低温和干旱胁迫

低温和干旱胁迫（精选九篇）

低温和干旱胁迫 篇1

本实验研究油菜属于双子叶植物, 十字花科, 芸薹属, 有甘蓝型油菜、白菜型油菜、芥菜型油菜3个种, 它在中国、美国和加拿大等国家都分布广阔。油菜是我国最重要的油料作物之一, 年均种植面积上亿亩, 总产上千万吨左右, 均居世界首位。干旱是一个世界性问题。目前, 世界上干旱、半干旱地区面积约占土地总面积的35%, 占总耕地面积的43.9%[1,2,3]。在所有的非生物胁迫中干旱对农作物造成的损失占首位, 仅次于病虫害造成的损失。我国的有大面积的干旱、半干旱地区, 如华北、西北、内蒙古和青藏高原等地区, 其面积约占全国土地面积的1/2。作为全球主要的油料作物之一, 而油菜的发芽和幼苗生长期正值秋冬严寒之时, 气候干燥水分缺少, 正因为缺水的生长环境条件制约, 植株苗期矮小, 容易倒伏导致其产量低, 产油量低, 品质差等问题的频频出现。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试剂

聚乙二醇 (PEG-60000) 、乙醇消毒液 (浓度7 5 % ) 、浓度1 % 的次氯酸钠 ( 1 0 % 次氯酸钠稀释1 0倍) 、纯水、超纯水。

1.1.2 器材

干净、无损的直径150 mm培养皿、移液枪 (0~5m L) 、烧杯、玻璃棒、200 m L量筒、光照培养箱。

1.2 实验过程与方法

1.2.1 种子的消毒处理方法

乙醇消毒液浸泡5 min, 1%的次氯酸钠浸泡10 min, 纯水清洗3遍, 超纯水清洗一遍。

1.2.2 实验方法

首先挑选健康饱满, 无病毒侵染的油菜种子, 种子经过消毒处理后, 将其移到垫有的2层滤纸的直径为15 cm的培养皿中, 每皿30粒 (排列整齐, 方便计数) , 每株系2次重复, 并设立对照实验, 分别加入17%PEG-6000溶液, 设置对照组, 加入等量的超纯水, 第1天加入4 m L, 自第2天起每天加入2 m L, 放入恒温培养箱 (25 ℃, 光照16 h, 黑暗8 h) 。

记录每个培养皿首先发芽的时间, 记录达到50%发芽率的时间, 7 d后, 测量出苗率, 鲜质量, 再放入70 ℃烘箱2 h, 称量其干质量, 计算幼苗活力指数。

一般发芽数占总数的1/2左右就是所要的筛选浓度, 经过大量前期实验得出杂交油菜种子的筛选浓度在16%~18%。本实验所用杂交种筛选浓度为17%[4,5,6,7]。

1.2.3 测定项目与方法

第8天测定出苗率。TSW千粒质量 (g) , FG是最先发芽时间 (h) , T50是达到50%发芽率的时间 (h) , 出苗率, 鲜质量, 干质量 (70 ℃) 。

1.2.4 数据处理方法

发芽率=正常萌发种子数/供试种子数

出苗率=正常出苗的种子数/供试种子数

2 结果与分析

PEG-6000模拟干旱胁迫后, 幼苗的相对活力指数在0.31~0.75, 15个品种的平均相对活力指数为0.5。干旱胁迫后, 15个油菜品种的平均苗高比对照降低39.68%, 平均单株鲜质量比对照降低33.2%, 平均单株干质量比对照降低38.2%, 平均, 出苗率比对照降低18%。在各种指标中, 相对活力指数较为直观、综合地反映了发芽和生长性状, 可作为油菜发芽期抗旱鉴定的主要指标。用17%的聚乙二醇 (PEG-6000) 模拟干旱胁迫条件, 实验组和对照组在形态指标上发生明显差异, 并且干旱对植株的危害是显著的, 鲜质量和干质量的显著减少, 表明植株在生长过程中光合作用能力下降, 产生的有机物质含量降低, 这对果实的收获是极其不利的。因此, 应该有效地提高油菜作物的抗旱能力, 以达到增产增收的目的[8,9,10]。

参考文献

[1]桂月晶.油菜抗旱指标筛选及抗旱相关基因的表达分析[D].开封:河南大学, 2011.

[2]王道杰, 桂月靖, 杨翠玲, 等.油菜抗旱性及鉴定方法与指标Ⅱ.油菜芽期抗旱性鉴定指标的研究[J].西北农业学报, 2012 (3) :84-91.

[3]王道杰, 桂月靖, 杨翠玲, 等.油菜抗旱性及鉴定方法与指标Ⅲ.油菜苗期抗旱性及鉴定指标筛选[J].西北农业报, 2012 (5) :108-113.

[4]项俊, 陈兆波, 王沛, 等.Ca Cl2对干旱胁迫下甘蓝型油菜抗旱性相关的生理生化指标变化影响[J].华中农业大学学报, 2007 (5) :607-611.

[5]肖庆生.甘蓝型油菜抗旱相关基因的表达分析[D].北京:中国农业科学院, 2011.

[6]谢小玉, 张霞, 张兵.油菜苗期抗旱性评价及抗旱相关指标变化分析[J].中国农业科学, 2013 (3) :476-485.

[7]胡承伟, 张学昆, 邹锡玲, 等.PEG模拟干旱胁迫下甘蓝型油菜的根系特性与抗旱性[J].中国油料作物学报, 2013 (1) :48-53.

[8]陈致富, 李勤菲, 张永晶, 等.白菜型油菜品种萌发期的抗旱性鉴定与筛选[J].植物遗传资源学报, 2015 (1) :15-22.

[9]李真, 梅淑芳, 梅忠, 等.甘蓝型油菜DH群体苗期抗旱性的评价[J].作物学报, 2012 (11) :2108-2114.

低温和干旱胁迫 篇2

低温胁迫对桉树光合和叶绿素荧光参数的影响

以人工低温处理尾叶桉和邓恩桉幼苗,研究其对两种桉树光合和叶绿素荧光参数的影响.结果表明:低温处理后两种桉树叶绿素含量下降,光合和叶绿索荧光参数光合速率、气孔导度、蒸腾速率、表观量子效率、光饱和点、羧化效率、Ft/Fm和Ft/Fo下降,Fo值和CO2补偿点上升.而Ci则先上升后下降.进一步的分析表明,在持续低温胁迫的初始阶段,羧化酶活性的下降是导致两种桉树Pn降低的主要因素为非气孔因素,而随着低温处理持续时问延长至48 h时,叶绿素含量出现显著下降,羧化酶效率继续下降,此时气孔限制因素也逐渐成为Pn的`降低的主要因素之一.两种桉树叶绿紊荧光参数的变化差异表明,非损伤的叶绿素荧光技术有望用来快速筛选不同抗寒能力的桉树品种.从各个参数的变化可以看出,低温胁迫处理对尾叶桉的影响明显要大于对邓恩桉的影响.

