寒地多年生麦草新种质的形态学分析与细胞学检测

为丰富北方寒地牧草品种,选育适合北方寒冷地区种植的优势牧草,以八倍体小偃麦(Trititrigia)与中间偃麦草(Thinopyrum intermedium)杂交后代选育的10份寒地多年生麦草新种质为材料,借助我国东北哈尔滨地区的气候特点,对其进行形态学分析和细胞学鉴定。结果表明:10份材料田间自然生长年限超过3a,均具有抗寒性和多年生特性,可在哈尔滨地区-30℃环境下安全过冬;根系发达,除2个株系8LF2 1-1-4和11LF3 1-1-4外,其他株系具有地下茎。植株生长繁茂,有5个株系总分孽数超过40,2个株系穗长超过24cm。株系11LF3 1-1-4和11LF4 1-18-1结实率平均值在80%以上,远高于亲本中间偃麦草;10份材料种子发芽率在60%~90%;株系5Q10L1-18-1茎秆干重可达1.7kg·m^(-2)。10个株系根尖体细胞染色体为42条,遗传稳定,植株均表现抗旱、抗寒,抗病等特性。本研究可为北方寒地的牧草选育提供理论和材料基础。

丛枝菌根真菌和褪黑素对多年生黑麦草抗旱性的影响

以多年生黑麦草(Lolium perenne)卡特为供试对象,采用盆栽方式,研究叶面喷施褪黑素并接种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)对干旱胁迫下黑麦草光合及AsA-GSH循环的影响。结果表明,与正常水分处理相比,干旱胁迫下多年生黑麦草生物量减少,光合作用不断降低,AsA-GSH循环中相关酶活性、抗氧化物质和渗透调节相关物质含量呈下降趋势,而膜脂过氧化水平则不断升高。褪黑素处理能够促进AMF侵染发育,增加泡囊数和侵入点位数,菌根侵染率达50.1%~66.5%。接种AMF和/或褪黑素处理能够提高干旱胁迫下多年生黑麦草地上部和地下部生物量,提高光合作用,增加多年生黑麦草AsA-GSH循环中相关酶(APX、DHAR、MDHAR和GR)活性和抗氧化物质(AsA和GSH)含量,接种AMF和/或褪黑素处理提高了干旱胁迫下多年生黑麦草叶片P_(n)、T_(r)、G_(s)和WUE,分别提高23.7%~58.4%、97.8%~346.8%、26.4%~80.6%、26.5%~96.5%,渗透调节物质可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量分别提高16.4%~39.5%、12.3%~44.1%、13.4%~43.8%,丙二醛含量下降12.8%~26.7%。综上所述,接种AMF和/或褪黑素处理能减少细胞氧化胁迫损伤,降低MDA含量并提高渗透调节物质含量,增强植物光合作用能力,显著增加植株生物量,维持AsA-GSH循环过程中的相关酶活性以及抗氧化物质含量,来提高黑麦草的抗旱性。

4个多年生黑麦草品种的萌发期抗旱性比较

该研究分别以0%、5%、10%、15%和20%的PEG-6000模拟干旱胁迫,研究不同干旱处理对4个多年生黑麦草品种种子发芽势、发芽率、发芽指数、抗旱指数、胚芽长、胚根长及鲜重等指标的影响。结果表明:4个多年生黑麦草品种在不同干旱条件下萌发期各指标均产生一定的变化,且存在较大的品种差异,随着胁迫强度的增加,各指标下降幅度逐渐增大。通过隶属函数法综合评价,各品种的抗旱性强弱依次为:泰绿>丽川>绿拓>闪电。

