不同抗旱性花生品种的根系形态发育及其对干旱胁迫的响应

为明确不同抗旱性花生品种的根系形态发育特征,探讨其根系形态发育特征对不同土壤水分状况的响应机制,在防雨棚旱池内进行土柱栽培试验,研究抗旱型品种“花育22号”、“唐科8号”和干旱敏感型品种“花育23号”3个不同抗旱性花生品种根系形态发育特征及其对干旱胁迫的响应.结果表明:抗旱型品种根系较发达,具有较大的根系生物量、总根长、总根系表面积.干旱胁迫使抗旱型品种根系总表面积和体积增加,而干旱敏感型品种则相反.干旱胁迫显著增加抗旱型品种“花育22号”20 cm以下土层内根长密度分布比例及根系表面积和体积,但“唐科8号”相应根系性状仅在20-40 cm土层内增加;干旱胁迫使干旱敏感型品种“花育23号”40 cm以下土层内各根系性状升高,但未达显著水平且其深层土壤内各根系性状增加幅度小于“花育22号”.花生根系总长、总表面积及0-20 cm土层内根系性状与产量间呈显著或极显著正相关.土壤水分亏缺条件下,花生主要通过增加深层土壤内根长、根系表面积和体积等形态特性,优化空间分布构型,以调节植株对水分的利用.     

干旱胁迫对不同烤烟品种根系生长和生理特性的影响

以抗旱型烤烟品种‘农大202'及一般型烤烟品种‘NC89'和‘K326'为材料,采用盆栽试验研究了干旱胁迫对根系生长和生理特性的影响,以明确各烟草品种的抗旱能力及其与根系生长和生理特性的关系.结果显示:严重干旱胁迫之后各烤烟品种根系鲜重、干重上升,而根系活力、根系吸收面积以及根系SOD和POD活性等根系生理指标则呈下降趋势.在干旱胁迫条件下,‘农大202'的根系总吸收面积、活跃吸收面积、根系活力、SOD活性和POD活性均显著高于两对照品种‘NC89'和‘K326',但其根系鲜重和干重等生物量并不具有太大的优势.研究表明,烟草的根系生长和生理特性对环境水分条件的响应存在明显的基因型差异;在干旱胁迫条件下, ‘农大202'根系能保持较高总吸收面积、活跃吸收面积、根系活力和保护酶活性,是其具有较强抗旱性的生理基础.     

干旱胁迫对文冠果幼苗生长和生理生化特征的影响

以文冠果1年生盆栽苗为材料,采用称重控水的方法,设置土壤含水量分别为7.5%～9.4%(重度干旱)、11.3%～13.1%(中度干旱)、15.0%～16.9%(轻度干旱)、22.5%～24.4%(对照)4个处理,研究了水分胁迫对文冠果幼苗生长过程中的生长和生理生化指标的影响.结果表明:(1)随着干旱胁迫的加剧,文冠果幼苗单株鲜重、干重和株高逐渐降低,主根和一级侧根长度逐渐增加,叶面积和叶片数逐渐减少,并在重度胁迫下达到显著水平.(2)随着胁迫时间的延长,文冠果幼苗叶片超氧化物歧化酶活性在对照和轻度干旱胁迫条件下保持相对稳定,而在重度干旱胁迫下逐渐升高;各胁迫处理叶片的过氧化物酶活性逐渐升高,而过氧化氢酶活性则表现为逐渐下降趋势.(3)在整个干旱胁迫过程中,叶片丙二醛含量在对照中始终稳定在0.045 μmol·g-1FW左右,而轻度干旱处理于胁迫21 d后趋于稳定(0.056 μmol·g-1FW),中度和重度胁迫处理则表现出逐渐升高的趋势;随着干旱胁迫加剧,各处理叶片可溶性蛋白含量先降低后升高,根系活力逐渐增强.可见,文冠果幼苗能通过增强保护酶活性及提高可溶性蛋白含量和根系活力来缓解土壤干旱胁迫的伤害,从而表现出较强的抗干旱特性.     

