水分胁迫对重庆石灰岩地区不同龄级柏木(Cupressus funebris Endl.)幼苗气体交换的影响

通过盆栽水分胁迫试验,采用美国Li-COR公司生产的Li-6400便携式光合测定分析仪,对比研究了水分胁迫对重庆石灰岩地区不同龄级柏木幼苗气体交换的影响。结果表明:水分胁迫降低了两种年龄柏木幼苗的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度,1年生幼苗的净光合速率下降的幅度大于5年生幼苗。1年生幼苗的胞间CO2浓度随着水分胁迫强度的增加而升高,而气孔限制值下降,5年生幼苗在重度干旱前,胞间CO2浓度随着水分胁迫强度的增加而降低,气孔限制值上升,但重度干旱后,趋势与1年生幼苗相同,由这些指标的变化趋势分析得出,1年生幼苗的净光合速率的下降是由非气孔限制因素引起的,而5年生幼苗在重度干旱前净光合速率的下降是由气孔限制因素引起,而在重度干旱后转为非气孔因素。1年生幼苗的水分利用效率随着水分胁迫的加剧而降低,5年生幼苗水分利用效率呈上升趋势,说明5年生幼苗更能适应干旱胁迫。干旱胁迫降低了一年生柏木幼苗的表观量子产额、羧化效率以及最大净光合速率即光合能力,但光补偿点、CO2补偿点、光呼吸和暗呼吸却随着水分胁迫的加剧而升高。对于5年生幼苗,干旱胁迫对其表观量子效率、光补偿点、光呼吸及光合能力的影响基本与一年生幼苗一致。但羧化效率、CO2补偿点呈先降后升的趋势,而暗呼吸却先升后降,说明适度的干旱(未遭受重度干旱之前)提高了柏木的CO2利用能力,但因呼吸消耗较多的光合产物还是导致了其光合能力的降低,但降低的程度较一年生幼苗小,表现为对干旱环境更好的适应能力。     

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。     

干旱胁迫及复水对喀斯特地区柏木幼苗活性氧清除系统的影响

为了解喀斯特地区适生物种柏木对“干旱-复水”环境的适应机制,以柏木实生苗为材料,研究干旱条件下其活性氧清除系统及复水后的修复能力.结果表明:随干旱处理时间的延长,柏木幼苗相对含水量下降,可溶性蛋白含量先增加后降低,丙二醛(MDA)含量升高;胁迫初期(2周)复水后,MDA含量下降到对照水平,而胁迫中期(4周)和末期(6周)的严重干旱复水后不能降至对照水平;干旱胁迫下超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)均持续上升,复水后,SOD活性有所下降,但仍高于对照,POD和CAT在轻度干旱下复水降至对照水平,而重度干旱后复水则下降幅度较小.轻度胁迫能够提高柏木幼苗可溶性蛋白含量,抑制膜脂过氧化,抵抗水分胁迫,且具有很强的自我修复能力,但严重干旱会使其膜结构严重受损,无法完成自我修复.     

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     

不同抗旱性冬小麦幼苗根系对水分胁迫的反应

抗旱性不同的小麦根系含水量、水势、渗透势均随水分胁迫强度增加而逐渐下降。其中以水势变化最为灵敏。恢复正常供水72h后,三项指标均有不同程度的回升,抗旱品种恢复能力强。根系渗透调节能力随胁迫强度的加剧而提高,抗旱品种渗透调节的效果好于敏感品种。随着胁迫强度的增加,根中ATP相对含量减少,恢复正常供水72h后,含量可部分恢复,恢复能力与品种的抗旱性一致。     

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。     

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.     

盐旱复合胁迫对小麦幼苗生长和水分吸收的影响

为明确盐害、干旱及盐旱复合胁迫对小麦幼苗生长和水分吸收的影响,从而为盐害和干旱胁迫下栽培调控提供理论依据。以2个抗旱性不同的小麦品种(扬麦16和耐旱型洛旱7号)为材料,采用水培试验,以NaCl和PEG模拟盐旱复合胁迫,研究了盐旱复合胁迫下小麦幼苗生长、根系形态、光合特性及水分吸收特性的变化。结果表明,盐、旱及复合胁迫下小麦幼苗的生物量、叶面积、总根长与根系表面积、叶绿素荧光和净光合速率均显著下降,但是复合胁迫处理的降幅却显著低于单一胁迫。盐旱复合胁迫下根系水导速率和根系伤流液强度显著大于单一胁迫,从而提高了小麦幼苗叶片水势和相对含水量。盐胁迫下小麦幼苗Na~+/K~+显著大于复合胁迫,但复合胁迫下ABA含量却显著小于单一的盐害和干旱胁迫。因此,盐旱复合胁迫可以通过增强根系水分吸收及降低根叶中ABA含量以维持较高光合能力,这是盐旱复合胁迫提高小麦适应性的重要原因。洛旱7号和扬麦16对盐及盐旱复合胁迫的响应基本一致,但在干旱胁迫下洛旱7号表现出明显的耐性。     

