秋闲期秸秆覆盖与施磷对冬小麦氮素吸收利用的影响

西南冬麦区气候冬干春旱频发、土壤速效磷缺乏,限制冬小麦氮素吸收。本研究探究秋闲期秸秆覆盖与施磷对小麦根系NO3-吸收动力势、氮素吸收利用、叶绿素含量和籽粒产量的影响,以期为小麦高产稳产及养分的高效利用提供理论依据。试验于2020—2022年在四川仁寿进行,采用二因素裂区设计,以秸秆覆盖(SM)和不覆盖(NSM)为主区;3个磷水平0(P0)、75(P75)和120(P120) kg hm-2为裂区。结果表明:秸秆覆盖与施磷显著提高地上部磷素积累量, SM较NSM的小麦根尖NO3-净吸收速率、籽粒氮积累量、氮素转运量、氮素同化量、氮肥偏生产力和籽粒产量分别增加28.2%、8.4%、9.0%、41.9%、23.3%和21.9%。与P0相比, P75和P120增加幅度分别达到35.1%~37.6%、12.6%~19.0%、7.1%~9.3%、35.7%~60.5%、17.6%~23.8%、17.2%~23.6%。与NSM相比, SM的小麦旗叶灌浆期叶绿素含量上升,进而提高籽粒产量。综上所述,秸秆覆盖与施磷可促进小麦根尖NO3-吸收,提高叶绿素含量,从而显著增加花后氮素的吸收及营养器官临时贮存氮素向籽粒的再分配,最终提高籽粒产量。考虑经济效益和产量回报,西南地区小麦高产高效栽培时,推荐采用秋闲期秸秆覆盖配施磷肥75 kg hm-2。

电子加速器源射线对小麦根尖染色体及生理特性的影响

为探究电子加速器源射线对小麦的生物学效应,利用10 MeV电子直线加速器辐射处理小麦种子,分析不同辐射剂量对小麦的生长、生理特性和根尖细胞染色体形态的影响。结果表明,与0 Gy相比,200、400 Gy辐射处理下,小麦种子发芽率差异不显著,但随着辐射剂量的增大,发芽时间明显延长、生长速度减慢,生长10 d的小麦幼苗株高分别下降了49.67%和81.32%,根长分别下降了74.79%和89.67%,鲜重分别下降了50.93%和62.01%。同时,两种剂量处理下,两叶一心期小麦叶片过氧化氢酶(CAT)活性分别上升了171.01%和37.69%,过氧化物酶(POD)活性分别上升了89.77%和59.74%,可溶性蛋白含量分别上升了63.20%和102.45%,丙二醛(MDA)含量分别上升了44.85%和75.36%,H_(2)O_(2)含量分别上升了120.64%和175.78%,而超氧化物歧化酶(SOD)活性分别下降了34.91%和45.45%,叶绿素a含量下降了42.55%和54.69%,叶绿素b含量下降了28.03%和54.44%。表明高剂量(400 Gy)辐射影响植物细胞中的正常代谢,进而影响生长。200、400 Gy辐射处理下,小麦根尖细胞有丝分裂指数分别降低了4.37和6.00个百分点,畸变率分别升高了6.80和16.19个百分点,微核率分别升高了6.02和14.22个百分点。表明高剂量辐射导致根尖细胞无法正常完成有丝分裂,并且造成染色体畸变,生长速率被抑制,对小麦正常生长造成不良影响。试验结果可为应用电子加速器源射线辐射小麦诱变育种提供参考依据。