小麦-蚕豆间作条件下氮肥施用量对根际微生物区系的影响

通过田间小区试验,研究了小麦/蚕豆间作条件下4种施氮水平(0、90、180和270 kg·hm^-2)对根际微生物区系和多样性的影响.结果表明：在整个生育期,微生物数量有一定的波动,但均以开花期数量最高.与单作相比,间作显著增加了小麦和蚕豆根际的细菌、真菌、放线菌数量和微生物总量,而显著降低了开花期和成熟期蚕豆根际的微生物多样性.在不施氮（N₀）和低氮（N₉₀）水平下,间作与单作在微生物数量上的差异较大.间作对土壤微生物数量的促进效应在分蘖期和开花期最大,成熟期显著降低.小麦根际的微生物数量随施氮量的增加先增加后降低,以常规施氮处理（N₁₈₀）的微生物数量最多,氮肥用量对单作小麦的影响大于间作小麦. 施氮量对蚕豆根际细菌、真菌、放线菌数量和微生物多样性无显著影响,但降低了间作蚕豆根际微生物总量.适量施用氮肥能有效调节根际微生物区系,间作系统地上部植物多样性与地下部微生物区系间存在紧密联系.     

施钙对干旱胁迫下花生生理特性、产量和品质的影响

以花生品种606为试材,在旱棚池栽人工控水条件下,研究了钙肥不同用量对花针期和结荚期干旱胁迫下花生的营养生长、生理特性、产量及品质的影响.结果表明:干旱胁迫下施钙,可以促进花生的营养生长,提高叶片的叶绿素含量、净光合速率和根系活力,提高干旱后复水过程中花生的恢复能力,缓解干旱对花生的不利影响;增加了花生荚果和籽仁的产量,尤其是增加了单株结果数和出仁率.施钙提高了籽仁中的脂肪和蛋白质含量,改善了干旱胁迫下花生的籽仁品质.在本试验条件下,施钙量为300 kg·hm-2时效果最佳.     

干旱胁迫对喀斯特地区野生茶树幼苗生理特性及根系生长的影响

以贵州喀斯特地区4种野生茶树(Sect Thea(L.)Dyer)无性系幼苗为材料,采用盆栽控水方法研究其对干旱胁迫的生理生长响应,初步评价其抗旱性,并采用田间模拟持续干旱试验进行验证。结果表明:(1)随着干旱胁迫程度的加强,4种野生茶树叶片的相对含水量逐渐降低;细胞质膜透性、丙二醛(MDA)含量和可溶性糖含量均呈上升趋势;游离脯氨酸含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性先升后降;过氧化物酶(POD)活性除秃房茶随胁迫程度加强呈上升趋势外,其他种均呈先升后降趋势。(2)随着干旱胁迫程度的加强,4种茶树幼苗总生物量干重均逐渐下降,根冠比先升后降;根系总长除在秃房茶中呈先升后降趋势外,在其他3个种中均逐渐下降;根系总表面积、根系总体积在大理茶和茶中逐渐下降,而在大厂茶和秃房茶中先升后降;根系平均直径在秃房茶中逐渐降低,大厂茶中先升后降,茶中逐渐升高;根系活力在大理茶中逐渐下降,在其他3种中均先升后降;而比叶面积则在大厂茶中呈下降趋势,在其他3种中均先升后降。(3)基于生长生理指标的隶属函数抗旱性评价结果表明,MDA含量和细胞质膜透性与野生茶树抗旱性密切相关,4种野生茶树幼苗的抗旱顺序为秃房茶(Camellia gymnogyna Chang)大厂茶(Camellia tachangensis F.C.Zhang)茶(Camellia Sinensis(L.)-O.Kuntze)大理茶(Camellia taliensis(W.W.Smish)),田间持续干旱试验验证了基于隶属函数抗旱性评价方法的准确性和可靠性。     

