强光下高温与干旱胁迫对花生光系统的伤害机制

为探讨高温和干旱胁迫对花生光合系统的不同影响机制,以鲁花14为试材进行高温(42 ℃)强光(1200 μmol · m^-2 · s^-1)(HH)、干旱(PEG6000,30%)强光(1200 μmol · m^-2 · s^-1)(DH)和强光(1200 μmol · m^-2 · s^-1)胁迫(NH)处理,以未处理为对照(CK)的实验。与CK及NH处理相比,HH和DH的最大光化学效率(Fv/Fm)和820 nm光吸收大幅下降,叶绿素荧光动力学曲线上J点相对荧光(Vj)上升,单位面积内吸收的光量子(ABS/CSm)、单位面积内反应中心捕获的光量子(TRo/CSm)和单位面积内有活性的反应中心的数目(RC/CSm)均出现大幅下降,而PSⅡ的关闭程度(1-qP)明显升高,依赖于叶黄素循环的非辐射能量耗散(NPQ)升高,同时超氧化物歧化酶(SOD)活性出现下降,丙二醛(MDA)和膜透性增加,这些结果表明,HH和DH胁迫引起了花生叶片的严重光抑制,但快速叶绿素荧光诱导动力学曲线中均没有出现K点,表明花生叶片光合系统放氧复合体(OEC)对高温和干旱胁迫不敏感,光合系统Ⅱ(PSⅡ)反应中心的受体侧更容易受到高温和干旱的影响,而对花生光系统造成严重破坏的主要原因则是过剩光能的积累,一方面虽然叶黄素循环可以耗散部分能量,但不是全部;另一方面水-水循环受到高温和干旱的影响不能有效起到能量消耗的作用,造成活性氧的大量积累。HH和DH处理对花生光系统造成的伤害相似,但DH处理对花生光系统的伤害程度大一些,强光下,高温和干旱对花生叶片的伤害位点及破坏机制却较为相似。     

磷肥对花生根系形态、生理特性及产量的影响

采用池栽, 测定不同施磷量对花生(Arachis hypogaea)根系性状、生理特性及产量的影响。结果表明: (1)结荚中期, 根系总长度、体积、表面积及根尖数量均随施磷量的增加而增加, 在施磷30-90 kg·hm^-2范围内, 施磷比不施磷4项指标分别增加3.5%-20.7%、9.3%-21.9%、9.7%-20.3%和12.6%-21.4%。特别是当施磷量超过60 kg·hm^-2时, 上述4项指标均显著高于不施磷处理; 施磷可使根系中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT) 3种酶活性分别提高12.7%-20.6%、14.8%-36.8%和17.0%-41.8%, 丙二醛(MDA)含量降低8.4%-19.5%, 根系活力和可溶性蛋白含量分别提高10.4%-25.0%、29.2%-53.5%; 同时, 施磷可使单株根瘤数量和鲜重分别增加10.7%-21.7%和22.6%-35.6%。(2)收获期, 除MDA含量随施磷量的增加而增加, SOD、POD和CAT活性, 根系活力和可溶性蛋白含量均随施磷量增加而呈降低趋势, 但多数指标施磷与不施磷及不同施磷量之间差异不显著。造成这一现象的原因与施磷后花生荚果库容增大, 对光合产物需求量增加, 导致植株和根系营养不良, 加速衰老有关。(3)花生单株结果数、生物产量、经济系数、出米率及产量均随施磷量的增加而增加, 其中产量的增加主要是通过生物产量和经济系数协同提高来实现的。     

钙对花生幼苗生长、活性氧积累和光抑制程度的影响

为探讨钙元素对花生幼苗生长的影响,以花育22为试材,用改良的Hoagland溶液进行培养,培养液钙离子(Ca2+)浓度分别为0、6和12 mmol/L(依次简称为CK、C6和C12),研究了不同Ca2+浓度培养下花生幼苗生长以及根系和叶片活性氧(ROS)的积累情况。结果表明,Ca2+显著提高花生植株的株高和鲜重,并降低根冠比,而且正常培养条件下,Ca2+显著提高根系活力、降低叶片和根系的ROS积累,而且C12幼苗的生理状态要好于C6。花生幼苗功能叶在高温(42℃)强光(1200μmol m-2s-1)胁迫处理下,与CK植株相比,C6和C12叶片的过氧化氢(H2O2)和超氧阴离子(O-2)的积累水平低、其叶片PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)高、光系统Ⅱ(PSⅡ)的关闭程度低,而且C12幼苗的活性氧积累和光抑制程度都明显低于C6,表明高温强光胁迫下,Ca2+有利于减轻花生幼苗叶片的光抑制和ROS积累。C6和C12叶片的部分ROS清除酶活性以及有关渗透调节物质的含量明显高于CK,丙二醛(MDA)的含量明显低于CK,表明胁迫条件下Ca2+通过提高ROS清除酶活性和渗透调节物质含量降低ROS的积累和危害,保护花生类囊体膜从而保证花生正常生长。     

