夏玉米苗期有限水分胁迫拔节期复水的补偿效应

以作物调亏灌溉原理为基础 ,对夏玉米苗期水分胁迫拔节期复水进行了试验研究。结果表明 ,复水增加了夏玉米叶片气孔导度和光合速率 ,提高叶片水平上的水分利用效率(WUE)。复水 2天后 ,叶片气孔导度和光合速率即恢复到对照水平 ,部分时段 ,特别在下午 ,复水处理表现出高于对照的“反冲”现象。复水使苗期受旱的夏玉米株高、叶面积、地上 (下 )部分干物重和根系生长发育都恢复到或接近充分供水的植株生长水平。使其产量及构成因子与对照接近 ,水分利用效率显著地提高了 2 4 7%。这为玉米中后期的水分管理 ,提高玉米水分利用效率 ,提供了一定的理论依据 ;也提供了一种便于广大农民掌握的简单易行的灌溉方式     

水分胁迫和胁迫后复水对玉米叶片生长速率的影响

玉米叶片延伸速率(LER)对水分状况的变化很敏感。快速干旱处理,水分消耗迅速,LER从最大到零需5h,叶水势改变0.5～0.6 MPa,缓慢干旱处理,水分消耗较慢,LER从最大到零需20h,叶水势改变1 MPa。缓慢干旱植株叶片成熟部位的渗透势,在任何LER下,均比快速干旱叶片更负。LER为零时,快速干旱叶渗透势为-1.3 MPa,缓慢干旱为一1.6MPa左右。短时间水分胁迫后复水,LER迅速增加,有部分补偿前期胁迫减少的生长量能力;长时间水分胁迫后复水,LER在6 h内不可能恢复到正常水平。     

玉米幼苗根不同区段中ZmPIPs对短期水分胁迫及复水的转录响应

通过10% PEG-6000短期处理水培7～8 d的玉米(Zea mays L.)幼苗以及水分胁迫处理48 h后短期复水两个过程,用实时荧光定量PCR技术检测了水分胁迫及复水处理数小时后成熟根段和幼嫩根段中4种主要玉米质膜水通道蛋白(ZmPIPs)的mRNA相对含量变化,以研究环境水分条件变化对水通道蛋白表达的影响及其调节机制.结果显示:正常水分条件与胁迫48 h后根成熟区和幼根区段的4种ZmPIPs的mRNA含量变化均表现出明显的昼夜周期规律,成熟根段中ZmPIPs的mRNA相对含量峰值出现在白天中午,而幼嫩根段中则在中午左右最低.水分胁迫后数小时内根中ZmPIP2;5明显下调而其他ZmPIPs变化不大;复水后幼根区段4种ZmPIPs的mRNA相对含量均大幅上调,而根成熟区的ZmPIP1;2和ZmPIP2;5却下调.研究发现,玉米植株对环境水分条件适应后,根成熟区段和幼嫩区段中4种PIPs转录调节的昼夜日变化规律相反;短期水分胁迫及复水时其根不同区段中ZmPIPs也进行着差异性转录调节;推测玉米根不同区段的结构和功能差异可能是这些差异的形成原因之一.     

