上升直到试验末期才稍有下降。干旱胁迫对杠柳叶片渗透调节物质含量的影响显著,脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量均随着干旱胁迫程度的加大而显著升高,且随着胁迫时间的延长,脯氨酸和可溶性糖含量一直保持上升趋势;可溶性蛋白含量在前期急剧上升,中、后期下降,但含量一直高于适宜水分处理。本研究表明,杠柳能够充分利用黄土丘陵区局部雨热资源优势、具备减少地上蒸发面积、增加地下生长、吸收深层土壤水源等御旱策略以及保持较高的抗氧化酶活性和渗透调节能力等生理学耐旱机制,本研究从生长、生理特征上揭示了杠柳在黄土高原植被自然恢复中普遍存在的原因。     

土壤干旱对黄土高原3个常见树种幼苗水分代谢及生长的影响

应用盆栽试验,在人工控制土壤水分条件下对黄土高原3个常见树种丁香(Syringa oblata)、杠柳(Perip-loca sepium)和连翘(Forsythia suspensa)幼苗的生长及水分生理代谢进行了研究.结果表明,随干旱胁迫程度加剧,各树种耗水量明显减少;不同树种单株耗水量差异明显,表现为:连翘>杠柳>丁香.3树种新生枝条生长和叶面积扩展速率明显受土壤含水量影响,均表现为适宜水分>中度干旱>严重干旱,且在同一胁迫水平下,连翘>杠柳>丁香.随干旱胁迫程度的加剧和干旱时间的延长,丁香、杠柳和连翘叶片的含水量、游离脯氨酸以及叶绿素含量均有不同程度的变化,连翘和杠柳的叶片含水量在3种水分条件下均明显高于丁香,杠柳叶片游离脯氨酸含量明显高于丁香和连翘,连翘体内脯氨酸含量最低,丁香和连翘的叶绿素a/b值随土壤含水量的减少逐渐降低,杠柳则表现出相反趋势.不同树种对土壤干旱和高温的响应机制不同,但它们都具有较强的抗旱能力,适应黄土高原干旱的自然条件.     

滴灌甜菜叶丛生长期对干旱胁迫的生理响应

在人工控水条件下,于叶丛生长期设置0~40 cm土层含水量为70%田间持水量、50%田间持水量和30%田间持水量3个处理,研究干旱胁迫下甜菜叶片相关生理性状的变化.结果表明:甜菜叶丛生长期中度缺水处理(50%田间持水量)的补偿指数最大,甜菜叶片丙二醛(MDA)含量、相对电导率、过氧化氢酶(CAT)活性及可溶性糖含量均在复水后24 h产生补偿效应,脯氨酸产生的补偿效应在复水后48 h,过氧化物酶(POD)未发生补偿效应.酶促活性氧清除系统以CAT反应最为灵敏.因此,在甜菜叶丛快速生长期,当土壤含水量下降至田间持水量的50%时应及时进行补充灌溉,促使叶片产生补偿效应,从而降低干旱胁迫对甜菜产量和含糖量的影响.     

不同水分胁迫对绵毛水苏幼苗形态和生理特性的影响

以绵毛水苏幼苗为试材,以正常供水为对照,研究不同水分胁迫(淹水、渍水、中度干旱、重度干旱)对绵毛水苏形态和生理指标的影响。结果表明:(1)绵毛水苏植株在淹水处理3d后外围叶片坏死,根系死亡,但茎基部有不定根萌生;渍水处理植株地上部始终无明显变化,但部分根系根尖变褐色;干旱处理7d时叶片萎蔫,且重度干旱处理叶片萎蔫程度大于中度干旱。胁迫解除后,除淹水处理在第13天恢复生长外,其余处理均在第2天恢复正常生长。(2)绵毛水苏叶片含水量和根系活力在淹水处理下显著降低,在渍水处理下无明显变化;在干旱胁迫下,叶片含水量迅速下降,而根系活力升高。(3)在各水分胁迫条件下,绵毛水苏植株叶、根的相对电导率和MDA含量均较对照显著升高,且根部受损程度均重于叶片,其中淹水胁迫受损最严重。(4)淹水处理叶片可溶性蛋白含量下降,可溶性糖、游离脯氨酸持续积累;渍水和干旱处理叶和根的可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸均升高。研究认为,绵毛水苏具有较强的渗透调节能力,在渍水和干旱胁迫解除后迅速缓解膜质过氧化伤害,恢复正常生长;绵毛水苏虽不能在长时间淹水条件下生长,但可在渍水条件下正常生长,且能忍受干旱胁迫,可应用于滨水消落带等水分变化较大的区域。     