秸秆覆盖与施氮对丘陵旱地小麦根系构型改善及H^(+)、NO_(3)^(-)吸收与利用的影响

【目的】研究西南丘陵旱地小麦、玉米轮作系统中秸秆覆盖后小麦根系构型与根尖氮素转运的过程,阐明秸秆覆盖与施氮促进小麦氮素高效吸收利用的生理基础。【方法】试验于2020—2022年在四川仁寿现代农业试验站进行,采用原位土柱试验与大田定位试验相结合,试验设计为二因素裂区试验,秸秆覆盖(SM:秸秆覆盖;NSM:秸秆不覆盖)为主区,副区为施氮量(N0:0;N1:120 kg·hm^(-2))。针对西南丘陵旱地土壤干旱抑制根系伸长、导致小麦生物量和养分利用效率低的现状,分析秸秆覆盖和氮素对土壤理化性状、小麦根系构型、根尖氮吸收、植株生物量和地上部氮素积累与利用的影响。【结果】2020—2021年度和2021—2022年度秸秆覆盖处理较不覆盖处理土壤硝态氮含量分别增加43.1%和30.8%,铵态氮增加21.8%和18.8%;秸秆覆盖提高了小麦拔节期、孕穗期和开花期0—10 cm土层的根长、根表面积和根体积,且施氮也显著增加0—10 cm土层根长、根表面积和根体积。同时秸秆覆盖与施氮均可显著提高小麦根尖H^(+)、NO_(3)^(-)的吸收速率和净吸收速率,降低0—20 cm土层根尖的H^(+)外排速率;秸秆覆盖与施氮显著提高根系硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性,且地上部氮素积累量和生物量两年度分别平均提高25.8%和35.8%。H^(+)吸收速率、NO_(3)^(-)吸收速率、硝酸还原酶活性、谷氨酰胺合成酶活性、氮素积累量与0—10 cm土层根长、根表面积和根体积呈显著正相关(P<0.05)。【结论】在西南丘陵旱地小麦、玉米轮作系统中,玉米秸秆覆盖与施氮能够增加小麦季土壤无机氮含量,表层根系分布和根尖H^(+)、NO_(3)^(-)吸收速率,促进氮素吸收与根尖氮素转运进而促进地上部氮素同化与积累;秸秆覆盖配合120 kg N·hm^(-2)是适用于四川丘陵旱地小麦高产、氮素高效利用的绿色生产模式。

秸秆覆盖与施磷显著提高丘陵旱地小麦花后根尖质子动力势

【目的】西南丘陵旱地气候冬干春旱,土壤速效磷缺乏,施磷可有效提高小麦的抗旱能力和产量。我们研究了秸秆覆盖与施磷量对旱地小麦花后根尖质子吸收能力(PMF)的影响,为小麦高产稳产提供理论和技术依据。【方法】试验于2020—2022年在四川仁寿进行,采用二因素裂区设计,以秸秆覆盖和不覆盖为主区;3个磷(P2O5)水平0(P0)、75(P75)和120(P120)kg/hm2为裂区,分析了小麦花后20天根尖质子动力势(质子吸收速率、净吸收速率),测定了小麦干物质积累量、产量及其构成因素。【结果】花后20天,P75和P120处理的质子净吸收速率秸秆覆盖下较P0分别提高了37.7%和32.4%,秸秆不覆盖下分别提高了20.3%和36.5%。与不覆盖相比,秸秆覆盖下小麦根尖质子净吸收速率平均提升了29.4%,氮、磷和钾积累量分别提高了23.2%、32.7%和31.9%,开花期和成熟期营养器官干物质积累量分别提高了30.9%和38.5%。秸秆覆盖显著提高了有效穗、穗粒数和产量,且增加幅度表现为P120>P75>P0。无论是否进行秸秆覆盖,P75、P120处理较P0显著提高了小麦氮、磷和钾吸收效率,P75与P0的氮、钾素籽粒生产效率无显著差异,而P120处理显著降低了氮、钾素籽粒生产效率。秸秆覆盖和磷肥配合的6个处理中,秸秆覆盖+P75处理所获得的小麦产量和磷素利用效率显著高于无秸秆覆盖+P120处理。【结论】秸秆覆盖与施用磷肥均可显著提高小麦花后根尖质子动力势,促进养分吸收和地上部干物质的积累,增加有效穗和穗粒数,进而实现增产。施磷75 kg/hm2可提高小麦的氮、钾吸收率,不影响氮、钾素籽粒生产效率,而施磷120 kg/hm2显著降低了氮、钾素籽粒生产效率,因此,采用秸秆覆盖配施75 kg/hm2的磷肥(P2O5)可实现小麦高产高效和绿色生产。