复水对旱后不同玉米品种植株生长恢复能力及其生理响应特性的影响

该研究选用2个抗旱能力相似但旱后恢复能力存在显著差异的玉米品种‘P3’和‘郑单958’为材料,采用盆栽称重控水法在苗期进行干旱及复水处理,通过测定其生长、水分状况、光合参数、叶绿素荧光参数以及叶绿素含量在干旱及复水过程中的变化规律,探讨干旱及复水过程中生理生化响应与旱后恢复能力的关系。结果发现:(1)抗旱性相同的2个玉米品种在干旱复水后的生长恢复能力表现为‘P3’显著强于‘郑单958’。(2)干旱胁迫后,‘郑单958’和‘P3’的叶片相对含水量差异不显著,但‘P3’能维持较高的叶水势、PSⅡ最大光化学效率和叶绿素含量。(3)经干旱胁迫复水后,‘P3’的净光合速率,PSⅡ最大光化学效率和气孔导度恢复速度快于‘郑单958’,说明‘P3’光合损失恢复能力高于‘郑单958’。研究表明,玉米品种‘P3’的旱后复水生长恢复能力较强,因‘P3’在干旱胁迫下能维持较高的Fv/Fm值和叶绿素含量,光系统的损伤较轻,而且复水后也能较快的恢复;在干旱过程中减轻干旱胁迫对植物光合系统的伤害是旱后复水快速恢复生长的基础,而在复水后快速修复光系统损失能够加快植物复水的恢复速度。     

氮素营养与水分胁迫对大豆产量补偿效应的影响

在大豆营养生长期,对大豆进行不同程度的干旱锻炼,同时改变土壤中的施氮水平,研究大豆产量及其构成因子对干旱胁迫复水的反应机制,为大豆节水增产及抗旱机制的实践探索提供理论依据。水分胁迫强度、历时和氮素营养都对大豆产量及其构成因子的补偿效应产生明显影响,水分胁迫抑制了大豆单株粒数的增长,但可以显著提高百粒重;氮素营养会抑制大豆百粒重的增加,但在一定水分条件下可以显著提高单株籽粒的数量,然而随着水分胁迫程度的加重,单株粒数的增加幅度也会相应减少。虽然氮素营养和水分胁迫使大豆产量构成因子产生补偿效应的阈值范围不同,但二者具有一定的耦合区域,在耦合区域内(水分胁迫时间14d左右、土壤含水量为田间持水量的50%—55%、施氮量在97.5—225kg/hm2之间)单株粒数和百粒重都产生较强的补偿效应,二者的协同作用显著提高了大豆的经济产量,使大豆产量表现出较强的补偿效应。结果表明:氮素营养和适度水分胁迫可以通过不同途径提高大豆植株的生长能力,当二者结合后大豆的补偿生长机制更为复杂,最终表现为水分胁迫提高了大豆的百粒重,而氮素增加了大豆单株粒数,二者协同作用使大豆经济产量显著增加。     

拔节期干旱和复水对春玉米物候的影响及其生理生态机制

物候不仅是气候变化的指示指标,也是作物模型的关键参数。现有研究主要关注物候变化与气候环境因子的关系,关于植物物候变化的生理生态机制研究很少。基于春玉米拔节期干旱与不同时间(抽雄期和吐丝期)复水的田间模拟试验分析表明:(1)不同时间复水均使灌浆期延长,乳熟期推迟(9d),表明物候对前期水分胁迫存在记忆。(2)干旱条件下叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)和相对叶绿素含量(SPAD)均随物候进程呈先降后升再降趋势,且均在抽雄期达到极小值;不同时间复水均使P_n、T_r和G_s在吐丝期达到极大值,而SPAD则在灌浆期达到极大值;叶水势(LWP)随干旱进程整体呈下降趋势,不同时间复水均只是减缓了其下降速度,表明LWP可用于描述物候对前期水分胁迫的记忆。(3)通径分析和决策系数分析表明,P_n是最主要的物候影响因子,而影响LWP的土壤相对湿度(RSWC)则是物候的主要控制因子,物候的变化是由P_n的累积变化引起...     

