CO2浓度升高对水稻抽穗期根系有关性状及根碳氮比的影响

在FACE (free air carbon dioxide enrichment) 实验平台上,采用水培的方法观测了抽穗期水稻根系的生长情况。结果表明,FACE条件下根生物量、根体积和根冠比极显著增加且不定根明显增多、变粗。高CO2浓度显著降低了根中N含量,而C含量变化不明显,导致碳氮比极显著增加。基于单位根质量的根系活力在CO2浓度增加条件下极显著降低,养分吸收效率的降低可能是根中N含量下降的重要原因。     

大气CO2浓度倍增及UV-B辐射对冬小麦幼苗生长发育及抗氧化特性的影响

为给未来气候环境下小麦育种和栽培提供依据,以鲁麦14为材料,在人工模拟条件下研究了大气CO2浓度倍增和UV-B辐射对冬小麦幼苗生长发育和抗氧化特性的影响.结果显示,大气CO2浓度倍增可增加冬小麦株高,比叶重、地上部干重和分蘖数,显著提高抗氧化酶活性和类黄酮含量,降低了细胞膜透性;而高剂量的UV-B处理效应与此相反.在高CO2浓度和UV-B复合处理下,CO2倍增通过提高抗氧化酶活性,增加类黄酮含量,修复膜过氧化损害,明显减缓由高剂量UV-B辐射对冬小麦的不利影响,有利于小麦幼苗生长发育.说明高浓度CO2可以缓解UV-B辐射对冬小麦幼苗生长产生的负效应.     

CO2浓度增加对燕麦光合特性的影响

燕麦具有广泛的生态适应性及耐旱、耐盐碱、耐瘠薄、抗寒等特点,在我国生态薄弱地区广泛栽培。为揭示CO2浓度增加对燕麦光合特性的影响,采用美国LI-COR公司生产的LI-6400便携式光合系统分析仪测定了从加拿大引入的4个燕麦品种,讨论CO2变化对燕麦净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率等的影响,探讨燕麦光合作用对CO2浓度变化的适应性情况。在燕麦灌浆初期试验结果显示:随着CO2浓度的增加,4个燕麦品种的净光合速率和胞间CO2浓度及水分利用效率均随之增加、气孔导度降低,但品种间存在着明显的差异,其中JYP1品种的4项指标较其他品种表现出优势,在CO2浓度800μl/L时净光合速率就达到了33.3μmolCO2..m-2.s-1,比其他品种高很多,气孔导度和水分利用效率较其他品种高,胞间CO2浓度较其他品种低,说明JYP1品种对CO2变化有较强的适应能力。     

高CO_2浓度及干旱条件对冬小麦根系的影响

本研究旨探讨在灌水和干旱条件下,增大CO_2浓度对小麦根系生长的影响.试验结果表明,高浓度的CO_2(825μL/L)可以补偿干旱对根系生长的影响.     

CO2浓度升高对春小麦光合作用和籽粒产量的影响

为给在大气CO2浓度升高条件下农作物栽培和农业可持续发展的科学管理决策提供依据,利用开顶式气室(OTC)研究了大气CO2浓度升高对春小麦辽春15生长发育过程中净光合速率、田间气体交换特性、光合酶活性等光合生理生态指标的变化规律以及对籽粒产量的影响.结果表明,CO2浓度增加到550 μmol·mol-1条件下,小麦叶片Pn升高,在孕穗期、灌浆期增幅达到显著水平(P＜0.05);叶片Ci提高,在灌浆期Ci增加达到极显著的水平(P＜0.01);而小麦叶片Gs、Tr呈下降趋势,均在灌浆期与CK差异显著(P＜0.05);各生育时期小麦叶片Hill反应活力都增强,孕穗期升高达到显著水平(P＜0.05);叶绿体Ca2 /Mg2 -ATPase活性均高于对照,但未达到显著水平.高CO2浓度使得小麦生物量积累有所增加,在拔节期、孕穗期小麦植株干重极显著增加(P＜0.01);提高了小麦籽粒产量,表现为穗粒重极显著增加(P＜0.01).在光合作用的整个过程中CO2浓度升高都起到了促进作用,并且最终表现在植株生物量和籽粒产量上.     

