大田增强UV-B辐射对元阳梯田地方水稻茎秆性状和倒伏指数的影响

大田原位种植元阳梯田2个地方水稻品种——白脚老粳和月亮谷,研究2年不同强度(0、2.5、5.0和7.5 kJ·m^-2)UV-B辐射对水稻穗下第1至第4节的茎秆性状(节间长、茎秆粗和茎壁厚)和倒伏指数的影响.结果表明: 增强UV-B辐射对水稻茎秆的节间长和茎秆粗没有显著影响,但导致茎壁厚度显著减小,其中,7.5 kJ·m^-2 UV-B辐射对水稻穗下第4节茎秆茎壁厚度的影响较大,降幅为11.6%～19.6%;增强UV-B辐射导致水稻茎秆的倒伏指数增加,增大水稻倒伏的风险,水稻穗下第4节茎秆倒伏指数最大,并大于倒伏临界值(200);水稻穗下第4节、第3节和第2节茎秆的倒伏指数与茎壁厚度呈显著负相关.表明增强UV-B辐射显著减小元阳梯田水稻茎秆的茎壁厚是增加其倒伏风险的主要原因.
     

UV-B辐射增强对元阳哈尼梯田稻田CH4排放规律的影响

在大田条件下,原位种植传统水稻品种白脚老粳,采用静态箱-气相色谱法研究了UV-B(ultraviolet-B)辐射增强(7.5 kJ m-2d-1)对元阳哈尼梯田海拔1600 m处稻田CH4排放量的影响,同时观测UV-B辐射增强对水稻生长的影响。结果表明:(1)UV-B辐射增强显著降低了水稻植株分蘖末期、拔节孕穗期、抽穗扬花期、成熟期地上部和地下部生物量(P0.05)。(2)UV-B辐射改变了稻田CH4的季节和日排放(成熟期)规律:对照组在拔节孕穗期出现1个排放峰,处理组在拔节孕穗期和成熟期出现2个排放峰;与对照相比,UV-B辐射增强改变了水稻成熟期CH4日排放第2个峰值出现的时间。(3)处理组CH4的季节排放通量与箱内温度的季节变化有显著的正相关性(R=0.789,P0.05)。(4)UV-B辐射增强在分蘖末期、拔节孕穗期、成熟期都极显著提高了CH4的累计排放量(P0.01),分别提高了47.2%,293.8%和74.4%。总之,UV-B辐射增强促进了元阳哈尼梯田传统水稻田CH4的排放。     

UV-B辐射增强对马铃薯叶片结构及光合参数的影响

叶片作为植物进行光合作用的主要器官,在长期进化过程中形成了对不同光照环境条件的形态可塑性和相应的适应机制,以保证植物能在变化的、非适宜环境下的生存与繁衍。随着大气臭氧层衰减引起地表UV-B辐射增强,其对植物叶片结构和光合作用的影响显著,但这种气候变化趋势对马铃薯叶片形态结构、光合作用的影响尚不明确。设置增强UV-B辐射2.5 kJm~(-2)d~(-1)(T1)、5.0 kJm~(-2)d~(-1)(T2)、自然光(CK)3个处理,以6个马铃薯品种(系)为材料,研究增强辐射对不同基因型马铃薯叶片结构和光合参数的影响。结果表明:增强的UV-B辐射使马铃薯叶片解剖结构不同程度增厚,叶片厚度增加;叶片气孔和非腺毛的密度增加明显,腺毛有增多倾向。扫描电镜显示处理后的近轴面叶片角质层厚度增加,蜡质晶体增多,但表皮细胞变小且失水萎缩,细胞轮廓模糊;气孔、腺毛及非腺毛附属结构受胁迫影响呈萎缩状态。透射电镜显示处理后的叶肉细胞中基粒类囊体肿胀,结构层次紊乱,胁迫引起细胞质壁分离,细胞壁扭曲并有较多的沉淀物;部分品种过氧化物酶体可见清晰的过氧化氢酶晶体。叶片缩小增厚、腺毛增多、角质层和蜡质增厚、胞内积累过氧化氢酶的形态适应和生理响应并未能有效减少UV-B辐射对光合参数和光合效率的影响,合作88、丽薯6号、师大6号的净光合速率、气孔导度等参数均受到抑制,光能利用效率明显降低,属于UV-B辐射敏感型品种;剑川红21-3、21-1和转心乌3个品种(系)的相关光合特性几乎不受影响,显示云南地方品种具有较强的UV-B辐射耐受性,有待于进一步从生理生化和分子水平探究更多的适应机制。     