绿色巴夫藻在UV-B胁迫后的生长补偿效应

以绿色巴夫藻(Pavlova viridis)为试验材料,设置了4、6、8、10μW.cm-2和12μW.cm-25个UV-B辐射强度,以无紫外辐射为对照,UV-B分别胁迫处理10min(a组)和15min(b组)。解除胁迫后,处理组和对照组在相同接种密度和相同条件下培养12d,测定了生长过程中的吸光值、色素含量、可溶性蛋白质和胞内多糖含量。结果表明,P.viridis在UV-B胁迫下,藻细胞生长受到显著抑制,a组和b组辐射处理的细胞相对增长率分别比对照下降了17.70%~51.54%和26.16%~60.01%(p<0.05)。但是,当胁迫解除后,各处理的藻细胞生长速率,在恢复阶段前期(1~4d)与对照无显著差异,在恢复阶段的中后期(6~12d)则显著(p<0.05)或极显著(p<0.01)高于对照。证明P.viridis在胁迫后的恢复生长中表现超补偿生长现象,恢复培养第12d的最大光密度值比对照提高了26.55%,最大叶绿素a、类胡萝卜素、可溶性蛋白质和胞内多糖含量分别比对照提高了29.17%、29.93%、15.34%和34.37%。当然,在各处理中,随着辐射时间的延长和辐射强度的增大,超补偿生长发生的时间也相对滞后。     

外源芦丁预处理对水分胁迫下玉米幼苗的生理效应

以玉米(Zeamays L.)品种'郏单958'为材料.采用营养液水培法,研究了外源芦丁(Rutin)对聚乙二醇(PEG)胁迫下幼苗叶片质膜相对透性、脯氨酸、可溶性糖含量及保护酶活性的影响.结果显示:(1)在15%PEG-6000胁迫下,玉米叶片的MDA含量、质膜相对透性、脯氨酸和可溶性蛋白质含量均显著增加,保护酶SOD、CAT、POD活性显著升高.(2)一定浓度芦丁(>0.40 g/L)预处理可显著抑制水分胁迫下玉米幼苗叶片MDA含量的上升,降低叶片质膜相对透性,并诱导SOD、POD和CAT活性提高.降低脯氨酸和可溶性蛋白质含量.说明外源芦丁能够提高玉米幼苗的抗氧化作用,缓解水分胁迫引起的膜脂过氧化,保护细胞膜免受或减少损伤·达到提高植物抗旱性的目的.     

水分胁迫及复水过程中小麦抗氧化酶的变化

对两个抗旱性不同的小麦品种进行水分胁迫和复水处理,研究其抗氧化酶活性的响应。在水分胁迫下,陇春-20的相对含水量高于优鉴-24,复水24h后,优鉴-24的相对含水量恢复较快且高于陇春-20。水分胁迫下,优鉴-24中H2O2含量增加迅速,而且各阶段含量均高于陇春-20,复水后两个品种的H2O2含量都下降,这表明优鉴-24在水分胁迫时受到更严重的氧化胁迫。采用温和胶电泳结合抑制剂实验发现小麦有3条Mn—SOD,一条Fe—SOD和Cu／Zn-SOD同工酶带,CAT同工酶有3条谱带。在水分胁迫和复水期间,优鉴-24的SOD和CAT活性高于陇春-20,随着水分胁迫程度的增加,两个品种的SOD和CAT活性都增强,复水后,优鉴-24的SOD活性继续增强,而陇春-20的Mn—SOD—3活性略微降低,Fe—SOD和Cu／Zn—SOD活性略微升高,陇春-20的CAT活性降低。水分胁迫诱导了Mn—SOD—1在优鉴-24及Mn—SOD-2和Fe—SOD在陇春-20中的表达。     

干旱胁迫对不同玉米自交系苗期渗透调节的影响

以5个抗旱性不同的玉米骨干自交系黄早四、掖478、郑58、旱21、齐319为试验材料,对持续水分胁迫下玉米幼苗的叶片相对含水量、渗透调节能力(OA)、脯氨酸含量和可溶性糖含量的变化规律进行了研究。结果表明:随着干旱胁迫的加重,叶片相对含水量呈现下降的趋势,渗透调节能力和可溶性糖含量呈现先上升后又下降的趋势,脯氨酸含量呈现持续上升的趋势;在持续干旱条件下,不同自交系各个指标的变化幅度不同,说明不同种质资源对干旱胁迫的响应方式不同,渗透调节能力也有差异。在水分胁迫的前7d中,渗透调节能力逐渐增加,第7天时达到最大值,OA从大到小的排列顺序为齐319郑58掖478旱21黄早四;但此后,除旱21外,其余4个自交系的OA都随之下降。旱21和齐319以可溶性糖和脯氨酸为主要的渗透调节因子,黄早四则以脯氨酸为主要的渗透调节物质。     