作 者：刘建 项东云 陈健波 唐庆兰 叶露 张照远 LIU Jian XIANG Dong-yun CHEN Jian-bo TANG Qing-lan YE Lu ZHANG Zhao-yuan 作者单位：广西林业科学研究院中南速生材繁育实验室,广西,南宁,530001刊 名：桉树科技英文刊名：EUCALYPT SCIENCE & TECHNOLOGY年，卷(期)：26(1)分类号：S792.39关键词：低温胁迫 光合特性 叶绿素荧光 尾叶桉 邓恩桉

低温和干旱胁迫 篇3

关键词 干旱胁迫；聚乙二醇（PEG-6000）；种子萌发；出苗率；鲜质量；干质量

中图分类号：S565.4 文献标志码：A 文章编号：1673-890X（2016）01-0-02

目前，全球面临水资源短缺的极大挑战，给不同作物的生长都带来了极大的危害；同时，制约着农业的迅速发展。因此，鉴别培育出抗旱性强的品种，并且推广生产利用，可以有效缓解水资源短缺带来的压力，降低了旱灾造成的巨大损失。

本实验研究油菜属于双子叶植物，十字花科，芸薹属，有甘蓝型油菜、白菜型油菜、芥菜型油菜3个种，它在中国、美国和加拿大等国家都分布广阔。油菜是我国最重要的油料作物之一，年均种植面积上亿亩，总产上千万吨左右，均居世界首位。干旱是一个世界性问题。目前，世界上干旱、半干旱地区面积约占土地总面积的35%，占总耕地面积的43.9%[1-3]。在所有的非生物胁迫中干旱对农作物造成的损失占首位，仅次于病虫害造成的损失。我国的有大面积的干旱、半干旱地区，如华北、西北、内蒙古和青藏高原等地区，其面积约占全国土地面积的1/2。作为全球主要的油料作物之一，而油菜的发芽和幼苗生长期正值秋冬严寒之时，气候干燥水分缺少，正因为缺水的生长环境条件制约，植株苗期矮小，容易倒伏导致其产量低，产油量低，品质差等问题的频频出现。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 試剂

聚乙二醇（PEG-60000）、乙醇消毒液（浓度75%）、浓度1%的次氯酸钠（10%次氯酸钠稀释10倍）、纯水、超纯水。

1.1.2 器材

干净、无损的直径150 mm培养皿、移液枪（0～5 mL）、烧杯、玻璃棒、200 mL量筒、光照培养箱。

1.2 实验过程与方法

1.2.1 种子的消毒处理方法

乙醇消毒液浸泡5 min，1%的次氯酸钠浸泡10 min，纯水清洗3遍，超纯水清洗一遍。

1.2.2 实验方法

首先挑选健康饱满，无病毒侵染的油菜种子，种子经过消毒处理后，将其移到垫有的2层滤纸的直径为15 cm的培养皿中，每皿30粒（排列整齐，方便计数），每株系2次重复，并设立对照实验，分别加入17%PEG-6000溶液，设置对照组，加入等量的超纯水，第1天加入4 mL，自第2天起每天加入2 mL，放入恒温培养箱（25 ℃，光照16 h，黑暗8 h）。

记录每个培养皿首先发芽的时间，记录达到50%发芽率的时间，7 d后，测量出苗率，鲜质量，再放入70 ℃烘箱2 h，称量其干质量，计算幼苗活力指数。

一般发芽数占总数的1/2左右就是所要的筛选浓度，经过大量前期实验得出杂交油菜种子的筛选浓度在16%～18%。本实验所用杂交种筛选浓度为17%[4-7]。

1.2.3 测定项目与方法

第8天测定出苗率。TSW千粒质量（g），FG是最先发芽时间（h），T50是达到50%发芽率的时间（h），出苗率，鲜质量，干质量（70 ℃）。

1.2.4 数据处理方法

发芽率=正常萌发种子数/供试种子数

出苗率=正常出苗的种子数/供试种子数

2 结果与分析

PEG-6000模拟干旱胁迫后，幼苗的相对活力指数在0.31～0.75，15个品种的平均相对活力指数为0.5。干旱胁迫后，15个油菜品种的平均苗高比对照降低39.68%，平均单株鲜质量比对照降低33.2%，平均单株干质量比对照降低38.2%，平均，出苗率比对照降低18%。在各种指标中，相对活力指数较为直观、综合地反映了发芽和生长性状，可作为油菜发芽期抗旱鉴定的主要指标。用17%的聚乙二醇（PEG-6000）模拟干旱胁迫条件，实验组和对照组在形态指标上发生明显差异，并且干旱对植株的危害是显著的，鲜质量和干质量的显著减少，表明植株在生长过程中光合作用能力下降，产生的有机物质含量降低，这对果实的收获是极其不利的。因此，应该有效地提高油菜作物的抗旱能力，以达到增产增收的目的[8-10]。

参考文献

[1]桂月晶.油菜抗旱指标筛选及抗旱相关基因的表达分析[D].开封：河南大学，2011.

[2]王道杰，桂月靖，杨翠玲，等.油菜抗旱性及鉴定方法与指标Ⅱ.油菜芽期抗旱性鉴定指标的研究[J].西北农业学报，2012（3）：84-91.

[3]王道杰，桂月靖，杨翠玲，等.油菜抗旱性及鉴定方法与指标Ⅲ.油菜苗期抗旱性及鉴定指标筛选[J].西北农业报，2012（5）：108-113.

[4]项俊，陈兆波，王沛，等.CaCl2对干旱胁迫下甘蓝型油菜抗旱性相关的生理生化指标变化影响[J].华中农业大学学报，2007（5）：607-611.

[5]肖庆生.甘蓝型油菜抗旱相关基因的表达分析[D].北京：中国农业科学院，2011.

[6]谢小玉，张霞，张兵.油菜苗期抗旱性评价及抗旱相关指标变化分析[J].中国农业科学，2013（3）：476-485.

[7]胡承伟，张学昆，邹锡玲，等.PEG模拟干旱胁迫下甘蓝型油菜的根系特性与抗旱性[J].中国油料作物学报，2013（1）：48-53.

[8]陈致富，李勤菲，张永晶，等.白菜型油菜品种萌发期的抗旱性鉴定与筛选[J].植物遗传资源学报，2015（1）：15-22.

[9]李真，梅淑芳，梅忠，等.甘蓝型油菜DH群体苗期抗旱性的评价[J].作物学报，2012（11）：2108-2114.

[10]张静.干旱对油菜萌发出苗与生长的影响及抗旱机制研究[D].武汉：华中农业大学，2015.

低温和干旱胁迫 篇4

1.1 实验设计

水培实验以南京农业大学农业实验基地为研究地点, 研究时间为2012~2013年, 以望水白以及洛旱7号小麦品种为研究对象。将两种大小无明显差别的种子用过氧化氢消毒后, 清水反复冲洗, 将其置于底部铺垫灭菌滤纸的周转箱中, 在20℃阳光下进行照射, 待小麦种子发芽后移至石英砂中进行培养。当小麦幼苗出现第2片叶子时, 将成长壮大的幼苗放入营养液的培养箱中, 待到幼苗长出4片叶子之时, 将其一同放置在培养箱中进行干旱胁迫。

对幼苗的干旱胁迫处理利用含有1/5的PEG6000营养液和不加PEG6000营养液, 两组进行对照。生长过程中平均温度为20℃, 将光照强度维持在300μmol·m-2·s-1, 阳光照射周期为15h, 晚间9h。在干旱胁迫处理后的奇数天, 检测小麦幼苗中的水分含量情况。并且检验小麦幼苗的根系面积, 根系活力情况。偶数天对小麦幼苗的叶绿素含量已经光合作用相关参数进行检验。

1.2 测定项目与方法

在每次处理后取出8株幼苗, 对其根系进行采用110℃高温杀青, 时间大约在10min, 并检测其小麦幼苗的生物含水量。对小麦幼苗的叶片进行烘干, 来检测其含水量参数。检测叶片的含水量将初始叶片水分渐趋烘干后的水分含量除以初始生物水分含量, 再乘上100%, 由此得出总含水量。利用称量法来检测小麦叶片中自由水含量情况。对小麦根系面积以及根系活力的检测需要TTC还原法进行检测, 将小麦根系活力还原, 进行扫描分析小麦幼苗根系面积。叶绿素含量测量将叶片剪碎, 加入50m L丙酮, 在26℃无光亮环境下进行1天1夜的提取, 最后得出叶绿素含量。利用小麦某1叶片面积的大小尺寸, 来推断整株叶片面积。

1.3 数据处理

用Excel软件进行研究所得数据进行分析, 采用Duncan新复极差法进行数据之间的差异显著性检验 (α=0.05) 。

2 结果与分析

干旱胁迫环境下极大地提升了2个小麦品种的根系活力, 但是随着干旱胁迫时间的延长, 望水白小麦品种的根须活力渐趋缓慢, 并逐渐降低于参照小麦幼苗。洛旱7号根系活力提升较为明显, 实验效果高于对照小麦幼苗, 效果存在明显差异。2个小麦品种整体根系表面积低于相对照的小麦幼苗根系面积。干旱胁迫明显降低两种小麦幼苗叶片的含水量, 望水白小麦幼苗叶片含水量明显低于对照幼苗, 洛旱7号幼苗随着时间的延长叶片含水量明显升高。两种小麦幼苗的光合作用形成的叶绿素含量随着时间增长不断升高, 但随着光照时间延长, 叶绿素含量低于对照幼苗, 而洛旱7号同对照幼苗相比较无明显差异。