不同氮素水平下紫花苜蓿与多年生黑麦草混播对其产量和营养品质的影响

【目的】研究不同氮素水平下紫花苜蓿与多年生黑麦草混播对其产量和营养品质的影响,筛选出最佳氮素水平下的混播比例。【方法】以紫花苜蓿(WL525HQ)和多年生黑麦草(托亚)为材料,采用两因素裂区设计,以施氮量为主区,N_(0):不施氮;N_(1):总施氮量20%为基肥、分枝期追肥20%、现蕾期追肥60%;N_(2):总施氮量20%为基肥、分枝期追肥30%、现蕾期追肥50%;混播比例为副区单播紫花苜蓿(M)、多年生黑麦草(L),播种量分别为22.5、60.0 kg/hm^(2);紫花苜蓿+多年生黑麦草7∶3(M_(7)+L_(3))、紫花苜蓿+多年生黑麦草6∶4(M_(6)+L_(4))、紫花苜蓿+多年生黑麦草5∶5(M_(5)+L_(5))、紫花苜蓿+多年生黑麦草4∶6(M_(4)+L_(6))、紫花苜蓿+多年生黑麦草3∶7(M_(3)+L_(7));共计21个处理,每个小区播种量按照单播处理的百分比分别播种,3个重复。比较分析各处理的产量和营养品质。【结果】在氮素水平N_(0)、N_(1)、N_(2)处理下,不同茬次紫花苜蓿与多年生黑麦草混播干草产量均显著高于单播(P<0.05),M_(5)+L_(5)处理干草产量达到1.06 t/hm^(2)。在氮素水平N_(0)、N_(1)、N_(2)处理下,粗蛋白CP、干物质DM、饲料相对值RFV、总可滴化养分TDN和单位面积CP产量含量均显著高于单播(P<0.05),中性洗涤纤维NDF、酸性洗涤纤维ADF均显著低于单播(P<0.05);N_(1)氮素水平下,除M_(7)+L_(3)处理CP含量显著最高(P<0.05),且随多年生黑麦草的比例增加呈先增高后降低的趋势,M_(5)+L_(5)处理CP含量最高,M_(6)+L_(4)处理DM含量显著最高(P<0.05),M_(5)+L_(5)处理RFV、TDN最高(P<0.05)。而M_(5)+L_(5)处理NDF、ADF含量显著最低(P<0.05),且随多年生黑麦草的比例增加呈先降低后增高的趋势。【结论】不同氮素水平紫花苜蓿与多年生黑麦草混播产量、CP、DM、RFV、TDN、单位面积粗蛋白CP含量均高于单播,NDF、ADF含量低于单播,并在紫花苜蓿与多年生黑麦草混播比例5∶5最优,年干草产量达到1.06 t/hm^(2),粗蛋白含量为26.05%,NDF、ADF分别为26.03%、26.03%;氮素处理的牧草产量和营养品质要高于对照组,且混播中多年生黑麦草的氮素利用率随着其比例的增高而增高,其中以总施氮量(100 kg/hm^(2))的20%为基肥、分枝期追肥20%,现蕾期追肥60%最优。

两株内生真菌对多年生黑麦草及早熟禾抗旱性的影响

以内生真菌JG2和JJ12,多年生黑麦草(Lolium perenne)和草地早熟禾(Poa pratensis)为试材,采用生物学鉴定及形态学观察2种方法对内生真菌JG2和JJ12进行鉴定;以总体抗氧化能力(T-AOC)测定法和自由基清除能力(DPPH)测定法综合测定菌株JG2和JJ12的抗氧化能力;通过温室盆栽试验,测定菌液浇灌处理后,重度干旱胁迫条件下多年生黑麦草和草地早熟禾的生理生化指标;研究了重度干旱胁迫条件下内生真菌JG2和JJ12对多年生黑麦草和草地早熟禾生理生化指标的影响,以期为多年生黑麦草及草地早熟禾的抗旱菌剂开发利用提供参考依据。结果表明:经鉴定,菌株JG2为Talaromyces erythromellis,菌株JJ12为蚤褐炭团菌(Hypoxylon pulicicidum);JG2和JJ12均有良好的抗氧化活性;在21 d重度干旱胁迫下,2株内生真菌发酵物处理均能提升多年生黑麦草及草地早熟禾的干旱耐受力,显著提升植株的叶绿素、可溶性蛋白质、脯氨酸(Pro)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)活性等(P<0.05),且菌株JG2对多年生黑麦草及草地早熟禾的干旱耐受力的提升强于菌株JJ12。说明菌株JG2与JJ12均有作为抗旱菌剂开发利用的良好潜力,且菌株JG2的开发利用潜力优于菌株JJ12。