铝胁迫对不同耐铝性小麦基因型根尖抗氧化酶活性的影响

以2个小麦基因型鉴-864(耐性)和扬麦5号(敏感)为材料,在水培条件下研究铝胁迫下根系伸长,根尖铝含量,根尖超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性,丙二醛(MDA)和根尖过氧化氢含量随着时间的变化.结果表明:在30μmol?L-1AlCl3胁迫下,随着铝处理时间的增加,小麦根系伸长受到显著抑制,且扬麦5号受抑制程度更为明显.根尖铝含量随着铝处理时间的增加而上升,且扬麦5号显著高于鉴-864.在铝胁迫下,2个小麦基因型根尖SOD、CAT和APX活性随着处理时间的延长而增加.在铝处理3h时,2个小麦基因型根尖酶活性无显著差异;铝处理6h后,扬麦5号根尖SOD活性显著高于鉴-864,而鉴-864根尖CAT和APX活性显著高于扬麦5号.2个小麦基因型根尖MDA含量随着铝处理时间的增加而升高,在铝处理3h时,2个小麦基因型无显著差异;铝处理6h后,扬麦5号显著高于鉴-864.H2O2含量随着铝处理时间的延长而上升,以敏感基因型积累较多.可见,与小麦耐性基因型相比,在铝胁迫下小麦敏感基因型根尖SOD活性较高而CAT、APX活性较低,从而引起H2O2过量积累而导致氧化胁迫,使细胞的脂质过氧化程度加剧,最终严重抑制根系伸长.

镉对小麦根尖细胞的遗传损伤效应

为了研究重金属镉对小麦是否产生细胞毒性和遗传毒性效应,采用不同浓度镉对小麦根尖处理24、48、72h,统计有丝分裂指数、微核率及染色体畸变率。结果表明,1μmol·L-1镉可提高小麦根尖细胞有丝分裂指数,但随镉处理浓度的提高和处理时间的延长,有丝分裂指数逐步下降;4个时期相比,镉对有丝分裂前期和中期的影响较小。微核率随着镉处理浓度的提高而增加,但浓度过高时,微核率随着镉处理时间的延长反而有所降低。此外,染色体畸变率也逐步上升,且随镉浓度的增加和处理时间的延长,其作用效果急剧加大,呈现明显的剂量-效应、时间-效应关系。说明镉可引起小麦根尖细胞有丝分裂抑制和染色体损伤,具有明显的遗传毒性。

铝对小麦根尖细胞壁过氧化物酶活性和过氧化氢含量的影响

以2个小麦基因型鉴-864(耐性)和扬麦5号(敏感)为材料,采用溶液培养方法研究了铝胁迫下小麦根系伸长、根尖铝含量、根尖细胞壁过氧化物酶活性和H2O2含量的变化。结果表明,随着铝浓度的提高,小麦根系伸长受铝抑制程度加剧,根尖铝含量也明显升高;但敏感基因型根尖铝含量较高,根系伸长受抑程度更为明显。在铝胁迫下,2个小麦基因型根尖可溶态愈创木酚过氧化物酶(GPX)和松柏醇过氧化物酶(CAPX)活性没有显著变化,细胞壁离子键结合态GPX和CAPX的活性则随着铝浓度的提高而显著升高,H2O2含量也呈现类似的趋势;而敏感基因型过氧化物酶活性升高和H2O2积累更为明显。因此,铝胁迫下,小麦敏感基因型根尖细胞壁离子键结合态GPX和CAPX活性升高而引起H2O2积累,促进根系木质化和细胞壁氧化交联,导致根细胞壁刚性提高而伸展能力降低,是其根系伸长受到严重抑制的原因。

六价铬(K_2CrO_4)对小麦根尖细胞毒害效应的分析

用不同浓度的铬酸钾(1.00,5.00,10.0,25.0,75.0,200,500μmol.L-1)对小麦根尖进行染毒处理24 h,显微镜观察小麦根尖有丝分裂细胞,统计微核率、有丝分裂指数、染色体畸变率。结果表明,在相同时间内,随着六价铬(CrO42-)浓度的增大,微核率逐渐升高;细胞有丝分裂指数逐渐降低;染色体畸变率逐渐升高;呈现出明显的剂量效应。说明六价铬(CrO42-)可引起小麦根尖细胞有丝分裂的抑制和染色体的损伤,对小麦幼根具有明显的毒害效应。

同步辐射软X射线引起小麦根尖细胞凋亡的研究

采用不同剂量的软X射线辐照小麦种子,利用DAPI荧光染色和TUNEL原位标记对种子萌发后的根尖细胞进行细胞凋亡的检测。结果表明,在剂量为0—288J/cm2范围内的软X射线辐照能引起小麦根尖细胞的凋亡现象(如细胞形态学变化及细胞核内DNA的断裂等)发生,细胞凋亡率与同步辐射软X射线辐照剂量呈正相关性。