3 讨论

可以看出, 干旱胁迫对于小麦幼苗生长有着较大的抑制作用。干旱胁迫环境下两种品种并未表现出明显的差异, 但是望水白根系生长受到了较为明显的抑制, 而洛旱7号小麦幼苗无明显差异, 由此说明在干旱胁迫条件下耐旱型小麦品种能够较好的维持自身根系生长量, 进而吸收水分来促进生长, 减少地上部分生长受干旱胁迫影响, 降低干旱所带来的小麦生长危害。根系是植株生长过程中最重要的保证, 通过自身根系的调解来维持植株水分的平衡, 减轻干旱造成的影响[2]。

在干旱胁迫的环境下, 望水白小麦幼苗叶片中的含水量明显降低, 但是提高了自由水, 而另一种洛旱7号小麦幼苗则无明显的影响;在干旱胁迫的环境下, 小麦幼苗叶片中的叶绿素含量以及蒸腾速率等明显降低;随着干旱胁迫时间延长, 洛旱7号的叶绿素含量以及净光和速率对比无明显差别;干旱胁迫严重制约了两种小麦幼苗单株叶片面积, 对望水白小麦品种的根系以及植株生物量有着一定的影响, 但是对洛旱7号无明显影响。在水分不足时, 耐旱型小麦幼苗品种可以通过增强根系活力, 增加根系数量来弥补水分的吸收, 并且保持充分的光合作用面积, 缓解干旱对植株生长的胁迫。

综上所述, 干旱胁迫严重的抑制小麦幼苗的生长, 耐旱型小麦品种能够较好的地域干旱所带来的影响, 增加根系数量和活力, 来获取更多的水分予以支持, 保持适合的光合作用和叶片含水量, 促进小麦幼苗正常成长, 减少干旱对幼苗生长的抑制作用。可以得出, 干旱胁迫下小麦幼苗维持根部吸收水分的活力, 对小麦幼苗耐旱能力具有深远影响。

参考文献

[1]季杨, 张新全, 彭燕等.干旱胁迫对鸭茅幼苗根系生长及光合特性的影响[J].应用生态学报, 2013, 13 (10) :2763-2769.

低温和干旱胁迫 篇5

摘要:采用盆栽试验法研究了干旱胁迫对海姆维斯蒂木旬子(Cotoneaster hjelmqvistii)生长及叶片中丙二醛和脯氨酸含量的影响。结果表明,新梢生长量随干旱胁迫程度加深而减小,但处理与对照的差异未达显著;叶片中游离脯氨酸的含量和丙二醛的含量均随干旱胁迫程度的加深而增加,但处理与对照间的脯氨酸含量差异不显著,丙二醛含量在45%干旱胁迫处理时与对照差异不显著,在25%时差异极显著。综合各项测定指标认为,海姆维斯蒂木旬子具有较强的抗旱能力。

关键词:海姆维斯蒂木旬子;干旱胁迫;新梢生长量;丙二醛;脯氨酸

中图分类号:Q945.78文献标识码:A文章编号:1006-6500(2009)01-0001-04

Effect of Drought Stress on Growth and MDA and Proline of Cotoneaster hjelmqvistii

LUO Jian-xia1,MA Li1,CHAI Ci-jiang1, WANG Dan1, ZONG Jing-ying2,LU Xing-xia1, HU Yan-yan1,

ZHANG Jin-hua3

(1.Department of Horticulture,Tianjin Agricultural College,Tianjin 300384,China; 2.Tianjin Forestry Bureau,Tianjin 300203,China;3.Greening Management Station of Hongqiao District in Tianjin, Tianjin 300131 ,China )

Abstract:Effect of drought stress on growth and MDA and proline content in the leaves of Cotoneaster hjelmqvistii grown in pats were studied in the experiment.45% and 25% relative water contents in the soil were prepared as two drought stress treatments, regular watering as control. A completely randomized design was used in the experiment and five replicates were arranged. Growth, free proline and MDA content in the leaves were analyzed after treatment. The results showed that the shoot growth increment was declined with increased degree of drought stress, but had no significant difference with CK. Both proline and MDA content in the leaves increased with strong drought stress, proline content had no significant difference between treatments and CK, MDA content had no significant difference between treatments and CK after 45% relative water contents in the soil and very significant difference after 45%.According to comprehensive analysis, Cotoneaster hjelmqvistiicould be considered as ground cover plant with higher drought-tolerance.

Key words: Cotoneaster hjelmqvistii; drought stress;shoot growth;MDA;proline

天津及北方许多城市水资源匮乏,因此,引进、利用抗旱性强的地被植物具有极强的实践意义。而目前在天津地区园林实践中可应用的绿化植物种类相对较少,优良的木本地被植物更是缺乏。海姆维斯蒂木旬子(Cotoneaster hjelmqvistii Flinck and Tylmö)是蔷薇科木旬子属落叶或半常绿低矮灌木,是从英国爱丁堡皇家植物园引进的一种优良木本地被植物。经过几年的试验研究,该木旬子表现出较强的耐盐碱及抗旱能力,具有很高的推广应用价值[1]。

目前,在国内园林绿化中对木旬子的应用种类较少,多集中于平枝木旬子、水木旬子、小叶木旬子和匍匐木旬子等[2-4],而除了柴慈江、史燕山等人[5]对海姆维斯蒂木旬子的组培快繁、引种栽培的相关报道外,尚未见到其它有关海姆维斯蒂木旬子研究内容的报道。本试验对海姆维斯蒂木旬子进行干旱胁迫处理,对该木旬子在干旱胁迫下的生长及叶片中游离脯氨酸及丙二醛含量等指标的变化进行研究,以了解其抗旱能力,为海姆维斯蒂木旬子的推广应用,制定栽培管理措施提供理论参考依据。

1 材料和方法

1.1 材 料

以海姆维斯蒂木旬子(Cotonester hjelmqvistii Flinck and Tylmö)一年生扦插苗为材料。选择生长良好,大小基本一致的植株为试材。

选用规格一致的塑料花盆装入等量培养土(1 400 mg,园土与草炭1∶1配比),将植株移栽入盆中。待缓苗并生长一段时间后,即苗木生长到能基本表现该植物特征时,选择生长发育基本一致的植株用于土壤干旱胁迫处理。

1.2 方 法

本试验采用盆栽法,设置2个干旱胁迫处理,即土壤相对含水量分别为45%和25%,浇足水后,处理不浇水使土壤含水量持续下降,当土壤含水量达到所设置的处理要求时进行各项指标测定。以正常浇水为对照(土壤相对含水量一直保持在70%～80%),用称质量法监控土壤水分含量。对照和处理均进行相同的养护管理。试验采取完全随机设计,5次重复。

1.3 试验指标测定

1.3.1 植株生长量的测定 进行干旱胁迫处理前测定全部植株(处理及CK)的新梢总长度,当土壤含水量达到所设置干旱胁迫处理的要求时再次测定新梢总长度,计算各处理及CK的生长量,并计算处理的相对生长量[6,7]:

生长量(cm)=处理后的新梢平均长度-处理前新梢平均长度

相对生长量=(处理生长量/对照生长量)×100%

1.3.2 叶片中丙二醛含量及游离脯氨酸含量的测定盐胁迫处理后,取各处理及对照的代表性叶片进行丙二醛含量和脯氨酸含量的测定。采用硫代巴比妥酸法测定丙二醛含量[8];采用磺基水杨酸提取、酸性茚三酮染色法测定游离脯氨酸含量[8]。对试验数据进行统计分析。