多年生黑麦草水浸提液对结缕草化感作用研究

为探究冷暖季草坪草的相互影响,本研究以多年生黑麦草的水浸提液为供体材料,‘兰引三号’结缕草为受体材料,通过观测多年生黑麦草水浸提液浓度对‘兰引三号’结缕草形态指标、生理指标和叶片解剖结构的影响,从化感作用角度探究‘兰引三号’结缕草返青困难的原因。结果表明:多年生黑麦草水浸提液降低了‘兰引三号’结缕草的鲜重、分蘖数、根长和叶长等,提高了叶片长宽比;叶片的上下表皮角质层厚度、上下表皮细胞厚度、维管束直径、主侧脉直径和泡状细胞宽度降低;结缕草叶绿素含量降低,过氧化物酶活性、丙二醛含量及相对电导率显著提高。其中0.6和0.8 g/mL浓度处理的效果最显著,与对照相比,鲜重减少57.59%、根总长度减少75.51%、叶片长宽比增加53.62%、丙二醛含量增加80.50%、相对电导率最大增加77.93%、上表皮角质层厚度减少55.4%。综上,多年生黑麦草水浸提液对‘兰引三号’结缕草的生长有抑制作用,从而造成‘兰引三号’结缕草生长缓慢、春季返青困难甚至死亡。

多年生黑麦草的防御机制对模拟酸雨和镉复合胁迫的响应

为深入探讨酸雨和重金属镉复合污染土壤的植物修复原理,通过对不同酸雨和镉复合胁迫处理下多年生黑麦草种子萌发和幼苗生理生化分析,探究模拟酸雨和镉胁迫对多年生黑麦草种子发芽率、发芽势、幼苗生物量、叶绿素含量、丙二醛含量和相对电导率的影响。结果表明,低浓度的酸雨和镉复合胁迫(p H值6.0+Cd 0.5 mg·L^(-1))促进了多年生黑麦草种子的萌发和幼苗叶片叶绿素的合成;而高浓度的酸雨和镉复合胁迫(p H值3.0+Cd 40 mg·L^(-1))显著抑制了多年生黑麦草种子的萌发和植株的生长,明显降低了多年生黑麦草幼苗生物量和叶绿素含量,表现出一定的“低促高抑”现象。多年生黑麦草幼苗叶片的过氧化物酶活性随复合胁迫的加剧而明显降低,而丙二醛含量和相对电导率却随复合胁迫的加剧而显著增加。试验结果可为酸雨和重金属污染土壤的植物修复提供一定的参考依据。

多年生黑麦草VQ家族基因的鉴定及分析

VQ(Valine-glutamine)是植物特有的一类蛋白,在植物生长发育及抵御生物与非生物胁迫中发挥着重要作用,但在多年生黑麦草(Lolium perenne L.)中鲜有VQ基因的相关研究报道。本研究利用生物信息学方法在多年生黑麦草基因组中鉴定了52个LpVQ基因,其不均匀地分布于7条染色体上。亚细胞定位结果显示,LpVQ蛋白主要定位于细胞核,仅LpVQ45定位于细胞膜。系统进化分析表明,LpVQ基因被分为7个亚家族,与拟南芥(Arabidopsis thaliana(L.)Heynh.)只存在4对直系同源基因。基因结构分析结果表明,46个LpVQ基因无内含子。荧光定量PCR分析结果显示,从各亚家族中随机选取的21个LpVQ基因不同程度地响应黑暗、高温及盐胁迫,且在胁迫早期快速响应。

多年生黑麦草LpPIL15-like基因转录模式及耐逆功能分析

光敏色素互作因子(Phytochrome-interacting factors,PIFs)属于bHLH家族成员,在植物光信号传导、光形态建成和抗逆性等方面发挥重要作用。本研究基于已发表的多年生黑麦草转录组数据,克隆了逆境响应差异表达PIF基因LpPIL15-like,并初步分析其基因特征、转录模式及耐逆功能。LpPIL15-like基因具有5个外显子,编码区全长为1671 bp,编码556个氨基酸,与硬直黑麦草LrPIL15-like基因亲缘关系最近。LpPIL15-like蛋白具有典型的bHLH结构域及APB和APA功能域,定位于细胞核。LpPIL15-like启动子中含有ABRE、CGTCA-motif和G-box等激素、逆境和光响应顺式作用元件。定量分析表明,LpPIL15-like在伸展叶中表达量最高,在茎、根和叶鞘中表达量较低。此外,LpPIL15-like基因的表达受昼夜节律调控,在光照条件下的表达量显著高于黑暗条件。PEG、NaCl、CdCl2、高温胁迫以及6-BA、ABA等激素处理0.5、2、6、12、24 h显著增强了叶片中LpPIL15-like基因表达,而逆境胁迫和激素处理0.5、2、6、12 h均显著抑制了LpPIL15-like基因在根中的表达。异源过量表达LpPIL15-like基因显著提高了酵母的耐盐、高温和干旱的能力。综上,LpPIL15-like的转录受昼夜节律、非生物逆境和植物激素调控,可作为黑麦草耐逆遗传改良的候选基因。