高温干旱复合胁迫及复水对刺槐幼苗水分运输的影响

近年来, 随着全球变暖, 部分地区干旱情况加重, 且高温干旱同时发生的概率增加, 对植物的生长与分布产生重要影响。采用室内模拟方法, 研究高温干旱复合胁迫对刺槐幼苗水分运输的影响。主要结果表明: 随胁迫程度增加, 比导率(K_s)、导水率(K_h)下降, 刺槐幼苗水分运输受阻, 40 ℃下田间持水量40%时 K_h、K_s 仅为对照的3.6%和5.3%; 气孔导度、蒸腾速率则在33 ℃下田间持水量70%时达到最大, 40 ℃下田间持水量40%时有所下降但仍高于对照; 复水后的补偿效应随胁迫的增加而降低, 轻度单一胁迫下各项指标在复水后均有所恢复, 但胁迫程度过大以及复合胁迫下补偿效应不明显。单一胁迫与复合胁迫之间存在差异, 高温干旱复合胁迫对刺槐幼苗水分运输影响较大, 且复水之后补偿效应不明显。     

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。     

Interaction with ethylene: changing views on the role of abscisic acid in root and shoot growth responses to water stress

Shoot and root growth are differentially sensitive to water stress. Interest in the involvement of hormones in regulating these responses has focused on abscisic acid (ABA) because it accumulates in shoot and root tissues under water-limited conditions, and because it usually inhibits growth when applied to well-watered plants. However, the effects of ABA can differ in stressed and non-stressed plants, and it is therefore advantageous to manipulate endogenous ABA levels under water-stressed conditions. Studies utilizing ABA-deficient mutants and inhibitors of ABA synthesis to decrease endogenous ABA levels, and experimental strategies to circumvent variation in plant water status with ABA deficiency, are changing the view of the role of ABA from the traditional idea that the hormone is generally involved in growth inhibition. In particular, studies of several species indicate that an important role of endogenous ABA is to limit ethylene production, and that as a result of this interaction ABA may often function to maintain rather than inhibit shoot and root growth. Despite early speculation that interaction between these hormones may influence many of the effects of water deficit, this topic has received little attention until recently.     

Influence of soil water deficits on root growth of cotton seedlings

Summary Cotton (Gossypium hirsutum L. cv. H14) seedlings were raised in soil of differing soil water content in specially designed pots in which the roots had access to freely available water and nutrients located 2.5 cm below the base of the soil core. The time for root emergence from the soil core and the rate of root growth were measured daily from sowing to harvest. The root and shoot dry weight and leaf water potential were measured at the final harvest 16 days after sowing. As soil water content decreased, the root emerged from the soil earlier and the initial rate of root elongation was faster. In spite of the availability of freely available water, the plants in the soil at low water contents had significantly lower leaf water potentials than those in soil at high water contents. The root: shoot ratio increased as the soil water content decreased. This arose from an absolute increase in root weight, with shoot weight not being significantly affected.     

干旱胁迫和复水对浙江楠光合与根系生长的影响

为探索珍贵树种斑块化混交造林的可行性, 以浙江楠为研究对象, 通过干旱胁迫和复水试验, 分析其光合生理特征、根系生长和抗氧化系统的响应。结果表明, 对照条件下浙江楠的光合生理最优, 重度干旱严重影响浙江楠的生理进程, 具体表现为光合能力、光适应特征、瞬间气体交换参数和叶绿素荧光参数的显著下降, 其光合速率的下降是由气孔因素导致; 中度干旱条件下的浙江楠植株水分利用率最高, 重度干旱条件下的水分利用率与对照、中度干旱相比较, 分别下降了29.6%和46.4%; 中度干旱条件下根半径下降, 但SOD、POD和CAT未显著下降, CAT均值略有上升, 重度干旱条件下的3种保护酶均表现出显著下降, 抗氧化酶已不能有效清除掉活性氧物质。因此, 浙江楠具备一定的抗旱能力, 中度干旱并不影响浙江楠的正常生长, 在实际斑块化造林过程中, 可适度控制土壤含水量, 有利于在不同树种斑块化混交配置应用中提升浙江楠造林的成活率和保存率。     