花生ASR基因家族特性及其对干旱和盐胁迫的响应

【目的】探究花生ASR基因家族特性及在干旱和盐胁迫响应中的作用,为花生抗旱抗盐新品种的培育提供潜在的基因位点。【方法】通过生物信息学方法对花生ASR家族进行全基因组水平鉴定以及基本特性分析,并借助转录组数据分析其在200 mmol/L NaCl及模拟干旱PEG处理下的表达变化。【结果】（1）通过分析花生栽培种狮头企参考基因组,鉴定到7个花生ASR基因,pI为5.34~6.98,蛋白脂肪系数为23.77~56.84,GRAVY值均为负值,表明这7个蛋白均是亲水性蛋白;（2）AhASR3与AhASR7基因表达模式相似,转录水平较高,基因结构及蛋白结构域和保守基序的位置和数量较相似,motif 5、6、9仅存在于AhASR3与AhASR7蛋白中;（3）AhASR1、AhASR5及AhASR2的启动子区域有干旱诱导MYB转录因子的结合位点,AhASR1、AhASR2及AhASR4的启动子区发现有ABA响应元件;（4）花生盐胁迫处理转录组分析结果显示AhASR2、AhASR3及AhASR7在200 mmol/L NaCl处理后根部出现较明显转录上调;（5）模拟干旱PEG处理转录组数据分析结果显示AhASR1、AhASR3、AhASR4及AhASR7在PEG处理4 h和8 h后,转录水平出现2倍以上上调。【结论】明确花生ASR家族基因和蛋白的基本特性,并鉴定可能参与盐胁迫和干旱胁迫响应的ASR基因,为进一步培育耐盐耐旱花生品种提供重要的目标基因。     

干旱胁迫对玉米幼苗根系中NO信号转导的影响

以玉米(Zea mays L.)幼苗根系为材料,研究其生长发育对内外源NO的感应及在干旱条件下内外源NO对其生长发育的影响.结果表明:干旱抑制根系NO释放,NO的产生可能不依赖于NO合酶系统,而依赖于NADPH硝酸还原酶的酶促反应;用活性氧清除剂NAC、NAC与干旱复合处理均能促使内源NO的产生和释放:其根系生物量的分析表明内源NO的释放明显抑制根系的生长发育.     

干旱胁迫对大豆苗期生长发育和生理生态特征的影响

对土壤逐步干旱下大豆幼苗形态特征和生理生态特征的变化研究表明:随着胁迫强度的增加,大豆苗期的光合速率、蒸腾速率、气孔导度降低,且相互之间呈显著正相关;随着胁迫时间的延长,叶绿素含量和叶片含水量呈低-高-低的变化趋势;在胁迫初期,对干物质分配率的影响很小,随着胁迫时间的增加,差异越来越大;随着干旱胁迫天数和强度的增加,游离脯氨酸含量呈逐渐递增的趋势,尤其是重度胁迫下积累能力更强。     