外源细胞分裂素对水淹胁迫后多年生黑麦草恢复生长期生理特性的影响

为了解外源细胞分裂素对水淹胁迫后多年生黑麦草(Lolium perenne L.)恢复生长期生理特性的影响,试验以两种多年生黑麦草麦迪和绅士为供试材料,对水淹胁迫后叶面喷施不同次数的不同细胞分裂素[激动素(KT)、玉米素(ZT)和6-苄氨基腺嘌呤(6-BA)],分为10个处理:KT-1、KT-2、KT-3处理分别喷施1,2,3次20μmol/L KT;ZT-1、ZT-2、ZT-3处理分别喷施1,2,3次20μmol/L ZT;6-BA-1、6-BA-2、6-BA-3处理分别喷施1,2,3次20μmol/L 6-BA,同时设只喷水的对照(CK-W),每个处理重复4次。于胁迫前进行第1次取样,水淹胁迫7 d后进行第2次取样,于水淹胁迫后恢复第14天时进行第3次取样,测定株高、相对电导率、叶绿素和丙二醛(MDA)含量及抗氧化酶活性,并对植株株高、叶绿素含量、相对电导率和MDA含量进行灰色关联度分析。结果表明:相较于水淹胁迫前,水淹胁迫后麦迪和绅士的株高分别下降了2.12 cm和0.94 cm,叶绿素含量较胁迫前分别减少了66.2%和61.9%,相对电导率较胁迫前显著升高(P<0.05)。与CK-W相比,喷施外源细胞分裂素后可明显提高水淹胁迫后多年生黑麦草植株恢复的生长高度、叶绿素含量和抗氧化酶活性,且降低相对电导率及MDA含量。多年生黑麦草麦迪和绅士水淹胁迫后喷施2次6-BA的植株高度分别可达到10.40 cm和13.56 cm,相对电导率为30.41%和32.85%,叶绿素含为2.50 mg/g和2.74 mg/g。麦迪和绅士的6-BA-2处理加权关联度系数分别为0.873 4和0.800 6,在10个处理中均最大,表现最优。说明外源喷施细胞分裂素可以在一定程度上缓解水淹胁迫对多年生黑麦草带来的危害,水淹胁迫后喷施2次6-BA对多年生黑麦草恢复生长综合效果最好。

大狼毒不同部位浸提液对多年生黑麦草幼苗生长的化感效应及生理机制

为探讨有毒植物大狼毒(Euphorbia jolkinii)对优良牧草种子萌发及幼苗生长的化感效应,并从生理学层面揭示其作用机制,本试验以优良牧草多年生黑麦草(Lolium perenne)为受体材料,采用培养皿滤纸法和穴盘培养法,开展大狼毒浸提液对多年生黑麦草种子萌发、幼苗生长、生理及内源激素含量影响的研究,结果表明:大狼毒根、茎叶浸提液对多年生黑麦草种子萌发和幼苗生长均产生明显的化感抑制作用(P<0.05),抑制效果存在部位差异和“浓度效应”,具体表现为根浸提液抑制强度大于茎叶浸提液,高浓度浸提液抑制强度大于低浓度浸提液。在大狼毒根、茎叶浸提液的化感作用下,多年生黑麦草幼苗MDA含量升高,抗氧化酶SOD和CAT活性增强,内源激素ABA含量升高,GA,IAA,ZT,JA,SA含量下降,多年生黑麦草幼苗的生长受到显著抑制(P<0.05)。