2结果与分析

2.1 干旱胁迫对海姆维斯蒂木旬子新梢生长量的影响

对干旱胁迫处理前用于处理和对照的植株的新梢生长量进行测定分析,结果显示(表1),各处理和对照的新梢平均生长量差异不显著,说明用于试验的植株生长发育一致。

由表1可知,干旱胁迫处理后,植株生长受到抑制,新梢生长量和相对生长量都呈下降的趋势。土壤相对含水量为45%时,新梢生长量较对照下降了0.25 cm,含水量为25%时,较对照下降了1.038 cm,说明随着干旱胁迫程度地加深,对植物生长的抑制作用增强。显著性测验结果则表明:两个干旱胁迫处理下,对照与处理新梢生长量间的差异均未达显著水平(但t值随干旱胁迫程度加深而增大,也反映了干旱对新梢生长的胁迫作用加大),这个结果在一定程度上反映了海姆维斯蒂木旬子比较耐旱,如在土壤相对含水量为25%时,该木旬子的相对生长量还达到了68.667%。

2.2 干旱胁迫对海姆维斯蒂木旬子叶片中游离脯氨酸含量的影响

不同干旱胁迫程度下海姆维斯蒂木旬子叶片中游离脯氨酸含量的分析结果见表2。由表2可知,干旱胁迫下海姆维斯蒂木旬子叶片中游离脯氨酸的含量增加,而且随着干旱胁迫程度的增加,脯氨酸含量的增加值升高。t测验结果显示,干旱胁迫处理与对照叶片中的游离脯氨酸含量差异不显著(t0.05=2.306)。

2.3 干旱胁迫对海姆维斯蒂木旬子叶片中丙二醛含量的影响

不同干旱胁迫程度下该木旬子叶片中丙二醛含量的结果分析见表3。由表3可看出,当土壤相对含水量45%时,对照与处理叶片内的丙二醛含量差异不显著(t0.05=2.306),处理组植株叶片内丙二醛含量与对照组相比增加了2.77%,但随着干旱胁迫程度的加深,叶片内丙二醛含量的增加幅度加大,当土壤相对含水量为25%时,处理比对照增加了42.70%,二者的差异达到极显著水平。丙二醛是细胞膜受破坏的一种产物,其含量的多少标志着细胞膜受破坏程度的大小,此试验结果说明在高度干旱胁迫时,该木旬子植物的组织细胞膜受到了一定程度的破坏。

2.4 植株外部形态观察

自干旱胁迫处理后,每天观察海姆维斯蒂木旬子植株的外部形态表现。结果显示:在土壤相对含水量为45% 时,植株外部形态与对照无明显区别。当土壤相对含水量为25%时,与对照相比只是叶面光泽度有些减退、发暗。土壤相对含水量降到17%左右时,叶片才表现出轻度萎蔫现象。在土壤相对含水量降到15%以下时,表现出明显的萎蔫现象,但复水后植株恢复状况和程度较好。由此可以看出,该木旬子是一种较为耐旱的地被植物。

3讨论与小结

逆境胁迫会影响植株的生长[6,7,9,10 ],干旱胁迫对植株的影响最直观的表现就是引起叶片、幼茎的失水萎蔫、抑制植株的生长。植株生长量及相对生长量的大小可以反映其抗性的强弱,相对生长量越大忍受逆境的能力愈强[6,7]。海姆维斯蒂木旬子在土壤相对含水量为45%和25%时,新梢生长量减小,与对照相比差异均未达到显著水平,且在土壤相对含水量为25%时,相对生长量还达到了68.667%。这说明干旱胁迫对该木旬子的生长影响较小,其抗旱能力较强。

逆境下植物体内游离脯氨酸含量增加是一种普遍现象,关于脯氨酸含量在逆境下产生积累的生理效应以及与抗逆性的关系有许多不同的观点[10-16]。本试验中,不同干旱胁迫程度下,海姆维斯蒂木旬子叶片中游离脯氨酸含量均有增加,但增加幅度较小,与对照相比均未达到显著水平,若结合该木旬子在干旱胁迫下外部形态变化,可以说明干旱胁迫对海姆维斯蒂木旬子的生理代谢影响较小,耐旱性较强。这一试验结果与马宗仁[11]、史燕山等人[10]有关脯氨酸积累速度与抗旱性强弱关系的研究结果一致。因此,本试验结果分析认为,逆境下植物组织内游离脯氨酸含量的变化作为干旱胁迫下的一种响应特征比较合理,此看法支持了束怀瑞[13]、卢少云等人[15]的研究观点。

MDA是膜脂过氧化过程中的分解产物,MDA含量越高,则细胞膜损伤程度越大[8]。本试验中,不同干旱胁迫处理下海姆维斯蒂木旬子叶片中的MDA含量均较对照增加,但增加的幅度不一样。在土壤相对含水量45%时,MDA比对照增加了2.77%,二者间差异不显著;而在土壤相对含水量为25%时,木旬子叶片中MDA含量的增加幅度加大,比对照增加了42.70%,二者间差异达到极显著,说明此时细胞膜遭受到了一定的破坏,这与外部形态观察的表现结果一致。

干旱胁迫对植物的影响是多方面的,判断植物耐旱性的强弱应从多方面给予综合分析,本试验结合干旱胁迫下的新梢生长量、叶片中游离脯氨酸和MDA含量的测定结果以及结合植株的外部形态表现,可初步认为:海姆维斯蒂木旬子受干旱胁迫影响较小,抗旱能力较强。

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低温和干旱胁迫 篇6

关键词：紫花苜蓿,聚乙二醇(PEG-6000),干旱胁迫,CaCl2,赤霉素(GA3),浸种,种子萌发

试验用聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱,采用不同浓度的Ca2+和赤霉素(GA3)及其复合溶液浸泡处理紫花苜蓿种子,通过测定紫花苜蓿种子萌发期发芽率、发芽指数、活力指数三个指标,研究Ca2+和GA3及其复合溶液对紫花苜蓿种子萌发的影响,为紫花苜蓿在旱区生产中的应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 植物种子及试剂

中苜一号紫花苜蓿种子,来源于中国农业科学院畜牧研究所。

药剂均为分析纯。聚乙二醇(PEG-6000),天津永大化学试剂有限公司生产;GA3,上海蓝季科技发展有限公司生产;Ca Cl2,天津市北方天医化学试剂厂生产。

1.2 试验设计

1.2.1 种子和培养皿的消毒处理

选择成熟、饱满且大小均匀一致、无病虫害的健康种子,先用0.1%Hg Cl2溶液浸种10 min进行消毒,再用纯化水冲洗5~6遍,用滤纸吸干,备用。90 mm玻璃培养皿用烘箱进行消毒(105℃,2 h)[1,2]。

1.2.2 浸种处理

1)Ca Cl2浸种。在25℃将种子分别用5,10,20,40,80 mmol/L Ca Cl2溶液浸种18 h,以纯化水浸种作为对照。浸种后用纯化水冲洗,吸干,备用。

2)GA3浸种。将种子分别用50,100,150 mg/L GA3溶液浸种,以纯化水浸种为对照。其他条件同1)。

3)Ca Cl2和GA3复合液浸种。将种子分别用50 mg/L GA3+Ca Cl2(5,10,20,40,80 mmol/L)混合液浸种,复合液体积比为1∶1,分别以纯化水浸种、5 mmol/L Ca Cl2浸种、50 mg/L GA3浸种为对照1、对照2、对照3。其他条件同1)。

1.2.3 干旱胁迫下种子萌发试验

采用纸上发芽法[1,2],在培养皿中放入双层滤纸,分别加入等量的20%PEG-6000溶液至滤纸饱和为止。再取不同处理浸种的种子100粒,置于培养皿滤纸上,种子间保持一定的距离,每处理重复3次。将培养皿置于光照培养箱内进行发芽,培养条件为25℃光照12 h/d,每天适当补充水分,以使浓度保持相对稳定。发芽期间,每日记载种子萌发情况,第7天发芽试验结束。发芽标准:胚根突破种皮2 mm为发芽种子。第3天统计发芽势,第7天统计发芽率。第7天从每个培养皿中随机选取10株幼苗,测定幼苗鲜重和干重。