增强UV-B辐射和接种稻瘟病菌对2个水稻品种幼苗叶片3个生理指标的影响

通过盆栽实验研究了单一增强UV-B辐射(2.5、5.0和7.5 kJ·m-2·d-1)以及增强UV-B辐射和稻瘟病菌(Magnaporthe grisea,菌株Y98-16T和Y99-63C)侵染复合胁迫对水稻(Oryza sativa L. )品种'黄壳糯'('Huangkenuo')和'合系41'('Hexi-41')幼苗叶片相对电导率、MDA含量和SOD活性3个生理指标的影响.结果表明:在低剂量(2.5和5.0 kJ·m-2·d-1)单一UV-B辐射条件下,2个水稻品种幼苗叶片的3个生理指标均较对照(自然光)有所降低;而在高剂量(7.5 kJ·m-2·d-1)单一UV-B辐射条件下,2个水稻品种幼苗叶片的3个生理指标均较对照有所增加.与对照(仅接种稻瘟病菌)相比,经低剂量(2.5和5.0 kJ·m-2·d-1) UV-B辐射后再接种稻瘟病菌,'黄壳糯'幼苗叶片的3个生理指标总体上均降低;而经高剂量(7.5 kJ·m-2·d-1)UV-B辐射后再接种稻瘟病菌,'黄壳糯'幼苗叶片的3个生理指标均有所增加.经不同剂量UV-B辐射后再接种稻瘟病菌,'合系41'幼苗叶片的3个生理指标总体上均有所增加,且2个水稻品种幼苗叶片的相对电导率与SOD活性均有显著的正相关性(P<0.05).与对照(仅接种稻瘟病菌)相比,接种稻瘟病菌后再经不同剂量UV-B辐射处理,'黄壳糯'幼苗叶片的3个生理指标均有所增加;而 '合系41'幼苗叶片的3个生理指标变化各异.接种稻瘟病菌菌株Y98-16T后再用UV-B辐射处理,2个水稻品种幼苗叶片的3个生理指标间均有显著或极显著的正相关性(P<0.05或P<0.01);而接种稻瘟病菌菌株Y99-63C后再用UV-B辐射处理,2个水稻品种幼苗叶片的3个生理指标间无明显的相关性.研究结果显示,在增强UV-B辐射和稻瘟病菌侵染复合胁迫条件下,因2个胁迫因子的作用顺序不同、稻瘟病菌菌株不同、UV-B辐射量不同以及水稻品种的差异,水稻幼苗叶片的细胞膜透性、MDA含量和SOD活性呈现出不同的变化趋势.     

UV-B辐射对小麦叶片蛋白的影响

为研究增强的UV-B辐射对植物的影响,选取了生长于中国北方的经济作物冬小麦为研究对象,采用双向电泳的方法,分析了经UV-B辐射后小麦叶片蛋白的变化。结果显示,经UV-B辐射后,第4天、第8天的小麦叶片蛋白变化明显,双向电泳图谱显示发现15个蛋白差异点;通过质谱鉴定了3个蛋白差异点,分别为铜/锌过氧化物歧化酶、钙调素、Rubiso大亚基结合蛋白α亚基。结果表明增强的UV-B辐射可以通过调节小麦叶片基因编码蛋白而调节植物生长。     

元阳梯田地方水稻品种根部内生菌及根际微生物的分离与鉴定

采用组织分离法和土壤稀释涂板法,对元阳哈尼梯田2个地方品种‘月亮谷’和‘红脚老粳’的根部内生细菌及根际土壤细菌进行了分离,研究元阳梯田传统水稻品种特殊的内生菌组成.结果表明: 试验共得到399个菌株.经形态特征及生理生化鉴定,月亮谷根部和其根际土壤分别分离到8和5个属,其中5个属是共有的;红脚老粳的根部和其根际土壤中分别分离到10和7个属,其中6个属是共有的.经分子生物学鉴定,月亮谷根部分离到11个种和5个属,根际土壤分离到8个种和4个属,其中5个种和4个属是共有的;红脚老粳根部分离到9个种和5个属,根际土壤分离到10个种和3个属,其中4个种和2个属是共有的.通过分子生物学鉴定,大部分菌株都可以鉴定到种,而通过形态及生理生化特性只能初步鉴定到属,但两种方法在属层次上的鉴定结果基本一致.元阳地方水稻根部内生细菌及根际土壤细菌具有一定的种属同源性与特异性.     