棘孢木霉152-42诱导多年生黑麦草抗褐斑病的机理初探

为探究棘孢木霉(Trichoderma asperellum)诱导多年生黑麦草(Lolium perenne L.)抗褐斑病的机理,本研究以多年生黑麦草为材料,通过棘孢木霉和玉蜀黍丝核菌(Rhizoctonia zeae)平板对抗、盆栽多年生黑麦草木霉灌根诱导后接种玉蜀黍丝核菌,检测棘孢木霉菌株152-42对玉蜀黍丝核菌引起的褐斑病的防治效果,分析其防病机理。结果表明:共培养7 d时棘孢木霉152-42对玉蜀黍丝核菌的抑制率达到100%;棘孢木霉152-42显著降低了盆栽多年生黑麦草褐斑病的发病率;相较于未经木霉诱导的染病叶片,木霉诱导处理的染病叶片超氧化物歧化酶活性显著升高,丙二醛含量显著降低,抗病相关基因PR-1和PR-5的表达量显著提高。因此,棘孢木霉152-42不仅能显著抑制玉蜀黍丝核菌生长,而且可以诱导多年生黑麦草通过提高抗病相关酶活性,调控抗病相关基因的表达等提高抗病性,是一种极具开发潜力的草坪病害生防真菌。

丛枝菌根真菌与褪黑素对多年生黑麦草耐热性的影响

高温胁迫是限制冷季型草生长发育的主要因素。为探究单独接种丛枝菌根真菌(AMF)和外源褪黑素以及联合应用对多年生黑麦草生长和耐热性的影响,采用盆栽试验测试分析高温胁迫下丛枝菌根真菌和外源褪黑素处理对多年生黑麦草的生长,内源褪黑素含量及其合成基因的表达,抗氧化能力和渗透调节物质含量的影响。结果表明,高温胁迫明显抑制多年生黑麦草的生长,而外源褪黑素处理提高了AMF在多年生黑麦草根系中的定殖率。接种AMF和/或褪黑素处理均能促进高温胁迫下多年生黑麦草的生长,增加多年生黑麦草根系内源褪黑素含量和上调褪黑素合成基因的表达,降低相对电导率(EL)、丙二醛(MDA)含量和多酚氧化酶(PPO)活性,同时提高根系抗氧化酶(SOD、POD、CAT和APX)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性,以及类黄酮、脯氨酸、总酚、可溶性糖和甜菜碱的含量。其中接种AMF和褪黑素联合应用对提高多年生黑麦草耐热性效果最佳。总的来说,AMF接种和褪黑素处理可上调多年生黑麦草根系褪黑素合成基因表达,提高内源褪黑素含量,增强抗氧化酶活性,降低氧化损伤,同时提高渗透调节能力以增强多年生黑麦草的耐热性。

tRNA-sgRNA/Cas9系统介导多年生黑麦草原生质体的基因编辑

tRNA可以将多个sgRNAs连接起来合并成一个多顺反子基因,再与CRISPR/Cas9表达载体结合形成多顺反子tRNA-sgRNA/Cas9(PTG/Cas9)系统来对多靶点进行基因编辑。该系统已经在水稻中验证其可促进sgRNAs的转录和提高多靶点的编辑效率。因此,为了在多年生黑麦草中实现高效的基因编辑,本研究中,构建了2个带有tRNA的CRISPR中间载体,并提供了一种快速、灵活的PTG/Cas9载体构建方法。为了快速验证PTG/Cas9系统是否可以在多年生黑麦草基因组中发挥功能,用聚乙二醇4000(PEG 4000)介导PTG/Cas9质粒转化多年生黑麦草原生质体,后提取原生质体DNA扩增目的序列检测是否有目标基因被编辑的细胞。试验结果显示,PTG/Cas9系统可用于多年生黑麦草基因编辑,且基因编辑效率约为6.7%。试验结果为多年生黑麦草遗传研究和育种提供了重要的基础。

红蓝光光强对多年生黑麦草生长产量与品质的影响

设施牧草生产是解决牧草产能不足的有效途径,为了探明人工光植物工厂中多年生黑麦草(Lolium perenne)生产的适宜光强,研究了LED红蓝光光强[150、250、350、450、550μmol·(m^(2)·s)^(-1)]对多年生黑麦草产量及叶绿素、可溶性糖和氨基酸含量等品质特性的影响。结果表明,光强对黑麦草的产量影响较大,随着光强增大,产量提升。光强影响了叶绿素b含量和总叶绿素含量。第2次刈割时光强与可溶性糖、氨基酸和半胱氨酸含量以及DPPH自由基清除率呈极显著或显著正相关关系(P <0.05)。两次刈割中450μmol·(m^(2)·s)^(-1)光强下单株分蘖数分别为7.6和9.4,可溶性糖含量分别为13.29和8.85 mg·g^(-1),氨基酸含量为15.65和19.48 mg·g^(-1),DPPH自由基清除率分别为31.47%和24.37%。研究结果表明,LED红蓝光下高效栽培黑麦草是可行的,在红蓝比4:1条件下光强450μmol·(m^(2)·s)^(-1)较为适宜,可获得较高产量和品质。

