土壤紧实胁迫对黄瓜抗坏血酸—谷胱甘肽循环的影响

【目的】探索土壤紧实胁迫对黄瓜产生伤害的机理,为土壤的可持续利用提供参考。【方法】用容重为1.20 g.cm-3的疏松土壤和1.55 g.cm-3的紧实土壤进行盆栽试验,研究土壤紧实胁迫对‘津春4号’黄瓜叶片及根系中抗坏血酸-谷胱甘肽循环(AsA-GSH)的影响。【结果】在土壤紧实胁迫条件下,黄瓜叶片及根系中过氧化氢(H2O2)含量和丙二醛(MDA)含量显著提高,且根系中两种物质的增幅高于叶片,表明根系的伤害程度高于叶片。与此同时,叶片及根系中还原型抗坏血酸(AsA)含量、AsA+DHA量、ASA/DHA显著降低,脱氢抗坏血酸(DHA)含量显著提高;还原型谷胱甘肽(GSH)含量显著下降,氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量、GSSG/GSH比值显著提高,GSSG+GSH变化甚微,表明AsA及GSH被消耗以清除H2O2。叶片及根系中抗坏血酸过氧化物酶(APX)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性显著升高,且APX的活性水平远远高于MDHAR、DHAR及GR,表明APX在清除H2O2的过程中氧化AsA的能力远远高于MDHAR和DHAR再生AsA的能力及GR将GSSG还原成GSH的能力。【结论】在土壤紧实胁迫条件下,黄瓜秧苗(叶片及根系)中的AsA-GSH循环加强,削弱了土壤紧实胁迫造成的伤害。

土壤紧实胁迫对黄瓜碳水化合物代谢的影响

用容重分别为1.25 g/cm3(疏松土壤,即对照)和1.55 g/cm3(紧实土壤)的土壤进行盆栽试验,研究了土壤紧实胁迫对"津春4号"黄瓜(Cucumis sativus L.)不同生育期叶片和根系碳水化合物代谢的影响,以探讨土壤紧实胁迫对黄瓜生长产生影响的机理。结果表明,在土壤紧实胁迫条件下,黄瓜不同生育期叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均显著下降,胞间CO2浓度(Ci)显著升高,光合作用受到抑制;叶片中蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性显著降低,蔗糖合成酶(SS)、酸性转化酶(AI)和中性转化酶(NI)活性显著增强,蔗糖、葡萄糖、果糖和淀粉含量显著增加,蔗糖的合成与输出受到抑制;不同生育期根系SPS、AI和NI活性显著下降,而SS活性显著增强,蔗糖、葡萄糖和果糖含量显著增加,淀粉含量基本不变。这表明,土壤紧实胁迫抑制了黄瓜叶片中同化物的合成和输出,降低了碳水化合物向根系中的输入,阻碍了根系对碳水化合物的利用,使植株矮小,产量下降。

花生栽培措施消减土壤紧实胁迫危害研究现状与展望

土壤紧实胁迫阻碍花生根系向深层土壤下扎及荚果的膨大,影响花生的生长发育,造成花生减产和品质下降。合理的田间栽培措施,能够改善土壤紧实度状况,促进花生根系生长、荚果发育及产量品质形成,有效消减土壤紧实胁迫的危害。本文通过综合分析总结土壤紧实变化对土壤肥力及花生生长发育的影响,阐明造成花生田土壤紧实胁迫的主要因素,并从科学耕作、肥水管理、施用调理(节)剂、改进农机具、地膜与秸秆覆盖、优化种植模式与秸秆还田、选用抗紧实品种等方面系统阐述消减土壤紧实的栽培措施。在此基础上对土壤紧实胁迫变化未来研究进行展望,提出需在花生品种选育、土壤综合改良、农艺农机融合3个方面深入开展研究,这将对花生绿色、高效、优质生产具有重要意义。

土壤紧实胁迫下根系–土壤的相互作用

[目的]土壤紧实胁迫破坏土体理化性质,阻碍作物根系生长,降低作物产量,是限制农业生产力提高的世界性难题。根系形态结构决定了植物对土壤资源的探索能力及其对胁迫环境的适应性。讨论紧实胁迫下植物根系–土壤的相互作用,综述国内外关于根系通过形态和生理改变等根系生物学潜力的发挥提高对紧实胁迫适应性的研究进展。[主要进展]土壤紧实胁迫增加根系穿透阻力,限制根系对土壤水分和养分的获取。植物根系会从形态和解剖结构方面对土壤紧实胁迫做出一系列适应性改变,充分利用土壤中的孔隙拓展生长空间。此外,根系也会对紧实胁迫做出生理响应,通过大量释放分泌物,影响根际土壤微结构,改变根土界面微域环境,降低根系生长的机械阻力。[展望]土壤紧实胁迫作为产量限制因素被长期忽视。通过发挥根系自身的生物学潜力,提高根系在紧实土壤中的适应性,对于最大限度地保证其在紧实胁迫下的正常生长非常关键,作为应对土壤紧实胁迫的有效策略具有重要的现实意义。未来的研究方向与重点包括:揭示紧实胁迫下根系分泌物与微生物的“对话机制”,探明紧实胁迫下根系–土壤–微生物的互作关系和作用机制,为发挥根系生物学潜力,强化关键根系/根际性状,塑造健康土壤结构,提高土壤紧实胁迫下的农业生产力提供科学依据。