干旱胁迫及复水对香樟幼树生理特性及生长的影响

通过盆栽和持续干旱处理研究了轻度干旱(持续干旱2~4d)、中度干旱(持续干旱6~8d)和重度干旱胁迫(持续干旱10~16d)及复水对香樟(Cinnamomum camphora)幼树生理特性和生长的影响,为香樟育苗、造林及合理的水分管理提供理论依据。结果显示:(1)干旱胁迫下香樟幼树地径生长量(Zd)和树高生长量(Zh)受到了抑制;轻度、中度干旱处理(土壤体积含水量从正常状态下降到7%)下叶片相对含水量(LRWC)与对照差异不显著,重度干旱处理(土壤体积含水量下降到3%)下显著低于对照。(2)轻度、中度干旱处理的超氧阴离子和过氧化氢含量与对照无显著差异,重度干旱处理较对照显著上升。(3)在活性氧酶促清除系统中,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性在轻度干旱时显著上升,而过氧化氢酶(CAT)活性在重度干旱时才显著上升,在复水48h后3种酶活性均恢复到对照水平。(4)在轻度、中度干旱处理中叶片丙二醛(MDA)含量无显著变化,而在重度干旱下显著升高,且复水48h后未见显著降低。(5)在渗透调节物质中,轻度干旱时可溶性蛋白(SP)含量开始显著升高,中度干旱时可溶性糖(SS)含量显著升高,重度干旱时脯氨酸(Pro)含量显著上升;复水48h后Pro含量显著降低,而可溶性蛋白和可溶性糖含量无显著变化。研究发现,香樟幼树在轻度干旱胁迫下能通过自身抗氧化酶系统和渗透调节物质维持正常生长,而在中度和重度干旱胁迫条件下,其水分生理状况变差,膜系统遭受伤害,酶活性受到抑制,最终导致其形态生长和地上部分生物量积累受限。     

干旱胁迫与复水过程中遮光对细叶小羽藓的生理生化影响

以细叶小羽藓为试材,分别设置全光照、遮光30％、遮光50％和遮光70％条件,采用人工控水方法研究了干旱胁迫与复水过程中细叶小羽藓的质膜透性、渗透调节能力及抗氧化酶系统的变化.结果表明:于旱胁迫过程中,细叶小羽藓的相对含水量呈下降趋势,而相对电导率在干旱21 d时达到最大值,且全光照下的相对电导率最高(58.0％);可溶性糖和游离脯氨酸含量均先上升后下降;超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性先持续上升而后下降.在复水过程中,细叶小羽藓的相对含水量与干旱胁迫时相反;相对电导率、可溶性糖含量、游离脯氨酸含量、SOD和POD活性先小幅回升后逐渐下降,但SOD和POD活性仍较高;复水后大部分指标都恢复到干旱胁迫前水平.细叶小羽藓具备复苏植物的典型特征,在变水过程中有较强的抗旱能力.     

