干旱胁迫及复水对不同黍稷品种根系生理特性的影响

以2种抗旱性不同的黍稷品种(‘陇糜4号’和‘晋黍7号’)为试验材料,采用盆栽试验研究了苗期中度和重度干旱胁迫后拔节期复水对其根系生理特性的影响。结果显示:(1)干旱胁迫引起2个黍稷品种根系活力明显下降,根系SOD、POD活性以及MDA、脯氨酸含量明显升高,而且重度干旱胁迫处理变化幅度显著大于中度干旱胁迫。(2)复水后,2个黍稷品种根系的各项生理指标均有不同程度的恢复,且中度胁迫处理较易恢复,重度胁迫下恢复能力很弱。(3)2个黍稷品种根系各项生理指标在干旱胁迫及复水条件下变化幅度不同,干旱胁迫下抗旱性强的‘陇糜4号’根系活力下降幅度明显低于抗旱性弱的‘晋黍7号’,根系SOD活性、POD活性、MDA含量和脯氨酸含量的上升幅度明显高于‘晋黍7号’,而复水后‘陇糜4号’根系的各项生理指标的恢复能力明显强于‘晋黍7号’。研究表明,干旱胁迫及复水条件下‘陇糜4号’均表现出较高的根系活力、保护酶活性和脯氨酸含量,且MDA含量较低,从而表现出较强的抗旱性。     

控水干旱及PEG模拟干旱胁迫对谷子生理生化指标和SiVamp7基因转录水平的影响

为探讨控水干旱胁迫与聚乙二醇(polyethylene glycol, PEG)胁迫模拟干旱对谷子的影响，以5个不同地区的谷子品种陇谷16、晋谷21、冀谷39、大同40和济谷22为材料，使用控水干旱或PEG6000溶液模拟干旱处理植株，对逆境中苗期谷子的生理生化指标变化，特别是活性氧(reactive oxygen species, ROS)相关指标变化进行比较。同时，在分子生物学水平，比较了两种胁迫下，晋谷21中SiVamp7家族基因转录水平变化。结果表明，2种胁迫下，抗旱性由弱到强分别为陇谷16、晋谷21、冀谷39、大同40、济谷22。干旱胁迫下，抗旱品种的叶绿素含量维持较高水平(P<0.05),干旱敏感品种陇谷16抗氧化酶活性较低(P<0.05),导致氧化损伤严重，影响生长。对晋谷21中SiVamp7基因的转录水平检测表明，该基因家族对2种不同胁迫的响应不同。进一步研究表明，SiVAMP7蛋白与SiKAT3钾离子通道存在选择性互作，提示胁迫下，SiVamp7基因表达水平变化可能通过对钾通道调控，进而参与影响谷子干旱胁迫耐受。以上结果表明，PEG模拟干旱胁迫与控水干旱胁...     

PEG模拟干旱胁迫对糜子幼苗生理特性的影响

以'榆糜1号'和'榆糜3号'为试验材料,采用PEG模拟水分胁迫方法,研究了干旱胁迫对糜子幼苗生理生化特性的影响.结果显示,(1)2品种幼苗叶片的细胞电解质外渗率、叶片的MDA含量、游离脯氨酸含量和可溶性糖含量均在胁迫2 d后逐渐上升,但保护酶SOD和POD的活性均呈先升高后降低的变化趋势,2品种幼苗在不同强度PEG胁迫下总体变化趋势基本一致,且各胁迫处理间差异显著(P<0.05).(2)2品种在相同处理下差异显著(P<0.05),其中,10%～30 0A PEG胁迫8 d时,'榆糜3号'比'榆糜1号'的细胞电解质外渗率、叶片的MDA含量增加幅度小,而游离脯氨酸含量和可溶性糖含量增加幅度较大,但保护酶SOD和POD的活性下降幅度较小,说明相同渗透胁迫下'榆糜1号'比'榆糜3号'叶片的细胞膜透性增加幅度大,但渗透调节物质增加较少,细胞膜系统受干旱伤害会更大,其抗旱性相对较弱.综合各项生理指标的分析认为,'榆糜3号'具有较强的抗旱能力.     