不同种源赤皮青冈幼苗生长和生理特性对干旱胁迫的响应

以浙江庆元、湖南洞口和湖南靖县3个地理种源的赤皮青冈(Cyclobalanopsis gilva)1年生幼苗为试验材料,采用盆栽称重法控制土壤水分含量,研究了不同程度干旱胁迫对赤皮青冈幼苗生长、生物量分配、叶片自由水和束缚水含量、根系活力和叶片内源激素含量的影响,旨在揭示赤皮青冈幼苗对干旱胁迫的适应机制。结果表明:随着干旱程度的增强,3个种源赤皮青冈幼苗的株高生长量和地径生长量呈下降的趋势;幼苗地上部分和根部生物量增量呈下降的趋势;叶片自由水/束缚水比值降低,束缚水含量升高,而自由水含量的变化趋势不一致;干旱胁迫提高了湖南洞口和湖南靖县种源赤皮青冈的根系活力,但浙江庆元赤皮青冈的根系活力随着胁迫的增强而降低;随着干旱的加剧,3个种源赤皮青冈叶片赤霉素、油菜素内酯、吲哚乙酸和玉米素含量呈降低的趋势,而脱落酸和茉莉酸甲酯含量为升高的趋势。隶属函数值法综合评价结果显示,3个地理种源赤皮青冈抗旱能力由强到弱的顺序依次为:湖南洞口种源湖南靖县种源浙江庆元种源。本研究表明,赤皮青冈通过减小生长量、增大根部生物量积累来适应干旱的环境,而较高的束缚水含量、生长素(吲哚乙酸)、细胞分裂素(玉米素和油菜素内酯)和赤霉素含量降低,脱落酸和茉莉酸甲酯含量升高是其抗旱的生理基础。     

不同花生品种对旱涝胁迫的响应及生理机制

为评价花生对旱、涝胁迫的响应,本试验以4个旱、涝耐性差异明显的花生品种为材料,运用温室防雨盆栽方法,在苗期、花针期分别进行正常灌溉(对照)、干旱(7d,叶片萎蔫)、根部淹涝(土面水深2 cm,时间1d、3d、7d)和整株淹涝(水深至苗顶,时间1d、3d、7d)的处理,测定地上部及根系生物量、根冠比、根系活力、叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量。结果表明,苗期、花针期干旱均抑制地上部生长,提高根冠比;苗期干旱降低根系生物量,而花针期增加。2个时期淹涝均促进地上部生长、抑制根系生长、降低根冠比,并随淹水加深、延时而加重。旱、涝条件下根系活力均降低,SOD、MDA呈上升趋势。遭受相同时间(7d)的水分胁迫后,危害程度以干旱重于淹涝,花针期重于苗期。基于生物量、生理指标变化的综合分析进一步表明,4个花生品种的旱、涝耐性差异很大,湘花55号耐旱性强、耐涝性弱,豫花15号耐旱性弱、耐涝性强,中花4号耐旱、涝性均最弱,中花8号耐旱、涝性均最强。     

长效油菜素内酯TS303和二氢茉莉酸丙酯增强花生抗寒能力

长效油菜素内酯TS303和二氢茉莉酸丙酯(PDJ)浸种能增强花生对低温的忍耐能力,二者显著降低低温诱导的丙二醛含量和电解质渗漏率。低温降低超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性以及相对含水量,但增加过氧化物酶(POD)活性以及可溶性糖和脯氨酸含量。TS303和PDJ以及它们的混合物TNZ都能延缓低温伤害引起的SOD和CAT活性下降,并能通过增加可溶性糖和脯氨酸含量来提高相对含水量。TS303在延缓SOD和CAT活性降低方面效果比PDJ好,但PDJ在增加可溶性糖和脯氨酸含量方面效果比TS303强,由于TS303和PDJ作用机理不同,二者混合使用表现出加成或协同效应。     

花生抗旱性鉴定指标的筛选与评价

为确定鉴定花生(Arachis hypogaea)品种(系)抗旱性指标体系, 综合评价花生品种(系)的抗旱性, 在人工控水条件下, 通过盆栽试验, 测定了29个花生品种(系)苗期和花针期的株高、分枝数、生物累积量、叶片含水量和光合色素含量等与抗旱性有关的13个表观形态性状和生理性状的指标, 采用抗旱系数法和隶属函数值法, 对各指标性状进行了水分胁迫下的抗性评价和鉴定。结果表明, 29个花生品种(系)可划分为抗旱性较强、中等、较弱和不抗旱4类, 其中‘唐科8号’、‘冀花2号’、‘大唐油’、‘花育25号’、‘花育17号’、‘鲁花14号’、‘丰花1号’ 7个品种(系)具有较强的抗旱能力; 苗期同一品种(系)的主茎高、分枝数和生物累积量等形态指标和光合色素等生理指标的隶属函数值均有较大差别, 苗期各指标隶属函数值与品种(系)抗旱性无显著相关关系, 苗期单一形态指标不能作为鉴定品种(系)抗旱性的指标; 但苗期抗旱性综合评价值(D)与抗旱系数间存在显著相关关系, D的大小可作为抗旱性的鉴定指标。花针期形态指标和生理指标D值间, 以及各类指标D值与抗旱系数间均存在显著或极显著的相关关系, 此期植株形态指标、生理指标隶属函数值以及综合D值均可作为鉴定品种(系)抗旱性的指标。     