1.2.4 测定项目

1)发芽率。发芽率(%)=发芽试验期间全部正常发芽数/供试种子数×100%[1,2]。

2)发芽指数(GI)。GI=∑Gt/Dt(Gt为在t天的种子发芽数,Dt为相对应的种子发芽天数)[1,2]。

3)幼苗鲜重、干重。发芽第7天,每重复各取10株测定幼苗鲜重、干重。

4)活力指数。活力指数(VI)=∑Gt/Dt×S(S为单株幼苗干重)[3]。

1.3 数据的统计分析

采用Excel 2003和SPSS 17.0软件对数据进行处理和统计分析,用LSD法进行多重比较。百分率数据分析之前先进行反正弦转换。

2 结果与分析

2.1 Ca Cl2浸种对干旱胁迫下紫花苜蓿种子发芽率、发芽指数、活力指数的影响

2.1.1 Ca Cl2对干旱胁迫下紫花苜蓿种子发芽率的影响

牧草种子发芽率高,表示有生命活力的种子多,播种后出苗数多[4]。Ca Cl2浸种对紫花苜蓿种子发芽率的影响见图1。

注:柱图肩标字母完全不同表示差异显著(P<0.05),含有相同字母表示差异不显著(P>0.05)。

从图1可以看出:5 mmol/L Ca Cl2处理紫花苜蓿种子的发芽率最高,显著高于对照(P<0.05)。随着Ca Cl2浓度的升高,紫花苜蓿种子的发芽率呈下降趋势,说明干旱胁迫下低浓度Ca Cl2浸种对紫花苜蓿萌发有明显的促进作用;但Ca Cl2浓度升高会抑制紫花苜蓿种子的萌发,浓度越高抑制作用越强。说明5 mmol/L Ca Cl2浸种处理能提高干旱胁迫下种子的发芽率。

2.1.2 Ca Cl2对干旱胁迫下紫花苜蓿种子发芽指数的影响

发芽率只考虑了能够萌发的种子数,而发芽指数则考察种子萌发的速度和整齐程度[5]。发芽指数高说明种子发芽所用的时间短,发芽速度快。Ca Cl2浸种对紫花苜蓿种子发芽指数的影响见图2。

:柱图肩标字母完全不同表示水平差异显著(P<0.05),含有相同字母表示差异不显著(P>0.05)。

从图2可以看出:5 mmol/L Ca Cl2处理的紫花苜蓿种子发芽指数显著高于对照(P<0.05);随着Ca Cl2浓度的升高,紫花苜蓿种子发芽指数下降,20,40,80 mmol/LCa Cl2处理种子发芽指数显著低于对照(P<0.05)。说明高浓度Ca Cl2浸种对种子萌发产生了抑制作用。

2.1.3 Ca Cl2对干旱胁迫下苜蓿种子活力指数的影响

活力指数代表种子迅速、整齐萌发的发芽潜势、生长和生产潜力。在干旱胁迫下,活力指数越大表示抗旱性越强[6]。Ca Cl2浸种对紫花苜蓿种子活力指数的影响见图3。

注:柱图肩标字母完全不同表示水平差异显著(P<0.05),含有相同字母表示差异不显著(P>0.05)。

由图3可知:5 mmol/L Ca Cl2处理紫花苜蓿种子活力指数最高,显著高于对照(P<0.05);随着Ca Cl2浓度的增加,活力指数呈下降趋势。

2.2 GA3浸种对干旱胁迫下紫花苜蓿种子发芽率、发芽指数、活力指数的影响

见图4~6。

注:柱图肩标字母完全不同表示差异显著(P<0.05),含有相同字母表示差异不显著(P>0.05)。

由图4~6可知:GA3浸种的紫花苜蓿种子发芽率、发芽指数变化规律一致,50,150 mg/L GA3浸种均可提高干旱胁迫下紫花苜蓿种子的发芽率、发芽指数,50 mg/L GA3浸种的紫花苜蓿种子发芽率显著高于100,150 mg/L GA3浸种及对照(P<0.05);活力指数和发芽指标也是50 mg/L GA3浸种最高。综合发芽率、发芽指数、活力指数3项指标,表明50 mg/L GA3为浸种的最佳浓度。

注:字母完全不同表示差异显著(P<0.05),含有相同字母表示差异不显著(P>0.05)。

2.3 GA3+Ca Cl2复合液浸种对干旱胁迫下紫花苜蓿种子发芽率、发芽指数、活力指数的影响

注:字母完全不同表示差异显著(P<0.05),含有相同字母表示差异不显著(P>0.05)。

见表1。

注:同列数据肩标字母完全不同表示水平差异显著(P<0.05),含有相同字母表示差异不显著(P>0.05)。

由表1可知:就发芽率而言,对照3组发芽率最高,其次为对照2组和50 mg/L GA3+5 mmol/L Ca Cl2组,三者间差异不显著(P>0.05),三者显著高于其余三组(P<0.05);从发芽指数看,对照2组、对照3组、50 mg/L GA3+5 mmol/L Ca Cl2、50 mg/L GA3+20 mmol/L Ca Cl2组较高,四者之间无差异(P>0.05);从活力指数看,50 mg/L GA3+5 mmol/L Ca Cl2组较高,其次为对照3、对照2,三者间无显著差异(P>0.05)。综合3项指标,GA3+Ca Cl2复合液浸种以50 mg/L GA3+5 mmol/L Ca Cl2组合浸种效果最好。

3 讨论

1)以Ca Cl2、GA3单独处理种子促进干旱胁迫下种子萌发的研究很多,但主要应用在农作物、药用植物等上,牧草方面的研究应用很少。代勋等[7]分别用10 mg/L赤霉素和10 mmol/L Ca Cl2处理能源植物小桐子种子,结果其在干旱胁迫下的发芽率提高。常青山等[8]研究了盐胁迫下钙离子对紫花苜蓿种子萌发的影响,以20 mmol/L钙溶液浸种处理提高紫花苜蓿种子发芽阶段抗盐胁迫的效果最佳。吕彪等[9]用50 mg/L GA3浸种,结果明显增加了PEG胁迫下番茄种子的萌发率、发芽指数、幼苗株高、根长和叶绿素含量。本试验结果表明,在干旱胁迫下,低浓度的Ca Cl2和GA3单独浸种处理可提高紫花苜蓿种子活力,而高浓度Ca Cl2和GA3浸种处理明显抑制种子萌发。

2)已有研究报道,GA3+Ca Cl2复合液能促进棉花、玉米等作物种子的萌发,且二者结合表现出一定的加成作用[1,2]。二者的复合液在牧草上的应用极少见,仅见宋淑明[10]报道,低浓度钙和赤霉素等体积比的混合液对小冠花种子的萌发有良好的促进作用。本试验只研究了50 mg/L GA3与不同浓度Ca Cl2的几个组合,在试验范围内虽然筛选的最好组合也能显著提高种子的发芽率、发芽指数和活力指数,但是与单独的GA3或Ca Cl2浸种处理效果相比差异不显著,即二者加成作用不显著;因此,为了研究、筛选出更优秀的组合,还有待于今后进一步深入研究。

3)种子萌发的发芽率、发芽指数、活力指数在鉴定植物种子抗旱性方面得到了广泛应用。本试验通过3项指标综合评价Ca Cl2、GA3和GA3+Ca Cl2复合液对紫花苜蓿种子萌发的影响,与用单一指标评价的结果完全一致。

4 结论

1)在干旱胁迫下,适宜浓度的Ca Cl2和GA3单独浸种处理可显著提高紫花苜蓿种子的发芽率、发芽指数和活力指数,提高种子活力。以5 mmol/L Ca Cl2溶液浸种和50 mg/L GA3溶液浸种处理效果较好。高浓度Ca Cl2和GA3浸种处理明显抑制种子萌发。

2)在GA3+Ca Cl2复合液组合中,以5 mmol/L Ca Cl2+50 mg/L GA3组合效果最好,而且此组合活力指数高于50 mg/L GA3处理和5 mmol/L Ca Cl2处理。

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低温和干旱胁迫 篇7

基因分离的手段很多, 建立cDNA文库则是一个有效的手段。自20世纪70年代中期首例cDNA克隆问世以来, 构建cDNA 文库已成为克隆基因、研究功能基因组学的基本手段之一。由于cDNA文库是某生物某发育时期所转录的全部mRNA经反转录形成的cDNA片段与某种载体连接而形成的克隆的集合, 没有内含子, 可以直接获得目的基因, 因而受到广泛重视。