人工老化对春小麦种子萌发及根尖超微结构的影响

选取‘新春6号’小麦种子为材料,进行不同时间的高温高湿人工加速老化处理,考察发芽率、幼苗根长、幼苗鲜重、幼苗干重等指标,并用扫描电镜和透射电镜观察其种子根尖表皮形态及细胞结构变化,明确不同老化处理对春小麦种子萌发及根尖细胞超微结构的影响。结果表明,随着种子劣变程度加深(老化处理时间的延长),春小麦种子发芽率、发芽势、发芽指数、幼苗根长、鲜重、干重等相关活力指标急剧下降,而平均发芽时间持续增加,且以老化处理4d为种子活力下降的转折点。种子萌发72h后,胚根尖表皮结构的扫描电镜观察发现,随着老化程度加深,胚根尖表皮皱缩逐渐加深、紧凑,最终致使表皮破裂,内部细胞裸露;透射电镜观察则显示,老化处理越久,根尖细胞中细胞器溶解程度越明显,最终导致整个细胞形成空腔。可见,根尖表皮形态、内部细胞结构上的改变可能是引起种子逐步丧失活力的原因。

三叶鬼针草对小麦根尖细胞的致畸作用

为了确定入侵植物三叶鬼针草对小麦根尖的细胞遗传毒性,选择不同浓度的三叶鬼针草根、茎、叶浸提液处理小麦根尖,采用常规染色体压片技术,观察小麦根尖细胞有丝分裂的变化。结果表明,不同浓度的三叶鬼针草根、茎、叶浸提液处理小麦,可以显著降低根尖细胞的有丝分裂指数,显著提高微核率和染色体畸变率,且影响程度均随浓度的升高逐渐增大。而相同浓度三叶鬼针草根、茎、叶浸提液处理小麦根尖,影响程度由大到小的顺序为叶,茎,根。综合三叶鬼针草浸提液对小麦根尖细胞有丝分裂3个指标的影响,三叶鬼针草对小麦根尖细胞有明显的遗传毒性。

镉胁迫对冬小麦根端细胞超微结构的影响

用透射电镜观察镉处理对冬小麦幼苗根端细胞超微结构的影响，结果表明，ＣｄＣｌ２２．５Ｈ２Ｏ浓度较低时（１０×１０＾－６），可见被观察的细胞表现为核膜凹陷，胞核变形，染色质稍显凝聚；同样浓度下线粒体的超微结构未见明显变化。ＣｄＣｌ２ ２．５Ｈ２Ｏ浓度较高时（８０×１０＾－６），则见细胞核膜破裂。崩解，染色质显著凝聚；线粒体内膜解体，嵴模糊或消失，表现为不可逆转性变化。

小麦和无融合生殖小麦草杂交后代(BC_2F_2)的生物学特性及根尖染色体数目变化研究

对小麦 (Triticumaestivum)和无融合生殖小麦草 (Elymusrectisetus)的杂种后代 (BC2 F2 )生物学特性和根尖染色体数目变化情况进行了的研究。结果表明 ,BC2 F2 的生物学特性处于小麦和小麦草之间 ,但更趋向于小麦 ,这是由于杂交后代经 2次回交所致。根尖染色体检查发现 ,BC2 F2 的体细胞染色体数目存在 1个很大的变异范围 ,从 2 9条到 6 9条不等 ,但大部分细胞内的染色体数目是 42条。杂种后代的体细胞染色体数目的变化一方面与远缘杂交有关 。

利用小麦茎尖分生组织进行染色体制片的探讨

以不同倍性染色体小麦种质为材料,探讨通过生长点分生组织进行染色体制片,获得理想染色体图形的方法。结果表明,自然条件下,上午9:00-10:00,切取幼苗基部分蘖节约2cm,剥离茎外部组织,立即放入有冰水混合物的试管中,试管在0～1℃冰水中处理24～30h,之后将茎尖组织转入装有卡诺氏固定液(95%酒精∶冰醋酸=3∶1)的试管,固定3d后转入70%酒精中。与根尖制片相比较,取上述预处理后的茎尖分生组织进行染色体制片,能获得分散良好、形态特征清晰的染色体图像,但总体来看,根尖制片获得更为清晰染色体背景的几率更高。茎尖制片可以作为常规根尖染色体制片方法的有益补充。

小麦根尖细胞核整体银染的电镜观察

本文以小麦为材料，对其根端分生组织细胞核进行了整体硝酸银染色，在电镜下观察发现，间期核中核仁的染色很深，几个基本结构完整，除此之外，间期集缩染色质和中期染色体上也分布有大量细小的、染色浅的银染颗粒。我们的结果表明，硝酸银除了对核仁有较高的亲和性外，还能与间期集缩染色质和中期染色体中的某些蛋白质相结合。