花生AhCLE基因家族鉴定及对土壤紧实和氮素复合胁迫响应分析

花生是我国重要的油料作物,其生长过程面临多种土壤环境逆境胁迫。CLE(CLAVATA3/Embryo Surrounding Region)多肽是目前研究最深入的植物多肽(多肽激素),具有类似传统植物激素的调节功能,广泛参与植物生长发育及抗逆过程。目前关于花生CLE(AhCLE)家族基因鉴定及抗逆功能的研究尚未见报导。本研究基于花生基因组注释信息,系统鉴定AhCLE家族成员并对其进行基因亚细胞定位、染色体定位、多序列比对、基因保守基序、基因结构及系统进化等分析;利用转录组信息结合实时荧光定量PCR技术(qRT-PCR)检测AhCLE基因家族各成员在花生不同组织部位及不同的土壤紧实及氮素胁迫条件下的表达情况。研究结果表明:AhCLE基因家族由9个成员组成,均含有12个氨基酸组成的CLE保守结构域序列;亚细胞定位预测结果显示该基因家族成员均位于细胞外,为分泌型蛋白;启动子区顺式作用元件分析发现,该家族成员具有多个逆境胁迫及植物激素响应元件,表明AhCLE家族可能与多种植物激素协同参与调控植物逆境胁迫;聚类分析发现,该家族成员分布于4个不同的分支中,分别与拟南芥的AtCLE家族不同成员聚在一起,表明AhCLE成员间可能具有不同的生物学功能。组织表达分析显示,AhCLE7,AhCLE8主要在茎、叶中表达,AhCLE6主要在根和根瘤中表达,而AhCLE9主要在花中表达,其余成员在上述组织中也呈现不同的组织特异性,体现了不同成员可能在特定的组织中发挥特定的功能。在土壤氮素含量正常条件下,土壤紧实会抑制AhCLE1,AhCLE2和AhCLE3的表达。在正常土壤紧实度条件下,AhCLE1和AhCLE2在低氮条件下抑制表达,而AhCLE9则在低氮条件下被诱导表达。AhCLE1与AhCLE2能够同时响应土壤紧实胁迫及氮素胁迫,推测在花生根系发育和氮素吸收过程中可能发挥重要作用。本研究为进一步发掘抗逆型CLE多肽及其功能研究提供了理论基础。

土壤紧实胁迫对黄瓜根系生长及氮代谢的影响

用容重分别为1.25 g·cm^(-3)(疏松土壤,对照)和1.55 g·cm^(-3)(紧实土壤)的土壤进行盆栽试验,研究了土壤紧实胁迫对‘津春4号'黄瓜不同生育期根系生长、呼吸速率、活力及氮代谢的影响.结果表明:在土壤紧实胁迫条件下,黄瓜不同生育期根系总长度、表面积、分根数和根尖数均显著下降,根系的伸长生长及侧根的发生受到显著抑制,而根系的加粗生长得到激发,平均直径显著增加;根系活力和根系呼吸速率显著下降;根系中的NO_3^-、游离氨基酸和可溶性蛋白含量大幅下降,硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶活性显著降低,NH_4^+含量显著增加.说明在土壤紧实胁迫条件下黄瓜根系对硝态氮的吸收量减少,氨同化作用受到抑制,氮代谢显著受阻.

土壤紧实胁迫对黄瓜根系呼吸代谢的影响

用容重分别为1.20和1.55g·cm-3的土壤进行盆栽试验,研究了土壤紧实胁迫对‘津春4号’黄瓜根系呼吸代谢的影响.结果表明:土壤紧实胁迫条件下,黄瓜根系中丙酮酸脱羧酶、乙醇脱氢酶和乳酸脱氢酶活性显著提高;无氧呼吸主要产物(乙醇、乙醛和乳酸)含量显著升高;参与有氧呼吸的苹果酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶和异柠檬酸脱氢酶活性显著下降,丙酮酸和琥珀酸含量显著提高,苹果酸含量显著下降.说明在土壤紧实胁迫条件下,黄瓜根系的有氧呼吸受到显著抑制,无氧呼吸过程加强.

土壤压实对宿根甘蔗出苗及根系形成的影响

【目的】探明机械操作引起的土壤压实对宿根甘蔗出苗及根系形成的影响,为优化甘蔗机械化栽培方法和评价适宜机械化栽培的甘蔗品种提供理论参考。【方法】试验采用双因素随机区组设计,其中一个因子为碾压(机械碾压处理;对照),另外一个因子为甘蔗品种(ROC22、GT42、GT43、GT30、GT03-2287和GT98-296)。收获后调查农艺性状及根系的功能属性参数。【结果】机械碾压后,10~20 cm土层容重增幅最大,土壤紧实度随土层加深而增加,在40 cm时处理和对照的土层压强趋于一致;GT42、GT43和GT98-296等品种的出苗数和株高均高于其它品种;根系干重、根系长度、根系表面积和根系平均直径均不同程度下降,根系干重变化幅度与其数值大小呈负相关;所有参试品种一级根系比例增加,二级、三级和四级根系的比例均不同程度下降。【结论】机械碾压增加蔗地土壤紧实度,限制了宿根甘蔗的根系生长,进而影响植株的生长。不同品种适应紧实胁迫的能力存在差异,在使用大型收获机械进行甘蔗生产时应选用宿根出苗能力强且根系发达的品种。