糜子育成品种苗期抗旱性评价与鉴定指标筛选

在年降雨量不足40 mm的敦煌市,对我国不同地区育成的56份糜子品种,采用反复干旱法进行了苗期抗旱性鉴定,利用反复干旱存活率和抗旱性综合评价值D的聚类结果筛选出一级抗旱品种4份,分别是陇糜5号、吉3、蒙粳糜1号和蒙粳糜7号;配对t测验显示:反复干旱胁迫后糜子苗高、植株含水量、单株叶面积、生物学产量分别降低了16.097 cm、0.393 g/株、10.358 cm2/株、0.075 g/株,差异达到了极显著水平,而根长、相对生长率反向增加了0.555 cm、3.213%;主成分分析中,植株含水量、生物学产量、单株叶面积3个指标在第1主成分中起决定作用(系数均≥0.881),且与两种抗旱评价参数值相关性均达到了极显著水平,因此,确定植株含水量、生物学产量、单株叶面积作为糜子苗期抗旱性鉴定1级指标。     

谷子对干旱胁迫的生理生态响应

干旱少雨严重限制了我国西北地区谷子的产量,为明确谷子响应干旱的生理特征,以干旱敏感谷子品种安04和不敏感品种豫谷1号以及xiaomi为材料,通过盆栽试验,研究了谷子不同生育期叶片光合参数、叶绿素含量、非结构性碳、β-淀粉酶基因表达对水分亏缺的响应。结果表明,正常水分条件下安04产量高于豫谷1号,干旱胁迫严重限制了两个谷子品种的产量形成,安04和豫谷1号分别减产71.2%和56.0%,豫谷1号产量显著高于安04。正常水分条件下,安04具有比豫谷1号更高的净光合速率（P<0.05）,干旱胁迫下,豫谷1号叶片净光合速率显著高于安04;叶片蒸腾速率结果同光合结果一致。干旱条件下,豫谷1号具有更高的叶片相对含水量。干旱胁迫显著降低了两个谷子品种花期的叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素含量,且安04降低幅度均大于豫谷1号。干旱胁迫均显著增加了豫谷1号拔节期和开花期的叶片可溶性糖含量,而安04叶片可溶性糖含量并没有发生显著性变化,同时干旱胁迫显著增加了豫谷1号β-淀粉酶基因SiBAM1的表达水平。施用β-淀粉酶活性抑制剂α-环糊精,xiaomi叶片可溶性糖及脯氨酸含量显著降低,进一步加重了干旱对xiaomi的生长抑制。综上所述,干旱胁迫诱导谷子β-淀粉酶基因表达和β-淀粉酶活性升高从而水解淀粉形成可溶性糖,高可溶性糖含量对谷子提高抗旱性起重要作用。     

季节性干旱对白皮乌口树(Tarenna depauperata Hutchins)水分状况、叶片光谱特征和荧光参数的影响

干热河谷稀树灌丛常绿植物能够忍受长达半年以上的季节性干旱胁迫,但对这些常绿植物响应干旱胁迫的生理生态机制研究很少。本研究以干热河谷稀树灌丛优势常绿植物白皮乌口树(Tarenna depauperata Hutchins)为研究对象,分别在雨季和干季测定其叶片的水势、压力-体积曲线、气体交换参数、叶片光谱特征以及叶绿素荧光和P700的光能分配。结果显示:受严重季节性干旱胁迫的影响,与雨季相比,干季的凌晨叶片水势(Ψpd)下降至-4.5 MPa,水分传导的叶比导率(KL)下降了49.5%,叶绿素反射指数(NDVI)下降了40.6%,花青素反射指数(ARI)上升至0.074(约为雨季的12.3倍),并且雨季和干季的叶片水势、水分传导效率、叶绿素含量和花青素含量均差异显著(P0.05)。与雨季相比,干旱导致光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学量子效率(Fv/Fm)显著下降至0.72(P0.05),即PSⅡ发生光抑制,而光系统Ⅰ(PSⅠ)的活性(Pm)未发生明显变化;干季叶片的最大非光化学淬灭(NPQ)增加了31%,而激发的最大环式电子传递速率(CEF)下降了66%。表明长期干旱胁迫使CEF的激发受到强烈抑制,即光能捕获效率的降低和NPQ的增强促进了白皮乌口树在长期干旱胁迫下的光保护。     

