局部供磷对玉米根系生长、磷吸收速率的影响

玉米幼苗种子根局部供磷可明显改变根系的形态。供磷区侧根生长增加,无磷区侧极生长减少。供磷区1次、2次侧根长度与2次侧根数量明显增加;而1次侧根数量则不增加。供磷区缩小时,根系生长加快,单位根区磷吸收速率增加,但单位根重磷吸收速率的增加不很明显。磷局部供应植株主要通过供磷区根系的生长来增加磷的吸收,以满足植株对磷的需求。局部供磷植株中转运到供磷根区的光合产物明显多于无磷根区。     

不同土壤水分条件下土壤容重对玉米根系生长的影响

用玉米作为实验材料进行分根实验。种子根平分在装有土娄土的分隔的白铁皮桶中。土壤容重分 4种处理 :低容重 (两边容重都为 1 .2 0 g· cm-3 )、中容重 (两边容重都为1 .33g· cm-3 )、高容重 (两边容重都为 1 .45g· cm-3 )和混合容重 (一边为 1 .2 0 g· cm-3 ,另一边为 1 .45g· cm-3 )。土壤水分控制在高基质势 (- 0 .1 7MPa)和低基质势 (- 0 .86MPa) 2个水平。结果表明 :当植株生长在高紧实土壤或土壤基质势从 - 0 .1 7MPa降到 - 0 .86 MPa时 ,根长和根干重都显著降低 ;紧实土壤使根长降低的同时还使根的直径增大。然而 ,当植株生长在混合容重土壤中时 ,处在低容重土壤中的根系生长得到加强 ,补偿甚至超补偿高容重土壤中根系生长的不足     

玉米氮素吸收的基因型差异及其与根系形态的相关性

采用溶液培养的方法,选用在田间、土培试验中对氮反应有典型差异的玉米自交系：478、H21、Wu312、Zong31、Baici,在4个供N水平（0.04、0.4、2.4mmol/L）下,研究了玉米苗期氮素吸收、分配的基因差异以及与根系形态之间的相关关系,结果表明：在一定的NO3^-浓度范围内（0.04-2mmol/L）,根系生物量随N水平的提高而增加,而高N不同程度地降低了5个自交系根系干重。低N下（0.04mmol/L）,与其它自交系相比,N高效基因型478具有较大的根系生物量,其根系干重分别为H21、Wu312、Zong31、Baici的1.1、1.74、1.6、1.18倍,并往根系分配了较大比例的N素,根系N累积占总N量的百分率比Wu312、Zong31分别高18.34％、17.08％,而N低效基因型Wu312、Zong31则往地上部分配了较大比例的氮素。随N水平的增加,显著促进了地上部的生长,并在地上部分配了较大比例的N素。当N水平增至4mmol/L时,地上部N素分配的基因型差异减小。低N下,5个自交系根系干重、总根长、根轴总长与总吸N量显著线性相关,而高N下不表现相关关系,说明在N素胁迫的条件下,根系形态对N吸收效率起重要作用。     

低钾胁迫对不同基因型水稻苗期根系生长和内源激素含量的影响

以2个耐低钾基因型水稻N18、N19和2个低钾敏感基因型水稻N27、N28为材料,采用溶液培养试验,研究低钾胁迫对其苗期根系生长和内源激素含量的影响。结果表明,低钾胁迫下,水稻根长、地上部干重和根干重均降低,但N18和N19显著高于N27和N28。低钾胁迫使4个基因型水稻的根冠比增大,而各基因型之间差异不显著。低钾胁迫下,水稻根中IAA、GA₁和ZR含量均减少,ABA含量增加;N18、N19根中IAA、GA₁和ZR含量都高于N27、N28。此外,低钾胁迫使水稻根中IAA/ABA、ZR/ABA、GA₁/ABA值降低,但N18、N19的上述比值高于N27、N28。     

玉米幼苗叶片生长部位和瞬时生长速率的测定

研究植物生长不但需要知道生长的部位,更需测定其生长速率。过去曾用“等距线条或方格”、“水平显微镜”、“生长自动记录仪”以及直接度量生长器官等方法,测定植物生长部位和生长速率。本文介绍另一种测定玉米等单子叶植物叶片生长部位及生长速率的方法。 1.叶片生长部位的测定单子叶植物     

不同磷浓度对玉米生长及磷、锌吸收的影响

在不同磷水平(0.1、1.0、5.0、10和100μmol·L^-1P)的水培液中培养玉米苗,测定不同培养时期玉米的生长和玉米植株对P、Zn吸收和利用效率.结果表明,玉米在100μmol·L^-1P的溶液中生长速率最大,而根冠比在0.1μmol·L^-1P的溶液中为最大.随着水培液中P水平的增加,植株对P的吸收速率增加,而利用效率降低;玉米根系含Zn量增加,而冠层含Zn量变化不大,说明增P使Zn在根内富集,Zn向冠层转移速率较小,玉米幼苗根系中P和Zn的浓度呈正相关关系.     

