玉米毛状根再生植株叶片光合特性对干旱胁迫和复水条件的响应

玉米(Zea mays L.)是重要的粮食作物和饲料作物。近年来,干旱对玉米的生产构成严重威胁。以玉米毛状根再生植株为试验材料,分别进行干旱胁迫4、6、8 d以及分别复水4、8 d的试验处理,研究玉米毛状根再生植株叶片光合特性对干旱胁迫和复水条件的响应规律。结果如下:随着干旱胁迫程度增加,毛状根植株和对照组植株的净光合速率(P n)、气孔导度(G s)及叶绿素含量(SPAD值)呈下降趋势,细胞间隙CO 2浓度(C i)呈先下降后上升趋势,水分利用效率(WUE)呈先上升后下降趋势,干旱胁迫6、8 d,毛状根植株受影响较小,各光合指标显著高于对照组植株(P<0.05)。毛状根植株干旱胁迫8 d的SPAD值、P n、G s与对照组干旱胁迫6 d的SPAD值、P n、G s相当,干旱胁迫4 d,差异虽不显著,但趋势相同。说明毛状根植株有较强的光合能力及耐旱性。随着复水天数增加,不同干旱胁迫处理的毛状根植株和对照组植株生理生化水平逐渐恢复,甚至干旱胁迫4 d处理的毛状根植株的G s出现了超补偿现象,干旱胁迫6、8 d处理的毛状根植株恢复良好,均显著高于对照组植株(P<0.05)。对照组植株除干旱胁迫4 d能恢复至接近正常供水水平外,干旱胁迫6、8 d处理恢复较难。结果表明,玉米毛状根再生植株光合能力强,这是由于其具有强大的根系,所以其对干旱的抵抗能力强,旱后复水的恢复能力显著。

氮高效玉米毛状根再生植株的光合特性分析

玉米(Zea mays L.)是世界第三大粮食作物,也是重要的能源、饲料植物。本研究以玉米毛状根再生植株为材料,吉单35自交系为对照,设置三种氮供应条件,探究氮高效利用的玉米毛状根再生植株光合作用特性。结果显示,玉米毛状根再生植株的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(E)均高于对照组玉米,胞间CO2浓度(Ci)低于对照。此外,在低氮供应下,毛状根再生植株的净光合速率显著高于对照,说明玉米毛状根再生植株能在养分供应不足的情况下高效地利用氮素。本研究为培育氮高效利用的玉米新品种奠定基础。

玉米毛状根再生植株干旱胁迫与复水条件下膜质过氧化水平变化

选用毛状根再生植株及自交系P131为材料,研究玉米毛状根再生植株在干旱胁迫及复水处理条件下活性氧(ROS)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)的变化,探究玉米毛状根再生植株的膜脂过氧化水平.结果表明:干旱胁迫8 d,和正常供水水平比,玉米毛状根再生植株和对照组植株ROS含量分别增加14.3%和35.4%.CAT和GSH-PX的含量不断增加,和ROS的变化趋势相似,对照组植株均高于玉米毛状根再生植株.复水后,两种植株CAT和GSH-PX以及ROS都迅速下降,干旱胁迫4 d、6 d处理的玉米毛状根再生植株迅速恢复到接近正常供水水平,干旱胁迫8 d含量略高于正常水平,且不同干旱胁迫处理之间的含量差异较小;但对照组植株不同干旱胁迫处理之间的含量差异较大.

盐胁迫下玉米毛状根再生植株SnRK2基因的表达

玉米(Zea mays L.)属禾本科玉蜀黍属,是世界第一大粮食作物.本研究以玉米毛状根再生植株为植物材料,通过对盐胁迫下玉米毛状根再生植株SnRK2基因表达量进行半定量PCR分析,探究盐胁迫对玉米毛状根再生植株SnRK2表达的影响.结果发现,不同处理下玉米毛状根再生植株的SnRK2基因表达含量均高于对照,盐胁迫对玉米毛状根再生植株的SnRK2基因表达影响较小,但显著降低对照组玉米SnRK2基因的表达.本研究为后续探究玉米毛状根再生植株的耐盐机制提供理论支持.