玉米光合生理参数对全生育期干旱与拔节后干旱过程的响应

作物对干旱的响应已有大量研究,但对不同强度干旱及其持续时间响应过程的研究甚少。通过开展全生育期干旱和拔节后干旱过程的影响模拟实验,试图揭示夏玉米叶片光合生理特性对不同干旱强度及其持续时间的响应机理,为我国北方地区玉米育种和节水灌溉提供科学的理论依据。研究结果表明:1)干旱显著降低了玉米叶片的叶绿素相对含量(SPAD),但两种干旱处理下的SPAD随干旱持续时间的延长而出现响应差异并逐渐扩大;2)不同强度、不同持续时间的干旱处理均明显抑制了玉米叶片的最大净固碳速率(A_(sat)),拔节后的轻度干旱过程对玉米叶片A_(sat)的影响最大;3)拔节期后重度干旱过程处理下玉米叶片虽保持较高的光合速率,但叶片数量急剧减少,而且一直保持在营养生长阶段,没有产量;4)在两种干旱处理方式下,玉米叶片PSII的光化学效率(F_v′/F_m′)均到灌浆中期才开始出现显著降低现象,表现出了较强的干旱适应能力;5)SPAD与叶片光合及叶绿素荧光参数均存在较强的相关关系,可作为评价玉米叶片光合性能对干旱胁迫敏感性的指示性指标;6)不仅干旱强度影响玉米叶片的生理生态过程,干旱发生的时间也具有重要的影响。     

水分亏缺对作物的伤害

全世界干旱、半干旱地区的总面积约占总陆地面积的1/3。中国是世界上主要的干旱国家之一,全国干旱、半干旱地区约占总国土面积的一半左右。干旱是制约我国西北和整个北方地区农业生产发展的基本自然因素,其他地区在作物生长季节也发生不同程度的干旱危害。研究作物水分胁迫及其伤害生理,不仅在理论上而且在实践中都有重要意义。     

闽楠叶片响应干旱胁迫的蛋白质组分析

闽楠对土壤水分要求较高,为了提高闽楠造林的成活率,该研究以正常供水为对照,测定了不同干旱胁迫时间(7d、14d)及复水后7d的叶片蛋白质组及生理生化指标变化,以探讨闽楠响应干旱胁迫的分子生理机制。结果表明:(1)不同干旱胁迫处理下闽楠叶片蛋白质双向电泳(2-DE)分析结果共发现51个差异表达蛋白;采用MALDI-TOF/TOF成功鉴定到45个蛋白点;这些鉴定出的差异蛋白与光合作用、碳水化合物和能量代谢、胁迫响应与防御、翻译后修饰、蛋白质转换与分子伴侣功能等生理代谢过程密切相关。(2)检测不同干旱处理时间闽楠叶片膜脂过氧化相关MDA含量,防御相关酶SOD、CAT、POD活性和糖代谢相关酶PFK、AGPase、PK及PDH活性,发现各指标在14d持续干旱胁迫时主要呈下降趋势,且变化均达到极显著水平(P0.01)。研究认为,持续干旱胁迫下,光合作用和植物防御系统以及能量和糖代谢的降低是闽楠不耐干旱的重要生理生化原因,研究结果为今后耐旱闽楠的分子育种提供了理论依据。     

干旱和高温对植物光合作用的影响机制研究进展

干旱(水分亏缺)和高温是我国北方沙漠化地区植物生长季的两个主要环境胁迫因子。本文主要就干旱和高温在生理水平对植物光合作用影响机制的最新研究进展进行了综述,并对以后的相关研究进行了一些分析。     

水肥耦合对谷子幼苗形态和生理指标的影响

以"晋谷21"为试验材料,采用"3414"不完全正交设计进行谷子苗期盆栽试验,研究水肥耦合对谷子幼苗形态及生理指标的影响,探索不同水分供应条件下营养元素N、P、K含量及配比与谷子抗旱性的关系。从植物生长状况、渗透调节物质、保护酶活性及MDA含量考虑,谷子在轻度(40%)水分胁迫下施用N(100、150 mg N·kg-1)、P(87、130.5mg P·kg-1)、K(249、373.5 mg K·kg-1),在重度(20%)水分胁迫下施用N(100、150mg N·kg-1)、P(87 mg P·kg-1)、K(124.5、249 mg K·kg-1)有利于植物生长;轻度与重度干旱条件下,N、P、K配合施用其交互作用效果好于单独施用N、P、K,利于谷子抗旱;重度干旱条件下,施用N、P、K虽然可以促进谷子生长、提高抗逆性,但适宜的N、P、K肥料用量范围变小,过高用量会造成生理干旱。     