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。     

Cd胁迫下SA和NO互作对小麦幼苗根生长和叶绿素含量的影响

以"陇春27"号水培小麦幼苗为研究材料,外源添加水杨酸（SA）、一氧化氮（NO）清除剂（carboxy-PTIO,c-PTIO）、NO供体硝普钠（SNP）、硝酸还原酶（NR）抑制剂钨酸盐（Tungstate）及NO合成酶（NOS）抑制剂（L-NAME）进行不同预处理,分析其在镉（Cd）胁迫下根的生长和叶片叶绿素含量的变化,探讨SA和NO互作对小麦幼苗Cd胁迫的缓解机制。结果表明：随着Cd处理时间的延长,小麦幼苗根中SA含量显著降低,NO含量则呈现先增加（6 h和12 h）后减少（24 h和48 h）的趋势;Cd胁迫抑制了小麦幼苗根的生长,减少了叶片叶绿素的含量,而一定浓度的SA或SNP预处理可以缓解Cd胁迫对小麦幼苗根长的抑制作用,增加叶绿素的含量。c-PTIO、L-NAME和Tungstate单独预处理显著抑制了小麦幼苗根的生长,减少了NO的含量,但不影响叶绿素含量。SA400+L-NAME预处理可以缓解Cd胁迫对小麦幼苗根长的抑制作用以及叶绿素和NO含量的减少作用;SA400+c-PTIO或SA400+Tungstate预处理可增加Cd胁迫下叶绿素的含量,但对根的伸长无影响。进一步研究发现,Cd胁迫抑制了NR的活性,而SA400预处理可以使Cd胁迫下NR的活性增强,不同处理对NOS的活性均无影响。综上所述,Cd胁迫导致小麦幼苗根内源SA含量降低和NO含量先升高再降低;外源添加SA或SNP预处理缓解了Cd胁迫对根生长的抑制和叶绿素含量降低的作用;外源SA通过影响NO的产生从而提高小麦幼苗对Cd胁迫的耐受性,最终缓解了Cd对小麦幼苗的毒害作用。     

盐胁迫对黄瓜幼苗根系生长和多胺代谢的影响

以两个不同抗盐性黄瓜品种为试材,采用营养液水培法,研究了NaCl胁迫对幼苗根系生长和多胺代谢的影响.结果表明:盐胁迫下黄瓜幼苗根系生长受抑制,膜脂过氧化和电解质渗漏升高,而弱抗盐品种‘津春2号'的变化幅度大于抗盐品种‘长春密刺';盐胁迫下‘长春密刺'根系精氨酸脱羧酶、鸟氨酸脱羧酶和S-腺苷蛋氨酸脱羧酶活性升高幅度均大于‘津春2号',其最高值分别比对照增加了149.3%、60.1%、69.4%和118.6%、56.2%、50.6%;'长春密刺'多胺氧化酶活性升高幅度小于‘津春2号',而二胺氧化酶活性仅在‘长春密刺'中增加.'长春密刺'根系游离态亚精胺和精胺、结合态和束缚态多胺含量均显著增加,而‘津春2号'根系游离态腐胺含量显著增加.表明黄瓜根系中较高的游离态亚精胺和精胺、结合态和束缚态多胺以及较低的游离态腐胺含量有利于提高幼苗对盐胁迫逆境的适应能力.     

干旱胁迫对小麦幼苗根系生长和叶片光合作用的影响

采用水培试验方法,以2个耐旱性不同的小麦品种(敏感型望水白和耐旱型洛旱7号)为材料,研究了干旱胁迫对小麦幼苗根系形态、生理特性以及叶片光合作用的影响,以期揭示小麦幼苗对干旱胁迫的适应机制.结果表明： 干旱胁迫下,2个小麦品种幼苗的根系活力显著增大,而根数和根系表面积受到抑制;干旱胁迫降低了望水白的叶片相对含水量,提高了束缚水/自由水,而对洛旱7号无显著影响;干旱胁迫降低了2个小麦品种叶片的叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度,但随胁迫时间的延长,洛旱7号的叶绿素含量和净光合速率与对照差异不显著;干旱胁迫降低了2个小麦品种幼苗的单株叶面积,以及望水白的根系、地上部和植株生物量,而对洛旱7号无显著影响.水分胁迫下,耐旱型品种可以通过提高根系活力、保持较高的根系生长量来补偿根系吸收面积的下降,保持较高的根系吸水能力,进而维持较高的光合面积和光合速率,缓解干旱对生长的抑制.     

Modelling the effect of varying soil water on root growth dynamics of annual crops

We present a simple framework for modelling root growth and distribution with depth under varying soil water conditions. The framework considers the lateral growth of roots (proliferation) and the vertical extension of roots (root front velocity). The root front velocity is assumed to be constant when the roots descend into an initially wet soil profile. The lateral growth of roots is governed by two factors: (1) the current root mass or root length density at a given depth, and (2) soil water availability at that depth.Under non-limiting soil water conditions, the increase in root mass at any depth is governed by a logistic equation so that the root length density (R _v) cannot exceed the maximum value. The maximumR _v, is assumed to be the same for all depths. Additional dry matter partitioned to roots is initially distributed according to the current root mass at each depth. As the root mass approaches the maximum value, less dry matter is partitioned to that depth.When soil water is limiting, a water deficit factor is introduced to further modify the distribution of root dry matter. It is assumed that the plant is an energy minimiser so that more root mass is partitioned to the wetter regions of the soil where least energy will be expended for root growth. Hence, the model allows for enhanced root growth in areas where soil water is more easily available.Simulation results show that a variety of root distribution patterns can be reproduced due to varying soil water conditions. It has been demonstrated that broad patterns of root distribution reported in the literature can also be simulated by the model.