抽穗期不同程度水分胁迫对水稻产量和根叶渗透调节物质的影响

抽穗期是水稻生长对干旱胁迫比较敏感的时期,而渗透调节是作物适应逆境的重要生理机制之一。以水稻品种丰华占为实验材料,在人为控制水分的盆栽条件下,对水稻生长的抽穗期分别进行不同时间长短的控水处理,研究干旱胁迫对水稻干物质积累、产量、根系及叶片渗透调节物质的变化规律及其生理调节机制。结果表明,不同程度干旱胁迫后叶片水势均显著下降,除长期控水处理（12d）的可溶性糖含量下降外,其余控水处理（3～9d）的根系和叶片的有机渗透调节物质可溶性糖、游离氨基酸、脯氨酸均大幅度上升,而且水分胁迫程度越高,上升幅度越大,根系与叶片表现一致,但叶片的渗透调节能力大于根系,而根系的反应比叶片更迅速和敏感。短期干旱胁迫（3d和6d）再复水后根系和叶片的有机渗透调节物质含量可恢复到对照水平,而长期干旱胁迫（9d和12d）则不能。除长期干旱（控水12d）造成无机离子显著下降外,其他不同程度的干旱胁迫后根系和叶片的无机离子K^＋、Ca^2＋、Mg^2＋等含量则变化不大或轻微下降。水分胁迫后水稻根系、茎叶和穗干物质积累显著下降,抽穗期短期控水（3d）对产量没有明显影响,而控水6,9,12d分别使产量下降12．09％,48．55％,58．30％。不同控水处理均显著增加叶片的水分利用效率,控水时间越长,水分利用效率越高。研究结果表明了水稻在抽穗期经受短期干旱胁迫能有效地进行渗透调节,产量影响较小,而有机渗透调节物质比无机离子对干旱胁迫的反应更为敏感。     

复水对玉米干旱胁迫的缓解效应

为探讨在干旱胁迫下,复水的缓解效应及机制,本试验以玉米哲单为试材,在苗期进行干旱胁迫处理。由预实验可知浇水/3 d为周期玉米苗期生长状态最好,因此以浇水/3 d为对照组(CK),其他三组分别为浇水/5 d(T1)、浇水/7 d(T2)、浇水/9 d(T3),胁迫四周后进行形态及生理生化指标的测定。之后进行复水,三周后再次测定形态及生理生化指标。结果表明:(1)随着干旱胁迫天数的增加,植株高度、叶片长度、叶片宽度和叶绿素含量逐渐降低,即CKT1T2(p0.01)T3(p0.01);(2)脯氨酸含量、可溶性糖含量、丙二醛含量和相对电导率含量随胁迫天数增加逐渐增加:即CKT1T2T3;(3)复水后各处理组的形态指标及生理指标与对照组间差异均不显著(p0.05)。     

岩生植物雅安紫云菜对干旱及复水的生理响应

选择自然状态下生长在岩石边坡上的岩生植物雅安紫云菜为研究材料,通过人工控制土壤含水量的盆栽试验模拟自然界中的干湿交替现象,对雅安紫云菜中与其抗旱相关的叶绿素含量、膜质过氧化、渗透调节物质及抗氧化酶活性等11个生理生化指标进行了测定和分析,探讨雅安紫云菜对干旱胁迫的适应性及其生理机制。结果显示:(1)在干旱胁迫条件下,雅安紫云菜叶片具有较强的水分保持能力,叶绿素含量减少幅度较小,且复水后叶片相对含水量和叶绿素含量均能迅速恢复。(2)干旱胁迫9d后,叶片中超氧阴离子含量、过氧化氢含量以及丙二醛含量持续增加,同时抗氧化酶SOD和POD活性显著升高,而其叶片电解质外渗率、渗透调节物质可溶性糖含量和脯氨酸含量在干旱胁迫12d后开始大幅增加,复水后这些指标都恢复到接近对照水平。(3)在持续21d的干旱胁迫后,土壤含水量降低到4.26%,雅安紫云菜植株叶片呈现严重萎蔫,植株倒伏,但是复水后植株仍能较快恢复正常生长。研究表明,雅安紫云菜具有较强的渗透调节能力、酶促抗氧化活力以及叶片保水能力,从而表现出较强抗干旱能力,并且在恢复水分供应后能迅速恢复植物生长势,可以作为西南地区岩石边坡绿化的潜力景观植物。     

高温和干旱胁迫对鳞叶藓游离脯氨酸和可溶性糖含量的影响

研究了高温和干旱胁迫对鳞叶藓 (Taxiphyllumtaxirameum)游离脯氨酸和可溶性糖含量的影响。结果显示 ,高温和干旱均能诱导植物体内可溶性糖的积累。在 60℃高温胁迫下处理 ,可溶性糖含量随处理时间的延长而增加 ,最高值比对照增加了 2倍。PEG 60 0 0胁迫下处理可使可溶性糖含量分别增加 2 .4倍。经统计学检验 ,逆境条件与游离脯氨酸含量变化无关     