干旱胁迫对大麦幼苗根系的影响

为了解干旱胁迫对大麦幼苗根系生长的影响,采用盆栽称重控制土壤含水量的方法,测定了土壤含水量为田间持水量的85%、55%、45%和35%等4个处理下, 4个抗旱性不同的大麦品种的幼苗根系形态和根系吸收能力等相关指标。结果表明,随着土壤含水量的减少,大麦幼苗的最长种子根、根尖数、根组织含水量均呈下降趋势;根分支数和根冠比总体呈上升趋势;根鞘大小和根毛密度整体上呈先上升后下降的趋势;根系活力与根总吸收面积和根活性吸收面积之间存在一定的互补效应。抗旱性较强的大麦品种较抗旱性较弱的品种,在干旱胁迫下能够保持更庞大的根系、更大的根-土交互面和更高的根系吸收能力。幼苗根系形态可以作为大麦耐旱性的筛选指标。     

CO2浓度升高对玉米叶片光合生理特性的影响

以沈糯3号为研究材料,利用开顶式气室(OTCs)法研究了二氧化碳(CO2)浓度升高处理下,玉米叶片叶绿素含量、光合生理特性及其子粒产量的变化,揭示CO2浓度升高对玉米光合生理特性及子粒产量的影响机理.结果表明,在整个生育期内,与对照相比,高浓度CO2处理下,玉米叶片叶绿素a、叶绿素b及叶绿素(a+b)的含量增加,而叶绿素a/b的值则先升高后降低;在整个处理期间,净光合速率均高于对照(p＞0.05),升高幅度为12.6%～71.1%,气孔导度低于对照(p＞0.05),其降低幅度为2.9%～18.8%.处理至抽雄期和灌浆期,胞间CO2浓度分别增加152%和161%,均极显著高于对照(p＜0.01);蒸腾速率的变化较小.高浓度CO2处理下,玉米穗粒数和穗粒重均明显高于对照(p＜0.05).CO2浓度升高在一定程度上促进了玉米的光合作用,从而使玉米子粒产量增加.     

不同生育时期干旱对花生根系生理特性及产量的影响

采用旱棚土柱栽培法,研究了不同生育时期干旱对花生根系生理特性及产量的影响。结果表明:干旱胁迫下,花生根系变长,直径变小,表面积增大,根尖数增多,根系活力下降,根系总吸收面积、根系活跃吸收面积增大,根干物质量、根冠比增大。不同生育时期相比,花针期和结荚期干旱对根系生长发育和根系活力的影响明显大于苗期和饱果期干旱,而根系总吸收面积和活跃吸收面积增幅显著低于苗期和饱果期,表明花针期和结荚期对干旱反应敏感;不同时期干旱明显降低了花生荚果产量,结荚期减产最大,其次为花针期和饱果期,苗期减产最小。     

不同生育时期干旱胁迫对大豆根系特性及产量的影响

盆栽试验条件下,以辽豆18为材料,分别在V2～R1,R1～R5,R5～R7期设置3个控水处理,控水结束后取样测定根系性状,成熟后测定产量。结果表明:干旱影响大豆产量的形成,干旱(W1)胁迫引起产量下降的程度要高于轻度干旱(W2)。不同时期干旱(W1)引起产量下降程度为:鼓粒期>花荚期>营养生长期。干旱胁迫(W1)主要通过降低大豆的单株荚数从而降低单株产量。大豆的根长比例和根表面积比例主要为根系直径为0～1.0 mm的细根,分别约占总根长的90%和总根表面积的60%。大豆根体积的分配比例主要是根系直径大于4.5 mm的粗根,其根体积所占比例在48%以上。R1～R5和R5～R7控水大豆细根(根系直径为0～1.0 mm)的根长和根表面积分配比例较V2～R1控水时增加。干旱降低了植株中直径大于4.5 mm粗根的根长比例、根表面积比例和根体积比例。随着生育进程的推进,根生物量密度逐渐增加,土壤干旱胁迫降低了根生物量密度。     

大气CO2浓度对茶叶品质的影响

通过开顶式气室控制CO₂浓度,对盆栽茶树进行试验测定,研究了大气CO₂浓度升高对茶叶品质成分氨基酸、茶多酚、咖啡碱、可溶性糖和主要营养元素含量的影响。结果表明,在大气CO₂浓度为550和750βμmol/mol时,与正常大气CO₂水平相比,春茶氨基酸含量下降4.5%和12.2%,夏茶氨基酸含量降低1.7%和6.7%,秋茶降幅为2.9%和10.8%;茶叶咖啡碱含量降低3.1%~4.6%和5.1%~10.7%;但茶叶茶多酚和可溶性糖含量降CO₂浓度升高而提高,茶多酚含量提高3.8%~6.0%和6.9%~11.3%,可溶性糖含量增加8.4%~14.4%和18.1%~28.2%。同时,大气CO₂浓度的升高使茶叶营养元素氮、钾、钙、磷、钠含量有不同程度降低,而锌、镁、铁含量有所增加,其中,茶叶氮、钾元素含量降低6.1%~16.3%和12.9%~22.9%,锌、镁含量分别提高5.8%~17.8%和11.3%~16.0%。     