水杨酸浸种对铝胁迫下多年生黑麦草种子萌发的影响

【目的】探讨水杨酸浸种对不同浓度铝胁迫处理下多年生黑麦草种子萌发的影响。【方法】以多年生黑麦草(Lolium perenne)品种冬牧70(Secale Cerale)种子为试验材料,并将材料分为2组,一组为无水杨酸浸种组,另一组用0.5 mmol/L水杨酸(salicylic acid,SA)浸种。用7个AlCl_(3)浓度(0、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0 mmol/L)处理液对2组黑麦草种子进行处理。【结果】1)无水杨酸浸种组种子发芽势、发芽率并未受到各浓度铝胁迫显著影响。当AlCl_(3)处理浓度达到10.0 mmol/L时,0.5 mmo/L水杨酸浸种组种子发芽势及发芽率显著被抑制。2)2组种子的芽长和根长均随着AlCl_(3)处理浓度的升高而显著降低;3)随着铝胁迫浓度的增加,无水杨酸浸种组多年生黑麦草种子SOD、CAT、POD活性均受到抑制;0.5 mmo/L水杨酸浸种多年生黑麦草种子在铝胁迫下的POD活性增强,但SOD和CAT活性未增强。【结论】水杨酸能够增强铝胁迫下多年生黑麦草抗氧化系统POD活性,但对促进种子萌发不明显。

微生物肥料与化肥减量配施对多年生黑麦草生长的影响

为了解微生物肥料、化肥减量配施对多年生黑麦草生长的影响,以及二者在黑麦草的最佳施用比,文章通过盆栽试验,用不同剂量的微生物肥料配施,检测其对多年生黑麦草农艺性状、营养品质等方面的影响.其结果表明,使用75%化肥配施80千克/公顷的微生物肥料,可使多年生黑麦草株高、交叉数等高于对照组,同时,75%化肥配施120千克/公顷的微生物肥料,其地上生物量、总根表面积、根尖数等也远高于对照组,且差异十分显著.由此可见,微生物配料与化肥减量配施直接影响着多年生黑麦草的生长效果.

‘龙麦35’与寒地多年生麦草杂交后代的分子细胞遗传分析

本研究利用黑龙江省哈尔滨地区冬季寒冷的气候特点以及形态学和分子细胞遗传学研究手段,对‘龙麦35’与6份寒地多年生麦草杂交后代F1进行选育和分析。结果表明,寒地多年生麦草同中间偃麦草染色体组构成一致,具有出色的抗寒性;寒地多年生麦草1-1-4和7-31花期同‘龙麦35’同步,杂交结实率明显高于其他组合。杂种F1为两亲中间型,植株成活率低,减数分裂时期寒地多年生麦草的染色体可同‘龙麦35’染色体发生配对,但染色体组配对不完全,单价体数量多于二价体,导致植株不育。F_(1)植株虽不具有抗寒性,但具有割后再生性。8个F_(1)株系,仅株系F_(1)18731结实,GISH检测结果表明,F_(2)18731染色体组带有27条‘龙麦35’染色体,14条麦草染色体和1条小麦-麦草易位染色体,染色体数为42条。本研究可为寒地多年生麦草染色体组的研究和利用提供理论基础。