聚乙二醇模拟干旱对耐低钾水稻幼苗的根系生长及某些生理特性的影响

以早籼品种‘瑰宝八号’及其变异后代耐低钾的水稻为材料,用20%PEG6000模拟干旱,测定幼苗根系形态和部分生理特性的指标并对其抗旱能力进行比较的结果表明:耐低钾水稻幼苗的超氧化物歧化酶活性、根系活力和活跃吸收面积相对较高,而丙二醛含量相对较低,其根重和根体积也高,比其亲本‘瑰宝八号’有更高的抗旱能力.     

过表达钾转运蛋白基因trkH提高玉米的钾营养

钾是植物生长发育必须的营养元素,参与多种生理生化过程。土壤缺钾严重影响了玉米的产量和品质,通过遗传改良的方式提高玉米的钾营养是解决这个问题的有效途径。本实验室前期从海洋微生物宏基因组DNA中克隆得到细菌钾转运蛋白基因trkH,在酵母和烟草中验证了功能。为进一步分析trkH基因在玉米中的功能,以Hi-Ⅱ基因型玉米为转化受体,采用农杆菌介导法将trkH基因转入玉米,获得具有Baster抗性的独立转化苗21株。PCR检测结果表明trkH基因已成功转入到玉米基因组中。Bar试纸条检测结果表明Bar基因在蛋白水平上成功表达。将部分T₀代转基因植株与玉米骨干自交系PH6WC杂交,获得8个T₁代株系,半定量RT-PCR检测结果表明转基因植株在转录水平上均能表达。三叶一心期喷洒除草剂进行筛选,选择比例接近1：1的L3、L5和L7转基因株系进行PCR检测,统计检测结果并进行χ²测验,结果表明符合孟德尔分离定律。L3、L5和L7转基因株系玉米苗期的钾耗竭实验结果表明过表达trkH基因能够提高转基因玉米的K⁺吸收,为培育钾营养高效玉米新品种奠定基础。     

土壤湿度对香樟幼苗根系生长和构型的影响

以1年生香樟(Cinnamomum camphora)幼苗为试材,设置对照组(CK)、中度干旱处理(M)、重度干旱处理(S)三个处理,比较不同土壤湿度下香樟幼苗不同时期地上部分生长和根系构型,探究香樟幼苗根系对不同土壤湿度的适应性及其耐旱机制。结果表明,中度和重度干旱处理组的香樟根系及地上部分干物质积累、根系长度、根系表面积、根系直径和根尖数均显著小于对照组(P<0.05)。同时干旱显著增加香樟幼苗的根系拓扑指数,降低香樟根的分形维数和平均分枝角度(P<0.05)。可见土壤湿度程度及处理时间显著影响香樟根系的生长及在土壤中的布局。较低土壤湿度可显著抑制根长的延长、根表面积扩大和根的增殖,且随着土壤湿度的继续降低以及处理时间延长,香樟幼苗根系的生长受到水分亏缺的抑制作用加重,根系建成成本增高的同时,根系分枝的复杂性降低,根系必须通过朝着更陡、更深的方向生长伸长来提高水分吸收效率。建议在园林绿化工程养护过程中制定科学的水分管理策略,以满足香樟生长过程中对土壤水分的需要。     

乌兰布和沙区紫花苜蓿根系生长及吸水规律的研究

研究了不同水分处理下,乌兰布和沙区紫花苜蓿系生长发育规律及根系吸水速度,结果表明：不同水分处理的根系生长规律最基本一致的,在生长季风均呈增加的趋势;但适度干旱可促进根系的伸长生长。在当地土壤类型条件下,根系主要分布在０－３０cm土层;根重密度在土壤剖面上的分布遵循对数规律,并随深度的增加呈降低趋势。运用一维土壤水分运动方程,计算得到了不同水分处理根系吸水速度在土壤剖面上的分布状况;根系吸水速率与土壤含水量和根密度密切相关。     