大气CO2浓度增加对水稻粒形和粒重数量性状基因座的影响

利用“Asomonori与IR24”的置换系群体,对水稻的粒长、粒宽、粒型（粒长,粒宽）、粒厚和千粒重等5个性状在CO2浓度分别为370μmol／mol（简写为Ambient）和570μmol／mol[FACE（Free Air CO2 Enrichment）]的条件下进行了QTL分析。在FACE下,共检测到分布在6条染色体上的18个QTL,其贡献率差异较大,在9．2％～42．2％之间,其中有17个QTL的贡献率超过15％,分别是控制千粒重的1个QTL、粒长的10个QTL、粒宽的1个QTL、粒型3个QTL和粒厚的2个QTL;在Ambient下共检测到分布在5条染色体上的9个QTL,其贡献率在9．4％-30．0％之间,其中控制粒长的1个QTL、粒宽的2个QTL和粒型3个QTL的贡献率超过15％。两CO2浓度下能重复检出的QTL共3个,其它只能在1个环境中检测到。与Ambient下的QTL结果相比,FACE对粒形及粒重的影响较大,可以增加微效基因的数量,同时还可增加主效基因的贡献率。     

滴灌春小麦根系形态特征及内源激素含量对花期干旱及复水的响应

为探明北疆地区不同抗旱性滴灌春小麦品种根系形态及内源激素在开花期干旱后复水过程中的变化特征及其与生物量的关系,以春小麦耐旱性强品种新春6号和耐旱性弱品种新春22号为材料,在土柱栽培下设置常规灌溉（CK）、开花期轻度干旱和中度干旱3种水分条件,分析了干旱胁迫后复水条件下不同耐旱性小麦品种根系形态特征、渗透调节物质及内源激素和生物量的差异。结果表明,两个品种的根长密度（RLD）、根体积密度（RVD）、根表面积密度（RSAD）、可溶性糖（SS）含量、脯氨酸（Pro）含量、生长素（IAA）含量、赤霉素（GA₃）含量、玉米素（ZT）含量、地上部干物质积累量（SDM）以及产量均在干旱复水后随时间呈先增后降趋势,以轻度干旱后复水条件下表现最佳。两个品种比较,在轻度干旱后复水条件下新春6号的RLD、RVD、RSAD、SS含量、Pro含量、IAA含量、GA₃含量、ZT含量、ABA含量、SDM及产量较新春22号平均高出3.38%、4.30%、4.29%、21.84%、10.81%、5.99%、10.02%、16.05%、3.13%、6.86%和3.47%。经相关分析,两个品种于各处理下的RLD、RVD、RSAD、SS含量、Pro含量与IAA含量、GA₃含量和ZT含量间均呈显著正相关,与ABA含量呈显著负相关。综上所述,较优的根系生长及生理代谢是春小麦具有较高抗旱性的原因;轻度干旱后复水可调节滴灌春小麦根系渗透调节物质和内源激素含量变化,进而优化根系形态,促进干物质向穗部转运及产量形成,可作为新疆滴灌春小麦灌溉模式。     

土壤水分亏缺对冬小麦根系的影响

为给小麦高产稳产栽培提供依据,利用桶栽试验方法,通过人工调节土壤含水率形成4个水分梯度,即土壤水分含量分别占田间最大持水量的75%～80%(CK)、65%～70%(T1)、55%～60%(T2)和45%～50%(T3),研究了土壤水分亏缺对冬小麦根系的影响.各生育时期冬小麦单株平均次生根数随含水率的减少而减少,但不同生育时期水分亏缺对发根数的影响差异很大.拔节～孕穗期土壤水分亏缺引起次生根数的差异最明显,T1、T2、T3的次生根数分别只有CK 的79%、70%、62%;抽穗～开花期的影响其次,T1、T2、T3的次生根分别为CK 的82%、70%、64%;灌浆～成熟期的影响最小,分别为CK的97%、93%和89%.冬小麦根系在生育前期比生育后期对水分适应能力强.分蘖期水分亏缺处理对根系干重的影响不显著,拔节～孕穗期和抽穗～开花期根系干重受水分的影响达到极显著水平.拔节～孕穗期的水分亏缺处理对根系伸长有益,其中以轻度水分亏缺处理(T1)的伸长作用最强;抽穗～开花期水分亏缺处理也有助于根系伸长,但轻度水分亏缺处理(T1)对根系的伸长作用最弱.     

干旱胁迫对春大豆叶绿素含量和根系活力的影响

以抗旱性不同的3个春大豆品种为材料,对各生育时期不同干旱胁迫条件下叶片叶绿素含量、根系活力和根系相对含水率的变化进行了研究.结果表明:随干旱胁迫程度的增加,叶绿素含量、根系相对含水率显著降低;根系活力苗期＞开花期＞结荚期＞鼓粒期,根系相对含水率鼓粒期＞结荚期＞开花期＞苗期.在干旱胁迫条件下,叶绿素含量在苗期、根系活力在...     