UV-B辐射增强对两种不同抗性水稻叶片光合生理及超显微结构的影响

在UV-B辐射增强条件下,研究了两个不同水稻品种叶片光合作用系统的变化。结果表明：（1）UV-B辐射胁迫使两个水稻品种叶片总叶绿素含量,叶绿素a与叶绿素b（Chla／Chlb）比值下降,叶绿素a荧光诱导动力学参数改变,光系统Ⅱ活性受抑制,光合作用效率降低,其中Dular受抑制的程度较Lemont大。（2）利用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）进一步研究表明,UV-B辐射胁迫使水稻叶片气孔器受破坏,叶绿体结构变形,基粒片层排列稀疏紊乱,两个供试品种结构上受破坏的程度与它们光合生理受抑制的程度一致。（3）叶片边缘受破坏的程度较主脉两侧轻,这可能与硅质乳突密度较大有关。（4）两个供试品种叶片表面主脉两侧的硅质乳突数量及其受UV-B辐射影响的特性存在明显的差异,Lemont叶表面的乳突分布密度较大,且在UV-B辐射胁迫下有增加的趋势,而Dular则相反。这说明硅质体的累积特性可能是水稻对UV-B辐射胁迫的适应机制之一。     

元阳3个长期连续栽培水稻地方品种内部遗传异质性分析

水稻地方品种是稻种资源的重要组成部分,遗传多样性十分丰富,具有推广改良品种所缺少或没有的优质种质,是水稻育种和稻种起源、进化研究不可缺少的过渡材料。目前,对水稻地方品种间遗传多样性研究较多,而对其内部异质性研究甚微。本研究用24对微卫星(SSR)引物对云南元阳梯田3个栽种历史悠久的水稻地方品种的内部遗传异质性进行了分析。共检测出117个等位基因,香农指数为红脚老粳居群(0.5911)>白脚老粳A居群(0.4875)>月亮谷居群(0.3070)。结果显示:3个地方品种的内部遗传异质性丰富,且遗传异质性主要得益于个体间,而非居群间。     

增强UV-B辐射对芒果离体叶片染色体的损伤

以芒果‘台农一号’盆栽苗离体叶片为试材,采用单细胞凝胶电泳法研究增强UV-B辐射条件下芒果叶片细胞染色体的损伤。结果显示：幼叶在处理4h、老叶和成年叶在处理6h开始出现染色体彗星拖尾现象,其OTM值开始急剧上升,此后,各叶龄叶片的彗星拖尾密度和长度以及OTM值持续上升;自然光下的叶片则无明显彗星拖尾,其OTM值低于UV-B辐射处理的并无显著变化。在UV-B辐射下,幼叶彗星拖尾最明显,OTM值最高,成年叶彗星拖尾和OTM值分别比老叶的更明显和更高。     

增强UV-B辐射对拟南芥叶片微管蛋白的影响

以哥伦比亚生态型(Columbia-0)的野生型拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)为实验材料,分别采用12.96KJ.m-2.d-1、17.28 KJ.m-2.d-1、21.60 KJ.m-2.d-1三种不同的UV-B剂量对9日龄拟南芥幼苗进行辐射处理,然后对微管蛋白进行纯化,通过紫外分光光度计和SDS-PAGE聚丙烯酰胺凝胶电泳初步研究了增强UV-B对不同处理组微管蛋白的影响,进一步用免疫印迹鉴定微管蛋白并比较不同处理组微管蛋白差异。结果表明,增强UV-B辐射对拟南芥叶片微管蛋白的含量有影响,与对照相比,不同剂量UV-B辐射处理组微管蛋白含量呈先增加后减少的变化趋势。     