中国是大豆的起源地, 已有4 000多年的栽培历史, 研究和利用大豆基因资源具有特殊的意义。本研究以栽培大豆为材料, 通过干旱和低温处理, 构建cDNA融合表达文库, 为今后分离抗逆相关基因和分子育种工作奠定了基础。

1 材料与方法

1.1 材料

栽培大豆 (Glycine max) 品种为吉林35, 来自吉林省农业科学院大豆研究所;大肠杆菌菌株DH5α和酵母菌株YM4271;用于构建文库的试剂盒 (购自Stratagene公司) ;提取总RNA的Trizol试剂盒 (购自Invitrogen公司) ;限制性内切酶、T4连接酶、DNA片断回收试剂盒 (均购自大连宝 (TaKaRa) 生物工程公司) , 氨苄青霉素为国产针剂, 其他试剂均为国产分析纯。

1.2 方法

1.2.1 材料处理

大豆种子用水浸泡24 h, 置于滤纸上25℃发芽, 然后植于装有珍珠岩的纸杯中, 保持水分和光照, 待长到15 cm左右时, 取出并保持根系不受损伤, 清水洗净, 进行如下处理: (1) 干旱处理:将上述植株置于恒温箱中, 25℃下处理4 h; (2) 低温处理:将上述植株置于4℃冰箱中, 处理4 h;处理完毕之后, 整个植株用锡纸包好, 液氮速冻, 然后置于超低温冰箱中备用。

1.2.2 总RNA的提取和质量检测

提取总RNA的Trizol试剂盒购自 Invitrogen公司, 方法按照试剂盒的说明书进行。沉淀后用DEPC水溶解, 变性凝胶电泳检测RNA的完整性。同时用紫外分光光度计测定260 nm和280 nm的吸光值, 检查RNA的纯度。

1.2.3 cDNA双链的合成及其融合表达文库的构建

采用磁珠法从总RNA中分离出mRNA, cDNA的合成与融合表达文库的构建采用HybriZAP-2.1 XR library construction kit和HybriZAP-2.1 XR cDNA synthesis kit, Stratagene试剂盒。具体方法参见试剂盒的用户操作指南 (Catalog#235612) 。

本研究选用的融合表达载体为pAD-GAL4 phagemid Vector (Hybrid ZAPTM, Stratagene公司) , 载体的图谱如图1所示。

1.2.4 原始文库和扩增文库滴度的测定

培养XL1-Blue宿主菌, 用包装产物噬菌体颗粒在顶层琼脂中转染宿主菌, 混匀后铺平板, 37℃条件下6～8 h可以看到嗜菌斑, 按吴晓林等[2]方法测定文库的滴度P (pfu·mL-1) =噬菌斑数×稀释倍数×103/噬菌体铺板体积。由于原始文库的稳定性较差, 因而可以将原始文库继续感染宿主菌, 扩增一次, 得到更加稳定的扩增文库。在扩增文库中加7%的二甲基亚砜 (DMSO) 后分装并置于-70℃超低温冰箱中保存备用。

1.2.5 cDNA文库的质量鉴定

从干旱和低温两个原始文库随机各挑取50个噬菌斑, 根据载体插入位点两端的序列合成引物:

Primer1:5'-AGGGATGTTTAATACCACTAC-3'

Primer2:5'-GCACAGTTGAAGTGAACTTGC-3'

PCR扩增, 反应条件如下:

72℃ 延伸10 min

PCR产物用1%琼脂糖凝胶电泳。

2 结果与分析

2.1 总RNA与mRNA的质量检测

提取的总RNA, 用变性凝胶电泳检测 (见图2) , 可以看见28 s和18 s条带, 而且28 s的亮度约为18 s的2倍, 证明RNA完整性较好, 没有降解。紫外分光光度计检测总RNA的吸光值, 发现在260 nm和280 nm处的吸光值之比分别为1.98和2.10, 说明纯度较好, 没有污染。采用磁珠法从总RNA中分离mRNA, 逆转录合成cDNA第一链过程中加入32P同位素标记, X光片显示合成的cDNA长度在0.5 kb以上, 呈弥散状态, 说明mRNA质量较好, 可用于构建cDNA文库。

2.2 文库滴度

用包装产物感染XL1-Blue菌, 并将感染后的菌液进行稀释后, 进行文库滴度测定。计算出两个原始文库的滴度分别为:A库 (干旱) :2.75×106pfu·mL-1;B库 (低温) :5.52×105pfu·mL-1。

由此可见, 这两个文库的滴度可以满足分离低丰度cDNA的要求。为了得到稳定的文库, 重新用噬菌体感染XL1-Blue寄主菌, 当菌斑直径小于1～2 mm时, 用SM buffer收集平板上的菌体, 稀释后再次涂板, 测定扩增文库的滴度, 结果干旱 (A库) 和低温 (B库) 文库的滴度分别为:A库 (干旱) :2.24×109pfu·mL-1;B库 (低温) :1.7×108pfu·mL-1。

一般来说, 扩增文库的滴度在108～1011pfu·mL-1, 可见这两个文库的滴度符合要求。

2.3 文库插入片断长度分析

从干旱和低温两个原始文库中各随机挑取50个噬菌斑, 用上述引物进行PCR检测, 检查文库中插入的cDNA片段长度, 图4仅为PCR扩增的部分结果。可以看出, 插入cDNA片段的长度在0.5～2.0 kb, 说明插入片段的长度较大, 而且从整个扩增的结果看, 每个反应均可以得到PCR产物, 说明插入重组的效率非常高。

A:干旱处理文库;B:低温处理文库

从上述结果可知, 构建的两个cDAN文库的质量是比较高的, 完全可以满足后续分离目的基因的要求。

3 讨论

3.1 关于cDNA文库的质量

cDNA文库的质量有两个主要指标, 一是文库的代表性, 可用库容量来衡量, 即整个文库的容量是否能将所有的信息包括进来, 具体表现在滴度的大小上, 滴度越大表明获得目的基因的可能性越大。一般来说, 文库滴度能达到105pfu·mL-1以上即为有效文库[3];二是插入cDNA片段序列完整性, 即插入片段的长度越长, 表明分离到基因全长的可能性越大。本研究对大豆材料进行了干旱和低温处理, 可以大幅度提高目的基因的表达量, 理论上即使是低丰度的基因也可以筛选出来。此外, 从PCR扩增的结果看, cDNA片段插入重组的比率非常高, 也为今后基因分离的效率提供了有力保证。

3.2 应用cDNA文库分离新基因

已有的研究表明, 植物在受到干旱和低温胁迫的情况下, 相关基因的表达受一种转录因子的调控, 这种转录因子包括一个核心的顺式作用元件DRE (dehydraion responsive element) 序列, 它是一个9 bp的核酸序列 (TACCGACAT) , 其中5 bp的核心序列 (CCGAC) 称为CRT (c-repeat) , 它一般位于低温、干旱、高盐等逆境相关基因的启动子当中[4]。因此, 分离这类转录调控因子对研究逆境分子机理就非常重要, 本文库采用的载体就是基于这个目的而构建的。我们已经得到了含有4个DRE重复序列的报告子, 共转化感受态的酵母菌, 就可以利用酵母单杂交技术筛选文库当中含有DRE元件的转录调控因子。目前, 该技术已经被广泛用于多个植物中[5,6,7,8]。我们利用此技术对两个文库进行了初步筛选, 得到了4个阳性克隆, 初步的测序分析表明, 分别与UDP-葡萄糖脱氢酶、茁长素抑制蛋白和花芽分化有关, 此结果为下一步分离全长基因和功能验证奠定了基础。