两种小麦根尖染色体制备方法比较与优化

为了获得小麦根尖细胞染色体的优良制片,清晰观测到小麦染色体,以Taichung 29、中国春、中4的根尖为材料,通过时间、染色、解离和制片4个方面对常规方法和酶解法进行比较,并且在这4个方面的一些细节方面进行了优化,使得在显微镜下能清晰地数出小麦染色体的数目。常规方法整体操作时间较长达到7d,解离程度控制较精细,需要严格把控解离时间,并且对染色的时间长短要求比较严格,更需要在压片过程中严格控制力度单张玻片进行压制;而酶解法无须染色而且时间较短大约4~5d,酶解过程较易控制并且只需要对根尖捣碎不需要进行压片,控制相对容易很多,一次可进行大量制片。对比2种制片方法可以发现酶解法比较适合进行大量染色体制片。

盐胁迫诱导小麦根尖细胞的氧化伤害及死亡

采用200 mmol·L^(-1) NaCl溶液对小麦(Triticum aestivum L.)幼苗进行胁迫处理,然后对胁迫0、12、24、48和72 h的小麦根尖的H_2O_2含量、O_2^-产生速率、膜脂过氧化程度、质膜完整性和根尖DNA降解等进行分析研究。结果表明:在胁迫诱导的小麦根尖中,H_2O_2含量、O_2^-产生速率、硫代巴比妥酸反应物(TBARS)含量和细胞死亡数都随着胁迫时间的延长而逐渐增加。对胁迫诱导的根尖进行组织染色发现,膜脂过氧化和质膜完整性破坏的程度和分布范围都随着胁迫时间的延长而逐渐加重和扩大。用琼脂糖凝胶电泳研究根尖DNA的降解情况,在电泳图上观察到DNA梯状和弥散型拖尾带,表明在200 mmol·L^(-1) NaCl胁迫下,小麦根尖细胞可能同时发生细胞凋亡和细胞坏死。

不同因素对小麦根尖染色体制片的影响

以小麦根尖为材料,探讨了低温、秋水仙素、8-羟基喹啉和对二氯苯4种预处理对小麦根尖细胞有丝分裂积累中期分裂相的效果。结果表明,这4种预处理方法积累有丝分裂中期分裂相效果的明显程度由大到小依次为秋水仙素、低温、对二氯苯和8-羟基喹啉,前2种方法效果明显且差异不大,后2种方法效果略差。在此基础上,对低温预处理后的根尖在制片过程中的一些因素进行了摸索,发现影响制片效果的主要因素是低温预处理时间和HCl解离时间。最终得到以小麦根尖为取样对象的体细胞染色体制片的最适方法。为小麦族物种的染色体加倍、异染色体系的鉴定、细胞遗传学研究等领域提供方法依据。

X射线对根尖细胞分裂和分化的作用

用30—70GyX射线照射小麦幼苗(浸种后5天)后发现根毛区到根尖的距离缩短,根毛变密,根毛长度为对照的2—3倍。照射后2—3天就可看到该现象。根毛着生处到根尖的距离随剂量增加而减少,甚至根尖全为根毛所复盖,另外还看到有分叉的根毛。根尖纵切片表明根尖分生区随剂量增加而缩小,分生区后接着就出现输导组织。玉米和黄瓜也有类似现象。这现象说明根细胞的分裂过程对射线很敏感,而分化过程则相当耐辐射,细胞分裂停止后立即转向细胞分化过程。

低氧对小麦根端分生细胞核仁结构和功能的影响

为了探讨低氧对小麦根端分生细胞核仁结构和功能的影响,本实验以普通小麦为材料,用低氧水处理其根尖,按常规细胞制片、银染、电镜观察、间接免疫荧光染色和半定量PCR分析等手段开展研究。观察发现:(1)低氧水处理后小麦核仁结构发生膨胀、突出、进而凝集、内部出现空泡、细微结构消失、核仁通道结构异常、甚至解体等一系列变异现象。(2)间接免疫荧光染色技术观察看到,低氧水处理后小麦核仁内的核磷蛋白B23向核质甚至胞质扩散。(3)半定量PCR分析显示,低氧处理后rRNA基因的表达量较对照明显降低,而且C23的表达信号几乎检测不到,表明核糖体RNA和核仁蛋白C23基因的表达均显著下调,低氧严重抑制它们的转录。研究证明,低氧除了对小麦根端分生细胞核仁结构有破坏作用外,还严重抑制核仁的功能。