Ca2+对小麦种根及其根毛生长发育的影响

低浓度的ＣａＣｌ２对小麦种根生长、根毛发生和生长无明显影响,高浓度的ＣａＣｌ２（０．１ｍｏｌ／Ｌ）对种根和根毛生长有抑制作用,但不影响根毛的发生。Ｃａ２＋专一性螯合剂ＥＧＴＡ抑制种根生长和根毛的发生及生长,添加一定浓度的外源ＣａＣｌ２,这种抑制作用可被消除。ＣａＭ抑制剂ＴＦＰ（三氟拉嗪）和ＣＰＺ（氯丙嗪）对种根生长、根毛发生和生长均有抑制作用,添加外源ＣａＭ可减弱或消除这种抑制作用。     

玉米根系生长及向水性的模拟

用面向对象的程序设计（ＯＯＰ）技术组建了玉米（Ｚｅａ ｍ ａｙｓ）根系生长的三维模型,并用该模型模拟了根系在不同土壤水分剖面以及有、无向地性响应时的生长过程,探讨了根系向水性产生的机制以及向水性与向地性之间的关系．模型中将根系前沿看作由根尖构成的群体,每个根尖都对其周围环境独自作出响应,其中只有少数能继续分支． 模拟结果显示,玉米根系各单根受局部水势的影响而以不同速率伸长,即可造成总体的向水性． 如果土壤剖面上的水势由下到上递减,由此引起的单根伸长速率的不均匀分布将使整个根系在总体上表现出收拢和一致向下的生长趋势,并导致下层的根量相对增加．根系的向地性虽能使上述趋势增强,但它与向水性的机制是完全不同的     

棉花根系生长和空间分布特征

结合田间根钻取样和图像扫描分析方法, 研究了不同棉花品种根系的长度、直径和表面积动态及 0~ 10 0cm深和 0~ 4 0cm宽土壤范围内的空间分布特征。该方法与常规直尺测量结果相比相关系数R2 达到 0.899 (n =1318), 显示了较好的可靠性。研究结果表明, 棉花平均根长密度 (RLD) 在花铃期为 1.2 1~ 1.2 7mm·cm-3, 吐絮后降至 1.0 4~ 1.12mm·cm-3, 收花时为 0.76mm·cm-3 。棉花根平均直径在不同基因型间存在显著差异, 抗虫杂交棉的根直径最粗, 平均为 0.5 2mm ;早熟类型品种根直径较细, 平均为 0.36mm。在土壤深度上根直径的差异不显著, 但距棉行距离越远, 根的平均直径越小。在明确根系长度和直径动态规律的基础上, 提出了根表面积指数 (RAI) 的概念, 与地上部叶面积指数具有相似的含义和生物学意义, 且呈较好的指数相关关系 (R2 =0.779) 。RAI在生理发育时间 (PDT) 小于等于 4 0前, 其增长动态符合LOGISTIC生长规律 (R2 =0.84 9), 在PDT大于 4 0后, 呈线性递减趋势 (R2 =0.5 70~ 0.895 ), 且杂交抗虫棉的RAI在全生育期内均明显高于其它类型品种, 而早熟类型品种相对略低。RAI空间分布特征表现为, 开花前在浅根层内 (0~ 30cm) 分布最多, 花铃期以中层根系 (40~ 6 0cm) 为主, 吐絮后主要以深层 (70~ 10 0cm) 和距棉行较远的行间较多。研究结果为制定合理的施肥、灌溉措施提供了理论依据, 并量化了棉花根系的时空变化, 为进一步提高生长发育模拟模型的精度奠定了基础。     

我国玉米品种更替过程中根系时空分布特征的演变

采用土柱栽培与大田试验相结合的方法,研究了我国20世纪50年代以来生产中大面积推广应用的玉米品种根系时空分布特性。研究指出：玉根系的生长动态符合水蒸汽压力模型（Vppor Pressure Model),1990s品种根系干物质积累量随生育进程的推进增加迅速,直到成熟期仍维持较高水平,开花后根重持续时间长,且在深层土壤中的优势明显。在深40－100cm土层内根系重量1990s品种分别比1970s品种和1950s品种高出75％和1060％,当代品种根系在深层土壤中所占比率也明显增加;在距离植株0－10cm的水平范围内,当代玉米品种根系分布数量多、比率大。随玉米品种更替根系的空间分布呈“横向紧缩,纵向延伸”的特点。     

斑苦竹无性系生长与水分供应及其适应对策的研究

 根据对混生型斑苦竹(Pleioblastus maculata)移栽于不同土壤水分含量的微生境中的野外实验,分析了斑苦竹的无性系生长对水分资源供应的形态可塑性反应和能量投资对策。研究结果表明,水分资源供应水平越高,斑苦竹无性系的总生物量越大,同时,无性系分株的数目越少,而个体增大。在不同水分供应条件下,无性系的隔离者(地下根茎)长度和分株大小都具有显著的差异,而隔离者的节间长度则无明显差别。在低水分资源的生境中,斑苦竹无性系具有投资更多的能量于地下部分,尤其是根茎节间,从而伸长根茎,以获取资源的觅养生长对策;在高水分资源的生境中,其无性系的能量则主要投资于分株的生长。     