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低温和干旱胁迫 篇8

低温主要是指玉米在生育过程中因热量不足, 或生育后期易遇低温、霜冻而造成减产。低温分为三种情况:一是春季低温, 主要通过延迟出苗的方式作用于玉米, 可导致大田的出苗率明显降低。二是夏季低温 (凉夏) 持续时间长。抽穗期推迟, 在持续低温影响下玉米灌浆期缩短, 在早霜到来时籽粒不能正常成熟。如果早霜提前到来, 则遭受低温减产更为严重。三是秋季降温早, 籽粒灌浆期缩短。玉米生育前期温度不低, 但秋季降温过早, 降温强度大、速度快。初霜到来早, 灌浆期气温低, 灌浆速度缓慢, 且灌浆期明显缩短, 籽粒不能正常成熟而减产。

1、抗低温保苗技术

(1) 适期早播玉米适期早播, 可以向前延长苗期生育日龄, 充分利用有效积温;用其补充玉米苗期生育缓慢所消耗的时间, 保证发苗。

(2) 种子播前处理这是促进玉米出苗的有效措施。抗低温、促出苗、保全苗, 关键要选择抗寒、抗旱品种, 因地制宜地确定主推品种;做好选种、种子播前处理等工作, 提高种子的生命力, 提高发芽势。一般可采用“千斤顶”拌种或喷施富尔655叶面肥, 均有良好的发苗和促早熟作用。

(3) 苗期施磷苗期施磷肥对于缓解玉米低温冷害有一定的效果。苗期施磷肥不仅可以保证玉米苗期对磷素的需要, 而且还可以提高玉米根系的活性, 是玉米抗低温发苗的最有效措施。最好的办法是在玉米种肥中施人全生育期磷肥总量的1/3磷肥, 或施入富尔磷钾菌30～45千克/公顷, 效果较好。对于没有施人种肥的田块, 可在苗期喷施磷肥叶面肥, 效果也很好。也可用禾欣液肥50毫升对水500毫升拌种, 可提高抗寒力。还可用生物钾肥500克对水250毫升拌种, 稍加阴干后播种, 可增强抗逆能力。

(4) 加强苗期田间管理在玉米苗期采取深松、早耥、多耥等措施, 改善土壤环境, 提高玉米植株根系活性。通过改善玉米苗期的土壤环境, 提高玉米的根系活性来促进玉米发苗。

(5) 苗期早追肥早追肥可以弥补因地温低造成的土壤微生物活动弱、土壤养分释放少、底肥及种肥不能及时满足玉米对肥料需求量的要求, 从而促进玉米早生快发, 起到促熟和增产的作用。试验表明, 在低产地块上, 早追肥比拔节期追肥, 可增产5%～13%;在中等地块上, 早追肥与拔节期追肥增产效果相当, 一般没有较大的差异。

2、抗玉米生育中后期低温技术

(1) 地膜覆盖地膜覆盖栽培是一项抗御低温冷害、春旱和实施早播, 实现高产稳产的有效措施。玉米覆膜可增加有效积温200℃～300℃, 提早成熟7～15天, 可使中晚熟品种进人无霜期较短区域内种植, 一般每公顷可增产3 000千克左右。

(2) 加强田间管理铲前深松或深耥一犁, 能起到散墒、沥水、增温、灭草的作用。在玉米开花授粉后, 人工铲除大草, 可减少养分消耗, 改善田间通风透光条件, 增加粒重, 减少秃尖, 促进早熟3～4天, 增产效果明显。另外, 隔行去雄, 站秆扒皮晾晒, 也可起到提高玉米品质、促进早熟增产的作用。

二、干旱

玉米苗期、生长期遇有较长时间缺雨, 造成大气和土壤干旱;或灌溉设施跟不上, 不能在干旱或土壤缺水时满足玉米生长发育的需要而造成旱灾, 可导致玉米大幅度减产。

1. 苗期抗旱技术

(1) 选用抗旱品种选用抗旱品种, 提高玉米的发芽率, 确保播后不烂籽, 出全苗。

(2) 生物拌种提倡用生物钾肥拌种, 每公顷用7.5千克, 对水375毫升溶解均匀后与玉米种子拌匀, 稍加阴干后播种, 能明显增强抗旱、抗倒伏能力;也可用禾欣液肥拌种, 播前每公顷用禾欣液肥750毫升, 对水7500毫升稀释后拌种, 可提高抗旱能力;用SA-1吸水剂拌种, 方法是先把玉米种子浸湿, 再拌上种子重量1.5%～2%的吸水剂, 晾干后播种。

(3) 抢墒播种春季多大风天气, 蒸发量大, 失墒快, 土壤含水量低。因此, 要在可能的条件下, 适时早播抓住土壤墒情, 按照积温带抢墒播种。

(4) 采用地膜覆盖催芽坐水保墒播种。

2. 生育期抗旱技术

(1) 灌水适时灌水可改善田间小气候, 降低株间温度1℃～2℃, 增加相对湿度, 有效地削弱高温干旱对作物的直接伤害。

(2) 进行辅助授粉在高温干旱期间, 花粉自然散粉传粉能力下降, 尤其是异花授粉的玉米, 可采用竹竿赶粉或采粉涂抹等人工辅助授粉法, 使落在柱头上的花粉量增加, 增加选择授粉受精的机会, 减少高温干旱对结实率的影响, 一般可增加结实率5%～8%。

(3) 根外喷肥用尿素、磷酸二氢钾水溶液及过磷酸钙、草木灰过滤浸出液在玉米大喇叭口期、抽穗期、灌浆期连续进行多次喷雾, 增加植株穗部水分, 能够降温增湿, 同时可给叶片提供必须的水分及养分, 提高籽粒饱满度。

低温和干旱胁迫 篇9

本试验欲通过对在自然状态下给予持续干旱胁迫处理后叶片保水力、质膜相对透性以及脯氨酸含量等指标进行测定, 结合植物外部形态观察比较, 对引进的地被植物中表现较好的5种园林地被植物的抗旱性及其抗旱机理进行了研究, 为园林绿化工作中植物种类的选择、管理及进一步的理论研究提供参考依据。

1 试验材料和方法

1.1 材料与处理

试验材料为兰州市园林科研所引种的大花滨菊 (Leucanthemum maximum) 、北京夏菊 (Leucanthemum summer cv.Beijing) 、北京小菊 (Leucanthemum miniature cv.Beijing) 的一年生分生苗、八宝景天 (Sedum spectablile) 和松塔景天 (Sedum nicaeense) 的一年生扦插苗。

试验采用完全随机区组设计, 每一种植物设1个处理, 1个对照, 3次重复, 30个小区, 小区面积为1m×2m。小区内植株行距和列距均为0.25m, 每个小区内移栽32株地被植物。2008年5月初, 将5种植物随机分为对照组和处理组, 定植于园林科学研究所试验地, 定植完后当天浇一次透水, 3d后连续浇水2次, 以后每6d浇水1次。5月下旬待缓苗长势正常后, 在试验前连续2天浇透底水, 使土壤充分吸水达到饱和状态。6月11日开始进行试验, 对照组进行正常水分管理, 处理组不予人工浇水, 在自然情况下进行持续干旱。

1.2 指标测定方法

叶片保水力称重法测定[1]。叶片相对电导率采用电导率仪法测定[2], 使用EC215型电导率仪 (意大利HANNA公司) 。脯氨酸 (Pro) 采用水合茚三酮法测定[3]。以上测定均重复4次平均值。

1.3 数据分析

用Excel和DPS软件对品种间各项指标的差异显著性进行相关分析。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫下叶片保水力及失水率的变化情况

保水力反映了植物在干旱情况下对水分的保持能力, 根据它的大小可以判断植物的抗旱性。

当叶片保水力值低时, 则说明叶片保持水分的能力差, 越容易失水, 因而抗旱能力越弱;反之, 则说明叶片的保水能力强, 越不容易失水, 故抗旱能力越强。

此外, 用失水百分率 (植物样品在自然条件下经一段时间后失去的水分占其本身含水量的百分率) 或达到恒重所需要的时间也可反映离体叶片的保水能力, 离体叶片单位时间内失水越快则说明抗旱能力越低[4,5]。

如图1～5所示, 对5种地被植物的失水率与离体时间进行回归分析, 其关系方程分别如下:

八宝景天:y=-1.2879x+12.546 R2=0.9827;