模拟喀斯特生境条件下干旱胁迫对青冈栎苗木的影响

为了研究喀斯特"双层"地质结构对植物的影响,以及在干旱环境下,喀斯特地区植物的生理变化与适应策略,建立"土壤层-岩石(石灰岩)层-岩溶水层"水分供应分层模拟柱,对‘土壤层’设置不同水分梯度,种植青冈栎(Cyclobalanopsis glauca)苗木进行干旱胁迫试验,测定青冈栎的叶面积、比叶面积、生物量、渗透调节物质含量、相对叶绿素含量。结果表明:在模拟柱‘岩溶水层’加水条件下,植物根系能下扎至‘岩溶水层’,‘土壤层’干旱胁迫对青冈栎的生理变化没有产生影响;在‘岩溶水层’无水条件下,青冈栎生理变化受‘土壤层’干旱胁迫影响显著,‘土壤层’水分含量越低,青冈栎的叶面积、生物量、叶绿素含量、叶片相对含水量越小,青冈栎干鲜比、根冠比、可溶性糖、丙二醛和脯氨酸含量越高。青冈栎幼苗利用岩溶水层水分是适应喀斯特干旱环境的重要策略。     

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■、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...     

2个种源栓皮栎对干旱及复水的光合生理响应

为了探究干旱复水对2个种源栓皮栎幼苗光合生理特性的影响,测定了不同水分处理(正常供水、轻度干旱、中度干旱和重度干旱)及复水处理下盆栽栓皮栎幼苗生长、叶片气体交换及叶绿素荧光参数。结果表明:随着干旱胁迫程度的加重,幼苗生长受到的抑制程度增加;气体交换参数净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)均呈下降的趋势,而气孔限制值(Ls)呈上升趋势,在重度干旱胁迫下气体交换参数变化幅度最大;叶片非光化学猝灭系数(NPQ)呈现先上升后下降的趋势,PSII潜在活性(Fv/Fo)、最大光化学效率(Fv/Fm)、电子传递速率(ETR)和实际光量子效率(ΦPSⅡ)均呈下降趋势。主要叶绿素荧光参数对干旱胁迫的响应与气体交换参数一致,即重度胁迫对光合电子传递造成了最严重的损伤。干旱后复水,导致栓皮栎光合生理参数不同程度的恢复。就种源地而言,老君山种源的幼苗在干旱胁迫下主要参数的变化程度大于北坡山种源的幼苗,且在复水后老君山种源幼苗恢复程度低于北坡山种源,表明北坡山种源的栓皮栎抗旱力和恢复力均强于老君山种源。     

Nutrient uptake and gas exchange of Great Basin plants provide insight into drought adaptations and coexistence

植物的养分吸收和气体交换为干旱适应和物种共存带来的启示 尽管气候变化很可能会导致干旱生态系统的降水量变化幅度增大，但沙漠灌木群落对降水变化的响应模式尚不清楚。因为适应干旱的植物具有多种生存机制以利于其物种的共存，所以认识沙漠灌木群落对降水变化的响应具有重要的意义。我们在美国大盆地地区(美国加利福尼亚州欧文斯谷)开展了一项同质园实验，对8种干旱适应性植物(其中包括了禾本科植物、灌木和杂类草植物)在3种不同夏季降水 量(分别为每月1.3、2.6和3.9 cm)的响应进行了测定。检测了上述植物在矿物养分吸收(碳、氮、磷、钾、 钙、镁、锰、铜、硼、锌、铁和钠)和气体交换参数(光合速率和气孔导度)方面的变化。研究结果显示， 两种禾本科植物[鼠尾粟草(Sporobolus airoides)和匍匐野麦赖草(Leymus triticoides)]与一种耐盐灌木物种 [密叶滨藜(Atriplex confertifolia)]在水分供给增加时，光合速率和/或气孔导度增加。在这8个物种中，有 5个物种表现出了水分供给与营养物质吸收之间的显著相关性。光合速率更高的三齿蒿(Artemisia tridentata)含有更多的钾、铜和硼，而光合速率更高的北极灯心草(Juncus arcticus)具有更高的镁和铁含量 以及更低的钠含量。北极灯心草以及3种适盐性物种[密叶滨藜、盐草(Distichlis spicata)和鼠尾粟草]在气孔导度和营养素浓度方面表现出了相关性。这些结果表明，干旱适应性物种之间对水分增多情形的生理响应机制的差异以及相关的营养吸收策略可能有助于它们在夏季雨水增多时的相互共存。     