玉米毛状根再生植株根系的植物内源激素动态变化研究

为了解不同时期的玉米毛状根再生植株根系生长发育与内源激素之间的关系,比较玉米毛状根再生植株与野生型材料根系的植物内源激素的含量差异,探析植物内源激素在玉米毛状根再生植株根系生长过程中的生理功能.以玉米毛状根再生植株为供试材料,采用高效液相色谱法(HPLC)分析苗期、拔节期、抽雄期、灌浆期、成熟期的根中的水杨酸(SA)、生长素(IAA)、玉米素(ZT)、赤霉素(GA3)和脱落酸(ABA)的含量.结果表明,毛状根再生植株的根系的内源激素SA、ZT、IAA显著高于野生型,GA3与ABA则反之.在玉米根系生长发育不同时期,内源激素间相互作用调控地上部植株及籽粒的形成.

玉米毛状根再生植株光系统Ⅱ对干旱胁迫和复水处理的不同响应

以玉米毛状根再生植株和玉米自交系P131为材料,在严格控制环境因素的条件下,通过叶绿素荧光诱导动力学曲线测定分析了干旱胁迫和复水处理对玉米毛状根再生植株光系统Ⅱ叶绿素荧光特性的影响.结果显示,玉米毛状根再生植株叶片光系统Ⅱ的原初最大光能利用效率(Fv/Fm)、潜在光化学效率(Fv/Fo)、实际光化学量子产量(ФPSⅡ)、非光化学淬灭(NPQ)和光化学猝灭系数(qP)均随干旱胁迫的加剧而下降,复水后逐渐恢复稳态;玉米毛状根再生植株非光化学猝灭系数(NPQ)、调节性能量耗散的量子产量(ФNPQ)与非调节性能量耗散的量子产量(ФNO)均随干旱胁迫的程度增强而升高.与对照组相比,玉米毛状根再生植株的Fv/Fm、Fv/Fo、ETRmax、Ik降幅均相对较小.不同干旱时间胁迫下,玉米毛状根再生植株的Fv/Fm、Fv/Fo、ФPSⅡ和qP均高于对照组,复水后,恢复能力显著高于对照组.干旱胁迫和复水处理下,玉米毛状根再生植株光系统Ⅱ具有较高的光能转化和利用效率、实际光化学量子效率和有效光化学量子产量,通过调节光合碳同化能力及电子激发态应激能力,缓解植物在干旱过程中的光抑制,保护植物光合机构.

玉米毛状根再生植株灌浆期籽粒淀粉合成关键酶活性动态变化

选用毛状根再生植株及自交系吉单35为材料,研究玉米灌浆期淀粉合成关键酶ADPGPPase、UDPGPPase、SSS、GBSS、SBE的动态变化.结果表明:籽粒生长过程中,毛状根再生植株与吉单35玉米ADPGPPase、UDPGPPase、SSS、GBSS和SBE的活性变化趋势相似,均呈"先升高再下降"的趋势,但是毛状根再生植株中5种酶的活性均高于吉单35.毛状根再生植株淀粉合成酶的活性增加,从而有效地促进玉米籽粒淀粉的积累.

玉米毛状根再生植株的光能高效利用机制初探

玉米(Zea mays L.)是世界第三大粮食作物,也是重要的能源、饲料植物.本研究以玉米毛状根再生植株为材料,吉单35自交系为对照,探究了玉米毛状根再生植株叶片在光化学过程中光系统Ⅱ(PSⅡ)的最大光合效率(F_v/F_m)、光系统Ⅱ的潜在活性(Fv/Fo)、光化学淬灭系数(qp)、非光化学淬灭系数(NPQ)等叶绿素荧光特性.结果显示,玉米毛状根再生植株叶片的4种叶绿素荧光特性均优于对照,说明毛状根再生植株具有较高的光能利用效率,能积累更多干物质,从而提高产量.本研究为深入探究玉米毛状根再生植株的光能高效利用机制奠定基础.