水分胁迫对小麦叶绿素a荧光诱导动力学的影响

利用调制式荧光动力学分光光度计研究了水分胁迫对小麦叶片及叶绿体的叶绿素α荧光诱导动力学的影响.结果表明,水分胁迫对小麦光合作用的损伤是多部位的,它影响了PSⅠ活性、PSⅡ活性以及CO_2同化.对于PSⅡ的损伤部位除了它的氧化侧处,还可能损伤了PSⅡ反应中心.     

水分胁迫和氮素营养对小麦根苗生长及水分利用效率的效应

采用目前生产上广泛种植的小麦品种小偃６号,在一种特制木盒中土培,研究了水分胁迫和氮素营养对小麦根系和幼苗生长及水分利用效率（ＷＵＥ）的效应。小麦根系生长在双层尼龙网之间,土壤中的水分和养分可以被正常吸收,但主根和侧根不能穿过。结果表明：在土壤含水量为田间持水量的４０％－７０％范围内,随着土壤干旱程度的增加,小麦根长（ＲＬ）、根干重（ＲＤＷ）、叶面积（ＬＡ）和ＷＵＥ显著降低。氮肥的效应更为复杂。随着     

水分胁迫对小麦叶绿体色素蛋白复合体的影响

水分胁迫可抑制激发能向ＰＳⅡ传递,降低ＰＳⅡ捕光色素蛋白复合体、ＰＳⅡ内周天线色素蛋白复合体以及ＰＳⅠ捕光色素蛋白复合体和ＰＳⅠ反应中心叶绿素ａ 蛋白复合体的含量,其中以ＰＳⅡ色素蛋白复合体含量下降幅度较大。类囊体膜多肽分析表明,水分胁迫使属于ＰＳⅡ捕光色素蛋白复合体的２５ ｋＤ蛋白、ＰＳⅡ内周天线色素蛋白复合体的４３ ｋＤ 和４７ ｋＤ蛋白以及ＰＳⅠ捕光色素蛋白复合体的２１ ｋＤ蛋白含量降低,尤以２５ ｋＤ蛋白含量降幅最大。     

干旱胁迫对水稻水分利用效率的影响

通过特殊自然干旱胁迫的方法,研究不同干旱胁迫对水稻的水分利用效率（ＷＵＥ）的影响,在一定供水量时,水稻的ＷＵＥ随供水量的增加而下降,但水稻旱种时,却因供水量过低,干旱胁迫严重,ＷＵＥ值为最低。不同品种的水稻ＷＵＥ存在较大的差异,抗旱性强的品种具有较高ＷＵＥ,因此选用具有较高ＷＵＥ的品种,是水稻节水栽培的关键。     

水分胁迫对脂松幼苗叶绿素荧光特征的影响

以2年生盆栽脂松苗木为材料,研究了不同土壤含水量（干旱和水渍胁迫及解除胁迫后）对脂松幼苗的叶绿素荧光参数的影响,旨在为脂松的扩大栽培和管理提供理论依据。结果表明：（1）土壤水分胁迫对脂松苗木针叶初始荧光(F_o)、最大荧光(F_m)、可变荧光（F_v）、PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ电子传递量子产率（Φ_PSⅡ）有显著影响（p<0.05）;（2）干旱和淹水胁迫中脂松针叶光化学效率（F_v/F_m）均表现为随胁迫强度增大和时间的延长而降低,总体表现为FC60>FC80>FC>FC40>FC20>FL,解除胁迫后有不同程度的升高,且干旱处理比水淹处理恢复快。（3）60%土壤含水量叶绿素荧光参数水平最佳,据此认为中等轻度干旱立地较适宜脂松苗木生长。     

水分胁迫对美国凌霄单叶水分利用效率的影响

利用CIRAS-2型便携式光合作用仪对水分胁迫下3年生美国凌霄(Campsis radifans L.Seen)单叶水分利用效率(WUElemf)的日动态及其与微环境因子的关系进行了测定分析,以阐明其WUEleaf对土壤水分及光照强度的响应规律,探讨美国凌霄维持较高WUElemf所需的土壤水分和光照条件.结果表明:(1)随着水分胁迫的加重,美国凌霄WUElemf表现为减弱趋势,但适度的水分胁迫有利于WUElemf的提高.(2)水分胁迫下,美国凌霄WUElemf多与空气相对湿度、大气COz浓度呈极显著正相关,与饱和水汽压差、大气温度、叶温呈极显著负相关;微环境因子对美国凌霄WUElemf的影响较为复杂,其中大气CO2浓度、胞间CO2浓度、叶温对其影响较大.(3)维持美国凌霄较高WUE lemf的适宜土壤含水量为10.7%～23.1%(相对含水量为39.2%～84.6%),适宜光照强度在600～1600μmol·m-2·s-1之间.     