多年生黑麦草对Pb、Cd胁迫的响应及富集能力研究

研究了铅(Pb)、镉(Cd)及Pb-Cd复合胁迫对多年生黑麦草生长发育的影响,了解多年生黑麦草修复Pb、Cd污染土壤的潜能,为农田土壤的污染修复工作提供技术支撑和应用借鉴。以人工盆栽的方法,Pb设0,300,500,1000,1500mg/kg 5个处理,Cd设0,0.3,3,10,50,100mg/kg 6个处理,Pb-Cd复合胁迫设Pb_0Cd_0,Pb_(300)Cd_0.3,Pb_(500)Cd_(0.3),Pb_(1000)Cd_(0.3),Pb_(1500)Cd_(0.3),Pb_(300)Cd_(10),Pb_(500)Cd_(10),Pb_(1000)Cd_(10),Pb_(1500)Cd_(109)个处理。测定Pb、Cd单一及复合胁迫下,多年生黑麦草种子发芽势、发芽率、发芽指数、简化活力指数,叶片叶绿素含量,净光合效率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、光合有效辐射(PAR)、光能利用率(LUE),根、茎、叶各器官Pb、Cd含量,并计算各处理富集系数。结果表明,低浓度Pb离子(300,500 mg/kg)对多年生黑麦草种子发芽影响不显著,高浓度Pb离子(1000,1500mg/kg)抑制种子发芽,低浓度Cd离子对种子发芽势及发芽率具有促进作用,Cd离子浓度超过10mg/kg,则表现显著抑制种子发芽;Pb、Cd单一胁迫下,随Pb离子浓度的增加,叶片叶绿素含量呈递增趋势,随Cd离子浓度增加,叶绿素含量呈递减趋势。Pb离子浓度在0~1500mg/kg范围,Cd离子浓度在0~100mg/kg范围,Pb、Cd离子单一胁迫下,净光合效率均表现先降低,后升高的变化趋势,Pb浓度为1000 mg/kg时Pn达到最大值,为21.59μmol CO_2/(m^2·s);Cd浓度为10mg/kg时,Pn达到最大值,为22.67μmol CO_2/(m^2·s);Pb、Cd单一胁迫处理,随Pb、Cd浓度的增加,多年生黑麦草富集系数表现降低趋势。Pb-Cd复合胁迫对种子发芽抑制作用大于Pb、Cd单一元素胁迫;Pb、Cd及Pb-Cd复合胁迫,多年生黑麦草根、茎、叶吸收Pb、Cd离子顺序均为根>叶>茎;多年生黑麦草对Cd离子吸收富集效应较Pb离子更为显著,对轻度Pb、Cd污染土壤修复效果更为明显。

镉胁迫下多年生黑麦草的光合生理响应

以多年生黑麦草为植物材料,对其进行0(CK),5,10,20mg/L的Cd2+处理6d,结果表明,Cd2+处理显著降低了地上部、地下部的生物量;随着处理浓度的升高,Cd在地上部、地下部的含量显著升高,地上部Cd的分布比例显著升高,地下部Cd的分布比例显著降低,多年生黑麦草对Cd具有超量吸收和转运的能力。在处理的0,0.25,1,3,6d,测定5mg/L Cd2+处理的多年生黑麦草叶片的气体交换参数、光合色素含量和叶绿素荧光参数,结果表明,Cd2+处理未导致光合色素含量的变化,气体交换参数和叶绿素荧光参数均受到显著的影响。处理1d内,净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和胞间二氧化碳浓度(Ci)具有相同的变化趋势,Pn的下降是由气孔因素导致的。Pn在处理3和6d分别较未处理显著下降了24.4%和23.4%,非气孔因素对Pn的降低起到了主要作用。蒸腾速率(Tr)在处理1d较未处理显著上升了74.1%,这有助于Cd向地上部转运。潜在光化学效率(Fv/F0)在处理的0.25,1,3d时分别较未处理显著上升了14.4%,21.0%和14.4%。最大光化学效率(Fv/Fm)在处理0.25,1,3d分别较未处理显著上升了3.1%,3.2%和3.1%。实际光化学效率(ΦPSⅡ)、相对电子传递效率(rETR)和光化学淬灭系数(qP)在处理6d较未处理显著下降了25.3%,25.3%和21.1%,叶片PSⅡ的光化学反应能力显著降低。非光化学淬灭系数(qN)在处理0.25,1d分别较未处理显著下降了15.6%,41.5%,随着处理时间的延长,qN值显著升高,起到了光保护的作用。非调节性能量耗散[Y(NO)]在处理0.25,1d分别较未处理显著上升了30.8%,37.8%,处理3和6d下降至与未处理无显著差异。调节性能量耗散[Y(NPQ)]在处理1d比未处理显著下降了36.9%,在6d时显著上升了17.0%,减轻了光合机构的伤害程度。