中国云南元阳哈尼梯田种植的稻作品种多样性

稻作是我国第一大粮食作物,近年来,选育品种的大面积单一化种植,导致种植的稻作品种遗传基础狭窄,多样性下降,已经受到关注。然而在一些少数民族地区,如元阳哈尼梯田,当地民族的传统文化习俗已经保护了当地的水稻资源,高度的多样性依然存在。采用半问卷式和农村参与式评价方法(PRA),在村寨和农户两个水平,调查分析中国云南省元阳哈尼梯田种植的稻作品种多样性,尤其是当前仍在种植的传统品种的多样性,为稻作传统品种多样性农家就地保护提供典型范例。结果表明,在调查的30个村寨750户中,共种植135个具不同名称的水稻品种(组合),包括100个传统品种,12个杂交稻组合和23个现代育成品种;种植传统品种的面积占总稻作面积的56.2%;平均每个村寨种植9.7个品种,最多的达19个,最少仅4个;每个村寨至少种植2个传统品种和1个现代品种;种植最多的是传统品种"老粳糯",有12个不同村寨种植;大多数传统品种仅有12个不同村寨种植。有11个村寨(占的30个村寨36.7%)的所有农户均种植传统品种。在农户级水平上,有611户(占81.5%)种植传统品种;有391户(占52.1%)同时种植传统品种和现代品种,其种植传统品种与现代品种的面积比例平均为1/2;仅种植传统品种的有220户(占29.3%)。平均每户种植2.2个品种(组合),最多的农户种植5个品种,包括3个传统品种,1个现代常规品种,1个杂交稻组合。传统品种的丰富度,村寨平均为5.9,最高达12,而农户平均为1.541;传统品种的均匀度,村寨平均为0.670,农户平均为0.192;不同村寨种植传统品种的差异度平均值为0.702。其中太阳老寨、新寨村、欧乐、多沙和上马点等5个村寨传统品种的丰富度与均匀度均较高,在稻作传统品种农家保护中扮演着重要角色。在村寨和农户水平,传统品种丰富度与均匀度的相关性均呈极显著正相关(r=0.627,0.925);村寨传统品种丰富度与农户数呈极显著正相关(r=0.473);村寨农户年人均纯收入分别与村寨传统品种丰富度和农户数呈极显著和显著负相关(r=-0.570,-0.370*)。在如此小的耕地面积(142.29hm2)上,当前生产上仍种植着如此丰富的稻作传统品种,实属少见。高度异质的生态环境和民族文化习俗是哈尼梯田传统稻作品种多样性种植的重要因素,建议将元阳哈尼梯田作为稻作传统品种多样性农家就地保护区。     

The responses of spatial situation,surface structure characteristics of leaves and sensitivity of two local rice cultivars to enhanced UV-B radiation under terraced agricultural ecosystem

Under the situ terraced field experiments, effects of artificial UV-B radiation enhancement (0, 2.5, 5.0, 7.5 kJ m^?2) on spatial situation and surface structure of leaves and responses index of two local cultivars rice (Oryza sativa L.)—Yuelianggu and Baijiaolaojin in Yuanyang County, China in shooting stage were studied. The results showed that: (1) due to the enhanced UV-B radiation, leaf apex–base distance, leaf pedestal height, leaf rolling degree and wax content in leaves increased, while leaf apex–stem distance, distance between leaves and leaf angle decreased. The response index of growth was positive when UV-B levels were 2.5 and 5.0 kJ m^?2, which showed some adaptation. (2) The enhanced UV-B radiation resulted in smaller stomata with higher density and more papilla for both rice cultivars. (3) The enhanced UV-B radiation also leaded to larger silica cells and significantly increases the amount of papilla, spike and epidermal hair for both rice cultivars. (4) Yuelianggu cultivar showed an excellent adaptation on the aspect of spatial situation with UV-B radiation of 2.5 and 5.0 kJ m^?2, while Baijiaolaojin exhibited better adaptation respecting the surface structure of leaves when UV-B was 2.5 kJ m^?2. By changing spatial situation of leaves, structure and density of stomata, and non-stomatal structures (wax layer, silica cell, cork cell, papilla, spike and epidermal hair), two self-retention rice cultivars could adapt to the increased UV-B radiation. On the aspect of the response index, Baijiaolaojin showed better adaptation than Yuelianggu did when the UV-B was 2.5 kJ m^?2.     

云南元阳哈尼梯田两个不同时期种植的水稻地方品种表型比较

为揭示中国云南元阳哈尼梯田中所种植的水稻(Oryza sativa)地方品种的表型性状在30年间的变化,我们通过田间实验方法,对元阳哈尼梯田农户在20世纪70年代种植的66个(简称"过去的品种")和近10年间种植的69个(简称"当前的品种")代表性水稻地方品种的农艺性状进行了比较.结果表明,23个农艺性状的多样性指数(H')平均值,过去的品种(1.784)大于当前的品种(1.766);过去品种的变异系数平均值和相似性系数平均值(分别为19.5%和0.2107)均小于当前的品种(分别为21.7%和0.2149).因子特征值大于l的主成分,过去的品种有8个(PCI-8),当前的品种有6个(PCI-6),分别能够解释总变异的83.2%和81.4%.23个表型性状的聚类树形图和前3个主成分分布散点图均能将供试品种分为与籼、粳两个亚种相对应的两类.与过去种植的品种相比,当前种植的品种表现为籼型品种、糯性品种、红米品种,以及落粒性极强和强的品种比例降低;当前种植品种的株高、穗颈长、穗下节长、千粒重和剑叶角度等参数显著下降,相反,单株有效穗、剑叶宽、每穗实粒数和结实率等参数显著增加,其株型更紧凑.总体而言,元阳哈尼梯田农户当前种植的水稻地方品种有单一化和遗传多样性降低的趋势,这可能是由于杂交水稻的推广.以及当地农民对产量性状的选择和传统文化习俗的淡化所致.建议对云南元阳哈尼梯田及时采取水稻地方品种与稻作传统文化并重的保护举措.     