质膜H~＋－ATP酶在玉米叶片渗透调节中的作用

干早胁迫下,玉米幼叶生长部位质膜Ｈ＋－ＡＴＰ酶活性显著上升,游离脯氨酸、可溶性糖和无机离子亦同时在玉米叶片生长部位大量积累,二者之间呈明显的正相关．质膜Ｈ＋－ＡＴＰ酶的专一性抑制剂Ｎａ３ＶＯ４在干旱胁迫下强烈抑制游离脯氨酸的积累,说明ＰＭＨ＋－ＡＴＰａｓｅ参与了玉米叶片的渗透调节过程．     

干旱胁迫对甘草幼苗生长和渗透调节物质含量的影响

采用人工控制水分模拟干旱的处理方法,研究了干旱胁迫对甘草幼苗生长状况、水分状况和主要渗透调节物质含量的影响.结果显示:轻度干旱胁迫有利于甘草幼苗根系生长,植株根冠比加大.干旱胁迫下甘草根叶组织中相对含水量下降,束缚水/自由水升高.甘草幼苗组织中渗透调节物质可溶性蛋白、游离脯氨酸、可溶性糖含量在干旱胁迫下也均显著增加;且...     

旱后复水对东亚砂藓生理生化指标的影响

对经长期干旱的东亚砂藓（Racomitrium japonicum）材料按不同时间梯度复水处理,并测定游离脯氨酸含量、可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性和过氧化物酶（POD）活性等4项生理指标。结果表明,经长期干旱的东亚砂藓4项生理指标在复水后2d内恢复到对照水平,而在复水过程中变化趋势有所不同：可溶性蛋白含量经长期干旱后在植物体内积累,SOD活性较高,在复水过程中与游离脯氨酸含量变化趋势一致,呈现升高后降低的波动状态恢复到对照水平;而游离脯氨酸含量和POD活性经长期干旱后和对照一致,在复水过程中POD活性迅速升高而后很快恢复到对照水平。这4种生理指标从一定程度上反应了耐旱东亚砂藓具有不同于其它植物的旱后复水的特殊生理机制。     

塔里木河中游地区3种植物的抗旱机理研究

对塔里木河中游地区沙吉力克、阿其河等断面地下水位进行监测并对胡杨、柽柳、芦苇3种植物的可溶性糖、脯氨酸等生理指标进行测定分析.研究显示：（1）塔里木河中游地区植物生长与地下水位变化关系密切,随着不同断面地下水位埋深程度的增加,植物体内可溶性糖与脯氨酸含量呈增加趋势;（2）在干旱胁迫情况下,植物通过可溶性糖、脯氨酸等渗透调节物质的积累来提高自身的抗旱性;（3）植物叶片可溶性糖和脯氨酸的积累存在互相补偿的关系.研究表明在相同水分胁迫下,柽柳和芦苇对地下水位的变化更为敏感,胡杨的抗旱性较强.     

万寿菊属不同品种初花期抗旱特性分析

以万寿菊属(Tagetes)9个品种为试验材料,研究了自然持续干旱胁迫对它们初花期的花最大直径、叶色、旱害指数等形态指标以及叶绿素含量(Chl a+b,Ch a/b)、叶片相对含水量(RWC)、叶片保水力(WHC)、叶片和花的脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量等生理指标的影响,以揭示其抗旱特性及其生理机制.结果显示:(1)持续6d干旱胁迫条件下,万寿菊9个品种花的最大直径显著降低,叶绿素含量和相对含水量均呈明显下降趋势.(2)万寿菊叶片的脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量均呈上升趋势;而花的脯氨酸含量持续上升,可溶性蛋白含量呈下降趋势,但可溶性糖含量变化趋势复杂.(3)万寿菊旱害指数与其叶片相对含水量、叶绿素总含量、叶片和花的脯氨酸含量、叶片可溶性蛋白含量呈极显著相关.研究表明,抗旱性强的品种可以通过调节自身的渗透调节物质含量减轻干旱伤害;9个品种初花期抗旱性强弱依次为:珍妮>金门>鸿运>拳王>巨人>发现>小英雄>大英雄>迪阿哥.     