棉粕对盐碱胁迫下棉花生理及生长补偿效应

为探究棉粕对盐碱胁迫下棉花(Gossypium hirsutum)的抗盐碱机理, 通过田间试验, 研究添加不同棉粕用量对8 g·kg ^-1盐碱胁迫下棉花生理及生长的补偿效应。结果表明, 添加棉粕能够增加盐碱胁迫下棉花不同器官对K ⁺的吸收, 降低对Na ⁺的吸收, 维持盐碱胁迫下细胞内K ⁺和Na ⁺的平衡, 显著促进棉花生长, 提高叶片叶绿素含量和光合作用效率, 有效缓解盐碱胁迫对棉花的伤害。其中, 以添加6 000 kg·hm ^-2棉粕处理的效果最显著, 且盐胁迫下棉粕的改良效果较好。主成分分析结果表明, 盐碱胁迫下棉花生长生理的主要影响因子为叶片K ⁺/Na ⁺比值、根长、鲜重、干重和胞间CO₂浓度(C_i)。     

水分胁迫对玉米苗期生理和形态特性的影响

水分胁迫下3个玉米品种苗期形态和生理特征变化的研究结果表明,在中度水分胁迫下,鲁单981、赤单202和郑单958三个品种在株高、茎粗、叶片数和叶面积等形态指标方面变化不大,与正常供水下生长的玉米几个参数基本一致,而重度水分胁迫下,鲁单981的株高、茎粗和总叶面积均小于赤单202和郑单958.测定结果还表明鲁单981的光合速率和蒸腾速率受水分胁迫的影响最大,而郑单958和赤单202受到的影响相对较小;水分胁迫在一定程度上能够提高玉米的水分利用效率,增幅与品种关系较大,抗旱型品种增幅明显,耗水型品种增幅相对较少.     

不同生育期玉米叶片光合特性及水分利用效率对水分胁迫的响应

利用大型移动防雨棚开展了玉米水分胁迫及复水试验,通过分析玉米叶片光合数据,揭示了不同生育期水分胁迫及复水对玉米光合特性及水分利用效率的影响。结果表明:水分胁迫导致玉米叶片整体光合速率、蒸腾速率和气孔导度下降以及光合速率日变化的峰值提前;水分胁迫后的玉米叶片蒸腾速率、光合速率和气孔导度为适应干旱缺水均较对照显著下降,从而提高了水分利用效率,缩小了与水分充足条件下玉米叶片的水分利用效率差值;在中度和重度水分胁迫条件下,玉米叶片的水分利用效率降幅低于光合速率、蒸腾速率和气孔导度的降幅, 有时甚至高于正常供水条件下的水分利用效率;适度的水分胁迫能提高玉米叶片的水分利用效率,从而增强叶片对水分的利用能力,抵御干旱的逆境;水分亏缺对玉米光合速率、蒸腾速率及水分利用效率的影响具有较明显滞后效应,干旱后复水,光合作用受抑制仍然持续;水分胁迫时间越长、胁迫程度越重,叶片的光合作用越呈不可逆性;拔节-吐丝期水分胁迫对玉米叶片光合作用的逆制比三叶-拔节期更难恢复。     