增强紫外—B对反枝苋形态、生理及异速生长的影响

在田间条件下,模拟西安地区21.6%的臭氧层减薄,研究增强紫外-B辐射 280～320nm,3.18kJ·m-2·d-1 对双子叶阔叶杂草反枝苋 Amaranthusretroflexus 生理、形态及异速生长的影响.结果表明: 1 与对照相比,处理组的叶绿素、类胡萝卜素含量降低,但叶片紫外吸收物质的含量增加; 2 处理组的株高、叶数及单株重有明显降低; 3 株高与单株重的线性关系有较大的偏离,表现在同等株高下处理组的生物量低于对照.这些表明在补充的紫外-B条件下,反枝苋的形态有较大的可塑性,并进一步会影响该植物在群落中的竞争能力.     

UV-B辐射增强对反枝苋形态、生理及化学成分的影响

通过大田盆栽实验,研究了2种增强的UV-B辐射对双子叶C4植物反枝苋(Amaranthus retroflexus)形态、生理、生物量分配及化学成分的影响.结果表明:增强UV-B辐射处理下分枝数、叶片数、高度和基径均没有显著变化.高、低剂量的UV-B处理均导致过氧化氢酶(CAT)活性显著高于对照组(P＜0.05),但对超氧化物歧化酶(SOD)活性无影响,低剂量辐射下过氧化物酶(POD)活性显著高于对照而高剂量辐射下无显著变化,同时丙二醛(MDA)含量随辐射剂量的增加而显著增加(P＜0.05).收获期低剂量辐射处理下的资源分配模式发生变化,分配到叶片的生物量比例显著增加,而分配到根的比例显著减小,但高剂量辐射对生物量分配无影响.UV-B辐射处理下根、茎、叶部所检测的大多数化学成分与对照相比均有显著变化:叶片中可溶性蛋白、木质素和脂肪,根中木质素,茎中纤维素、木质素含量在辐射处理下显著高于对照;叶片中淀粉,茎中可溶性糖、淀粉和脂肪含量在辐射处理下显著低于对照(P＜0.05).     

云南地方稻种持久抗瘟性的研究

1996～1999年,在不同纬度、不同海拔和不同稻作生态类型的重病区设立5个持久抗性稻瘟病鉴定圃.试验材料为云南的74份地方稻种资源,其中粳稻56份,籼稻18份(含野生稻3份).通过多个抗性组分进行了系统研究,初步表明大白谷(粳、墨江县)、毫弄早(籼、勐海县)、毫玉浪(籼、勐海县)、疣粒野生稻(野、西双版纳自治州)等具有持久抗瘟性能;其中疣粒野生稻高抗细菌性条斑病,对白叶枯病抗性为0级,接近免疫,中抗稻瘟病.通过对品种多抗性组分分析和品种抗性系统聚类分析,提出在不同生态类型时、空动态的病叶片上的产孢量和病斑表型可作为简易、快速鉴定持久抗瘟性指标.     

昆明树木园枯枝落叶层无脊椎动物群落多样性

为了解昆明树木园枯枝落叶层无脊椎动物群落结构及特征,于2010年5月-2011年9对昆明树木园中香樟(Cinnamomum camphora)、圆柏(Sabina chinensis)、玉兰(Magnolia denudata)、云南松(Pinus yunnanensis)、红枫(Acer palmatum cv.Atropuceum)共5个树种的枯枝落叶层无脊椎动物进行采样调查.共采获无脊椎动物25237头,隶属于2门5纲18目15科,其中蜱螨目和弹尾目为优势类群;缨翅目、伪蝎目、半翅目和革翅目为常见类群.采用Shannon多样性指数、Pielou均匀度指数和Simpson优势度指数来衡量5个树种的枯枝落叶层无脊椎动物多样性,结果表明:5个树种的枯枝落叶层中无脊椎动物群落物种组成相似,群落中时空异质性较低;5个树种的枯枝落叶层中共采集菌食性蓟马375头,隶属l科、3属、4种,其中,奇管蓟马属(Allothrips)为云南新纪录属,同时也是昆明树木园菌食性蓟马群落中的绝对优势类群.