水分胁迫对不同抗旱类型冬小麦幼苗叶绿素荧光参数的影响

在人工气候室水培条件下,选用3个不同抗旱类型的冬小麦品种,研究了水分胁迫对冬小麦幼苗叶绿素荧光参数的影响。结果表明：水分胁迫下,冬小麦幼苗可变荧光(Fv)、最大荧光(Fm)、可变荧光与最大荧光比(Fv／Fm)、可变荧光与初始荧光比(Fv／Fo)、光化学淬灭系数(qF)均降低;而初始荧光(Fo)与非光化学淬灭系数(qNP)则升高,说明光系统Ⅱ(PSⅡ)受到了伤害,使得PSⅡ原初光能转换效率(Fv／Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv／Fo)降低;光合电子传递、光合原初反应过程受到抑制,起光保护作用的热耗散提高。但水分胁迫下品种间各参数变化幅度不同。除qNF外,其余各参数均为抗旱性越强降低幅度越小,而qNF则升高幅度越大。说明水分胁迫对冬小麦幼苗叶绿素荧光参数的影响与其抗旱性密切相关。     

水分和氮磷水平对小麦碳同位素分辨率和水分利用效率的影响

 依据盆栽试验数据,利用植物稳定性碳同位素分辨率的理论模型,研究了水分和氮磷营养对小麦叶片碳同位素分辨率(Carbon-isotope discrimination △)的影响。结果表明：水分差异引起碳同位素分辨率较大变异,碳同位素分辨率随土壤相对含水量(Soil relative water content)的提高而提高,在土壤相对含水量为60％～70％条件下碳同位素分辨率最高。缺水时磷水平提高,碳同位素分辨率提高。水分利用效率(Water use efficiency)与碳同位素分辨率关系受土壤水分和养分水平的影响。缺水条件下水分利用效率与碳同位素分辨率之间为负相关,充分供水下为正相关;在低氮水平下的关系不明显,施氮150kg·hm-2时相关性显著。     

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。     

水分胁迫对小麦幼苗叶片多胺含量的影响

水分胁迫下小麦幼苗叶片多胺含量变化的研究表明,聚乙二醇(PEG)的渗透胁迫明显提高了抗旱性强的周麦系列幼苗叶片游离态Put、Spd和Spm的含量和抗旱性弱的温麦6号的Put含量。外源Spd显著提高了水分胁迫下温麦6号的Spd的含量,对其抗性也有所改善。外源MGBG(Spd和Spm生物合成抑制剂)可提高水分胁迫下周麦12号Put的含量,但降低了Spd和Spm的含量和幼苗的抗性。     

小麦苗期水分利用效率及其相关性状的QTL分析

以小麦DH群体(旱选10号×鲁麦14)为研究材料,采用复合区间作图法,对小麦幼苗在水分胁迫及非胁迫条件下的水分利用效率(WUE)及其相关性状的QTL进行定位,并对比分析QTL的加性效应.两种水分条件下共检测到14个具显著加性效应的QTL,分布在2A、3A、4A、5A、6A、7A、1B、3B、3D染色体上,可解释表型变异的范围在6.36%～19.73%.其中,非胁迫(对照)条件下检测到10个QTL,包括2个单株WUE的QTL,5个地上部WUE的QTL,1个根系WUE的QTL及2个总耗水量的QTL;水分胁迫条件下上述性状各检测到1个QTL.对于同一性状没有检测到在两种水分条件下均位于同一标记区间的QTL,表明不同水分环境条件下同一性状的QTL表达模式是不同的.论文也讨论了可能用于标记辅助选择的QTL及其分子标记.     

Level of HgCl2-mediated phosphorylation of intracellular proteins determines death of thymic T-lymphocytes with or without DNA fragmentation