空气中CO2浓度升高条件下水稻抽穗期的QTL定位

以65个水稻染色体片段置换系(chromosome segment substitution lines,CSSLs)为材料,对比分析了正常大气CO2浓度（对照）和开放式空气CO2浓度升高（free air CO2 enrichment,FACE,大气CO2浓度增加200 μmol/mol）下水稻抽穗期的变化,并定位了相关QTL(quantitative trait loci)。供试株系的抽穗期对CO2浓度升高表现为提早、延迟和不变等3种响应,抽穗期两极变化最大的株系为AI46（提前11 d）和AI63（延迟6 d）。两种条件下,共检测到9个控制抽穗期的QTL,分布在第3、4、6、7、8、10和11染色体上。其中位于第6和第8染色体上的 qHD6 4和 qHD8 4在两种CO2浓度下都检测到,但在FACE下的贡献率均显著增大;而 qHD3A 3和 qHD11A 7只在正常条件下检测到, qHD4F 4、 qHD10F 4和 qHD11F 4则只在FACE下检测到。 暗示控制水稻抽穗期的基因表达易受环境CO2浓度的影响。     

干旱胁迫对不同类型花生根系生理特性及产量品质的影响

以干旱敏感型品种花育23号和抗旱型品种花育25号为材料,在防雨棚栽培池内进行土柱栽培试验,设置充足灌水和中度干旱胁迫2个水分处理,系统研究干旱胁迫对两花生品种根系生理生化特征及产量和品质的影响。研究表明,干旱胁迫处理下,两品种0-20cm土层根系中可溶性糖和脯氨酸积累量最大增幅出现的时间不同,花育25号对干旱胁迫的响应相对较早;干旱胁迫下,两品种0-20cm和20-40cm土层内根系活力在播种后30~50d增幅最大,花育25号和花育23号分别为203.62%、393.97%和74.62%、227.22%。干旱胁迫显著增加两品种籽仁蛋白质含量;花育23号脂肪含量和油酸/亚油酸(O/L)值因干旱胁迫而显著降低但对花育25号无显著影响。干旱胁迫显著降低两花生品种的荚果和籽仁产量,花育23号荚果和籽仁的减产率均在55%以上,而花育25号仅在38%以下。     

稻米外观与加工品质对大气CO2浓度升高的响应

【目的】大气CO2浓度升高会降低水稻的外观与加工品质。为探明其下降机制并予以缓解,【方法】采用开放式大气CO2浓度升高(FACE)平台、两种栽培品种及其三种不同的基因调控遗传材料(中花11及其蒸腾调节材料ZmK2.1-15、ZmK2.1-20、OsKAT3-26、OsKAT3-30;中花11及其促冠根生长材料ERF3-7和ERF3-12;日本晴及其促硝酸盐吸收材料NIL),研究稻米外观与加工品质对CO2浓度升高的响应。【结果】稻米外观品质与加工品质对CO2浓度升高的响应因品种不同而异。CO2浓度升高下,中花11的垩白粒率和垩白度增加9.2%和4.4%,整精米率降低5.3%;而日本晴的垩白粒率和垩白度降低11.1%和7.9%,整精米率提升9.8%。蒸腾调节材料显著改善了CO2浓度升高对中花11外观与外观品质的负面效应,与当前CO2浓度相比,CO2浓度升高,ZmK2.1-15、ZmK2.1-20、OsKAT3-26、OsKAT3-30的垩白粒率相对变化量为?2.7%、?16.3%、?14.8%,+7.4%,垩白度为?8.7%、?22.3%、?15.1%、?3.0%,整精米率为+2.1%、+6.4%、+3.6%、?7.0%。促冠根生长材料加大了CO2浓度升高对中花11号外观与加工品质的负面效应,ERF3-7、ERF3-12的垩白粒率在CO2浓度升高下分别增加17.7%和11.5%,垩白度增加34.4%和19.1%,整精米率分别降低10.1%和0.8%。促硝酸盐吸收材料(NIL)的垩白粒率和垩白度在CO2浓度升高下无明显变化,整精米率下降4.2%。NIL的外观品质较日本晴明显改善,CO2浓度升高下垩白粒率和垩白度分别下降16.5%和17.9%,当前CO2浓度条件下分别下降26.3%和28.9%。【结论】未来CO2浓度升高条件下,通过基因改良促进水稻蒸腾作用和硝酸盐吸收是提升稻米外观与加工品质的有效途径之一。