干旱胁迫下荒漠植物红砂叶片抗氧化特性

以荒漠半荒漠地区优势种超旱生灌木红砂两年生植株为研究对象,测定了不同程度干旱胁迫下叶片膜脂过氧化和抗氧化特征参数,以探讨荒漠植物抗氧化系统对荒漠极端环境的适应机制.结果显示:红砂叶片过氧化氢(H2O2)含量随干旱胁迫加剧而显著增加,丙二醛(MDA)含量在不同程度干旱胁迫下均有不同程度的增加,可溶性蛋白含量随干旱胁迫的增加而显著降低;类胡萝卜素和脯氨酸含量在不同程度干旱胁迫下均有不同程度增加;超氧化物歧化酶(SOD)活性随干旱胁迫加剧而显著提高,过氧化氢酶(CAT)活性在不同程度干旱胁迫下均有不同程度增加;过氧化物酶(POD)活性在中度干旱胁迫下显著增加而在重度干旱胁迫下显著降低.研究表明,荒漠植物红砂叶片中胡萝卜素、脯氨酸、SOD和CAT在防御干旱引起的氧化胁迫中起到了显著保护作用, 而POD在重度干旱胁迫下没有起到积极保护作用.     

外源ALA对干旱胁迫下山定子叶片叶绿素荧光特性及抗性生理指标的影响

以两年生山定子(Malus baccata(L.)Borkh)盆栽苗为材料,正常浇水为对照,控水条件下喷施不同浓度(0、25、50、75、100mg/L)5-氨基乙酰丙酸(ALA),测定各持续干旱胁迫时期(第0、4、8、12天)叶片的抗旱生理指标及光合荧光参数,研究ALA对干旱胁迫下山定子叶绿素荧光和抗逆生理生化特性的影响及其调节机制。结果显示:(1)持续干旱胁迫条件下,外源ALA处理使得山定子叶片渗透调节物质(SS、SP、Pro)含量增加,抗氧化酶(SOD、POD、APX)活性升高,丙二醛(MDA)积累减少。(2)ALA处理增大了干旱胁迫下山定子叶片的气孔开度,促进叶绿素的合成,并对干旱引起的最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光量子效率(YⅡ)、光化学淬灭系数(qP)及光合电子传递速率(ETR)的减小,以及PSⅡ调节性能量耗散的量子产额(Y_(NPQ))、非调节性能量耗散的量子产额(Y_(NO))和非光化学淬灭系数(NPQ/4)的增大有明显的缓解作用。研究认为,外喷ALA能够有效缓解干旱胁迫对山定子生理代谢功能的损伤,但干旱胁迫条件下山定子对不同浓度ALA响应程度不尽相同,其中以75mg/L的ALA处理效果较为理想。     

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。     

冀北地区6种灌木对干旱胁迫的光合及生理响应

探讨冀北地区各灌木种对干旱胁迫的生理生态适应性及抗旱能力,为冀北地区选种育种以及加快植被恢复建设提供理论支持.以4种乡土灌木金露梅(Potentilla frutico-sa)、黑沙蒿(Artemisia ordosica)、虎榛子(Ostryopsis davidiana)、胡枝子(Lespedeza bicolor...     

不同程度的水分胁迫对沙棘幼苗生理生态特征的影响

为探讨未来降水减少对内蒙古皇甫川流域沙棘幼苗生理生态特征的影响,特设计平均降雨水平、偏旱、干旱和极端干旱4种不同的水分梯度处理,开展人工水分梯度实验。方差分析表明,不同的水分梯度显著影响土壤的含水量、土壤温度等微生境因子,并显著影响净光合速率、气孔导度、蒸腾速率等气体交换特征、资源利用效率和叶片水势特征。适度的水分胁迫(干旱环境)能够提高沙棘的水分利用效率,同时却降低净光合速率和蒸腾速率。各种生理生态指标表明,4种水分处理的沙棘幼苗都受到不同程度的水分胁迫的影响,极端干旱环境中沙棘幼苗的内在生理调节机制出现紊乱,皇甫川流域沙棘不适宜在极端干旱环境中生长。