Exposure to Hg²⁺ at a wide range of concentrations (approximately 1–100 μM) more or less caused the death of murine thymic T-lymphocytes, and exposure to 1 μM but not 10 μM (or more) of Hg²⁺ induced DNA fragmentation. Exposure of cells to Hg²⁺ caused phosphorylation of multiple cellular proteins at the tyrosine residue in a concentration-dependent manner. We found that not only the DNA fragmentation induced by 1 μM Hg²⁺ but also the cell death bypassing DNA fragmentation caused by 10 μM or more Hg²⁺ was partly inhibited by protein kinase inhibitors such as staurosporine and herbimycin A. This result suggested the involvement of a protein phosphorylation-linked signal in the mechanism of the Hg²⁺-mediated cell death with or without DNA fragmentation. Analysis of proteins by both one- and two-dimensional electrophoresis and immunoblot showed that a 52-kDa Shc protein was heavily phosphorylated by an early signal delivered by a high concentration of Hg²⁺, which also phosphorylated extracellular signal-regulated kinase 1 (ERK1; p44) and ERK2 (p42) of the mitogen-activated protein kinase (MAPK) family in a concentration- and time-dependent manner. The c-Jun amino terminal kinase (p54), which is a distant relative of the MAPK family, was also phosphorylated by the treatment with Hg²⁺. This eventually formed the signaling cascade that ended with a nuclear target by phosphorylating c-jun at the serine 73. This phosphorylation of c-jun was inhibited by staurosporine. These results suggest that a high level of Hg²⁺-mediated protein phosphorylation-linked signal induces rapid cell death bypassing DNA fragmentation, whereas a lower level induces cell death accompanying DNA fragmentation. This conclusion in turn implies that DNA fragmentation is not always a prerequisite for the signal transduction-dependent cell death of T-lymphocytes. J. Cell. Biochem. 71:243–253, 1998. © 1998 Wiley-Liss, Inc.     

CO2浓度升高和干旱对春小麦生长和水分利用的生态效应

利用开顶式气室对春小麦进行了一个生长季的CO2倍增盆栽实验,土壤水分控制为3个水平(分别为田间持水量(FWC)的80%、60%、40%).结果显示,CO2倍增显著提高小麦的光合速率.但在相同的CO2测定浓度下, 生长在加倍CO2浓度下的小麦的光合速率比当前CO2浓度下小麦低22%.高CO2浓度显著促进小麦生长,相对增加幅度在适宜水分下最大,为14.8%.80%FWC水分条件下高CO2使植株的干重/高度比增加15.7%.高CO2条件下,小麦的蒸腾速率降低、累积耗水量减少、水分利用效率(WUE)提高,WUE的提高幅度在适宜水分下最大,为30%.干旱(40%FWC)使小麦地上干重和WUE在当前CO2条件下分别降低72%和19%,加倍CO2条件下降低幅度较大,分别为76%和23%.根据以上结果得出结论: (1) 高CO2条件下, 小麦的光合速率、地上生物量和水分利用效率提高;(2) 植物长期生长于高CO2浓度导致光合能力降低;(3) 高CO2对植物侧向生长的促进作用大于垂直生长,即高CO2下植株将相对粗壮;(4) 高CO2对植物的生态效应依赖于土壤水分,在适宜水分下相对较大;(5) 在未来高CO2条件下,干旱引起的减产和水分利用效率减低幅度将会更大.     

CO2浓度升高和干旱对春小麦生长和水分利用的生态效应

利用开顶式气室对春小麦进行了一个生长季的CO2倍增盆栽实验,土壤水分控制为3个水平（分别为田间持水量（FWC）的80％,60％,40％）。结果显示,CO2倍增显提高小麦的光合速率。但在相同的CO2测定浓度下,生长在加倍CO2浓度下的小麦的光合速率比当前CO2浓度下小麦低22％。高CO2浓度显促进小麦生长,相对增加幅度在适宜水分下最大为14．8％。80％FWC水分条件下高CO2使植株的干重／高度比增加15．7％,高CO2条件下,小麦的蒸腾速率降低,累积耗水量减少,水分利用效率（WUE）提高,WUE的提高幅度在适宜水分下最大,为30％。干旱（40％FWC）使小麦地上干重和WUE在当前CO2条件下分别降低72％和19％,加倍CO2条件下降低幅度较大,分别为76％和23％。根据以上结果得出结论：（1）高CO2条件下,小麦的光合速率,地上生物量和水分利用效率提高;（2）植物长期生长于高CO2浓度导致光合能力降低;（3）高CO2对植物侧向生长的促进作用大于垂直生长,即高CO2下植株将相对粗壮;（4）高CO2对植物的生态效应依赖于土壤水分,在适宜水分下相对较大;（4）在未来高CO2条件下,干旱引起的减产和水分利用效率减低幅度将会更大。     

小麦幼苗磷利用率及相关基因的染色体定位

利用小麦'中国春-埃及红'代换系对调控不同水分和磷素胁迫处理下磷素利用效率及相关性状进行了染色体定位和遗传分析,为作物磷素高效利用的遗传改良研究奠定基础.结果表明,染色体7A和7D代换系在Hoagland营养液(WP)、10% PEG-6000 Hoagland营养液(-WP)、1/2P Hoagland营养液(W-P) 处理下,可能携带有对磷素利用有促进作用的基因.遗传分析表明,磷素利用率的遗传力、遗传进度、相对遗传进度都较高,说明该性状的变异由遗传作用引起的比重较大,环境因素对它的遗传影响不大,适合在遗传育种中进行早代选择.     

