不同抗旱型冬小麦品种根系水力导度与解剖结构的关系

为了了解冬小麦根系水力导度(Lpr、)根系解剖结构以及品种抗旱性三者之间的关系,在人工气候室水培条件下,研究了长武134、陕253和小偃6号3个不同抗旱类型冬小麦品种根系水力导度的变化及其与解剖结构之间的关系。结果发现,水分胁迫下,冬小麦各品种的根系Lpr与木质部中央大导管直径均降低,而根系直径和皮层厚度则增加。但总体上抗旱性越强的冬小麦品种根系Lpr越低,木质部中央导管直径越小,根系直径与皮层厚度越大;冬小麦根系Lpr与木质部中央大导管直径呈显著正相关关系,与根系直径及皮层厚度均呈显著负相关关系。该结果为提高冬小麦品种水分利用效率与抗旱性的遗传育种研究提供了理论依据。

水分胁迫及复水条件下外源Ca^2＋对玉米幼苗根系水力导度及生长的影响

利用10%PEG-6000模拟-0.2MPa的水分胁迫,研究了外源Ca2+(在1/2Hoagland营养液中添加10mmol L-1 CaCl2)对水分胁迫7d后及复水2d,玉米幼苗整株根系水力导度(Lpr)、根系生长及叶水势(ψw)的影响。结果表明,正常水分条件下,外源Ca2+处理降低了Lpr,但对叶水势无影响;水分胁迫条件下,外源Ca2+显著提高了Lpr和叶水势,减缓了水分胁迫对植物的伤害;复水1d,两种钙水平下Lp均无明显恢复,但Ca2+处理的Lpr显著高于对照,而叶水势无显著差异且均能恢复至正常供水时的水平;复水2d,Ca2+处理的Lpr即能恢复至正常供水时的水平,对照仅恢复为正常供水时的59.06%。进一步用HgCl2检测表明,正常水分条件下外源Ca2+对水通道蛋白(AQP)活性没有影响;而水分胁迫下,外源Ca2+提高了AQP活性,对照AQP活性下降,说明水分胁迫时外源Ca2+促进了水分跨膜途径运输;复水2d,外源Ca2+处理AQP活性恢复至正常供水时的水平,对照AQP活性未能恢复。另外,外源Ca2+处理减缓了水分胁迫对植物生长发育的抑制作用,促进了复水时侧根发育,增加根系吸水面积,为植株迅速恢复供水提供了形态学基础,增加了复水后的补偿效应。

氮胁迫对玉米单根径、轴向水力导度的影响

氮亏缺影响地上部生长的生理机制之一可能与其对根水力导度的影响有关。为此 ,本文利用蒸腾计法和解剖学方法分别研究了氮亏缺对玉米单根径、轴向水力导度的影响。结果表明 ,氮亏缺条件下 ,玉米单根的径向和轴向导度明显下降 ,其径向导度对水孔蛋白抑制剂HgCl2 不敏感。不同氮处理轴向导度差别的主要原因在于成熟的后生木质部导管数目和直径的减少。

干旱胁迫对甘草幼苗光合特性及根系吸水的影响

甘草(Glycyrrhiza uralensis)为豆科甘草属多年生草本植物,具有极高的药用价值,是我国干旱、半干旱地区重要的经济和生态作物。土壤水分是限制甘草生长的主要环境因素之一,研究其抗旱适应性表现对甘草资源可持续利用具有重要意义。本研究采用聚乙二醇6000(PEG-6000)模拟干旱胁迫,研究胀果甘草(G.inflata)和乌拉尔甘草(G.uralensis)幼苗的光合特性和根系吸水能力对干旱胁迫的响应。结果表明:干旱胁迫7 d后胀果甘草和乌拉尔甘草幼苗地上部干重和根系干重均显著降低,其中地上部干重分别降低56.10%、62.50%,地下部干重分别降低16.67%和28.57%,而根冠比均有所增加。干旱胁迫均造成了胀果甘草和乌拉尔甘草幼苗叶片净光合速率(P_(n))、蒸腾速率(T_(r))和气孔导度(G_(s))的降低,与对照相比,其下降幅度分别为41.73%、67.22%,62.21%、75.38%,66.02%、82.60%。干旱胁迫下甘草幼苗荧光特性也被显著抑制(P<0.05),其中胀果甘草幼苗的光系统Ⅱ潜在活性(F_(v)/F_(o))和最大光能转换效率(F_(v)/F_(m))与对照相比分别降低21.94%和9.09%,乌拉尔甘草幼苗的F_(v)/F_(o)和F_(v)/F_(m)与对照相比分别降低35.10%和10.39%;胀果甘草和乌拉尔甘草幼苗的光化学淬灭系数(qP)在15%PEG胁迫下分别降低17.65%和27.27%。干旱胁迫降低了两种甘草幼苗叶片相对含水量和叶水势,其中胀果甘草幼苗叶片相对含水量降低11.07%,叶水势降低19.54%;乌拉尔甘草幼苗叶片相对含水量降低13.91%,叶水势降低62.56%。干旱胁迫抑制了两种甘草的根系生长,根表面积和根体积减少但增加了总根长,其中胀果甘草根系显著小于乌拉尔甘草,但胀果甘草干旱胁迫下整株根系水力学导度降幅小于乌拉尔甘草。说明在受到干旱胁迫时,胀果甘草可以保持较高的光合作用优势,同时其根系较小具有更高的根系效率,通过更强的根系吸水能力提高了作物水分利用效率,具有更强的抗旱能力。本研究可为补充完善甘草耐旱性理论提供依据,并为人工栽培及旱生植物资源保护与利用提供策略。

外源茉莉酸甲酯对盐胁迫下玉米根系吸水的影响

【目的】茉莉酸作为一种重要的植物激素在植物应答生物胁迫及非生物胁迫中起到重要作用。然而以往针对茉莉酸提高植物非生物胁迫的研究主要集中在茉莉酸提高植物抗氧化能力来提高植物抗性的研究,而其对植物水分平衡的影响研究相对较少。【方法】通过水培(1/4 Hoaglands营养液)条件下外源施加茉莉酸甲酯(1μmol/L)处理解析短期(2 h)盐(100 mmol/L)胁迫下茉莉酸对玉米根系吸水能力的影响,以期为玉米抗盐碱育种提供理论依据。【结果】外源施加茉莉酸甲酯分别提高盐胁迫下根系生物量41.32%,地上部生物量40.69%;同时,对生理指标分析发现:外源施用茉莉酸甲酯能有效提高盐胁迫下玉米净光合速率(47.48%)、蒸腾速率和叶水势及叶相对含水量等叶片相关生理指标;盐胁迫下玉米高根系水力学导度(相比非茉莉酸处理提高41.60%)对维持高蒸腾速率与叶相对含水量起到重要作用。此外,通过外源氯化汞抑制试验表明茉莉酸甲酯处理下高的根系水力学导度与水通道蛋白活性显著相关。【结论】盐胁迫下茉莉酸能够通过调控玉米根系水通道蛋白活性提高玉米根系水力学导度从而提高玉米根系吸水能力进而维持茉莉酸处理下玉米高的叶面蒸腾速率及高的叶片相对含水量。