松塔景天:y=-3.4184x+31.595 R2=0.9849;

大花滨菊:y=-5.1059x+48.354 R2=0.9874;

北京夏菊:y=-3.4529x+36.444 R2=0.9894;

北京小菊:y=-3.8784x+45.156 R2=0.982。

以上关系方程的斜率均代表该品种失水速度的快慢, 由此得出, 5种地被植物离体叶片的失水率大小依次为:大花滨菊>北京小菊>北京夏菊>松塔景天>八宝景天。根据前述理论可知, 叶片保水能力大小为:大花滨菊<北京小菊<北京夏菊<松塔景天<八宝景天。因为离体叶片失水速率越快则抗旱性越差, 所以, 由试验结果可知, 大花滨菊抗旱性最差, 八宝景天抗旱性最好, 其余品种介于其间, 且松塔景天优于北京夏菊, 北京夏菊好于北京小菊。

除失水率外, 叶片保水力值在一定程度上也可以反映植物保持水分的能力, 进而说明抗旱能力的强弱, 该值越大, 说明保持水分的能力越强, 即抗旱性越强, 反之, 则弱。由表1的结果可知, 不同品种的抗旱排序为八宝景天>松塔景天>北京小菊>北京夏菊>大花滨菊。

植物抗旱性是非常复杂的生理现象, 离体叶片失水率和叶片保水力虽然可以为植物的抗旱性提供一些证明, 不过还有些研究认为这两个指标作为重要辅助性指标对抗旱强弱加以说明是比较合适的[6]。因此, 对叶片生理生化指标的进一步研究测定, 是理解植物抗旱性的重要内容之一。

2.2 干旱胁迫对细胞质膜相对透性的影响

从图6各地被植物不同胁迫处理下细胞质膜相对透性变化可以看出, 整体上各个地被植物随着干旱胁迫时间的延长出现不同程度的增加趋势, 说明干旱胁迫都不同程度地伤害到了各植物的膜系统。在干旱胁迫前期, 八宝景天和松塔景天为适应这一变化, 电导率与对照相比较分别上升了7%和13%, 随胁迫天数延长, 电导率反而出现了下降的情况, 并没有在胁迫初期的基础上进一步上升, 这是因为, 植物刚刚遭受到逆境胁迫时, 有一段适应阶段, 其抗性正在缓慢形成, 接下来数几十日内, 电导率才出现上升趋势, 而北京小菊、北京夏菊和大花滨菊的电导率从胁迫初期则一直保持较高的增长速度;在干旱胁迫后期, 北京小菊、北京夏菊和大花滨菊的电导率增长速度很快, 其中大花滨菊的电导率变化最快, 与对照相比较上升了63%, 北京小菊上升了52%, 北京夏菊上升了59%, 而八宝景天和松塔景天的上升幅度相近分别为30%和33%。从整个干旱胁迫过程中电导率的上升幅度来看, 大花滨菊在受到干旱胁迫时, 细胞膜受到的伤害较大, 其次是北京小菊和北京夏菊, 八宝景天和松塔景天较低, 且松塔景天的伤害程度大于八宝景天。

2.3 干旱胁迫对脯氨酸的影响

从图7可以看出, 随着干旱胁迫时间的延长, 5种地被植物的脯氨酸含量均呈增加的趋势, 但5个品种的脯氨酸含量的变化不同。大花滨菊和北京夏菊在干旱胁迫初期, 脯氨酸含量增加趋势基本相似, 在干旱胁迫中期大花滨菊略高于北京夏菊, 但在干旱胁迫后期北京夏菊脯氨酸含量明显上升, 达到了32.62mg·g-1, 是胁迫初期的8.36倍, 处理间变化差异极显著, 大花滨菊有所上升, 其含量上升到30.25mg·g-1, 不如北京夏菊上升明显;八宝景天、松塔景天和北京小菊的脯氨酸含量在胁迫初期有少量的积累, 变化曲线比较平缓, 但随着胁迫时间的延长体内的脯氨酸含量上升比较迅速, 其中八宝景天的脯氨酸含量在干旱胁迫后期上升最剧烈, 为49.37mg·g-1, 是胁迫初期的30.85倍;松塔景天和北京小菊在干旱胁迫后期时的脯氨酸积累量分别为胁迫初期的15.27和9.26倍, 从脯氨酸积累量来看, 八宝景天的积累量高于松塔景天、北京小菊和北京夏菊, 大花滨菊最小。

3 讨论与结论

1) 植物的抗旱能力是一种复合性状, 是从植物的形态解剖构造、水分生理生态特征及生理生化反应到组织细胞、光合器官及原生质结构特点的综合反应[7,8]。本试验在分析了干旱胁迫下各品种的生理生化变化, 对5个品种的抗旱性强弱进行了评定, 结果表明, 八宝景天>松塔景天>北京小菊>北京夏菊>大花滨菊。从植物外部形态观察也发现, 干旱胁迫后胭脂红景天小部分叶片变黄, 多数植株正常生长;而松塔景天大部分叶片变黄, 多数植株开始萎蔫。

2) 植物的含水量与其代谢活动有密切的关系。干旱胁迫下, 植物首先表现出来的是体内含水量的下降。叶片保水力和失水速率在一定程度上也反映植株抗旱能力, 叶片保水力值越大, 离体叶片失水速率越慢, 说明保持水分的能力越强, 即抗旱性越强, 反之, 则弱。所以由试验结果可知, ‘大花滨菊’抗旱性最差, ‘八宝景天’抗旱性最好, 其余品种介于其间, 且‘松塔景天’优于‘北京夏菊’, ‘北京夏菊’好于‘北京小菊’。因此, 干旱胁迫条件下植物体内水分状况能较好地反映植物的抗旱能力, 可作为品种抗旱性比较的重要指标之一。以其它植物为材料的相关研究亦有类似的结论[9,10]。

3) 植物细胞与外界环境之间发生的一切物质交换必须通过原生质膜进行, 干旱胁迫对细胞的影响往往首先作用于这层生物膜。大量抗旱性研究发现, 干旱胁迫使得植物膜的渗透性增加, 相对电导率增加[11,12]。本研究发现, 在干旱胁迫结束时, 大花滨菊细胞膜受到的伤害较大, 其次是北京小菊和北京夏菊, 八宝景天和松塔景天较低, 且松塔景天的伤害程度大于八宝景天。

4) 干旱胁迫下植物体内积累渗透调节物质, 维持细胞膨压以从外界吸水[13]。在干旱胁迫过程中, 脯氨酸的含量是逐渐增加的, 在胁迫后期, 脯氨酸含量达到了最大值, 从脯氨酸的积累量来看, 八宝景天的积累量高于松塔景天、北京小菊和北京夏菊, 大花滨菊最小。

综合生物学特性的观察和植株生理生化指标的测定结果表明, 5种园林地被植物的抗旱顺序为:八宝景天、松塔景天、北京小菊、北京夏菊、大花滨菊。从需水角度看, 在西北干旱地区, 选择配置园林植物, 应重点考虑其抗旱性与节水性。植物的抗旱性是由多种因素共同作用构成的一个复杂的综合性状, 它受多种因素的影响。各种因素间又存在相互的联系, 因此仅仅根据某一方面的指标判断植物的抗旱能力都是片面的, 应从多方面并结合其实际分布及生长状况进行综合评定。本项研究从干旱胁迫后5种园林地被植物的叶片保水力、质膜相对透性以及脯氨酸含量的变化等方面对它们的抗旱能力进行了初步探讨, 为进一步对5种园林地被植物抗旱机理的研究提供资料。

摘要：通过对5种园林地被植物干旱胁迫后的叶片保水力、质膜相对透性以及脯氨酸含量等指标的观察测定, 评定了5种园林地被植物的抗旱性。结果表明, 5种地被植物叶片保水力、质膜相对透性以及脯氨酸含量都发生了变化, 只是变化的幅度和进度不同。经3项生理指标的综合分析并结合5种园林地被植物的自然表现, 得出5种园林地被植物均有一定的抗旱性, 但抗旱性强弱不同, 其中八宝景天抗旱性最强, 其余抗旱性较弱。