不同时期喷施多效唑对花生生理特性、产量和品质的影响

为确定高产条件下不同花生品种的最佳化控时期,以小花生品种‘花育20’(HY20)和大花生品种‘花育25’(HY25)为试验材料,研究了多效唑(PBZ)不同喷施时期对花生根系活力、叶绿素含量、叶片保护酶和碳、氮代谢酶活性,以及荚果产量和籽仁品质的影响.结果表明:不同时期喷施PBZ均提高了2个品种花生在结荚期的叶绿素含量、根系活力,以及叶片超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性,降低了丙二醛(MDA)含量以及硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸脱氢酶和谷氨酸合成酶活性,且PBZ喷施时间越早效果越明显.在饱果期,HY25的各指标以主茎高25cm时喷施PBZ的效果最好,但HY20在主茎高25 cm时喷施PBZ的保护酶活性降低,化控时间过早导致植株早衰,叶绿素含量、根系活力以及碳代谢酶活性也略低于CK,HY20的指标以主茎高30 cm时喷施PBZ效果最好.适宜时期PBZ处理提高了2个品种的荚果产量和经济系数,提高了脂肪含量和油酸相对含量以及O/L值.高产条件下,HY25和HY20的最适多效唑处理时期分别为花生主茎高25和30 cm左右.     

外源多胺对盆栽花生盐胁迫的缓解作用

为探讨外源多胺对花生(Arachis hypogaea)抗盐性的影响, 以盆栽花生‘花育22’为试验材料, 通过叶面喷施1 mmol·L^-1腐胺(Put)、1 mmol·L^-1亚精胺(Spd)、1 mmol·L^-1精胺(Spm)的方法, 研究多胺对150 mmol·L^-1 NaCl胁迫下盆栽花生的缓解作用。结果表明, 与对照(CK)相比, 盐胁迫显著抑制了花生植株的生长与荚果产量, 降低了叶绿素含量和抗氧化酶活性, 丙二醛(MDA)含量、叶片相对电导率增加; 在盐胁迫下, 叶面喷施Put、Spd、Spm处理均可有效促进花生植株的生长, 提高了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)的活性, 增强植株抗氧化能力, 显著降低了花生叶片相对电导率和MDA的积累量, 从而缓解盐胁迫对质膜的过氧化伤害; 提高了叶绿素含量, 促进了植株高度的生长与分支数增多, 增加了干物质积累量, 从而提高了花生荚果产量; 其中, Spm处理引起的变化幅度大于Spd和Put处理。研究结果说明, 多胺有利于花生幼苗在盐胁迫下活性氧代谢和光合色素含量的提高, 促进花生植株的生长, 降低盐胁迫对花生植株的抑制作用, 且Spm处理的效果最好。     

酸性土施用钙肥对花生产量和品质及相关代谢酶活性的影响

以花生(Arachis hypogaea)品种‘花育22号’为研究材料, 2013年在威海文登市、2014年在日照三庄镇的丘陵砂壤土上进行试验, 研究增施钙肥对酸性土花生的产量、品质的影响, 以及相关碳、氮代谢酶活性差异, 探讨酸性土花生钙肥最佳用量。试验设3个钙肥处理, 分别为每667 m²施CaO 0 kg (T₀)、14 kg (T₁)、28 kg (T₂)。结果表明: 酸性土增施钙肥显著增加了花生的荚果产量, 两个试验点T₁处理平均增产26.92%, T₂处理平均增产21.65%。增产原因是增施钙肥显著增加了花生单株结果数, 提高了双仁果率, 从而增加了单株荚果产量, 同时增加了籽仁的饱满度而显著提高了出仁率。钙肥处理均显著提高了花生籽仁蛋白质和脂肪含量, 提高了赖氨酸、总氨基酸含量和油酸/亚油酸(O/L)比值。酸性土增施钙肥显著提高了花生叶片的谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)、谷草转氨酶(GOT)和谷丙转氨酶(GPT)活性, 其中T₁处理的GS活性显著高于T₂处理。钙肥处理显著提高了花生生育前期的叶片磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)、蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性, 而生育后期的活性低于不施钙肥处理。不同钙肥施用量相比, 每667 m²施14 kg CaO的经济效益最好, 其产量最高, 品质最优。     