干旱胁迫下沙棘叶片细胞膜透性与渗透调节物质研究

研究了在干旱胁迫下沙棘幼林苗木渗透调节能力与沙棘耐旱性的关系。结果表明：长期轻度及中度干旱胁迫下渗透调节物质中可溶性糖、游离氨基酸、Pro在干旱中、后期累积显著增加而降低渗透势,使沙棘具备较强的渗透调节能力而表现为低水势耐旱特性;K^ 在干旱下无显著累积。渗透调节物质（可溶性糖、游离氨基酸、Pro）的共同作用,使长期轻度、中度干旱下沙棘叶片可溶性蛋白降解少,细胞膜透性和MDA含量增加缓慢,重度二进下也能在一定时间内保持稳定,这些物质是构成沙棘强耐旱性的内在基础。     

干旱胁迫对大丽花生理生化指标的影响

以大丽花品种'粉西施'扦插苗为试材,研究不同程度干旱胁迫及复水处理对大丽花品种'粉西施'叶片生理生化指标的影响.结果表明:随着干旱胁迫程度的增加和时间的延长,大丽花叶片的相对含水量、水势和叶绿素含量显著下降;叶片相对电导率、丙二醛含量显著增加,质膜遭到损害,大量离子外渗,严重胁迫下质膜的损害最严重,复水后无法恢复到对照水平;可溶性糖、脯氨酸含量显著增加,脯氨酸含量在中度和重度胁迫后期增加显著,说明其对干旱亏缺的敏感性较低;可溶性蛋白呈降-升-降的变化趋势;抗氧化酶SOD、POD和CAT活性先上升后下降,3种酶对干旱胁迫和活性氧的响应存在一定差异,表现为相互协调的作用.     

不同土壤水分条件下中国沙棘雌雄株叶片形态结构及生理生化特征

在不同土壤水分条件下,对中国沙棘雌雄株叶片的形态结构以及生理生化特征进行了研究.结果表明： 在土壤水分条件较差时,中国沙棘雌雄株的叶片结构旱化特征较明显,并且雌株的叶片厚度、上下表皮厚度、侧脉维管束距离均较小,而下表皮毛厚度、密度和栅栏组织与海绵组织的比值均较大,表现出较强的干旱适应性和生态可塑性;雌雄株叶片的游离脯氨酸、可溶性糖和丙二醛含量升高,其中雌株叶片的游离脯氨酸和可溶性糖含量上升幅度大于雄株,而雄株叶片的丙二醛含量上升幅度明显大于雌株.随着土壤水分条件的改变,雌雄株叶片的超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性变化较大.在干旱胁迫下,中国沙棘雌株的生理生化指标多元隶属度值大于雄株.雌株对干旱胁迫的适应性和生理调节能力更强.     

不同生育期水分胁迫对水稻根叶渗透调节物质变化的影响

 干旱是限制水稻(Oryza sativa)作物产量的主要生态因子之一,渗透调节是作物适应干旱逆境的生理机制之一。在人为控制水分的盆栽条件下, 对水稻生长的分蘖期、幼穗分化期、抽穗期、结实期分别进行水分胁迫,研究水稻根系及叶片渗透调节物质的变化规律。结果表明, 不同生育期 干旱胁迫后叶片水势均显著下降,根系和叶片的有机渗透调节物质如可溶性糖、游离氨基酸、脯氨酸和无机渗透调节物质包括K⁺、Mg²⁺等含量 均大幅度上升,而且幼穗分化期和抽穗期这两个对水分胁迫最敏感的时期上升幅度最大,其中又以有机渗透调节物质变化最显著。不同生育期渗 透调节大小的顺序为：抽穗期>幼穗分化期>结实期>分蘖期,反映了不同生育时期渗透调节能力的差异。同时幼穗分化期和抽穗期水分胁迫结束 后再复水后根系和叶片的有机渗透调节物质含量仍长期明显高于对照,而无机离子则变化规律比较复杂,有的升高有的则降低。叶片的渗透调 节能力大于根系,无论是叶片或根系都是K⁺对渗透调节的贡献最大;其次是Ca²⁺, 6 种渗透调节物质含量大小排列顺序为K⁺ > Ca²⁺ >可溶性糖 > Mg²⁺ > 游离氨基酸 > 脯氨酸。