花生幼苗对重复干旱胁迫的生理响应

防雨棚内设盆栽试验,设置对照(Control,75%田间持水量)、干旱胁迫(D,35%)、重复干旱胁迫(D_D,35%)3个处理,探讨花生幼苗对预干旱胁迫的适应和记忆响应,分析预干旱对缓解重复干旱胁迫危害的生理作用。结果表明,与干旱胁迫处理相比,重复干旱胁迫提高了叶片的相对含水量,减少脯氨酸的积累,降低MDA和O·_2~-含量;抗氧化酶SOD、CAT活性降低,其中POD活性降低最为明显,并在复水后恢复到与对照相同水平或低于对照。与正常水分的对照相比,干旱胁迫显著降低叶片光合速率(P_N)、最大光合势能(P_C)、最大光量子产量(Y_Q),但重复干旱处理在重复干旱胁迫时期和复水后P_N、P_C和Y_Q均高于干旱处理。预干旱胁迫导致光合和气孔导度滞后面积、滞后率(H_P和H_g)增加,经过预干旱胁迫后,重复干旱显著降低光合和气孔导度滞后面积和滞后率。预干旱胁迫提高植株在重复干旱胁迫下叶片含水量,减轻重复干旱对植株造成的生理伤害,在光合作用上提高对重复干旱的抵御能力,并在复水后快速恢复到正常水分条件下植株生长水平,减少干旱对植株的不利影响。因此,预干旱胁迫促使花生幼苗具备适应或可记忆初始胁迫的能力,重复干旱胁迫时表现更为迅速和强烈的生理防御和快速的生理恢复机制。     

磷肥对花生根系形态、生理特性及产量的影响

采用池栽, 测定不同施磷量对花生(Arachis hypogaea)根系性状、生理特性及产量的影响。结果表明: (1)结荚中期, 根系总长度、体积、表面积及根尖数量均随施磷量的增加而增加, 在施磷30-90 kg·hm^-2范围内, 施磷比不施磷4项指标分别增加3.5%-20.7%、9.3%-21.9%、9.7%-20.3%和12.6%-21.4%。特别是当施磷量超过60 kg·hm^-2时, 上述4项指标均显著高于不施磷处理; 施磷可使根系中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT) 3种酶活性分别提高12.7%-20.6%、14.8%-36.8%和17.0%-41.8%, 丙二醛(MDA)含量降低8.4%-19.5%, 根系活力和可溶性蛋白含量分别提高10.4%-25.0%、29.2%-53.5%; 同时, 施磷可使单株根瘤数量和鲜重分别增加10.7%-21.7%和22.6%-35.6%。(2)收获期, 除MDA含量随施磷量的增加而增加, SOD、POD和CAT活性, 根系活力和可溶性蛋白含量均随施磷量增加而呈降低趋势, 但多数指标施磷与不施磷及不同施磷量之间差异不显著。造成这一现象的原因与施磷后花生荚果库容增大, 对光合产物需求量增加, 导致植株和根系营养不良, 加速衰老有关。(3)花生单株结果数、生物产量、经济系数、出米率及产量均随施磷量的增加而增加, 其中产量的增加主要是通过生物产量和经济系数协同提高来实现的。