KINETICS OF NUTRIENT UPTAKE AND GROWTH IN PHYTOPLANKTON1

Microscopic algae ran grow rapidly in natural waters that are extremely low in essential macro and micro nutrients. Yet, their nutrient uptake systems exhibit only mediocre nutrient affinities, the saturation constants being often 10–1000 times the (estimated) ambient concentrations. The large difference which exists between the saturation constants for growth (K_μ) and short term uptake (K_ρ) are due to the acclimation capabilities of the organisms. Over the acclimation range, K_μ to K_ρ, the algae can maintain maximum growth rate by modulating both their internal nutrient quotas (Q) and their maximum short term nutrient uptake rates (ρ_max) in response to variations in external nutrient concentrations. The commonly assumed hyperbolic relationships for steady growth and uptake (viz “chemostat theory”) are coherent with a hyperbolic expression for short term uptake including a variable maximum (ρ_max). The ratio of the saturation constants for growth and uptake is then directly related to the extreme in quotas and maximum uptake rates: K_μ/K_ρ= Q_min/Q_max·ρ^lo_max/ρ^hi_max. This result is applicable even when the exact hyperbolic laws are not. Published data on Fe, Mn, P and N limitation in algae are generally in accord with the theory and demonstrate a wider acclimation range for trace than for major nutrients.     

KINETICS OF NUTRIENT UPTAKE AND GROWTH IN PHYTOPLANKTON1

Microscopic algae can grow rapidly in natural waters that are extremely low in essential macro and micro nutrients. Yet, their nutrient uptake systems exhibit only mediocre nutrient affinities, the saturation constants being often 10–1000 times the (estimated) ambient concentrations. The large difference which exists between the saturation constants for growth (K_u) and short term uptake (K_p) are due to the acclimation capabilities of the organisms. Over the acclimation range, K_u, to K_p the algae can maintain maximum growth rate by modulating both their internal nutrient quotas (Q) and their maximum short term nutrient uptake rates (P_max) in response to variations in external nutrient concentrations. The commonly assumed hyperbolic relationships for steady growth and uptake (viz “chemostat theory”) are coherent with a hyperbolic expression for short term uptake including a variable maximum (P_max). The ratio of the saturation constants for growth and uptake is then directly related to the extreme in quotas and maximum uptake rates: K^μ/K^ρ= Q^min/Q^maxρ^max/ρQ^max. This result is applicable even when the exact hyperbolic laws are not. Published data on Fe, Mn, P and N limitation in algae are generally in accord with the theory and demonstrate a wider acclimation range for trace than for major nutrients.     

EFFECTS OF INOCULATION WITH ARBUSCULAR MYCORRHIZAL FUNGI ON MAIZE GROWN IN MULTI-METAL CONTAMINATED SOILS

Pot culture experiments were established to determine the effects of colonization by arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) (Glomus mosseae and G. sp) on maize (Zea mays L.) grown in Pb, Zn, and Cd complex contaminated soils. AMF and non-AMF inoculated maize were grown in sterilized substrates and subjected to different soil heavy metal (Pb, Zn, Cd) concentrations. The root and shoot biomasses of inoculated maize were significantly higher than those of non-inoculated maize. Pb, Zn, and Cd concentrations in roots were significantly higher than those in shoots in both the inoculated and non-inoculated maize, indicating the heavy metals mostly accumulated in the roots of maize. The translocation rates of Pb, Zn, and Cd from roots to shoots were not significantly difference between inoculated and non-inoculated maize. However, at high soil heavy metal concentrations, Pb, Zn, and Cd in the shoots and Pb in the roots of inoculated maize were significantly reduced by about 50% compared to the non-inoculated maize. These results indicated that AMF could promote maize growth and decrease the uptake of these heavy metals at higher soil concentrations, thus protecting their hosts from the toxicity of heavy metals in Pb, Zn, and Cd complex contaminated soils.     

汞对玉米、小麦幼苗生长及过氧化物酶同工酶的影响

7ppm Hg~#对玉米、小麦幼苗生长具一定的刺激作用,而10ppm Hg~#则抑制幼苗生长。Hg~#对两种作物根系生长有不同的生理效应,而对玉米、小麦根系过氧化物酶影响表现为谱带减少或活性减弱。