盐胁迫下外源Ca2+对花生生长发育、生理及产量的影响

以‘花育22’为试验材料,使用外源钙[0、6、12 mmol·L^-1的Ca(NO₃)₂]处理盐胁迫(100 mmol·L^-1 NaCl)及正常条件下生长的花生,以盆栽方式研究了不同Ca²⁺浓度处理对盐胁迫条件下花生整个生育期的相关生理与产量指标的影响.结果表明: 在100 mmol·L^-1 NaCl条件下,施加不同浓度外源钙均可提高超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性以及叶绿素含量,降低丙二醛(MDA)含量和电解质外渗,增加根系活力,改善植株的农艺性状,增加生物积累量,最终提高花生产量,并且12 mmol·L^-1 Ca²⁺处理的效果最显著.通过增强活性氧的清除能力、维持细胞膜的稳定性以及完整性,是外源钙有效缓解花生植株的盐胁迫伤害并最终提高荚果产量的重要原因.     

两种酚酸类物质对花生根部土壤养分、酶活性和产量的影响

为探讨连作花生土壤中酚酸类物质的累积与花生连作障碍的关系,通过大田盆栽试验,研究了对羟基苯甲酸、肉桂酸对花生花针期(出苗后45 d)、结荚初期(出苗后75 d)、结荚末期(出苗后105 d)根部土壤养分、酶活性及产量的影响.结果表明: 经两种酚酸类物质处理后,花生根部土壤养分和酶活性均发生了明显的变化,以在花针期受到的影响最大,土壤碱解氮、有效磷、有效钾和土壤脲酶、蔗糖酶、中性磷酸酶活性均显著降低;到花生结荚初期和结荚末期,两种物质对土壤养分、酶活性的抑制作用有减弱趋势.初始含量相同时,肉桂酸的化感作用相对较强.高浓度(80 mg·kg^-1干土)对羟基苯甲酸、肉桂酸处理分别使每盆花生荚果产量降低了45.9%、52.8%,单株结果数降低了46.2%、48.9%.     

麦套花生产量形成期固氮酶和保护酶活性特征研究

以小麦品种烟农23号"和花生品种花育22号"为材料,研究了大田条件下花生产量形成期套种和清种花生根瘤固氮酶活性及SOD、POD、CAT活性等指标变化情况.结果表明:(1)麦套和清种花生单株根瘤重量和固氮酶活性变化均呈单峰曲线,高峰期分别出现在结荚末期和结荚中期;前者固N能力明显高于后者.(2)花生根系中SOD、POD、CAT活性基本上均是先增后降趋势,但麦套花生后期下降速率明显缓于清种花生;叶片中SOD、POD、CAT活性变化规律性明显不及根系,后期麦套花生SOD、CAT活性高于清种花生,POD则相反.(3)麦套花生根系中可溶性蛋白含量一直较高,而清种花生后期下降较快;麦套花生叶片中可溶性蛋白含量的高峰约出现在结荚中期,清种花生整个结荚期呈下降态势,两者进入饱果期后均趋于稳定.可见麦套花生生育后期根系衰老速率明显迟于清种花生.     

花生种皮抗黄曲霉差异基因表达分析

选择高抗黄曲霉花生种质J11与高感种质金花1012为研究材料,利用基因芯片技术开展了抗病差异基因表达分析研究。试验共使用61078组大豆杂交探针。初步结果表明,与金花1012相比,J11种皮共有417个差异基因表达量上升,650个差异基因表达量下降,其中两份种质的种皮过氧化物酶（POD）差异基因表达量存在明显差异。为初步验证基因芯片分析结果,进行了POD活性测定。结果表明,种子接近成熟前,J11种皮的POD活性迅速上升,明显高于金花1012水平;金花1012则变化不明显,与相关基因差异表达量基本一致。