养分对旱地小麦水分腔迫的生理补偿效应

利用不同深度渗漏池供水差异所造成的水分胁迫,分期测定冬小麦叶片的净光合速率、气孔阻力、叶肉胞间ＣＯ２浓度、蒸腾强度、叶绿素含量和叶片吸光强度。研究养分对小麦水分胁迫的生理补偿效应。结果表明,水分腔迫后,气孔阻力增加,叶绿素含量和净光合速率显著下降。但在水分胁迫时施用氮肥,蒸腾速率减弱,叶绿素含量,叶片吸光强度和净光合速率增加,因而,短时水分利用效率显著提高。这表明,因水分胁迫导致净光合速率和短时水     

水分胁迫及复水过程中小麦幼苗叶片内Ca^2＋的定位

展现了冬小麦幼苗在干旱胁迫及干旱后复水过程中叶肉细胞内Ｃａ＾２＋的动态分布：在正常水分条件下生长的小麦幼苗,其细胞中的Ｃａ＾２＋主要位于液泡内,同时,细胞间隙中有大量的Ｃａ＾２＋分布。在水分胁迫下,随着胁迫时间的加长,液泡和细胞间隙的Ｃａ＾２＋逐渐进入细胞质,导致细胞质中自由Ｃａ＾２＋浓度过高,并对细胞造成伤害。复水后,细胞质中高浓度Ｃａ＾２＋迅速排入液泡和细胞间隙,细胞质中Ｃａ＾２＋浓度又基本恢     

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。     

苗期玉米叶片光合特性对水分胁迫的响应

以2个抗旱性不同的玉米品种为材料进行盆栽试验,在苗期设置4个水分梯度,研究气体交换和叶绿素荧光参数及光响应特征。结果表明:随水分胁迫的加剧,除细胞间CO2浓度(Ci)和非光化学淬灭(qN)上升外,其它参数均下降,先玉335(XY335)各参数的变化幅度小于陕单902(SD902);轻度胁迫下品种间气体交换参数差异最大,严重干旱下叶绿素荧光参数差异最大;净光合速率(Pn)和相对电子传递速率(rETR)的光响应曲线拟合结果显示,水分胁迫导致玉米叶片最大光合速率和光能利用率下降,XY335各参数的下降幅度小于SD902;轻度干旱下Pn光响应拟合参数品种间差异最大,严重干旱下rETR光响应拟合参数差异最大。综上表明,水分胁迫导致玉米叶片对强光的敏感性增加,干旱和光抑制对光系统Ⅱ造成的叠加伤害随干旱加重和品种抗旱性弱而加剧,是制约光合作用的主要原因;旱区强光下的玉米幼苗应及时补水,以避免严重干旱和高光强的叠加伤害。     

干旱胁迫对玉米苗期叶片光合作用和保护酶的影响

以玉米品种郑单958(抗旱性强)和陕单902(抗旱性弱)为材料,采用盆栽控水试验,设置3个干旱处理(轻度干旱,中度干旱,重度干旱)和正常灌水,研究了干旱胁迫对玉米苗期叶片光合速率、叶绿素荧光以及相关生理指标的影响。结果表明:(1)干旱胁迫下2个品种叶片净光合速率(P_n)和气孔导度(G_s)显著下降,胞间CO₂浓度(C_i)出现了先下降后上升,而气孔限制值(L_s)上升后下降,说明中度干旱胁迫下叶片P_n下降是气孔因素引起的,重度干旱胁迫下P_n降低主要由非气孔因素引起的。(2)随着干旱胁迫的加剧,2个品种叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)的实际量子产量(φPSⅡ)、电子传递速率(ETR)和光化学猝灭(qP)一直下降,而非光化学猝灭(qN)上升后下降,说明中度干旱下热耗散仍是植株重要光保护机制,重度干旱时叶片光合电子传递受阻,PSⅡ受到损伤。(3)干旱胁迫下2个品种叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性先升高后降低,而丙二醛(MDA)含量一直升高,说明干旱胁迫初期对保护系统酶活性升高有诱导作用,重度胁迫下活性氧清除酶的活性下降,导致细胞膜伤害。这些结果暗示,轻度和中度干旱胁迫下2个玉米品种通过减少光捕获、热耗散和酶活性调节协同作用稳定了光合机构功能,是P_n下降的气孔限制因素;而重度干旱胁迫下光系统Ⅱ和抗氧化酶系统损伤,是P_n下降的非气孔限制因素;郑单958的各生理参数比陕单902受旱影响小,干旱胁迫下仍具有较高的光合效率和较强的保护酶活性是郑单958抗旱的主要生理原因。     