水分胁迫下小麦叶片的电容与水分含量关系

以6个冬小麦品种的幼苗为材料,测定了它们在不同PEG胁迫时间下对叶片总含水量、束缚水/自由水比值和电容值进行测定,并对其叶片水分参数与叶片的电容值的变化及其相关性进行比较分析。结果显示:随着干旱胁迫程度的逐渐加重,小麦叶片的生理电容值在0.1～100.0kHz内均逐渐变小,且以5kHz为最适测定频率;各小麦品种的叶片含水量、束缚水/自由水比值、电容值均随着干旱胁迫时间的延长而逐渐降低,并以抗旱性较强品种叶片的值较高且降低幅度较小;干旱胁迫下各冬小麦品种叶片电容值与其相应含水量呈极显著正相关关系(P<0.01),其相关系数为0.850～0.994。表明,生理电容值能较灵敏地反映小麦叶片含水量的变化,可作为表征小麦叶片水分参数变化的一项灵敏指标,干旱胁迫下小麦品种叶片电容值变化大小可以反映其抗旱性强弱及其受旱程度。     

水杨酸对锌胁迫下小麦幼苗生长抑制的缓解效应

以小麦品种‘新麦18’为材料,采用室内水培实验研究了不同浓度水杨酸(SA)处理对300 mg.L-1锌胁迫下小麦种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明:在Zn2+胁迫下,小麦种子的发芽势和发芽率、幼苗根长、芽长以及幼苗叶片的可溶性蛋白含量、根系活力显著降低,而脯氨酸和丙二醛(MDA)含量显著增加(P<0.05);外施SA显著提高了Zn2+胁迫下小麦种子的发芽势和发芽率,同时也使Zn2+胁迫7 d后的小麦幼苗的根长、芽长,幼苗叶片的脯氨酸和可溶性蛋白含量以及根系活力显著升高,膜脂过氧化产物MDA含量却显著降低(P<0.05)。由此可见,外施SA可通过提高小麦幼苗根长和芽长来增加幼苗根系活力,通过提高小麦幼苗可溶性蛋白含量、脯氨酸含量来维持细胞膜的稳定性,降低膜脂过氧化伤害程度,从而缓解了Zn2+胁迫对幼苗生长的抑制,并以14 mg.L-1外源水杨酸缓解效果最好。     

水分胁迫及复水过程中小麦幼苗叶片内Ca2+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Ca2 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Ca2 主要位于液泡内 ,同时 ,细胞间隙中有大量的Ca2 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Ca2 逐渐进入细胞质 ,导致细胞质中自由Ca2 浓度过高 ,并对细胞造成伤害。复水后 ,细胞质中高浓度Ca2 迅速排入液泡和细胞间隙 ,细胞质中Ca2 浓度又基本恢复正常水平 ,形象地展示了细胞内Ca2 的稳态调控机制     

六种叶状体苔藓植物叶绿素含量和光合效率研究

以六种叶状体苔藓为材料,通过测定叶绿素含量及实际光合量子产量,检验叶状体苔藓植物叶绿素含量与实际光合量子产量之间的关系。结果表明,六种叶状体苔藓总叶绿素含量中值6.06 mg·g-1,其中花叶溪苔Pellia endiviifolia最高(9.72 mg·g-1),楔瓣地钱Marchantia emarginata最低(4.46 mg·g-1);叶绿素a/b值变化范围1.61～2.04,林氏黄角苔Phaeoceros carolinianus最高,毛地钱Dumortiera hirsuta最低;紫背苔Plagiochasma rupestre、楔瓣地钱和蛇苔Conocephalum conicum实际光合量子产量明显高于毛地钱、花叶溪苔和林氏黄角苔。叶状体苔藓叶绿素含量与其实际光合量子产量之间并非简单的线性关系,气室结构及生境可能影响其实际光合效率。这一结论进一步丰富了苔藓植物对光照的生态适应理论。     

Experimental Study and Mathematical Simulation of Water Use Efficiency in Wheat Leaves Affected by Some Environmental Factors

By incorporating Ball-Berry model of stomatal conductance into the models of photosynthesis and transpiration, a model of leaf water use efficiency (WUE) as affected by several environmental variables [irradiance (Ⅰ), vapor pressure deficit (VPD) and atmospheric CO2 concentration (Ca) ] was constructed. Because the environmental variables influenced the photosynthetic rate and transpiration rate in different ways, the changes of leaf WUE with these factors were quite complicated. The rates of photosynthesis and transpiration of wheat leaves were also measured in the phytotron where the environmental variables were kept within certain ranges, and leaf WUE was calculated therefrom. The results of simulation fit quite well with the measurements except at high Ca.