水分胁迫与复水对地枫皮生理生态特性的影响

以岩溶特有药用植物地枫皮为材料,研究土壤水分胁迫及复水条件下,其叶片光合参数、叶绿素荧光参数及光合色素含量的变化特性,进而探讨其对水分胁迫的生理生态适应性。结果表明:停止供水10 d,水分胁迫地枫皮叶片的P_n(净光合速率)、C_i(胞间CO_2浓度)、G_s(气孔导度)和L_s(气孔限制值)均下降,气孔限制是P_n降低的主要原因;停止供水15 d,水分胁迫地枫皮叶片的P_n日变化呈逐渐下降趋势,上午9:30以后全天的P_n值均接近零,非气孔限制成为P_n下降的主要因素;而对照地枫皮叶片的P_n日变化呈"双峰型",中午P_n下降的主要原因依然是气孔限制。水分胁迫下,地枫皮叶片叶绿素含量降低和Chl_(a/b)升高,减少了叶片对光能的捕获,减轻了光合机构遭受光氧化的破坏,而Car/Chl_(a+b)升高增强了光保护能力。水分胁迫下,地枫皮叶片的初始荧光(F_o)显著增大,最大荧光(F_m)、光系统Ⅱ(PSⅡ)潜在活性(F_v/F_o)和最大光化学效率(F_v/F_m)均显著降低,表明水分胁迫对地枫皮叶片的PSⅡ反应中心和电子传递造成了一定的破坏,从而使其PSⅡ的潜在活性和最大光化学效率降低。复水5 d后,地枫皮的上述生理生态参数均能恢复到对照水平,表明其复水后的生理修复能力很强。     

水分胁迫对春播玉米苗期生长及其生理生化特性的影响

采用盆栽试验,以‘蠡玉18'玉米单交种为供试材料,设置充分供水(CK)、轻度水分胁迫(LS)、中度水分胁迫(MS)和重度水分胁迫(SS)4个水分处理水平,研究了水分胁迫对春播玉米苗期保护酶活性和生长的影响,以探讨土壤水分胁迫对玉米苗期生长发育及其生理过程的影响机制.结果表明:(1)随着水分胁迫程度的加剧,玉米幼苗的生物量显著下降,根冠比、根系活力和脯氨酸含量增加,且水分胁迫对玉米幼苗地上部生物量的抑制作用更大;可溶性蛋白含量差异不明显,MDA含量波动变化.(2)随着水分胁迫时间的延长,根冠比、根系活力和植株脯氨酸含量先升高后降低,可溶性蛋白含量呈先下降后升高的趋势;玉米幼苗叶片和根系MDA积累波动变化,而叶片MDA含量始终高于根系.(3)在水分胁迫初期,玉米叶片中CAT活性较SOD、POD响应更敏感;玉米苗期根系在中度水分胁迫下主要依赖CAT来降低氧化危害,而在重度水分胁迫下前期主要依赖CAT、后期通过CAT和POD的共同作用来降低氧化伤害;水分胁迫条件下,叶片和根系POD同步降低氧化伤害,而SOD和CAT在叶片和根系间存在互补作用.研究表明,在不同程度的水分胁迫条件下,玉米幼苗的生长受到一定程度的抑制,但其能够通过调节自身的保护酶活性和渗透调节物质含量来减轻干旱伤害,维持植株的正常生理代谢功能.